JP2015217855A - Power supply relay controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源と当該電源から電力を供給するアクチュエータ回路との間に配置したリレーを制御する電源リレー制御装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply relay control device that controls a relay disposed between a power supply and an actuator circuit that supplies electric power from the power supply.
電動パワーステアリング装置では、一般に、電源ライン及びモータラインに、フェールセーフを目的として機械式リレーを実装している。このようなリレーとしては、低温環境時の接点凍結の原因となる水分の浸入を可能な限り遮断するために、気密封止タイプのリレーが広く用いられている。
また、近年、システムの小型化、高出力化の要求により、リレーもより小型化されており、リレーの内部容積は減少傾向にある。一方で、リレーに用いられるケース材は樹脂を用いたものが一般的であり、このリレーが長時間高温高湿環境に放置されると、たとえ気密性が確保されたリレーであっても空気中の水分を樹脂部から吸収してしまい、内部容積の少ないリレーでは特に内部の相対湿度が大きく上昇してしまう。その結果、リレー接点に結露が発生しやすい。
In an electric power steering apparatus, generally, a mechanical relay is mounted on a power supply line and a motor line for the purpose of fail-safe. As such a relay, a hermetic sealing type relay is widely used in order to cut off the intrusion of moisture that causes contact freezing in a low temperature environment as much as possible.
In recent years, relays have been further downsized due to demands for system miniaturization and high output, and the internal volume of relays is decreasing. On the other hand, the case material used for relays is generally made of resin, and if this relay is left in a high temperature and high humidity environment for a long time, even if it is a relay that ensures airtightness, In particular, in a relay with a small internal volume, the internal relative humidity is greatly increased. As a result, condensation tends to occur at the relay contact.
さらに、放熱性の改善を目的として、リレーを金属基板上に直接実装し、リフロー層にて半田付けを行う方式が採用されている。このように、金属基板上に実装すると冷却速度が速く、低温環境下においてリレー内部の水分が氷結し、接点の凍結に起因するリレー接点の接触不良が発生するおそれがある。
そこで、これを防止するものとして、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術は、リレーのON/OFF動作を繰り返すことで、リレー接点に付着した氷などの異物を除去するものである。また、その他には、例えば 特許文献2に記載の技術がある。この技術は、凍結発生箇所に振動を発生させ、この振動により凍結を解除するものである。
Furthermore, for the purpose of improving heat dissipation, a system is employed in which a relay is directly mounted on a metal substrate and soldered with a reflow layer. As described above, when mounted on a metal substrate, the cooling rate is high, and moisture in the relay freezes in a low temperature environment, and there is a possibility that contact failure of the relay contact due to freezing of the contact may occur.
In order to prevent this, there is a technique described in
しかしながら、上記特許文献1及び2に記載の技術にあっては、単にリレーのON/OFF動作を繰り返したり振動を与えたりすることで、リレー接点に発生した氷を除去しようとするものであり、当該氷を確実に除去することができない場合がある。
そこで、本発明は、リレーの接触不良を適切に防止することができる電源リレー制御装置を提供することを課題としている。
However, in the techniques described in
Then, this invention makes it the subject to provide the power supply relay control apparatus which can prevent the contact failure of a relay appropriately.
上記課題を解決するために、本発明に係る電源リレー制御装置の第1の態様は、バッテリと、該バッテリから電力が供給されるアクチュエータ回路との間に介挿された電源リレー回路を制御するリレー制御部と、前記リレー制御部から前記電源リレー回路のリレー接点を閉成するためのリレーオン指令を出力した状態で、前記リレー接点間の導通異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部で前記リレー接点間の導通異常を検出したとき、当該リレー接点間に所定の電位差を持たせた状態で前記リレー接点を開閉する異常時処理部と、を備えることを特徴としている。
これにより、リレーのON操作によって接点間が近接した場合、リレー接点間に氷の膜が存在している場合であっても、リレー接点間の電位差による接点間アークの熱エネルギーによって当該氷の皮膜を除去することができる。したがって、リレー接点間の導通を確保し易くすることができる。
In order to solve the above-mentioned problem, a first aspect of a power relay control device according to the present invention controls a power relay circuit interposed between a battery and an actuator circuit to which power is supplied from the battery. A relay control unit; an abnormality detection unit that detects a conduction abnormality between the relay contacts in a state in which a relay-on command for closing the relay contact of the power relay circuit is output from the relay control unit; and the abnormality detection unit And an abnormality processing unit that opens and closes the relay contact in a state where a predetermined potential difference is provided between the relay contacts when a conduction abnormality between the relay contacts is detected.
As a result, even if the contacts are close by the relay ON operation, even if an ice film exists between the relay contacts, the ice film is generated by the thermal energy of the arc between the contacts due to the potential difference between the relay contacts. Can be removed. Therefore, it is possible to easily ensure conduction between the relay contacts.
