JP2013177136A - Electric power steering device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device capable of using a cell of an auxiliary power source up to temperature near to heat resistant temperature.SOLUTION: An electric power steering device includes a motor 4 for generating steering assisting force, a main power source 7 for supplying electric power to the motor 4, an auxiliary power source 8 for connecting a plurality of cells in series and/or parallel, a charge-discharge circuit 9 for charging the auxiliary power source 8 based on the main power source 7 and selectively constituting a first output state of supplying the electric power to the motor 4 only by the main power source 7 and a second output state of supplying the electric power to the motor 4 from the main power source 7 and the auxiliary power source 8, a circuit 5 for driving the motor 4, temperature sensors 12 installed in the plurality of respective cells of the auxiliary power source and detecting the temperature of the respective cells, and a control circuit 6 for selecting the output state of the charge-discharge circuit 9 in response to the required steering assisting force and restricting charge-discharge on the auxiliary power source 8 when at least one of the temperatures detected by the respective temperature sensors 12 reaches a predetermined upper limit threshold value.

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、主電源としてのバッテリだけでは、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て両電源で電力を供給する、という構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   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 power cannot be adequately provided by using only the battery as the main power source. Therefore, a configuration in which an auxiliary power source is provided separately from the battery, and normally only the battery is supported. When a larger amount of power is required, the battery and the auxiliary power source are connected in series to supply power from both power sources. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

かかる補助電源は一般にキャパシタを含むセルを構成要素として、複数のセルを組み合わせた構成となっている。個々のセルは耐圧が低いが、複数個を直列に接続することにより全体として所要の耐圧を確保することができる。また、一定の電流容量を満たすには、直列に接続されたセル群(モジュール)を並列に接続することも必要である。   Such an auxiliary power supply generally has a configuration in which a plurality of cells are combined with a cell including a capacitor as a constituent element. Each cell has a low withstand voltage, but a required voltage can be ensured as a whole by connecting a plurality of cells in series. Further, in order to satisfy a certain current capacity, it is also necessary to connect cell groups (modules) connected in series in parallel.

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、補助電源のセルはバッテリよりも高温に弱いという性質がある。しかしながら、セルが高温にならないように冷却装置(例えばファンやペルチェ素子)を設けるのは構造の複雑化やコストの増大を招く。そこで、温度センサにより補助電源全体の温度を検出し、所定の上限値に達したら補助電源の充放電を制限(停止又は電流低減)してセルを自然に冷却させる、という方法が合理的であると考えられる。   In the conventional electric power steering apparatus as described above, the auxiliary power source cell has a property that it is weaker than the battery at a high temperature. However, providing a cooling device (for example, a fan or a Peltier element) so that the cell does not reach a high temperature causes a complicated structure and an increase in cost. Therefore, it is reasonable to detect the temperature of the entire auxiliary power supply with a temperature sensor and limit the charging / discharging of the auxiliary power supply (stop or reduce the current) to cool the cell naturally when a predetermined upper limit value is reached. it is conceivable that.

ところが、各セルは、発熱量にばらつきがある。このようなばらつきを想定しつつ、どのセルも耐熱温度を超える過熱だけは絶対に避けなければならない、という条件下で、補助電源全体として1つの温度を測定し、この温度に基づく制御を行うには、温度の上限値に十分な余裕をみる必要がある。すなわち、実際のセルの耐熱温度よりかなり低い温度を上限値に設定して無難な制御を行うことが必要であり、その結果、セルを耐熱温度近くまで使用することが困難になる。換言すれば、過大なマージン(余裕)を取っていることから、セルの耐熱性能を活用し切れておらず、結果として、大きな容量のセルを使用することになる。   However, the amount of heat generated in each cell varies. In consideration of such variation, under the condition that any cell must absolutely avoid overheating exceeding the heat-resistant temperature, one temperature is measured as a whole auxiliary power supply, and control based on this temperature is performed. It is necessary to allow a sufficient margin for the upper limit of the temperature. That is, it is necessary to perform a safe control by setting a temperature considerably lower than the heat resistant temperature of the actual cell as the upper limit value, and as a result, it becomes difficult to use the cell to near the heat resistant temperature. In other words, since an excessive margin is taken, the heat resistance performance of the cell is not fully utilized, and as a result, a cell having a large capacity is used.

本発明は、かかる従来の課題に鑑み、補助電源のセルを耐熱温度に近い温度まで使用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。   An object of the present invention is to provide an electric power steering device that can use a cell of an auxiliary power source up to a temperature close to a heat-resistant temperature in view of such a conventional problem.

