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

Abstract

【課題】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。
【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

本発明は、電源と当該電源から電力を供給するアクチュエータ回路との間に配置したリレーを制御する電源リレー制御装置、及びそれを備える電動パワーステアリング装置に関するものである。

電動パワーステアリング装置では、一般に、電源ライン及びモータラインに、フェールセーフを目的として機械式リレーを実装している。このようなリレーとしては、低温環境時の接点凍結の原因となる水分の浸入を可能な限り遮断するために、気密封止タイプのリレーが広く用いられている。
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。

さらに、放熱性の改善を目的として、リレーを金属基板上に直接実装し、リフロー層にて半田付けを行う方式が採用されている。このように、金属基板上に実装すると冷却速度が速く、低温環境下においてリレー内部の水分が氷結し、接点の凍結に起因するリレー接点の接触不良が発生するおそれがある。
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。

特開２００７−２７６５５２号公報 特開２００７−１６５４０６号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２に記載の技術にあっては、単にリレーのＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返したり振動を与えたりすることで、リレー接点に発生した氷を除去しようとするものであり、当該氷を確実に除去することができない場合がある。
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。

上記課題を解決するために、本発明に係る電源リレー制御装置の一態様は、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している。

これにより、リレーのＯＮ操作によって接点間が近接した場合、リレー接点間に氷の膜が存在している場合であっても、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当該氷の皮膜を除去することができる。したがって、リレー接点間の導通を確保し易くすることができる。
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、プリチャージ回路による充電量を通常よりも少なく制限するので、リレー接点間に所望の電位差を持たせるようにすることができる。また、通常、電源リレーをＯＮする前に必ず行うプリチャージ操作に用いるプリチャージ回路の充電、放電を利用してリレー接点間に電位差を持たせるようにするので、特別な部品や装置を追加することなく、既存の部品構造で達成することができる。

さらに、上記において、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。

また、上記において、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している。
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。

さらにまた、上記において、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している。
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。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一態様は、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、前記何れか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している。
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。

本発明の電源リレー制御装置では、リレー接点間に所定の電位差を持たせた状態でリレー接点を開閉するので、リレー接点のアーク放電を誘発させてリレー接点に付着した氷を溶かすことができる。このように、特別な装置を用いることなく、低温環境下における電源リレーの作動を確実なものにすることができる。
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。

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。 制御装置の具体的構成を示すブロック図である。 ＭＣＵで実行する低温環境時処理手順を示すフローチャートである。 低温環境時処理の動作を説明するタイムチャートである。 本実施形態の効果を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（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。

そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。

ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結された減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結されて操舵系に対して補助操舵力を発生する、ブラシモータでなる電動モータ１３とを備えている。
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。

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ためのもので、図示しないトーションバーで連結された入力軸２ａと出力軸２ｂとの相対的な変位（回転変位）を、コイル対のインピーダンスの変化に対応させて検出するように構成されている。この操舵トルクセンサ３から出力されるトルク検出値Ｔは制御装置１４に入力される。

制御装置１４には、直流電源としてのバッテリ１５（例えば１３Ｖ）から電源供給されることによって作動する。バッテリ１５の負極は接地され、その正極はエンジン始動を行うイグニッションスイッチ１６を介して制御装置１４に接続されると共に、イグニッションスイッチ１６を介さず直接、制御装置１４に接続されている。
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。

制御装置１４は、図２に示すように、トルク検出値Ｔと車速検出値Ｖｓとに基づいて所定の演算を行ってモータ駆動信号Ｉｒ及びモータ回転方向信号Ｄｓを出力するマイクロコントロールユニット（以下、ＭＣＵと称す）１０１とを備える。また、制御装置１４は、ＭＣＵ１０１から出力されるモータ駆動信号Ｉｒ及びモータ回転方向信号Ｄｓに基づいて電動モータ１３を駆動するモータ駆動回路１１０と、バッテリ１５とモータ駆動回路１１０との間に介挿されて、バッテリ１５からモータ駆動回路１１０への電源供給を制御する電源リレー回路１２０とを備える。

