JP7022319B2 - 電源システム - Google Patents
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電源装置20は、主電源17と、主電源17に直列に接続される補助電源18と、主電源17の出力電圧を昇圧して補助電源18を充電する充電回路(昇圧回路)33とを有する。充電回路23は、補助電源18の出力側端子に一端が電気的に接続される第1スイッチング素子34と、第1スイッチング素子34に一端が電気的に接続され、他端が接地された第2スイッチング素子35と、これらのスイッチング素子34,35の接続点に一端が電気的に接続され、他端がリレースイッチ31を介して主電源17に接続された昇圧コイル36とを含む
電源管理部30は、補助電源18の出力電圧V2の所定時間当たりの低下量ΔVが、所定の基準最大電圧ΔVmaxを超えたときに、電源装置20の出力先に異常(例えば、電路L1が接地側電路LGに短絡)があると判定する。
この発明の一実施形態は、前記電源装置と前記電源装置を制御する制御装置(33)とを含み、前記制御装置は、前記電源スイッチ、前記第2スイッチング素子および前記補助電源スイッチをオフとし、前記バイパススイッチおよび前記第3スイッチング素子をオンにし、前記第1スイッチングをオフとした状態において、前記第1スイッチング素子の一端の電圧および他端の電圧に基づいて、前記第1スイッチング素子がショート故障であるか否かを判定する手段と、前記電源スイッチ、前記第2スイッチング素子および前記補助電源スイッチをオフとし、前記バイパススイッチおよび前記第3スイッチング素子をオンにし、前記第1スイッチングをオンとした状態において、前記第1スイッチング素子の一端の電圧および他端の電圧に基づいて、前記第1スイッチング素子がオープン故障であるか否かを判定する手段とを含む、電源システムを提供する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電源装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置1は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール2と、このステアリングホイール2の回転に連動して転舵輪3を転舵する転舵機構4と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構5とを備えている。ステアリングホイール2と転舵機構4とは、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して機械的に連結されている。
トーションバー10の近傍には、トルクセンサ11が配置されている。トルクセンサ11は、入力軸8および出力軸9の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール2に与えられた操舵トルクTを検出する。この実施形態では、トルクセンサ11によって検出される操舵トルクTは、たとえば、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクの大きさが大きくなるものとする。
ラック軸14は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸14の軸方向の中間部には、ピニオン16に噛み合うラック17が形成されている。このピニオン16およびラック17によって、ピニオン軸13の回転がラック軸14の軸方向移動に変換される。ラック軸14を軸方向に移動させることによって、転舵輪3を転舵することができる。
操舵補助機構5は、操舵補助用の電動モータ18と、電動モータ18の出力トルクをステアリングシャフト6に伝達するための減速機19とを含む。減速機19は、ウォームギヤ20と、このウォームギヤ20と噛み合うウォームホイール21とを含むウォームギヤ機構からなる。
電動モータ18によってウォームギヤ20が回転駆動されると、ウォームホイール21が回転駆動され、ステアリングシャフト6が回転する。すなわち、電動モータ18によってウォームギヤ20を回転駆動することによって、電動モータ18による操舵補助が可能となっている。
図2は、電動パワーステアリング装置1の電気的構成を示す回路図である。図3は、主として、EPS用ECU12の構成を示すブロック図である。
図3を参照して、EPS用ECU12は、マイクロコンピュータからなるモータ制御回路41と、モータ制御回路41によって制御され、電動モータ18に電力を供給するモータ駆動回路(インバータ回路)42と、モータ制御回路41用の電源を生成するための電源IC43とを含んでいる。EPS用ECU12には、電動モータ18に流れるモータ電流を検出するための電流センサ44の出力信号が入力される。