また、前記電源リレー回路の前記アクチュエータ回路側接点と接地との間に接続されたコンデンサと、前記リレー接点を閉じる前に前記コンデンサを充電するプリチャージ回路と、を備え、前記異常時処理部は、前記異常検出部で前記リレー接点間の導通異常を検出したとき、前記プリチャージ回路における前記コンデンサへの充電量を、前記異常検出部で前記リレー接点間の導通異常が非検出である正常時と比較して少なく制限した状態で前記リレー接点を開閉することを特徴としている。 Further, a capacitor connected between the actuator circuit side contact of the power relay circuit and the ground, and a precharge circuit for charging the capacitor before closing the relay contact, the abnormality processing unit When the abnormality detection unit detects a continuity abnormality between the relay contacts, the amount of charge to the capacitor in the precharge circuit is determined as normal when the abnormality detection unit does not detect a continuity abnormality between the relay contacts. The relay contact is opened and closed in a state of being limited to a small amount as compared with the above.
このように、プリチャージ回路による充電量を通常よりも少なく制限するので、リレー接点間に所望の電位差を持たせるようにすることができる。また、通常、電源リレーをONする前に必ず行うプリチャージ操作に用いるプリチャージ回路の充電、放電を利用してリレー接点間に電位差を持たせるようにするので、特別な部品や装置を追加することなく、既存の部品構造で達成することができる。 In this way, the amount of charge by the precharge circuit is limited to be smaller than usual, so that a desired potential difference can be provided between the relay contacts. In addition, since a potential difference is usually provided between relay contacts by using charging and discharging of a precharge circuit used for a precharge operation that is always performed before turning on a power supply relay, special parts and devices are added. Without having to do so with an existing part structure.
さらに、第2の態様は、前記異常検出部は、前記リレー制御部から前記リレーオン指令を出力した状態で前記アクチュエータ回路を駆動したときの、前記コンデンサに充電されている電荷量に基づいて、前記リレー接点間の導通異常を検出することを特徴としている。
このように、リレー接点が導通していない状態でアクチュエータ回路を駆動した場合、コンデンサの電荷が失われることを利用するので、適切にリレー接点間の導通異常を検出することができる。
Further, according to a second aspect, the abnormality detection unit is based on the amount of charge charged in the capacitor when the actuator circuit is driven in a state where the relay on command is output from the relay control unit. It is characterized by detecting a continuity abnormality between relay contacts.
As described above, when the actuator circuit is driven in a state where the relay contact is not conducted, the fact that the charge of the capacitor is lost is utilized, and therefore, the conduction abnormality between the relay contacts can be detected appropriately.
また、第3の態様は、前記異常検出部は、前記コンデンサに充電されている電荷量として、当該コンデンサの両端の電圧値を検出し、前記リレー制御部から前記リレーオン指令を出力した状態で前記アクチュエータ回路を駆動したときの当該電圧値が異常電圧閾値以下であるとき、前記リレー接点間に導通異常が発生していると判断することを特徴としている。
このように、リレー接点をON操作した状態でアクチュエータ回路を駆動したときのコンデンサの両端の電圧値と予め設定した異常電圧閾値を比較するので、比較的簡易な構成で適切にリレー接点間の導通異常を検出することができる。
In the third aspect, the abnormality detection unit detects the voltage value at both ends of the capacitor as the amount of charge charged in the capacitor, and outputs the relay-on command from the relay control unit. When the voltage value when the actuator circuit is driven is equal to or less than an abnormal voltage threshold value, it is determined that a continuity abnormality has occurred between the relay contacts.
As described above, the voltage value at both ends of the capacitor when the actuator circuit is driven with the relay contact ON is compared with the preset abnormal voltage threshold value. Abnormalities can be detected.
さらにまた、第4の態様は、前記リレー接点近傍の温度を検出する温度検出部を備え、前記異常検出部は、前記温度検出部で検出した温度が、予め設定した前記電源リレー回路の内部の水分が氷結する可能性が高まる温度である低温環境判定温度以下であるとき、前記リレー接点間の導通異常が発生しているか否かを判定する処理を開始することを特徴としている。
このように、電源リレー回路が低温環境に曝されているときにリレー接点間の導通異常が発生しているか否かを判定するので、不必要にリレー接点の導通異常チェックを行うのを防止することができる。
Furthermore, the fourth aspect includes a temperature detection unit that detects a temperature in the vicinity of the relay contact, and the abnormality detection unit has a temperature detected by the temperature detection unit within the preset power relay circuit. When the temperature is equal to or lower than a low temperature environment determination temperature that is a temperature at which the possibility of icing is increased, a process for determining whether or not a conduction abnormality between the relay contacts has occurred is started.
