JP6284333B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車載バッテリから負荷への駆動電流を断続するリレーの負荷側とアースとの間に設けられたコンデンサに、イグニッションキーのオンにより予備充電電流を供給して予備充電した後、リレーをオン制御する車両用制御装置に関する。

従来、車両の電動パワーステアリング装置では、ドライバによるステアリング操作時に、リレーをオンして鉛バッテリ等の車載バッテリからモータに駆動電流を供給し、モータを駆動して補助トルクを発生するが、この場合、モータの駆動電流として大電流をバッテリから供給する必要があり、しかも駆動電流の値はモータの動作に影響されて一定せずリップル成分を含むため、このようなリップルを平滑化するためにリレーの負荷側とアースとの間にコンデンサを設け、イグニッションキーがオンされたときに、予備充電手段によりコンデンサに予備充電電流を供給してコンデンサを予備充電することが行われる。

このとき、コンデンサが大容量であるので、リレーのオン時に突入電流がリレーの接点に流れて溶着することがあり、このようなリレー接点の溶着を防止するために、コンデンサの予備充電が完了してからリレーをオンすることが提案されている（例えば、特許文献１）。

再公表特許ＷＯ９９／１７９７７号公報（第６頁第１５行〜第７頁第１７行および図１、図２参照）

上記した電動パワーステアリング装置では、バッテリの電圧とコンデンサの電圧との差が常にリレーの耐圧に基づく所定値を超えず、しかもできるだけ早くコンデンサが充電されるように予備充電電流を設定する必要がある一方、モータをできるだけ早期に駆動してパワーステアリングの制御性能を高くするには、コンデンサの予備充電電流を大きな値に設定してコンデンサの充電時間を極力短くしてリレーをオンするタイミングを早くすることが考えられる。

このとき、一般の車載バッテリの電圧は、通常使用状態では約１３Ｖ（１２．６Ｖ〜１２．８Ｖ）、オルタネータによる充電時には約１５Ｖと一定ではなく状況により変動することを考慮し、上記したようにコンデンサの予備充電電流を大きな値に設定してコンデンサの充電時間を極力短くするために、バッテリ電圧が最大の状態に合わせてコンデンサの予備充電電流を設定して充電時間を短い一定値に制御することが従来行われている。

しかし、このようにバッテリ電圧が最大の状態に合わせてコンデンサの予備充電電流を設定すると、モータ仕様等の関係で電動パワーステアリング装置の電流容量が大きくなってコンデンサの容量が大きくなったときに、大容量のコンデンサを充電するのに大きな予備充電電流が必要になり、その分、予備充電手段を構成する素子として耐圧の高い大型のものを使用しなければならずコストの上昇を招くという問題がある。

一方、上記したようにバッテリ電圧が最大の状態に合わせることを考慮せずに、予備充電手段を構成する素子の小型化および低コスト化を重視して充電時間を長くすることを許容すると、コンデンサを必要電圧まで充電するのに要する時間が長くなり、リレーをオンしてモータを駆動開始するタイミングが遅くなり、ステアリング操作に必要な補助トルクの出力開始が遅れてパワーステアリング制御の性能の悪化を招いてしまう。

本発明は、コンデンサを充電する予備充電手段を構成する素子を小型化でき、低コストでしかも負荷の制御性能の悪化を防止できる装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の車両用制御装置は、車載バッテリから負荷への駆動電流を断続するリレーと、前記リレーの前記負荷側とアースとの間に設けられたコンデンサと、イグニッションキーのオンにより動作して前記コンデンサに一定の予備充電電流を供給する予備充電手段と、前記予備充電手段による前記コンデンサの充電時間を制御し該コンデンサの予備充電の後、前記リレーをオンして前記負荷の動作を制御する制御手段とを備えた車両用制御装置において、前記イグニッションキーのオン後、前記バッテリの電圧を検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段により検出される検出電圧の高、低に応じて、前記予備充電手段の前記充電時間を長、短に制御することを特徴としている（請求項１）。

請求項１に係る発明によれば、検出手段により検出されるバッテリの検出電圧の高、低に応じて、制御手段により予備充電手段の充電時間を長、短に可変制御するようにしたため、例えばバッテリの検出電圧が低い場合には、短い充電時間でもコンデンサを必要電圧に充電でき、リレーをオンするタイミングを極力早くして負荷の制御を開始することができ、負荷の制御性能の悪化を防止することができる一方、バッテリの検出電圧が高い場合には、コンデンサの予備充電電流が小さくても充電時間を長くすることにより、コンデンサを必要電圧にまで充電でき、予備充電手段を構成する素子を不必要に耐圧の高い大型のものにする必要がなく、小型で低コストの素子を使用することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る車両用制御装置のブロック図である。 図１の動作説明図である。 図１の動作説明用フローチャートである。