ここで、電源リレー回路１２０は、放熱性の改善を目的として、金属基板上に直接実装し、リフロー層にて半田付けされている。また、この電源リレー回路１２０は、気密性が確保された樹脂ケース内に配置されている。
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、制御装置１４は、電源リレー回路１２０と並列に接続され、電源リレー回路１２０のリレー接点１２１におけるモータ駆動回路１１０側にプリチャージ電圧を供給するプリチャージ回路１５０と、イグニッションスイッチ１６を介してバッテリ１５に接続され起動時に制御装置１４内の制御電力を形成する電源回路１６０と、電源リレー回路１２０のリレー接点１２１におけるモータ駆動回路１１０側の接点電圧ＶＲを検出する接点電圧検出回路１７０とを備えている。

ここで、モータ駆動回路１１０は、図２に示すように、バッテリ１５のバッテリ電圧Ｖｂが電源リレー回路１２０のリレー接点１２１を介して入力される４つのＮＰＮ形のトランジスタＱ１〜Ｑ４を有して電動モータ１３に正逆転駆動するモータ電流Ｉを供給するＨブリッジ回路１１１と、このＨブリッジ回路１１１の各トランジスタＱ１〜Ｑ４を駆動制御するゲート駆動回路１１２とを備えている。

ゲート駆動回路１１２は、後述するＭＣＵ１０１から出力されるモータ電流指令値Ｉｒとモータ回転方向信号Ｄｓとを入力し、これらに基づいて対角となるトランジスタＱ１及びＱ３又はＱ２及びＱ４を駆動制御して電動モータ１３を操舵トルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖｓに応じて回転駆動する。
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。

さらに、プリチャージ回路１５０は、電源リレー回路１２０のモータ駆動回路１１０側のリレー接点と接地との間に介挿された電解コンデンサ１５１と、この電解コンデンサ１５１とリレー接点１２１との接続点とバッテリ１５側のリレー接点との間に接続されたスイッチング素子としてのＮＰＮ形のトランジスタ１５２、逆流阻止用ダイオード１５３及びプリチャージ抵抗１５４で構成される直列回路とで構成されている。
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。

次に、ＭＣＵ１０１の構成について説明する。
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。

また、ＭＣＵ１０１は、図２に示すように、操舵補助制御処理プログラム、異常検出処理プログラム等を格納するＲＯＭ（リードオンリメモリ）１０３と、トルク検出値Ｔ、モータ駆動電流Ｉｍ等の検出データや、ＭＣＵ１０１で実行する操舵補助制御処理及びプリチャージ駆動処理の処理過程で必要とするデータや処理結果を記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１０４とを内蔵している。
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。

プリチャージ駆動処理では、当該処理を開始してから所定時間が経過したときに、プリチャージ回路１５０のトランジスタ１５２に対してプリチャージ抵抗１５４を必要最小限の抵抗値とすることができる比較的低所定周波数のパルス幅変調信号ＳＰの出力を開始する。これにより、トランジスタ１５２がオン・オフし、電解コンデンサ１５１にバッテリ電圧Ｖｂに基づいて電荷が充電される。その後、さらに所定時間が経過すると、ＭＣＵ１０１は、電源リレー回路１２０のスイッチング素子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を出力すると共に、プリチャージ回路１５０へのパルス幅変調信号ＳＰの出力を停止する。このように、リレー接点１２１を閉じる前に電解コンデンサ１５１を充電するプリチャージ駆動処理を行う。そして、ＭＣＵ１０１は、このプリチャージ駆動処理が終了しリレー接点１２１を閉じた後、操舵補助制御処理を実行する。

また、ＭＣＵ１０１は、温度センサ１８０が検出した電源リレー回路１２０近傍の温度（温度検出値Ｔｅｍｐ）を入力し、電源リレー回路１２０が低温環境に曝されていると判断したとき、リレー接点１２１の凍結防止を目的とした低温環境時処理を実行する。ここで、温度センサ１８０は、電源リレー回路１２０が実装された金属基板上に配置されているものとする。

図３は、リレー導通異常が検出された場合のＭＣＵ１０１で実行する低温環境時処理手順を示すフローチャートである。
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。

