JP5407935B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のステアリング機構に対し、電動モータで発生する操舵補助力を伝達するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に、電動モータを駆動するモータ駆動回路の改良に関する。

この種の電動パワーステアリング装置としては、例えば、電動モータを駆動する電動機駆動回路とバッテリとの間にノーマルオープン接点構成のリレーを備えたリレー回路を介挿して、異常発生時にリレー回路をオフ状態として電動機駆動回路への直流電力の供給を遮断するようにした電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、上記リレー回路に代えて２個の電界効果トランジスタを直列接続し、一方の電界効果トランジスタをその寄生ダイオードが電源に対して順方向となるように配置するともに、他方の電界効果トランジスタをその寄生ダイオードが電源に対して逆方向となるように配置した開閉器を適用した電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第２５０６２６９号公報 特許第３３７５５０２号公報

ここで、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、異常発生時に電動機駆動回路へ供給する直流電源を遮断するためにリレー回路を適用しており、システム停止時にはリレー回路によって電源が遮断されるため、通常、電動機駆動回路に供給する直流電力を平滑化するために設けるコンデンサのリーク電流を防止し、暗電流を抑制することができる。ところが、リレー回路を適用しているため、応答が遅いとともに電動モータを駆動するために大電流を必要とする場合に、リレー回路自体が大型化してしまうとともに、リレーのオン・オフ時に作動音が発生して運転者に違和感を与えるという問題点がある。さらに、機械的接点であるため、溶着や異物による接点不良が発生する可能性があるという問題点もある。

これに対して、上記特許文献２に記載の従来例にあっては、リレー回路に代えて２個の電界効果トランジスタを、一方の電界トランジスタをその寄生ダイオードが電源に対して順方向となるように配置し、他方の電荷トランジスタをその寄生ダイオードが電源に対して逆方向となるように配置することにより開閉器を構成しているので、応答速度を速めるとともに、大電力用のリレー回路に比較して小型であり、且つオン状態に制御するための電力が小さくてよいので消費電力を低減することができるという利点を有する。

しかしながら、この特許文献２に記載の従来例にあっては、バッテリ電源の逆極性接続に対処するため、電動機を駆動するブリッジ回路と電源との間の開閉器を２個の電界効果トランジスタで構成しているので、バッテリ電源が逆極性に接続された場合でも、電界効果トランジスタの寄生ダイオードによって逆電流が流れるのを阻止することができ、ブリッジ回路や電動機を保護することができるものであるが、２個の電界効果トランジスタを直列に接続して開閉器を構成するため、特性の揃った電界効果トランジスタを用意する必要があるとともに、電源に対して逆方向の寄生ダイオードを有する電界効果トランジスタがオフ異常となったときにはブリッジ回路に電力を供給することができず、信頼性が低下するという未解決の課題がある。

この未解決の課題を解決するために、特許文献２に記載されている従来例における寄生ダイオードが電源に対して逆方向となるように配置した電界効果トランジスタを省略することが考えられる。この場合には、ブリッジ回路と並列にバッテリ電力を平滑化する平滑用コンデンサを接続した場合、システム停止時に電源に対して順方向となる電界効果トランジスタをオフ状態としたときに、順方向のダイオードを介して平滑用コンデンサにリーク電流が流れることになるので、このリーク電流を遮断するために、平滑用コンデンサと直列に電源に対して逆方向となる寄生ダイオードを有する電界効果トランジスタを介挿することが考えられる。

このとき、平滑用コンデンサと直列に介挿した電界効果トランジスタが正常動作するか否かが重要となるが、上記構成の電界効果トランジスタの異常を検出する手段は提案されていない。
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、平滑用コンデンサと直列に接続した電界効果トランジスタの異常を正確に検出することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構に対する操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータを駆動するモータ駆動回路と、該モータ駆動回路を制御する制御装置とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記モータ駆動回路は、前記電動モータを駆動するブリッジ回路と、該ブリッジ回路に直流電力を供給する直流電源からの直流電力が入力される電源端子と、該電源端子と前記ブリッジ回路との間を接続する正極ライン及び負極ライン間に介挿された平滑用コンデンサと、該平滑用コンデンサと前記正極ラインとの間に、内部の寄生ダイオードが前記平滑用コンデンサへの電荷の蓄積を妨げる方向となるように接続された電界効果トランジスタと、前記平滑用コンデンサ及び前記電界効果トランジスタ間の電圧を検出して当該電界効果トランジスタの異常を検出する異常検出手段とを備えたことを特徴としている。

