JPH07101345A - 電気モ−タ駆動機器の電源リレ−故障防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンデンサＣＡ，ＣＢの突入電流によって電
源リレ−接点が溶着するのを防止する。 【構成】 電源リレ−１１，１２の接点と並列に、バイ
パス回路を接続する。バイパス回路には、スイッチング
素子５１，５２（Ｑ１）と電流抑制素子５３，５４（Ｒ
１）を設ける。バイパス回路をオンにしてから時間Ｔ２
を経過するか又は電圧ＰＩＧＡが所定以上になったら、
電源リレ−１１，１２をオンにする。コンデンサＣＡ，
ＣＢの予備充電によって、突入電流を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気モ−タ駆動機器の
電源リレ−故障防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電気エネルギ−を機械エネルギ
−に変換する電気モ−タを使用する装置においては、異
常が発生した場合に電気モ−タの通電を遮断できるよう
に、電気モ−タの電源ラインに直列にリレ−が接続され
ており、制御ユニットあるいは特別な安全装置によって
前記リレ−を制御している。この種の電源リレ−の接点
は、通常の装置の作動中は閉じているので、その接点を
介して電気モ−タに電力が供給される。

【０００３】ところで、例えば自動車の後輪操舵機構を
電気モ−タで駆動する場合、この電気モ−タにはかなり
大きな電流が流れ、しかも電流値は大幅に変化する。こ
のため、電気モ−タに電力を供給する電気配線等での電
圧降下が著しく、電気モ−タに印加される電源電圧に大
きな変動が生じる。電気モ−タに印加される電圧が大き
く変動すると、安定したモ−タ制御ができない。そこで
この種の装置においては、リップルを吸収し安定した電
圧を電気モ−タに供給するために、電源リレ−より後方
の、比較的電気モ−タに近い電源ライン上に、容量の大
きなコンデンサを接続することが実施されている。この
種の装置においては、電源が投入された時には、コンデ
ンサの電荷が放電しているので、コンデンサを充電する
ために、一時的に極めて大きな突入電流が流れる。この
突入電流は、バッテリ−から電源リレ−の接点を通って
コンデンサに流れる。リレ−の接点はその接触抵抗が充
分小さくなるように工夫されているが、過大な電流が流
れたり、その電流を開閉する時の一時的な接触抵抗の増
大、あるいは接点での放電により、接点で大きな発熱を
生じ、接点が溶着して動かなくなる場合がある。

【０００４】このようなリレ−接点の溶着を防止するた
め、従来より、例えば電源リレ−の接点と直列に、比較
的抵抗値の小さい抵抗器を接続したり、あるいは使用す
るコンデンサをその内部抵抗が大きいものに変更したり
して、突入電流が小さくなるようにしている。

【０００５】しかしながら、電源ラインに直列に抵抗器
を接続したり、内部抵抗の大きなコンデンサを使用する
と、電源ラインの出力側の電圧が変動し易くなる。

【０００６】ところで、電源リレ−が万一故障した場合
に安全対策を施すため、電源リレ−の故障（接点の溶
着）の有無を調べる必要がある。電源リレ−の接点が溶
着しているか否かは、通常、電源リレ−をオフにした状
態で、その接点の出力側の電圧を調べればよい。しかし
ながら、出力側にコンデンサが接続されていると、コン
デンサの電荷が完全に放電していない場合、接点の出力
側に電圧が現われるので、リレ−の故障検出の際に誤検
出が生じる場合がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、電源
リレ−接点の出力側に大容量のコンデンサが接続されて
いる場合に、電源リレ−の接点に大きな突入電流が流れ
るのを防止するとともに、リレ−の出力側の電圧変動を
抑制することを第１の課題とし、電源リレ−の故障の有
無を確実に識別することを第２の課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決す
るために、本発明では、電気モ−タ（Ｍ１），該電気モ
−タの端子と二次電源ライン（ＰＩＧＡ，ＰＩＧＢ）と
の間に介挿された負荷スイッチング手段（５，６），一
次電源ラインと前記二次電源ラインとの間に介挿された
リレ−接点手段（１１，１２），前記一次電源ラインに
電力を供給する電源手段（ＢＴ），前記二次電源ライン
に接続されたコンデンサ手段（ＣＡ，ＣＢ），及び前記
負荷スイッチング手段を制御して前記電気モ−タの通電
を制御し該電気モ−タを駆動するモ−タ制御手段
（３）、を備える電気モ−タ駆動機器の電源リレ−故障
防止装置において：前記リレ−接点手段と並列に接続さ
れ、外部からの制御に応じてオン／オフする電源スイッ
チング手段（５１，５２）と、該電源スイッチング手段
を通る電流を抑制する電流抑制手段（５３，５４）を含
むバイパス手段；及び前記リレ−接点手段を接続状態に
する前に、前記バイパス手段の電源スイッチング手段を
オンに制御して前記コンデンサ手段を予備充電する、電
源制御手段（４７，４８，４Ａ，４Ｄ，４Ｅ）；を設け
る。

【０００９】また前記第２の課題を解決するため、好ま
しい態様においては、前記電源制御手段は、電源投入指
示を検出した時に、前記リレ−接点手段及び電源スイッ
チング手段をオフに制御した後、前記コンデンサ手段の
電荷を放電する放電制御手段（４２，４３）；及び該放
電制御手段がコンデンサ手段の電荷を放電した後で、前
記二次電源ラインの電圧を検出し、検出した電圧の大き
さに基づいて、前記リレ−接点手段の故障の有無を識別
する、接点異常検出手段（４４，４５，４６，４９）；
を備える。

