JP2011156988A - 直流昇圧装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇圧回路の故障検出を簡単な構成で行い、直流昇圧装置の小型化及び低コスト化を実現できるようにする。
【解決手段】直流昇圧装置２は、整流素子３１，４１、容量素子３２，４２、及び容量素子３２，４２を入力電源及びグランドの間で切り替え接続するスイッチ回路３３，４３を有する昇圧回路２０と、昇圧回路２０の出力電圧を検出し、検出電圧が所定の目標電圧に到達したか否かを判定する出力電圧判定回路６０と、スイッチ回路３３，４３の接続を所定間隔で切り替え駆動する駆動制御回路７０と、昇圧回路２０の故障を判定する故障判定部８１と、を備え、駆動制御回路７０は、出力電圧判定回路６０の判定結果が未到達の場合にスイッチ回路３３，４３を駆動状態にし、故障判定部８１は、スイッチ回路３３，４３の駆動状態が所定時間継続した場合に昇圧回路２０の故障を判定することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、故障検出手段を備えた直流昇圧装置、及びこの直流昇圧装置を備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来から、車両用パワーステアリング装置として、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が広く採用されるようになっており、モータ駆動回路は、たとえば、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）からなる複数のスイッチング素子をブリッジ接続して構成されている。駆動源に３相ブラシレスモータを用いる場合、モータ駆動回路は、電源の高電位側及び低電位側にそれぞれ接続されたハイサイド（上アーム）のスイッチング素子とローサイド（下アーム）のスイッチング素子との直列回路を、３個並列に接続して構成される。

下記特許文献１には、スイッチング素子を駆動するためにドライバ回路が設けられ、ドライバ回路用として昇圧回路が設けられている。昇圧回路は、車載バッテリが発生する電源電圧を昇圧する。これによりハイサイドのスイッチング素子のゲートに、昇圧された電圧が印加されるようになっている。

このような電動パワーステアリング装置では、装置の一部が故障などによって本来の機能を果たせない状態になった場合でも、装置全体として致命的な障害とならないように安全性を確保することが要求されている。そのため、昇圧回路についても故障を検出し適切に対処する必要がある。

例えば、特許文献２に記載の昇圧回路は、出力ショート検出回路がコンパレータで構成され、出力電圧フィードバック用抵抗の抵抗分割値と基準電圧とに基づいて出力ショートを検出する。出力ショートが検出されると、昇圧回路を駆動するスイッチをオフに切り替えて昇圧回路の破壊を防止する。

特開２００４−３２２８６３号公報 特開２００８−１３１７３１号公報

しかしながら、上記特許文献２に開示された技術は、昇圧回路の故障検出にコンパレータを用いて行うので装置が複雑化し、大型化及び高コスト化してしまうという課題がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、昇圧回路の故障検出を簡単な構成で行い、直流昇圧装置の小型化及び低コスト化を実現できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る直流昇圧装置の構成上の特徴は、入力端と出力端の間に接続した整流素子と、前記整流素子の出力側に一端が接続された容量素子と、前記容量素子の他端を入力電源及びグランドの間で切り替え接続するスイッチ回路と、を有する一又は複数の昇圧回路ユニットを直列に接続して構成される昇圧回路と、前記昇圧回路の出力電圧を検出し、検出電圧が所定の目標電圧に到達したか否かを判定する出力電圧判定回路と、前記スイッチ回路の接続を所定間隔で切り替え駆動する駆動制御回路と、前記昇圧回路の故障を判定する昇圧回路故障判定手段と、を備え、前記駆動制御回路は、前記出力電圧判定回路の判定結果が未到達の場合に前記スイッチ回路を駆動状態にし、前記昇圧回路故障判定手段は、前記スイッチ回路の駆動状態が所定時間継続した場合に前記昇圧回路の故障を判定することである。