また、本発明の請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記異常検出手段は、前記平滑用コンデンサ及び前記電界効果トランジスタ間の電圧を検出する電圧検出部と、前記電界効果トランジスタの制御状態を検出する制御状態判定部と、前記電圧検出部で検出した電圧と、前記制御状態判定部で判定した制御状態とに基づいて前記電界効果トランジスタの異常を検出する異常検出部とを備えていることを特徴としている。
さらに、本発明の請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記正極ラインに電源端子及び前記電界効果トランジスタの接続点間に、電源供給用電界効果トランジスタがその内部の寄生ダイオードが前記直流電源に対して順方向となるように接続されていることを特徴としている。

本発明によれば、平滑用コンデンサと正極ラインとの間に、電界効果トランジスタをその内部の寄生ダイオードが電源に対して逆方向となるように接続したときに、その電界効果トランジスタと平滑用コンデンサとの接続点の電圧を検出することにより、電界効果トランジスタの異常を正確に検出することができる。
この場合、電界効果トランジスタと平滑用コンデンサとの接続点の電圧と電界効果トランジスタの制御状態との双方を検出することにより、電界効果トランジスタの異常をより正確に検出することができる。

本発明を適用した電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。 モータ駆動回路の具体的構成を示す回路図である。 コントロールユニット１２で実行する異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、１はステアリング機構である。このステアリング機構１は、ステアリングホイール２が装着されたステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３のステアリングホイール２とは反対側に連結されたラックピニオン機構４と、このラックピニオン機構４にタイロッド等の連結機構５を介して図示しない左右の転舵輪が連結されている。
そして、ステアリングシャフト３には、例えばウォームギヤで構成される減速機構７を介して例えばブラシレスモータで構成される電動モータ８が連結されている。

この電動モータ８は、電動パワーステアリング装置の操舵補助力を発生する操舵補助力発生用モータとして動作する。この電動モータ８は車両に搭載されたバッテリ９から出力されるバッテリ電圧が直接入力されるとともに、イグニッションスイッチ１０を介して入力される制御装置１１によって駆動される。
この制御装置１１は、操舵補助指令値を演算してゲート駆動信号を出力するコントロールユニット１２と、このコントロールユニット１２から出力されるゲート駆動信号が入力されて、このゲート駆動信号に基づいて電動モータを駆動するモータ駆動回路１３とを備えている。

コントロールユニット１２には、電動モータ８に供給されるモータ駆動電流を検出するモータ電流検出回路１５で検出したモータ電流検出値Ｉｍｄ、ステアリングシャフト３に配設された操舵トルクセンサ１６で検出されたステアリングホイール２に入力される操舵トルクＴが入力されていると共に、車速検出部としての車速センサ１７で検出した車速Ｖｓが入力されている。
ここで、操舵トルクセンサ１６は、ステアリングホイール２に付与されてステアリングシャフト３に伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを図示しない入力軸及び出力軸間に介挿した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。

そして、コントロールユニット１２は、操舵トルクＴ、車速Ｖｓに基づいて操舵補助指令値を演算し、この操舵補助指令値に基づいてｄ−ｑ軸電流指令値を算出し、このｄ−ｑ軸電流指令値を２相−３相変換して３相電流指令値を算出し、算出した３相電流指令値とモータ電流検出回路１５で検出したモータ電流検出値との電流偏差を比例・積分（ＰＩ）制御演算して３相電圧指令値を算出し、この３相電圧指令値に基づいてインバータ用ゲート駆動信号ＩＧ１〜ＩＧ６を形成し、形成したゲート駆動信号ＩＧ１〜ＩＧ６をモータ駆動回路１３に出力する。この他、電源投入時にモータ駆動回路１３の後述する電源スイッチとなる第１及び第２の電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２をオン状態に制御し、システム停止時及び異常時にオフ状態に制御するゲート駆動信号ＳＧ１及びＳＧ２を出力する。また、電源投入時にモータ駆動回路１３とのモータスイッチとなる電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗをオン状態に制御し、システム停止時及び以上時にオフ状態に制御するゲート駆動信号ＳＧｕ〜ＳＧｗを出力する。