As described above, when the power relay circuit is exposed to a low-temperature environment, it is determined whether or not there is a continuity abnormality between the relay contacts, thus preventing unnecessary continuity abnormality check of the relay contacts. be able to.
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置の第1の態様は、操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与する電動モータと、バッテリと、前記バッテリから電力が供給され、前記電動モータを駆動制御するモータ駆動回路としてのアクチュエータ回路と、前記バッテリと前記アクチュエータ回路との間に介挿された電源リレー回路と、前記何れかの電源リレー制御装置と、を備えることを特徴としている。
このように、低温環境下において確実に作動する電源リレーを用いることができるので、安定した操舵補助制御を行う電動パワーステアリング装置とすることができる。
According to a first aspect of the electric power steering apparatus of the present invention, an electric motor for applying a steering assist force for reducing a steering burden on a driver to a steering system, a battery, and electric power are supplied from the battery. An actuator circuit as a motor drive circuit for driving and controlling an electric motor, a power relay circuit interposed between the battery and the actuator circuit, and any one of the power relay control devices Yes.
Thus, since the power supply relay that operates reliably in a low temperature environment can be used, an electric power steering device that performs stable steering assist control can be obtained.
本発明の電源リレー制御装置では、リレー接点間に所定の電位差を持たせた状態でリレー接点を開閉するので、リレー接点のアーク放電を誘発させてリレー接点に付着した氷を溶かすことができる。このように、特別な装置を用いることなく、低温環境下における電源リレーの作動を確実なものにすることができる。 In the power supply relay control device of the present invention, the relay contact is opened and closed with a predetermined potential difference between the relay contacts, so that the arc attached to the relay contact can be melted by inducing arc discharge of the relay contact. Thus, the operation of the power supply relay in a low temperature environment can be ensured without using a special device.
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を示す全体構成図である。
図中、符号1は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール1に運転者から作用される操舵力が入力軸2aと出力軸2bとを有するステアリングシャフト2に伝達される。このステアリングシャフト2は、入力軸2aの一端がステアリングホイール1に連結され、他端は操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ3を介して出力軸2bの一端に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an electric power steering apparatus according to the present invention.
In the figure,
そして、出力軸2bに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント4を介して中間シャフト5に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント6を介してピニオンシャフト7に伝達される。このピニオンシャフト7に伝達された操舵力はステアリングギヤ8を介してタイロッド9に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ8は、ピニオンシャフト7に連結されたピニオン8aとこのピニオン8aに噛合するラック8bとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン8aに伝達された回転運動をラック8bで直進運動に変換している。
The steering force transmitted to the
