JP2011035960A - Motor control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ制御装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device.
モータ制御装置は、車輌用の電動パワーステアリング制御装置に適用され始めている。 Motor control devices are beginning to be applied to electric power steering control devices for vehicles.
しかし、電動パワーステアリングの異常動作は不測の事故を発生させる可能性があり、モータ制御装置を電動パワーステアリングに採用するにあたり、高信頼性を要求される。 However, the abnormal operation of the electric power steering may cause an unexpected accident, and high reliability is required when the motor control device is adopted in the electric power steering.
また、電動パワーステアリングにおいて、従来は、定常電圧状態(例えば、バッテリ電圧=9V〜16V)のみの動作保証であり、定常電圧範囲外では、モータ制御装置の機能を停止していた。 Further, in the electric power steering, conventionally, the operation is guaranteed only in a steady voltage state (for example, battery voltage = 9V to 16V), and the function of the motor control device is stopped outside the steady voltage range.
例えば、特許文献1には、配線の地絡の疑義を検出してから地絡の正誤が確定するまでの間、スイッチング素子の駆動を継続し、且つ前記電力供給手段からスイッチング素子に供給する電圧を制限する電力供給制限手段を設けている。
For example, in
しかし、自動車の信頼性要求が高くなり、前記定常電圧範囲外でも、電動パワーステアリングの機能を継続する要求が高くなってきている。 However, the demand for reliability of automobiles has increased, and there has been an increasing demand for continuing the function of electric power steering even outside the steady voltage range.
そこで、本発明のモータ制御装置において、特に高バッテリ電圧下、例えばバッテリジャンプスタート26.5V、または、ダンプサージ30V下でも動作可能なモータ制御装置を提供する。 Therefore, in the motor control device of the present invention, a motor control device that can operate even under a high battery voltage, for example, a battery jump start 26.5V or a dump surge 30V is provided.
更に、上記定常電圧範囲外でも、制御装置の機能は破損を防止し、高信頼性のシステムとする。 Furthermore, even outside the above steady voltage range, the function of the control device prevents damage and makes the system highly reliable.
そこで、本発明の制御装置は、バッテリと、前記バッテリ電圧をモニタするバッテリ電圧モニタ回路と、バッテリより高い電圧を生成する昇圧回路と、前記昇圧回路より、一定の電圧を生成する定電圧電源と、前記昇圧回路電圧とグランド電圧を出力するプッシュプル出力回路と、前記定電圧電源電圧とグランド電圧を出力するプッシュプル出力回路とにより構成されるハーフブリッジ出力回路と、前記バッテリラインに過電圧を保護する過電圧保護回路とに構成されるモータ制御装置において、バッテリ電圧モニタ回路により検出された結果が、前記過電圧保護回路が動作する電圧より高い閾値に到達した場合に、前記ハーフブリッジ出力を停止する機能を有することを特徴とする。 Therefore, the control device of the present invention includes a battery, a battery voltage monitor circuit that monitors the battery voltage, a booster circuit that generates a voltage higher than the battery, and a constant voltage power source that generates a constant voltage from the booster circuit. A half-bridge output circuit including a push-pull output circuit that outputs the booster circuit voltage and the ground voltage, a push-pull output circuit that outputs the constant voltage power supply voltage and the ground voltage, and protects the battery line from overvoltage. A function of stopping the half-bridge output when a result detected by the battery voltage monitor circuit reaches a threshold higher than a voltage at which the overvoltage protection circuit operates It is characterized by having.
