JP6003286B2 - 車載リレー制御装置及びこれを使用した電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載する車載リレーを制御する車載リレー制御装置及びこれを使用した電動パワーステアリング装置に関する。

車両に搭載する電動パワーステアリング装置の電動モータや、電動ブレーキ装置の電動モータ等の車載アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路は、通常、パッケージ化された制御ユニットとして構成されている。この制御ユニットには、マイクロコンピュータ等の制御部やモータ駆動回路等が基板上に実装され、モータ駆動回路に接続される車載リレーも基板上に実装される。

このように、モータ駆動回路や制御部と共に車載リレーが基板上に配置されるので、制御部によるモータ制御を停止したときに、制御ユニットは、それまでのモータ駆動回路や車載リレーで生じる発熱による温度上昇状態となっており、この温度上昇状態が外気温度と略等しくなるまで下降される。
このとき、車載リレーには、制御ユニットの外側に接続する太いバスバーや太い銅線などの高熱伝導部材と接続されている関係で、これらバスバーや銅線を介して外気に放熱されることにより、温度下降速度が制御ユニット内の温度に比較して早くなる傾向にある。

このように、車載リレーの温度降下が制御ユニット内の温度降下より早く、露点温度を下回ると、車載リレーの接点付近に結露が発生し水分が付着する。そして、制御ユニットの外部温度が氷点下である低外気温環境では接点が凍結する可能性がある。
このような車載リレーの接点部に結露や氷結の発生を防止するために、従来、スロットルアクチュエータの級でメインリレーの氷結防止機構で、イグニッションスイッチがオフ状態となった後にも車載リレーに外気温度に応じた通電時間で通電を継続して、露点温度への低下を抑制することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、車載リレーの駆動電流を零度以下の温度であるときに小さくして発熱を抑えることで雰囲気温度の上昇を抑制し、水分蒸発を抑制し、マイナス温度の場合に駆動電流を大きくして氷結を防止することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、イグニッションスイッチに接続された電源リレーの氷結を防止するために、接点温度が低い場合にはイグニッションスイッチのオフ後のシャットオフ時間を延長して接点の冷却温度を遅くすることも知られている（例えば特許文献５参照）。

特開２００７−１６８６９１号公報 特開２００７−１８９２７号公報 特開２００９−１９６４５５号公報

ところで、前述した特許文献１に記載された従来例にあっては、車載リレーの駆動電流をイグニッションスイッチのオフ後も通電し、その通電時間を外気温度に応じて可変するものである。しかしながら、通電時間を外気温度によって可変するだけであるので、制御ユニット内の発熱温度が高い場合には、規定の通電時間が経過した後に、冷却速度が反転して結露を生じる可能性があるという未解決の課題がある。
また、特許文献２に記載された従来例にあっては、車載リレーの平均駆動電流を零度以下のときに小さくして発熱を抑えるようにして水分の蒸発を防いでいるが、接点の接触圧を確保するには一定の電流が必要となるため、氷結の防止には一定の限度があり、氷結の防止が不確実になるという未解決の課題がある。

さらに、特許文献３に記載された従来例にあっては、結露などの水分がリレー接点上で氷結する虞がある場合に、イグニッションスイッチスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフ時間を延長することにより、リレーの接点温度が他の部位の温度が低下した後に下がるようにしている。しかしながら、セルフシャットオフ時間の延長時間は一定時間であるため、規定の通電時間経過後に、冷却速度が反転し結露する場合があるという未解決の課題がある。
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、車載リレーの遮断時に結露や氷結の発生を確実に防止することができる車載リレー制御装置及びこれを使用した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。

上記目的を解決するために、本発明に係る車載リレー制御装置の第１の態様は、車載アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路と、該アクチュエータ駆動回路への電力供給路及び前記車載アクチュエータへの電力出力路の少なくとも一方に介挿された車載リレーと、該車載リレーを駆動するリレー駆動回路とをパッケージに内装した車載リレー装置であって、前記パッケージの温度を検出する温度検出部と、前記アクチュエータ駆動回路による車載アクチュエータの駆動を停止したときに、前記車載リレーの温度の下降速度を前記温度検出部で検出したパッケージ温度の下降速度以下となるように前記リレー駆動回路による前記車載リレーの駆動を継続するリレー結露防止部とを備えている。

また、本発明に係る車載リレー制御装置の第２の態様は、前記リレー結露防止部が、前記車載リレーが前記電力出力路に介挿された電力出力用リレーである場合に、当該電力出力用リレーに前記車載アクチュエータが動作しない不動作電流を供給するように制御する。
また、本発明に係る車載リレー制御装置の第３の態様は、前記リレー結露防止部が、前記不動作電流を前記パッケージ温度に応じて減少制御するようにしている。
また、本発明に係る車載リレー制御装置の第４の態様は、前記リレー結露防止部が、前記不動作電流の出力が間欠的となるように制御するようにしている。

