JP2014120380A - 電源リレー制御装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リレー接点間に導通異常が発生している場合には、当該リレー接点間に所定の電位差を持たせた状態で電源リレー回路を開閉する。このとき、プリチャージ回路150による電解コンデンサ151の充電を制限した状態で、リレー接点121のON操作を行うようにする。このように、リレー接点間の電位差による接点間アークの熱エネルギーによって、リレー接点間に存在する氷の皮膜を除去する。
【選択図】図5
Description
また、近年、システムの小型化、高出力化の要求により、リレーもより小型化されており、リレーの内部容積は減少傾向にある。一方で、リレーに用いられるケース材は樹脂を用いたものが一般的であり、このリレーが長時間高温高湿環境に放置されると、たとえ気密性が確保されたリレーであっても空気中の水分を樹脂部から吸収してしまい、内部容積の少ないリレーでは特に内部の相対湿度が大きく上昇してしまう。その結果、リレー接点に結露が発生しやすい。
そこで、これを防止するものとして、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術は、リレーのON/OFF動作を繰り返すことで、リレー接点に付着した氷などの異物を除去するものである。また、その他には、例えば特許文献2に記載の技術がある。この技術は、凍結発生箇所に振動を発生させ、この振動により凍結を解除するものである。
そこで、本発明は、リレーの接触不良を適切に防止することができる電源リレー制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することを課題としている。
また、上記において、前記電源リレー回路の前記アクチュエータ回路側接点と接地との間に接続されたコンデンサと、前記リレー接点を閉じる前に前記コンデンサを充電するプリチャージ回路と、を備え、前記異常時処理部は、前記異常検出部で前記リレー接点間の導通異常を検出したとき、前記プリチャージ回路における前記コンデンサへの充電量を、前記異常検出部で前記リレー接点間の導通異常が非検出である正常時と比較して少なく制限した状態で前記リレー接点を開閉することを特徴としている。
このように、リレー接点が導通していない状態でアクチュエータ回路を駆動した場合、コンデンサの電荷が失われることを利用するので、適切にリレー接点間の導通異常を検出することができる。
このように、リレー接点をON操作した状態でアクチュエータ回路を駆動したときのコンデンサの両端の電圧値と予め設定した異常電圧閾値を比較するので、比較的簡易な構成で適切にリレー接点間の導通異常を検出することができる。
このように、電源リレー回路が低温環境に曝されているときにリレー接点間の導通異常が発生しているか否かを判定するので、不必要にリレー接点の導通異常チェックを行うのを防止することができる。
このように、低温環境下において確実に作動する電源リレーを用いることができるので、安定した操舵補助制御を行う電動パワーステアリング装置とすることができる。
したがって、上記電源リレー制御装置を適用した電動パワーステアリング装置では、安定した操舵補助制御を行うことができる。
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置を示す全体構成図である。
図中、符号1は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール1に運転者から作用される操舵力が入力軸2aと出力軸2bとを有するステアリングシャフト2に伝達される。このステアリングシャフト2は、入力軸2aの一端がステアリングホイール1に連結され、他端は操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ3を介して出力軸2bの一端に連結されている。
操舵トルクセンサ3は、ステアリングホイール1に付与されて入力軸2aに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸2a及び出力軸2b間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気信号で検出し、それを電気信号に変換するように構成されている。
制御装置14には、トルク検出値Tの他に車速センサ17で検出した車速検出値Vsが入力され、これらに応じた操舵補助力を操舵系に付与する操舵補助制御を行う。具体的には、上記操舵補助力を電動モータ13で発生するための操舵補助トルク指令値を公知の手順で算出し、算出した操舵補助トルク指令値とモータ電流検出値とにより、電動モータ13に供給する駆動電流をフィードバック制御する。
