JP2014162423A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通電ラインの導通/遮断を制御する電源リレーを備える電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus including a power relay that controls conduction / cutoff of an energization line.
従来、ステアリング装置として、運転者がステアリングホイールを操舵する操舵トルクに応じて電動モータ駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が普及している。
このような電動パワーステアリング装置として、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術は、電磁リレーなどの電源リレーによって電動モータやその駆動回路の通電ラインの開閉状態を制御するものである。ここでは、電磁リレーの温度を逐次推定し、その温度推定値が既定値を超えた場合に、電動モータの目標電流値の上限を段階的に減少するようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a steering device, an electric power steering device that gives a steering assist force to a steering mechanism by driving an electric motor in accordance with a steering torque with which a driver steers a steering wheel has been widespread.
As such an electric power steering device, for example, there is a technique described in
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術にあっては、電源リレーとして電磁リレー等の所謂メカリレーを採用しているが、メカリレーは構造上の体積が大きいため、小型化が望まれる電動パワーステアリング装置の問題点となっている。
そこで、本発明は、小型化の実現と電源リレーの信頼性の確保とを図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課題としている。
However, in the technique described in
Therefore, an object of the present invention is to provide an electric power steering device that can achieve downsizing and ensure the reliability of a power supply relay.
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、車両のステアリング機構に操舵補助力を付与する電動モータと、前記電動モータを駆動するモータ駆動部と、を備える電動パワーステアリング装置であって、前記モータ駆動部に電源電圧を供給する電源と、前記電源から前記モータ駆動部への通電経路に設けられ、当該通電経路を導通/遮断する第1のMOSFETと、当該第1のMOSFETのドレイン・ソース間に、アノードが前記モータ駆動部側に、カソードが前記直流電源側に接続された第1の寄生ダイオードと、前記通電経路の前記第1のMOSFETよりも前記モータ駆動部側に設けられ、当該通電経路を導通/遮断する第2のMOSFETと、当該第2のMOSFETのドレイン・ソース間に、アノードが前記直流電源側に、カソードが前記モータ駆動部側に接続された第2の寄生ダイオードと、を有する電源リレーと、少なくとも前記第2の寄生ダイオードの近傍の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部で検出した温度に基づいて、前記電源リレーの異常を検出する異常検出部と、を備えることを特徴としている。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention is an electric power steering apparatus including an electric motor that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle, and a motor driving unit that drives the electric motor. A power supply for supplying a power supply voltage to the motor drive unit, a first MOSFET provided in a current-carrying path from the power supply to the motor drive unit, which conducts / cuts off the current-carrying path, and a drain of the first MOSFET A first parasitic diode having an anode connected to the motor driving unit side and a cathode connected to the DC power source side between the sources, and the motor driving unit side than the first MOSFET of the energization path is provided. The second MOSFET for conducting / cutting off the energization path and the drain and source of the second MOSFET, the anode on the DC power supply side, A power relay having a second parasitic diode connected to the motor driving unit side of the sword, a temperature detecting unit for detecting a temperature at least in the vicinity of the second parasitic diode, and detected by the temperature detecting unit And an abnormality detection unit that detects an abnormality of the power supply relay based on temperature.
このように、電源リレーとして、MOSFETを2つ直列にバックトゥバックに配置した半導体リレーを採用することで、電源リレーを小型化することができ、結果として電動パワーステアリング制御装置全体の小型化を実現することができる。また、電源からモータ駆動部への通電経路に配置した2つのMOSFETのうち、後段のMOSFET(第2のMOSFET)近傍の温度を検出するので、電源リレーの異常発熱を検知することができる。電源リレーの異常発熱が起こる状況としては、後段のMOSFETのみに導通異常が発生した場合がある。この場合、電源からモータ駆動部へは、前段のMOSFETを通り、さらに後段のMOSFETの寄生ダイオードを通って電力が供給されるため、後段のMOSFETの寄生ダイオードに通常よりも大きな電流が流れ、異常発熱が起きる。したがって、後段のMOSFET近傍の温度を監視することで、上記異常発熱を適切に検知することができる。 Thus, by adopting a semiconductor relay with two MOSFETs arranged in series back-to-back as the power relay, the power relay can be reduced in size, and as a result, the entire electric power steering control device can be reduced in size. can do. Further, since the temperature in the vicinity of the latter MOSFET (second MOSFET) is detected among the two MOSFETs arranged in the energization path from the power source to the motor drive unit, abnormal heat generation of the power relay can be detected. As a situation where abnormal heat generation of the power relay occurs, there is a case where a conduction abnormality occurs only in the subsequent MOSFET. In this case, since power is supplied from the power supply to the motor drive section through the front-stage MOSFET and further through the parasitic diode of the rear-stage MOSFET, a larger current than normal flows through the parasitic diode of the rear-stage MOSFET, causing an abnormality. A fever occurs. Therefore, the abnormal heat generation can be appropriately detected by monitoring the temperature in the vicinity of the MOSFET in the subsequent stage.
