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車両用操舵装置 - 本田技研工業株式会社
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発明の名称 車両用操舵装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−22195(P2007−22195A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−204274(P2005−204274)
出願日 平成17年7月13日(2005.7.13)
代理人 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
発明者 浅海 壽夫
要約 課題
操舵装置におけるバックアップバッテリーの消費を抑制する。

解決手段
転舵輪を転舵させる力を発生するメイン転舵モータ9とメイン転舵モータ9に電力を供給可能なメイン電源20とを有するメインシステム31と、メイン転舵モータ9のバックアップを行うサブ転舵モータ14とサブ転舵モータ14に電力を供給可能なバックアップバッテリー11とが第2電磁リレー12を介して接続されたサブシステム32と、を備え、第2電磁リレー12は、メイン電源20とバックアップバッテリー11からの電力供給により作動可能で、且つ、バックアップバッテリー11よりもメイン電源20からの電力供給が優先されるように構成されている。
特許請求の範囲
【請求項1】
転舵輪を転舵させる力を発生するメイン転舵モータと該メイン転舵モータに電力を供給可能なメイン電源とを有するメインシステムと、
前記メイン転舵モータのバックアップを行うサブ転舵モータと該サブ転舵モータに電力を供給可能なサブ電源とが継電手段を介して接続されたサブシステムと、
を備え、前記継電手段は、前記メイン電源と前記サブ電源からの電力供給により作動可能で、且つ、前記サブ電源よりも前記メイン電源からの電力供給が優先されるように構成されていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項2】
転舵輪を転舵させる力を発生するメイン転舵モータと該メイン転舵モータに電力を供給可能なメイン電源とを有するメインシステムと、
前記メイン転舵モータのバックアップを行うサブ転舵モータと該サブ転舵モータに電力を供給可能なサブ電源とが継電手段を介して接続されたサブシステムと、
を備え、前記継電手段は半導体リレーで構成されていることを特徴とする車両用操舵装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
車両においては、負荷に対して複数の電源(メイン電源とサブ電源)を並列接続して電源の冗長化を図ったシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2003−226207号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、通常はメイン電源から電力供給を行い、必要に応じてサブ電源をメイン電源のバックアップに用いるようにシステムを組む場合がある。また、一般に、電源と負荷の間には継電手段を設置するが、この継電手段を作動させるにも電力が必要である。
ここで、サブ電源と負荷との間の継電手段で消費される電力をサブ電源で賄うと、サブ電源から負荷に供給可能な電力が、継電手段の消費電力分だけ少なくなるという課題がある。
そこで、この発明は、サブ電源の消費を低減することができる車両用電源装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、転舵輪を転舵させる力を発生するメイン転舵モータ(例えば、後述する実施例におけるメイン転舵モータ9)と該メイン転舵モータに電力を供給可能なメイン電源(例えば、後述する実施例におけるメイン電源20)とを有するメインシステム(例えば、後述する実施例におけるメインシステム31)と、前記メイン転舵モータのバックアップを行うサブ転舵モータ(例えば、後述する実施例におけるサブ転舵モータ14)と該サブ転舵モータに電力を供給可能なサブ電源(例えば、後述する実施例におけるバックアップバッテリー11)とが継電手段(例えば、後述する実施例における第2電磁リレー12)を介して接続されたサブシステム(例えば、後述する実施例におけるサブシステム32)と、を備え、前記継電手段は、前記メイン電源と前記サブ電源からの電力供給により作動可能で、且つ、前記サブ電源よりも前記メイン電源からの電力供給が優先されるように構成されていることを特徴とする車両用操舵装置である。
