JP2014171307A - Motor control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、状態量モニタ回路を有するモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device having a state quantity monitor circuit.
車両の操舵機構に、モータのアシストトルクを付与することにより、運転者のステアリング操作を補助する、電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置には、運転者のステアリング操作に伴い、操舵機構に付与される操舵トルクを検出するトルクセンサ、及びトルクセンサの検出操舵トルクに基づいて、モータの駆動を制御するモータ制御装置(ECU)が設けられている。 2. Description of the Related Art There is known an electric power steering device that assists a driver's steering operation by applying a motor assist torque to a vehicle steering mechanism. The electric power steering apparatus includes a torque sensor that detects a steering torque applied to a steering mechanism in accordance with a driver's steering operation, and a motor control apparatus that controls driving of the motor based on the detected steering torque of the torque sensor. (ECU) is provided.
ECUは、モータに駆動電圧を供給する駆動回路部、及び駆動回路部の動作を制御する制御部(マイコン)を備えている。そして、マイコンは、外部に設けられた車載バッテリから電圧が供給される。 The ECU includes a drive circuit unit that supplies a drive voltage to the motor, and a control unit (microcomputer) that controls the operation of the drive circuit unit. The microcomputer is supplied with a voltage from a vehicle-mounted battery provided outside.
このため、従来は、特許文献1に見られるように、車両状態に応じて、マイコンによる制御が行われるウェークアップ状態と、マイコンの制御が行われないスリープ状態を切り替えて、スリープ状態に切り替えることによって、ECUでの消費電力を少なくなるようにしている。
For this reason, conventionally, as seen in
しかしながら、上記方法では、スリープ状態に切り替えても、状態量モニタ回路には常時電力を供給し続けるので、電力が不要な場合でも、電力を消費続ける懸念がある。本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、状態量モニタ回路の適切な動作を確保しつつ、消費電力を低減できるモータ制御装置を提供することにある。 However, in the above method, even when switching to the sleep state, power is continuously supplied to the state quantity monitor circuit, so there is a concern that power may be consumed even when power is unnecessary. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a motor control device that can reduce power consumption while ensuring proper operation of a state quantity monitor circuit.
上記の課題を解決するため、請求項1に記載のモータ制御装置は、モータ制御装置の状態量をモニタする状態量モニタ手段と、前記状態量モニタ手段により検出した状態量を変換するA/D変換手段と、前記状態量モニタ手段の電力の供給、及び遮断を切り替える切り替え手段と、前記切り替え手段を切り替える制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記A/D変換手段が状態量を変換するときには、前記切り替え手段により、前記状態量モニタ手段への電力を供給すること、を要旨とする。
In order to solve the above-described problem, a motor control device according to
制御手段は、A/D変換手段が状態量を変換するときには、切り替え手段により、状態量モニタ手段への電力を供給する構成とした。その結果、A/D変換手段が状態量を変換するときにのみ、状態量モニタ手段への電力を供給するので、状態量モニタ手段に電力を常時供給している場合と比較して、消費電力を低減できる。 The control unit is configured to supply power to the state quantity monitoring unit by the switching unit when the A / D conversion unit converts the state quantity. As a result, since power is supplied to the state quantity monitoring means only when the A / D conversion means converts the state quantity, the power consumption is compared with the case where power is always supplied to the state quantity monitoring means. Can be reduced.
請求項2に記載のモータ制御装置は、前記A/D変換手段による状態量を変換するタイミングはあらかじめ、決められていて、タイマによる割り込み処理にて、前記状態量モニタ手段への電力が供給されること、を要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, the timing for converting the state quantity by the A / D conversion means is determined in advance, and power is supplied to the state quantity monitoring means by interruption processing by a timer. This is the gist.