また、上記において、前記異常検出部は、前記温度検出部で検出した前記第2の寄生ダイオードの近傍の温度が、予め設定した基準温度以上であるとき、前記電源リレーに異常が発生していると判断することが好ましい。
このように、後段のMOSFET近傍の温度と、予め設定した基準温度とを比較する。基準温度を後段のMOSFETの定常発熱温度に設定すれば、後段のMOSFETの異常発熱を容易に検知することができる。
In the above, the abnormality detection unit has an abnormality in the power relay when a temperature in the vicinity of the second parasitic diode detected by the temperature detection unit is equal to or higher than a preset reference temperature. It is preferable to judge that.
In this way, the temperature in the vicinity of the subsequent MOSFET is compared with a preset reference temperature. If the reference temperature is set to the steady heat generation temperature of the rear-stage MOSFET, abnormal heat generation of the rear-stage MOSFET can be easily detected.
さらに、上記において、前記温度検出部は、前記第2の寄生ダイオードの近傍の温度を検出する第1温度検出部と、前記電源リレーの実装基板上で当該電源リレーから離れた位置の温度を検出する第2温度検出部と、を備え、前記異常検出部は、前記第1温度検出部で検出した温度と前記第2温度検出部で検出した温度との差分の絶対値が、予め設定した基準温度以上であるとき、前記電源リレーに異常が発生していると判断することが好ましい。
このように、後段のMOSFET近傍の温度と、電源リレーから離れた位置の温度とを比較する。そのため、後段のMOSFETの異常発熱を適切に検知することができる。また、電源リレーから離れた位置の温度が後段のMOSFET近傍の温度よりも高い場合には、電源リレー以外で発熱異常が起きていることも検知することができる。
Further, in the above, the temperature detection unit detects a temperature at a position away from the power relay on the first temperature detection unit that detects a temperature in the vicinity of the second parasitic diode and a mounting board of the power relay. A second reference temperature detector, wherein the abnormality detector has a preset absolute value of the difference between the temperature detected by the first temperature detector and the temperature detected by the second temperature detector. When the temperature is equal to or higher than the temperature, it is preferable to determine that an abnormality has occurred in the power supply relay.
In this way, the temperature in the vicinity of the MOSFET in the subsequent stage is compared with the temperature at a position away from the power supply relay. Therefore, it is possible to appropriately detect abnormal heat generation of the MOSFET in the subsequent stage. Further, when the temperature at a position away from the power supply relay is higher than the temperature in the vicinity of the MOSFET at the subsequent stage, it is possible to detect that a heat generation abnormality has occurred other than the power supply relay.
また、上記において、前記異常検出部で前記電源リレーの異常を検出したとき、前記電動モータの電流指令値を、前記異常検出部で前記電源リレーの異常を非検出であるときと比較して制限する電流制限部を備えることが好ましい。
このように、電源リレーに異常が発生しているとき、電動モータの電流指令値を制限することで、パワーモジュールの消費電力を減少させることができる。したがって、発熱の蓄積によって各素子に不具合が発生するのを防止することができる。
Further, in the above, when the abnormality detection unit detects an abnormality of the power supply relay, the current command value of the electric motor is limited compared to when the abnormality detection unit detects no abnormality of the power supply relay. It is preferable to include a current limiting unit.
Thus, when an abnormality occurs in the power supply relay, the power consumption of the power module can be reduced by limiting the current command value of the electric motor. Therefore, it is possible to prevent a problem from occurring in each element due to accumulation of heat generation.