(1)本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力を生じさせるモータと、前記モータに電力を供給する主電源と、複数のセルが直列及び/又は並列に接続されており、前記モータに電力を供給することが可能な補助電源と、前記主電源に基づいて前記補助電源の充電を行うとともに、前記主電源のみによって前記モータへ電力を供給する第1の出力状態と、前記主電源及び補助電源から前記モータへ電力を供給する第2の出力状態とを選択的に構成する充放電回路と、前記モータを駆動する回路と、前記複数のセルのそれぞれに取り付けられており、各セルの温度を検出する温度センサと、必要な操舵補助力に応じて前記充放電回路の出力状態を選択するとともに、前記各温度センサによって検出された温度のうち少なくとも1つが所定の上限閾値に達した場合に、前記補助電源についての充放電を制限する制御回路とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記主電源と補助電源は互いに直列接続され、前記充放電回路は第1トランジスタと第2トランジスタとを有し、前記第1トランジスタはソースが前記主電源側、ドレインが前記駆動回路側となるように接続され、前記第2トランジスタはソースが前記駆動回路側、ドレインが前記補助電源側となるように接続されたことを特徴としている。   (1) In the electric power steering apparatus of the present invention, a motor that generates a steering assist force, a main power source that supplies electric power to the motor, and a plurality of cells are connected in series and / or in parallel. An auxiliary power source capable of supplying power; charging the auxiliary power source based on the main power source; and a first output state for supplying power to the motor only by the main power source; the main power source; A charge / discharge circuit that selectively configures a second output state for supplying power from an auxiliary power source to the motor, a circuit that drives the motor, and a plurality of cells, and is attached to each of the cells. A temperature sensor for detecting the temperature, and an output state of the charge / discharge circuit according to a required steering assist force, and at least one of the temperatures detected by the temperature sensors. An electric power steering apparatus comprising a control circuit that limits charging / discharging of the auxiliary power supply when a predetermined upper limit threshold is reached, wherein the main power supply and the auxiliary power supply are connected in series with each other, and the charging / discharging circuit Has a first transistor and a second transistor, the first transistor is connected so that the source is on the main power supply side and the drain is on the drive circuit side, and the second transistor is connected on the drive circuit side, The drain is connected so as to be on the auxiliary power source side.

上記のように構成された電動パワーステアリング装置では、セルの温度を検出する温度センサが、複数のセルのそれぞれに取り付けられており、各温度センサによって検出された温度のうち少なくとも1つが所定の上限閾値に達した場合に、補助電源についての充放電を制限する。したがって、補助電源全体の温度を検出し、この検出温度に基づいて充放電を制限する場合に比べて、よりセルの耐熱温度に近い温度まで使用することができる。   In the electric power steering apparatus configured as described above, a temperature sensor for detecting the temperature of the cell is attached to each of the plurality of cells, and at least one of the temperatures detected by each temperature sensor is a predetermined upper limit. When the threshold is reached, the charging / discharging of the auxiliary power supply is limited. Therefore, compared to the case where the temperature of the entire auxiliary power supply is detected and charging / discharging is limited based on the detected temperature, the auxiliary power supply can be used up to a temperature closer to the heat resistant temperature of the cell.

(2)本発明の電動パワーステアリング装置において、前記第1トランジスタと第2トランジスタは交互にオン状態になるように駆動することが望ましい。
前記第1トランジスタと第2トランジスタを交互にオン状態にすることによって、主電源のみから駆動回路に電流を供給する状態と、主電源とそれに直列接続された補助電源から駆動回路に電流を供給する状態とが選択される。
(2) In the electric power steering apparatus of the present invention, it is desirable that the first transistor and the second transistor are driven so as to be alternately turned on.
By alternately turning on the first transistor and the second transistor, a current is supplied to the drive circuit from only the main power supply, and a current is supplied to the drive circuit from the main power supply and the auxiliary power supply connected in series to the main power supply. The state is selected.

(3)本発明の電動パワーステアリング装置において、前記充放電回路は更に第3トランジスタを有し、前記第3トランジスタのオン・オフを繰り返すことにより、前記補助電源を充電することが望ましい。
前記温度センサが一定以上の温度であることを検出した場合には、前記第3トランジスタをオフ状態にして充電を停止させ、記温度センサが一定未満の温度であることを検出した場合には、前記第3トランジスタをオン状態にして充電を開始する。
(3) In the electric power steering apparatus of the present invention, it is preferable that the charge / discharge circuit further includes a third transistor, and the auxiliary power supply is charged by repeatedly turning on and off the third transistor.
If the temperature sensor detects that the temperature is above a certain level, the third transistor is turned off to stop charging, and if the temperature sensor detects that the temperature is below a certain level, Charging is started by turning on the third transistor.

(4)本発明の電動パワーステアリング装置において、前記制御回路は、放電電流を徐々に低下させた後は、主電源のみによる操舵補助の状態にできるように制御することが望ましい。
放電電流を徐々に低下させた後は、主電源のみによる操舵補助の状態にすると、操舵補助力が急落することはない。
(4) In the electric power steering apparatus according to the present invention, it is desirable that the control circuit performs control so that the steering assist state can be made only by the main power supply after the discharge current is gradually reduced.
After gradually reducing the discharge current, the steering assist force does not drop sharply when the steering assist state is set only by the main power source.

