JP2009159756A

JP2009159756A - Electric power steering device

Info

Publication number: JP2009159756A
Application number: JP2007336467A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Nagase; 茂樹長瀬
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device that increases suppliable power while preventing an increase in the voltage of an auxiliary power supply. <P>SOLUTION: The electric power steering device has a circuit configuration in which the voltage of a battery 7 is raised by a DC/DC converter 10 to supply the raised voltage to a motor drive circuit 5 as a normal voltage and the voltage of the auxiliary power supply 9 is added to the regular voltage to supply the combined voltage to the motor drive circuit 5. This allows supply of large power with a high voltage exceeding the voltage of the battery 7 in a normal situation, and the use of the auxiliary power supply 9 allows supply of still larger power with a still higher voltage. In this manner, when the normal voltage is set high using the DC/DC converter 10, a voltage required at the auxiliary power supply 9 need not be so high even if large power is required. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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、運転者の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。近年、大型車への電動パワーステアリング装置の需要が急増しており、かかる大型車の場合、必要とされる操舵補助力も増大する。従って、より大きな電力をモータに供給しなければならない。しかし、バッテリだけでは、このような大電力を十分にまかなえない場合がある。そこで、バッテリとは別に補助電源を設け、通常はバッテリのみで対応し、より大きな電力を必要とするときはバッテリと補助電源とを互いに直列に接続した高電圧により、電力を供給する、という構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。補助電源としては、例えば電気二重層コンデンサが用いられる。 The electric power steering device is a device that generates a steering assist force by a motor in accordance with a driver's steering torque. In recent years, the demand for electric power steering devices for large vehicles has increased rapidly, and the steering assist force required for such large vehicles has also increased. Therefore, more power must be supplied to the motor. However, there are cases where such a large amount of electric power cannot be adequately met with a battery alone. Therefore, a configuration in which an auxiliary power source is provided separately from the battery and is usually handled only by the battery, and when higher power is required, power is supplied by a high voltage in which the battery and the auxiliary power source are connected in series. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). As the auxiliary power source, for example, an electric double layer capacitor is used.

特開２００５−２８７２２２号公報（図１）Japanese Patent Laying-Open No. 2005-287222 (FIG. 1)

上記のような従来の電動パワーステアリング装置において、さらなる大電力の要請に応じるには、補助電源の電圧を高くしなければならない。また、電圧を高くするには当然に、補助電源全体としての耐圧を確保しなければならない。ところが、電気二重層コンデンサの１セルは耐圧が小さいため、所望の耐圧を確保するには、セルを直列に多段接続しなければならない。しかし、多段に接続すると補助電源全体としての内部抵抗が増大する。内部抵抗が増大すると、電力損失が多くなり、発熱も大きくなるので、好ましくない。 In the conventional electric power steering apparatus as described above, the voltage of the auxiliary power source must be increased in order to meet the demand for higher power. In order to increase the voltage, the withstand voltage of the auxiliary power supply as a whole must be secured. However, since one cell of the electric double layer capacitor has a low withstand voltage, the cells must be connected in multiple stages in series to ensure a desired withstand voltage. However, when connected in multiple stages, the internal resistance of the auxiliary power supply as a whole increases. An increase in internal resistance is not preferable because power loss increases and heat generation increases.

かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、補助電源の高電圧化を抑制しつつ、供給可能な電力を増大させ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。 In view of such conventional problems, an object of the present invention is to provide an electric power steering device capable of increasing the power that can be supplied while suppressing an increase in the voltage of the auxiliary power supply.