A/D変換手段による状態量を変換するタイミングはあらかじめ、決められていて、タイマによる割り込み処理にて、状態量モニタ手段への電力が供給される構成とした。
その結果、一定周期毎に規則正しく、状態量モニタ手段への電力の供給、遮断が繰り返されるので、ランダムに状態量モニタ手段への電力の供給、遮断が繰り返される場合に比較して、より一層消費電力を低減できる。
The timing for converting the state quantity by the A / D conversion means is determined in advance, and power is supplied to the state quantity monitoring means by interrupt processing by a timer.
As a result, the supply and cut-off of power to the state quantity monitoring means are repeated regularly at regular intervals, so that even more power is consumed than when the supply and cut-off of power to the state quantity monitoring means are repeated at random. Electric power can be reduced.
請求項3に記載のモータ制御装置は、前記A/D変換手段により検出した状態量の異常を判定する状態量異常判定手段を、更に備え、前記制御手段は、前記状態量異常判定手段により状態量の異常が確定した場合には、前記切り替え手段により、前記状態量モニタ手段への電力供給を遮断すること、を要旨とする。
The motor control device according to
A/D変換手段により検出した状態量の異常を判定する状態量異常判定手段を、更に備え、制御手段は、状態量異常判定手段により状態量の異常が確定した場合には、切り替え手段により、状態量モニタ手段への電力供給を遮断する構成とした。その結果、状態量異常判定手段により状態量の異常が確定した場合には、状態量モニタ手段への電力供給を一切遮断するので、より一層消費電力を低減できる。 A state quantity abnormality determining means for determining an abnormality of the state quantity detected by the A / D conversion means is further provided. When the state quantity abnormality is confirmed by the state quantity abnormality determining means, the control means The power supply to the state quantity monitoring means is cut off. As a result, when the state quantity abnormality is determined by the state quantity abnormality determining means, the power supply to the state quantity monitoring means is completely cut off, so that the power consumption can be further reduced.
本発明のモータ制御装置によれば、状態量モニタ回路の適切な動作を確保しつつ、消費電力を低減できる。 According to the motor control device of the present invention, power consumption can be reduced while ensuring proper operation of the state quantity monitor circuit.
以下、コラム型の電動パワーステアリング装置(以下、EPSという)に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のEPS1において、ステアリング2が固定されたステアリングシャフト3は、ラックアンドピニオン機構4を介してラック軸5と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト3の回転は、ラックアンドピニオン機構4によりラック軸5の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト3は、コラムシャフト8、インターミディエイトシャフト9、及びピニオンシャフト10を連結してなる。そして、このステアリングシャフト3の回転に伴うラック軸5の往復直線運動が、同ラック軸5の両端に連結されたタイロッド11を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪12の舵角が変更されるようになっている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention embodied in a column-type electric power steering apparatus (hereinafter referred to as EPS) will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the
また、EPS1は、モータ21を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのEPSアクチュエータ24(操舵力補助装置)と、EPSアクチュエータ24の作動を制御するモータ制御装置27(以下、ECUという)とを備えている。
The