(5)本発明の他の観点に係る電動パワーステアリング装置は、操舵補助力を生じさせるモータと、前記モータに電力を供給する主電源と、複数のセルが直列及び/又は並列に接続されており、前記モータに電力を供給することが可能な補助電源と、前記主電源に基づいて前記補助電源の充電を行うとともに、前記主電源のみによって前記モータへ電力を供給する第1の出力状態と、前記主電源及び補助電源から前記モータへ電力を供給する第2の出力状態とを選択的に構成する充放電回路と、前記モータを駆動する回路と、前記複数のセルのそれぞれに取り付けられており、各セルの温度を検出する温度センサと、必要な操舵補助力に応じて前記充放電回路の出力状態を選択するとともに、前記各温度センサによって検出された温度のうち少なくとも1つが所定の上限閾値に達した場合に、前記補助電源についての充放電を制限する制御回路とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記主電源と補助電源は互いに直列接続され、前記充放電回路は第1トランジスタと第2トランジスタとを有し、前記第1トランジスタと第2トランジスタは交互にオン状態になるように駆動されることを特徴とする。
主電源と補助電源は互いに直列接続され、前記充放電回路は第1トランジスタと第2トランジスタとを有し、前記第1トランジスタと第2トランジスタは交互にオン状態になるように駆動されるので、主電源のみから駆動回路に電流を供給する状態と、主電源とそれに直列接続された補助電源から駆動回路に電流を供給する状態とが選択される。
(5) An electric power steering apparatus according to another aspect of the present invention includes a motor that generates a steering assist force, a main power source that supplies power to the motor, and a plurality of cells connected in series and / or in parallel. An auxiliary power source capable of supplying power to the motor; and a first output state for charging the auxiliary power source based on the main power source and supplying power to the motor only by the main power source; A charge / discharge circuit that selectively configures a second output state that supplies power to the motor from the main power supply and auxiliary power supply, a circuit that drives the motor, and a plurality of cells attached to each of the plurality of cells. A temperature sensor for detecting the temperature of each cell, and an output state of the charge / discharge circuit according to a required steering assist force, and among the temperatures detected by the temperature sensors. An electric power steering device including a control circuit that limits charge / discharge of the auxiliary power when at least one reaches a predetermined upper threshold, wherein the main power and the auxiliary power are connected in series; The charge / discharge circuit includes a first transistor and a second transistor, and the first transistor and the second transistor are driven to be alternately turned on.
The main power source and the auxiliary power source are connected in series with each other, and the charging / discharging circuit includes a first transistor and a second transistor, and the first transistor and the second transistor are driven to be turned on alternately. A state in which current is supplied to the drive circuit from only the main power supply and a state in which current is supplied to the drive circuit from the main power supply and the auxiliary power supply connected in series to the main power supply are selected.

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、補助電源のセルを耐熱温度又はそれに近い温度まで使用することができるので、補助電源が本来持っている能力を十分に発揮させ、その結果として、セルの容量を小さくして装置のコストダウンを図ることができる。   According to the electric power steering apparatus of the present invention, the auxiliary power source cell can be used up to a heat resistant temperature or a temperature close thereto, so that the auxiliary power source can fully demonstrate its inherent capability, and as a result, the cell power The capacity can be reduced and the cost of the apparatus can be reduced.

本発明の電動パワーステアリング装置の一実施の形態のブロック回路図である。1 is a block circuit diagram of an embodiment of an electric power steering device of the present invention. FIG. 図1のブロック回路における一部の回路について、さらに詳細な回路構成の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a more detailed circuit configuration of some of the circuits in the block circuit of FIG. 1. (a)は、補助電源の内部構成を示す図であり、(b)は、1個のセル内の回路構成図である。(A) is a figure which shows the internal structure of an auxiliary power supply, (b) is a circuit block diagram in one cell.

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の電動パワーステアリング装置の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の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構成を示すブロック回路図である。
図1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は、3相ブラシレスモータであり、駆動回路5により駆動される。駆動回路5は、マイクロコンピュータを含む制御回路6により制御される。
Embodiments of an electric power steering apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block circuit diagram showing a configuration mainly including an electric circuit of an electric power steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, 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. The motor 4 is a three-phase brushless motor and is driven by a drive circuit 5. The drive circuit 5 is controlled by a control circuit 6 including a microcomputer.

電源は、バッテリを含む主電源7と、電気二重層コンデンサからなる補助電源8とによって構成され、これらは互いに直列に接続されている。制御回路6により制御される充放電回路9は、主電源7に基づいて補助電源8の充電を行うとともに、主電源7のみによって駆動回路5及びモータ4へ電力を供給する第1の出力状態と、主電源7及び補助電源8から駆動回路5及びモータ4へ電力を供給する第2の出力状態とを選択的に構成することができる。   The power source is composed of a main power source 7 including a battery and an auxiliary power source 8 made of an electric double layer capacitor, which are connected in series with each other. The charging / discharging circuit 9 controlled by the control circuit 6 charges the auxiliary power supply 8 based on the main power supply 7 and has a first output state in which power is supplied to the drive circuit 5 and the motor 4 only by the main power supply 7. The second output state in which power is supplied from the main power supply 7 and the auxiliary power supply 8 to the drive circuit 5 and the motor 4 can be selectively configured.