モータ駆動回路１３は、図２に示すように、バッテリ９の正極端子が接続される電源端子ｔｐと、負極端子が接続される電源端子ｔｎを有し、これら電源端子ｔｐ及びｔｎから正極ラインＬｐ及び負極ラインＬｎが導出されている。これら正極ラインＬｐ及び負極ラインＬｎ間には、これらライン上のノイズを低減するためのノーマルコイルやコモンコイルを備えたノイズフィルタ２１が接続されている。さらに、ノイズフィルタ２１の出力側の正極ラインＬｐに電源供給用としての第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１がその寄生ダイオードが正極ラインの電源に対して順方向となるように接続されている。この第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１の出力側には、正極ラインＬｐ及び負極ラインＬｎ間に平滑用コンデンサＣ１及びＣ２が並列に接続され、これら平滑用コンデンサの正極ラインＬｐ側と正極ラインＬｐとの間に第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２がその寄生ダイオードが平滑用コンデンサＣ１及びＣ２への電荷の蓄積を阻止する方向となるように接続されている。

さらに、正極ラインＬｐ及び負極ラインＬｎには平滑用コンデンサＣ１及びＣ２と第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２の直列回路と並列にブリッジ回路としてのインバータ回路２２が接続されている。
このインバータ回路２２は、６個の電界効果トランジスタＦＥＴ１１〜ＦＥＴ１６を有し、これら電界効果トランジスタＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２が直列に接続されてＵ相スイッチングアームＳＡｕを形成し、電界効果トランジスタＦＥＴ１３及びＦＥＴ１４が直列に接続されたＶ相スイッチングアームＳＡｖを形成し、電界効果トランジスタＦＥＴ１５及びＦＥＴ１６が直列に接続されてＷ相スイッチングアームＳＡｗを形成し、各スイッチングアームＳＡｕ〜ＳＡｗが並列に接続されている。各スイッチングアームＳＡｕ、ＳＡｖ及びＳＡｗの電界効果トランジスタＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２の接続点、電界効果トランジスタＦＥＴ１３及びＦＥＴ１４の接続点及び電界効果トランジスタＦＥＴ１５及びＦＥＴ１６の接続点が夫々Ｕ相交流出力点Ｐｕ、Ｖ相交流出力点Ｐｖ及びＷ相交流出力点Ｐｗとされている。そして、各交流出力点Ｐｕ、Ｐｖ及びＰｗと出力端子ｔｕ、ｔｖ及びｔｗとの間にモータ用開閉器として夫々電界効果トランジスタＦＥＴｕ、ＦＥＴｖ及びＦＥＴｗがその寄生ダイオードを電動モータ側への電力供給を許容する方向として接続されている。

そして、出力端子ｔｕ、ｔｖ及びｔｗが電動モータ８の３相給電端子に接続されている。また、インバータ回路２２の各電界効果トランジスタＦＥＴ１１〜ＦＥＴ１６のゲートにはコントロールユニット１２から出力されるゲート駆動信号ＩＧ１〜ＩＧ６が供給されている。また、第１及び第２の電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２のゲートには、コントロールユニット１２から出力されるゲート駆動信号ＳＧ１及びＳＧ２が供給されている。さらに、電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗのゲートにはコントロールユニット１２から出力されるゲート駆動信号ＳＧｕ〜ＳＧｗが供給されている。

また、前述した平滑用コンデンサＣ１及びＣ２と正極ラインＬｐとの間に接続された電界効果トランジスタＦＥＴ２の異常を検出するために、平滑用コンデンサＣ１及びＣ２の接続点と電界効果トランジスタＦＥＴ２との接続点に電圧検出部３０が接続されている。
この電圧検出部３０は、平滑用コンデンサＣ１及びＣ２の接続点と電界効果トランジスタＦＥＴ２との接続点と接地との間に接続された分圧抵抗Ｒ１及びＲ２を有し、分圧抵抗Ｒ１及びＲ２間から検出電圧Ｖｆが出力される。この電圧検出部３０では、平滑用コンデンサＣ１及びＣ２の接続点と電界効果トランジスタＦＥＴ２との接続点の電圧をコントロールユニット１２で扱い可能な検出電圧Ｖｆにシフトする。

そして、電圧検出部３０で検出した検出電圧Ｖｆが、図１に示すように、コントロールユニット１２のＡ／Ｄ変換入力端子に入力される。
このコントロールユニット１２では、電界効果トランジスタＦＥＴ２の異常を検出する図３に示す異常検出処理が所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎にメインプログラムに対するタイマ割込処理として実行される。この異常検出処理は、コントロールユニット１２に電源が投入されると実行開始され、先ず、ステップＳ１で、電界効果トランジスタＦＥＴ２に対するゲート駆動信号ＳＧ２がオフ状態であるか否かを判定し、ゲート駆動信号ＳＧ２がオフ状態であるときにはステップＳ２に移行する。