ステップＳ２では、ＭＣＵ１０１は、電解コンデンサ１５１を放電する。すなわち、リレー接点１２１を開状態とするためのリレー駆動信号（リレーオフ指令）ＳＲを出力すると共に、モータ駆動回路１１０を駆動する。
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。

ステップＳ４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、バッテリ電圧Ｖｂより所定電圧（例えば、３．５［Ｖ］）低い電圧ＶＲ１に設定し、ステップＳ６に移行する。この電圧ＶＲ１を、以下の説明では通常リレーＯＮ電圧という。
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。

ステップＳ６では、ＭＣＵ１０１は、電解コンデンサ１５１の電荷量を示す、電解コンデンサ１５１の両端の電圧値（ＶＲ電圧）が、前記ステップＳ４又は前記ステップＳ５で設定したリレーＯＮ電圧ＶＲ１又はＶＲ２に達したタイミングでリレー接点１２１を閉じる。
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Ｓ８では、ＭＣＵ１０１は、リトライ操作回数ＮをインクリメントしてステップＳ９に移行し、リレー接点１２１に導通異常が発生しているか否かを判断する。ここでは、ＶＲ電圧を確認し、当該ＶＲ電圧が予め設定した異常電圧閾値以下である場合にリレー接点１２１の導通異常が発生していると判断して、ステップＳ１０に移行する。一方、ＶＲ電圧が落ち込んでいない場合には、リレー接点１２１は正常に導通していると判断してそのまま低温環境時処理を終了する（正常終了）。
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。

ステップＳ１１では、ＭＣＵ１０１は、Ｎｍａｘ回のリトライ操作を行ってもリレー接点１２１の導通異常が解消されないと判断し、リレー接点１２１の導通異常を報知してから低温環境時処理を終了する（異常終了）。
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。

次に、本実施形態の動作について説明する。
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。

プリチャージ駆動処理では、先ず、プリチャージ回路１５０のＮＴＮトランジスタ１５２に対してプリチャージ抵抗１５４の抵抗値を最小とする比較的低周波数のパルス幅変調信号ＳＰの出力を開始する。このパルス幅変調信号ＳＰがプリチャージ回路１５０のＮＴＮトランジスタ１５２のゲートに供給されると、ＮＴＮトランジスタ１５２がオン・オフを繰り返すことにより、電解コンデンサ１５１にバッテリ電圧Ｖｂに基づいて電荷が充電されていく。

これにより、電源リレー回路１２０のモータ駆動回路側接点電圧ＶＲが徐々に増加し、バッテリ電圧Ｖｂに対してパルス幅変調信号ＳＰの周波数及びプリチャージ抵抗１５４の抵抗値によって決まるバッテリ電圧Ｖｂより若干低いプリチャージ電圧ＶＰまで増加する。モータ駆動回路側接点電圧ＶＲは、プリチャージ電圧ＶＰに達した後、そのままプリチャージ電圧ＶＰを維持する。
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。

このため、電源リレー回路１２０のリレー接点１２１を介してバッテリ電圧Ｖｂがモータ駆動回路１１０に供給される。これにより、このモータ駆動回路１１０が動作可能状態となる。このとき、リレー接点１２１のバッテリ１５側のバッテリ電圧Ｖｂと、モータ駆動回路１１０側のプリチャージ電圧ＶＰとの電位差が小さい状態となるので、リレー接点１２１を通じて電解コンデンサ１５１に流れる突入電流を小さい値に抑制することができ、リレー接点１２１の接点溶着を確実に防止することができる。
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。

そして、このプリチャージ駆動処理が終了すると、ＭＣＵ１０１は操舵補助制御処理を実行する。操舵補助制御処理では、トルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖｓに基づいて、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。これにより、運転者の操舵負担を軽減する操舵補助制御を行うことができる。