また、本発明に係る車載リレー制御装置の第５の態様は、前記不動作電流の間欠的制御が、間欠周期を定周期とし、不動作電流値を徐々に減少させるように行われる。
また、本発明に係る車載リレー制御装置の第６の態様は、前記不動作電流の間欠的制御が、間欠周期を徐々に広く制御し、不動作電流値を定電流制御するよう行われる。
また、本発明に係る車載リレー制御装置の第７の態様は、前記リレー結露防止部が、前記温度検出部で検出した温度が安定したときに前記不動作電流の供給を停止するようにしている。

また、本発明に係る車載リレー制御装置の第８の態様は、前記リレー結露防止部が、前記温度検出部で検出した温度が氷点温度以下となったときに前記不動作電流の供給を停止するようにしている。
また、本発明に係る車載リレー制御装置の第９の態様は、前記リレー結露防止部が、前記車載リレーに供給される車載電源の電源電圧を監視し、前記不動作電流供給時において前記電源電圧が所定値以下となったときに、異常と診断して前記不動作電流の供給を停止する異常制御部を備えている。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング機構に対して操舵補助力を発生する電動モータと、前記ステアリング機構の操舵トルクを検出し、当該操舵トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備え、前記第１の態様乃至第９の態様の何れか１つに記載の車載リレー制御装置の車載リレーを、前記モータ駆動回路に接続している。
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置の第２の態様は、前記リレー結露防止部が、不動作電流供給時において所定値以上の前記操舵トルクが入力されたときに、異常と診断して前記不動作電流の供給を停止する異常制御部を備えている。

本発明によれば、車載リレー及びアクチュエータ駆動回路、車載リレー及びリレー駆動回路をパッケージに内装し、パッケージ内の温度を検出し、車載リレーを遮断する際に、車載リレーの温度の下降速度を前記温度検出部で検出したパッケージ温度の下降速度以下となるように制御するので、車両に搭載される車載リレーの結露や氷結を確実に防止することができる。
また、上記効果を有する車載リレー制御装置を含んで電動パワーステアリング装置を構成するので、車載リレーの結露や氷結を確実に防止して電動パワーステアリング装置の信頼性を向上させることができる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。 制御ユニットの具体的構成を示すブロック図である。 制御ユニットのマイクロコントロールユニットで実行するリレー制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 制御ユニットの物理的構成を示す構成図である。 車載リレー制御処理動作の説明に供する信号波形図である。 本発明と従来例との温度変化状態を示す図である。 本発明の他の実施形態を示す信号波形図である。 本発明のさらに他の実施形態を示す信号波形図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態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と出力軸２ｂとを有する。入力軸２ａの一端はステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルクセンサ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を介してロアシャフト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で車幅方向の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に連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結された操舵補助力を発生する例えば３相ブラシレスモータで構成される電動モータ１２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、この捩れ角変位を抵抗変化や磁気変化に変換して検出するように構成されている。

また、電動モータ１２は、図２に示すように、Ａ相コイルＬａ、Ｂ相コイルＬｂ及びＣ相コイルＬｃの一端が互いに接続されてスター結線とされ、各コイルＬａ、Ｌｂ及びＬｃの他端が制御ユニット２０に接続されて個別にモータ駆動電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃが供給されている。また、電動モータ１２は、ロータの回転位置を検出するホール素子、レゾルバ等で構成されるロータ回転角検出回路１３を備えている。

制御ユニット２０には、後述するようにパッケージ化され、操舵トルクセンサ３で検出された操舵トルクＴ及び車速センサ２１で検出された車速Ｖｓが入力されると共に、ロータ回転角検出回路１３で検出されたロータ回転角θｍが入力される。また、この制御ユニット２０には、さらに電動モータ１２の各相コイルＬａ、Ｌｂ及びＬｃに供給されるモータ駆動電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃを検出するモータ電流検出回路２２から出力されるモータ駆動電流検出値Ｉａｄ、Ｉｂｄ及びＩｃｄが入力される。