制御回路6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10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11の出力信号が、制御回路6に入力される。さらに、補助電源8を構成する複数のセルのそれぞれには温度センサ12が設けられており、各出力信号(温度検出信号)は制御回路6に入力される。なお、図1及び後述する図2においては、簡単のために1つの温度センサだけが描かれている。   The control circuit 6 receives an output signal from a torque sensor 10 that detects a steering torque applied to the steering wheel 3. Further, an output signal of the vehicle speed sensor 11 that detects the vehicle speed is input to the control circuit 6. Further, a temperature sensor 12 is provided in each of the plurality of cells constituting the auxiliary power supply 8, and each output signal (temperature detection signal) is input to the control circuit 6. In FIG. 1 and FIG. 2 described later, only one temperature sensor is illustrated for simplicity.

図2は、図1のブロック回路における一部の回路について、さらに詳細な回路構成の一例を示す回路図である。図2において、主電源7は、バッテリ7Bと、これに並列に接続されたオルタネータ(整流及びレギュレータ機能を有するもの。)7Aとによって構成されている。このバッテリ7Bの電圧は、MOS−FET91が介挿された電路L1及び、電路L3を経て、駆動回路5及びモータ4に導かれる。このMOS−FET91はNチャネルであり、ソースが主電源7側、ドレインが駆動回路5側になるように、接続されている。また、寄生ダイオード91dは、主電源7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。   FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a more detailed circuit configuration of some of the circuits in the block circuit of FIG. In FIG. 2, the main power source 7 is composed of a battery 7B and an alternator (having rectification and regulator functions) 7A connected in parallel thereto. The voltage of the battery 7B is guided to the drive circuit 5 and the motor 4 through the electric circuit L1 and the electric circuit L3 in which the MOS-FET 91 is inserted. The MOS-FET 91 is an N channel, and is connected such that the source is on the main power supply 7 side and the drain is on the drive circuit 5 side. The parasitic diode 91d is configured such that the current flows in the forward direction when power is supplied from the main power supply 7 to the motor 4.

主電源7に対して直列に接続された補助電源8の高電位側電路L2は、MOS−FET92を介して、MOS−FET91のドレインと駆動回路5との接続点に接続されている。主電源7と補助電源8とを互いに直列に接続した状態における電圧(電路L2の電圧)は、MOS−FET92が介挿された電路L2、及び電路L3を経て、駆動回路5及びモータ4に導かれる。このMOS−FET92はNチャネルであり、ソースが駆動回路5側、ドレインが補助電源8側になるように接続されている。また、寄生ダイオード92dは、主電源7及び補助電源8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。   The high potential side electric circuit L <b> 2 of the auxiliary power supply 8 connected in series with the main power supply 7 is connected to the connection point between the drain of the MOS-FET 91 and the drive circuit 5 through the MOS-FET 92. The voltage in the state where the main power supply 7 and the auxiliary power supply 8 are connected in series with each other (voltage of the electric circuit L2) is guided to the drive circuit 5 and the motor 4 via the electric circuit L2 and the electric circuit L3 in which the MOS-FET 92 is inserted. It is burned. The MOS-FET 92 is an N channel, and is connected so that the source is on the drive circuit 5 side and the drain is on the auxiliary power supply 8 side. Further, the parasitic diode 92d is in a direction opposite to the direction in which a current flows when power is supplied from the main power supply 7 and the auxiliary power supply 8 to the motor 4.

主電源7の電圧が付与される電路L1には、昇圧回路(ブートストラップ回路)93が接続され、その出力電圧がゲート駆動回路(FETドライバ)94に付与される。このゲート駆動回路94により、MOS−FET91及び92は、交互にオン状態となるように駆動される。   A booster circuit (bootstrap circuit) 93 is connected to the electric circuit L1 to which the voltage of the main power supply 7 is applied, and the output voltage is applied to the gate drive circuit (FET driver) 94. By the gate drive circuit 94, the MOS-FETs 91 and 92 are driven so as to be alternately turned on.