【００１０】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。

【００１１】

【作用】本発明においては、バイパス手段がリレ−接点
手段（１１，１２）と並列に接続されており、バイパス
手段の電源スイッチング手段（５１，５２）をオンする
ことにより、リレ−接点手段のバイパス通路が形成され
る。つまり、電源手段（ＢＴ）から電源スイッチング手
段を通って二次電源ライン（ＰＩＧＡ，ＰＩＧＢ）に電
流を流すことができる。但し、バイパス通路の電流は、
電流抑制手段（５３，５４）によって抑制される。電源
制御手段（４７，４８，４Ａ，４Ｄ，４Ｅ）は、リレ−
接点手段を接続状態にする前に、前記バイパス手段の電
源スイッチング手段をオンに制御して前記コンデンサ手
段を予備充電する。

【００１２】予備充電においては、電流がバイパス手段
のみを通るので、コンデンサ手段の電荷が完全に放電し
ている場合であっても、電流抑制手段によって電流値が
抑えられるため、大きな突入電流は流れない。一方、リ
レ−接点手段をオンする時には、リレ−接点手段自体は
電流を抑制しないが、予備充電が実施された後であり、
それまでにコンデンサ手段にはある程度、電荷が蓄積さ
れているので、電源手段の電圧とコンデンサ手段の端子
電圧との電位差が比較的小さく、電源手段からコンデン
サ手段に流れる突入電流も比較的小さくなる。従って、
リレ−接点手段の接点溶着は生じにくい。

【００１３】また好ましい態様では、放電制御手段（４
２，４３）は、電源投入指示を検出した時に、リレ−接
点手段及び電源スイッチング手段をオフに制御した後、
コンデンサ手段の電荷を放電する。そしてその後で、接
点異常検出手段（４４，４５，４６，４９）は、二次電
源ラインの電圧を検出し、検出した電圧の大きさに基づ
いて、リレ−接点手段の故障の有無を識別する。即ち、
接点異常検出手段が二次電源ラインの電圧を測定する時
には、通常であれば測定される電圧は零であり、リレ−
接点手段の溶着が生じていれば高電圧（例えば１２Ｖ）
になるので、この電圧の値によって、リレ−接点手段の
溶着の有無を識別することができる。またこの時には、
コンデンサ手段の電荷が既に放電されているので、コン
デンサ手段の端子電圧は零であり、接点異常検出手段の
故障検出には影響はない。

【００１４】

【実施例】本発明を実施する一形式の自動車用４輪操舵
システムの構成を図１に示す。図１を参照してこのシス
テムの概略を説明する。前側の車輪ＴＦＬ及びＴＦＲ
は、ドライバがステアリングホイ−ルＷＨを回すことに
よって、手動で操舵することができる。即ち、ステアリ
ングホイ−ルＷＨが回転すると、それに連結された軸Ｓ
Ｈが回転し、図示しないラック＆ピニオン機構を介し
て、軸ＳＨと連結されたロッドＦＳＲが左右方向に移動
する。ロッドＦＳＲの移動に伴なって、車輪ＴＦＬ及び
ＴＦＲの向きが変わる。

【００１５】一方、後側の車輪ＴＲＬ及びＴＲＲの向き
も調整可能になっており、この操舵角は前輪側の舵角等
に応じて自動的に調整される。この例では、後輪の目標
舵角を決定するための情報は、前輪舵角センサＳＳ，Ｐ
Ｆ，車速センサＶＬ，ＶＲ及びヨ−レ−トセンサＹＳか
ら入力され、これらの情報に基づいて制御ユニットＥＣ
Ｕが後輪の目標舵角を決定する。前輪舵角センサＳＳ
は、軸ＳＨに装着されたポテンショメ−タであり、前輪
舵角センサＰＦは、ロッドＦＳＲの移動量に応じたパル
ス信号を出力するロ−タリ−エンコ−ダである。車速セ
ンサＶＬ及びＶＲは、それぞれ左車輪及び右車輪の速度
を検出する。後輪側のロッド１の近傍には、後輪舵角セ
ンサＰＲが設置されている。

【００１６】後輪操舵機構１０には、電気モ−タＭ１が
設置されており、電気モ−タＭ１の駆動軸は、所定の歯
車機構を介して、後輪側のロッド（ラック）１と連結さ
れている。従って、電気モ−タＭ１を駆動することによ
り、ロッド１を左右方向に動かし、後輪ＴＲＬ及びＴＲ
Ｒの向きを調整することができる。電気モ−タＭ１に
は、その回転子の磁極の位置を検出する磁極センサＲＳ
が備わっている。

【００１７】図１のシステムの電気回路の構成を図２に
示す。なお、図２におけるマイクロコンピュ−タ３，イ
ンタ−フェ−ス４，モ−タドライバ５，６，リレ−ドラ
イバ７，電圧レギュレ−タ８等が図１に示す制御ユニッ
トＥＣＵに相当する。図２を参照すると、前輪舵角セン
サＰＦ，ＳＳからの信号θｆ１及びθｆ２，後輪舵角セ
ンサＰＲからの信号θｒ，車速センサＶＬ，ＶＲからの
信号Ｖ１及びＶ２，ヨ−レ−トセンサＹＳからの信号
γ，磁極センサＲＳからの信号ＨＡ，ＨＢ及びＨＣは、
それぞれインタ−フェ−ス４を介して、マイクロコンピ
ュ−タ３に入力される。