本実施形態のEPSアクチュエータ24は、コラム型のEPSアクチュエータであり、その駆動源であるモータ21は、減速機構23を介してコラムシャフト8と駆動連結されている。そして、同モータ21の回転を減速機構23により減速してコラムシャフト8に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
The
一方、ECU27には、車速センサ25、トルクセンサ26、及びモータ回転角センサ22が接続されており、ECU27は、これら各センサの出力信号に基づいて、車速V、操舵トルクτ、及びモータ回転角θmを検出する。
On the other hand, a
図2に示すように、ECU27は、モータ21に三相交流電圧を供給する駆動回路部40と、駆動回路部40を介して、モータ21の駆動を制御する制御部41(以下、マイコンという:制御手段)を備えている。
As shown in FIG. 2, the
駆動回路部40は、複数のMOSFETをブリッジ状に接続した、周知の構成からなる。駆動回路部40は、マイコン41から入力されるゲート信号に基づいて、複数のMOSFETがオン/オフすることにより、車載バッテリBTから、電源用リレー45を介して供給される直流電圧を、三相(U相、V相、W相)の交流電圧に変換する。変換された三相交流電圧がモータ駆動電圧として、モータ21に供給されることにより、モータ21が駆動する。
The
駆動回路部40と、モータ21の間には、U相、V相、及びW相の各相電流値Iを検出する電流センサ49が設けられている。電流センサ49の出力は、マイコン41に取り込まれている。又、トルクセンサ26、モータ回転角センサ22、及び車速センサ25のそれぞれの出力も、マイコン41に取り込まれている。
Between the
マイコン41は、モータ回転角センサ22、車速センサ25、トルクセンサ26、及び電流センサ49を通じて、それぞれ検出されるモータ回転角θm、車速V、操舵トルクτ、及び各相電流値Iに基づいて、モータ21の駆動を制御する。
The
そして、マイコン41用の電源は、ダイオードD1、及びエンジン始動スイッチであるイグニッションスイッチIGSWを介して車載バッテリBTに接続されている。
また、マイコン41用の電源は、電源用リレー45と、駆動回路部40とを接続する配線の途中に、ダイオードD2を介する形でも車載バッテリBTに接続されている。
即ち、イグニッションスイッチIGSW、または、電源用リレー45のいずれか一方がオンされると、車載バッテリBTから、マイコン41に電力が供給される。
The power source for the
The power source for the
That is, when either the ignition switch IGSW or the
次に、マイコン41が電源用リレー45のオン/オフを切り替える手順について説明する。
まず、運転者により、イグニッションスイッチIGSWがオン操作されると、車載バッテリBTからイグニッションスイッチIGSW、ダイオードD1を介して、マイコン41に電力が供給され、マイコン41が作動する。作動したマイコン41は、CPUやメモリなどの自身に搭載された電子部品、モータ回転角センサ22、車速センサ25、トルクセンサ26、電流センサ49、及び駆動回路部40などを含む、電動パワーステアリング装置全体の正常な動作を確認する、いわゆるイニシャルチェックを行う。
Next, a procedure in which the
First, when the ignition switch IGSW is turned on by the driver, electric power is supplied from the in-vehicle battery BT to the
そして、イニシャルチェックを通じて、電動パワーステアリング装置全体が正常であることを確認できた場合、電源用リレー45をオンさせる。これにより、車載バッテリBTから、駆動回路部40に直流電圧が供給され、モータ21がモータ駆動制御を開始する。
Then, when it is confirmed through the initial check that the entire electric power steering apparatus is normal, the
また、運転者により、イグニッションスイッチIGSWがオフ操作されると、イグニッションスイッチIGSWを介した、マイコン41への電力供給は遮断されるが、マイコン41は、電源用リレー45を介した電力供給により、動作状態を維持することができる。この時、マイコン41は、イグニッションスイッチIGSWのオフ操作を検知すると、モータ回転角センサ22、車速センサ25、トルクセンサ26、及び電流センサ49の出力などに基づいて、モータ駆動制御を停止する条件が成立したか否かを判断する。そして、モータ駆動制御を停止する条件が成立した場合、電源用リレー45をオフする。これにより、車載バッテリBTから、駆動回路部40への駆動電流の供給が遮断されるとともに、マイコン41が停止する。
Further, when the ignition switch IGSW is turned off by the driver, the power supply to the
更に、ECU27は、イグニッションスイッチIGSWを介して、車載バッテリBTから所定の電圧が供給されているかどうか、をモニタするイグニッション電圧モニタ回路部(状態量モニタ手段)50を有している。イグニッション電圧モニタ回路部50は、リレー(切り替え手段)46、分圧抵抗R11,R12及びフィルタ用コンデンサC11で構成されている。そして、リレー46がオン時に、イグニッション電圧が、分圧抵抗R11,R12で分圧され、A/D変換器(A/D変換手段)43に入力される。
Furthermore, the
次に、マイコン41は、A/D変換器43によって入力されたイグニッション電圧が正常か、異常かを判定処理する。マイコン41が行う一連のプログラム処理は、一般的に処理タスクと呼ばれる。上述した、A/D変換器によるイグニッション電圧モニタ動作、及び異常判定処理は、状態判定処理タスク中でなされる。