一方、電路L1には、リアクトル95を介してダイオード96のアノードが接続されている。また、ダイオード96のカソードは補助電源8の高電位側電路L2に接続されている。ダイオード96のアノードと接地側電路LGとの間には、PチャネルのMOS−FET97が設けられている。MOS―FET97は、ゲート駆動回路98により駆動される。MOS−FET97がオン状態のときは、主電源7からリアクトル95、MOS−FET97を通って電流が流れる。その状態からMOS−FET97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95に発生し、これにより、主電源7の出力電圧を昇圧した電圧で、ダイオード96を介して、補助電源8が充電される。従って、MOS−FET97のオン・オフを繰り返すことにより、補助電源8を充電することができる。充電は、例えば、トルクセンサ10が操舵トルクを検出していないときや、主電源7のみによって所要電力を全て負担してもなお余力となる電力があるときに行われる。   On the other hand, the anode of a diode 96 is connected to the electric circuit L1 through a reactor 95. The cathode of the diode 96 is connected to the high potential side electric circuit L <b> 2 of the auxiliary power source 8. A P-channel MOS-FET 97 is provided between the anode of the diode 96 and the ground side electric circuit LG. The MOS-FET 97 is driven by a gate drive circuit 98. When the MOS-FET 97 is in an on state, a current flows from the main power supply 7 through the reactor 95 and the MOS-FET 97. When the MOS-FET 97 is turned off from this state, a reverse high voltage is generated in the reactor 95 so as to prevent the magnetic flux change due to the current interruption, and as a result, the output voltage of the main power supply 7 is boosted, and the diode The auxiliary power supply 8 is charged via 96. Therefore, the auxiliary power supply 8 can be charged by repeatedly turning on and off the MOS-FET 97. Charging is performed, for example, when the torque sensor 10 does not detect the steering torque, or when there is still enough power even if all the required power is paid only by the main power supply 7.

駆動回路5は、6個のMOS−FET(図示せず)によって構成された3相ブリッジ回路を含むモータ駆動回路51と、これらのMOS−FETをPWM制御すべくゲート電圧を付与するゲート駆動回路52と、モータ駆動回路51に並列に接続された平滑用の電解コンデンサ53とを備えている。   The drive circuit 5 includes a motor drive circuit 51 including a three-phase bridge circuit constituted by six MOS-FETs (not shown), and a gate drive circuit for applying a gate voltage for PWM control of these MOS-FETs. 52 and a smoothing electrolytic capacitor 53 connected in parallel to the motor drive circuit 51.

図3の(a)は、補助電源8の内部構成を示す図である。図示されているように、補助電源8は複数のセルによって構成されており、例えばm個(≧2個)のセルを互いに直列に接続したものを1つのモジュールとして、このモジュールをn個(≧1個)並列に接続して構成されている。複数のセルのそれぞれの外皮には、例えばサーミスタ、熱電対、白金薄膜からなる温度センサ12−11・・・12−1m、12−21・・・12−2m・・・12−n1・・・12nmが密着して取り付けられており、各温度センサの出力信号(温度検出信号)は制御回路6に入力される。なお、図3の(a)では、簡単のために一部のセルについてのみ温度センサを図示している。
図3の(b)は、1個のセル内の回路構成図である。図示されているように、1個のセルは、キャパシタCと、このキャパシタCに直列に存在する内部抵抗Rとを含んでいる。内部抵抗Rの抵抗値はセルごとに若干のばらつきがあり、従って、直列のm個のセルには同じ電流が流れるが発熱量はセルごとに異なる。
FIG. 3A is a diagram illustrating an internal configuration of the auxiliary power supply 8. As shown in the figure, the auxiliary power supply 8 is composed of a plurality of cells. For example, a module in which m (≧ 2) cells are connected in series is regarded as one module, and this module is divided into n (≧≧). 1) Connected in parallel. On the outer skin of each of the plurality of cells, for example, temperature sensors 12-11... 12-1m, 12-21... 12-2m. 12 nm is closely attached, and an output signal (temperature detection signal) of each temperature sensor is input to the control circuit 6. In FIG. 3A, for the sake of simplicity, temperature sensors are illustrated only for some of the cells.
FIG. 3B is a circuit configuration diagram in one cell. As shown, one cell includes a capacitor C and an internal resistance R existing in series with the capacitor C. The resistance value of the internal resistance R varies slightly from cell to cell. Therefore, the same current flows through m cells in series, but the amount of heat generated varies from cell to cell.

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(図2)において、制御回路6は、トルクセンサ10から送られてくる操舵トルクの信号や、車速センサ11から送られてくる車速の信号に基づいて、適切な操舵補助力を発生させるべく、ゲート駆動回路52を介してモータ駆動回路51を動作させ、モータ4を駆動させる。   In the electric power steering apparatus 1 (FIG. 2) configured as described above, the control circuit 6 is based on a steering torque signal sent from the torque sensor 10 or a vehicle speed signal sent from the vehicle speed sensor 11. In order to generate an appropriate steering assist force, the motor drive circuit 51 is operated via the gate drive circuit 52 to drive the motor 4.