【００１８】後輪操舵駆動用の電気モ−タＭ１は、モ−
タドライバ５及び６を介して、マイクロコンピュ−タ３
と接続されており、マイクロコンピュ−タ３により制御
される。この実施例で用いている電気モ−タＭ１は、ブ
ラシレスモ−タであり、回転子に４つの磁極を有し、固
定子に設けられた３相２系統の巻線１１ｕ，１１ｖ，１
１ｗ，１２ｕ，１２ｖ及び１２ｗを有している。巻線１
１ｕ，１１ｖ及び１１ｗと巻線１２ｕ，１２ｖ及び１２
ｗとは互いに独立しており、いずれの系統の巻線を通電
しても、電気モ−タＭ１に駆動力を与えることができ
る。この実施例では、２系統の巻線ＳＡ及びＳＢを同時
に励磁し、それらを並列に使用して電気モ−タＭ１を駆
動している。マイクロコンピュ−タ３は、電気モ−タＭ
１を制御するために、パルス幅変調信号ＰＷＭと相切換
信号群Ｌを出力しており、これらの信号は、２組のモ−
タドライバ５及び６に共通に入力される。

【００１９】このシステムの電源は、自動車のバッテリ
−ＢＴ及び図示しない発電機から供給される。バッテリ
−ＢＴの負極はア−スに接続されている。また、バッテ
リ−ＢＴの正極は、ヒュ−ズＦ１及びリレ−１１の接点
を介して電源ラインＰＩＧＡに接続され、ヒュ−ズＦ２
及びリレ−１２の接点を介して電源ラインＰＩＧＢに接
続され、更にヒュ−ズＦ３，イグニッションスイッチＩ
ＧＳ及びヒュ−ズＦ４又はＦ５を介して、電源ラインＩ
ＧＡ又はＩＧＢに接続されている。マイクロコンピュ−
タ３の電源電圧Ｖccは、電源ラインＩＧＡに接続された
電圧レギュレ−タ８によって生成される。電気モ−タＭ
１の一方の系統の巻線ＳＡには、モ−タドライバ５に接
続された電源ラインＰＩＧＡから電力が供給され、他方
の系統の巻線ＳＢには、モ−タドライバ５に接続された
電源ラインＰＩＧＢから電力が供給される。

【００２０】リレ−５２の接点と抵抗器５４との直列回
路が、リレ−１１の接点と並列に接続されており、また
リレ−５１の接点と抵抗器５３との直列回路が、リレ−
１２の接点と並列に接続されている。

【００２１】リレ−１１，１２，５１及び５２の各接点
は、通常はそれぞれスプリングの力で開いているが、各
々のソレノイドに通電することにより閉じることができ
る。なお、リレ−１１及び１２の接点は大電流をスイッ
チングできるが、リレ−５１及び５２の接点は比較的小
さい電流しかスイッチングできない。リレ−１１，１
２，５１及び５２のソレノイドの通電は、マイクロコン
ピュ−タ３の制御により、リレ−ドライバ７を介して行
なわれる。通常は、イグニッションキ−の操作によりイ
グニッションスイッチＩＧＳがオンした直後に、マイク
ロコンピュ−タ３がリレ−１１及び１２の各接点を閉じ
る。それによって、電源ラインＰＩＧＡ及びＰＩＧＢに
電力が供給される。但しこの実施例では、リレ−１１及
び１２の各接点を閉じるのに先立って、まずリレ−５１
及び５２の各接点を閉じるように制御される。

【００２２】電源ラインＰＩＧＡとア−スとの間には大
容量のコンデンサＣＡが接続されており、電源ラインＰ
ＩＧＢとア−スとの間には大容量のコンデンサＣＢが接
続されている。これらのコンデンサＣＡ及びＣＢは、そ
れぞれ巻線ＳＡ及びＳＢに通電した時の配線の電圧降下
による電圧変動を抑制するために設けられている。ま
た、電源ラインＰＩＧＡ及びＰＩＧＢは、各々、マイク
ロコンピュ−タ３のＡ／Ｄ変換入力端子に接続されてい
る。従って、マイクロコンピュ−タ３は、電源ラインＰ
ＩＧＡ及びＰＩＧＢの電圧を測定し入力することができ
る。

【００２３】２組のモ−タドライバ５及び６は、それら
に接続された電源の系統が異なり、それらの出力に接続
されたモ−タの端子が異なる他は互いに同一の構成にな
っている。一方のモ−タドライバ５の内部構成を図３に
示す。図３を参照して説明する。３つの端子Ｕ１，Ｖ
１，Ｗ１と電源ライン（ＰＩＧＡ及びア−ス）との接続
を制御するために、６個のトランジスタＴＡ１１，ＴＢ
１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１及びＴＣ２１が備
わっている。これらのトランジスタは、全てパワ−ＭＯ
Ｓ ＦＥＴ素子であり、各々のゲ−ト端子のレベルを制
御することにより、それらの導通をオン／オフすること
ができる。