さらに、制御装置14は、モータ電流Iを検出するモータ電流検出回路130と、モータ端子電圧Vmとモータ電流検出回路130で検出したモータ駆動電流(電流検出値)Imとに基づいてモータ角速度ωを推定するモータ角速度推定回路140とを備える。
また、電源リレー回路120は、バッテリ15に接続された常開のリレー接点121と、このリレー接点121を開閉するリレーコイル122とを有する。リレーコイル122には、サージ吸収用のダイオード123が並列に接続されている。リレーコイル122の一端はスイッチング素子としてのNPN形のトランジスタ124を介してバッテリ15に接続され、他端は接地されている。
電源リレー回路120のトランジスタ124は、MCU101によって形成されるリレー駆動信号(リレーオン指令/リレーオフ指令)SRによって駆動制御される。また、プリチャージ回路150のトランジスタ152は、MCU101によって形成されるパルス幅変調信号SPによって駆動制御される。
MCU101は、自己のプログラム暴走を監視するウォッチドッグタイマ(WDT)102を内蔵している。また、MCU101は、操舵トルク検出値T、車速検出値Vs、電流検出値Imに基づいてモータ駆動信号Irを生成し、このモータ駆動信号Irをモータ駆動回路110に入力する。
そして、MCU101は、イグニッションスイッチ16がオン状態となってバッテリ15からバッテリ電圧Vbが供給されたときに、プリチャージ駆動処理及び操舵補助制御処理を実行する。
先ずステップS1で、MCU101は、温度センサ180の温度検出値Tempが予め設定した低温判定温度以下であるか否かを判定する。ここで、低温判定温度は、電源リレー回路120内部の水分が氷結する可能性が高まる温度に設定する。そして、温度検出値Tempが低温判定温度以下である場合には、電源リレー回路120が低温環境に曝されていると判断してステップS2に移行し、温度検出値Tempが低温判定温度を上回っている場合には、リレー接点121には凍結による導通不良は発生していないと判断してそのまま低温環境時処理を終了する。
次にステップS3で、MCU101は、リレー接点121の導通を確保のための導通異常時処理のリトライ操作回数Nが、予め設定した回数n以上であるか否かを判定し、N<nである場合にはステップS4に移行し、N≧nである場合には後述するステップS5に移行する。なお、リトライ操作回数Nの初期値は0である。
また、ステップS5では、MCU101は、プリチャージ回路150による電解コンデンサ151への充電操作を開始すると共に、リレー接点121を閉じるタイミングを決定する電解コンデンサ151の充電電圧を、電圧VR1よりも低い電圧VR2に設定し、ステップS6に移行する。この電圧VR2を、以下の説明では制限リレーON電圧という。
次にステップS7では、MCU101は、パルス幅変調信号SPの出力を停止することで、プリチャージ回路150による電解コンデンサ151への充電操作を終了し、モータ駆動回路110を駆動する(強制駆動)。
ステップS10では、MCU101は、リトライ操作回数Nが予め設定した上限回数Nmaxに達したか否かを判定し、N<Nmaxである場合には前記ステップS2に移行し、N=Nmaxである場合にはステップS11に移行する。
なお、図2のモータ駆動回路110がアクチュエータ回路に対応し、MCU101及びトランジスタ124がリレー制御部に対応し、温度センサ180が温度検出部に対応している。また、図3において、ステップS5及びS6が異常時処理部に対応し、ステップS7及びS9が異常検出部に対応している。
運転者がイグニッションスイッチ16をオン状態とすると、電源回路160から制御装置14内に制御電力が供給され、これによってMCU101が作動状態となる。このとき、MCU101は、プリチャージ駆動処理及び操舵補助制御処理を実行する。
その後、電源リレー回路120のNTNトランジスタ124に対して高レベルのリレー駆動信号(リレーオン指令)SRを出力すると、リレーコイル122にバッテリ15から通電されることにより、このリレーコイル122が付勢されてリレー接点121が閉成される。
したがって、電源リレー回路120のリレー接点121における両端の電位差を小さくして電源リレー回路120のリレー接点121を通じる突入電流を確実に抑制することができる。
先ずプリチャージ回路150の電解コンデンサ151を放電し、その後、プリチャージ回路150により電解コンデンサ151の充電を開始する。そして、時刻t1でVR電圧が通常リレーON電圧VR1に達すると、リレー接点121をON操作し、VR電圧がプリチャージ電圧VPに達してからプリチャージ回路150による電解コンデンサ151の充電を終了する。次いで時刻t2で、導通チェックのためにモータ駆動回路110を強制駆動する。すなわち、Hブリッジ回路111にバッテリ15から電源リレー120を介してパワーアシストに必要な電流を供給する。