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であって、バッテリと、前記バッテリの電圧を昇圧した第１の電圧で前記モータに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力に対して直列に接続され、前記モータに電力を供給することが可能な補助電源と、前記モータを駆動するモータ駆動回路と、前記補助電源を充電するとともに、前記第１の電圧を前記モータ駆動回路に導く第１の出力状態と、前記第１の電圧に前記補助電源の電圧を加えた第２の電圧を前記モータ駆動回路に導く第２の出力状態とを選択的に構成する充放電回路と、必要とされる操舵補助力に応じて、前記充放電回路に、前記第１の出力状態及び前記第２の出力状態のいずれか一方を選択させる制御回路とを備えたものである。 The present invention is an electric power steering apparatus that generates a steering assist force by a motor, the battery, a DC / DC converter that supplies power to the motor with a first voltage obtained by boosting the voltage of the battery, and the DC An auxiliary power source connected in series to the output of the DC converter and capable of supplying power to the motor, a motor drive circuit for driving the motor, charging the auxiliary power source, and the first power source A first output state in which a voltage is guided to the motor drive circuit and a second output state in which a second voltage obtained by adding the voltage of the auxiliary power source to the first voltage is selectively transmitted to the motor drive circuit. A charge / discharge circuit to be configured; and a control circuit that causes the charge / discharge circuit to select one of the first output state and the second output state according to a required steering assist force; It includes those were.

上記のように構成された電動パワーステアリング装置においては、充放電回路が第１の出力状態にあるときは、ＤＣ／ＤＣコンバータによって、バッテリの電圧より高い第１の電圧がモータ駆動回路に供給される。一方、充放電回路が第２の出力状態にあるときは、第１の電圧に補助電源の電圧を加えた第２の電圧が、モータ駆動回路に供給される。従って、通常でもバッテリの電圧を超える高い電圧で大電力の供給を行うことができ、しかも、補助電源を使用すればさらに高い電圧で、さらに大きな電力の供給を行うことができる。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて通常の電圧を高く設定することにより、大電力が必要であっても、補助電源に求められる電圧は、さほど高くなくてもよいことになる。 In the electric power steering apparatus configured as described above, when the charge / discharge circuit is in the first output state, the DC / DC converter supplies a first voltage higher than the battery voltage to the motor drive circuit. The On the other hand, when the charge / discharge circuit is in the second output state, a second voltage obtained by adding the voltage of the auxiliary power supply to the first voltage is supplied to the motor drive circuit. Therefore, a large amount of power can be supplied even at a high voltage exceeding the voltage of the battery, and a larger amount of power can be supplied at a higher voltage by using an auxiliary power source. Thus, by setting a normal voltage high using a DC / DC converter, even if a large amount of power is required, the voltage required for the auxiliary power source does not have to be very high.

また、上記電動パワーステアリング装置において、第１の電圧をモータ駆動回路に導く電路と、第２の電圧をモータ駆動回路に導く電路にはそれぞれスイッチング素子が設けられており、制御回路は、これらのスイッチング素子を交互にオン状態とするとともに、オフ状態からオン状態又はその逆の切替時においては、ＰＷＭ制御により徐々に、一方のスイッチング素子をオン状態からオフ状態に、他方のスイッチング素子をその逆に、それぞれ動作させるようにしてもよい。
この場合、ＰＷＭ制御によって、２つのスイッチング素子の状態反転を徐々に行うことにより、電源切換時の急激な電圧変化を抑制して、モータのトルク変動を抑制することができる。 Further, in the electric power steering apparatus, switching elements are respectively provided in the electric circuit that guides the first voltage to the motor driving circuit and the electric circuit that guides the second voltage to the motor driving circuit. The switching elements are alternately turned on, and when switching from the off state to the on state or vice versa, one switching element is gradually changed from the on state to the off state by the PWM control, and the other switching element is reversed. In addition, each may be operated.
In this case, by performing the state inversion of the two switching elements gradually by the PWM control, it is possible to suppress a sudden voltage change at the time of switching the power source and suppress the torque fluctuation of the motor.