また、制御回路6は、操舵トルク及び車速に基づいて、必要とされる操舵補助力を得るための所要電力を推定し、これを基準値と比較する。所要電力が基準値以下であるときは、制御回路6はMOS−FET91をオン状態とし、MOS−FET92をオフ状態とする(充放電回路9の第1の出力状態)。従って、主電源7の電圧は平滑コンデンサ53で平滑され、モータ駆動回路51に供給される。ゲート駆動回路52は、制御回路6による制御信号に基づいてモータ駆動回路51を駆動する。この場合、補助電源8の電力は駆動回路5に供給されない。なお、MOS−FET91のオン抵抗は、寄生ダイオード91dの順方向抵抗に比べて格段に小さい(例えば1mΩ程度)ため、主電源7から駆動回路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91dに流れる電流は僅かである。   Further, the control circuit 6 estimates a required power for obtaining a required steering assist force based on the steering torque and the vehicle speed, and compares this with a reference value. When the required power is less than or equal to the reference value, the control circuit 6 turns on the MOS-FET 91 and turns off the MOS-FET 92 (first output state of the charge / discharge circuit 9). Accordingly, the voltage of the main power supply 7 is smoothed by the smoothing capacitor 53 and supplied to the motor drive circuit 51. The gate drive circuit 52 drives the motor drive circuit 51 based on a control signal from the control circuit 6. In this case, the power of the auxiliary power supply 8 is not supplied to the drive circuit 5. Since the on-resistance of the MOS-FET 91 is much smaller than the forward resistance of the parasitic diode 91d (for example, about 1 mΩ), most of the current flowing from the main power supply 7 to the drive circuit 5 passes from the source to the drain. The current flowing through the parasitic diode 91d is very small.

逆に、所要電力が基準値を超えるとき、すなわち、主電源7のみでは所要電力をまかないきれないときは、制御回路6はMOS−FET91をオフ状態とし、MOS−FET92をオン状態とする(充放電回路9の第2の出力状態)。この結果、主電源7と補助電源8とが互いに直列に接続された状態で、その電圧が駆動回路5に供給される。これにより、主電源7のみの出力可能電力を超える大電力を、駆動回路5に供給することができる。なお、このとき、MOS−FET91の寄生ダイオード91d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8から主電源7への電流の回り込みは阻止される。   On the contrary, when the required power exceeds the reference value, that is, when the required power cannot be covered by the main power supply 7 alone, the control circuit 6 turns off the MOS-FET 91 and turns on the MOS-FET 92 (charge). Second output state of the discharge circuit 9). As a result, the voltage is supplied to the drive circuit 5 with the main power supply 7 and the auxiliary power supply 8 connected in series with each other. As a result, large power exceeding the power that can be output from only the main power supply 7 can be supplied to the drive circuit 5. At this time, since the cathode of the parasitic diode 91d of the MOS-FET 91 is at a higher potential than the anode, that is, a reverse voltage, current from the auxiliary power supply 8 to the main power supply 7 is prevented.

一方、制御回路6は各温度センサ12の出力信号である温度検出信号を受け取って、そのうち少なくとも1つの値が所定の上限閾値に達するか否かを監視する。当該上限閾値としては、セルの耐熱温度(上限値)が設定される。そして、補助電源8の充電中に、温度検出信号の値が所定の上限閾値に達すると、制御回路6は、MOS−FET97を連続的にオフの状態にして充電を停止させる。充電停止により、発熱は停止するので、全てのセルの温度は低下する。これにより、高温によってセルの機能が阻害されるのを防ぐことができる。   On the other hand, the control circuit 6 receives a temperature detection signal that is an output signal of each temperature sensor 12 and monitors whether or not at least one value thereof reaches a predetermined upper limit threshold value. As the upper limit threshold, a heat resistant temperature (upper limit) of the cell is set. When the value of the temperature detection signal reaches a predetermined upper limit threshold during charging of the auxiliary power supply 8, the control circuit 6 continuously turns off the MOS-FET 97 to stop charging. Since the heat generation stops when the charging is stopped, the temperature of all the cells decreases. Thereby, it can prevent that the function of a cell is inhibited by high temperature.

また、補助電源8の放電中に、温度検出信号の値が所定の上限閾値に達すると、制御回路6は、ゲート駆動回路52を制御(PWM制御)してモータ駆動回路51に流れる電流を抑制する。これにより、補助電源8内の全てのセルに流れる電流が低下し、温度上昇も抑制される。なお、これに伴って操舵補助力も低下するので、電流の抑制は、操舵補助力が急落しないように徐々に低下させることが好ましい。また、徐々に低下させた後は、MOS−FET92をオフ、MOS−FET91をオンにそれぞれ切り換えて、主電源7のみによる操舵補助の状態にすることができる。これにより、補助電源8の放電は停止となり、全セルの温度は低下する。   Further, when the value of the temperature detection signal reaches a predetermined upper limit threshold value during the discharge of the auxiliary power supply 8, the control circuit 6 controls the gate drive circuit 52 (PWM control) to suppress the current flowing through the motor drive circuit 51. To do. Thereby, the electric current which flows into all the cells in the auxiliary power supply 8 falls, and a temperature rise is also suppressed. In addition, since steering assist force also falls in connection with this, it is preferable to suppress gradually current suppression so that steering assist force may not fall rapidly. In addition, after the gradual decrease, the MOS-FET 92 can be turned off and the MOS-FET 91 can be turned on so that only the main power supply 7 is in a steering assist state. Thereby, the discharge of the auxiliary power supply 8 is stopped, and the temperature of all the cells is lowered.