Next, the
次に、本実施形態のモータ制御装置27による、状態判定処理タスクの構成図を図3に基づいて説明する。
図3に示すように、マイコン41のメモリ42には、割り込みタイマ毎に割り付けられたアドレスに、状態判定処理タスクがプログラムされている。本実施形態では、割り込み時間t1ms毎に、割り込み1がアクセスされ、割り込み1にプログラムされている、状態判定処理タスク1(本実施形態では、イグニッション電圧モニタ、及び異常判定処理)が起動される。更に、割り込み時間t2ms毎に、割り込み2がアクセスされ、割り込み2にプログラムされている、状態判定処理タスク2が起動される。以下、上記処理手順に従って、残りのタスクも順次処理される。
Next, a configuration diagram of a state determination processing task by the
As shown in FIG. 3, in the
本実施形態のモータ制御装置27は、A/D変換手段(A/D変換器)が状態量を変換するときには、切り替え手段(リレー)により、状態量モニタ手段(イグニッション電圧モニタ)への電力を供給する構成となっている。
次に、本実施形態のモータ制御装置27による、イグニッション電圧モニタ回路への電力の供給、及び遮断を切り替える状態判定処理タスクの処理手順を図4に基づいて説明する。
まず、マイコン41は、異常確定フラグがオフか否かを判定する(ステップS101)そして、マイコン41は、異常確定フラグがオフの場合(ステップS101:YES)には、リレー46をオンし、イグニッション電圧モニタ回路へ電力を供給する(ステップS102)。次に、マイコン41は、A/D変換器43で変換されたA/D変換値VDを読み込む(ステップS103)。そして、マイコン41は、リレー46をオフし、イグニッション電圧モニタ回路への電力を遮断する(ステップS104)。
これらのステップは、上述したタイマによる割り込みにて処理される。
When the A / D conversion means (A / D converter) converts the state quantity, the
Next, a processing procedure of a state determination processing task for switching between supply and interruption of power to the ignition voltage monitor circuit by the
First, the
These steps are processed by the above-described interruption by the timer.
次に、マイコン41は、A/D変換器43で変換されたA/D変換値VDが、正常か否かを判定する(VL≦VD≦VU、ステップS105、状態量異常判定手段)。
そして、マイコン41は、A/D変換値VDが正常でない場合(VD<VLまたはVD>VU、ステップS105:NO)には、異常確認カウンタCTRをインクリメントする(CTR=CTR+1、ステップS106)。
Next, the
If the A / D conversion value VD is not normal (VD <VL or VD> VU, step S105: NO), the
次に、マイコン41は、異常確認カウンタCTRが所定カウント値CTR0以上か否かを判定する(ステップS107)。そして、マイコン41は、異常確認カウンタCTRが所定カウント値CTR0以上の場合(CTR≧CTR0、ステップS107:YES)には、イグニッション電圧の異常が確定したと判定して、異常確定フラグをオン(ステップS108)し、状態判定処理タスクを終了する。
Next, the
一方、マイコン41は、異常確認カウンタCTRが所定カウント値CTR0より小さい場合(CTR<CTR0、ステップS107:NO)、または、A/D変換器43で変換されたA/D変換値VDが、正常な場合(VL≦VD≦VU、ステップS105:YES)には、何も処理をしないで、状態判定処理タスクを終了する。
On the other hand, the
更に、マイコン41は、異常確定フラグがオンの場合(ステップS101:NO)には、イグニッション電圧をモニタする必要がないと判断して、リレー46をオンしない。即ち、イグニッション電圧モニタ回路へ電力を供給しないで、状態判定処理タスクを終了する。
Further, when the abnormality determination flag is on (step S101: NO), the
以上説明したように、本実施形態のモータ制御装置27によれば、以下の作用・効果が得られる。
マイコン41は、A/D変換器43で変換されたA/D変換値VDを読み込むときには、イグニッション電圧モニタ回路部50のリレー46をオンにして、イグニッション電圧モニタ回路部50への電力を供給する構成とした。その結果、A/D変換器43で変換されたA/D変換値VDを読み込むときのみ、イグニッション電圧モニタ回路部50への電力が供給されるので、イグニッション電圧モニタ回路部50へ電力を常時供給している場合と比較して、消費電力を低減できる。
As described above, according to the
When the
更に、マイコン41は、A/D変換器43で変換されたA/D変換値VDの異常を判定するA/D変換値VD異常判定手段(ステップS105)を、更に備え、A/D変換値VD異常判定手段によりA/D変換器43で変換されたA/D変換値VDの異常が確定した場合には、イグニッション電圧モニタ回路部50のリレー46をオフにして、イグニッション電圧モニタ回路部50への電力供給を遮断する構成とした。その結果、A/D変換値VD異常判定手段によりA/D変換値VDの異常が確定した場合には、異常確定異常フラグをオンにして、イグニッション電圧モニタ回路部50への電力供給を一切遮断するので、より一層消費電力を低減できる。
Further, the