このように構成することにより、継電手段にはサブ電源よりもメイン電源からの電力供給が優先されるので、サブ電源の消費を抑制することができる。
【0005】
請求項2に係る発明は、転舵輪を転舵させる力を発生するメイン転舵モータ(例えば、後述する実施例におけるメイン転舵モータ9)と該メイン転舵モータに電力を供給可能なメイン電源(例えば、後述する実施例におけるメイン電源20)とを有するメインシステム(例えば、後述する実施例におけるメインシステム31)と、前記メイン転舵モータのバックアップを行うサブ転舵モータ(例えば、後述する実施例におけるサブ転舵モータ14)と該サブ転舵モータに電力を供給可能なサブ電源(例えば、後述する実施例におけるバックアップバッテリー11)とが継電手段を介して接続されたサブシステムと、を備え、前記継電手段は半導体リレー(例えば、後述する実施例における半導体リレー15)で構成されていることを特徴とする車両用操舵装置である。
このように構成することにより、継電手段の消費電力を低減することができるので、例え継電手段の電源をサブ電源としても、サブ電源の消費を抑制することができる。
【発明の効果】
【0006】
請求項1に係る発明によれば、サブ電源の消費を抑制することができる。
請求項2に係る発明によれば、サブ電源の消費を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
[実施例1]
初めに、この発明に係る車両用操舵装置の実施例1を図1および図2の図面を参照して説明する。
この実施例1における車両用操舵装置は、運転者が操作を行う操作部(例えば、ハンドル)と転舵輪を転舵させる転舵部とが機械的に連結されていない所謂ステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置(以下、SBWと略す)である。
実施例1のSBWは、転舵輪を転舵させる力を発生する2つの転舵モータ(後述するメイン転舵モータ9とサブ転舵モータ14)が共通のラックに連係していて、メイン転舵モータ9またはサブ転舵モータ14で前記ラックを軸方向に移動させることにより転舵輪を転舵するように構成されている。
【0008】
図1は実施例1における車両の電源系のブロック図である。この図1に示すように、エンジンにより駆動されるオルタネータ2およびレクチファイア(整流器)3からなる14Vの発電機1が、12Vの鉛バッテリーからなるメインバッテリー4とセルモータ5に接続されており、図示しないスタートスイッチをONすることによりメインバッテリー4からセルモータ5に電力を供給してエンジン(図示略)をクランキングすることができ、また、オルタネータ2で発生させた交流をレクチファイア3で直流に整流してメインバッテリー4に充電することができる。なお、この実施例1において、発電機1とメインバッテリー4はメイン電源20を構成する。
また、発電機1とメインバッテリー4は、イグニッションスイッチ6を介して操舵系の電子ユニット、燃料噴射点火(FI/IG)系の電子ユニット51、その他(ワイパー、ヘッドライト等)の電子ユニット52に接続され、それぞれに電力を供給可能にしている。
【0009】
以下、SBWの電源回路について詳述する。発電機1とメインバッテリー4は、イグニッションスイッチ6、第1電磁リレー7、SBWメインECU8を介してSBWのメイン転舵モータ9に接続されており、これらは車両用操舵装置におけるメインシステム31を構成している。
また、発電機1とメインバッテリー4は、前記イグニッションスイッチ6、DC/DCコンバータ10を介してリチウムイオンバッテリーからなる12Vのバックアップバッテリー(サブ電源)11に接続され、バックアップバッテリー11は、第2電磁リレー(継電手段)12、SBWサブECU13を介してSBWのサブ転舵モータ14に接続されている。DC/DCコンバータ10、バックアップバッテリー11、第2電磁リレー12、SBWサブECU13、サブ転舵モータ14は、車両用操舵装置におけるサブシステム32を構成している。
