JP2022118936A - Boosting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、昇圧装置に関する。 The present invention relates to a booster device.
従来、入力された電源電圧を昇圧して出力する昇圧装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a boosting device that boosts an input power supply voltage and outputs the boosted voltage.
また、過電流を検出したとき異常判定し動作を停止する過電流保護回路において、電源投入時等の一時的な過電流による誤判定を防止する技術が知られている。例えば特許文献1に開示されたスイッチングレギュレータは、過電流が検出されたとき、ソフトスタート回路のコンデンサをディスチャージすることで電流を制限している。
There is also known a technique for preventing erroneous determination due to a temporary overcurrent such as when power is turned on in an overcurrent protection circuit that determines an abnormality and stops operating when an overcurrent is detected. For example, the switching regulator disclosed in
特許文献1のスイッチングレギュレータでは、ソフトスタート回路を用いるため、回路構成が複雑になり、電源投入時の立ち上げ時間が長くかかる。
Since the switching regulator of
本発明は上述の点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、過電流異常の誤判定を防止する昇圧装置において、回路構成を簡素化し、立ち上げ時間を短縮する昇圧装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been created in view of the above-mentioned points, and its object is to provide a boosting device that simplifies the circuit configuration and shortens the start-up time in a boosting device that prevents erroneous determination of an overcurrent abnormality. That's what it is.
本発明は、入力された電源電圧を昇圧して出力する昇圧装置である。この昇圧装置は、昇圧スイッチング素子(25)と、ドライブ回路(41、42)と、過電流監視回路(44)と、制御部(50、42)とを備える。 The present invention is a booster that boosts an input power supply voltage and outputs it. The booster includes a boost switching element (25), drive circuits (41, 42), an overcurrent monitoring circuit (44), and control units (50, 42).
昇圧スイッチング素子は、電源(15)に一端が接続されたコイル(21)の他端とグランドとの間に設けられ、スイッチング動作によりコイルの他端の電圧を昇圧する。ドライブ回路は、昇圧スイッチング素子をPWM動作させる。過電流監視回路は、昇圧スイッチング素子に流れる電流を監視する。制御部は、過電流監視回路からの通知に基づき異常判定し、処置を行う。 The boost switching element is provided between the ground and the other end of the coil (21), one end of which is connected to the power supply (15), and boosts the voltage of the other end of the coil by switching operation. The drive circuit PWM-operates the boost switching element. The overcurrent monitoring circuit monitors the current flowing through the boost switching element. The control unit determines an abnormality based on the notification from the overcurrent monitoring circuit and takes measures.
過電流監視回路は、昇圧スイッチング素子に流れる電流の状態について第1条件が成立したとき、制御部に通知信号を送信する。制御部は、過電流監視回路から受信した通知信号について第2条件が成立したとき、異常判定し、処置を行う。 The overcurrent monitoring circuit transmits a notification signal to the control unit when a first condition is satisfied regarding the state of the current flowing through the boost switching element. When the second condition is satisfied for the notification signal received from the overcurrent monitoring circuit, the control unit determines that there is an abnormality and takes action.
本発明では、過電流監視回路が過電流検出しただけでは異常判定せず、第1条件が成立したとき制御部に通知信号を送信する。制御部は、さらに第2条件が成立したときに初めて異常判定し、処置を行う。したがって、電源投入時やイニシャルチェック時の過電流に対し、異常と誤判定することが回避される。 In the present invention, the overcurrent monitoring circuit does not make an abnormality determination merely by detecting an overcurrent, but transmits a notification signal to the control unit when the first condition is satisfied. Further, the control unit judges abnormality for the first time when the second condition is established, and takes measures. Therefore, it is possible to avoid erroneously determining that an overcurrent is abnormal when the power is turned on or when the initial check is performed.
