JP2012158318A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ駆動回路のＭＯＳ−ＦＥＴの保護手段が異常となっても、モータ駆動回路のＭＯＳ−ＦＥＴの動作を確実に停止できる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動中にトランジスタ３１の出力の短絡故障が検出されると、マイコン５はイネーブル信号ＥＮＢをオフし、ＦＥＴ２０がオフ状態となることによって、モータ駆動回路７のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ２）のゲートがプリドライバ６のモータ駆動信号から遮断される。同時に、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ２）のゲート電荷は抵抗３２，３０，トランジスタ３１のコレクタ−エミッタを通して放電されることによってゲート電圧が低下し、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ２）を短時間でオフできる
【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。

一般に電動パワーステアリング装置は、ＥＣＵに設けられたマイコンの制御に基づいて、モータを駆動するインバータ（モータ駆動回路）の駆動制御を行うためのプリドライバに電源を供給する電源供給制御手段を備えている。この電源供給制御手段は、プリドライバの故障時にモータ駆動回路の上下のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ等）に貫通電流が流れるのを防止するために、プリドライバに供給される電源を遮断するものであり、モータへの駆動電流の供給を停止するフェールセーフ機能を有している。（例えば、特許文献１参照）

特開２００1−８６７９０号公報

例えば、図３に示すように従来、モータ駆動回路の貫通電流の対策として、モータ駆動回路４０の下側のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ１２）をオフするために、プリドライバ４１への供給電源を遮断し、さらに、このＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ１２）のゲート電荷を瞬時に放電させるためにＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ１２）の保護手段４２を設けている。ところが、モータ駆動中に、この保護手段４２のトランジスタ４３に短絡故障が発生した場合、モータ駆動回路４０の動作を即座に停止する必要があるが、このトランジスタ４３に大電流が流れ焼損し、モータ駆動回路４０の動作を即座に停止できなくなるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、モータ駆動回路のＭＯＳ−ＦＥＴの保護手段が異常になっても、モータ駆動回路のＭＯＳ−ＦＥＴの動作を確実に停止できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両のステアリング機構に与える操舵補助力を発生させるモータと、複数のスイッチング素子を含み、前記モータに駆動電流を供給するモータ駆動回路と、モータ制御信号を生成するマイコンと、前記マイコンから入力されたモータ制御信号に基づいて、前記モータ駆動回路へモータ駆動信号を出力するプリドライバと、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記マイコンが前記モータ駆動回路のスイッチング素子をオフするための保護手段の異常を検出すると、前記マイコンは前記モータ駆動回路から前記モータ駆動信号を遮断することを要旨とする。

上記構成によれば、インバータの下側のＭＯＳ−ＦＥＴをオフするために設けられた保護回路のトランジスタが短絡故障したことをマイコンが検出したときに、マイコンはプリドライバから出力されるモータ駆動信号をモータ駆動回路から瞬時に遮断し、ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート電圧をこの保護回路を通して低下させる。これにより、モータ駆動回路のＭＯＳ−ＦＥＴは速やかにオフし、さらに、保護回路のトランジスタに流れる電流は抵抗により制限されるので、このトランジスタは過熱による焼損から保護される。

請求項２に記載の発明は、前記プリドライバの出力段に設けたスイッチング素子をオフすることにより前記モータ駆動信号を遮断することを要旨とする。
上記構成によれば、マイコンはプリドライバの出力段に設けられたＭＯＳ−ＦＥＴをオフすることにより、プリドライバから出力されるモータ駆動信号をモータ駆動回路から瞬時に遮断し、インバータのＭＯＳ−ＦＥＴのゲート電圧をこの保護回路を通して低下させる。

モータ駆動回路のＭＯＳ−ＦＥＴの保護手段の異常を検出したとき、モータ駆動信号をモータ駆動回路から遮断し、モータ駆動回路のＭＯＳ−ＦＥＴを短時間で確実にオフできる電動パワーステアリング装置を提供できる。