本発明の電動パワーステアリング装置では、電源リレーとして2つのMOSFETをバックトゥバック配置した半導体リレーを採用するので、電源リレーの小型化を実現することができる。また、電源リレー近傍の温度を監視するので、電源リレーに異常が発生した場合には、これを適切に検知することができる。そのため、異常発生時には、適切に然るべき処置を施すことができ、信頼性を確保することができる。 In the electric power steering apparatus of the present invention, a semiconductor relay in which two MOSFETs are arranged back-to-back is adopted as the power relay, so that the power relay can be reduced in size. Further, since the temperature in the vicinity of the power relay is monitored, when an abnormality occurs in the power relay, this can be detected appropriately. Therefore, when an abnormality occurs, appropriate measures can be taken and reliability can be ensured.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の基本構造を示す図である。
図1の電動パワーステアリング装置において、操向ハンドル1のコラム軸2は、減速ギア3、ユニバーサルジョイント4A及び4B、ピニオンラック機構5を経て操向車輪のタイトロッド6に連結されている。コラム軸2には、操向ハンドル1の操舵トルクを検出するトルクセンサ7が設けられており、操向ハンドル1の操舵力を補助する電動モータ8が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a basic structure of an electric power steering apparatus according to the present invention.
In the electric power steering apparatus of FIG. 1, the column shaft 2 of the
電動パワーステアリング装置を制御するコントローラ10には、バッテリー(図示せず)から電力が供給されるとともに、イグニションキー(図示せず)を経てイグニションキー信号が入力される。コントローラ10は、トルクセンサ7で検出された操舵トルクTsと車速センサ9で検出された車速Vとに基づいて、アシスト(操舵補助)指令となる操舵補助指令値の演算を行い、演算された操舵補助指令値に基づいて電動モータ8に供給する電流を制御する。
The
図2は、コントローラ10の制御系を示すブロック図である。
コントローラ10は、マイクロコンピュータ(MCU)11と、ブリッジ用ゲート駆動回路12と、FETのブリッジ構成で成るモータ駆動部13とを備える。
MCU11は、入力I/F回路14を介して、操舵トルク信号(操舵トルクTs)、操舵角度信号(操舵角θ)及び車速信号(車速V)を入力する。そして、MCU11は、これらに基づいて電流指令値を演算し、演算した電流指令値をブリッジ用ゲート駆動回路12に入力する。
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the
The
The
ブリッジ用ゲート駆動回路12は、入力された電流指令値等に基づいてゲート駆動信号を形成し、これをモータ駆動部13に入力する。モータ駆動部13は3相ブラシレスモータで構成される電動モータ8を駆動する。電動モータ8の電流は電流検出器15で検出され、検出された電流信号はA/D変換回路16を介してMCU11にフィードバック電流として入力される。
The bridge
また、モータ駆動部13の回路構成について説明すると、電源ラインに対し、直列に接続されたFETTr1及びTr2、FETTr3及びTr4、並びにFETTr5及びTr6が並列に接続されている。そして、電源ラインに対して、並列に接続されたFETTr1及びTr2、FETTr3及びTr4、並びにFETTr5及びTr6が接地ラインに接続されている。これにより、インバータを構成する。
Further, the circuit configuration of the
ここで、FETTr1及びTr2は、FETTr1のソース電極とFETTr2のドレイン電極とが直列に接続され、3相モータの例えばc相アームを構成する。また、FETTr3及びTr4は、FETTr3のソース電極とFETTr4のドレイン電極とが直列に接続され、3相モータの例えばa相アームを構成する。更に、FETTr5及びTr6は、FETTr5のソース電極とFETTr6のドレイン電極とが直列に接続され、3相モータの例えばb相アームを構成する。 Here, the FET Tr1 and Tr2 constitute, for example, a c-phase arm of a three-phase motor by connecting the source electrode of the FET Tr1 and the drain electrode of the FET Tr2 in series. In addition, the FETTr3 and Tr4 constitute, for example, an a-phase arm of a three-phase motor by connecting the source electrode of the FETTr3 and the drain electrode of the FETTr4 in series. Further, the FETs Tr5 and Tr6 have a source electrode of the FET Tr5 and a drain electrode of the FET Tr6 connected in series to constitute, for example, a b-phase arm of a three-phase motor.