【0010】
DC/DCコンバータ10の作動により、発電機1またはメインバッテリー4からバックアップバッテリー11に充電することができる。但し、この車両用操舵装置では、メインバッテリー4とバックアップバッテリー11がいずれも12Vであるので、DC/DCコンバータ10は通常、1次側電圧と2次側電圧が共に12Vで同一に設定される。
このようにバックアップバッテリー11への充電をDC/DCコンバータ10を介して行うので、DC/DCコンバータ10の作動/停止を制御することによりバックアップバッテリー11の充電/充電停止を制御することができ、過電流や逆流を防止することもできる。また、メイン電源20の電圧が低いときにも、DC/DCコンバータ10で昇圧してバックアップバッテリー11を12Vで充電することが可能になる。
【0011】
イグニッションスイッチ6と第1電磁リレー7とを接続するメイン電力供給線33と、バックアップバッテリー11と第2電磁リレー12とを接続するサブ電力供給線34は、ダイオード21とツェナーダイオード22を備えるバイパス電力供給線35によって接続されている。ダイオード21とツェナーダイオード22は、いずれもメイン電力供給線33側からサブ電力供給線34側に向かう方向を順方向として、直列に接続されている。
【0012】
ダイオード21よりもメイン電力供給線33側のバイパス電力供給線35は第1電磁リレー7の励磁コイル(図示略)に接続されている。第1電磁リレー7の前記励磁コイルの通電・遮断はバッテリーECU30によって制御され、励磁コイルに通電すると第1電磁リレー7はONとなってメイン電源20(発電機1あるいはメインバッテリー4)からSBWメインECU8に電力が供給され、励磁コイルの通電を遮断すると第1電磁リレー7はOFFとなってSBWメインECU8への電力供給が停止される。なお、ダイオード21が存在することによって、第1電磁リレー7の前記励磁コイルにはメイン電源20からのみ電力を供給可能であり、バックアップバッテリー11から電力を供給することはできない。
【0013】
ダイオード21とツェナーダイオード22の間におけるバイパス電力供給線35は第2電磁リレー12の励磁コイル(図示略)に接続されており、第2電磁リレー12の前記励磁コイルには、メイン電力供給線33とサブ電力供給線34の電圧状態に応じて、メイン電源20あるいはバックアップバッテリー11から電力が供給される。第2電磁リレー12の前記励磁コイルの通電・遮断はバッテリーECU30によって制御され、励磁コイルに通電すると第2電磁リレー12はONとなってメイン電源20またはバックアップバッテリー11からSBWサブECU13に電力が供給され、励磁コイルの通電を遮断すると第2電磁リレー12はOFFとなってSBWサブECU13への電力供給が停止される。
【0014】
第2電磁リレー12の前記励磁コイルへの電力供給について詳述する。ツェナーダイオード22に順方向電圧が加わっている場合、あるいは、ツェナーダイオード22に逆方向電圧が加わってはいるがツェナー電圧よりも小さい場合(以下、これらの場合をまとめて「メイン電源20の電圧値がほぼ正常な場合」と称す)には、ツェナーダイオード22には逆方向電流が流れない。したがって、このときには第2電磁リレー12の励磁コイルにはメイン電源20から電力が供給される。そして、この状態で第2電磁リレー12がONにされたときにはメイン電源20またはバックアップバッテリー11からSBWサブECU13に電力が供給される。
これに対して、ツェナーダイオード22にツェナー電圧以上の逆方向電圧が加わった場合には、ツェナーダイオード22に逆方向電流が流れるようになる。したがって、このときには第2電磁リレー12の励磁コイルにはバックアップバッテリー11から電力が供給される。そして、この状態で第2電磁リレー12がONにされたときにはバックアップバッテリー11からSBWサブECU13に電力が供給される。
【0015】
バッテリーECU30は、DC/DCコンバータ10の作動/停止を制御するとともに、前述したように第1,第2電磁リレー7,12のON/OFFを制御する。なお、バッテリーECU30は発電機1とメインバッテリー4とバックアップバッテリー11に並列接続されており、これらいずれの電源からもバッテリーECU30を動作するために必要な電力を供給可能にしている。