また本発明では、特許文献1の従来技術のようにソフトスタート回路を用いず、電源投入時やイニシャルチェック時には、昇圧スイッチング素子の定格以下に設定された過電流閾値に対して過電流を検出しながら通電する。つまり、電源投入時やイニシャルチェック時には第1条件が成立する可能性が高いことを前提としつつ、第2条件が成立しないようにすることで誤判定を防止する。これにより、回路構成を簡素化し、立ち上げ時間を短縮することができる。
Also, in the present invention, unlike the prior art of
以下、本発明の昇圧装置の複数の実施形態を、図面に基づいて説明する。第1及び第2実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の昇圧装置は、車両の電動パワーステアリング装置において電源電圧を昇圧する。第1、第2実施形態の昇圧装置の符号をそれぞれ「301」、「302」と記し、共通する事項については昇圧装置301の説明として記載する。第1実施形態及び第2実施形態は、「制御部」として機能する要素が異なる。
A plurality of embodiments of the boosting device of the present invention will be described below with reference to the drawings. The first and second embodiments are collectively referred to as "this embodiment". A booster device according to the present embodiment boosts a power supply voltage in an electric power steering device for a vehicle. The reference numerals of the boosting devices of the first and second embodiments are denoted as "301" and "302", respectively, and the common matters are described as the description of the
(第1実施形態)
図1に、第1実施形態の昇圧装置301及び周辺の構成を示す。昇圧回路20は、バッテリ15の低電圧時にも動作を継続できるようにするため、バッテリ15から入力された電源電圧を昇圧して出力する。昇圧回路20による昇圧前の電圧をVL、昇圧後の電圧をVHと記す。また、インバータ60は、バッテリ15の直流電力を交流電力に変換し、モータ80に供給する。モータ80は、例えば3相ブラシレスモータである。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of a
昇圧回路20は、コイル21、ダイオード23、コンデンサ24、及び、「昇圧スイッチング素子」としての昇圧MOS25を含む、チョッパ式の昇圧回路である。昇圧MOS25は、nチャネル型MOSFETで構成されている。なお、本明細書ではMOSFETを省略し、単に「MOS」と記す。
The
コイル21は、一端が「電源」としてのバッテリ15に接続されている。バッテリ15とコイル21との間には、電源リレー16や、図示しないダイオード等の素子が接続されてもよい。電源リレー16は機械式リレーでも半導体スイッチング素子でもよい。ダイオード23は、アノードがコイル21の他端に接続され、カソードが出力端に接続されている。コンデンサ24は、ダイオード23のカソードとグランドとの間に設けられている。
One end of the
昇圧MOS25は、コイル21の他端における接続点Nとグランドとの間に設けられている。つまり、ドレイン端子が接続点Nに接続され、ソース端子が接地されている。昇圧MOS25のゲート端子はドライブ回路41に接続されている。昇圧MOS25は、ドライブ回路41から出力されるPWM指令信号に基づいてスイッチング動作する。これに伴い、コイル21が誘導エネルギーの蓄積と放出とを繰り返すことで、コイル21の他端、すなわち出力側の電圧が昇圧される。要するに昇圧MOS25は、スイッチング動作により、コイル21の出力側の電圧を昇圧する。
The
第1実施形態の昇圧装置301は、昇圧回路20の構成要素のうち少なくとも昇圧MOS25を備える。また、昇圧装置301は、ドライブ回路41、過電流監視回路44、及び、「制御部」としてのマイコン50を備える。ドライブ回路41は、昇圧MOS25をPWM動作させる。過電流監視回路44は、昇圧MOS25に流れる電流を監視し、過電流を検出する。過電流監視回路44の技術的意義については後述する。
The
昇圧MOS25、ドライブ回路41及び過電流監視回路44は、同一のICに内蔵されている。本明細書では、このICを、特定用途向けICを意味するASIC40と記す。過電流監視回路44が過電流検出したとき、保護機能として、過電流監視回路44はドライブ回路41に対し昇圧MOS25の強制オフを指令する。昇圧装置301を構成するASIC40とマイコン50とは互いに通信する。マイコン50は、過電流監視回路からの通知に基づき異常判定し、処置を行う。詳しくは、過電流監視回路44からマイコン50に対し、過電流検出を示す通知信号が出力される。
The