ステアリングシャフト2の出力軸2bには、操舵補助力を出力軸2bに伝達する操舵補助機構10が連結されている。この操舵補助機構10は、出力軸2bに連結された減速ギヤ11と、この減速ギヤ11に連結されて操舵系に対して補助操舵力を発生する、ブラシモータでなる電動モータ13とを備えている。
操舵トルクセンサ3は、ステアリングホイール1に付与されて入力軸2aに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸2a及び出力軸2b間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気信号で検出し、それを電気信号に変換するように構成されている。
A
The
操舵トルクセンサ3は、ステアリングホイール1に付与されて入力軸2aに伝達された操舵トルクを検出するためのもので、図示しないトーションバーで連結された入力軸2aと出力軸2bとの相対的な変位(回転変位)を、コイル対のインピーダンスの変化に対応させて検出するように構成されている。この操舵トルクセンサ3から出力されるトルク検出値Tは制御装置14に入力される。
The
制御装置14には、直流電源としてのバッテリ15(例えば13V)から電源供給されることによって作動する。バッテリ15の負極は接地され、その正極はエンジン始動を行うイグニッションスイッチ16を介して制御装置14に接続されると共に、イグニッションスイッチ16を介さず直接、制御装置14に接続されている。
制御装置14には、トルク検出値Tの他に車速センサ17で検出した車速検出値Vsが入力され、これらに応じた操舵補助力を操舵系に付与する操舵補助制御を行う。具体的には、上記操舵補助力を電動モータ13で発生するための操舵補助トルク指令値を公知の手順で算出し、算出した操舵補助トルク指令値とモータ電流検出値とにより、電動モータ13に供給する駆動電流をフィードバック制御する。
The
In addition to the torque detection value T, the vehicle speed detection value Vs detected by the
制御装置14は、図2に示すように、トルク検出値Tと車速検出値Vsとに基づいて所定の演算を行ってモータ駆動信号Ir及びモータ回転方向信号Dsを出力するマイクロコントロールユニット(以下、MCUと称す)101とを備える。また、制御装置14は、MCU101から出力されるモータ駆動信号Ir及びモータ回転方向信号Dsに基づいて電動モータ13を駆動するモータ駆動回路110と、バッテリ15とモータ駆動回路110との間に介挿されて、バッテリ15からモータ駆動回路110への電源供給を制御する電源リレー回路120とを備える。
As shown in FIG. 2, the
ここで、電源リレー回路120は、放熱性の改善を目的として、金属基板上に直接実装し、リフロー層にて半田付けされている。また、この電源リレー回路120は、気密性が確保された樹脂ケース内に配置されている。
さらに、制御装置14は、モータ電流Iを検出するモータ電流検出回路130と、モータ端子電圧Vmとモータ電流検出回路130で検出したモータ駆動電流(電流検出値)Imとに基づいてモータ角速度ωを推定するモータ角速度推定回路140とを備える。
Here, the
Further, the
また、制御装置14は、電源リレー回路120と並列に接続され、電源リレー回路120のリレー接点121におけるモータ駆動回路110側にプリチャージ電圧を供給するプリチャージ回路150と、イグニッションスイッチ16を介してバッテリ15に接続され起動時に制御装置14内の制御電力を形成する電源回路160と、電源リレー回路120のリレー接点121におけるモータ駆動回路110側の接点電圧VRを検出する接点電圧検出回路170とを備えている。
The
ここで、モータ駆動回路110は、図2に示すように、バッテリ15のバッテリ電圧Vbが電源リレー回路120のリレー接点121を介して入力される4つのNPN形のトランジスタQ1〜Q4を有して電動モータ13に正逆転駆動するモータ電流Iを供給するHブリッジ回路111と、このHブリッジ回路111の各トランジスタQ1〜Q4を駆動制御するゲート駆動回路112とを備えている。
Here, as shown in FIG. 2, the
ゲート駆動回路112は、後述するMCU101から出力されるモータ電流指令値Irとモータ回転方向信号Dsとを入力し、これらに基づいて対角となるトランジスタQ1及びQ3又はQ2及びQ4を駆動制御して電動モータ13を操舵トルク検出値T及び車速検出値Vsに応じて回転駆動する。
また、電源リレー回路120は、バッテリ15に接続された常開のリレー接点121と、このリレー接点121を開閉するリレーコイル122とを有する。リレーコイル122には、サージ吸収用のダイオード123が並列に接続されている。リレーコイル122の一端はスイッチング素子としてのNPN形のトランジスタ124を介してバッテリ15に接続され、他端は接地されている。
The
The power
さらに、プリチャージ回路150は、電源リレー回路120のモータ駆動回路110側のリレー接点と接地との間に介挿された電解コンデンサ151と、この電解コンデンサ151とリレー接点121との接続点とバッテリ15側のリレー接点との間に接続されたスイッチング素子としてのNPN形のトランジスタ152、逆流阻止用ダイオード153及びプリチャージ抵抗154で構成される直列回路とで構成されている。
電源リレー回路120のトランジスタ124は、MCU101によって形成されるリレー駆動信号(リレーオン指令/リレーオフ指令)SRによって駆動制御される。また、プリチャージ回路150のトランジスタ152は、MCU101によって形成されるパルス幅変調信号SPによって駆動制御される。
Further, the
The
次に、MCU101の構成について説明する。
MCU101は、自己のプログラム暴走を監視するウォッチドッグタイマ(WDT)102を内蔵している。また、MCU101は、操舵トルク検出値T、車速検出値Vs、電流検出値Imに基づいてモータ駆動信号Irを生成し、このモータ駆動信号Irをモータ駆動回路110に入力する。
Next, the configuration of the
The