上記構成によれば、昇圧回路ユニットは、スイッチ回路を駆動して容量素子の一端をグランドに接続することで容量素子を充電する。このとき、昇圧回路ユニットの出力端の電圧は、入力電源の電圧近くに上昇する。その後、昇圧回路ユニットは、容量素子の一端を入力電源に接続し、容量素子を入力電源と直列にする。これにより昇圧回路ユニットの出力端の電圧は、入力電源の２倍近くにまで昇圧される。

直流昇圧装置は、このような昇圧回路ユニットを一又は複数直列に接続して昇圧回路を構成し、駆動制御回路によってスイッチ回路を駆動することで、入力電源の電圧を（昇圧回路ユニット数＋１）倍近くまで昇圧する。

直流昇圧装置は、出力電圧判定回路によって、昇圧回路の出力電圧を検出し、検出電圧が所定の目標電圧に未到達の場合には、駆動制御回路によってスイッチ回路を駆動して電圧を昇圧する。また、検出電圧が目標電圧に到達した場合には、スイッチ回路の駆動を停止して、電圧の昇圧を停止する。即ち、直流昇圧装置は、スイッチ回路を駆動させることで、昇圧回路の出力電圧を所望の電圧（目標電圧）にまで昇圧させることができる。

ここで、昇圧回路ユニットを構成する整流素子や容量素子が故障し、昇圧回路ユニットによって昇圧されない場合が考えられる。このような場合、直流昇圧装置では、スイッチ回路を駆動させても、出力電圧を目標電圧にまで昇圧できない。そこで請求項１の直流昇圧装置は、スイッチ回路の駆動状態が所定時間継続しても、出力電圧が目標電圧にまで昇圧されない状態が続いた場合には、昇圧回路が故障したものと判定することとした。これにより、請求項１の直流昇圧装置は、簡単な構成で昇圧回路の故障検出を行うことができ、装置の小型化及び低コスト化を実現できる。

請求項２に係る直流昇圧装置の構成上の特徴は、前記昇圧回路故障判定手段による前記昇圧回路の故障の判定を記憶する昇圧回路故障記憶手段を有し、前記駆動制御回路は、前記昇圧回路の故障の判定が前記昇圧回路故障記憶手段に記憶された場合に前記スイッチ回路の駆動を停止することである。

上記構成によれば、請求項１により昇圧回路の故障を判定した場合に故障の判定を記憶し、スイッチ回路の駆動を停止することにより昇圧回路の昇圧を安全に停止することができる。また、故障判定を記憶したデータをメンテナンス等に役立てることができる。

請求項３に係る電動パワーステアリング装置の構成上の特徴は、請求項１又は請求項２に記載の直流昇圧装置により入力電源の電圧を昇圧することである。

上記構成によれば、電動パワーステアリング装置の昇圧回路の故障を検出することにより、電動パワーステアリング装置全体として致命的な障害とならないように安全性を確保することができる。また、装置の小型化及び低コスト化が可能となる。

本発明によれば、昇圧回路の故障検出を専用の部品を追加することなく簡単な構成で行うことができる。そのため直流昇圧装置及び電動パワーステアリング装置の小型化及び低コスト化を実現できる。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の構成を示す概略図である。 パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の制御ブロック図である。 直流昇圧装置の構成を示す概略図である。 直流昇圧装置の昇圧の動作を示すタイミングチャートである。 直流昇圧装置の昇圧回路が故障時の動作を示すタイミングチャートである。 直流昇圧装置の昇圧回路を故障検出するマイコン４の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明をコラム型の電動パワーステアリング装置に具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」ともいう）１において、ステアリング１０２が固定されたステアリングシャフト１０３は、ラックアンドピニオン機構１０４を介してラック軸１０５と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１０３の回転は、ラックアンドピニオン機構１０４によりラック軸１０５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト１０３は、コラムシャフト１０８、インターミディエイトシャフト１０９、及びピニオンシャフト１１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト１０３の回転に伴うラック軸１０５の往復直線運動が、同ラック軸１０５の両端に連結されたタイロッド１１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１１２の舵角が変更されるようになっている。