【００２４】３個のトランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１及
びＴＣ１１は、ドレイン端子が抵抗器Ｒｓ，チョ−クコ
イルＴＣ，及びパタ−ンヒュ−ズＰＨを介して電源ライ
ンＰＩＧＡと接続されており、ソ−ス端子は、それぞれ
電気モ−タＭ１の端子Ｕ１，Ｖ１及びＷ１と接続されて
いる。また残りのトランジスタＴＡ２１，ＴＢ２１及び
ＴＣ２１は、ドレイン端子がそれぞれ、電気モ−タＭ１
の端子Ｕ１，Ｖ１及びＷ１と接続され、ソ−ス端子が接
地されている。トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ
１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１及びＴＣ２１の各ドレイン端
子とソ−ス端子との間には、それぞれ保護用のダイオ−
ドＤ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７及びＤ８が接続されて
いる。また、各トランジスタのゲ−ト端子とソ−ス端子
との間には、それぞれツェナ−ダイオ−ドが接続されて
いる。

【００２５】トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１及びＴＣ
１１のゲ−ト端子には、それぞれ、相切換信号ＬＡ１
１，ＬＢ１１及びＬＣ１１が、異常電流制限回路８８及
びゲ−トドライバＧ１１を介して印加される。また、ト
ランジスタＴＡ２１，ＴＢ２１及びＴＣ２１のゲ−ト端
子には、それぞれ、相切換信号ＬＡ２１，ＬＢ２１及び
ＬＣ２１が、信号合成回路８９，異常電流制限回路８８
及びゲ−トドライバＧ２１を介して印加される。信号合
成回路８９は、マイクロコンピュ−タ３が出力するパル
ス幅変調信号ＰＷＭを、各相切換信号ＬＡ２１，ＬＢ２
１及びＬＣ２１と合成する。従って、トランジスタＴＡ
１１，ＴＢ１１及びＴＣ１１は、それぞれ、相切換信号
ＬＡ１１，ＬＢ１１及びＬＣ１１によりスイッチングさ
れ、トランジスタＴＡ２１，ＴＢ２１及びＴＣ２１は、
それぞれ相切換信号ＬＡ２１，ＬＢ２１及びＬＣ２１と
パルス幅変調信号ＰＷＭとに応じてスイッチングされ
る。

【００２６】ゲ−トドライバＧ１１及びＧ２１は、比較
的低い電圧の相切換信号ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１
１，ＬＡ２１，ＬＢ２１及びＬＣ２１を、それぞれトラ
ンジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，Ｔ
Ｂ２１及びＴＣ２１をスイッチングするのに必要な比較
的高い電圧に昇圧する。ゲ−トドライバＧ１１が出力す
る信号ＲＶ１のレベルは、昇圧された信号ＬＡ１１，Ｌ
Ｂ１１及びＬＣ１１のレベルに対応する。信号ＲＶ１は
マイクロコンピュ−タ３に入力される。

【００２７】電流検出回路８６は、抵抗器Ｒｓの両端の
電圧を入力し、その電圧によって電気モ−タＭ１の巻線
に流れる電流の値を検出する。また電流検出回路８６
は、検出した電流値を予め定めた２種類のしきい値とそ
れぞれ比較した結果を、２種類の２値信号ＭＯＣ１及び
ＭＳ１として出力する。これらの信号ＭＯＣ１及びＭＳ
１は、過電流検出信号として、それぞれ信号合成回路８
９及び異常電流制限回路８８に印加される。また、電流
検出回路８６で検出された電流値は、ピ−クホ−ルド回
路１０１にも印加される。ピ−クホ−ルド回路１０１で
検出されたピ−ク電流値ＭＩ１は、マイクロコンピュ−
タ３に入力される。ＤＲ１はリセット信号である。

【００２８】図２に示すマイクロコンピュ−タ３の動作
の概略を図４に示す。図４を参照して説明する。電源が
オンすると、最初のステップ４１でＣＰＵ自体の初期化
を実行し、次のステップ４２では、リレ−ドライバ７に
印加する信号をリセットし、リレ−１１，１２，５１及
び５２をオフする。即ち、リレ−１１，１２，５１及び
５２の各ソレノイドが非通電になるので、それらの接点
は開状態に制御される。勿論、リレ−１１及び１２の接
点が溶着状態になっていれば、リレ−１１及び１２のソ
レノイドが非通電状態でも、接点は閉状態になりうる。

【００２９】次のステップ４３では、「コンデンサ放電
処理」を実行する。この処理では、コンデンサＣＡ及び
ＣＢに蓄積された電荷を放電させるための処理を行な
う。この処理については後で詳細に説明する。

【００３０】ステップ４４では、電源ラインＰＩＧＡ及
びＰＩＧＢの電圧をそれぞれサンプリングし、Ａ／Ｄ変
換したデ−タを入力する。次のステップ４５では、前の
ステップ４４でサンプリングした電源ラインＰＩＧＡの
電圧デ−タを予め定めたしきい値電圧Ｖｒと比較する。
この場合、リレ−１１がオフに制御されており、コンデ
ンサＣＡの電荷も放電済であるので、通常はＰＩＧＡの
電圧は０Ｖに近く、ＰＩＧＡ＜Ｖｒになり、次にステッ
プ４６に進む。しかし、例えばリレ−１１の接点が溶着
しているような異常が生じていると、ＰＩＧＡの電圧は
１２Ｖ程度になるので、ＰＩＧＡ＞Ｖｒになり、次にス
テップ４９に進む。