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した、以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態の図2に例示したブロック図では、状態量モニタ回路として、イグニッション電圧モニタ回路部を提示したが、これに限ったことではなく、パワー電圧モニタ回路部、モータ回転角センサ用電圧モニタ回路部、トルクセンサ用電圧モニタ回路部、及び車速センサ用電圧モニタ回路部に適用してもよい。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the block diagram illustrated in FIG. 2 of the above embodiment, the ignition voltage monitor circuit unit is presented as the state quantity monitor circuit. However, the present invention is not limited to this, and the power voltage monitor circuit unit and the motor rotation angle sensor voltage are not limited thereto. You may apply to the monitor circuit part, the voltage monitor circuit part for torque sensors, and the voltage monitor circuit part for vehicle speed sensors.
・上記実施形態の図4に例示したフローチャートでは、A/D変換値VD異常判定手段として、イグニッション電圧異常判定手段を提示したが、これに限ったことではなく、パワー電圧異常判定手段、モータ回転角センサ用電圧異常判定手段、トルクセンサ用電圧異常判定手段、及び車速センサ用電圧異常判定手段に適用してもよい。 In the flowchart illustrated in FIG. 4 of the above embodiment, the ignition voltage abnormality determination unit is presented as the A / D conversion value VD abnormality determination unit. However, the present invention is not limited to this, and the power voltage abnormality determination unit, motor rotation You may apply to the voltage abnormality determination means for angle sensors, the voltage abnormality determination means for torque sensors, and the voltage abnormality determination means for vehicle speed sensors.
・上記実施形態の図3に例示した処理では、状態判定処理タスクをタイマ割り込みにて処理したが、タイマ割り込みを使用せず、状態判定処理タスクをプログラム順に処理してもよい。 In the processing illustrated in FIG. 3 of the above embodiment, the state determination processing task is processed by the timer interrupt, but the state determination processing task may be processed in the program order without using the timer interrupt.
・上記実施形態では、本発明を車両の電動パワーステアリング装置に適用したが、例えば、車両のステアリングシャフト3において、ステアリング2側の第1シャフトと、転舵輪12側の第2シャフトとの間の伝達比を可変とする伝達比可変装置に本発明を適用してもよい。
In the above embodiment, the present invention is applied to the electric power steering device for a vehicle. For example, in the
・上記実施形態及びその変形例では、本発明を車両の電動パワーステアリング装置に適用する場合について例示したが、本発明の適用対象は、これに限らない。本発明は、車両に搭載されたモータ制御装置に限らず、マイコン、状態量モニタ回路、及び状態量異常判定手段を有する任意のモータ制御装置に適用可能である。 In the above embodiment and its modifications, the case where the present invention is applied to an electric power steering device for a vehicle is illustrated, but the application target of the present invention is not limited thereto. The present invention is not limited to a motor control device mounted on a vehicle, but can be applied to any motor control device having a microcomputer, a state quantity monitor circuit, and a state quantity abnormality determination unit.