仮に、n回目のリトライ操作でもリレー接点上に付着した氷が完全に除去されず、時刻t6で導通チェックのための強制駆動を行ったときにVR電圧が落ち込むと、時刻t7で、再度、プリチャージ回路150による電解コンデンサ151の充電を開始し、VR電圧が制限リレーON電圧VR2に達した時刻t8で、(n+1)回目のリトライ操作を行う。このリトライ操作は、リトライ操作回数が上限回数Nmaxとなるまで繰り返し行う。
上述した1回目のリトライ操作(時刻t4)のように、電解コンデンサ151をプリチャージ電圧VPまで充電する通常プリチャージを行うと、リレー接点間の電位差は(Vb−VP)と比較的小さい状態となる。そのため、この状態でリレー接点121のON操作を行ってもリレー接点間にはアークは発生せず、氷を溶かすことはできない(図5(a))。
以上のように、プリチャージ回路150の電解コンデンサ151の充電、放電を利用して、リレー接点121のアーク放電を誘発し、当該接点に付着した氷を溶かす。したがって、特別な部品や装置を追加することなく、金属基板上に配置したリレーにおいても、低温環境下での作動を確実なものにすることができる。
なお、上記実施形態においては、温度センサ180の検出温度Tempに基づいて低温環境であると判断した場合にリレー接点121の導通チェックや導通異常時処理を行う場合について説明したが、イグニッションスイッチ16のON時に毎回リレー接点121の導通チェックや導通異常時処理を行うようにしてもよい。
さらに、上記実施形態においては、バッテリ15とモータ駆動回路110との間に介装された電源リレー回路120に本発明を適用する場合について説明したが、バッテリ15が電力を供給する対象はモータ駆動回路110に限定されない。すなわち、本発明は、電動パワーステアリング装置以外にも適用可能である。
Claims (6)
- バッテリと、該バッテリから電力が供給されるアクチュエータ回路との間に介挿された電源リレー回路を制御するリレー制御部を備える電源リレー制御装置であって、
前記リレー制御部から前記電源リレー回路のリレー接点を閉成するためのリレーオン指令を出力した状態で、前記リレー接点間の導通異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部で前記リレー接点間の導通異常を検出したとき、当該リレー接点間に所定の電位差を持たせた状態で前記リレー接点を開閉する異常時処理部と、を備えることを特徴とする電源リレー制御装置。 - 前記電源リレー回路の前記アクチュエータ回路側接点と接地との間に接続されたコンデンサと、
前記リレー接点を閉じる前に前記コンデンサを充電するプリチャージ回路と、を備え、
前記異常時処理部は、前記異常検出部で前記リレー接点間の導通異常を検出したとき、前記プリチャージ回路における前記コンデンサへの充電量を、前記異常検出部で前記リレー接点間の導通異常が非検出である正常時と比較して少なく制限した状態で前記リレー接点を開閉することを特徴とする請求項1に記載の電源リレー制御装置。 - 前記異常検出部は、前記リレー制御部から前記リレーオン指令を出力した状態で前記アクチュエータ回路を駆動したときの、前記コンデンサに充電されている電荷量に基づいて、前記リレー接点間の導通異常を検出することを特徴とする請求項2に記載の電源リレー制御装置。
- 前記異常検出部は、前記コンデンサに充電されている電荷量として、当該コンデンサの両端の電圧値を検出し、前記リレー制御部から前記リレーオン指令を出力した状態で前記アクチュエータ回路を駆動したときの当該電圧値が異常電圧閾値以下であるとき、前記リレー接点間に導通異常が発生していると判断することを特徴とする請求項3に記載の電源リレー制御装置。
- 前記リレー接点近傍の温度を検出する温度検出部を備え、
前記異常検出部は、前記温度検出部で検出した温度が、予め設定した低温環境判定温度以下であるとき、前記リレー接点間の導通異常が発生しているか否かを判定することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の電源リレー制御装置。 - 操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与する電動モータを備える電動パワーステアリング装置であって、
バッテリと、該バッテリから電力が供給されるアクチュエータ回路と、前記バッテリと前記アクチュエータ回路との間に介挿された電源リレー回路と、前記請求項1〜5の何れか1項に記載の電源リレー制御装置と、を備え、
前記電動モータを駆動制御するモータ駆動回路として、前記アクチュエータ回路を適用した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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