このステップＳ２では、電圧検出部３０で検出した電圧ＶｆをＡ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換して読込み、次いで、ステップＳ３に移行して、電圧Ｖｆが零に近い低圧側閾値Ｖｔｈｄ以下であるか否かを判定し、Ｖｆ＞Ｖｔｈｄであるときには、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオン状態を継続するオン異常であると判断してステップＳ４に移行する。

このステップＳ４では、変数Ｎを“１”だけインクリメントし、次いでステップＳ５に移行して、変数Ｎが予め設定された所定時間に対応する設定値Ｎｓに達したか否かを判定し、Ｎ＜Ｎｓであるときには前記ステップＳ２に戻り、Ｎ＝ＮｓであるときにはステップＳ６に移行する。
このステップＳ６では、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオン異常であることを表す異常警報を例えば運転席のインストルメントパネルに形成した警告表示素子３１を点滅表示する警告処理を行ってからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

また、前記ステップＳ３の判定結果が、Ｖｆ≦Ｖｔｈｄであるときには電界効果トランジスタＦＥＴ２が正常である判断してステップＳ７に移行して変数Ｎを“０”にクリアしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
一方、前記ステップＳ１の判定結果が、ゲート駆動信号ＳＧ２がオン状態であるときには、ステップＳ８に移行して、電圧検出部３０で検出した電圧ＶｆをＡ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換して読込んでからステップＳ９に移行する。

このステップＳ９では、ステップＳ８で読込んだ電圧Ｖｆがバッテリ９の電圧Ｖｂに近い高電圧側閾値Ｖｔｈｈ以上であるか否かを判定し、Ｖｆ＜Ｖｔｈｈであるときには電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフ状態を継続するオフ異常であると判断してステップＳ１０に移行する。
このステップＳ１０では、変数Ｍを“１”だけインクリメントし、次いでステップＳ１１に移行して、変数Ｍが予め設定された所定時間に対応する設定値Ｍｓに達したか否かを判定し、Ｍ＜Ｍｓであるときには前記ステップＳ８に戻り、Ｍ＝ＭｓであるときにはステップＳ１２に移行する。

このステップＳ１２では、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフ異常であることを表す異常警報を例えば運転席のインストルメントパネルに形成した警告表示素子３１を点灯表示する警告処理を行ってからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
また、前記ステップＳ９の判定結果がＶｆ≧Ｖｔｈｈであるときには、電界効果トランジスタＦＥＴ２が正常であると判断してステップＳ１２に移行して変数Ｍを“０”にクリアしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
この図３の処理と、電圧検出部３０とで異常検出手段を構成し、このうちステップＳ１の処理が制御状態判定部に対応し、ステップＳ２〜Ｓ７及びステップＳ８〜Ｓ１３の処理が異常検出部に対応している。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、車両が停止している状態で、イグニッションスイッチ１０をオン状態とすると、これに応じてバッテリ９のバッテリ電圧がコントロールユニット１２に入力されることにより、コントロールユニットに電源が投入される。この状態で、コントロールユニット１２では所定の初期診断等の初期化処理を行って、診断結果が正常であるときに、モータ駆動回路１３の第１及び第２の電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２と、電界効果トランジスタＦＥＴｕ、ＦＥＴｖ及びＦＥＴｗとをそれぞれオン状態とするゲート駆動信号ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧｕ、ＳＧｖ及びＳＧｗをモータ駆動回路１３に出力する。

これにより、モータ駆動回路１３の電界効果トランジスタＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗがオン状態となって、バッテリ９の直流電力がノイズフィルタ２１を介し、さらに平滑コンデンサＣ１及びＣ２で平滑化されてインバータ回路２２に供給され、インバータ回路２２の出力が電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを介して電動モータ８に供給される。

このとき、ステアリングホイール２を操舵していない非操舵状態では、トルクセンサ１６で検出される操舵トルクが零を維持するため、コントロールユニット１２で、算出される操舵補助指令値が零となり、この操舵補助指令値をｄ−ｑ軸変換したｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値も零となり、これらを２相−３相変換した３相電流指令値も零となる。また、電動モータ８は停止状態を維持しており、インバータ回路２２でモータ電流検出回路１５によって検出されるモータ電流検出値も零であるので、電流指令値及びモータ電流検出値の電流偏差も零となり、ＰＩ制御演算結果の３相電圧指令値も零となって、インバータ用ゲート駆動信号ＩＧ１〜ＩＧ６が全て５０％デューティ（ｄｕｔｙ）となる。このため、モータ駆動回路１３のインバータ回路２２の電界効果トランジスタＦＥＴ１１〜ＦＥＴ１６が全て５０％デューティ（ｄｕｔｙ）状態を維持する。