バイパスリレー57は、スイッチング素子57Aと、主電源31に対して逆方向となるようにスイッチング素子57Aに並列接続されたダイオード57Bとからなる。この実施形態では、スイッチング素子57Aは、ダイオード57Bが内蔵されたnチャネル型MOSFETからなる。スイッチング素子57Aのドレインが主電源31の正極側端子に接続されている。
各電圧センサ91~95の検出値および電流センサ96の検出値は、電源制御用ECU33に入力される。電源制御用ECU33には、イグニッションキーの状態を表すイグニッション状態検知信号(図示略)が入力する。電源制御用ECU33は、リレー51,52,56,57,58およびスイッチング素子61A,62A,71A,72Aをそれぞれ駆動するための複数のゲート駆動回路(図示略)およびマイクロコンピュータ(図示略)を含む。マイクロコンピュータは、電源制御処理を行う。具体的には、マイクロコンピュータは、イグニッション状態検知信号、各電圧センサ91~95の検出値および電流センサ96の検出値等に基づいて、前記複数のゲート駆動回路を制御する。
一方、起動時故障検出処理において、補助電源装置32の故障が検出されたときには、電源制御用ECU33は、電源リレー51、第1逆接保護リレー52、補助電源リレー56、スイッチング素子61A,62A,71A,72Aをオフとし、バイパスリレー57および第2逆接保護リレー58をオンとする。そして、電源制御用ECU33は、電源制御処理を終了する。この場合には、電源制御用ECU33は、通常制御動作を開始しない。
電源制御用ECU33は、イグニッションオン状態信号が入力されると(ステップS1:YES)、補助電源装置32が故障しているか否かを判定するための起動時故障検出処理を行う(ステップS2)。起動時故障検出処理の詳細については、後述する。
起動時故障検出処理によって補助電源装置32の故障が検出されなかった場合には(ステップS3:YES)、電源制御用ECU33は、通常制御動作を開始する。電源制御用ECU33は、まず、初期設定を行う(ステップS4)。この初期設定では、電源制御用ECU33は、バイパスリレー57、第2逆接保護リレー58、スイッチング素子61A,62A,71Aをオフとし、電源リレー51、第1逆接保護リレー52、補助電源リレー56およびスイッチング素子72Aをオンとする。これにより、電力供給モードは、通常出力電圧モードとなる。
次に、電源制御用ECU33は、第1電圧センサ91によって検出される主電源電圧Vb、第2電圧センサ92によって検出される補助電源後段電圧Vcおよび電流センサ96によって検出される主電源電流ibを取得する(ステップS5)。
主電源電力PSが出力電圧切替用閾値KE未満である場合には(ステップS7:NO)、電源制御用ECU33は、放電回路54内の上段側のスイッチング素子71Aをオフに設定し、下段側のスイッチング素子72Aをオンに設定する(ステップS8)。これにより、補助電源55の放電が実行されている場合には、その放電が停止される。また、これにより、電力供給モードが通常出力電圧モードとなる。
前記ステップS7で、主電源電力PSが出力電圧切替用閾値KE以上であると判別された場合には(ステップS7:YES)、電源制御用ECU33は、充電回路53内の2つのスイッチング素子61A,62Aをともにオフに設定する(ステップS12)。これにより、充電処理が実行中である場合には、充電処理が停止される。
この後、電源制御用ECU33は、ステップS14に移行し、イグニッションオフ状態信号が入力されたか否かを判別する。イグニッションオフ状態信号が入力されていなければ(ステップS14:NO)、電源制御用ECU33はステップS5に戻る。
起動時故障検出処理では、電源制御用ECU33は、まず、第1電圧センサ91によって検出される主電源電圧Vb、第2電圧センサ92によって検出される補助電源後段電圧Vc、第3電圧センサ93によって検出される補助電源リレー後段電圧Vaおよび第5電圧センサ95によって検出される放電中点電圧Veを取得する(ステップS21)。なお、この時点では、電源リレー51、第1逆接保護リレー52、補助電源リレー56、スイッチング素子61A.62A,71A,72A、バイパスリレー57および第2逆接保護リレー58はオフ状態である。
ステップS22において補助電源リレー56がショート故障ではないと判定された場合には(ステップS22:NO)、電源制御用ECU33は、ステップS21で取得された主電源電圧Vbと放電中点電圧Veとの差(Vb-Ve)に基づいて、バイパスリレー57がショート故障であるか否かを判定する(ステップS23)。具体的には、電圧差(Vb-Ve)が所定の閾値β(β>0)以下であるか否かを判別することにより、バイパスリレー57がショート故障であるか否かを判定する。電源制御用ECU33は、電圧差(Vb-Ve)が閾値β以下であれば、バイパスリレー57がショート故障であると判定し、電圧差(Vb-Ve)が閾値βよりも大きければバイパスリレー57はショート故障ではないと判定する。