ところで、本実施形態の電源リレー回路１２０は気密封止型のリレーであり、さらに、高出力化による電気部品の放熱性を向上させるために金属基板上に実装している。また、当該リレーは樹脂ケースを用い小型化されているので、高温環境下において樹脂が吸湿してしまい、リレー内部の湿度が上がり易い。その上、金属基板に実装されると冷却速度も速く、氷点下になるとリレー内部の水分が氷結し易い。リレー接点上に氷が付着すると、リレー接点１２１をＯＮ操作してもリレー接点間が導通せず、モータ駆動回路１１０の動作不良が発生する場合がある。

そこで、本実施形態では、低温判定時に、リレー接点間に存在する氷の膜を除去することを目的として、リレー接点間に所定の電位差を持たせた状態でリレーのＯＮ／ＯＦＦ操作を行う。このときの動作を、図４を参照しながら説明する。
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。

このとき、リレー接点１２１上に氷が付着していると、リレー接点１２１をＯＮ操作しても導通がなされず、Ｈブリッジ回路１１１にアシスト電流を供給することができない。そのため、この場合には、時刻ｔ２で電解コンデンサ１５１の電荷が失われ、ＶＲ電圧が落ち込む。このように、リレー接点１２１をＯＮ操作した状態でモータ駆動回路１１０を駆動したときの電解コンデンサ１５１の電荷量に相当するＶＲ電圧を確認することで、リレー接点１２１の導通異常を検出することができる。

リレー接点１２１の導通異常を検出すると、時刻ｔ３で再びプリチャージ回路１５０により電解コンデンサ１５１の充電を開始する。すなわち、この時刻ｔ３では、導通チェックのための強制駆動を終了すると共に、リレー接点１２１をＯＦＦ操作する。そして、時刻ｔ４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操作する。このようにして、１回目のリトライ操作が行われる。

その後、複数回（ｎ−１回）のリトライ操作を行ってもリレー接点１２１上に付着した氷が除去されない場合には、ｎ回目のリトライ操作では、リレー接点１２１間に所定の電位差を持たせた状態でリレー接点１２１をＯＮ／ＯＦＦする。具体的には、時刻ｔ５で、ＶＲ電圧が制限リレーＯＮ電圧ＶＲ２に達したときにリレー接点１２１をＯＮ操作する。このとき、時刻ｔ５では、プリチャージ回路１５０による電解コンデンサ１５１の充電を終了するものとする。

このように、電解コンデンサ１５１の充電電圧を制限することで、リレー接点１２１間に（Ｖｂ−ＶＲ２）の電位差がある状態でリレー接点１２１のＯＮ操作を行うことができる。このとき、当該電位差によりリレー接点間にはアークが発生し、その熱エネルギーによって氷を除去し易くすることができる。
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。

したがって、確実にリレー接点上に付着した氷を除去し、リレー接点１２１の導通を確保することができる。
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））。

本実施形態では、ｎ回目のリトライ操作（時刻ｔ５）から、電解コンデンサ１５１の充電を制限し、リレー接点間に（Ｖｂ−ＶＲ２）の電位差を持たせた状態でリレー接点１２１のＯＮ操作を行うので、リレー接点間が近接したとき、仮に付着した氷によりリレー接点１２１が接触しなくても、アークの発生に起因する発熱により氷を溶かすことができる（図５（ｂ））。
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。

（変形例）
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。

また、上記実施形態においては、電動モータ１３としてブラシモータを用いる場合について説明したが、ブラシレスモータを用いることもできる。
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。

１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…操舵トルクセンサ、８…ステアリングギヤ、１０…操舵補助機構、１３…電動モータ、１４…制御装置、１５…バッテリ、１６…イグニッションスイッチ、１７…車速センサ、１０１…ＭＣＵ、１１０…モータ駆動回路、１１１…Ｈブリッジ回路、１１２…ゲート駆動回路、１２０…電源リレー回路、１２１…リレー接点、１２２…リレーコイル、１２４…トランジスタ、１３０…モータ電流検出回路、１４０…モータ角速度推定回路、１５０…プリチャージ回路、１５１…電解コンデンサ、１５２…トランジスタ、１５４…プリチャージ抵抗、１５５…直列回路、１６０…電源回路、１７０…接点電圧検出回路、１８０…温度センサ

Claims (6)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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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