この車両の停止状態で、運転者がステアリングホイール２を操舵する所謂据え切りを行うと、トルクセンサ１６で大きな操舵トルクが検出され、これがコントロールユニット１２に入力される。このため、コントロールユニット１２で大きな操舵補助指令値が演算され、これに応じてｄ−ｑ軸変換したｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値も大きくなって、これを２相−３相変換した３相電流指令値も大きな値となる。この３相電流指令値と零を維持するモータ電流検出値との偏差がＰＩ制御演算されることによって算出される３相電圧指令値も大きな値となることから、コントロールユニット１２からゲート駆動信号ＩＧ１〜ＩＧ６がモータ駆動回路１３のインバータ回路２２に出力される。

これに応じてインバータ回路２２から大きな３相駆動電流が電動モータ８の３相コイルに供給されて電動モータ８が回転駆動され、操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する。電動モータ８で発生された操舵補助力は減速ギヤ機構７を介してステアリングシャフト３に伝達されることにより、ステアリングホイール２を軽く操舵することができる。
その後、車両が発進すると、これに応じて路面抵抗が減少することにより、ステアリングホイール２を操舵したときの操舵トルクが小さくなるので、これに応じた操舵補助力指令値が演算されて、電動モータ８で操舵トルクに応じた補助補助力が発生される。

その後、車両を停止させた後に、イグニッションスイッチ１０をオフ状態とすると、このイグニッションスイッチ１０を介してコントロールユニット１２に入力される電源路は遮断されるが、バッテリ９から直接コントロールユニット１２に供給される電源路はコントロールユニット１２で所定時間が経過するまでは自己保持される。この間に、操舵角情報や故障情報の不揮発性メモリへの書込みを行ったり、やイグニッションスイッチ１０の再始動に備えたりすることができる。

そして、所定時間が経過すると、コントロールユニット１２が自己保持状態から開放されることにより、コントロールユニット１２へのバッテリ電力の供給が停止されて、コントロールユニット１２が非作動状態に移行する。このため、コントロールユニット１２から出力されるゲート駆動信号ＩＧ１〜ＩＧ６、ＳＧ１，ＳＧ２及びＳＧｕ〜ＳＧｗはオフ状態となる。
このとき、モータ駆動回路１３では、図２に示すように、電界効果トランジスタＦＥＴ１がその寄生ダイオードがバッテリ９の直流電力に対して順方向となるように接続されているので、ゲート駆動信号ＳＧ１がオフ状態となって電界効果トランジスタＦＥＴ１がオフ状態となってもバッテリ９の直流電力が寄生ダイオードを通じて正極ラインＬｐの後段側に出力可能な状態となる。

しかしながら、平滑用コンデンサＣ１及びＣ２には、これらと正極ラインＬｐとの間に電界効果トランジスタＦＥＴ２がその寄生ダイオードを平滑用コンデンサＣ１及びＣ２への電荷の蓄積を阻止する方向として接続されており、且つゲート駆動信号ＳＧ２がオフ状態となって電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフ状態となっている。このため、電界効果トランジスタＦＥＴ１の寄生ダイオードを通じて供給されるバッテリ電力が電界効果トランジスタＦＥＴ２及びその寄生ダイオードによって遮断され、平滑用コンデンサＣ１及びＣ２に電荷が蓄積されることを確実に阻止して暗電流が流れることを確実に防止することができる。

また、電界効果トランジスタＦＥＴ１の寄生ダイオードから出力されるバッテリ電力がインバータ回路２２にも供給されるが、各電界効果トランジスタＦＥＴ１１〜ＦＥＴ１６に供給されるゲート駆動信号ＩＧ１〜ＩＧ６がオフ状態であり、且つ各電界効果トランジスタＦＥＴ１１〜ＦＥＴ１６の寄生ダイオードがバッテリ電力を阻止する方向に接続されているので、バッテリ電力はインバータ回路２２で遮断される。
つまり、電界効果トランジスタＦＥＴ１の寄生ダイオードがバッテリ電力に対して順方向となっているが、その後段側で電界効果トランジスタＦＥＴ２及びインバータ回路２２で遮断されるので、バッテリ電力が消費されることはなく、暗電流が流れることを確実に防止することができる。