また、ＥＰＳ１は、モータ１３を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１２２と、該ＥＰＳアクチュエータ１２２の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１２３とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１２２は、所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ１３は、減速機構１２４を介してコラムシャフト１０８と駆動連結されている。そして、同モータ１３の回転を減速機構１２４により減速してコラムシャフト１０８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。

一方、ＥＣＵ１２３には、車速センサ６、トルクセンサ５、及び操舵角センサ７が接続されており、ＥＣＵ１２３は、これら各センサの出力信号に基づいて、車速Ｖ、操舵トルクτ及び操舵角θsを検出する。

詳述すると、本実施形態では、コラムシャフト１０８の途中、詳しくは、その上記減速機構１２４よりもステアリング１０２側には、トーションバー１３０が設けられている。そして、本実施形態のトルクセンサ５は、このトーションバー１３０の両端に設けられた一対の回転角センサ（レゾルバ）１３１，１３２を備えた所謂ツインレゾルバ型のトルクセンサとして構成されている。

即ち、ＥＣＵ１２３は、トルクセンサ５を構成するこれらの各回転角センサ１３１，１３２の出力信号Ｓa，Ｓbに基づいて、トーションバー１３０の両端における各回転角を検出する。そして、その両回転角の差分、即ちトーションバー１３０の捻れ角に基づいて、操舵トルクτを検出する。

また、本実施形態の操舵角センサ７は、トルクセンサ５よりもステアリング１０２側においてコラムシャフト１０８に固定された回転子１３３と、該回転子１３３の回転に伴う磁束変化を検出するホールＩＣ１３４とを備えた磁気式の回転角センサにより構成されている。

そして、ＥＣＵ１２３は、これら検出される各状態量に基づいて目標アシスト力を演算し、当該目標アシスト力をＥＰＳアクチュエータ１２２に発生させるべく、その駆動源であるモータ１３への駆動電力の供給を通じて、該ＥＰＳアクチュエータ１２２の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する構成となっている。

図２は、ＥＰＳ１の要部構成を示す制御ブロック図である。このＥＰＳ１は、ステアリング１０２に加えられたトルクを検出するトルクセンサ５が検出した操舵トルクτがマイクロコンピュータ（以下、マイコンと記述）４へ与えられ、車速を検出する車速センサ６が検出した車速Ｖがマイコン４へ与えられ、ステアリング１０２の操舵角を検出する操舵角センサ７が検出した操舵角θsがマイコン４へ与えられる。

また、モータ１３が回転する際、回転角センサ８が検出したモータ回転角θｍがマイコン４へ与えられ、モータ１３に流れるモータ電流は、モータ電流検出回路９により検出され、モータ電流値Ｉとしてマイコン４に与えられる。

直流電源１０（本実施形態では、１２Ｖ）は、モータ駆動回路１２に電力を供給し、モータ駆動回路１２は、ＭＯＳＦＥＴによる３相ブリッジ回路よりなる。モータ１３は、３相ブラシレスモータであり、モータ駆動回路１２により駆動される。直流電源１０が昇圧部３に接続され、その出力電圧がゲート駆動回路１１に印加される。

マイコン４は、入力される操舵トルクτ、車速Ｖ、操舵角θs、モータ電流値Ｉ、及びモータ回転角θｍに基づいて、適切なアシスト力を発生させるべく、ゲート駆動回路１１を介してモータ駆動回路１２を動作させ、モータ１３を駆動させる。

本発明の主要部である直流昇圧装置２は、本実施例では、昇圧部３と制御手段としてのマイコン４により構成されている。直流昇圧装置２は、直流電源１０から入力される電圧を昇圧しゲート駆動回路１１に印加する。

図３は、直流昇圧装置２の要部構成を示すブロック図である。この直流昇圧装置２は、昇圧回路２０、平滑回路５０、出力電圧判定回路６０、駆動制御回路７０、及びマイコン４により構成されている。