またマイコン50は、異常判定時の処置として、ドライブ回路41に対し、例えば昇圧MOS25の動作停止を指令する。さらにマイコン50は、「昇圧前もしくは昇圧後の回路で監視される電圧」である監視電圧を監視する。例えば、昇圧前の回路の電圧として、バッテリ15の電源電圧、すなわち、図1における電源リレー16よりもバッテリ15側のリレー前電圧VLaが監視される。或いは、電源リレー16とコイル21との間のリレー後電圧VLbが監視されてもよい。或いは、昇圧後の回路の電圧である昇圧後電圧VHが監視されてもよい。
In addition, the
図2に、電動パワーステアリング(図中「EPS」と記す)装置90を含むステアリングシステム99の概略構成を示す。なお、図2の電動パワーステアリング装置90はコラムアシスト式であるが、本実施形態の昇圧装置301は、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。ステアリングシステム99は、ハンドル91、ステアリングシャフト92、操舵トルクセンサ94、ピニオンギア96、ラック軸97、車輪98、及び、電動パワーステアリング装置90等を含む。
FIG. 2 shows a schematic configuration of a
ステアリングシャフト92の先端に設けられたピニオンギア96は、ラック軸97に噛み合っている。ラック軸97の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪98が設けられる。運転者がハンドル91を回転させると、ハンドル91に接続されたステアリングシャフト92が回転する。ステアリングシャフト92の途中に設けられた操舵トルクセンサ94は、操舵トルクtrqを検出する。ステアリングシャフト92の回転運動は、ピニオンギア96によりラック軸97の直線運動に変換され、ラック軸97の変位量に応じた角度に一対の車輪98が操舵される。
A
電動パワーステアリング装置90は、昇圧装置301、インバータ60、モータ80、減速ギア89等を含む。本実施形態では昇圧装置301の一要素であるマイコン50は、電動パワーステアリング装置90におけるモータ制御装置としても機能する。モータ制御装置としてのマイコン50は、操舵トルクtrqや操舵速度、車速等の情報を外部から取得し、これらの情報から演算される所望のアシストトルクをモータ80が出力するようにモータ80の駆動を制御する。モータ80が出力したアシストトルクは、減速ギア89を介してステアリングシャフト92に伝達される。
The electric
次に図3を参照し、昇圧回路20の素子故障によって生じる過電流異常の発生例について説明する。コイル21がショート故障すると、バッテリ15の電力が誘導エネルギーに変換されることなく昇圧MOS25に直接印加され、昇圧MOS25のオン時、一点鎖線矢印で示すように過電流が流れる。ダイオード23がショート故障すると、コンデンサ24から放電された電流がダイオード23を逆流し、昇圧MOS25のオン時、二点鎖線矢印で示すように、昇圧MOS25に過電流が流れる。これにより、昇圧MOS25が破壊されるおそれがある。
Next, with reference to FIG. 3, an example of occurrence of an overcurrent abnormality caused by an element failure of the
このような場合に昇圧MOS25を保護するため、過電流を検出し、異常の場合に通電停止等の処置を取ることが求められる。しかし一方、電源投入時等には回路が正常であっても一時的に過電流が検出される場合があり、誤って異常と判定することを防止することが求められる。
In order to protect the
ただし、特許文献1(特開2014-3850号公報)の従来技術のようにソフトスタート回路を用いると、回路構成が複雑になり、電源投入時の立ち上げ時間が長くかかる。そこで本実施形態は、過電流異常の誤判定を防止する昇圧装置において、回路構成を簡素化し、立ち上げ時間を短縮することを目的とするものである。 However, if a soft-start circuit is used as in the prior art of Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-3850), the circuit configuration becomes complicated and the start-up time at power-on becomes long. Accordingly, the present embodiment aims at simplifying the circuit configuration and shortening the start-up time in a booster device that prevents erroneous determination of an overcurrent abnormality.
次に図4~図10を参照し、本実施形態による過電流検出から異常判定時の処置までの一連の処理について説明する。図7~図10のフローチャートの説明で記号「S」はステップを示す。 Next, with reference to FIGS. 4 to 10, a series of processes from overcurrent detection to measures at the time of abnormality determination according to the present embodiment will be described. In the description of the flow charts of FIGS. 7 to 10, the symbol "S" indicates a step.