また、符号17は、直流電源Bの投入のスイッチングを制御する電源リレーである。電源リレー17は、2つのnチャンネルMOSFET17a,17bと、抵抗17cとを含んで構成されている半導体リレーである。MOSFET17a,17bは、逆方向に直列に接続された、所謂バックトゥバックの配置となっている。これら2つのMOSFET17a,17bのドレイン・ソース端子間には、それぞれドレインからソースの方向に電流が流れる形で寄生ダイオード(保護ダイオード)が形成されている。
MOSFET17a,17bは、電解コンデンサCおよびモータ駆動部13を直流電源Bに接続するか否かを切り替える電源スイッチである。ここで、MOSFET17aは通常時の直流電源Bからの電源を導通/遮断する回路遮断用として、またMOSFET17bは直流電源Bが逆接続されたときに電源を遮断する回路保護用として設けられている。すなわち、MOSFET17aで順方向(図2における右方向)の電流を遮断し、MOSFET17bで逆方向(図2における左方向)の電流を遮断することで、双方向の電流を遮断できる電源遮断回路となっている。
MOSFETs 17a and 17b are power switches for switching whether to connect the electrolytic capacitor C and the
MOSFET17a,17bは、電動パワーステアリング装置の動作時にはオン状態(導通状態)、停止時にはオフ状態(非導通状態)となるように、スイッチ駆動回路(ゲートドライバ)18によってオン/オフ制御される。
また、MOSFET17bの近傍には、サーミスタT1を配置する。サーミスタT1で検出した温度t1は温度判定回路19に入力され、温度判定回路19で電源リレー17の異常発熱を検知する温度判定処理が実行される。この温度判定処理については、後述する。
The
Further, a thermistor T1 is disposed in the vicinity of the
図3は、図1に示す電動パワーステアリング装置の半導体モジュールを含むコントローラ10の分解斜視図であり、コントローラ10は、ケース20と、モータ駆動部13を含むパワーモジュールとしての半導体モジュール30と、放熱用シート39と、制御演算装置11及びゲート駆動回路12を含む制御回路基板40と、電力及び信号用コネクタ50と、3相出力用コネクタ60と、カバー70とを備えている。
3 is an exploded perspective view of the
ここで、ケース20は、略矩形状に形成され、半導体モジュール30を載置するための平板状の半導体モジュール載置部21と、半導体モジュール載置部21の長手方向端部に設けられた、電力及び信号用コネクタ50を実装するための電力及び信号用コネクタ実装部22と、半導体モジュール載置部21の幅方向端部に設けられた、3相出力用コネクタ60を実装するための3相出力用コネクタ実装部23とを備えている。
Here, the
そして、半導体モジュール載置部21には、半導体モジュール30を取り付けるための取付けねじ38がねじ込まれる複数のねじ孔21aが形成されている。また、半導体モジュール載置部21及び電力及び信号用コネクタ実装部22には、制御回路基板40を取り付けるための複数の取付けポスト24が立設され、各取付けポスト24には、制御回路基板40を取り付けるための取付けねじ41がねじ込まれるねじ孔24aが形成されている。更に、3相出力用コネクタ実装部23には、3相出力用コネクタ60を取り付けるための取付けねじ61がねじ込まれる複数のねじ孔23aが形成されている。
A plurality of screw holes 21 a into which mounting screws 38 for mounting the
また、半導体モジュール30は、前述したモータ駆動部13の回路構成を有し、図4に示すように、基板31に、6個のFETTr1〜Tr6、電源ライン81に接続された正極端子81a、及び接地ラインに接続された負極端子82aが実装されている。また、基板31には、3相モータのa相出力ライン91aに接続されたa相出力端子92a、b相出力ライン91bに接続されたb相出力端子92b、及びc相出力ライン91cに接続されたc相出力端子92cを含む3相出力部90が実装されている。また、基板31上には、コンデンサを含むその他の表面実装部品37が実装されている。更に、半導体モジュール30の基板31には、半導体モジュール30を取り付けるための取付けねじ38が挿通する複数の貫通孔31aが設けられている。
The
このように構成された半導体モジュール30は、図3に示すように、ケース20の半導体モジュール載置部21上に複数の取付けねじ38により取り付けられる。
なお、半導体モジュール30を半導体モジュール載置部21上に取り付けるに際しては、放熱用シート39を半導体モジュール載置部21上に取付け、その放熱用シート39の上から半導体モジュール30を取り付ける。この放熱用シート39により、半導体モジュール30で発生した熱が放熱用シート39を介してケース20に放熱される。放熱用シート39は、放熱グリースなどの放熱性を有する部材を用いても良い。
As shown in FIG. 3, the
When mounting the
また、制御回路基板40は、基板上に複数の電子部品を実装して制御演算装置11及びゲート駆動回路12を含む制御回路を構成するものである。制御回路基板40は、半導体モジュール30を半導体モジュール載置部21上に取り付けた後、半導体モジュール30の上方から半導体モジュール載置部21及び電力及び信号用コネクタ実装部22に立設された複数の取付けポスト24上に複数の取付けねじ41により取り付けられる。制御回路基板40には、取付けねじ41が挿通する複数の貫通孔40aが形成されている。