また、MCU101は、図2に示すように、操舵補助制御処理プログラム、異常検出処理プログラム等を格納するROM(リードオンリメモリ)103と、トルク検出値T、モータ駆動電流Im等の検出データや、MCU101で実行する操舵補助制御処理及びプリチャージ駆動処理の処理過程で必要とするデータや処理結果を記憶するRAM(ランダムアクセスメモリ)104とを内蔵している。
そして、MCU101は、イグニッションスイッチ16がオン状態となってバッテリ15からバッテリ電圧Vbが供給されたときに、プリチャージ駆動処理及び操舵補助制御処理を実行する。
Further, as shown in FIG. 2, the
Then, the
プリチャージ駆動処理では、当該処理を開始してから所定時間が経過したときに、プリチャージ回路150のトランジスタ152に対してプリチャージ抵抗154を必要最小限の抵抗値とすることができる比較的低所定周波数のパルス幅変調信号SPの出力を開始する。これにより、トランジスタ152がオン・オフし、電解コンデンサ151にバッテリ電圧Vbに基づいて電荷が充電される。その後、さらに所定時間が経過すると、MCU101は、電源リレー回路120のスイッチング素子124に対して高レベルのリレー駆動信号(リレーオン指令)SRを出力すると共に、プリチャージ回路150へのパルス幅変調信号SPの出力を停止する。このように、リレー接点121を閉じる前に電解コンデンサ151を充電するプリチャージ駆動処理を行う。そして、MCU101は、このプリチャージ駆動処理が終了しリレー接点121を閉じた後、操舵補助制御処理を実行する。
In the precharge driving process, the
また、MCU101は、温度センサ180が検出した電源リレー回路120近傍の温度(温度検出値Temp)を入力し、電源リレー回路120が低温環境に曝されていると判断したとき、リレー接点121の凍結防止を目的とした低温環境時処理を実行する。ここで、温度センサ180は、電源リレー回路120が実装された金属基板上に配置されているものとする。
Further, when the
図3は、リレー導通異常が検出された場合のMCU101で実行する低温環境時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、MCU101は、温度センサ180の温度検出値Tempが予め設定した低温判定温度以下であるか否かを判定する。ここで、低温判定温度は、電源リレー回路120内部の水分が氷結する可能性が高まる温度に設定する。そして、温度検出値Tempが低温判定温度以下である場合には、電源リレー回路120が低温環境に曝されていると判断してステップS2に移行し、温度検出値Tempが低温判定温度を上回っている場合には、リレー接点121には凍結による導通不良は発生していないと判断してそのまま低温環境時処理を終了する。
FIG. 3 is a flowchart showing a low temperature environment processing procedure executed by the
First, in step S1, the
ステップS2では、MCU101は、電解コンデンサ151を放電する。すなわち、リレー接点121を開状態とするためのリレー駆動信号(リレーオフ指令)SRを出力すると共に、モータ駆動回路110を駆動する。
次にステップS3で、MCU101は、リレー接点121の導通を確保のための導通異常時処理のリトライ操作回数Nが、予め設定した回数n以上であるか否かを判定し、N<nである場合にはステップS4に移行し、N≧nである場合には後述するステップS5に移行する。なお、リトライ操作回数Nの初期値は0である。
In step S2, the
Next, in step S3, the
ステップS4では、MCU101は、プリチャージ回路150による電解コンデンサ151への充電操作を開始すると共に、リレー接点121を閉じるタイミングを決定する電解コンデンサ151の充電電圧、バッテリ電圧Vbより所定電圧(例えば、3.5[V])低い電圧VR1に設定し、ステップS6に移行する。この電圧VR1を、以下の説明では通常リレーON電圧という。
また、ステップS5では、MCU101は、プリチャージ回路150による電解コンデンサ151への充電操作を開始すると共に、リレー接点121を閉じるタイミングを決定する電解コンデンサ151の充電電圧を、電圧VR1よりも低い電圧VR2に設定し、ステップS6に移行する。この電圧VR2を、以下の説明では制限リレーON電圧という。
In step S4, the
In step S5, the
ステップS6では、MCU101は、電解コンデンサ151の電荷量を示す、電解コンデンサ151の両端の電圧値(VR電圧)が、前記ステップS4又は前記ステップS5で設定したリレーON電圧VR1又はVR2に達したタイミングでリレー接点121を閉じる。
次にステップS7では、MCU101は、パルス幅変調信号SPの出力を停止することで、プリチャージ回路150による電解コンデンサ151への充電操作を終了し、モータ駆動回路110を駆動する(強制駆動)。
In step S6, the
Next, in step S7, the
ステップS8では、MCU101は、リトライ操作回数NをインクリメントしてステップS9に移行し、リレー接点121に導通異常が発生しているか否かを判断する。ここでは、VR電圧を確認し、当該VR電圧が予め設定した異常電圧閾値以下である場合にリレー接点121の導通異常が発生していると判断して、ステップS10に移行する。一方、VR電圧が落ち込んでいない場合には、リレー接点121は正常に導通していると判断してそのまま低温環境時処理を終了する(正常終了)。
ステップS10では、MCU101は、リトライ操作回数Nが予め設定した上限回数Nmaxに達したか否かを判定し、N<Nmaxである場合には前記ステップS2に移行し、N=Nmaxである場合にはステップS11に移行する。
In step S <b> 8, the
In step S10, the
ステップS11では、MCU101は、Nmax回のリトライ操作を行ってもリレー接点121の導通異常が解消されないと判断し、リレー接点121の導通異常を報知してから低温環境時処理を終了する(異常終了)。
なお、図2のモータ駆動回路110がアクチュエータ回路に対応し、MCU101及びトランジスタ124がリレー制御部に対応し、温度センサ180が温度検出部に対応している。また、図3において、ステップS5及びS6が異常時処理部に対応し、ステップS7及びS9が異常検出部に対応している。