本発明の実施形態に係るモータ制御回路のブロック図。 本発明の実施形態に係るモータ制御回路の回路図。 従来のモータ制御回路の回路図。

以下、本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置に用いられるモータ制御回路のブロック図である。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、車両の操舵系にアシスト力を付与する駆動源としてのモータ２と、該モータ２を制御するＥＣＵ３を備えている。ＥＣＵ３には、モータ制御信号を出力するマイコン５と、モータ制御信号に基づいてモータ２に駆動電力を供給するプリドライバ６およびモータ駆動回路７が設けられている。

ＥＣＵ３には、トルクセンサ（図示せず）、および車速センサ（図示せず）が接続されており、マイコン５は、入力された操舵トルクτおよび車速Ｖに基づいて操舵系に付与するアシスト力、すなわちモータ２が発生するアシストトルクを決定する。

また、ＥＣＵ３には、モータ２に通電する各相電流値を検出するための電流センサ１１u，１１v，１１wおよびモータ２の回転角度（モータ回転角）θを検出するための回転角センサ４が接続されており、マイコン５は、これら各センサにより検出された各相電流検出値Ｉu，Ｉv，Ｉwおよびモータ回転角θに基づいて、モータ２が発生するアシストトルクを決定し、モータ制御信号を出力する。

なお、本実施形態のモータ２はブラシレスモータであり、ＥＣＵ３は、モータ制御信号に基づいて３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力をモータ２に供給する。プリドライバ６はマイコン５から出力されるモータ制御信号に基づいてＰＷＭ信号である各相のモータ駆動信号を生成し、モータ駆動回路７に含まれる６個のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ等）のゲート端子にそれぞれ供給する。モータ駆動回路７は、モータ２の相数に対応する複数（２×３個）のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）により構成されており、具体的にはＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ１），（Ｕ２）の直列回路、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｖ１），（Ｖ２）の直列回路、およびＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｗ１），（Ｗ２）の直列回路を並列接続することにより構成されている。

そして、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ１），（Ｕ２）の接続点１２uはモータ２のＵ相巻線に接続され、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｖ１），（Ｖ２）の接続点１２vはモータ２のＶ相巻線に接続され、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｗ１），（Ｗ２）の接続点１２wはモータ２のＷ相巻線に接続されている。そして、上記プリドライバ６から出力される各相のＰＷＭ信号に応答して各ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）がオン／オフすることにより、バッテリ１０から供給される直流電圧（電源）ＰＩＧ（例えば、１２Ｖ）が３相の駆動電力に変換されモータ２に供給される。

次に、本実施形態の電動パワーステアリング装置におけるモータ制御回路の回路図について図２を用いて説明する。
図２はモータ２に駆動電力を供給する３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動回路の内、Ｕ相のモータ制御回路について示している。

図２に示すモータ駆動回路７の下側のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ２）のゲートに接続される遮断手段８に設けられたＦＥＴ２０のソースは、プリドライバ６の所定の出力端子および抵抗２１の一方に接続され、ＦＥＴ２０のゲートは、トランジスタ２３のコレクタおよび抵抗２１の他方に接続されている。トランジスタ２３のベースには抵抗２２の一方と、抵抗２４の一方がそれぞれ接続され、トランジスタ２３のエミッタには抵抗２４の他方が接続されるとともに０Ｖに接地されている。また、マイコン５の所定のＩ／Ｏポートが抵抗２２の他方に接続され、このＩ／Ｏポートからはプリドライバ６の出力を遮断する信号が出力される。

さらに、上記Ｉ／Ｏポートが抵抗２６の一方に接続され、この抵抗２６の他方は保護手段９のトランジスタ２７のベース、抵抗２８の一方にそれぞれ接続されている。この抵抗２８の他方は、トランジスタ２７のエミッタとともに０Ｖに接地されている。トランジスタ２７のコレクタは抵抗２５を介して５Ｖ電源、および抵抗２９の一方にそれぞれ接続されている。