The
また、電力及び信号用コネクタ50は、バッテリー(図示せず)からの直流電源を半導体モジュール30に、トルクセンサ12や車速センサ9からの信号を含む各種信号を制御回路基板40に入力するために用いられる。電力及び信号用コネクタ50は、半導体モジュール載置部21に設けられた電力及び信号用コネクタ実装部22に複数の取付けねじ51により取り付けられる。
Further, the power and
そして、3相出力用コネクタ60は、a相出力端子92a、b相出力端子92b、及びc相出力端子92cからの電流を出力するために用いられる。3相出用コネクタ60は、半導体モジュール載置部21の幅方向端部に設けられた3相出力用コネクタ実装部23に複数の取付けねじ61により取り付けられる。3相出力コネクタ60には、取付けねじ61が挿通する複数の貫通孔60aが形成されている。
更に、カバー70は、半導体モジュール30、制御回路基板40、電力及び信号用コネクタ50、及び3相出力用コネクタ60が取り付けられたケース20に対し、制御回路基板40の上方から当該制御回路基板40を覆うように取り付けられる。
The three-
Further, the
次に、図2の温度判定回路19で実行する温度判定処理について、具体的に説明する。
図5は、温度判定回路19で実行する温度判定処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップS1で、温度判定回路19は、サーミスタT1で検出した温度t1を取得し、ステップS2に移行する。
ステップS2では、温度判定回路19は、前記ステップS1で取得したサーミスタ温度t1と、予め設定した基準温度taとを比較する。ここで、基準温度taは、MOSFET17bの寄生ダイオードの定常発熱温度に設定する。そして、サーミスタ温度t1が基準温度taよりも低いと判定した場合にはステップS3に移行し、サーミスタ温度t1が基準温度ta以上であると判定した場合には、後述するステップS5に移行する。
Next, the temperature determination process executed by the
FIG. 5 is a flowchart showing a temperature determination processing procedure executed by the
First, in step S1, the
In step S2, the
ステップS3では、温度判定回路19は、サーミスタT1は正常であると判断してステップS4に移行し、電流制限フラグFLGを、電流制限を行わないことを示す“0”に設定してから温度判定処理を終了する。
一方、ステップS5では、温度判定回路19は、サーミスタT1に温度異常が発生していると判断してステップS6に移行し、電流制限フラグFLGを、電流制限を行うことを示す“1”に設定してから温度判定処理を終了する。
In step S3, the
On the other hand, in step S5, the
次に、MCU11の具体的構成について説明する。
図6は、MCU11の構成を示すブロック図である。
電流指令値演算部111は、操舵トルクT及び車速Vを入力し、これらに基づいて電流指令値Iref1を演算する。
また、指令値補償部112は、電流指令値演算部111で演算した電流指令値Iref1を補償するための補償値CMを演算する。この指令値補償部112は、SAT推定フィードバック部112aで推定したセルフアライニングトルク(SAT)と、慣性補償値演算部112bで演算した慣性補償値とを加算部112cで加算した結果と、収斂性補償値演算部112dで演算した収斂性補償値とを加算部112eで加算した結果を、補償値CMとして演算する。ここで、慣性補償値は、電動モータ8の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止するためのものであり、収斂性補償値は、ヨーレートの収斂性を補償するためのものである。
Next, a specific configuration of the
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the
The current command
The command
補償値演算部112で演算した補償値CMは、加算部113によって電流指令値演算部111で演算した電流指令値Iref1に加算される。加算部113の加算結果は、電流指令値Iref2として電流制限部114に入力される。
電流制限部114には、上述した温度判定回路19の判定結果である電流制限フラグFLGが入力され、電流制限フラグFLG=1である場合には、電流指令値Iref2を、例えば20%に制限した電流指令値Iref3を出力する。一方、電流制限フラグFLG=0である場合には、電流指令値Iref2をそのまま(100%)電流指令値Iref3として出力する。
The compensation value CM calculated by the compensation
The
減算部115は、電流制限部114による制限処理後の電流指令値Iref3から、モータ電流検出器118aで検出されたモータ電流Imを減算し、その電流偏差Iref4を電流制御部116に出力する。
電流制御部116は、入力された電流偏差に対してPI制御を施し、電圧指令値Eを演算する。PWM制御部117は、電流制御値Eに基づいてインバータ118(モータ駆動部13)の半導体スイッチング素子(FET)を駆動するPWM信号のデューティ比を演算し、これをインバータ118に出力する。