In step S11, the
The
次に、本実施形態の動作について説明する。
運転者がイグニッションスイッチ16をオン状態とすると、電源回路160から制御装置14内に制御電力が供給され、これによってMCU101が作動状態となる。このとき、MCU101は、プリチャージ駆動処理及び操舵補助制御処理を実行する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the driver turns on the
プリチャージ駆動処理では、先ず、プリチャージ回路150のNTNトランジスタ152に対してプリチャージ抵抗154の抵抗値を最小とする比較的低周波数のパルス幅変調信号SPの出力を開始する。このパルス幅変調信号SPがプリチャージ回路150のNTNトランジスタ152のゲートに供給されると、NTNトランジスタ152がオン・オフを繰り返すことにより、電解コンデンサ151にバッテリ電圧Vbに基づいて電荷が充電されていく。
In the precharge driving process, first, output of a relatively low frequency pulse width modulation signal SP that minimizes the resistance value of the
これにより、電源リレー回路120のモータ駆動回路側接点電圧VRが徐々に増加し、バッテリ電圧Vbに対してパルス幅変調信号SPの周波数及びプリチャージ抵抗154の抵抗値によって決まるバッテリ電圧Vbより若干低いプリチャージ電圧VPまで増加する。モータ駆動回路側接点電圧VRは、プリチャージ電圧VPに達した後、そのままプリチャージ電圧VPを維持する。
その後、電源リレー回路120のNTNトランジスタ124に対して高レベルのリレー駆動信号(リレーオン指令)SRを出力すると、リレーコイル122にバッテリ15から通電されることにより、このリレーコイル122が付勢されてリレー接点121が閉成される。
As a result, the contact voltage VR on the motor drive circuit side of the
Thereafter, when a high-level relay drive signal (relay-on command) SR is output to the
このため、電源リレー回路120のリレー接点121を介してバッテリ電圧Vbがモータ駆動回路110に供給される。これにより、このモータ駆動回路110が動作可能状態となる。このとき、リレー接点121のバッテリ15側のバッテリ電圧Vbと、モータ駆動回路110側のプリチャージ電圧VPとの電位差が小さい状態となるので、リレー接点121を通じて電解コンデンサ151に流れる突入電流を小さい値に抑制することができ、リレー接点121の接点溶着を確実に防止することができる。
したがって、電源リレー回路120のリレー接点121における両端の電位差を小さくして電源リレー回路120のリレー接点121を通じる突入電流を確実に抑制することができる。
Therefore, the battery voltage Vb is supplied to the
Therefore, the potential difference between both ends of the
そして、このプリチャージ駆動処理が終了すると、MCU101は操舵補助制御処理を実行する。操舵補助制御処理では、トルク検出値T及び車速検出値Vsに基づいて、操舵補助力を電動モータ13で発生するための操舵補助トルク指令値を算出し、算出した操舵補助トルク指令値とモータ電流検出値とにより、電動モータ13に供給する駆動電流をフィードバック制御する。これにより、運転者の操舵負担を軽減する操舵補助制御を行うことができる。
Then, when the precharge driving process is completed, the
ところで、本実施形態の電源リレー回路120は気密封止型のリレーであり、さらに、高出力化による電気部品の放熱性を向上させるために金属基板上に実装している。また、当該リレーは樹脂ケースを用い小型化されているので、高温環境下において樹脂が吸湿してしまい、リレー内部の湿度が上がり易い。その上、金属基板に実装されると冷却速度も速く、氷点下になるとリレー内部の水分が氷結し易い。リレー接点上に氷が付着すると、リレー接点121をON操作してもリレー接点間が導通せず、モータ駆動回路110の動作不良が発生する場合がある。
By the way, the power
そこで、本実施形態では、低温判定時に、リレー接点間に存在する氷の膜を除去することを目的として、リレー接点間に所定の電位差を持たせた状態でリレーのON/OFF操作を行う。このときの動作を、図4を参照しながら説明する。
先ずプリチャージ回路150の電解コンデンサ151を放電し、その後、プリチャージ回路150により電解コンデンサ151の充電を開始する。そして、時刻t1でVR電圧が通常リレーON電圧VR1に達すると、リレー接点121をON操作し、VR電圧がプリチャージ電圧VPに達してからプリチャージ回路150による電解コンデンサ151の充電を終了する。次いで時刻t2で、導通チェックのためにモータ駆動回路110を強制駆動する。すなわち、Hブリッジ回路111にバッテリ15から電源リレー120を介してパワーアシストに必要な電流を供給する。
Therefore, in this embodiment, the relay ON / OFF operation is performed with a predetermined potential difference between the relay contacts for the purpose of removing the ice film existing between the relay contacts at the time of low temperature determination. The operation at this time will be described with reference to FIG.