昇圧回路２０は、２個の昇圧回路ユニット３０，４０を直列接続して構成されている。昇圧回路ユニット３０，４０は、入力端３４，４４と出力端３５，４５の間に接続した整流素子３１，４１と、整流素子３１，４１の出力側に一端が接続された容量素子３２，４２と、容量素子３２，４２の他端を入力電源及びグランドの間で切り替え接続するスイッチ回路３３，４３と、を備える。

昇圧回路２０は、昇圧回路ユニット３０のスイッチ回路３３を駆動して容量素子３２の一端をグランドに接続することで容量素子３２を充電する。このとき、昇圧回路ユニット３０の出力端３５の電圧は、入力電圧Ｖｉｎ近くに上昇する。その後、昇圧回路２０は、スイッチ回路３３を駆動してグランドに接続されていた容量素子３２の一端を入力電源に接続し、容量素子３２を入力電源と直列にする。これにより昇圧回路ユニット３０の出力端３５の電圧は、入力電圧Ｖｉｎの２倍近くにまで昇圧される。

また、本実施形態の昇圧回路２０においては、昇圧回路ユニット４０が昇圧回路ユニット３０の出力端３５に接続されている。昇圧回路２０は、昇圧回路ユニット４０のスイッチ回路４３を駆動して容量素子４２の一端をグランドに接続することで容量素子４２を充電する。このとき、昇圧回路ユニット４０の出力端４５の電圧は、昇圧回路ユニット３０の出力端３５の電圧、即ち、入力電圧Ｖｉｎの２倍近くになる。その後、昇圧回路２０は、スイッチ回路４３を駆動してグランドに接続されていた容量素子４２の一端を入力電源に接続し、容量素子４２を入力電源と直列にする。これにより昇圧回路ユニット４０の出力端４５の電圧、即ち、昇圧回路２０の出力端４５の電圧は、入力電圧Ｖｉｎを３倍近くにまで昇圧する。

平滑回路５０は、入力端５３と出力端５４との間に接続された整流素子５１と、一端が整流素子５１の出力側に接続され、他端がグランドに接続された容量素子５２と、により構成されている。平滑回路５０の入力端５３は、昇圧回路２０の出力端４５に接続され、出力端５４は、直流昇圧装置２の出力端５５に接続される。平滑回路５０は、昇圧回路２０がスイッチ駆動により脈動的に変化する電流・電圧を容量素子５２にて平滑化する。

出力電圧判定回路６０は、出力電圧フィードバック用抵抗６１，６２、基準電圧６３，及びコンパレータ６４を備える。出力電圧フィードバック用抵抗６１は、一端が直流昇圧装置２の出力端５５に接続され、他端が出力電圧フィードバック用抵抗６２の一端に接続される。出力電圧フィードバック用抵抗６２の他端はグランドに接続される。また、コンパレータ６４の一方の入力には、直列に接続された出力電圧フィードバック用抵抗６１，６２の接続部が接続され、他方の入力には、基準電圧６３が接続される。

コンパレータ６４は、出力電圧フィードバック用抵抗６１，６２の抵抗分割値が基準電圧６３を超えたときには、「Ｌ」レベルの判定出力６５を出力し、基準電圧６３を超えないときには、「Ｈ」レベルの判定出力６５を出力する。即ち、出力電圧判定回路６０は、昇圧回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧に到達したと判定する場合には、「Ｌ」レベルの判定出力６５を出力し、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧に未到達と判定する場合には、「Ｈ」レベルの判定出力６５を出力する。本実施例では、目標電圧は、（入力電圧Ｖｉｎ＋１３．４５Ｖ）に設定されている。