同様に、コントロールユニット１２の自己診断結果が異常である場合や、電動モータ８への駆動電流が過電流状態となったときなどの異常が発生した場合にも、コントロールユニット１２から出力される各ゲート駆動信号ＩＧ１〜ＩＧ６、ＳＧ１，ＳＧ２及びＳＧｕ〜ＳＧｗがオフ状態に制御され、この場合にも上述した同様にバッテリ電力の消費が停止されて、暗電流が流れることを確実に阻止することができる。

さらに、新たにバッテリ９を取付ける場合や古くなったバッテリ９を取外して新たなバッテリ９に交換する場合に、バッテリ９の接続極性を間違えて、電源端子ｔｐに負極側を電源端子ｔｎに正極側を接続した場合には、バッテリ電力が負極ラインＬｎから平滑用コンデンサＣ１及びＣ２と電界効果トランジスタＦＥＴ２の寄生ダイオードを通じて正極ラインＬｐに向かうとともに、インバータ回路２２の各電界効果トランジスタＦＥＴ１１〜ＦＥＴ１６の寄生ダイオードを通じて正極ラインＬｐに向かうが、この正極ラインＬｐに介挿されている電界効果トランジスタＦＥＴ１の寄生ダイオードが逆方向となるので、この寄生ダイオードによってバッテリ９の負極側に向かうバッテリ電力が確実に遮断されて、バッテリ９の誤接続によって、電流路が形成されることを確実に阻止することができる。

一方、コントロールユニット１２では、イグニッションスイッチ１０がオン状態となってバッテリ９からバッテリ電力が供給開始されて電源投入状態となると図３に示す異常検出処理が実行開始される。
このため、コントロールユニット１２で、モータ駆動回路１３の電界効果トランジスタＦＥＴ２に対するゲート駆動信号ＳＧ２がオン状態であるか否かを判定する（ステップＳ１）。

この場合、コントロールユニット１２では電源投入時に自己診断処理が終了するまではモータ駆動回路１３に対するゲート駆動信号ＳＧ１，ＳＧ２、ＳＧｕ〜ＳＧｗ及びＩＧ１〜ＩＧ６をオフ状態に維持する。このため、図３の異常検出処理で、ステップＳ１からステップＳ２に移行して、電流検出部電３０で検出した電圧ＶｆをＡ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換して読込み、読込んだ電圧Ｖｆが低電圧側閾値Ｖｔｈｄ以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。

このとき、電界効果トランジスタＦＥＴが正常である場合には、この電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフ状態となり、その寄生ダイオードが電源に対して逆方向となっているので、平滑用コンデンサＣ１及びＣ２には電荷が蓄積されることはなく、平滑用コンデンサＣ１及びＣ２は電源検出部３０の分圧抵抗Ｒ１及びＲ２を通じて放電されている。このため、平滑用コンデンサＣ１及びＣ２と電界効果トランジスタＦＥＴ２との接続点の電圧は略零となり、電圧検出部３０で検出される検出電圧Ｖｆも略零となる。このため、図３の異常検出処理では、Ｖｆ＜Ｖｔｈｄとなるので、電界効果トランジスタＦＥＴ２が正常と判断してステップＳ７に移行し、変数Ｎを“０”にクリアしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。したがって、警報表示素子３１は消灯状態を継続する。

しかしながら、ゲート駆動信号ＳＧ２がオフ状態を継続している状態で、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオン状態を継続するオン異常となっている場合には、バッテリ９の電流がノイズフィルタ２１を介して電界効果トランジスタＦＥＴ１の寄生ダイオードを介して電界効果トランジスタＦＥＴ２を介して平滑用コンデンサＣ１及びＣ２に供給され、これら平滑用コンデンサＣ１及びＣ２に電荷が蓄積される。このため、平滑用コンデンサＣ１及びＣ２と電界効果トランジスタＦＥＴ２との接続点の電圧はバッテリ電圧Ｖｂに近い電圧となり、検出電圧Ｖｆは低電圧側閾値Ｖｔｈｄより高い電圧となる。

したがって、図３の異常検出処理で、電界効果トランジスタのオン異常と判断してステップＳ３からステップＳ４に移行して、変数Ｎを“１”だけインクリメントし、変数Ｎが設定値Ｎｓに達するまでの間すなわち所定時間が経過するまでの間前記ステップＳ３に戻る。そして、Ｖｆ＞Ｖｔｈｄの状態が所定時間継続するとオフ異常と確定し、ステップＳ６に移行して警報表示素子３１を点滅表示させて、運転者に電界効果トランジスタのオン異常を警報する。