First, the
このとき、リレー接点121上に氷が付着していると、リレー接点121をON操作しても導通がなされず、Hブリッジ回路111にアシスト電流を供給することができない。そのため、この場合には、時刻t2で電解コンデンサ151の電荷が失われ、VR電圧が落ち込む。このように、リレー接点121をON操作した状態でモータ駆動回路110を駆動したときの電解コンデンサ151の電荷量に相当するVR電圧を確認することで、リレー接点121の導通異常を検出することができる。
At this time, if ice adheres to the
リレー接点121の導通異常を検出すると、時刻t3で再びプリチャージ回路150により電解コンデンサ151の充電を開始する。すなわち、この時刻t3では、導通チェックのための強制駆動を終了すると共に、リレー接点121をOFF操作する。そして、時刻t4でVR電圧が通常リレーON電圧VR1に達すると、リレー接点121をON操作する。このようにして、1回目のリトライ操作が行われる。
When the conduction abnormality of the
その後、複数回(n−1回)のリトライ操作を行ってもリレー接点121上に付着した氷が除去されない場合には、n回目のリトライ操作では、リレー接点121間に所定の電位差を持たせた状態でリレー接点121をON/OFFする。具体的には、時刻t5で、VR電圧が制限リレーON電圧VR2に達したときにリレー接点121をON操作する。このとき、時刻t5では、プリチャージ回路150による電解コンデンサ151の充電を終了するものとする。
Thereafter, if the ice adhering to the
このように、電解コンデンサ151の充電電圧を制限することで、リレー接点121間に(Vb−VR2)の電位差がある状態でリレー接点121のON操作を行うことができる。このとき、当該電位差によりリレー接点間にはアークが発生し、その熱エネルギーによって氷を除去し易くすることができる。
仮に、n回目のリトライ操作でもリレー接点上に付着した氷が完全に除去されず、時刻t6で導通チェックのための強制駆動を行ったときにVR電圧が落ち込むと、時刻t7で、再度、プリチャージ回路150による電解コンデンサ151の充電を開始し、VR電圧が制限リレーON電圧VR2に達した時刻t8で、(n+1)回目のリトライ操作を行う。このリトライ操作は、リトライ操作回数が上限回数Nmaxとなるまで繰り返し行う。
In this way, by limiting the charging voltage of the
If the n-th retry operation does not completely remove the ice adhering to the relay contact, and if the VR voltage drops when the forced drive for continuity check is performed at time t6, the pre-charge is again performed at time t7. Charging of the
したがって、確実にリレー接点上に付着した氷を除去し、リレー接点121の導通を確保することができる。
上述した1回目のリトライ操作(時刻t4)のように、電解コンデンサ151をプリチャージ電圧VPまで充電する通常プリチャージを行うと、リレー接点間の電位差は(Vb−VP)と比較的小さい状態となる。そのため、この状態でリレー接点121のON操作を行ってもリレー接点間にはアークは発生せず、氷を溶かすことはできない(図5(a))。
Therefore, it is possible to reliably remove the ice adhering to the relay contact and ensure the conduction of the
When normal precharge is performed to charge the
本実施形態では、n回目のリトライ操作(時刻t5)から、電解コンデンサ151の充電を制限し、リレー接点間に(Vb−VR2)の電位差を持たせた状態でリレー接点121のON操作を行うので、リレー接点間が近接したとき、仮に付着した氷によりリレー接点121が接触しなくても、アークの発生に起因する発熱により氷を溶かすことができる(図5(b))。
以上のように、プリチャージ回路150の電解コンデンサ151の充電、放電を利用して、リレー接点121のアーク放電を誘発し、当該接点に付着した氷を溶かす。したがって、特別な部品や装置を追加することなく、金属基板上に配置したリレーにおいても、低温環境下での作動を確実なものにすることができる。
In the present embodiment, from the n-th retry operation (time t5), the charging of the
As described above, using the charging and discharging of the
(変形例)
なお、上記実施形態においては、温度センサ180の検出温度Tempに基づいて低温環境であると判断した場合にリレー接点121の導通チェックや導通異常時処理を行う場合について説明したが、イグニッションスイッチ16のON時に毎回リレー接点121の導通チェックや導通異常時処理を行うようにしてもよい。
(Modification)
In the above-described embodiment, the case where the continuity check of the
また、上記実施形態においては、電動モータ13としてブラシモータを用いる場合について説明したが、ブラシレスモータを用いることもできる。
さらに、上記実施形態においては、バッテリ15とモータ駆動回路110との間に介装された電源リレー回路120に本発明を適用する場合について説明したが、バッテリ15が電力を供給する対象はモータ駆動回路110に限定されない。すなわち、本発明は、電動パワーステアリング装置以外にも適用可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the case where a brush motor was used as the
Furthermore, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the
さらに、ECUが晒された温度履歴を所定期間保持しておき、温度履歴により上記解氷操作を繰り返す最大回数を設定する。これにより、無駄にアーク放電をさせる必要が無くなる。 Furthermore, the temperature history to which the ECU has been exposed is held for a predetermined period, and the maximum number of times to repeat the ice-breaking operation is set based on the temperature history. This eliminates the need for wasteful arc discharge.