バッテリーECU30とSBWメインECU8とSBWサブECU13は、相互に必要なデータを通信可能に接続されていて、協調制御が可能になっている。
【0016】
このように構成された実施例1のSBWでは、通常は、第1電磁リレー7がON、第2電磁リレー12がOFFに制御され、メインシステム31を作動させてメイン転舵モータ9だけで転舵し、バックアップシステム32のサブ転舵モータ14は作動させない。このとき、SBWメインECU8は、発電機1またはメインバッテリー4から電力を供給され、運転者によってハンドル(図示略)に加えられる操舵入力に応じてメイン転舵モータ9に流す電流を制御する。
【0017】
そして、メイン転舵モータ9だけでは出力が不足する高負荷時や、メイン電源20の電圧が低くなってメイン転舵モータ9だけでは出力が不足するときに、第2電磁リレー12をONに制御し、前記出力不足分を補うためサブ転舵モータ14をメインモータ9とともに作動して転舵する。操舵における高負荷時とは、例えば、据え切りや速い操舵などが該当する。
このとき、SBWメインECU8とSBWサブECU13は、運転者によってハンドルに加えられる操舵入力に応じてメイン転舵モータ9とサブ転舵モータ14に対する目標電流を設定し、この目標電流に基づいてSBWメインECU8はメイン転舵モータ9に流す電流を制御し、SBWサブECU13はサブ転舵モータ14に流す電流を制御する。
【0018】
このように構成された実施例1のSBWでは、前述したように、メイン電源20の電圧値がほぼ正常な場合には、メイン電源20から第2電磁リレー12に電力供給が可能になり、第2電磁リレー12をON作動することが可能になる。つまり、このときには第2電磁リレー12を作動させるためにバックアップバッテリー11が消費されることはない。換言すると、第2電磁リレー12への電力供給はバックアップバッテリー11よりもメイン電源20からの電力供給が優先される。その結果、バックアップバッテリー11の消費を抑制することができ、バックアップバッテリー11に蓄えられている電気を、真の負荷であるサブ転舵モータ14を作動するために有効に利用することができる。
【0019】
なお、図2に示すように、サブ電力供給線34側からメイン電力供給線33側に向かう方向を順方向とするダイオードを多数直列に接続してダイオード群23を構成すると、ダイオード群23の順方向のスレッシュホールド電圧を大きくすることができるので、このダイオード群23をツェナーダイオード22の代わりに用いても前述と同様の作用・効果を得ることができる。
また、メインシステム31の異常など所定の条件が満たされたときに、第1電磁リレー7をOFF、第2電磁リレー12をONにして、サブ転舵モータ14だけにより転舵を可能にしてもよい。
【0020】
[実施例2]
次に、この発明に係る車両用操舵装置の実施例2を図3の図面を参照して説明する。
実施例2の車両用操舵装置が実施例1のものと相違する点は、SBWの電源回路にあり、それ以外の構成については実施例1と同じである。以下、実施例2におけるSBWの電源回路を図3に示す電源系のブロック図を参照して説明する。なお、実施例1と同一態様部分には同一符号を付して説明する。
発電機1とメインバッテリー4は、イグニッションスイッチ6、第1電磁リレー7、SBWメインECU8を介してSBWのメイン転舵モータ9に接続されており、これらは車両用操舵装置におけるメインシステム31を構成している。なお、図3では省略するが、第1電磁リレー7の励磁コイルへの電力供給はメイン電力供給線33から供給される。
実施例2においても、第1電磁リレー7の前記励磁コイルの通電・遮断はバッテリーECU30によって制御され、励磁コイルに通電すると第1電磁リレー7はONとなってメイン電源20(発電機1あるいはメインバッテリー4)からSBWメインECU8に電力が供給され、励磁コイルの通電を遮断すると第1電磁リレー7はOFFとなってSBWメインECU8への電力供給が停止される。
【0021】