駆動制御回路７０は、クロック信号発生部７１、ＡＮＤ回路７２、及びインバータ回路７３を備える。

クロック信号発生部７１は、ハイレベルの「Ｈ」信号及びロウレベルの「Ｌ」信号を所定周期で交互に発生し、直流昇圧装置２の各構成における動作の基準となるクロック信号とする。本実施例では、クロック信号の周波数は、２０ＫＨｚに設定されている。

ＡＮＤ回路７２の入力は、クロック信号発生部７１、コンパレータ６４の出力、及びマイコン４に接続される。ＡＮＤ回路７２は、入力される３個の信号をＡＮＤして、演算結果を駆動指令７４として出力する。即ち、コンパレータ６４から出力される判定出力６５及びマイコン４から出力される昇圧停止指令８８が共に「Ｈ」レベルのときに、クロック信号発生部７１から出力されるクロック信号が「Ｈ」レベルであるときにのみＡＮＤ回路７２は「Ｈ」レベルの駆動指令７４を出力する。また、ＡＮＤ回路７２の出力は、スイッチ回路３３の入力、インバータ回路７３の入力、及びマイコン４に接続される。

インバータ回路７３は、出力がスイッチ回路４３の入力に接続されており、ＡＮＤ回路７２から入力される駆動指令７４を反転させてスイッチ回路４３に出力する。

駆動制御回路７０は、出力電圧判定回路６０から昇圧回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧に未到達である旨の判定が入力された場合、クロック信号をスイッチ回路３３，４３に出力しスイッチ回路３３，４３を駆動する。また、駆動制御回路７０は、出力電圧判定回路６０から昇圧回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧に到達した旨の判定が入力された場合、スイッチ回路３３，４３へのクロック信号の出力を停止し、スイッチ回路３３，４３の駆動を停止する。

マイコン４は、故障判定部８１、故障記憶部８４、故障停止制御部８６、及びアシスト力演算部８７を備える。

故障判定部８１は、駆動制御回路７０から駆動指令７４が入力され、スイッチ回路３３，４３の駆動状態が所定時間継続したとき、即ち、スイッチ回路３３，４３を所定時間駆動させても、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧にまで昇圧できないときに、昇圧回路２０が故障したものとして判定する。

また、故障判定部８１は、スイッチ回路３３，４３の駆動状態が継続した時間を計測する駆動継続カウンタ８２を備える。さらに、故障判定部８１は、駆動指令７４が入力されてから所定時間経過したときに駆動継続カウンタ８２をクリアするクリア用タイマ８３を備える。駆動継続カウンタ８２及びクリア用タイマ８３の具体的な動作形態は、後述するフローチャートにて説明する。

故障記憶部８４は、故障判定部８１が昇圧回路２０の故障を判定した場合、故障の判定を故障記憶メモリ８５に記憶する。

故障停止制御部８６は、故障記憶メモリ８５に故障の判定が記憶された場合、「Ｌ」レベルの昇圧停止指令８８を出力する。昇圧停止指令８８がＡＮＤ回路７２に入力されると、ＡＮＤ回路７２の演算結果が「Ｌ」レベルの駆動指令７４となり駆動指令７４の変動が停止する。これにより、故障停止制御部８６は、スイッチ回路３３，４３の駆動を停止し、昇圧回路２０の昇圧を安全に停止することができる。

アシスト力演算部８７は、マイコン４に入力される操舵トルクτ、車速Ｖ、操舵角θs、モータ電流値Ｉ、及びモータ回転角θｍに基づいて、目標アシスト力を演算する。そして、それらは周知の技術であるため、説明は省略する。

ここで、故障判定部８１が本発明の昇圧回路故障判定手段に、故障記憶部８４が本発明の昇圧回路故障記憶手段に、各々相当する。

次に、本実施形態の直流昇圧装置２における昇圧の動作を、図４のタイミングチャートを参照しつつ説明する。ここで、時刻Ｔ００、Ｔ０１、・・・、Ｔ１２は、動作の基準となるクロック信号が、「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化する時刻及び「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化する時刻を示す。