以上のように、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置1においては、補助電源8を構成する複数(n×m個)のセルのそれぞれに取り付けられた温度センサ12により検出された温度のうち少なくとも1つが所定の上限閾値に達した場合に、制御回路6は補助電源2の充放電を制限(停止又は電流低減)する。従って、当該上限閾値としてセルの耐熱温度を設定すれば、最も発熱量が大きいセルが耐熱温度に達した場合に初めて充放電が制限され、そのとき、他の全てのセルは、耐熱温度に近い温度に達していることになる。   As described above, in the electric power steering apparatus 1 according to the present embodiment, of the temperatures detected by the temperature sensors 12 attached to each of a plurality (n × m) cells constituting the auxiliary power supply 8. When at least one reaches a predetermined upper limit threshold, the control circuit 6 limits charging (discharging or current reduction) of the auxiliary power supply 2. Therefore, if the heat-resistant temperature of the cell is set as the upper limit threshold, charging / discharging is limited only when the cell with the largest heat generation reaches the heat-resistant temperature. At that time, all other cells are close to the heat-resistant temperature. The temperature has been reached.

このようにして、本実施の形態では、補助電源8の全セルを、耐熱温度又はそれに近い温度まで使用することができる。従って、補助電源8が本来持っている能力を十分に発揮させ、その結果、セルの容量を小さくして装置のコストダウンを図ることができる。   Thus, in this embodiment, all the cells of the auxiliary power supply 8 can be used up to the heat resistant temperature or a temperature close thereto. Therefore, the auxiliary power supply 8 can fully exhibit its inherent capability, and as a result, the cell capacity can be reduced and the cost of the apparatus can be reduced.

なお、上記実施の形態では、補助電源8が主電源7に対して直列に接続される回路構成の電動パワーステアリング装置1について説明したが、補助電源が主電源に対して並列に接続される回路構成の電動パワーステアリング装置においても、同様に、温度センサを設けて充放電を制限する制御を行うことができる。
また、上記実施の形態における補助電源は、直列に接続された複数のセルからなるモジュールが並列に複数接続されているが、補助電源としては、直列に接続された複数のセルから構成されていてもよいし、また並列に接続された複数のセルから構成されていてもよい。
In the above embodiment, the electric power steering apparatus 1 having a circuit configuration in which the auxiliary power supply 8 is connected in series to the main power supply 7 has been described. However, the circuit in which the auxiliary power supply is connected in parallel to the main power supply. Similarly, in the electric power steering apparatus having the configuration, it is possible to perform control for limiting charging and discharging by providing a temperature sensor.
In addition, the auxiliary power source in the above embodiment is composed of a plurality of modules composed of a plurality of cells connected in series, but the auxiliary power source is composed of a plurality of cells connected in series. Alternatively, it may be composed of a plurality of cells connected in parallel.

さらに、上記実施の形態では、モータ4への電力供給に補助電源8を使用するか否かを決めるに当たって、制御回路6は、必要とされる操舵補助力を得るための所要電力を推定し、これを基準値と比較するとしたが、これ以外の決め方も可能である。例えば、モータ駆動回路51に供給される電流は、制御回路6、ゲート駆動回路52及びモータ駆動回路51によるアシスト制御によって、必要とされる操舵補助力に応じて変化する。従って、主電源7の電圧と、モータ駆動回路51に供給される電流とを実際に検出して、これらを乗じて電力の現在値を求め、この現在値が、主電源7のみから電力供給する場合の最大電力以下であれば主電源7のみから電力を供給し、当該最大電力を超えていれば主電源7と補助電源8との直列電源から電力を供給する、としてもよい。   Furthermore, in the above embodiment, when determining whether or not to use the auxiliary power supply 8 to supply power to the motor 4, the control circuit 6 estimates the required power to obtain the required steering assist force, Although this was compared with the reference value, other ways of determination are possible. For example, the current supplied to the motor drive circuit 51 changes according to the steering assist force required by the assist control by the control circuit 6, the gate drive circuit 52, and the motor drive circuit 51. Accordingly, the voltage of the main power supply 7 and the current supplied to the motor drive circuit 51 are actually detected and multiplied to obtain the current value of power, and this current value supplies power only from the main power supply 7. The power may be supplied only from the main power supply 7 if it is less than the maximum power of the case, and the power may be supplied from the series power supply of the main power supply 7 and the auxiliary power supply 8 if the maximum power is exceeded.