そして、この抵抗２９の他方はトランジスタ３１のベースに、トランジスタ３１のエミッタは０Ｖに接地されている。トランジスタ３１のコレクタは抵抗３０の一方に接続され、この抵抗３０の他方は上記ＦＥＴ２０のドレイン、抵抗３２の一方にそれぞれ接続されている。抵抗３２の他方はＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ２）のゲートに接続されている。

次に、上記のように構成された本実施形態におけるモータ制御回路の作用および効果について図１，２を参照して説明する。
まず、マイコン５はモータ駆動を許可するイネーブル信号ＥＮＢを出力することにより、トランジスタ２３がオンし、ＦＥＴ２０がオン状態となる。バッテリ１０から変換された直流電圧ＰＩＧ（１２Ｖ）がプリドライバ６に供給され、プリドライバ６は、マイコン５から出力されるモータ制御信号に基づいてモータ駆動回路７のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ２）を駆動し、モータ２を動作させる。このとき、イネーブル信号ＥＮＢはトランジスタ２７にも入力されるので、トランジスタ２７がオン、トランジスタ３１がオフされる。

そして、モータ駆動中にトランジスタ３１の出力の短絡故障がマイコン５により検出されると（コレクタ電圧Ｖcが０Ｖ）、マイコン５はイネーブル信号ＥＮＢをオフし、ＦＥＴ２０がオフ状態となることによって、プリドライバ６に接続されるコンデンサ３６の容量および電圧に影響されることなく、瞬時にモータ駆動回路７のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ２）のゲート端子がプリドライバ６のモータ駆動信号から遮断される。

同時に、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ２）のゲート電荷は抵抗３２，３０，トランジスタ３１のコレクタ−エミッタを通して放電されることによってゲート電圧が低下し、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ２）が短時間でオフされる。このとき、抵抗３０が挿入されることによりＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｕ２）のゲートから抵抗３０およびトランジスタ３１を通して流れる短絡電流が制限され、トランジスタ３１の過熱による焼損保護ができる。

上述のように、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、モータ駆動中に、モータ駆動回路のＭＯＳ−ＦＥＴの保護手段が異常になっても、モータ駆動回路のＭＯＳ−ＦＥＴを確実にオフし、動作を停止できる。

本実施形態ではＵ相のモータ制御回路について説明したが、Ｖ相およびＷ相においても同様の回路構成により動作が行われる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々適用が可能である。

１：電動パワーステアリング装置、２：モータ、３：ＥＣＵ、４：回転角センサ、
５：マイコン、６，４１：プリドライバ、７，４０：モータ駆動回路、８：遮断手段、
９，４２：保護手段、１０：バッテリ、
１１u，１１v，１１w：電流センサ、１２u，１２v，１２w：モータ接続点、
２０：ＦＥＴ、２３，２７，３１，４３：トランジスタ、
２１，２２，２４〜２６，２８〜３０，３１，４４：抵抗、
３４，３６，４５：コンデンサ、３３，３５：ダイオード、
θ：モータ回転角、Ｖ：車速、τ：操舵トルク、Ｉu，Ｉv，Ｉw：各相電流検出値、
ＰＩＧ：直流電圧（電源）、
Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２，Ｕ１２：ＭＯＳ−ＦＥＴ

Claims (2)

1. 車両のステアリング機構に与える操舵補助力を発生させるモータと、
   複数のスイッチング素子を含み、前記モータに駆動電流を供給するモータ駆動回路と、
   モータ制御信号を生成するマイコンと、
   前記マイコンから入力されたモータ制御信号に基づいて、前記モータ駆動回路へモータ駆動信号を出力するプリドライバと、を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記マイコンが前記モータ駆動回路のスイッチング素子をオフするための保護手段の異常を検出すると、前記マイコンは前記モータ駆動回路から前記モータ駆動信号を遮断することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１において、前記プリドライバの出力段に設けたスイッチング素子をオフすることにより前記モータ駆動信号を遮断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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