時刻Ｔ００と時刻Ｔ０１の間のある時刻Ｔ００aで、昇圧回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧よりも低下すると、出力電圧判定回路６０におけるフィードバック抵抗６１，６２の抵抗分割値が基準電圧６３以下となり、コンパレータ６４から出力される判定出力６５が「Ｈ」レベルに変化する。コンパレータ６４から「Ｈ」レベルの判定出力６５が入力すると、駆動制御回路７０は、ＡＮＤ回路７２において、「Ｈ」レベルの判定出力６５、「Ｈ」レベルの昇圧停止指令８８、及びクロック信号発生部７１から出力されるクロック信号とのＡＮＤをとり、その演算結果を「Ｈ」レベルの駆動指令７４としてスイッチ回路３３に出力する。また同時に、ＡＮＤ回路７２から出力された「Ｈ」レベルの駆動指令７４は、インバータ回路７３で反転されて「Ｌ」レベルの駆動指令７４がスイッチ回路４３に出力される。

その結果、昇圧回路２０において、スイッチ回路３３は入力電源に切り替わり、スイッチ回路４３はグランドに切り替わる。これにより、昇圧回路ユニット３０の容量素子３２が入力電源と直列接続されるため、昇圧回路ユニット３０の出力電圧Ｖｏｕｔ１は、入力電圧Ｖｉｎと同等程度の値から入力電圧Ｖｉｎの２倍近くにまで昇圧される。また同時に、昇圧回路ユニット４０の容量素子４２がグランドに接続されるため、昇圧回路ユニット４０の出力電圧Ｖｏｕｔ２は、入力電圧Ｖｉｎの３倍程度の値から入力電圧Ｖｉｎの２倍程度の値にまで低下する。

その後、時刻Ｔ０１になるとクロック信号発生部７１から出力されるクロック信号が「Ｌ」レベルに切り替わる。そのため、ＡＮＤ回路７２から出力される駆動指令７４が「Ｌ」レベルになり、スイッチ回路３３には「Ｌ」レベルの駆動指令７４が出力され、スイッチ回路４３には「Ｈ」レベルが出力される。その結果、スイッチ回路３３はグランドに切り替わり、スイッチ回路４３は入力電源に切り替わる。

これにより、昇圧回路ユニット３０の容量素子３２がグランドに接続され、容量素子３２が充電される。その結果、昇圧回路ユニット３０の出力電圧Ｖｏｕｔ１は、入力電圧Ｖｉｎの２倍程度の値から入力電圧Ｖｉｎと同等程度の値にまで低下する。このとき、昇圧回路ユニット４０の出力電圧Ｖｏｕｔ２は、容量素子４２が入力電源と直列接続され入力電圧Ｖｉｎの３倍近くにまで昇圧される。

直流昇圧装置２は、昇圧回路ユニット４０の出力電圧Ｖｏｕｔ２を平滑回路５０によって平滑し、出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。その結果、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧よりも大きくなると、出力電圧判定回路６０におけるフィードバック抵抗６１，６２の抵抗分割値が基準電圧６３よりも大きくなり、コンパレータから出力される判定出力６５が「Ｌ」レベルに変化する。

その後、出力電圧Ｖｏｕｔは、徐々に低下し、時刻Ｔ０９と時刻Ｔ１０の間のある時刻Ｔ０９aで目標電圧を下回ると、上記と同じ動作を繰り返す。本実施形態の直流昇圧装置２は、このようにして、出力電圧Ｖｏｕｔを目標電圧近くに維持している。

次に、容量素子３２がショート故障した場合の動作を、図５のタイミングチャートを参照しつつ説明する。ここで、時刻Ｔ２０、Ｔ２１、・・・、Ｔ３４は、動作の基準となるクロック信号が、「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化する時刻及び「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化する時刻を示す。