【００３１】ステップ４６では、前のステップ４４でサ
ンプリングした電源ラインＰＩＧＢの電圧デ−タを予め
定めたしきい値電圧Ｖｒと比較する。この場合、リレ−
１２がオフに制御されており、コンデンサＣＢの電荷も
放電済であるので、通常はＰＩＧＢの電圧は０Ｖに近
く、ＰＩＧＢ＜Ｖｒになり、次にステップ４７に進む。
しかし、例えばリレ−１２の接点が溶着しているような
異常が生じていると、ＰＩＧＢの電圧は１２Ｖ程度にな
るので、ＰＩＧＢ＞Ｖｒになり、次にステップ４９に進
む。

【００３２】ステップ４７では、リレ−ドライバ７に所
定の信号を印加し、リレ−５１及び５２をオンする。即
ち、リレ−５１及び５２の各ソレノイドに通電し、各リ
レ−の接点を閉状態に制御する。このステップに進むの
は、リレ−１１及び１２の接点の溶着がないことが確認
された後である。

【００３３】これによって、リレ−５２及び抵抗器５４
を通って電流が流れ、電源ラインＰＩＧＡに接続された
コンデンサＣＡが充電される。また、リレ−５１及び抵
抗器５３を通って電流が流れ、電源ラインＰＩＧＢに接
続されたコンデンサＣＢが充電される。

【００３４】この時リレ−５２の接点を通ってコンデン
サＣＡに流れる電流ＩＡ及びリレ−５１の接点を通って
コンデンサＣＢに流れる電流ＩＢは、それぞれ次式で表
わされる。

【００３５】

【数１】

【００３６】この場合の電流ＩＡの最大値ＩＡmaxはＥ
／(Ｒ０＋Ｒ54)であり、電流ＩＢの最大値ＩＢmaxはＥ
／(Ｒ０＋Ｒ53)である。即ち、この時には電流ＩＡは抵
抗器Ｒ54によって抑制され、電流ＩＢは抵抗器Ｒ53によ
って抑制されるので、過大な電流（突入電流）は流れ
ず、コンデンサＣＡ及びＣＢはそれぞれゆっくりと充電
される。

【００３７】リレ−５２をオフにしたままリレ−１１を
オンした場合と、リレ−１１をオフにしたままリレ−５
２をオンにした場合の電圧ＰＩＧＡ及び電流の変化を図
８に示す。図８を参照すると、前者（上側）に比べて後
者（下側）は電流が抑制されているのが分かる。

【００３８】次のステップ４８では、内部のタイマをス
タ−トする。そして続くステップ４Ａで、タイマをスタ
−トしてから時間Ｔ２が経過するのを待つ。即ち、リレ
−５１，５２をオンにしてから時間Ｔ２が経過するまで
待機する。時間Ｔ２が経過すると、次のステップ４Ｂに
進む。

【００３９】ステップ４Ｂでは、リレ−ドライバ７に所
定の信号を印加し、リレ−１１及び１２をオンする。即
ち、リレ−１１及び１２の各ソレノイドに通電し、リレ
−１１及び１２の接点を閉じる。

【００４０】リレ−１１及び１２の各接点の抵抗値は、
抵抗器５３及び５４に比べて極めて小さいので、リレ−
１１及び１２をオンすると、大部分の電流は抵抗器５３
及び５４を通らずにリレ−１１及び１２の接点を通る。
従って、抵抗器５３及び５４の電流抑制効果はなくな
る。しかしながら、これまでにリレ−５２及び５１を介
して少しずつ電流を流し、コンデンサＣＡ及びＣＢを予
備充電してあるので、リレ−１１及び１２をオンしても
大きな突入電流は流れない。

【００４１】即ち、ステップ４Ｂでリレ−１１及び１２
をオンした時に、リレ−５２の接点を通ってコンデンサ
ＣＡに流れる電流ＩＡ２及びリレ−５１の接点を通って
コンデンサＣＢに流れる電流ＩＢ２は、それぞれ次式で
表わされる。

【００４２】

【数２】

【００４３】上記第(3)式及び第(4)式を参照すると、時
間Ｔ２が充分大きい場合には、電流ＩＡ２及びＩＢ２
は、Ｅ／Ｒ０に比べて小さくなり、突入電流が抑制され
ることが分かる。同様に図８を参照すると、上側に示す
ようにリレ−５２をオフにしたままリレ−１１をオンし
た場合に比べ、下側に示すようにリレ−５２をオンして
時間Ｔ２を経過した後でリレ−１１をオンにした方が突
入電流が抑制されることが分かる。

【００４４】なおここでは、コンデンサＣＡ及びＣＢ以
外の負荷に流れる電流を無視して説明したが、電源を投
入した直後の他の負荷に流れる電流は、コンデンサＣＡ
及びＣＢの突入電流に比べれば充分に小さく、リレ−１
１，１２の接点の溶着をひき起こす恐れはない。

【００４５】再び図４を参照する。ステップ４Ｃでは、
所定の４輪操舵制御を実施する。即ち、前輪舵角センサ
ＰＦ，ＳＳからの信号θｆ１及びθｆ２，車速センサＶ
Ｌ，ＶＲからの信号Ｖ１及びＶ２，及びヨ−レ−トセン
サＹＳからの信号γをそれぞれ入力し、それらの信号に
基づいて、後輪の目標舵角を決定し、後輪舵角センサＰ
Ｒの検出した舵角が目標舵角と一致するように、電気モ
−タＭ１を駆動する。電気モ−タＭ１の駆動制御におい
ては、磁極センサＲＳからの信号ＨＡ，ＨＢ及びＨＣに
よりモ−タの回転子の位置を把握し、その位置に応じた
相切換信号Ｌを生成するとともに、モ−タの駆動トルク
をパルス幅変調信号ＰＷＭのパルス幅によって調整す
る。

