JP2009154677A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置に関し、特にその電気回路の構成に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus that generates a steering assist force by a motor, and more particularly to a configuration of an electric circuit thereof.
電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに応じてモータにより操舵補助力を生じさせる装置である。このような電動パワーステアリング装置のモータ制御は、主としてCPUや電子回路によって行われる。しかしながら、モータ制御に関わる何れかの部材に故障が発生した場合に、モータへの給電を確実に停止して安全を確保すべく、モータへの給電電路にリレーの接点が介挿されている(例えば、特許文献1参照。)。
The electric power steering device is a device that generates a steering assist force by a motor in accordance with a steering torque generated in a steering shaft. Such motor control of the electric power steering apparatus is mainly performed by a CPU and an electronic circuit. However, when a failure occurs in any member related to motor control, a relay contact is inserted in the power supply circuit to the motor in order to reliably stop power supply and ensure safety ( For example, see
電動パワーステアリング装置が正常に動作している場合には、上記接点を閉路すべく、リレーは常に励磁されており、リレーコイルには数百ミリアンペア程度の電流が流れ続けている。そのため、バッテリーに蓄えられている電力を消費する。 When the electric power steering apparatus is operating normally, the relay is always excited to close the contact, and a current of several hundred milliamperes continues to flow through the relay coil. Therefore, the electric power stored in the battery is consumed.
上記のような電力消費は、車両の電装品が増加した昨今においては省エネルギーの観点から、なるべく抑制したい。電力消費を抑制するには、励磁電圧を低下させればよい。しかしながら、接点の接触面の状態はリレーの個体差、異物付着、経年劣化等により異なるため、一律にリレーの励磁電圧を低下させることは、接点の良好な接触状態を維持するためには好ましくない場合もある。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、接点の良好な接触状態を損なうことなく、リレーの電力消費を抑制することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
The power consumption as described above is desired to be suppressed as much as possible from the viewpoint of energy saving in the recent increase in the number of electrical components of vehicles. In order to suppress power consumption, the excitation voltage may be reduced. However, since the state of the contact surface of the contact varies depending on individual differences of relays, adhesion of foreign matter, deterioration over time, etc., it is not preferable to uniformly reduce the relay excitation voltage in order to maintain a good contact state of the contacts. In some cases.
In view of such a conventional problem, an object of the present invention is to provide an electric power steering device that can suppress power consumption of a relay without impairing a good contact state of the contacts.
本発明は、バッテリを電源として、モータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、前記モータに電力を供給する電路に介挿された接点を開閉可能なリレーと、前記リレーを動作させるスイッチング素子と、前記スイッチング素子をパルス幅変調信号により駆動するとともに、前記リレーの動作時における前記接点の負荷側の電圧を検知することによって当該接点のバウンス時間を求め、求めたバウンス時間に応じて当該パルス幅変調信号のデューティを変化させる制御部とを備えたものである。 The present invention relates to an electric power steering device that generates a steering assist force by a motor using a battery as a power source, the relay being capable of opening and closing a contact inserted in an electric path for supplying electric power to the motor, and operating the relay The switching element to be driven, the switching element is driven by a pulse width modulation signal, and the bounce time of the contact is obtained by detecting the voltage on the load side of the contact at the time of operation of the relay, and the bounce time is determined according to the obtained bounce time And a control unit for changing the duty of the pulse width modulation signal.
上記のような電動パワーステアリング装置においては、接点の接触状態によってバウンス時間が変化するので、バウンス時間は、接点の接触状態を示す指標となる。そこで、制御部は、バウンス時間に応じてパルス幅変調信号のデューティを変化させ、リレーコイルの励磁電圧を変化させる。例えば、接点の接触状態が良いときにはデューティを小さくして励磁電圧を低下させ、リレーコイルにおける電力消費を抑制することができる。逆に、接点の接触状態が良くないときにはデューティを大きくして励磁電圧を上昇させ、接点の接触状態改善に必要な接圧を確保することができる。 In the electric power steering apparatus as described above, since the bounce time varies depending on the contact state of the contact, the bounce time is an index indicating the contact state of the contact. Therefore, the control unit changes the duty of the pulse width modulation signal according to the bounce time, and changes the excitation voltage of the relay coil. For example, when the contact state of the contact is good, the duty can be reduced to decrease the excitation voltage, thereby suppressing the power consumption in the relay coil. Conversely, when the contact state of the contact is not good, the duty can be increased to increase the excitation voltage, and the contact pressure necessary for improving the contact state of the contact can be ensured.