また、バッテリと、前記バッテリ電圧をモニタするバッテリ電圧モニタ回路と、バッテリより高い電圧を生成する昇圧回路と、前記昇圧回路電圧をモニタする昇圧回路電圧モニタ回路と、前記昇圧回路より、一定の電圧を生成する定電圧電源と、前記昇圧回路電圧とグランド電圧を出力するプッシュプル出力回路と、前記定電圧電源電圧とグランド電圧を出力するプッシュプル出力回路とにより構成されるハーフブリッジ出力回路と、前記バッテリラインに過電圧を保護する過電圧保護回路とに構成されるモータ制御装置において、バッテリ電圧モニタ回路により検出された結果が、前記過電圧保護回路が動作する電圧より高い閾値に到達した場合に、前記昇圧回路を停止する機能を有することを特徴とする。 In addition, a battery, a battery voltage monitor circuit that monitors the battery voltage, a booster circuit that generates a voltage higher than the battery, a booster circuit voltage monitor circuit that monitors the booster circuit voltage, and a constant voltage from the booster circuit A half-bridge output circuit comprising: a constant-voltage power supply that generates a voltage, a push-pull output circuit that outputs the booster circuit voltage and the ground voltage; and a push-pull output circuit that outputs the constant-voltage power supply voltage and the ground voltage; In the motor control device configured with an overvoltage protection circuit that protects the battery line from overvoltage, when the result detected by the battery voltage monitor circuit reaches a threshold higher than the voltage at which the overvoltage protection circuit operates, It has a function of stopping the booster circuit.
更に、ハーフブリッジ出力を停止するバッテリ電圧は、昇圧回路を停止するバッテリ電圧より小さい電圧であること、または、ハーフブリッジ出力を停止するバッテリ電圧は、昇圧回路を停止するバッテリ電圧より大きい電圧であることを特徴とする。 Further, the battery voltage for stopping the half-bridge output is smaller than the battery voltage for stopping the booster circuit, or the battery voltage for stopping the half-bridge output is higher than the battery voltage for stopping the booster circuit. It is characterized by that.
また、前記昇圧回路電圧をモニタする昇圧回路電圧モニタ回路とを有し、昇圧回路電圧を定格電圧以内に停止することを特徴とする。 And a booster circuit voltage monitor circuit for monitoring the booster circuit voltage, wherein the booster circuit voltage is stopped within a rated voltage.
定常電圧範囲外でも、制御装置の機能は破損を防止し、高信頼性モータ制御装置を提供する。 Even outside the steady voltage range, the function of the control device prevents damage and provides a highly reliable motor control device.
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, examples showing embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のモータ制御装置を含む、システム結線図である。 FIG. 1 is a system connection diagram including a motor control device of the present invention.
1は、本発明のモータ制御装置である。2はバッテリである。イグニッションスイッチ3がONされると、制御装置内のスイッチ素子4がONされ、バッテリ2が制御装置1内に供給される。
バッテリ電源が供給されると、制御装置1内の電圧9が上昇し、電源回路5では、最適な電源電圧を生成し、CPU6等の制御装置1内に供給する。また、電圧モニタ回路7により、電圧9はCPU6で逐次モニタすることが可能である。
When the battery power is supplied, the
8は、モータを制御する出力回路である。CPU6は演算した制御値により、制御信号10をモータ出力回路8に出力し、出力回路8の出力信号11,12,13経由でモータ14を駆動制御する。本実施例では、モータ14を3相モータとして記載する。但し、本実施例は、直流モータ等にも適用できる。
An output circuit 8 controls the motor. The CPU 6 outputs a
図2は、出力回路8の内部構成を示したブロック図である。22は、モータ13を駆動するインバータ出力部である。21は、インバータ出力部22を制御するプリドライバである。本実施例は、プリドライバ21、および、インバータ出力部22は、1相出力のみを記載する。通常は、3相モータ制御の場合は、同一回路が3個、また、直流モータ制御の場合は、同一回路が2個存在する。
FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the output circuit 8. An
インバータ出力部22は、NchタイプのMOSFETのプッシュプル回路を例に採って説明する。
The
23は、モータ14へ電圧9のON/OFFを制御するスイッチング素子である。スイッチング素子23は、スイッチング素子23のOFF状態を確定させる抵抗26,プリドライバ21との間に設定された抵抗25、および、スイッチング素子23のゲート−ソース間を過電圧から保護する保護素子27から構成されている。これらの構成により、第1プッシュプル出力回路50を構成している。
24は、モータ14へグランド30のON/OFFを制御するスイッチング素子である。スイッチング素子24は、スイッチング素子24のOFF状態を確定させる抵抗29、プリドライバとの間に設定された抵抗28から構成されている。これらの構成により、第2プッシュプル出力回路51を構成している。
Reference numeral 24 denotes a switching element that controls ON / OFF of the
なお、第1プッシュプル出力回路50と第2プッシュプル出力回路51によりハーフブリッジ出力回路を構成する。
The first push-
プリドライバ21は、相コントロールプリドライバ31と電源部32により構成されている。ここで、電源部32は、複数の相コントロールプリドライバ31に対して、共通とすることができる。
The
33は、基準電圧生成部である。電圧9を電源とし、電源部32内の共通電圧として、基準電圧を生成する。
34は、昇圧回路である。昇圧回路34では、スイッチング素子23が最適にON制御できるように、最適な電圧に制御される。例えば、一般的なMOSFETが最適にON制御するためには、10Vのゲート−ソース電圧が必要である。そこで、昇圧回路では、出力電圧34aを電圧9+10Vの定電圧で制御する。
35は降圧回路であり、昇圧回路34から出力される電圧を、所望の一定の電圧を生成する定電圧変換回路として機能する。降圧回路35では、スイッチング素子24が最適にON制御できるように、最適な電圧に制御される。例えば、出力電圧35aを+10Vの定電圧で制御する。
36は、電圧9が、所定電圧以上か否かを判定する過電圧検出部であり、バッテリ電圧モニタ回路として機能する。37は、昇圧電圧34aが、所定電圧以上か否かを判定する過電圧検出部であり、昇圧回路電圧をモニタする昇圧回路電圧モニタ回路として機能する。前記2つの過電圧検出部36と37は、基準電圧33を共通とすることにより、2つの所定電圧の電位バランスをキープすることができる。
An
41は、電圧9を所定電圧以下に保持する過電圧保護素子である。過電圧検出部36では、バッテリの電圧を逐次検出しており、保護素子41の所定電圧より大きな所定電圧51を検出した場合に、回路を保護するために、相コントロールプリドライバ31を強制的にOFFする。
過電圧検出部37では、電圧34aを逐次検出しており、プリドライバ21、または、インバータ出力部22の何れか低い方の耐圧以下になるように、所定電圧を決定し、電圧34aを所定電圧61以下になるように、昇圧回路34をOFFコントロールする。
The
前記2つの過電圧検出部36、および、37は、個別に機能しながら、プリドライバ21、および、インバータ出力部22を保護する。
The two
相コントロールプリドライバ31内では、スイッチング素子23をON/OFFコントロールするスイッチ素子42、および、スイッチング素子24をON/OFFコントロールするスイッチ素子43が存在する。スイッチ素子42は、昇圧電圧34aとグランド電位30をスイッチング素子23に供給する。スイッチ素子43は、電圧35aとグランド電位30をスイッチング素子24に供給する。
Within the
44は、前記スイッチ素子42、および、スイッチ素子43のコントロール部である。コントロール部44では、CPUからの制御信号10a、および、10bに基づきスイッチ素子42、および、43を制御する。また、コントロール部44では、インバータ出力部22に貫通電流が流れないように、スイッチ素子42、および、43が同時ONを防止する。
Reference numeral 44 denotes a control unit for the
また、前述のように過電圧信号36aにより、スイッチ素子42、および、43を強制OFFする。
Further, as described above, the
図3は、電圧9が保護素子41の所定電圧より大きな所定電圧51以上時の相コントロールプリドライバ31の動作を示した図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the
電圧9が所定電圧51未満の場合は、CPUの制御信号10aに基づき、相コントロールプリドライバ31の出力信号42aは出力される。
When the
電圧9が、過電圧検出部36により所定電圧51以上であると検出された場合は、過電圧信号36aに基づき、コントロール部44において、スイッチ素子42、および、43の出力を強制OFFとする。
When the
また、電圧9が、過電圧検出部36により所定電圧51未満であると検出された場合は、過電圧信号36aに基づき、コントロール部44において、スイッチ素子42、および、43の出力は通常出力に復帰する。
On the other hand, when the
図4は、図3に対して、昇圧回路34の動作を示した図である。過電圧検出部36による相コントロールプリドライバ31の動作は、前述の通りである。
FIG. 4 is a diagram showing the operation of the
過電圧検出部37では、昇圧電圧34aを逐次モニタしている。そして、昇圧電圧34aの電圧が最大定格を超えないように、昇圧電圧34aが所定電圧52以上であることを検出した場合、昇圧回路34の動作を停止し、昇圧電圧34aは所定電圧52で最大電圧が制限される。
The
以上、本発明の一実施形態について記述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求項の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で設計において種々の変更ができるものである。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes in design can be made without departing from the spirit of the invention described in the claims. It can be done.