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、通常でもバッテリの電圧を超える高い電圧で大電力の供給を行うことができ、しかも、補助電源を使用すればさらに高い電圧で、さらに大きな電力の供給を行うことができる。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて通常の電圧を高く設定することにより、大電力が必要であっても、補助電源に求められる電圧は、さほど高くなくてもよいことになる。すなわち、補助電源の高電圧化を抑制しつつ、供給可能な電力を増大させ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ができる。 According to the electric power steering apparatus of the present invention, it is possible to supply a large amount of power at a high voltage exceeding the voltage of the battery even in a normal state. In addition, if an auxiliary power supply is used, a larger amount of power can be supplied at a higher voltage. It can be carried out. Thus, by setting a normal voltage high using a DC / DC converter, even if a large amount of power is required, the voltage required for the auxiliary power source does not have to be very high. That is, it is possible to provide an electric power steering device that can increase the power that can be supplied while suppressing the increase in the voltage of the auxiliary power supply.

図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の、電気回路を主体とした概略構成を示す回路図であり、特に、主回路（制御回路以外）を示す回路図である。図において、ステアリング装置２は、ステアリングホイール（ハンドル）３に付与される運転者の操舵トルクと、モータ４が発生する操舵補助力とによって駆動される。モータ４のロータ４ｒからステアリング装置２への動力伝達には減速機（図示せず。）が使用されている。モータ４は、３相ブラシレスモータであり、モータ駆動回路５により駆動される。モータ駆動回路５は、３相ブリッジ回路を構成するＭＯＳ−ＦＥＴ５１〜５６と、抵抗５７とが図示のように接続されたものである。モータ駆動回路５には、平滑用の電解コンデンサ６が並列に接続されている。バッテリ７からモータ駆動回路５への電力供給は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、充放電回路８及びリアクトル１４を介して行われる。
補助電源９は、上記バッテリ７とは別に設けられ、充放電回路８に接続されている。補助電源９は、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池で構成されている。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration mainly of an electric circuit of an electric power steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, and in particular, a circuit diagram showing a main circuit (other than a control circuit). In the figure, a steering device 2 is driven by a driver's steering torque applied to a steering wheel (handle) 3 and a steering assist force generated by a motor 4. A reduction gear (not shown) is used for power transmission from the rotor 4 r of the motor 4 to the steering device 2. The motor 4 is a three-phase brushless motor and is driven by a motor drive circuit 5. The motor drive circuit 5 is formed by connecting MOS-FETs 51 to 56 constituting a three-phase bridge circuit and a resistor 57 as shown in the figure. A smoothing electrolytic capacitor 6 is connected to the motor drive circuit 5 in parallel. Power is supplied from the battery 7 to the motor drive circuit 5 through the DC / DC converter 10, the charge / discharge circuit 8, and the reactor 14.
The auxiliary power supply 9 is provided separately from the battery 7 and is connected to the charge / discharge circuit 8. The auxiliary power source 9 is composed of an electric double layer capacitor or a lithium ion battery.

図２は、図１に加えて、充放電回路８の具体的な構成の他、制御用の回路要素や回路接続を記載した回路図である。図において、モータ駆動回路５内のＭＯＳ−ＦＥＴ５１〜５６（図１）は、ゲート駆動回路（例えばＦＥＴドライバである。以下同様。）１１によってスイッチングされる。なお、このゲート駆動回路１１や、後述の他のゲート駆動回路１７には、バッテリ７の電圧に基づく制御電源電圧を昇圧回路（図示せず。）で昇圧した電圧が付与されるようになっている。 FIG. 2 is a circuit diagram illustrating, in addition to FIG. 1, control circuit elements and circuit connections in addition to a specific configuration of the charge / discharge circuit 8. In the figure, MOS-FETs 51 to 56 (FIG. 1) in the motor drive circuit 5 are switched by a gate drive circuit (for example, an FET driver; the same applies hereinafter) 11. Note that a voltage obtained by boosting a control power supply voltage based on the voltage of the battery 7 by a booster circuit (not shown) is applied to the gate drive circuit 11 and other gate drive circuit 17 described later. Yes.