また、制御ユニット２０は、バッテリー４１に接続される電源入力端子４２と、この電源入力端子４２に電流制限回路４３を介し、車載リレーとしての電源リレー４４及びダイオードＤ１を介して接続された制御電圧を形成する電源回路４５を備えている。この電源回路４５には、イグニッションスイッチ４６から入力されるイグニッション電圧もダイオードＤ２を介して入力されている。電源回路４５で形成される制御電圧は演算制御装置であるマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）４７に入力されている。ここで、電流制限回路４３は、マイクロコントロールユニット４７で実行される後述するリレー制御処理で電流指令値が入力されたときに、入力された電流指令値に応じた電流を電源リレー４４に出力し、リレー制御処理で電流指令値が入力されていないときにはバッテリー４１から出力される電流をそのまま電源リレー４４へ出力する。この電流制限回路４３としては、例えば電流指令値に応じてパルス幅変調信号の周波数を変更するパルス幅変調回路と、このパルス幅変調回路から出力されるパルス幅変調信号が制御端子に入力されてバッテリー４１からの電流を制限するＦＥＴやバイポーラトランジスタ等のスイッチング素子とで構成することができる。

マイクロコントロールユニット４７には、イグニッション電圧検出回路４８で検出したイグニッションスイッチ４６のイグニッションスイッチ電圧が入力されているとともに、トルクセンサ１４に接続されたトルク検出回路４９で検出したトルク検出値が入力され、さらに車速センサ５０の車速検出値Ｖｓがコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）を介し、インタフェース回路５１を介して入力されている。

さらに、マイクロコントロールユニット４７には、モータ電流検出回路５２で検出した後述するインバータ回路から接地に流れる３相のモータ電流が入力されているとともに、電動モータ１２に内蔵したレゾルバ等のロータ回転角検出回路１３と接続されたモータ角度検出回路５４からの角度信号が入力されている。また、マイクロコントロールユニット４７には、電動モータ１２のモータ端子電圧を検出するモータ端子電圧検出回路５３で検出したモータ端子電圧が入力されている。さらに、マイクロコントロールユニット４７には、バッテリー４１から供給される電源電圧Ｖｂを検出する電源電圧検出回路６３で検出した電源電圧Ｖｂが入力されている。

また、マイクロコントロールユニット４７には、異常情報等を記憶する不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ５５が接続されているとともに、マイクロコントロールユニット４７の動作を監視する動作監視回路５６が接続されている。
さらに、マイクロコントロールユニット４７には、制御ユニット２０内のパッケージ温度を検出して温度検出値Ｔｔを出力するサーミスタ等の温度検出素子を含む温度検出回路６２が接続されている。

そして、マイクロコントロールユニット４７では、入力される操舵トルク検出値と車速検出値とに基づいて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角度検出回路５４から入力されるモータ角度及びこれを微分したモータ角速度とに基づいてｄ−ｑ軸電流指令値を算出し、このｄ−ｑ軸電流指令値をｄｑ相−３相変換して、３相のモータ電流指令値を算出し、算出したモータ電流指令値とモータ電流検出回路５２から入力されるモータ電流検出値との偏差を例えば比例・積分（ＰＩ）制御演算して、３相電圧指令値を算出し、算出したモータ電流指令値をパルス幅変調してＦＥＴ駆動回路５７に出力する。このＦＥＴ駆動回路５７は、電動モータ１２に給電電力としてＵ相、Ｖ相及びＷ相電流を供給するインバータ回路５８にゲート駆動信号を出力する。

インバータ回路５８は、電源リレー４４を介してバッテリー電力が入力された６個のスイッチング素子としての電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ６を有し、２つの電界効果トランジスタを直列に接続した３つのスイッチングアームＳＡａ、ＳＡｂ及びＳＡｃを並列に接続した構成を有する。そして、各電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６のゲートにＦＥＴ駆動回路５７から出力されるゲート信号が入力されることにより、各スイッチングアームＳＡａ、ＳＡｂ及びＳＡｃの電界効果トランジスタ間からＡ相電流Ｉａ、Ｂ相電流Ｉｂ及びＣ相電流Ｉｃが電動モータ１２に出力されている。このうちＡ相電流Ｉａ及びＢ相電流Ｉｂは車載リレーを構成する電源出力リレーとしてのモータリレー５９ａ及び５９ｂを介して電動モータ１２に供給されている。

また、インバータ回路５８の各スイッチングアームＳＡａ、ＳＡｂ及びＳＡｃと接地との間に介挿されたシャント抵抗Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃの両端電圧がモータ電流検出回路５２に入力されている。
また、電源リレー４４は、マイクロコントロールユニット４７に接続された電源リレー駆動回路６０によって駆動され、モータリレー５９ａ及び５９ｂは同様にマイクロコントロールユニット４７に接続されたモータリレー駆動回路６１によって駆動される。

マイクロコントロールユニット４７では、上述した電動モータ１２で発生する操舵補助力を制御する操舵補助制御処理の他に図３に示すリレー制御処理を実行する。
このリレー制御処理は、図３に示すように、所定時間（例えば１０μｓｅｃ）毎にタイマ割込処理として実行される。
すなわち、先ず、ステップＳ１で、電動モータ１２の操舵補助力を制御する操舵補助制御処理が終了したか否かを判定し、操舵制御処理が実行されているときには、そのまま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し、操舵補助制御処理が終了したときには、ステップＳ２に移行する。