次に、本発明に係る車両用制御装置を電動パワーステアリングの制御装置に適用した一実施形態について、図１ないし図３を参照して詳細に説明する。なお、以下では、電動パワーステアリング（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）をＥＰＳと称する。

図１に示すように、ドライバが操作するステアリング（図示せず）に補助トルクを出力するパワーステアリングモータ（以下、パワステモータという）１の動作を制御するマイクロコンピュータから成るＥＰＳＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２が設けられ、鉛バッテリ等の車載バッテリ３からの駆動電流がＥＰＳＥＣＵ２により制御される。

ＥＰＳＥＣＵ２は本発明に係る車載用制御装置に相当し、以下に説明するように構成されている。すなわち、図１に示すように、ＥＰＳＥＣＵ２は、負荷であるパワステモータ１に駆動電流を出力するインバータ構成の駆動回路２１と、バッテリ２から駆動回路２１への電源ラインの途中に設けられたリレー２２と、リレー２２の駆動回路２１側の端子とアースとの間に設けられたリップル除去用の平滑コンデンサ２３と、イグニッションキー（図示せず）のオンにより動作してバッテリ３からの予備充電電流をコンデンサ２３に供給する予備充電手段としてのプリチャージ回路２４と、イグニッションキーのオンの後プリチャージ回路２４の入力端側の電圧をバッテリ３の電圧Ｖｂとして検出する電圧検出部（本発明における検出手段に相当）２５と、バッテリ３の電圧Ｖｂとコンデンサ２３の充電時間ｔとの関係を予めマップとして記憶したメモリ２６と、電圧検出部２５により検出されるバッテリ３の電圧Ｖｂ（以下、これを検出電圧Ｖｂという）を取り込んでメモリ２６からその検出電圧Ｖｂに対応する充電時間を読み込んでリレー２２のオンタイミングを制御するＣＰＵ等から成る制御部（本発明における制御手段に相当）２７と、イグニッションキーのオンからの経過時間を計時するタイマ２８とを備える。

ところで、バッテリ３の電圧は、通常使用状態では約１３Ｖであり、オルタネータによる充電時には約１５Ｖと高電圧になることから、図２に示すように、制御部２７により、電圧検出部２５によるバッテリ３の検出電圧Ｖｂが通常使用状態における電圧Ｖｓ（約１３Ｖ）よりも低いときには、コンデンサ２３の充電時間ｔが一定時間ｔａになり、電圧検出部２５によるバッテリ３の検出電圧Ｖｂが通常使用状態における電圧Ｖｓ（約１３Ｖ）よりも高いときには、そのときの検出電圧Ｖｂの高低に応じてコンデンサ２３の充電時間ｔが長短に制御される。

このとき、バッテリ３の検出電圧Ｖｂに対するコンデンサ２３の充電時間ｔとの関係は、事前に実験あるいは計算により求められ、マップ化されて予めメモリ２６に記憶されている。具体的には、計算による場合、バッテリ３の検出電圧Ｖｂが通常使用状態における電圧Ｖｓ（例えば、１２Ｖ）であると仮定すると、そのときのコンデンサ２３の必要電圧Ｖｃを６Ｖとすると、検出電圧Ｖｂ（１２Ｖ）とコンデンサ電圧Ｖｃ（６Ｖ）との差を既知の回路抵抗で割った値がコンデンサ２３の予備充電電流となり、例えば回路抵抗を１Ωとすれば予備充電電流は、（１２Ｖ−６Ｖ）／１Ωの計算により６Ａとなり、プリチャージ回路２４による６Ａの予備充電電流をコンデンサ２３に供給してコンデンサ電圧Ｖｃが６Ｖになるまでの時間を充電時間ｔａとしてメモリ２６に格納すればよい。

一方、検出電圧Ｖｂが通常使用状態における電圧Ｖｓ（計算を簡単にするために、１２Ｖと仮定する）よりも高いときには、リレー２２の突入電流防止対策としてコンデンサ２３の必要電圧Ｖｃも高くなるが、通常使用状態と同じ予備充電電流（６Ａ）でコンデンサ２３を高い電圧Ｖｃにまで充電するには充電時間を長くすればよく、通常使用状態における電圧Ｖｓよりも高い検出電圧Ｖｂそれぞれに対する必要なコンデンサ電圧Ｖｃは既知であるため、通常使用状態における予備充電電流（＝６Ａ）でそのときのコンデンサ電圧Ｖｃにまで充電するのに要する時間を計算すれば、検出電圧Ｖｂが通常使用状態における電圧Ｖｓ（１２Ｖ）よりも高いときの充電時間を算出することができ、そのときの検出電圧に対する算出した充電時間をメモリ２６に格納しておけばよい。