図５に示すように、直流昇圧装置２は、時刻Ｔ２０と時刻Ｔ２１の間のある時刻Ｔ２０a〜時刻Ｔ２３までの間、図４の時刻Ｔ００a〜時刻Ｔ０３までの間と同じ動作をする。

次に、時刻Ｔ２４で容量素子３２がショート故障した場合、昇圧回路ユニット３０の出力電圧Ｖｏｕｔ１がグランド近くに低下する。

その後、出力電圧Ｖｏｕｔは、徐々に低下し、時刻Ｔ２９と時刻Ｔ３０の間のある時刻Ｔ２９aで出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧を下回る。出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧を下回ると、出力電圧判定回路６０から出力される判定出力６５が「Ｈ」レベルに変化する。

その後、クロック信号が「Ｈ」レベルとなるタイミング（時刻Ｔ３０）で、駆動制御回路７０から出力される駆動指令７４が「Ｈ」レベルとなる。これにより、昇圧回路ユニット３０のスイッチ回路３３が入力電源に切り替わるため、正常時には昇圧回路ユニット３０の出力電圧Ｖｏｕｔ１が、入力電圧Ｖｉｎと同等程度の値から入力電圧Ｖｉｎの２倍近くにまで上昇する。しかし、この時点において昇圧回路ユニット３０の容量素子３２はショート故障しているため、昇圧回路ユニット３０の出力電圧Ｖｏｕｔ１は、グランド近くの状態から入力電圧Ｖｉｎ近くにまでしか上昇しない。また、このとき、昇圧回路ユニット４０では、スイッチ回路４３がグランドに切り替わるため、昇圧回路ユニット４０の出力電圧Ｖｏｕｔ２は、入力電圧Ｖｉｎの３倍程度の値から入力電圧Ｖｉｎと同等程度の値にまで低下する。

その後、時刻Ｔ３１になって、クロック信号が「Ｌ」レベルに切り替わると、昇圧回路ユニット３０のスイッチ回路３３がグランドに切り替わる。これにより、昇圧回路ユニット３０の出力電圧Ｖｏｕｔ１は、グランド近くに低下する。このとき昇圧回路ユニット４０では、スイッチ回路４３が入力電源に切り替わり、容量素子４２が入力電源と直列に接続されるため、出力電圧Ｖｏｕｔ２は、入力電圧Ｖｉｎの２倍近くにまで昇圧される。その後、直流昇圧装置２では、同様の動作が繰り返されるため、出力電圧Ｖｏｕｔは、徐々に低下し、入力電圧Ｖｉｎの２倍近くに収束する。

さらに、容量素子３２がショート故障した場合におけるマイコン４の処理を、図６のフローチャートを参照しつつ説明する。

マイコン４は、駆動指令７４を常時監視し、駆動指令７４が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化したか否かを判定する（Ｓ１）。そして、駆動指令７４が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化していない場合、クリア用タイマ８３のタイマ値が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２）。ここでクリア用タイマ８３の閾値は、駆動指令７４が連続して2回出力される時間より長く、昇圧するのに十分な時間を設定する。そして、クリア用タイマ８３のタイマ値が閾値以上である場合、駆動継続カウンタ８２のカウント値をクリアし（Ｓ３）、クリア用タイマ８３のタイマ値をクリアする（Ｓ４）。

一方、ステップＳ１において、駆動指令が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化した場合、駆動継続カウンタ８２のカウント値を＋１し（Ｓ５）、クリア用タイマ８３のタイマ値をクリアする（Ｓ６）。続いて、駆動継続カウンタ８２のカウント値が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ７）。ここで駆動継続カウンタ８２の閾値は、前記クリア用タイマ８３が閾値に達する時間より十分に長い時間となるようにクロック信号周期との関係から設定する。そして、駆動継続カウンタ８２のカウント値が閾値以上である場合、昇圧回路２０が故障と判定する（Ｓ８）。さらに、昇圧回路２０の故障の判定を記憶し（Ｓ９）、昇圧停止指令８８を出力する（Ｓ１０）。