バッテリ７の電圧（例えば１２Ｖ）は、開閉制御可能なスイッチとしてのリレー接点１２を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０に入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、バッテリ７の電圧を、一定の電圧（例えば３４Ｖ）に昇圧する。この電圧は、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３が介挿された電路Ｌ１並びに電流検出器１６及びリアクトル１４が介挿された電路Ｌ３を経て、モータ駆動回路５及びモータ４に導かれる。このＭＯＳ−ＦＥＴ１３はＮチャネルであり、ソースがＤＣ／ＤＣコンバータ１０側、ドレインがモータ駆動回路５側になるように、接続されている。また、寄生ダイオード１３ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０からモータ４に電力を供給するときに電流が流れる方向が順方向となるように構成されている。 The voltage (for example, 12V) of the battery 7 is input to the DC / DC converter 10 via the relay contact 12 as a switch that can be opened and closed. The DC / DC converter 10 boosts the voltage of the battery 7 to a constant voltage (for example, 34V). This voltage is guided to the motor drive circuit 5 and the motor 4 through the electric circuit L1 in which the MOS-FET 13 is inserted and the electric circuit L3 in which the current detector 16 and the reactor 14 are inserted. The MOS-FET 13 is an N channel, and is connected so that the source is on the DC / DC converter 10 side and the drain is on the motor drive circuit 5 side. Further, the parasitic diode 13d is configured such that the current flows in the forward direction when power is supplied from the DC / DC converter 10 to the motor 4.

補助電源９は、電路Ｌ１と、他の電路Ｌ２との間に設けられている。補助電源９の高電位側（例えば４６Ｖ）の電路Ｌ２は、ＭＯＳ−ＦＥＴ１５を介して、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３のドレインと電流検出器１６との接続点に接続されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ１５はＮチャネルであり、ソースがモータ駆動回路５側、ドレインが補助電源９側になるように、接続されている。また、寄生ダイオード１５ｄは、補助電源９からモータ４に電力を供給するときに電流が流れる方向とは逆向きになっている。
また、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３及び１５は、ゲート駆動回路１７により、交互にオン状態となるように駆動される。 The auxiliary power supply 9 is provided between the electric circuit L1 and another electric circuit L2. An electric circuit L2 on the high potential side (for example, 46 V) of the auxiliary power supply 9 is connected to a connection point between the drain of the MOS-FET 13 and the current detector 16 through the MOS-FET 15. The MOS-FET 15 is an N channel, and is connected so that the source is on the motor drive circuit 5 side and the drain is on the auxiliary power supply 9 side. Further, the parasitic diode 15d is in a direction opposite to the direction in which current flows when power is supplied from the auxiliary power supply 9 to the motor 4.
The MOS-FETs 13 and 15 are driven by the gate drive circuit 17 so as to be alternately turned on.

一方、電路Ｌ１には、リアクトル１８を介してダイオード１９のアノードが接続されている。また、ダイオード１９のカソードは補助電源９の高電位側の電路Ｌ２に接続されている。ダイオード１９のアノードと接地側電路ＬＧとの間には、ＰチャネルのＭＯＳ−ＦＥＴ２０が設けられている。ＭＯＳ―ＦＥＴ２０は、ゲート駆動回路２１により駆動される。 On the other hand, the anode of the diode 19 is connected to the electric circuit L <b> 1 through the reactor 18. The cathode of the diode 19 is connected to the electric circuit L2 on the high potential side of the auxiliary power source 9. A P-channel MOS-FET 20 is provided between the anode of the diode 19 and the ground-side electric circuit LG. The MOS-FET 20 is driven by a gate drive circuit 21.

上記のＭＯＳ−ＦＥＴ１３、ＭＯＳ−ＦＥＴ１５、ゲート駆動回路１７、リアクタンス１８、ダイオード１９、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０、及び、ゲート駆動回路２１は、図１における充放電回路８を構成している。この充放電回路８は、補助電源９を充電するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力する第１の電圧（例えば３４Ｖ）をモータ駆動回路５に導く第１の出力状態と、第１の電圧に補助電源９の電圧を加えた第２の電圧（例えば４６Ｖ）をモータ駆動回路５に導く第２の出力状態とを選択的に構成する。 The MOS-FET 13, MOS-FET 15, gate drive circuit 17, reactance 18, diode 19, MOS-FET 20, and gate drive circuit 21 constitute the charge / discharge circuit 8 in FIG. 1. The charging / discharging circuit 8 charges the auxiliary power supply 9 and converts the first voltage (for example, 34V) output from the DC / DC converter 10 to the motor driving circuit 5 and the first voltage. A second output state in which a second voltage (for example, 46 V) obtained by adding the voltage of the auxiliary power supply 9 is guided to the motor drive circuit 5 is selectively configured.