The
The
このように、直流電源Bからモータ駆動部13への通電経路を導通/遮断する電源リレー17は、2つのスイッチング素子(nチャンネルMOSFET17a,17b)を直列にバックトゥバックに配置する半導体リレーとする。したがって、電源からの通電経路に設ける電源リレーとして、電磁リレー等の構造上の体積が大きい所謂メカリレーを採用する場合と比較して、電源リレーの小型化を実現することができる。そのため、小型化が望まれる電動パワーステアリング装置においては好適である。
As described above, the
そして、電源リレー17の2つのスイッチング素子のうち、モータ駆動部13側から直流電源B側への電流を遮断するスイッチング素子(MOSFET17b)の温度を検出し、検出した温度に基づいて電源リレー17の異常を診断する。
ここで、2つのスイッチング素子のうち、上記通電経路の直流電源B側(前段)に配置したMOSFET17aは、自身の寄生ダイオードが逆方向(モータ駆動部13側から直流電源B側へ)の電流を流す素子である。一方、上記通電経路のモータ駆動部13側(後段)に配置したMOSFET17bは、自身の寄生ダイオードが逆方向(モータ駆動部13側から直流電源B側へ)の電流を流す素子である。
Of the two switching elements of the
Here, of the two switching elements, the
そのため、MOSFET17aのゲートのみに異常が発生した場合には、上記通電経路を導通状態とするためにスイッチ駆動回路18がMOSFET17a,17bをオン制御する信号を出力しても、MOSFET17aが非導通となるだけであるため、異常発熱は発生しない。
ところが、MOSFET17bのゲートのみに異常が発生した場合には、MOSFET17aが導通し、MOSFET17bが非導通となる。すると、直流電源Bから供給される電力は、MOSFET17aを通り、さらにMOSFET17bの寄生ダイオードを通って、電解コンデンサCに蓄積される。このとき、MOSFET17bの寄生ダイオードへは、正常時よりも大きな電流が流れ、異常発熱が発生する。
Therefore, when an abnormality occurs only in the gate of the
However, when an abnormality occurs only in the gate of the
したがって、MOSFET17bの近傍にサーミスタT1を配置し、サーミスタT1で検出した温度t1と定常発熱温度である基準温度taとを比較することで、サーミスタT1の温度異常、即ち電源リレー17(MOSFET17b)の異常発生を検知することができる。
また、電源リレー17の発熱異常を検知した際に、パワーモジュールの消費電力であるモータ電流を正常時と比較して制限するので、寄生ダイオードの異常発熱によりMOSFET17bが故障するのを防止することができる。さらに、電源リレー17の異常発生時には電流指令値を制限するので、正常時と比較して操舵補助力は小さくなるが、EPS制御自体は継続させることができる。すなわち、電源リレー17の異常発生時には、正常時よりも小さい操舵補助力を発生する操舵補助制御を継続し、発熱を抑えながら軽い操舵を継続することができる。
Accordingly, the thermistor T1 is disposed in the vicinity of the
Further, when a heat generation abnormality of the
以上のように、サーミスタT1によるMOSFET17b近傍の温度監視を行い、予期しない急激な温度上昇を検知した場合には、パワーモジュールで消費する電力を各素子が故障しない温度となるまで減少させるので、各素子の過熱による故障を防止しシステムの信頼性を高めることができる。
なお、上記において、MOSFET17aが第1のMOSFETに対応し、MOSFET17bが第2のMOSFETに対応し、サーミスタT1が温度検出部に対応し、温度判定回路19が異常検出部に対応している。
As described above, when the temperature of the vicinity of the
In the above description, the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、上述した第1の実施形態において、サーミスタT1の温度t1を予め設定した基準温度taと比較することで異常発熱を検知しているのに対し、サーミスタT1の温度t1を、ある別の場所に配置したサーミスタ温度と比較するようにしたものである。
図7は、本実施形態におけるコントローラ10の制御系を示すブロック図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, abnormal heat generation is detected by comparing the temperature t1 of the thermistor T1 with a preset reference temperature ta in the first embodiment, whereas the temperature t1 of the thermistor T1. Is compared with the thermistor temperature placed at some other location.