また、上記のような電動パワーステアリング装置において、制御部は、バッテリの電源電圧に応じてパルス幅変調信号のデューティを調整するようにしてもよい。
この場合、バッテリの電源電圧が変動しても、バウンス時間に応じて求めたデューティを適宜調整することにより、リレーコイルの励磁電圧を一定に維持することができる。
In the electric power steering apparatus as described above, the control unit may adjust the duty of the pulse width modulation signal according to the power supply voltage of the battery.
In this case, even if the power supply voltage of the battery fluctuates, the excitation voltage of the relay coil can be kept constant by appropriately adjusting the duty obtained according to the bounce time.
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、制御部が、接点の接触状態を示す指標となるバウンス時間に応じてリレーコイルの励磁電圧を変化させるので、接点の良好な接触状態を損なうことなく、リレーの電力消費を抑制することができる。 According to the electric power steering device of the present invention, the control unit changes the excitation voltage of the relay coil according to the bounce time that is an index indicating the contact state of the contact, so that the good contact state of the contact is not impaired. The power consumption of the relay can be suppressed.
図1は、本発明の第1実施形態による電動パワーステアリング装置の電気回路を示すブロック図である。図において、CPUを含んで構成される制御部1は、その機能上、モータ制御部1Mと、リレー制御部1Rとを備えている。モータ制御部1Mは、トルクセンサ2から入力される操舵トルクの信号及び車速センサ3から入力される車速信号に基づいて、モータ4の駆動信号を算出する。また、モータ制御部1Mは、この駆動信号にパルス幅変調(PWM)を施し、その出力信号を駆動回路5に与える。駆動回路5は3相インバータを構成するものであり、モータ制御部1Mからの出力信号を制御信号として、バッテリ7の直流電圧から3相交流の駆動電圧を生成する。
FIG. 1 is a block diagram showing an electric circuit of the electric power steering apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the figure, a
モータ4は、3相ブラシレスモータであり、駆動回路5から電路U,V,Wを介して供給される駆動電圧により駆動される。モータ4は、図示しない減速機を介して操舵軸13に接続されており、操舵軸13に操舵補助力を付与する。モータ4には回転角センサ8が設けられており、ロータ(図示せず。)の回転角の信号がモータ制御部1Mに送られる。
The
電路V及びWには電流センサ10が設けられ、電流検出回路6は電流センサ10の出力に基づいて電路V及びWの電流及び演算により電路Uの電流を検出し、その検出出力をモータ制御部1Mに送る。モータ制御部1Mは、これらの電流と、回転角センサ8によって検出された回転角とを用いて、座標変換したd軸電流及びq軸電流を求める。そして、これらの電流がフィードバックされ、駆動信号に応じた駆動電流が流れるよう、制御が行われる。
The
上記駆動回路5には、バッテリ7からリレー9の接点9cを介して電源電圧が供給される。接点9cの両端はリレー制御部1Rとも接続されており、接点9cの電源側の電圧(バッテリ7の電源電圧と同じ。)及び負荷側の電圧が、リレー制御部1Rに送られる。リレーコイル9sは、スイッチング素子の一例としてのFET12のドレイン−ソース間と直列に接続され、この直列体にバッテリ7の電圧が付与される。FET12のゲートには、リレー制御部1Rから駆動信号が付与される。リレーコイル9sの近傍には温度センサ14が設けられており、リレーコイル9sの発熱(電力消費)を検知した温度信号がリレー制御部1Rに送られる。また、リレー制御部1Rにはイグニッションキー11のオン・オフ信号が入力される。
A power supply voltage is supplied to the
図2は、リレーコイル9sの励磁と、その接点9cの負荷側電圧の変化とを示す波形図である。イグニッションキー11がオフからオンに操作されると、そのオン信号を受けたリレー制御部1Rは、FET12にゲート電圧を与えて、ターンオンさせる。これにより、リレーコイル9sが励磁される(時刻T0)。励磁から動作時間の経過後、電磁吸着により接点9cが閉路する(時刻T1)。接点9cの最初の閉路から安定的閉路までの間にはチャタリング(バウンス)が生じ、接点9cは接離を繰り返す。接点9cの電源側に電圧が付与されていれば、接点9cの閉路により負荷側には電圧が生じるので、接点9cの接離を図示のような電圧の検知によって捉えることができる。
FIG. 2 is a waveform diagram showing excitation of the
ここで、本発明者は、実験により、動作時間及び、最初に接点電圧が生じる時刻T1から、接点電圧が安定して生じる時刻T2までの時間、すなわちバウンス時間が、接点9cの接触状態によって変化することを見出した。すなわち、接触状態が良い場合は動作時間及びバウンス時間が短く、接触状態が悪くなるほど動作時間及びバウンス時間が長くなる。接触状態が良い場合は、リレーコイル9sの励磁電圧を動作保持電圧(一旦動作した後、その状態を保持するための最低電圧で、励磁によりリレーを動作させる時に最低必要な最低動作電圧より低い。)まで低下させても接点9cの電磁吸着を維持することができる。しかし、接触状態が悪くなると、励磁電圧をそこまで低下させることはできず、接触状態を改善すべく、動作保持電圧よりも十分に高い電圧が必要となる。そこで、バウンス時間、又は、(動作時間+バウンス時間)に応じて励磁電圧を決定することが好ましいと考えられる。なお、ここで、接触状態には接点9cのばね力も影響しており、例えば、ばね力が強ければ接触状態も良くなると考えられる。