【００４６】一方、いずれかのリレ−接点の溶着等によ
り、ステップ４５でＰＩＧＡ＞Ｖｒであった場合、又は
ステップ４６でＰＩＧＢ＞Ｖｒであった場合には、ステ
ップ４９に進み、リレ−溶着フラグをセットしてそのま
ま待機し、４輪操舵制御は実施しない。

【００４７】ステップ４３の「コンデンサ放電処理」の
内容を図５に示す。図５を参照して説明する。ステップ
５１では、タイマをクリアし、相切換信号Ｌに所定の信
号ＤＳ１を出力するとともにパルス幅変調信号ＰＷＭは
オン状態にする。そして次のステップ５２では、タイマ
の値を参照し、所定時間Ｔ（例えば０．１秒）を経過す
るまで待つ。次のステップ５３では、タイマをクリア
し、相切換信号Ｌに所定の信号ＤＳ２を出力するととも
にパルス幅変調信号ＰＷＭはオン状態にする。そして次
のステップ５４では、タイマの値を参照し、所定時間Ｔ
を経過するまで待つ。次のステップ５５では、タイマを
クリアし、相切換信号Ｌに所定の信号ＤＳ３を出力する
とともにパルス幅変調信号ＰＷＭはオン状態にする。そ
して次のステップ５６では、タイマの値を参照し、所定
時間Ｔを経過するまで待つ。

【００４８】信号ＤＳ１は、相切換信号ＬのＬＡ１１，
ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１及びＬＣ２１
を、それぞれＨ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｈ及びＬにした組合せで
あり、トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，Ｔ
Ａ２１，ＴＢ２１及びＴＣ２１を、それぞれオン，オ
フ，オフ，オフ，オン及びオフにすることを意味する。
また信号ＤＳ２は、相切換信号ＬのＬＡ１１，ＬＢ１
１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１及びＬＣ２１を、そ
れぞれＬ，Ｈ，Ｌ，Ｌ，Ｌ及びＨにした組合せであり、
トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２
１，ＴＢ２１及びＴＣ２１を、それぞれオフ，オン，オ
フ，オフ，オフ及びオンにすることを意味する。また信
号ＤＳ３は、相切換信号ＬのＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ
１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１及びＬＣ２１を、それぞれ
Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ，Ｌ及びＬにした組合せであり、トラン
ジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ
２１及びＴＣ２１を、それぞれオフ，オフ，オン，オ
ン，オフ及びオフにすることを意味する。

【００４９】従って、ステップ５１を実行した時には、
電気モ−タＭ１の端子Ｕ１が抵抗器Ｒｓを介して電源ラ
インＰＩＧＡと接続され、端子Ｖ１が接地されるので、
電源ラインＰＩＧＡ及びア−スの間に接続されたコンデ
ンサＣＡの電荷は、電気モ−タＭ１の巻線１１ｕと巻線
１１ｖを通って放電する。また同時に、電気モ−タＭ１
の端子Ｕ２が抵抗器Ｒｓを介して電源ラインＰＩＧＢと
接続され、端子Ｖ２が接地されるので、電源ラインＰＩ
ＧＢ及びア−スの間に接続されたコンデンサＣＢの電荷
は、電気モ−タＭ１の巻線１２ｕと巻線１２ｖを通って
放電する。この放電が、時間Ｔの間継続される。

【００５０】また、ステップ５３を実行した時には、電
気モ−タＭ１の端子Ｖ１が抵抗器Ｒｓを介して電源ライ
ンＰＩＧＡと接続され、端子Ｗ１が接地されるので、電
源ラインＰＩＧＡ及びア−スの間に接続されたコンデン
サＣＡの電荷は、電気モ−タＭ１の巻線１１ｖと巻線１
１ｗを通って放電する。また同時に、電気モ−タＭ１の
端子Ｖ２が抵抗器Ｒｓを介して電源ラインＰＩＧＢと接
続され、端子Ｗ２が接地されるので、電源ラインＰＩＧ
Ｂ及びア−スの間に接続されたコンデンサＣＢの電荷
は、電気モ−タＭ１の巻線１２ｖと巻線１２ｗを通って
放電する。この放電が、時間Ｔの間継続される。

【００５１】また、ステップ５５を実行した時には、電
気モ−タＭ１の端子Ｗ１が抵抗器Ｒｓを介して電源ライ
ンＰＩＧＡと接続され、端子Ｕ１が接地されるので、電
源ラインＰＩＧＡ及びア−スの間に接続されたコンデン
サＣＡの電荷は、電気モ−タＭ１の巻線１１ｗと巻線１
１ｕを通って放電する。また同時に、電気モ−タＭ１の
端子Ｗ２が抵抗器Ｒｓを介して電源ラインＰＩＧＢと接
続され、端子Ｕ２が接地されるので、電源ラインＰＩＧ
Ｂ及びア−スの間に接続されたコンデンサＣＢの電荷
は、電気モ−タＭ１の巻線１２ｗと巻線１２ｕを通って
放電する。この放電が、時間Ｔの間継続される。