FIG. 7 is a block diagram showing a control system of the
本実施形態のコントローラ10は、図2に示すコントローラ10においてサーミスタT2を配置したことを除いては、図2に示すコントローラ10と同様の構成を有する。そのため、ここでは構成の異なる部分を中心に説明する。
サーミスタT2は、図8に示すように、半導体モジュール30の基板31上でサーミスタT1とは離れた位置に配置する。なお、サーミスタT2を配置する位置は、基板31上で大電流が近くを流れない位置であれば適宜設定可能である。そして、サーミスタT2は、検出した温度t2を温度判定回路19に入力する。
The
As shown in FIG. 8, the thermistor T2 is disposed on the
図9は、本実施形態の温度判定回路19で実行する温度判定処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップS11で、温度判定回路19は、サーミスタT1で検出した温度t1を取得し、ステップS12に移行する。
ステップS12では、温度判定回路19は、サーミスタT2で検出した温度t2を取得し、ステップS13に移行する。
FIG. 9 is a flowchart showing a temperature determination processing procedure executed by the
First, in step S11, the
In step S12, the
ステップS13では、温度判定回路19は、前記ステップS11で取得したサーミスタ温度t1と、前記ステップS12で取得したサーミスタ温度t2との差分の絶対値(|t1−t2|)を算出する。そして、サーミスタ温度の差分の絶対値が予め設定した基準温度tbを下回っているか否かを判定する。ここで、基準温度tbは、MOSFET17bの寄生ダイオードの定常発熱温度と、半導体モジュール30の基板31の定常発熱温度とを考慮して設定する。
In step S13, the
そして、サーミスタ温度の差分の絶対値が基準温度tbよりも低いと判定した場合にはステップS14に移行し、サーミスタ温度の差分の絶対値が基準温度tb以上であると判定した場合には、後述するステップS16に移行する。
ステップS14では、温度判定回路19は、サーミスタT1及びT2は正常であると判断してステップS15に移行し、電流制限フラグFLGを、電流制限を行わないことを示す“0”に設定してから温度判定処理を終了する。
When it is determined that the absolute value of the thermistor temperature difference is lower than the reference temperature tb, the process proceeds to step S14. When it is determined that the absolute value of the thermistor temperature difference is equal to or higher than the reference temperature tb, The process proceeds to step S16.
In step S14, the
一方、ステップS16では、温度判定回路19は、サーミスタT1又はT2に温度異常が発生していると判断し、ステップS17に移行する。このとき、サーミスタ温度t1がサーミスタ温度t2よりも高い場合、MOSFET17bの寄生ダイオードの過熱異常であるか、又はサーミスタT1の温度検出不良であると判断する。また、サーミスタ温度t1がサーミスタ温度t2よりも低い場合、サーミスタT2の温度検出不良であるか、サーミスタT2近傍の素子の過熱異常であると判断する。
On the other hand, in step S16, the
ステップS17では、温度判定回路19は、電流制限フラグFLGを、電流制限を行うことを示す“1”に設定してから温度判定処理を終了する。
このように、MOSFET17bの近傍にサーミスタT1を配置すると共に、サーミスタT1とは離れた位置にサーミスタT2を配置し、サーミスタT1で検出した温度t1とサーミスタT2で検出した温度t2とを比較することで、サーミスタT1の温度異常、即ち電源リレー17(MOSFET17b)の異常発生を検知することができる。さらに、サーミスタT2周辺の温度異常についても検知することができる。
In step S17, the
As described above, the thermistor T1 is disposed in the vicinity of the
そのため、電源リレー17に発熱異常が発生している場合だけでなく、サーミスタT2周辺の素子に発熱異常が発生している場合にも、モータ電流を制限することができ、半導体モジュール30の安全性を高めることができる。
なお、上記において、サーミスタT1が第1温度検出部に対応し、サーミスタT2が第2温度検出部に対応している。
Therefore, the motor current can be limited not only when the heat generation abnormality occurs in the
In the above description, the thermistor T1 corresponds to the first temperature detector, and the thermistor T2 corresponds to the second temperature detector.