また、発電機1とメインバッテリー4は、前記イグニッションスイッチ6、DC/DCコンバータ10を介してリチウムイオンバッテリーからなる12Vのバックアップバッテリー(サブ電源)11に接続されており、DC/DCコンバータ10の作動により、発電機1またはメインバッテリー4からバックアップバッテリー11に充電することができるように構成されている。これらの構成については実施例1と同じである。
【0022】
しかしながら、実施例2のSBWの電源回路では、バックアップバッテリー11は、半導体リレー(継電手段)15、SBWサブECU13を介してSBWのサブ転舵モータ14に接続されている。つまり、実施例2では、バックアップバッテリー11とSBWサブECU13との間に設置される継電手段として、電磁リレーではなく半導体リレー15が用いられている。
実施例2において、DC/DCコンバータ10、バックアップバッテリー11、半導体リレー15、SBWサブECU13、サブ転舵モータ14は、車両用操舵装置におけるサブシステム32を構成している。
半導体リレー15のON/OFFはバッテリーECU30によって制御され、半導体リレー15をONにするとバックアップバッテリー11からSBWサブECU13に電力が供給され、OFFにするとSBWサブECU13への電力供給が停止される。
また、実施例2では、メイン電力供給線33とサブ電力供給線34は接続されておらず、実施例1におけるバイパス電力供給線35、ダイオード21、ツェナーダイオード22がない。
【0023】
このように構成された実施例2のSBWでは、通常は、第1電磁リレー7がON、半導体リレー15がOFFに制御され、メインシステム31を作動させてメイン転舵モータ9だけで転舵し、バックアップシステム32のサブ転舵モータ14は作動させない。このとき、SBWメインECU8は、発電機1またはメインバッテリー4から電力を供給され、運転者によってハンドル(図示略)に加えられる操舵入力に応じてメイン転舵モータ9に流す電流を制御する。
【0024】
そして、メイン転舵モータ9だけでは出力が不足する高負荷時や、メイン電源20の電圧が低くなってメイン転舵モータ9だけでは出力が不足するときに、半導体リレー15をONに制御し、前記出力不足分を補うためサブ転舵モータ14をメインモータ9とともに作動して転舵する。操舵における高負荷時とは、例えば、据え切りや速い操舵などが該当する。
このとき、SBWメインECU8とSBWサブECU13は、運転者によってハンドルに加えられる操舵入力に応じてメイン転舵モータ9とサブ転舵モータ14に対する目標電流を設定し、この目標電流に基づいてSBWメインECU8はメイン転舵モータ9に流す電流を制御し、SBWサブECU13はサブ転舵モータ14に流す電流を制御する。
【0025】
この実施例2では、サブシステム32の継電手段に半導体リレー15を用いているが、電磁リレーに比較して半導体リレー15の消費電力は極めて小さい。例えば、電磁リレーをON作動させるためには数百ミリアンペアの電流が必要なのに対して、半導体リレー15をON作動させるためには数ミリアンペアの電流で済む。したがって、この半導体リレー15をON作動させるための電力をバックアップバッテリー11から供給するようにした場合にも、バックアップバッテリー11の消費を抑制することができる。その結果、バックアップバッテリー11に蓄えられている電気を、真の負荷であるサブ転舵モータ14を作動するために有効に利用することができる。
この実施例2においても、メインシステム31の異常など所定の条件が満たされたときに、第1電磁リレー7をOFF、第2電磁リレー12をONにして、サブ転舵モータ14だけにより転舵を可能にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】この発明に係る車両用操舵装置の実施例1における電源系のブロック図である。
【図2】実施例1の変形例を示す電源系のブロック図である。
【図3】この発明に係る車両用操舵装置の実施例2における電源系のブロック図である。
【符号の説明】
【0027】
9 メイン転舵モータ
11 バックアップバッテリー(サブ電源)
12 第2電磁リレー(継電手段)
14 サブ転舵モータ
15 半導体リレー(継電手段)
20 メイン電源
31 メインシステム
32 サブシステム




 

 


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