上記ゲート駆動回路１１，１７，２１及び、リレー接点１２は、マイクロコンピュータを含む制御回路２２の指令信号を受けて動作する。この制御回路２２には、ステアリングホイール３に付与された操舵トルクを検出するトルクセンサ２３から、その出力信号が入力される。また、車速を検出する車速センサ２４の出力信号が、制御回路２２に入力される。モータ４には、ロータ４ｒの回転角度位置を検出する角度センサ２５が設けられており、その出力信号が制御回路２２に入力される。 The gate drive circuits 11, 17, 21 and the relay contact 12 operate in response to a command signal from a control circuit 22 including a microcomputer. The control circuit 22 receives an output signal from a torque sensor 23 that detects a steering torque applied to the steering wheel 3. Further, an output signal of the vehicle speed sensor 24 that detects the vehicle speed is input to the control circuit 22. The motor 4 is provided with an angle sensor 25 that detects the rotational angle position of the rotor 4 r, and an output signal thereof is input to the control circuit 22.

一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力側には、電圧検出器２６が並列に接続されている。電圧検出器２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力する電圧Ｖｄを検出してその出力信号を制御回路２２に入力する。また、補助電源９には、電圧検出器２７が並列に接続されている。電圧検出器２７は、補助電源９の電圧（端子間電圧）Ｖｃを検出してその出力信号を制御回路２２に入力する。電流検出器１６は、モータ駆動回路５に供給される電流Ｉを検出してその出力信号を制御回路２２に入力する。 On the other hand, a voltage detector 26 is connected in parallel to the output side of the DC / DC converter 10. The voltage detector 26 detects the voltage Vd output from the DC / DC converter 10 and inputs the output signal to the control circuit 22. A voltage detector 27 is connected to the auxiliary power source 9 in parallel. The voltage detector 27 detects the voltage (inter-terminal voltage) Vc of the auxiliary power supply 9 and inputs the output signal to the control circuit 22. The current detector 16 detects the current I supplied to the motor drive circuit 5 and inputs the output signal to the control circuit 22.

上記のように構成された電動パワーステアリング装置１において、バッテリ７の電圧が正常で、制御回路２２が正常に動作しているとき、リレー接点１２は、制御回路２２からの指令信号により、オン（閉）の状態となっている。従って、バッテリ７の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ１０で昇圧され、昇圧後の電圧が電路Ｌ１に印加されている。制御回路２２は、電圧検出器２６及び電流検出器１６から送られてくる電圧Ｖｄ及び電流Ｉを乗算して、現時点で実際に使用されている電力Ｐ（＝Ｖｄ・Ｉ）を求める。そして、電力Ｐが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の最大出力Ｐmax以下であれば、制御回路２２の指令信号により、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３がオン状態、ＭＯＳ−ＦＥＴ１５がオフ状態となり（第１の出力状態）、電圧Ｖｄが、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３及びリアクトル１４を介して、モータ駆動回路５に供給される。 In the electric power steering apparatus 1 configured as described above, when the voltage of the battery 7 is normal and the control circuit 22 is operating normally, the relay contact 12 is turned on by a command signal from the control circuit 22 ( Closed). Therefore, the voltage of the battery 7 is boosted by the DC / DC converter 10, and the boosted voltage is applied to the electric circuit L1. The control circuit 22 multiplies the voltage Vd and the current I sent from the voltage detector 26 and the current detector 16 to obtain the power P (= Vd · I) that is actually used at the present time. If the power P is less than or equal to the maximum output Pmax of the DC / DC converter 10, the command signal from the control circuit 22 turns on the MOS-FET 13 and turns off the MOS-FET 15 (first output state). The voltage Vd is supplied to the motor drive circuit 5 via the MOS-FET 13 and the reactor 14.