1…操向ハンドル、2…コラム軸、3…減速ギア、4A,4B…ユニバーサルジョイント、5…ピニオンラック機構、6…タイトロッド、7…トルクセンサ、8…電動モータ、9…車速センサ、10…コントローラ、11…MCU、12…ブリッジ用ゲート駆動回路、13…モータ駆動部、14…入力I/F回路、15…電流検出器、16…A/D変換回路、17…電源リレー、17a,17b…nチャンネルMOSFET、18…スイッチ駆動回路、19…温度判定回路、20…ケース、21…半導体モジュール載置部、21a…ねじ孔、22…電力及び信号用コネクタ実装部、23…3相出力用コネクタ実装部、23a…ねじ孔、24…取付けポスト、24a…ねじ孔、30…半導体モジュール、31…基板、31a…貫通孔、37…表面実装部品、38…取付けねじ、39…放熱用シート、40…制御回路基板、40a…貫通孔、41…取付けねじ、50…電力及び信号用コネクタ、51…取付けねじ、60…3相出力用コネクタ、60a…貫通孔、61…取付けねじ、70…カバー、81…電源ライン、81a…正極端子、82a…負極端子、90…3相出力部、91a…a相出力ライン、91b…b相出力ライン、91c…c相出力ライン、G…ゲート電極(電極)、S…ソース電極(電極)、T1,T2…サーミスタ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記モータ駆動部に電源電圧を供給する電源と、
前記電源から前記モータ駆動部への通電経路に設けられ、当該通電経路を導通/遮断する第1のMOSFETと、当該第1のMOSFETのドレイン・ソース間に、アノードが前記モータ駆動部側に、カソードが前記直流電源側に接続された第1の寄生ダイオードと、前記通電経路の前記第1のMOSFETよりも前記モータ駆動部側に設けられ、当該通電経路を導通/遮断する第2のMOSFETと、当該第2のMOSFETのドレイン・ソース間に、アノードが前記直流電源側に、カソードが前記モータ駆動部側に接続された第2の寄生ダイオードと、を有する電源リレーと、
少なくとも前記第2の寄生ダイオードの近傍の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部で検出した温度に基づいて、前記電源リレーの異常を検出する異常検出部と、を備える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 apparatus comprising: an electric motor that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle; and a motor drive unit that drives the electric motor,
A power supply for supplying a power supply voltage to the motor drive unit;
Provided in the energization path from the power source to the motor drive unit, the first MOSFET that conducts / cuts off the energization path, and the anode on the motor drive unit side between the drain and source of the first MOSFET, A first parasitic diode having a cathode connected to the DC power supply side, and a second MOSFET that is provided closer to the motor drive unit than the first MOSFET in the energization path and that conducts / cuts off the energization path; A power relay having a second parasitic diode having an anode connected to the DC power supply side and a cathode connected to the motor drive unit side between the drain and source of the second MOSFET;
A temperature detection unit for detecting a temperature in the vicinity of at least the second parasitic diode;
An electric power steering apparatus comprising: an abnormality detection unit that detects an abnormality of the power relay based on the temperature detected by the temperature detection unit.
前記第2の寄生ダイオードの近傍の温度を検出する第1温度検出部と、
前記電源リレーの実装基板上で当該電源リレーから離れた位置の温度を検出する第2温度検出部と、を備え、
前記異常検出部は、
前記第1温度検出部で検出した温度と前記第2温度検出部で検出した温度との差分の絶対値が、予め設定した基準温度以上であるとき、前記電源リレーに異常が発生していると判断することを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 The temperature detector is
A first temperature detector for detecting a temperature in the vicinity of the second parasitic diode;
A second temperature detection unit that detects a temperature at a position away from the power supply relay on the power supply relay mounting board; and
The abnormality detection unit
When the absolute value of the difference between the temperature detected by the first temperature detector and the temperature detected by the second temperature detector is equal to or higher than a preset reference temperature, an abnormality has occurred in the power relay. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the determination is made.
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