【００５２】上記のようにこの実施例では、３種類の信
号の組合せＤＳ１，ＤＳ２及びＤＳ３を順番に切換える
ことにより、全ての巻線の組合せを利用してコンデンサ
の電荷を放電するので、巻線１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ，
１２ｕ，１２ｖ及び１２ｗのいずれかに断線が生じてい
る場合であっても、コンデンサＣＡ及びＣＢの電荷を確
実に放電することができる。

【００５３】この実施例の場合とステップ４３の「コン
デンサ放電処理」を実施しない場合の、電源ラインＰＩ
ＧＡの電圧変化と電圧チェックの結果を図６に示す。図
６を参照して説明する。この例のように、イグニッショ
ンスイッチＩＧＳのオン／オフを短時間の間に繰り返し
た場合、リレ−１１がオフになってから次にリレ−１１
がオンになるまでのオフ期間が短いので、該オフ期間の
間にコンデンサＣＡに蓄積された電荷は充分に放電しな
い。コンデンサＣＡに大量の電荷が残留している時にそ
のまま電圧チェック（ステップ４４，４５）を実施する
と、リレ−１１の接点が正常に開いている場合でも、検
出した電圧（ＰＩＧＡ）がしきい値Ｖｒよりも高くなる
ので、リレ−１１をオフにしているのにその接点が閉じ
ているとみなされる。即ち、接点の溶着が誤って検出さ
れる。しかし実施例のように、ステップ４３で「コンデ
ンサ放電処理」を実行すると、前記オフ期間が短く、コ
ンデンサＣＡに大量の電荷が残留している時であって
も、電気モ−タＭ１の巻線を通してコンデンサＣＡの電
荷は短時間で放電され、放電が完了した後で電圧チェッ
ク（ステップ４４，４５）が実施されるので、リレ−１
１の接点が正常に開いている場合には、検出した電圧
（ＰＩＧＡ）は確実にしきい値Ｖｒよりも低くなり、リ
レ−１１の接点は開いているとみなされ、正常と判断さ
れる。しかし仮にリレ−１１の接点が溶着していると、
放電処理を実行した後でも、リレ−１１の接点を介して
バッテリ−の電圧が電源ラインＰＩＧＡに印加されるの
で、電圧チェックにおいてＰＩＧＡ＞Ｖｒになり、異
常、即ちリレ−接点の溶着が検出される。

【００５４】なお、電気モ−タＭ１はブラシレスモ−タ
であるので、上記「コンデンサ放電処理」によって、コ
ンデンサＣＡ，ＣＢの電荷が電気モ−タＭ１の巻線に流
れても、その通電によって電気モ−タＭ１が回転するこ
とはない。

【００５５】上記実施例においては、電気モ−タの巻線
ＳＡ及びＳＢを介して、コンデンサＣＡ及びＣＢの電荷
を放電するように制御したが、他の制御方法でも、コン
デンサＣＡ及びＣＢの電荷を放電させることはできる。
例えば、ステップ４３の「コンデンサ放電処理」におい
て、前記信号ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３の代わりに、相切
換信号ＬのＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，
ＬＢ２１及びＬＣ２１に、それぞれＨ，Ｈ，Ｈ，Ｈ，Ｈ
及びＨを出力し、トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，Ｔ
Ｃ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１及びＴＣ２１を全てオン状
態にすれば、コンデンサＣＡ及びＣＢはトランジスタＴ
Ａ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１及び
ＴＣ２１を介して短絡されるので、それらに蓄積された
電荷は短時間で放電する。勿論、全てのトランジスタを
オンにしなくても、ＴＡ１１とＴＡ２１，ＴＢ１１とＴ
Ｂ２１，ＴＣ１１とＴＣ２１のいずれかのペアを同時に
オンにすれば、コンデンサを短絡し電荷を放電させるこ
とができる。なおこの場合、トランジスタＴＡ１１，Ｔ
Ｂ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１及びＴＣ２１に
おける電力損失が、それらの安全動作領域（ＡＳＯ）内
に制限されるように考慮する必要がある。

【００５６】図４の処理の変形例を図７に示す。なお図
７において、変更のない部分には図４と同一のステップ
番号を付してある。図７を参照し、変更された部分につ
いて説明する。ステップ４７でリレ−５１及び５２をオ
ンにした後、ステップ４Ｄで出力電圧ＰＩＧＡをサンプ
リングする。そして次のステップ４Ｅでは、ステップ４
Ｄで検出した電圧ＰＩＧＡを予め定めたしきい値Ｖｐと
比較し、ＰＩＧＡ≦Ｖｐであるとステップ４Ｄに戻り、
再び電圧ＰＩＧＡをサンプリングし、この動作を繰り返
す。そしてＰＩＧＡ＞Ｖｐになると、ステップ４Ｅから
４Ｂに進み、リレ−１１及び１２をオンする。