Here, the inventor has experimentally changed the operation time and the time from the time T1 at which the contact voltage is first generated to the time T2 at which the contact voltage is stably generated, that is, the bounce time, varies depending on the contact state of the
図3は、リレー制御部1Rの内部機能(ソフトウェア)を示すブロック図である。リレー制御部1Rは、リレー9の接点9cの負荷側電圧を検知する電圧検知部101、この電圧の検知に基づいてバウンス時間を演算するバウンス時間演算部102、バウンス時間に応じたPWMのデューティを演算するデューティ演算部103、及び、デューティに基づいてパルス幅変調信号をFET12のゲートに与えるPWM部104を備えている。次に、このような機能を実現するフローチャートの一例(図4)について説明する。
FIG. 3 is a block diagram showing internal functions (software) of the
図1において、イグニッションキー11のオン操作により、リレー制御部1Rは、FET12をターンオンして、リレーコイル9sを励磁する。これと同時に、図4に示す処理が開始され、リレー制御部1Rは時刻T0を記憶する(ステップS1)。さらに、リレー制御部1Rは、接点9cの負荷側電圧を読み取る処理を行う(ステップS2)。ここで、負荷側電圧が検知されるのを待ち(ステップS2,S3の繰り返し)、検知されたらその時刻T1を記憶する(ステップS4)。なお、時刻T0からT1までの経過時間が、図2における動作時間となる。
In FIG. 1, when the ignition key 11 is turned on, the
次にリレー制御部1Rは、負荷側電圧を読み取る処理を、接点9cがチャタリングしている状態を脱してその電圧が安定するまで繰り返す(ステップS5,S6の繰り返し)。電圧が一定時間以上連続して現れることにより電圧の安定を検知すると、リレー制御部1Rは、その時刻T2を記憶する(ステップS7)。そして、リレー制御部1Rは、バウンス時間(T2−T1)に応じたデューティを求める(ステップS8)。具体的には、デューティをD、バウンス時間をTbとすると、両者は、例えば図5に示されるような、D=a・Tb+bの関係とする(a,bは定数)。
Next, the
リレー制御部1Rは、以後、求めたデューティのパルス幅変調信号でFET12を駆動する。従って、バウンス時間が長くなるほどデューティが大きくなり、単位時間当たりのFET12のオン時間の割合が長くなる。その結果、リレーコイル9sの励磁電圧が高くなる。逆に、バウンス時間が短くなるほどデューティは小さくなり、リレーコイル9sの励磁電圧は低くなる。但し、デューティの最大値Dmaxは1であり、このときの励磁電圧はバッテリ7の電源電圧に等しい。また、デューティの最小値Dminは、それによって得られる励磁電圧が、リレー9の動作保持電圧以上となるように設定される。
Thereafter, the
このようにして、電動パワーステアリング装置の起動時に、リレー制御部1Rは、まず、バウンス時間を求め、バウンス時間に応じたデューティでFET12をPWM制御し、リレーコイル9sの励磁電圧を、バッテリ7の電圧より低下させることができる。接点9cの接触状態が良いときにはデューティを小さくして励磁電圧を低下させ、リレーコイル9sにおける電力消費を抑制することができる。逆に、接点9cの接触状態が良くないときにはデューティを大きくして励磁電圧を上昇させ、接点9cの接触状態改善に必要な接圧を確保することができる。但し、この場合も、定格電圧より低い励磁電圧で足りる場合には、電力消費を抑制することができる。
なお、最初にバウンス時間を求める際のFET12のゲート電圧は、デューティ1のPWM信号によって与えられる。
In this way, when the electric power steering apparatus is activated, the
Note that the gate voltage of the
また、起動後の電動パワーステアリング装置において、バッテリ7の電源電圧は変動するので、変動に応じてデューティを調整することが好ましい。そこで、リレー制御部1Rは、上述のデューティを求めた際の電源電圧を基準電圧として、その後のバッテリ7の電源電圧に応じてデューティを調整する。すなわち、バッテリ7の電圧が基準電圧より高いときは、基準電圧の場合よりデューティを小さくしても同じ励磁電圧を得ることができるので、電圧差に応じた低減率を初期のデューティに乗じて、デューティを下方修正する。逆に、バッテリ7の電圧が基準電圧より低いときは、基準電圧の場合よりデューティを大きくして同じ励磁電圧を得る必要があるので、電圧差に応じた増大率を初期のデューティに乗じて、デューティを上方修正する。このようにして、バッテリ7の電源電圧が変動しても、初期にバウンス時間に応じて求めたデューティを適宜調整することにより、リレーコイルの励磁電圧を一定に維持することができる。
Further, in the electric power steering apparatus after startup, the power supply voltage of the battery 7 varies, so it is preferable to adjust the duty according to the variation. Therefore, the
なお、起動後の電動パワーステアリング装置においては、さらに、温度センサ14の検出する温度からリレーコイル9sの温度を推定し、温度に応じてデューティを調整することができる。具体的には、接点9cの接触状態が良くない場合は接触抵抗の増大により発熱が大きくなると考えられるので、温度が所定値より高くなると、デューティを初期値より大きくして励磁電圧を高め、接圧を増大させる。接圧の増大により接触抵抗が低下すれば、発熱も低下する。
In addition, in the electric power steering apparatus after starting, the temperature of the