1;電動パワーステアリング装置、4:モータ、6:制御回路、7:主電源、8:補助電源、9:充放電回路、12:温度センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Electric power steering apparatus, 4: Motor, 6: Control circuit, 7: Main power supply, 8: Auxiliary power supply, 9: Charge / discharge circuit, 12: Temperature sensor

Claims (5)

操舵補助力を生じさせるモータと、
前記モータに電力を供給する主電源と、
複数のセルが直列及び/又は並列に接続されており、前記モータに電力を供給することが可能な補助電源と、
前記主電源に基づいて前記補助電源の充電を行うとともに、前記主電源のみによって前記モータへ電力を供給する第1の出力状態と、前記主電源及び補助電源から前記モータへ電力を供給する第2の出力状態とを選択的に構成する充放電回路と、
前記モータを駆動する回路と、
前記複数のセルのそれぞれに取り付けられており、各セルの温度を検出する温度センサと、
必要な操舵補助力に応じて前記充放電回路の出力状態を選択するとともに、前記各温度センサによって検出された温度のうち少なくとも1つが所定の上限閾値に達した場合に、前記補助電源についての充放電を制限する制御回路と
を備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記主電源と補助電源は互いに直列接続され、
前記充放電回路は第1トランジスタと第2トランジスタとを有し、
前記第1トランジスタはソースが前記主電源側、ドレインが前記駆動回路側となるように接続され、
前記第2トランジスタはソースが前記駆動回路側、ドレインが前記補助電源側となるように接続されたこと、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
A motor that generates steering assist force;
A main power supply for supplying power to the motor;
A plurality of cells connected in series and / or in parallel, an auxiliary power supply capable of supplying power to the motor;
A first output state for charging the auxiliary power source based on the main power source and supplying power to the motor only by the main power source; and a second output state for supplying power to the motor from the main power source and auxiliary power source A charge / discharge circuit that selectively configures the output state of
A circuit for driving the motor;
A temperature sensor attached to each of the plurality of cells and detecting the temperature of each cell;
When the output state of the charge / discharge circuit is selected in accordance with the necessary steering assist force, and when at least one of the temperatures detected by the temperature sensors reaches a predetermined upper limit threshold, the charging / discharging of the auxiliary power supply is performed. An electric power steering device comprising a control circuit for limiting discharge,
The main power source and the auxiliary power source are connected in series with each other,
The charge / discharge circuit includes a first transistor and a second transistor,
The first transistor is connected such that the source is on the main power supply side and the drain is on the drive circuit side,
The second transistor is connected so that a source is on the driving circuit side and a drain is on the auxiliary power source side;
An electric power steering device.
前記第1トランジスタと第2トランジスタは交互にオン状態になるように駆動される請求項1記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the first transistor and the second transistor are driven so as to be alternately turned on. 前記充放電回路は更に第3トランジスタを有し、
前記第3トランジスタのオン・オフを繰り返すことにより、前記補助電源を充電する請求項1もしくは2に記載の電動パワーステアリング装置。
The charge / discharge circuit further includes a third transistor,
The electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein the auxiliary power supply is charged by repeatedly turning on and off the third transistor.
前記制御回路は、放電電流を徐々に低下させた後は、主電源のみによる操舵補助の状態にでききるように制御する請求項1ないし3のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the control circuit performs control so that a steering assist state can be obtained only by a main power supply after the discharge current is gradually reduced. 操舵補助力を生じさせるモータと、
前記モータに電力を供給する主電源と、
複数のセルが直列及び/又は並列に接続されており、前記モータに電力を供給することが可能な補助電源と、
前記主電源に基づいて前記補助電源の充電を行うとともに、前記主電源のみによって前記モータへ電力を供給する第1の出力状態と、前記主電源及び補助電源から前記モータへ電力を供給する第2の出力状態とを選択的に構成する充放電回路と、
前記モータを駆動する回路と、
前記複数のセルのそれぞれに取り付けられており、各セルの温度を検出する温度センサと、
必要な操舵補助力に応じて前記充放電回路の出力状態を選択するとともに、前記各温度センサによって検出された温度のうち少なくとも1つが所定の上限閾値に達した場合に、前記補助電源についての充放電を制限する制御回路と
を備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記主電源と補助電源は互いに直列接続され、
前記充放電回路は第1トランジスタと第2トランジスタとを有し、
前記第1トランジスタと第2トランジスタは交互にオン状態になるように駆動されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A motor that generates steering assist force;
A main power supply for supplying power to the motor;
A plurality of cells connected in series and / or in parallel, an auxiliary power supply capable of supplying power to the motor;
A first output state for charging the auxiliary power source based on the main power source and supplying power to the motor only by the main power source; and a second output state for supplying power to the motor from the main power source and auxiliary power source A charge / discharge circuit that selectively configures the output state of
A circuit for driving the motor;
A temperature sensor attached to each of the plurality of cells and detecting the temperature of each cell;
When the output state of the charge / discharge circuit is selected in accordance with the necessary steering assist force, and when at least one of the temperatures detected by the temperature sensors reaches a predetermined upper limit threshold, the charging / discharging of the auxiliary power supply is performed. An electric power steering device comprising a control circuit for limiting discharge,
The main power source and the auxiliary power source are connected in series with each other,
The charge / discharge circuit includes a first transistor and a second transistor,
The electric power steering apparatus, wherein the first transistor and the second transistor are driven so as to be alternately turned on.
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