制御回路２２は、トルクセンサ２３から送られてくる操舵トルク信号、車速センサ２４から送られてくる車速信号、及び、角度センサ２５から送られてくるロータ角度位置信号に基づいて、必要な操舵補助力を発生させるべく、ゲート駆動回路１１を介してモータ駆動回路５を動作させ、モータ４を駆動させる。すなわち、上記電力Ｐは、必要とされる操舵補助力に応じて変化するものであり、言い換えれば、必要とされる操舵補助力を反映したものとなる。
なお、オン状態のときの、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ１３のオン抵抗は、寄生ダイオード１３ｄの順方向抵抗に比べて格段に小さい（例えば１ｍΩ程度）ため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０からモータ駆動回路５に流れる電流の大部分は、ソースからドレインを通り、寄生ダイオード１３ｄに流れる電流は僅かである。 Based on the steering torque signal sent from the torque sensor 23, the vehicle speed signal sent from the vehicle speed sensor 24, and the rotor angular position signal sent from the angle sensor 25, the control circuit 22 performs necessary steering assistance. In order to generate a force, the motor drive circuit 5 is operated via the gate drive circuit 11 to drive the motor 4. That is, the electric power P changes according to the required steering assist force, in other words, reflects the required steering assist force.
Since the ON resistance of the N-channel MOS-FET 13 in the ON state is much smaller than the forward resistance of the parasitic diode 13d (for example, about 1 mΩ), it flows from the DC / DC converter 10 to the motor drive circuit 5. Most of the current passes from the source to the drain, and a small amount of current flows through the parasitic diode 13d.

一方、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０がオン状態のときは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０からリアクトル１８及びＭＯＳ−ＦＥＴ２０を通って電流が流れる。その状態からＭＯＳ−ＦＥＴ２０がオフ状態に転じると、電流遮断による磁束変化を妨げるように逆向きの高電圧がリアクトル１８に発生し、これにより、ダイオード１９を介して、補助電源９が充電される。従って、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０のオン・オフを繰り返すことにより、補助電源９を充電することができる。制御回路２２は、補助電源９の電圧Ｖｃを監視し、一定の電圧に達していない場合には、ゲート駆動回路２１を介してＭＯＳ−ＦＥＴ２０をオン・オフさせ、補助電源９を充電する。この充電は、例えば、トルクセンサ２３が操舵トルクを検出していないときに行われる。 On the other hand, when the MOS-FET 20 is in the ON state, a current flows from the DC / DC converter 10 through the reactor 18 and the MOS-FET 20. When the MOS-FET 20 is turned off from this state, a reverse high voltage is generated in the reactor 18 so as to prevent a change in magnetic flux due to current interruption, whereby the auxiliary power supply 9 is charged via the diode 19. . Therefore, the auxiliary power supply 9 can be charged by repeatedly turning on and off the MOS-FET 20. The control circuit 22 monitors the voltage Vc of the auxiliary power supply 9, and when it does not reach a certain voltage, the MOS-FET 20 is turned on / off via the gate drive circuit 21 to charge the auxiliary power supply 9. This charging is performed, for example, when the torque sensor 23 does not detect the steering torque.