・本実施形態では、本発明をコラムアシストEPSに具体化したが、本発明をラックアシストEPSやピニオンアシストEPSに適用してもよい。 In the present embodiment, the present invention is embodied in the column assist EPS, but the present invention may be applied to a rack assist EPS or a pinion assist EPS.
1:電動パワーステアリング装置(EPS)、2:ステアリング、
3:ステアリングシャフト、4:ラックアンドピニオン機構、5:ラック軸、
8:コラムシャフト、9:インターミディエイトシャフト、10:ピニオンシャフト、11:タイロッド、12:転舵輪、21:モータ、
22:モータ回転角センサ、23:減速機構、
24:EPSアクチュエータ(操舵力補助装置)、
25:車速センサ、26:トルクセンサ、27:モータ制御装置(ECU)、
40:駆動回路部、41:制御部(マイコン、制御手段)、42:メモリ、
43:A/D変換器(A/D変換手段)、45:電源用リレー、
46:リレー(切り替え手段)、49:電流センサ、
50:イグニッション電圧モニタ回路部(状態量モニタ手段)、
V:車速、τ:操舵トルク、θm:モータ回転角、I:各相電流値、
IGSW:イグニッションスイッチ、BT:車載バッテリ、
D1、D2:ダイオード、
VD:A/D変換値、VL:A/D変換下限値、VU:A/D変換上限値、
CTR:異常確認カウンタ、CTR0:所定カウント値
1: Electric power steering device (EPS), 2: Steering,
3: Steering shaft, 4: Rack and pinion mechanism, 5: Rack shaft,
8: column shaft, 9: intermediate shaft, 10: pinion shaft, 11: tie rod, 12: steered wheel, 21: motor,
22: Motor rotation angle sensor, 23: Deceleration mechanism,
24: EPS actuator (steering force assist device),
25: Vehicle speed sensor, 26: Torque sensor, 27: Motor controller (ECU),
40: drive circuit unit, 41: control unit (microcomputer, control means), 42: memory,
43: A / D converter (A / D conversion means), 45: Relay for power supply,
46: Relay (switching means), 49: Current sensor,
50: Ignition voltage monitor circuit unit (state quantity monitor means),
V: vehicle speed, τ: steering torque, θm: motor rotation angle, I: current value of each phase,
IGSW: Ignition switch, BT: In-vehicle battery,
D1, D2: Diode,
VD: A / D conversion value, VL: A / D conversion lower limit value, VU: A / D conversion upper limit value,
CTR: Abnormality confirmation counter, CTR0: Predetermined count value
Claims (3)
前記状態量モニタ手段により検出した状態量を変換するA/D変換手段と、
前記状態量モニタ手段の電力の供給、及び遮断を切り替える切り替え手段と、
前記切り替え手段を切り替える制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記A/D変換手段が状態量を変換するときには、前記切り替え手段により、前記状態量モニタ手段への電力を供給すること、
を特徴とするモータ制御装置。 State quantity monitoring means for monitoring the state quantity of the motor control device;
A / D conversion means for converting the state quantity detected by the state quantity monitoring means;
Switching means for switching between supply and interruption of power of the state quantity monitoring means;
Control means for switching the switching means,
The control means supplies power to the state quantity monitoring means by the switching means when the A / D conversion means converts the state quantity;
A motor control device.
を特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 The timing for converting the state quantity by the A / D conversion means is determined in advance, and power is supplied to the state quantity monitoring means by interrupt processing by a timer.
The motor control device according to claim 1.
前記制御手段は、前記状態量異常判定手段により状態量の異常が確定した場合には、前記切り替え手段により、前記状態量モニタ手段への電力供給を遮断すること、
を特徴とした請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置。 A state quantity abnormality determining means for determining an abnormality of the state quantity detected by the A / D conversion means;
The control means shuts off the power supply to the state quantity monitoring means by the switching means when an abnormality of the state quantity is confirmed by the state quantity abnormality determining means;
The motor control device according to claim 1 or 2, wherein
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