【００５７】もう１つの変形例の構成を図９に示す。こ
の実施例では、図２に示すリレ−５２と抵抗器５４との
直列回路の代わりにバイパス回路５２Ｂを設け、図２に
示すリレ−５１と抵抗器５３との直列回路の代わりにバ
イパス回路５１Ｂを設けてある。バイパス回路５１Ｂ及
び５２Ｂは、それぞれ、トランジスタＱ１でなるスイッ
チング素子と電流抑制用の抵抗器Ｒ１を含んでいる。ト
ランジスタＱ１はマイクロコンピュ−タ３と接続されて
おり、図２におけるリレ−５１及び５２と同様にオン／
オフ制御される。従って、リレ−１１がオフの時でも、
トランジスタＱ１がオンすると、抵抗器Ｒ１及びトラン
ジスタＱ１を通って、リレ−１１の接点をバイパスする
ように電流が流れる。その他は前記実施例と同一であ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、リレ−
接点手段（電源リレ−）の接点の出力側に大容量のコン
デンサが接続されている場合に、リレ−接点手段に大き
な突入電流が流れるのを防止することができる。しか
も、突入電流を抑制するために、リレ−接点手段と直列
に抵抗器を接続したり、内部抵抗の大きいコンデンサを
用いる必要がないので、リレ−接点手段の出力側の電圧
変動を抑制することができる。

【００５９】また、本発明の好ましい態様においては、
リレ−接点手段及び電源スイッチング手段をオフにした
状態でコンデンサ手段の電荷を放電してから、リレ−接
点手段の故障検出を実施するので、万一、リレ−接点手
段に溶着が生じても、その故障をコンデンサの影響を受
けることなく確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の４輪操舵システムの構成を示すブロ
ック図である。

【図２】 図１のシステムの電気回路の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】 図２のモ−タドライバ５の構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】 図２のマイクロコンピュ−タ３の動作を示す
フロ−チャ−トである。

【図５】 図４のステップ４３の内容を示すフロ−チャ
−トである。

【図６】 実施例と放電処理をしない時の電圧波形を示
す波形図である。

【図７】 変形実施例におけるマイクロコンピュ−タ３
の動作を示すフロ−チャ−トである。

【図８】 実施例と従来例の電圧及び電流波形を示す波
形図である。

【図９】 変形実施例の主要部の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１：後輪側のロッド ３：マイクロコンピ
ュ−タ ４：インタ−フェ−ス ５，６：モ−タドラ
イバ ７：リレ−ドライバ ８：電圧レギュレ−
タ １０：後輪操舵機構 １１，１２，５１，
５２：リレ− １１ｕ，１１ｖ，１１ｗ，１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，Ｓ
Ａ，ＳＢ：巻線 ５１Ｂ，５２Ｂ：バイパス回路 ５３，５４：抵抗器 ＴＦＬ，ＴＦＲ，ＴＲＬ，ＴＲＲ：車輪 ＷＨ：ステアリングホイ−ル ＳＨ：軸 ＦＳＲ：ロッド ＳＳ，ＰＦ：前輪舵
角センサ ＶＬ，ＶＲ：車速センサ ＹＳ：ヨ−レ−トセ
ンサ ＥＣＵ：制御ユニット ＰＲ：後輪舵角セン
サ Ｍ１：電気モ−タ ＲＳ：磁極センサ ＰＷＭ：パルス幅変調信号 Ｌ：相切換信号群 ＢＴ：バッテリ− Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５：ヒュ−ズ ＰＩＧＡ，ＰＩＧＢ：電源ライン ＩＧＡ，ＩＧＢ：電源ライン ＩＧＳ：イグニッシ
ョンスイッチ ＣＡ，ＣＢ：コンデンサ Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２：端子 ＴＡ１１,ＴＢ１１,ＴＣ１１,ＴＡ２１,ＴＢ２１,ＴＣ
２１：トランジスタ Ｒｓ：抵抗器 ＴＣ：チョ−クコイ
ル ＰＨ：パタ−ンヒュ−ズ Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８：ダイオ−ド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 間 瀬 久 康 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 松 本 只 一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田 村 和 孝 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気モ−タ，該電気モ−タの端子と二次
   電源ラインとの間に介挿された負荷スイッチング手段，
   一次電源ラインと前記二次電源ラインとの間に介挿され
   たリレ−接点手段，前記一次電源ラインに電力を供給す
   る電源手段，前記二次電源ラインに接続されたコンデン
   サ手段，及び前記負荷スイッチング手段を制御して前記
   電気モ−タの通電を制御し該電気モ−タを駆動するモ−
   タ制御手段、を備える電気モ−タ駆動機器の電源リレ−
   故障防止装置において：前記リレ−接点手段と並列に接
   続され、外部からの制御に応じてオン／オフする電源ス
   イッチング手段と、該電源スイッチング手段を通る電流
   を抑制する電流抑制手段を含むバイパス手段；及び前記
   リレ−接点手段を接続状態にする前に、前記バイパス手
   段の電源スイッチング手段をオンに制御して前記コンデ
   ンサ手段を予備充電する、電源制御手段；を設けたこと
   を特徴とする電気モ−タ駆動機器の電源リレ−故障防止
   装置。
2. 【請求項２】 前記電源制御手段は、電源投入指示を検
   出した時に、前記リレ−接点手段及び電源スイッチング
   手段をオフに制御した後、前記コンデンサ手段の電荷を
   放電する放電制御手段；及び該放電制御手段がコンデン
   サ手段の電荷を放電した後で、前記二次電源ラインの電
   圧を検出し、検出した電圧の大きさに基づいて、前記リ
   レ−接点手段の故障の有無を識別する、接点異常検出手
   段；を備える、前記請求項１記載の電気モ−タ駆動機器
   の電源リレ−故障防止装置。