このステップＳ２では、操舵補助制御処理が終了した直後であるか否かを判定し、操舵補助制御処理が終了した直後であるときにはステップＳ３に移行して予め設定されている前述した電動モータ１２のロータが回転しない程度の電流値となる初期不動作電流指令値Ｉｎｏを設定してからステップＳ４に移行する。
このステップＳ４では、制御ユニット２０の温度変化を監視する周期を計数する変数Ｎを“０”に設定してから後述するステップＳ７に移行する。

また、前記ステップＳ２の判定結果が操舵補助制御処理の終了直後ではないときにはステップＳ５に移行して、変数Ｎを“１”だけインクリメントしてからステップＳ６に移行し、変数Ｎが予め設定した設定値Ｎｓに達したか否かを判定する。この判定結果が、Ｎ＜Ｎｓであるときには後述するステップＳ７に移行し、Ｎ＝Ｎｓであるときには前述したステップＳ４に移行する。
ステップＳ７では、変数Ｎが“０”であるか否かを判定し、Ｎ＝０であるときにはステップＳ８に移行して、温度検出回路６２で検出した温度検出値Ｔｔを読込み、次いでステップＳ９に移行して、読込んだ温度検出値Ｔｔが氷点温度Ｔｆｐ以下（Ｔｔ≦Ｔｆｐ）であるか否かを判定する。

そして、前記ステップＳ９の判定結果がＴｔ≦Ｔｆｐであるときには電流減少処理が必要ないものと判断してステップＳ１０に移行して、不動作電流指令値Ｉｎｏの出力中であるか否かを判定する。この判定結果が不動作電流指令値Ｉｎｏの出力中であるときにはステップＳ１１に移行して、電流制限回路４３への不動作電流指令値Ｉｎｏの出力を停止してからステップＳ１２へ移行し、ＦＥＴ駆動回路５７の駆動制御を停止してからステップＳ１３へ移行する。不動作電流指令値Ｉｎｏの出力中でないときには直接ステップＳ１３へ移行する。

ステップＳ１３では、モータリレー駆動回路６１へリレー遮断指令を出力し、次いでステップＳ１４に移行して、電源リレー駆動回路６０へリレー遮断指令を出力してからリレー制御処理を終了する。
一方、前述したステップＳ９の判定結果がＴｔ＞Ｔｆｐであるときには露点を通過して氷点を通過するものと判断してステップＳ１５へ移行し、温度検出値Ｔｔに基づいて電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの温度降下速度が制御ユニット２０内の温度降下速度より遅くなる電流減少量ΔＩを算出してからステップＳ１７へ移行する。

一方、前述したステップＳ７の判定結果がＮ＞０であるときには、ステップＳ１６に移行して、現在の不動作電流指令値ＩｎｏからステップＳ１５で算出した電流減少量ΔＩを減算した値を新たな不動作電流指令値Ｉｎｏとして設定してからステップＳ１７に移行する。
このステップＳ１７では、電流制限回路４３へ不動作電流指令値Ｉｎｏを出力し、次いでステップＳ１８に移行して、ＦＥＴ駆動回路５７に対して電動モータ１２を低速回転させる制御信号を出力してからステップＳ１９へ移行する。

このステップＳ１９では、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴｓを読込んでからステップＳ２０へ移行し、操舵トルクＴｓの絶対値｜Ｔｓ｜が“０”に近い設定値Ｔｓｓより大きいか否かを判定し、｜Ｔｓ｜≦Ｔｓｓであるときには制御ユニット２０が正常であると判断してステップＳ２１に移行し、｜Ｔｓ｜＞Ｔｓｓであるときには制御ユニット２０が異常であると判断して前述したステップＳ１１へ移行する。

ステップＳ２１では、前回の温度検出値Ｔｔ(n-1)が今回の温度検出値Ｔｔ(n)と略等しく温度検出値Ｔｔが安定しているか否かを判定し、温度検出値Ｔｔが安定しているときには制御ユニット２０の温度降下が終了したものと判断して前記ステップＳ１１に移行し、温度検出値Ｔｔが安定していないときには制御ユニット２０の温度降下中であると判断してステップＳ２２へ移行する。

このステップＳ２２では、電源電圧検出回路６３から出力される電源電圧Ｖｂを読込み、電源電圧Ｖｂが予め設定した低電圧の閾値電圧Ｖｂｓ未満であるか否かを判定し、Ｖｂ＜Ｖｂｓであるときには電源電圧が低下してリレー制御処理を終了するものと判断して前記ステップＳ１１へ移行し、Ｖｂ≧Ｖｂｓであるときには不動作電流指令値Ｉｎｏの減少処理を継続するものと判断してそのまま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の処理がリレー結露防止部に対応し、このうちステップＳ１９及びＳ２２の処理が異常制御部に対応している。