また、最大リトライ回数に達しても導通がなされない場合は、何らかの形態(ディスプレイ等)に表示を出し、所定の時間経過後に再度リトライするか、アシストなしでの操向を行うかの判断を運転者に求めるてもよい。 If continuity does not occur even after the maximum number of retries has been reached, display is displayed in some form (display, etc.), and a decision is made as to whether to retry again after a predetermined time has elapsed or to operate without assistance You may ask the person.
また、リレー接点の予防保全のため、上記低温時の処理の回数が所定値を超えたら、運転者に告知し、予防のための保全を促してもよい。 In addition, for preventive maintenance of the relay contacts, when the number of times of processing at the low temperature exceeds a predetermined value, the driver may be notified to promote maintenance for prevention.
1…ステアリングホイール、2…ステアリングシャフト、3…操舵トルクセンサ、8…ステアリングギヤ、10…操舵補助機構、13…電動モータ、14…制御装置、15…バッテリ、16…イグニッションスイッチ、17…車速センサ、101…MCU、110…モータ駆動回路、111…Hブリッジ回路、112…ゲート駆動回路、120…電源リレー回路、121…リレー接点、122…リレーコイル、124…トランジスタ、130…モータ電流検出回路、140…モータ角速度推定回路、150…プリチャージ回路、151…電解コンデンサ、152…トランジスタ、154…プリチャージ抵抗、155…直列回路、160…電源回路、170…接点電圧検出回路、180…温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記リレー制御部から前記電源リレー回路のリレー接点を閉成するためのリレーオン指令を出力した状態で、前記リレー接点間の導通異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部で前記リレー接点間の導通異常を検出したとき、当該リレー接点間に所定の電位差を持たせた状態で前記リレー接点を開閉する異常時処理部と、
前記電源リレー回路の前記アクチュエータ回路側接点と接地との間に接続されたコンデンサと、
前記リレー接点を閉じる前に前記コンデンサを充電するプリチャージ回路と、を備え、 前記異常時処理部は、前記異常検出部で前記リレー接点間の導通異常を検出したとき、前記プリチャージ回路における前記コンデンサへの充電量を、前記異常検出部で前記リレー接点間の導通異常が非検出である正常時と比較して少なく制限した状態で前記リレー接点を開閉することを特徴とする電源リレー制御装置。 A relay controller for controlling a power relay circuit interposed between the battery and an actuator circuit to which power is supplied from the battery;
In a state in which a relay on command for closing the relay contact of the power relay circuit is output from the relay control unit, an abnormality detection unit that detects a conduction abnormality between the relay contacts;
When the abnormality detection unit detects a conduction abnormality between the relay contacts, an abnormality processing unit that opens and closes the relay contact with a predetermined potential difference between the relay contacts;
A capacitor connected between the actuator circuit side contact of the power relay circuit and ground;
A precharge circuit that charges the capacitor before closing the relay contact, and the abnormality processing unit detects the conduction abnormality between the relay contacts by the abnormality detection unit, the precharge circuit in the precharge circuit A power relay control device that opens and closes the relay contact in a state in which the amount of charge to a capacitor is limited by the abnormality detection unit to be less than that in a normal state where a conduction abnormality between the relay contacts is not detected. .
前記異常検出部は、前記温度検出部で検出した温度が、予め設定した前記電源リレー回路の内部の水分が氷結する可能性が高まる温度である低温環境判定温度以下であるとき、前記リレー接点間の導通異常が発生しているか否かを判定する処理を開始することを特徴とする請求項1、2及び3の何れか1項に記載の電源リレー制御装置。 A temperature detector for detecting the temperature in the vicinity of the relay contact;
When the temperature detected by the temperature detection unit is equal to or lower than a preset low temperature environment determination temperature, which is a temperature at which the moisture inside the power relay circuit is likely to freeze, The power relay control device according to any one of claims 1, 2, and 3, wherein processing for determining whether or not a continuity abnormality is occurring is started.
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JP2014103893A JP2015217855A (en) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | Power supply relay controller |
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KR20200023923A (en) * | 2018-08-27 | 2020-03-06 | 현대모비스 주식회사 | Method for checking and responding failure of mechanical relay for mdps |
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2014
- 2014-05-20 JP JP2014103893A patent/JP2015217855A/en active Pending
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KR20200023923A (en) * | 2018-08-27 | 2020-03-06 | 현대모비스 주식회사 | Method for checking and responding failure of mechanical relay for mdps |
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