次に、電源制御用ECU33は、第2電圧センサ92によって検出される補助電源後段電圧Vc、第3電圧センサ93によって検出される補助電源リレー後段電圧Vaおよび第5電圧センサ95によって検出される放電中点電圧Veを取得する(ステップS25)。
次に、電源制御用ECU33は、第3電圧センサ93によって検出される補助電源リレー後段電圧Vaおよび第5電圧センサ95によって検出される放電中点電圧Veを取得する(ステップS29)。
次に、電源制御用ECU33は、第1電圧センサ91によって検出される主電源電圧Vbおよび第5電圧センサ95によって検出される放電中点電圧Veを取得する(ステップS32)。
次に、電源制御用ECU33は、第3電圧センサ93によって検出される補助電源リレー後段電圧Vaおよび第4電圧センサ94によって検出される充電中点電圧Vdを取得する(ステップS35)。
次に、電源制御用ECU33は、第3電圧センサ93によって検出される補助電源リレー後段電圧Vaおよび第4電圧センサ94によって検出される充電中点電圧Vdを取得する(ステップS38)。
この実施形態では、電源リレー51、第1逆接保護リレー52、補助電源リレー56およびスイッチング素子62A、72Aをオフとし、バイパスリレー57、第2逆接保護リレー58およびスイッチング素子71Aをオンとした状態で、スイッチング素子61Aをオフ状態にすることにより、スイッチング素子61Aがショート故障しているか否かを判定できる。また、前記状態で、スイッチング素子61Aをオン状態にすることにより、スイッチング素子61Aがオープン故障しているか否かを判定できる。
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。前述の実施形態では、主電源電力PSが出力電圧切替用閾値KE以上であるか否かに基づいて、通常出力電圧モードと高出力電圧モードとを切り替えている。しかし、EPS用ECU12の消費電力(モータ駆動回路42の消費電力)が所定の出力電圧切替用閾値以上であるか否かに基づいて、通常出力電圧モードと高出力電圧モードとを切り替えてもよい。
また、この発明は、パワーステアリング装置以外の装置にも適用することができる。
Claims (2)
- 電源装置と、前記電源装置を制御する制御装置とを含み、
前記電源装置が、
負荷に電力を供給する主電源と、
入力側端子と出力側端子とを有する補助電源であって、前記入力側端子が前記主電源に電源スイッチを介して電気的に接続された補助電源と、
前記補助電源の出力側端子に一端が電気的に接続された補助電源スイッチと、
前記主電源に基づいて前記補助電源を充電するための充電回路と、
前記補助電源から負荷への電力供給をオンオフする切替回路と、
前記主電源と前記負荷とをバイパススイッチを介して電気的に接続するバイパス回路とを含み、
前記充電回路は、
前記補助電源スイッチの他端と前記切替回路との接続点に一端が電気的に接続される第1スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子の他端に一端が電気的に接続され、他端が接地された第2スイッチング素子と、
これらのスイッチング素子の接続点に一端が電気的に接続され、前記電源スイッチと前記補助電源の前記入力側端子との接続点に他端が電気的に接続された昇圧コイルとを含み、
前記切替回路が、
前記第1スイッチング素子と前記補助電源スイッチの他端との接続点に一端が電気的に接続された第3スイッチング素子と、
前記第3スイッチング素子の他端に一端が電気的に接続され、前記電源スイッチと前記補助電源の前記入力側端子との接続点に他端が電気的に接続された第4スイッチング素子とを含み、
前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続点が前記負荷に電気的に接続されており、
前記制御装置は、
前記電源スイッチ、前記第2スイッチング素子および前記補助電源スイッチをオフとし、前記バイパススイッチおよび前記第3スイッチング素子をオンにし、前記第1スイッチングをオフとした状態において、前記第1スイッチング素子の一端の電圧および他端の電圧に基づいて、前記第1スイッチング素子がショート故障であるか否かを判定する手段と、
前記電源スイッチ、前記第2スイッチング素子および前記補助電源スイッチをオフとし、前記バイパススイッチおよび前記第3スイッチング素子をオンにし、前記第1スイッチングをオンとした状態において、前記第1スイッチング素子の一端の電圧および他端の電圧に基づいて、前記第1スイッチング素子がオープン故障であるか否かを判定する手段とを含む、電源システム。 - 前記補助電源が1つのキャパシタまたは直列接続された複数のキャパシタからなる、請求項1に記載の電源システム。
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