また、制御ユニット２０は、図４に示すように、パッケージ化されている。すなわち、例えば合成樹脂材製のパッケージ２０ａ内に外気に接触する放熱ブロック２０ｂを配置し、この放熱ブロック２０ｂ上に実装基板２０ｃが配置され、この実装基板２０ｃ上に発熱量の大きいインバータ回路５８と、その電力供給側及び電力出力側に接続された電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂと実装されている。また、放熱ブロック２０ｂとは異なるパッケージ２０ａ上にはマイクロコントロールユニット４７、ＦＥＴ駆動回路５７、温度検出回路６２等の各構成部品が実装されている。

ここで、電源リレー４４は電流制限回路４３を介して外部のバッテリー４１に接続する太い銅線でなる電源ワイヤハーネス７１が例えば電源リレー４４の入力端子を介して電気的に接続されている。また、モータリレー５９ａ，５９ｂは、直接ではないが太い銅線又は太いバスバーでなるモータハーネス７２を介して電動モータ１２に電気的に接続されている。
このため、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂは、パッケージ５０ａの外部に延長する電源ワイヤハーネス７１及びモータハーネス７２に物理的に接続されているので、パッケージ２０ａ内の他の回路部品に比較して放熱効果が高く、温度降下速度が速くなる。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
イグニッションスイッチ４６がオフ状態であって車両が停止していると共に、操舵補助制御処理も停止している作動停止状態であるときには、制御ユニット２０のマイクロコントロールユニット４７が非作動状態となっている。このため、マイクロコントロールユニット４７で実行される操舵補助制御処理及びリレー制御処理は停止されている。したがって、電動モータ１２は作動を停止しており、ステアリング機構１０への操舵補助力の出力を停止している。

この作動停止状態からイグニッションスイッチ４６をオン状態とすると、マイクロコントロールユニット４７が作動状態となり、操舵補助制御処理及びリレー制御処理を開始する。これと同時に電源リレー駆動回路６０によって電源リレー４４がオン状態に制御されると共に、モータリレー駆動回路６１によってモータリレー５９ａ，５９ｂがオン状態に制御される。

そして、操舵補助制御処理では、図示しないが、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴｓとＣＡＮを経由して入力される車速センサ５０で検出した車速Ｖｓとに基づいて操舵補助電流指令値を形成し、この操舵補助電流指令値に基づいてＦＥＴ駆動回路５７が駆動される。このため、ＦＥＴ駆動回路５７によってインバータ回路５８の各電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６が駆動されて３相モータ電流Ｉａ〜Ｉｃが電動モータ１２に供給される。

したがって、車両が停止状態で、ステアリングホイール１を操舵していない状態では、操舵トルクＴｓが“０”であるので、操舵補助電流指令値も“０”となって電動モータ１２は停止状態を維持する。しかしながら、車両の停止状態または車両の走行開始状態でステアリングホイール１を操舵して所謂据え切りを行うと、操舵トルクＴｓが大きくなることにより、大きな操舵補助電流指令値が算出され、これに基づいてインバータ回路５８が駆動制御されて電動モータ１２が回転駆動されて、操舵トルクＴｓに応じた大きな操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ１１を介して出力軸２ｂに伝達される。このため、ステアリングホイール１を軽い操舵力で操舵することができる。

その後、車速Ｖｓが増加すると、これに応じて算出される操舵補助電流指令値が据え切り時に比較して低下して電動モータ１２で適度の操舵補助力を発生する。
このように、操舵補助制御処理が実行されている状態では、図３に示すリレー制御処理では、ステップＳ１からそのまま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とを繰り返すので、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂに対する電流維持制御処理は実行されることがない。

そして、車両が走行状態から停止して、図５（ａ）に示すように、イグニッションスイッチ４６がオフ状態となると、制御ユニット２０のマイクロコントロールユニット４７で操舵補助制御処理が終了される。このとき、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂは図５（ｂ）及び（ｃ）に示すようにオン状態を継続する。そして、リレー制御処理では、操舵補助制御処理が終了したものと判定し（ステップＳ１）、操舵補助制御処理が終了した直後であると判定する（ステップＳ２）。このため、電動モータ１２のロータが回転しない程度の電流値となる初期不動作電流指令値Ｉｎｏを設定し、これを図示しないＲＡＭ等のメモリの所定記憶領域に記憶する（ステップＳ３）。