クリア用タイマ８３のタイマ値、駆動継続カウンタ８２のカウント値、及び故障停止指令８８のタイムチャートは、図５に示す通りである。

ここで、ステップＳ１〜Ｓ８の処理が本発明の昇圧回路故障判定手段が実行する処理に、ステップ９の処理が本発明の昇圧回路故障記憶手段が実行する処理に、各々相当する。

以上のように、本実施の形態に係る直流昇圧装置２によれば、昇圧回路の故障検出を専用の部品を追加することなく簡単な構成で行うことができる。そのため直流昇圧装置は、小型化及び低コスト化を実現できる。また、直流昇圧装置は、昇圧回路の故障を判定した場合に故障の判定を記憶すると共に昇圧回路の昇圧を安全に停止することができる。さらに、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１によれば、電動パワーステアリング装置１の昇圧回路２０の故障を検出し昇圧を停止することにより、電動パワーステアリング装置１全体として致命的な障害とならないように安全性を確保することができる。例えば、昇圧回路の昇圧を停止することにより、電動パワーステアリング装置がにおい、発煙、及び発火することを回避できる。

また、本実施の形態では、容量素子３２がショート故障した場合に故障判定するとしたが、これ以外の整流素子３１や容量素子４２が故障した場合についても故障判定が可能である。本実施形態における故障判定は、昇圧回路を駆動しているにもかかわらず、駆動状態が所定時間継続しても目標電圧にまで昇圧できないときに故障として判定する。そのため、昇圧回路２０全体のいずれかにおいて故障があったときに故障を判定できる。

さらに、本実施の形態では、昇圧回路２０は、２個の昇圧回路ユニット３０，４０を直列接続して構成されたが、昇圧回路は、昇圧回路ユニットが１個であってもよいし、３個以上の昇圧回路ユニットを直列接続して構成してもよい。

加えて、本実施の形態では、直流昇圧装置２は、電動パワーステアリング装置１に適用としたが、これ以外の装置に適用してもよい。

１：電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、 ２：直流昇圧装置、 ３：昇圧部、 ４：マイクロコンピュータ（マイコン）、 ２０：昇圧回路、 ３０，４０：昇圧回路ユニット、 ３１，４１：整流素子、 ３２，４２：容量素子、 ３３，４３：スイッチ回路、 ５０：平滑回路、 ６０：出力電圧判定回路、 ７０：駆動制御回路、 ８１：故障判定部（昇圧回路故障判定手段）、 ８４：故障記憶部（昇圧回路故障記憶手段）、 ８６：故障停止制御部

Claims (3)

1. 入力端と出力端の間に接続した整流素子と、前記整流素子の出力側に一端が接続された容量素子と、前記容量素子の他端を入力電源及びグランドの間で切り替え接続するスイッチ回路と、を有する一又は複数の昇圧回路ユニットを直列に接続して構成される昇圧回路と、
   前記昇圧回路の出力電圧を検出し、検出電圧が所定の目標電圧に到達したか否かを判定する出力電圧判定回路と、
   前記スイッチ回路の接続を所定間隔で切り替え駆動する駆動制御回路と、
   前記昇圧回路の故障を判定する昇圧回路故障判定手段と、を備え、
   前記駆動制御回路は、前記出力電圧判定回路の判定結果が未到達の場合に前記スイッチ回路を駆動状態にし、
   前記昇圧回路故障判定手段は、前記スイッチ回路の駆動状態が所定時間継続した場合に前記昇圧回路の故障を判定することを特徴とする直流昇圧装置。
2. 前記昇圧回路故障判定手段による前記昇圧回路の故障の判定を記憶する昇圧回路故障記憶手段を有し、
   前記駆動制御回路は、前記昇圧回路の故障の判定が前記昇圧回路故障記憶手段に記憶された場合に前記スイッチ回路の駆動を停止することを特徴とする請求項１に記載の直流昇圧装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の直流昇圧装置により入力電源の電圧を昇圧することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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