そして、イグニッションキーのオンの後、電圧検出部２５によるバッテリ３の検出電圧Ｖｂに対応するコンデンサ２３の充電時間ｔが、制御部２７によりメモリ２６から読み出され、タイマ２８により計時されるイグニッションキーのオンからの経過時間が、読み出された充電時間ｔを超えると、制御部２７によりリレー２２がオンされてバッテリ３から駆動回路２１への給電が開始され、パワステモータ１に所定の駆動電流が供給されて補助トルクが出力される。

次に、制御部２７の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。いま、図３に示すように、イグニッションキーのオン信号の入力があるかどうかが判定され（ステップＳ１）、この判定結果がＮＯであれば判定結果がＹＥＳになるまでステップＳ１の判定が繰り返され、判定結果がＹＥＳ、つまりイグニッションキーのオンがあれば、電圧検出部２５によるバッテリ３の検出電圧Ｖｂが制御部２７に取り込まれ（ステップＳ２）、制御部２７より、メモリ２６からその検出電圧Ｖｂに対応する充電時間ｔが読み出される（ステップＳ３）。

そして、制御部２７により、イグニッションキーのオンからのタイマ２８による計時時間が、メモリ２６から読み出された充電時間を超えたか否かが判定され（ステップＳ４）、この判定結果がＮＯであれば判定結果がＹＥＳになるまでこの判定が繰り返され、判定結果がＹＥＳになれば、制御部２７によりリレー２２の接点がオンされ（ステップＳ５）、バッテリ３から駆動回路２１への給電が開始され、パワステモータ１に所定の駆動電流が供給されて補助トルクが出力され、動作は終了する。

したがって、上記した実施形態によれば、イグニッションキーのオンの後、電圧検出部２５により検出されるバッテリ３の検出電圧Ｖｂが通常使用状態の電圧Ｖｓ（約１３Ｖ）よりも低ければ一定の充電時間ｔａでコンデンサ２３が充電され、電圧検出部２５により検出されるバッテリ３の検出電圧Ｖｂが通常使用状態の電圧Ｖｓ（約１３Ｖ）よりも高ければ、時間ｔａよりも長い持間であって検出電圧Ｖｂの高低に応じて長短に設定された充電時間でコンデンサ２３が充電される。

そのため、検出電圧Ｖｂが通常使用状態の電圧Ｖｓよりも低いときには、短い充電時間でもコンデンサ２３を必要電圧に充電でき、リレー２２をオンするタイミングを極力早くしてパワステモータ１の制御を早期に開始することができ、パワステモータ１によるパワーステアリングの制御性能の悪化を防止することができる。

一方、検出電圧Ｖｂが通常使用状態の電圧Ｖｓよりも高いときには、コンデンサ２３の予備充電電流が小さくても充電時間を長くすることにより、コンデンサ２３を必要電圧にまで充電でき、プリチャージ回路２４を構成する素子を不必要に耐圧の高い大型のものにする必要がなく、小型で低コストの素子を使用することが可能になる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。

例えば、上記した実施形態では、本発明を電動パワーステアリングの制御装置（ＥＰＳＥＣＵ２）に適用した場合について説明したが、これ以外でも、リレーとコンデンサを備えるＣＶＴ（無段変速機：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）の制御装置にも適用することができ、その他、リレーのオンにより負荷にバッテリからの電流を供給し、そのときのリップル除去用にコンデンサを備える制御装置について、本発明を同様に適用することが可能である。

１ …パワステモータ（負荷）
２ …ＥＰＳＥＣＵ（車両用制御装置）
３ …バッテリ
２２ …リレー
２３ …コンデンサ
２４ …プリチャージ回路（予備充電手段）
２５ …電圧検出部
２７ …制御部（制御手段）

Claims (1)

1. 車載バッテリから負荷への駆動電流を断続するリレーと、前記リレーの前記負荷側とアースとの間に設けられたコンデンサと、イグニッションキーのオンにより動作して前記コンデンサに一定の予備充電電流を供給する予備充電手段と、前記予備充電手段による前記コンデンサの充電時間を制御し該コンデンサの予備充電の後、前記リレーをオンして前記負荷の動作を制御する制御手段とを備えた車両用制御装置において、
   前記イグニッションキーのオン後、前記バッテリの電圧を検出する検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段により検出される検出電圧の高、低に応じて、前記予備充電手段の前記充電時間を長、短に制御することを特徴とする車両用制御装置。

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