なお、ステップＳ３でＶｆ＞Ｖｔｈｄと判断されても、Ｎ＝Ｎｓとなる前にＶｆ≦Ｖｔｈｄの状態に復帰したときにはステップＳ７に移行して変数Ｎが“０”にクリアされる。
その後、自己診断が正常終了すると、コントロールユニット１２からモータ駆動回路１３にオン状態のゲート駆動信号ＳＧ１，ＳＧ２及びＳＧｕ〜ＳＧｗが出力されて、モータ駆動回路１３の電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２及びＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗがオン状態に制御され、これと同時にインバータ用のゲート駆動信号ＩＧ１〜ＩＧ６が出力される。
このため、図３の異常検出処理では、ステップＳ１からステップＳ８に移行して、電圧検出部３０で検出した電圧ＶｆをＡ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換して読込み、読込んだ検出電圧Ｖｆが高電圧側閾値Ｖｔｈｈを超えているか否かを判定する（ステップＳ９）。

このとき、電界効果トランジスタＦＥＴ２が正常である場合には、ゲート駆動信号ＳＧ２がオン状態となったときに、それまでのオフ状態からオン状態に移行する。このため、バッテリ９からのバッテリ電流がノイズフィルタ２１でノイズ除去され、さらに電界効果トランジスタＦＥＴ１を通じ、さらに電界効果トランジスタＦＥＴ２を通じて平滑用コンデンサＣ１及びＣ２に流れて、これら平滑用コンデンサＣ１及びＣ２に電荷が蓄積されて充電状態となる。これに応じて、電界効果トランジスタＦＥＴ２及び平滑用コンデンサＣ１及びＣ２間の電圧はバッテリ電圧Ｖｂに近い電圧となり、この電圧が電圧検出部３０で検出電圧Ｖｆとして検出される。
したがって、検出電圧Ｖｆは高電圧側閾値Ｖｔｈｈを超えることになり、電界効果トランジスタＦＥＴ２が正常であると判断してステップＳ１３に移行し、変数Ｍを“０”にクリアしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。このため、警報表示素子３１は消灯状態を維持する。

ところが、ゲート駆動信号ＳＧ２がオン状態となっている状態で、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフ状態を継続するオフ異常が発生した場合には、電界効果トランジスタＦＥＴ２を通じて平滑用コンデンサＣ１及びＣ２に電荷が蓄積されず、これら平滑用コンデンサＣ１及びＣ２に蓄積されていた電荷は電圧検出部３０の分圧抵抗Ｒ１及びＲ２を通じて放電された状態を継続するので、平滑用コンデンサＣ１及びＣ２と電界効果トランジスタＦＥＴ２との間の電圧は略零となり、電圧検出部３０から出力される検出電圧Ｖｆも略零となる。このため、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフ異常であると判断し、ステップＳ１０に移行して変数Ｍを“１”だけインクリメントすることを繰り返し、変数Ｍが設定値Ｍｓに達したときにオフ異常と確定してステップＳ１１からステップＳ１２に移行し、警報表示素子３１を点灯状態に制御して、電界効果トランジスタＦＥＴ２のオフ異常を運転者に警報する。
なお、ステップＳ９でＶｆ＜Ｖｔｈｈと判断されても、Ｍ＝Ｍｓとなる前にＶｆ≧Ｖｔｈｈの状態に復帰したときにはステップＳ１３に移行して変数Ｍが“０”にクリアされる。

このように、上記実施形態によると、バッテリ９に接続される正極ラインＬｐに電源用開閉器として１つの第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１をその寄生ダイオードがバッテリ電力に対して順方向となるようにして接続するだけでよく、電源用開閉器の構成を簡略化することができるとともに、バッテリ９の誤接続時に通常と逆方向の電流路が形成されることも確実に阻止することができる。また、電源用開閉器としてリレー回路を適用する場合のように、リレー回路の構成が大形化したり、耳障りな作動音が発生したりすることもない。

また、正極ラインＬｐ及び負極ラインＬｎ間に接続される平滑用コンデンサについては第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２をその寄生ダイオードが平滑用コンデンサＣ１及びＣ２への電荷の蓄積を阻止するようにして接続するだけで、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１の寄生ダイオードを通じて平滑用コンデンサＣ１及びＣ２へ電荷が蓄積されることを確実に阻止することができ、暗電流を確実に防止することができる。