そして、リレー制御処理では、次に変数Ｎとして“０”が設定される（ステップＳ４）。このため、ステップＳ７からステップＳ８に移行して、温度検出回路６２で検出した制御ユニット２０内の温度検出値Ｔｔを読込む。このときの温度検出値Ｔｔが氷点温度Ｔｆｐより低い場合には、電流継続処理が必要ないものと判断してステップＳ１１に移行する。

このとき、未だ不動作電流Ｉｎｏが設定されているだけで、電流制限回路４３へは出力されていないので、そのままリレー制御処理を終了すべく、ステップＳ１３へ移行してモータリレー駆動回路６１へリレー遮断指令を出力し、次いでステップＳ１４へ移行して電源リレー駆動回路６０へリレー遮断指令を出力する。このため、モータリレー５９ａ，５９ｂ及び電源リレー４４が直ちにオフ状態となる。
ところが、操舵補助制御処理をしばらく継続することにより、インバータ回路５８の電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６や電源リレー４４、モータリレー５９ａ，５９ｂで大きな発熱を生じると共に、その他の回路部品でも発熱を生じて温度が上昇すると共に、制御ユニット２０内の温度も上昇する。

この発熱状態で、操舵補助制御処理を終了して、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂをオフ状態に制御すると、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂは前述したように太い銅線又はバスバーに接続され、これら銅線又はバスバーが制御ユニット２０の外部に延長されている。このため、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂは銅線又はバスバーを介しての放熱効果で、これらの温度降下速度が制御ユニット２０内の温度降下速度に比較して速くなる。この状態で、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂが露点温度Ｔｄｐに達すると、リレー接点に結露を生じ、この状態で、氷点温度Ｔｆｐ以下になると氷結することになる。

しかしながら、本実施形態では、図３のリレー制御処理で、操舵制御処理の終了直後に初期不動作電流指令値Ｉｎｏを設定して記憶し（ステップＳ３）、変数Ｎを“０”にクリアすることにより、温度検出回路６２で検出した温度検出値Ｔｔを読込み、この温度検出値Ｔｔが氷点温度Ｔｆｐより高い場合には、ステップＳ１５に移行して、温度検出値Ｔｔに基づいて電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの温度降下速度が制御ユニット２０内の温度降下速度より遅くなるように電流減少量ΔＩを算出する。

そして、初期不動作電流指令値Ｉｎｏが電流制限回路４３へ出力されることにより、この電流制限回路４３で電動モータ１２のロータが回転しない程度の不動作電流が図５（ｄ）に示すように出力され、これが電源リレー４４に供給されるとともに、この電流がインバータ回路５８にも供給される。このため、電源リレー４４に急速な温度低下を抑制する発熱を生じさせることができる。このとき、電流制限回路４３では、通常動作時の電流値からこれより低い初期不動作電流指令値Ｉｎｏに切り換える場合に、図５（ｄ）に示すように所定の勾配を持って徐々に電流値を低下させる。

この状態で、ＦＥＴ駆動回路５７を駆動し（ステップＳ１８）、インバータ回路５８から電動モータ１２のロータが回転しない程度の３相モータ電流Ｉａ〜Ｉｃを出力させ、３相モータ電流Ｉａ及びＩｂをモータリレー５９ａ及び５９ｂを介して電動モータ１２に供給することにより、モータリレー５９ａ及び５９ｂに急速な温度低下を抑制する発熱を生じさせることができる。

そして、操舵補助制御処理が終了した直後から所定時間を経過して次にリレー制御処理が開始されると、ステップＳ２からステップＳ５に移行して、変数ＮがインクリメントされてＮ＝１となる。このとき、また変数Ｎが設定値Ｎｓには達しないので、ステップＳ７を経てステップＳ１６に移行し、現在の不動作電流指令値Ｉｎｏから前述したステップＳ１５で算出した電流減少量ΔＩを減算した値を新たな不動作電流指令値Ｉｎｏとして算出される。

そして、算出された不動作電流指令値Ｉｎｏが電流制限回路４３へ出力されて、この電流制限回路４３から出力される電流が図５（ｄ）に示すように減少される。そして、操舵トルクＴｓの絶対値｜Ｔｓ｜が設定値Ｔｓｓ以下の状態を維持し、温度検出値Ｔｔが安定せず降下している状態を継続すると、これに応じて変数Ｎがインクリメントされると共に、不動作電流指令値Ｉｎｏが電流減少量ΔＩずつ減少することを繰り返す。

その後、変数Ｎが設定値Ｎｓに達すると、ステップＳ６からステップＳ４に移行して、変数Ｎが“０”にクリアされる。このため、再度温度検出回路６２で検出した温度検出値Ｔｔを読込み、読込んだ温度検出値Ｔｔに基づいて再度電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの温度降下速度が制御ユニット２０の温度降下速度より遅くなるように電流減少量ΔＩが算出される。