次に、現時点で実際に使用されている電力Ｐが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の最大出力Ｐmaxを超えるとき、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のみでは過負荷になるときは、制御回路２２はＭＯＳ−ＦＥＴ１３をオフ状態とし、ＭＯＳ−ＦＥＴ１５をオン状態とする（第２の出力状態）。この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と補助電源９とが互いに直列に接続された状態で、その出力電圧（Ｖｄ＋Ｖｃ）がモータ駆動回路５に供給される。これにより、バッテリ７のみの出力可能電力を超える大電力を、モータ駆動回路５に供給することができる。なお、このとき、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３の寄生ダイオード１３ｄのカソードはアノードより高電位、すなわち、逆電圧であることにより、補助電源９からの電流が電路Ｌ１に流入することは、阻止される。 Next, when the power P actually used at the present time exceeds the maximum output Pmax of the DC / DC converter 10, that is, when the DC / DC converter 10 alone is overloaded, the control circuit 22 is connected to the MOS−. The FET 13 is turned off and the MOS-FET 15 is turned on (second output state). As a result, the output voltage (Vd + Vc) is supplied to the motor drive circuit 5 with the DC / DC converter 10 and the auxiliary power supply 9 connected in series. As a result, a large amount of power exceeding the power that can be output from only the battery 7 can be supplied to the motor drive circuit 5. At this time, the cathode of the parasitic diode 13d of the MOS-FET 13 is at a higher potential than the anode, that is, the reverse voltage, so that the current from the auxiliary power supply 9 is prevented from flowing into the electric circuit L1.

第２の出力状態において実際に使用されている電力Ｐは、Ｐ＝（Ｖｄ＋Ｖｃ）・Ｉで求められる。
その後、電力Ｐが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の最大出力Ｐmax以下になったときは、再び、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３がオン状態、ＭＯＳ−ＦＥＴ１５がオフ状態となる。 The electric power P actually used in the second output state is obtained by P = (Vd + Vc) · I.
Thereafter, when the power P becomes equal to or less than the maximum output Pmax of the DC / DC converter 10, the MOS-FET 13 is turned on again and the MOS-FET 15 is turned off again.

上記のような電動パワーステアリング装置１によれば、通常でもバッテリ７の電圧を超える高い電圧（Ｖｄ）で大電力の供給を行うことができ、しかも、補助電源９を使用すればさらに高い電圧（Ｖｄ＋Ｖｃ）で、さらに大きな電力の供給を行うことができる。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を用いて通常の電圧を高く設定することにより、大電力が必要であっても、補助電源９に求められる電圧は、さほど高くなくてもよいことになる。すなわち、補助電源９の高電圧化を抑制しつつ、供給可能な電力を増大させることができる電動パワーステアリング装置１を提供することができる。また、逆に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０にとっては、補助電源９が設けられていることによって、昇圧負担を全て引き受ける必要はなく、その分、出力（容量）を抑え、製品コストを抑えることができる。 According to the electric power steering apparatus 1 as described above, it is possible to supply a large amount of electric power with a high voltage (Vd) exceeding the voltage of the battery 7 even in a normal state. (Vd + Vc), even greater power can be supplied. Thus, by setting the normal voltage high using the DC / DC converter 10, even if a large amount of power is required, the voltage required for the auxiliary power supply 9 does not have to be very high. That is, it is possible to provide the electric power steering apparatus 1 that can increase the power that can be supplied while suppressing the increase in the voltage of the auxiliary power supply 9. On the other hand, the DC / DC converter 10 is provided with the auxiliary power supply 9, so that it is not necessary to accept all the boosting burden, and accordingly, the output (capacity) can be reduced and the product cost can be reduced. .

なお、上記実施形態において、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３及びＭＯＳ−ＦＥＴ１５を交互にオン状態とする際、瞬時にオン・オフを切り替えてもよいが、ゲート駆動回路１７のＰＷＭ制御により、徐々に切り替えることもできる。図３は、このような切替の一例を示すタイムチャートである。図３は、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ１３，１５の状態を反転させ、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３をオフ状態とし、ＭＯＳ−ＦＥＴ１５をオン状態とする過程を示している。すなわち、瞬時に状態を反転完了させるのではなく、ゲート駆動回路１７のＰＷＭ制御により、図示のようにＭＯＳ−ＦＥＴ１３は徐々にデューティが小さくなってオンからオフへ、ＭＯＳ−ＦＥＴ１５は徐々にデューティが大きくなってオフからオンへ移行させる。また、この過渡的状態においても両者の状態は常にオン・オフが逆の関係にある。 In the above embodiment, when the MOS-FET 13 and the MOS-FET 15 are alternately turned on, they may be switched on / off instantaneously, but can be gradually switched by PWM control of the gate drive circuit 17. . FIG. 3 is a time chart showing an example of such switching. FIG. 3 shows a process in which the states of the two MOS-FETs 13 and 15 are inverted, the MOS-FET 13 is turned off, and the MOS-FET 15 is turned on. That is, instead of completing the inversion instantly, the PWM control of the gate drive circuit 17 causes the MOS-FET 13 to gradually decrease from ON to OFF as shown in the figure, and the MOS-FET 15 to gradually decrease the duty. Become larger and shift from off to on. Even in this transient state, the two states are always in the reverse relationship of on / off.