さらに、電源用開閉器となる第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１がオフ異常となった場合でも、寄生ダイオードを介してインバータ回路２２にバッテリ電力を供給することができ、インバータ回路２２で電動モータ８を駆動して操舵補助制御を継続することができ、モータ駆動回路１３の信頼性を向上させることができる。
しかも、平滑用コンデンサＣ１及びＣ２と正極ラインＬｐとの間に介挿した内部の寄生ダイオードが電源に対して逆方向となる電界効果トランジスタＦＥＴ２のオン異常及びオフ異常を、平滑用コンデンサＣ１及びＣ２と電界効果トランジスタＦＥＴ２との間の電圧を電圧検出部３０で検出し、この検出電圧Ｖｆと電界効果トランジスタＦＥＴ２の制御状態とに基づいて図３に示す異常検出処理によって正確に検出することができる。

なお、上記実施形態においては、図３の異常判定処理で、コントロールユニット１２によるゲート駆動信号ＳＧ２がオン状態であるかオフ状態であるかを判定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば初期状態の自己診断時に異常判定処理でゲート駆動信号ＳＧ２を所定期間オフ状態とオン状態とにそれぞれ制御することにより、電界効果トランジスタＦＥＴ２の異常を検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、コントロールユニット１２で異常検出処理を行って電界効果トランジスタＦＥＴ２の異常を検出する場合について説明したか、これに限定されるものではなく、異常検出部３０で検出した検出電圧Ｖｆを低電圧側閾値Ｖｔｈｄに対応する低電圧が供給された第１の比較回路及び高電圧側閾値Ｖｔｈｈに対応する高電圧が供給された第２の比較回路に供給し、第１の比較回路からＶｆ＞Ｖｔｈｄであるときにオン状態となる比較出力を出力し、この比較出力とゲート駆動信号ＳＧ２とをアンドゲートに供給してオン異常を検出し、第２の比較回路からＶｆ＜Ｖｔｈｈであるときにオン状態となる比較出力を出力し、この比較出力とゲート駆動信号ＳＧ２の反転信号とをアンドゲートに供給してオフ異常を検出するようにしてもよく、その他任意の論理回路を適用して異常検出を行うことができる。

また、上記実施形態においては、容量の小さい２つの平滑用コンデンサＣ１及びＣ２を並列に接続する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、容量の大きな１つの平滑用コンデンサを適用するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、ブリッジ回路としてインバータ回路を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータ８として直流モータを適用した場合には、ブリッジ回路として４つの電界効果トランジスタで構成するＨブリッジ回路を適用することができる。
また、上記実施形態においては、本発明をコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ピニオンアシスト式やラックアシスト式の電動パワーステアリング装置に本発明を適用しても上記と同様の効果が得られる。

１…ステアリング機構、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、７…減速ギヤ機構、８…電動モータ、９…バッテリ、１０…イグニッションスイッチ、１１…制御装置、１２…コントロールユニット、１３…モータ駆動回路、Ｌｐ…正極ライン、Ｌｎ…負極ライン、２１…ノイズフィルタ、２２…インバータ回路、ＦＥＴ１…第１の電界効果トランジスタ、ＦＥＴ２…第２の電界効果トランジスタ、ＦＥＴ１１〜ＦＷＴ１６、ＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗ…電界効果トランジスタ、３０…異常検出部、３１…警報表示素子

Claims (3)

1. 車両のステアリング機構に対する操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータを駆動するモータ駆動回路と、該モータ駆動回路を制御する制御装置とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記モータ駆動回路は、前記電動モータを駆動するブリッジ回路と、該ブリッジ回路に直流電力を供給する直流電源からの直流電力が入力される電源端子と、該電源端子と前記ブリッジ回路との間を接続する正極ライン及び負極ライン間に介挿された平滑用コンデンサと、該平滑用コンデンサと前記正極ラインとの間に、内部の寄生ダイオードが前記平滑用コンデンサへの電荷の蓄積を妨げる方向となるように接続された電界効果トランジスタと、前記平滑用コンデンサ及び前記電界効果トランジスタ間の電圧を検出して当該電界効果トランジスタの異常を検出する異常検出手段とを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記異常検出手段は、前記平滑用コンデンサ及び前記電界効果トランジスタ間の電圧を検出する電圧検出部と、前記電界効果トランジスタの制御状態を判定する制御状態判定部と、前記電圧検出部で検出した電圧と、前記制御状態判定部で検出した制御状態とに基づいて前記電界効果トランジスタの異常を検出する異常検出部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記正極ラインの電源端子及び前記電界効果トランジスタの接続点間に、電源供給用電界効果トランジスタがその内部の寄生ダイオードが前記直流電源に対して順方向となるように接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。

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