したがって、制御ユニット２０内の温度降下速度が変化した場合でもこれに追従して電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂに供給する電流を調整することができ、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの温度低下速度が制御ユニット２０の温度降下速度を超えることを確実に防止することができる。
このようにして、順次電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂに流れる電流が制御ユニット２０内の温度の低下に合わせて減少されるので、図６（ａ）に示すように、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの温度低下速度が制御ユニット２０内の温度降下速度よりも遅くなるように制御される。

したがって、制御ユニット２０の外気温度が氷点下であって、制御ユニット２０内の温度が露点温度Ｔｄｐに達しても電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの温度は制御ユニット２０内の温度より高い状態を維持することができ、結露が生じることを確実に防止することができる。
このため、そのまま制御ユニット２０内の温度が氷点温度Ｔｆｐ以下に達し、同様に電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの温度が氷点温度Ｔｆｐ以下に達しても電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの接点部に氷結が生じることを確実に防止することができる。

因に、前述した従来例の場合には、図６（ｂ）に示すように、リレー接点温度が制御ユニット温度を下回る状態が発生し、リレー接点温度が露点温度Ｔｄｐに達したときに結露が発生する虞があり、さらに氷点温度Ｔｆｐ（＝０℃）に達すると氷結する虞がある。
そして、温度検出値Ｔｔが氷点温度Ｔｆｐ以下になると、ステップＳ９からステップＳ１０を経てステップＳ１１に移行することにより、電流制限回路４３への不動作電流指令値Ｉｎｏの出力が停止されると共に、ステップＳ１２に移行してＦＥＴ駆動回路５７の制御が停止される。

その後、モータリレー駆動回路６１にリレー遮断指令が出力されてモータリレー５９ａ，５９ｂがオフ状態に移行し、次いで電源リレー駆動回路６０にリレー遮断指令が出力される電源リレー４４がオフ状態に移行して、リレー制御処理が終了される。
また、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂへの不動作電流の供給状態で、操舵トルクＴｓの絶対値｜Ｔｓ｜が“０”近傍の設定値Ｔｓｓを超えると異常状態と判断して電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂがオフ状態となるので、システム異常が発生して電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂに不動作電流を流している状態で、電動モータ１２のロータが回転した場合には、直ちに電動モータ１２への通電を遮断することができる。これによってフェールセーフ動作を確保することができる。

さらに、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂへの不動作電流の供給状態で、温度検出値Ｔｔの変化が少なくなって安定した場合には、制御ユニット２０の温度降下が終了したものと判断して電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂがオフ状態に制御されて、これらリレーへの通電処理が終了される。
さらに、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂへの不動作電流の供給状態で、バッテリー４１から供給される電源電圧Ｖｂが低下して電源電圧検出回路６３から入力される電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｂｓ未満となると、電源電圧低下異常が発生したものと判断して電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂがオフ状態に制御されて、これらリレーへの通電処理が終了される。

このように、上記実施形態によると、操舵補助制御を行っている間に、制御ユニット２０の温度及び電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの温度が上昇した場合でも、操舵補助制御を終了した後に、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂに電動モータ１２のロータが回転しない程度の不動作電流を供給して電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの温度降下速度が制御ユニット２０の温度降下速度より低くなることを確実に防止することができる。
しかも、この場合の電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの不動作電流を逐次制御ユニット２０内の温度検出値Ｔｔで更新するようにしているので、制御ユニット２０内の温度降下率が変化した場合でも正確に追従することができ、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂに結露や氷結が生じることを確実に防止することができる。

さらに、制御ユニット２０内の温度が安定した場合には制御ユニット２０の温度降下が終了したものと判断して電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂをオフ状態となる。同様に、制御ユニット２０内の温度が氷点温度Ｔｆｐ以下となったときにも電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂがオフ状態となる。このため、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂに不必要に電流を供給することを防止することができる。
また、電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｂｓ未満に低下したときにも電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂがオフ状態となる。このため、電源電圧Ｖｂの低下による誤動作を防止することができる。

さらに、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂが操舵補助制御処理を終了した後に十分な時間が経過してからオフ状態に移行するので、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂで接点接離時に発生する音が、乗員が降車した後に発生することになり、乗員に聞き苦しさを与えることを確実に回避することができる。
また、上記リレー制御装置を電動パワーステアリング装置に適用することにより、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの結露や氷結を防止することができ、電動パワーステアリング装置の信頼性を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、制御ユニット２０内の温度検出値Ｔｔに基づいて電流減少量ΔＩを算出することにより、電源リレー４４及びモータリレー５９ａ，５９ｂの通電量を徐々に減少させ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、図７（ｄ）に示すように、不動作電流指令値Ｉｎｏを所定周期ｆで間欠的に出力するようにしてもよい。この場合には、不動作電流指令値Ｉｎｏの立ち上がり及び立ち下がりをなまらせて台形状の電流波形とすることで、電動モータ１２における異音の発生を防止するようにすることが望ましい。