1 制御装置
2 バッテリ
3 イグニッションスイッチ
4 スイッチ素子
5 電源回路
6 CPU
7 電圧モニタ回路
8 モータを制御する出力回路
9 電圧
10 制御信号
11〜13 出力信号
13 モータ
21 プリドライバ
22 インバータ出力部
31 相コントロールプリドライバ
32 電源部
33 基準電圧生成部
34 昇圧回路
35 降圧回路
36,37 過電圧検出部
41 保護素子
44 コントロール部
DESCRIPTION OF
7 Voltage monitor circuit 8
Claims (4)
前記バッテリから印加される電圧よりも高い電圧を生成する昇圧回路と、
前記昇圧回路から供給される電圧を、所定の一定の電圧に変換する定電圧変換回路と、
前記昇圧回路から供給される電圧及びグランド電圧を出力するプッシュプル出力回路と、前記定電圧変換回路から供給される電圧及びグランド電圧を出力するプッシュプル出力回路とにより構成されるハーフブリッジ出力回路と、
前記バッテリから印加される電圧が過電圧となることを防止する過電圧保護回路と、に構成されるモータ制御装置において、
前記バッテリ電圧モニタ回路による検出結果が、前記過電圧保護回路が動作するための電圧より高く設定された閾値に到達した場合に、前記ハーフブリッジ出力回路の駆動を停止するように制御するモータ制御装置。 A battery voltage monitor circuit for monitoring a voltage applied from the battery;
A booster circuit for generating a voltage higher than a voltage applied from the battery;
A constant voltage conversion circuit for converting a voltage supplied from the booster circuit into a predetermined constant voltage;
A half-bridge output circuit configured by a push-pull output circuit that outputs a voltage and a ground voltage supplied from the booster circuit, and a push-pull output circuit that outputs a voltage and a ground voltage supplied from the constant voltage conversion circuit; ,
In an overvoltage protection circuit that prevents the voltage applied from the battery from becoming an overvoltage,
A motor control device that controls to stop driving of the half-bridge output circuit when a detection result by the battery voltage monitor circuit reaches a threshold value set higher than a voltage for operating the overvoltage protection circuit.
前記ハーフブリッジ出力回路を停止するための閾値は、前記昇圧回路を停止するバッテリ電圧より小さい電圧値であることを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1,
The motor control device according to claim 1, wherein a threshold value for stopping the half-bridge output circuit is a voltage value smaller than a battery voltage for stopping the booster circuit.
前記ハーフブリッジ出力回路を停止するための閾値は、前記昇圧回路を停止するバッテリ電圧より大きい電圧であることを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1,
The motor control device according to claim 1, wherein the threshold for stopping the half-bridge output circuit is a voltage higher than a battery voltage for stopping the booster circuit.
前記昇圧回路から供給される電圧をモニタする昇圧回路電圧モニタ回路とを有し、
前記昇圧回路から供給される電圧を定格電圧以内に停止することを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1,
A booster circuit voltage monitor circuit for monitoring a voltage supplied from the booster circuit;
A motor control device that stops a voltage supplied from the booster circuit within a rated voltage.
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