図6は、本発明の第2実施形態による電動パワーステアリング装置の電気回路を示すブロック図である。第1実施形態との違いは、リレー9の接点9cを、駆動回路5の電源側ではなく、駆動回路5とモータ4とを接続する電路(例えばU,V)に介挿し、その接点9cの両側(電源側・負荷側)の電圧をリレー制御部1Rに取り込むようにした点である。その他は、第1実施形態と同様である。この場合、接点9cの電源側に所定の電圧を付与した状態でリレーコイル9sを励磁し、そのときの接点9cの負荷側の電圧変化に基づいてバウンス時間をリレー制御部1Rで求めることにより、同様の制御を行うことができる。なお、図示の例では電路Vに介挿された接点の両側の電圧を取り込むようにしたが、電路Uに介挿された接点についても、その両側の電圧を取り込み、2つのバウンス時間の長い方に基づいてデューティを求めるようにしてもよい。
FIG. 6 is a block diagram showing an electric circuit of the electric power steering apparatus according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the
なお、上記各実施形態ではデューティDをバウンス時間Tbに基づいて求めるとしたが、接点9cの接触状態によってバウンス時間のみならず動作時間も影響を受けるので、デューティDを、(動作時間+バウンス時間Tb)に基づいて求めるようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the duty D is determined based on the bounce time Tb. However, since not only the bounce time but also the operation time is affected by the contact state of the
1 制御部
1R リレー制御部
4 モータ
7 バッテリ
9 リレー
9c 接点
12 FET(スイッチング素子)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記モータに電力を供給する電路に介挿された接点を開閉可能なリレーと、
前記リレーを動作させるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をパルス幅変調信号により駆動するとともに、前記リレーの動作時における前記接点の負荷側の電圧を検知することによって当該接点のバウンス時間を求め、求めたバウンス時間に応じて当該パルス幅変調信号のデューティを変化させる制御部と
を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric power steering device that uses a battery as a power source to generate a steering assist force by a motor,
A relay capable of opening and closing a contact inserted in an electric path for supplying electric power to the motor;
A switching element for operating the relay;
The switching element is driven by a pulse width modulation signal, and the bounce time of the contact is obtained by detecting the voltage on the load side of the contact at the time of operation of the relay, and the pulse width modulation is performed according to the obtained bounce time. An electric power steering apparatus comprising: a control unit that changes a duty of a signal.
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CN102163518A (en) * | 2011-04-12 | 2011-08-24 | 上海沪工汽车电器有限公司 | Control circuit of relay coil of electric vehicle |
JP2013102560A (en) * | 2011-10-12 | 2013-05-23 | Sanyo Electric Co Ltd | Vehicular power supply device |
KR20200059858A (en) * | 2018-11-22 | 2020-05-29 | 현대모비스 주식회사 | Apparatus and method for determining relay state of motor driven power steering system |
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2007
- 2007-12-26 JP JP2007334468A patent/JP2009154677A/en active Pending
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CN102163518A (en) * | 2011-04-12 | 2011-08-24 | 上海沪工汽车电器有限公司 | Control circuit of relay coil of electric vehicle |
CN102163518B (en) * | 2011-04-12 | 2013-11-06 | 上海沪工汽车电器有限公司 | Control circuit of relay coil of electric vehicle |
JP2013102560A (en) * | 2011-10-12 | 2013-05-23 | Sanyo Electric Co Ltd | Vehicular power supply device |
KR20200059858A (en) * | 2018-11-22 | 2020-05-29 | 현대모비스 주식회사 | Apparatus and method for determining relay state of motor driven power steering system |
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