さらに、図７（ｄ）に示すように、不動作電流指令値Ｉｎｏを間欠的に出力する場合には、不動作電流を減少させずに、初期不動作電流Ｉｎｏを維持し、間欠周期を制御ユニット２０の温度降下に応じて長くすることにより、上記図６と同様の作用効果を得ることができる。
さらには、図８（ｄ）に示すように、不動作電流指令値Ｉｎｏを減少させずに初期不動作電流Ｉｎｏに維持し、制御ユニット２０内の温度検出値Ｔｔが氷結温度Ｔｆｐ以下に低下したとき、又は制御ユニット２０内の温度降下が停止して温度検出値Ｔｔが安定したときに電源リレー４４及びモータリレー５９ａ、５９ｂをオフ状態にするようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、電動モータとして三相ブラシレスモータ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、ブラシ付きの直流電動モータを適用することもでき、この場合には、インバータ回路５８に代えて４つのスイッチング素子で構成されるＨブリッジ回路を適用するようにすればよい。
また、上記実施形態においては、本発明の車載リレー制御装置を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、電動ブレーキ装置、エンジン制御装置、トランスミッション制御装置等の他の任意の車載制御装置に本は爪のリレー制御装置を適用することができる。

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、１２…３相ブラシレスモータ、１４…操舵トルクセンサ、２０…制御ユニット、４１…バッテリー、４３…電流制御回路、４４…電源リレー、４５…電源回路、４７…マイクロコントロールユニット、５７…ＦＥＴ駆動回路、５８…インバータ回路、５９ａ，５９ｂ…モータリレー、６０…電源リレー駆動回路、６１…モータリレー駆動回路、６２…温度検出回路、６３…電源電圧検出回路

Claims (10)

1. 車載アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路と、該アクチュエータ駆動回路への電力供給路及び前記車載アクチュエータへの電力出力路の少なくとも一方に介挿された車載リレーと、該車載リレーを駆動するリレー駆動回路とをパッケージに内装した車載リレー装置であって、
   前記パッケージ内の温度を検出する温度検出部と、
   前記アクチュエータ駆動回路による車載アクチュエータの駆動を停止したときに、前記車載リレーの温度の下降速度を前記温度検出部で検出したパッケージ温度の下降速度以下となるように前記リレー駆動回路による前記車載リレーの駆動を継続するリレー結露防止部とを備え、
   前記リレー結露防止部は、前記車載リレーが前記電力出力路に介挿された電力出力用リレーである場合に、当該電力出力用リレーに前記車載アクチュエータが動作しない不動作電流を供給するように制御することを特徴とする車載リレー制御装置。
2. 前記リレー結露防止部は、前記不動作電流を前記パッケージ温度に応じて減少制御することを特徴とする請求項１に記載の車載リレー制御装置。
3. 前記リレー結露防止部は、前記不動作電流の出力が間欠的となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の車載リレー制御装置。
4. 前記不動作電流の間欠的制御は、間欠周期を定周期とし、不動作電流値を徐々に減少させることを特徴とする請求項３に記載の車載リレー制御装置。
5. 前記不動作電流の間欠的制御は、間欠周期を徐々に広く制御し、不動作電流値を定電流制御することを特徴とする請求項３に記載の車載リレー制御装置。
6. 前記リレー結露防止部は、前記温度検出部で検出した温度が安定したときに前記不動作電流の供給を停止することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の車載リレー制御装置。
7. 前記リレー結露防止部は、前記温度検出部で検出した温度が氷点温度以下となったときに前記不動作電流の供給を停止することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の車載リレー制御装置。
8. 前記リレー結露防止部は、前記車載リレーに供給される車載電源の電源電圧を監視し、前記不動作電流供給時において前記電源電圧が所定値以下となったときに、異常と診断して前記不動作電流の供給を停止する異常制御部を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の車載リレー制御装置。
9. ステアリング機構に対して操舵補助力を発生する電動モータと、前記ステアリング機構の操舵トルクを検出し、当該操舵トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備え、前記請求項１乃至８の何れか１項に記載の車載リレー制御装置の車載リレーを、前記モータ駆動回路に接続したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
10. 前記リレー結露防止部は、不動作電流供給時において所定値以上の前記操舵トルクが入力されたときに、異常と診断して前記不動作電流の供給を停止する異常制御部を備えていることを特徴とする請求項９に記載の電動パワーステアリング装置。

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