上記のように２つのＭＯＳ−ＦＥＴ１３，１５の状態反転を徐々に行うことにより、電源切換時の急激な電圧変化（例えば３４Ｖから４６Ｖ、又はその逆）を抑制して、モータ４のトルク変動を抑制することができる。
また、再び、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３をオン状態とし、ＭＯＳ−ＦＥＴ１５をオフ状態とする反転動作についても、同様である。 By gradually reversing the state of the two MOS-FETs 13 and 15 as described above, a rapid voltage change (for example, 34 V to 46 V or vice versa) at the time of switching the power source is suppressed, and the torque fluctuation of the motor 4 is reduced. Can be suppressed.
The same applies to the inversion operation in which the MOS-FET 13 is turned on again and the MOS-FET 15 is turned off again.

なお、上記実施形態では、補助電源９を使用するか否かの判断を、実際に検出した電力（電圧Ｖｄ又はＶｄ＋Ｖｃと、電流Ｉとの積）に基づいて行っているが、操舵トルクや車速から必要な操舵補助力を得るために必要な電力を推定し、それに基づいて判断を行うことも可能である。 In the above embodiment, whether or not the auxiliary power source 9 is used is determined based on the actually detected power (the product of the voltage Vd or Vd + Vc and the current I). Therefore, it is possible to estimate the electric power necessary for obtaining the necessary steering assist force and make a determination based on the estimated electric power.

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の、電気回路を主体とした概略構成を示す回路図であり、特に、主回路（制御回路以外）を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a schematic configuration mainly of an electric circuit of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, and in particular, a circuit diagram showing a main circuit (other than a control circuit). 図１に加えて、充放電回路の具体的な構成の他、制御用の回路要素や回路接続を記載した回路図である。In addition to FIG. 1, in addition to the specific configuration of the charge / discharge circuit, it is a circuit diagram describing control circuit elements and circuit connections. ２つのＭＯＳ−ＦＥＴの状態反転を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the state inversion of two MOS-FETs.

Explanation of symbols

１電動パワーステアリング装置
４モータ
５モータ駆動回路
７バッテリ
８充放電回路
９補助電源
１０ＤＣ／ＤＣコンバータ
２２制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power steering apparatus 4 Motor 5 Motor drive circuit 7 Battery 8 Charging / discharging circuit 9 Auxiliary power supply 10 DC / DC converter 22 Control circuit

Claims

An electric power steering device that generates a steering assist force by a motor,
Battery,
A DC / DC converter that supplies power to the motor with a first voltage obtained by boosting the voltage of the battery;
An auxiliary power source connected in series to the output of the DC / DC converter and capable of supplying power to the motor;
A motor drive circuit for driving the motor;
A first output state for charging the auxiliary power supply and leading the first voltage to the motor drive circuit, and a second voltage obtained by adding the voltage of the auxiliary power supply to the first voltage is the motor drive circuit. A charge / discharge circuit that selectively configures a second output state leading to
An electric power comprising: a control circuit that causes the charge / discharge circuit to select one of the first output state and the second output state in accordance with a required steering assist force. Steering device.

A switching element is provided in each of the electric circuit that guides the first voltage to the motor driving circuit and the electric circuit that guides the second voltage to the motor driving circuit,
The control circuit alternately turns these switching elements on, and at the time of switching from the off state to the on state or vice versa, gradually switches one switching element from the on state to the off state by PWM control. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the other switching elements are operated in reverse.