図4のタイムチャートには、過電流監視回路44による過電流検出の通知動作を示す。過電流監視回路44からマイコン50への通信間隔は、例えば1msに設定されている。昇圧動作許可信号がオンのとき、ドライブ回路41は昇圧MOS25を例えばPWM周期5ms、すなわち周波数200kHzでスイッチング動作する。したがって、昇圧MOS25は通信間隔1ms中に200回オンオフ動作する。
The time chart of FIG. 4 shows the overcurrent detection notification operation by the
図5に示すように、PWM一周期Tにおける昇圧MOS25のオン時間をTon、オフ時間をToffとすると、duty比は、「Ton/T」で表される。昇圧装置301の通常動作時には、昇圧出力目標値に応じてduty比が演算され、PWM指令信号が生成される。図5には、duty比が約50%の場合の指令信号を図示する。
As shown in FIG. 5, the duty ratio is represented by "Ton/T", where Ton is the ON time of the boosting
昇圧MOS25のオン時の電流に対し、過電流監視回路44の過電流検出に用いられる過電流閾値が設定される。過電流閾値は、主に昇圧MOS25の定格や基板実装のはんだ信頼性に基づき、破壊耐量以下で設定される。また過電流閾値は、昇圧MOS25の発熱に応じて可変に設定されてもよい。
An overcurrent threshold used for overcurrent detection by the
例えば図6に示す構成では、ASIC40内に設けられた過電流閾値演算部43が現在の昇圧MOS25の発熱に応じて過電流閾値を演算し、過電流監視回路44に出力する。昇圧MOS25の発熱の発熱は温度センサにより検出されてもよいし、電流二乗値等から算出されたジュール熱を初期温度に加算して推定されてもよい。例えば昇圧MOS25の発熱が大きいほど過電流閾値を低くして過電流検出されやすくすることで、昇圧MOS25をより過熱から保護する方向に調整される。
For example, in the configuration shown in FIG. 6, the overcurrent
過電流監視回路44は、通信間隔ごとに過電流検出回数をカウントする。図5に示すように、過電流監視回路44が過電流検出するごとに、ドライブ回路41は昇圧MOS25を強制的にオフし、次のdutyオンタイミングまでオフ状態を継続する。したがって、過電流検出時のスイッチ動作では、PWM指令信号に対し二点鎖線で示す時間だけ、オン時間が短くなる。昇圧MOS25が強制的にオフされるため、電流は0になる。そして、過電流の要因が続く限り、次のdutyオン期間に再び電流が過電流閾値以上となり、過電流検出される。
The
例えば、昇圧装置301の電源投入時やイニシャルチェックでの過昇圧モード時には、昇圧動作許可信号がオンされた後、一時的に過電流状態となる。その期間、過電流監視回路44は、通信間隔ごとに過電流検出回数をカウントする。そして、通信間隔ごとの過電流検出回数が所定回数であるN回を超えたとき、過電流監視回路44は、昇圧MOS25に流れる電流の状態について「第1条件が成立した」と判断し、通知信号として過電流フラグを出力する。一方、昇圧動作の開始前で昇圧動作許可信号がオフのときや、一時的な過電流状態が終了した後には、通信間隔ごとの過電流検出回数がN回以下となり、過電流フラグは出力されない。
For example, when the
ここで、過電流検出回数のカウントは、図5の[例1]に示すように、毎周期連続して過電流検出される場合に限らず、[例2]に示すように、途中に過電流検出されない場合があっても、合計回数がカウントされればよい。[例2]に図示するように実際に電流が閾値以下となった場合の他、電流が閾値に達したにもかかわらず、検出のエラーによってカウントし損なった場合等も含まれる。要するに、連続か不連続かに関係なく、通信間隔ごとの過電流検出回数の合計がN回を超えたとき、過電流フラグが出力される。 Here, the count of the number of times of overcurrent detection is not limited to the case where overcurrent is detected continuously every cycle as shown in [Example 1] of FIG. Even if the current is not detected, the total number of times should be counted. In addition to the case where the current actually falls below the threshold value as shown in [Example 2], it also includes the case where the current reaches the threshold value but fails to count due to a detection error. In short, the overcurrent flag is output when the total number of overcurrent detections for each communication interval exceeds N times, regardless of whether it is continuous or discontinuous.
その後、時刻txにコイル、ダイオード等の素子がショート故障し、恒久的な過電流異常(すなわち真性異常)の状態になると仮定する。それ以後は常に過電流が検出され、通信間隔ごとの過電流検出回数の合計がN回を超えて、過電流フラグが出力される。マイコン50は、過電流監視回路44から受信した過電流フラグについて、過電流フラグが所定の判定時間以上継続したとき、「第2条件が成立した」と判断し、異常判定する。そしてマイコン50は、異常判定時の処置として、昇圧動作許可信号をオンからオフに変更し、昇圧MOS25の動作を停止する。
After that, it is assumed that an element such as a coil or a diode short-circuits at time tx, resulting in a permanent overcurrent abnormality (that is, intrinsic abnormality). After that, overcurrent is always detected, and the total number of overcurrent detections for each communication interval exceeds N times, and an overcurrent flag is output. When the overcurrent flag received from the
図7、図8のフローチャートに上記処理の基本的な流れを示す。フローチャート、及び以下のフローチャートに関する説明では、第1実施形態のマイコン50を一般化して「制御部」と記す。したがって、第2実施形態でも同じフローチャート及び同じ説明が援用される。図7のS11では、過電流監視回路44が過電流検出したか判断される。S11でYESの場合、S12でドライブ回路41は昇圧MOS25をオフし、次のdutyオンタイミングまでオフ状態を継続する。
Flowcharts of FIGS. 7 and 8 show the basic flow of the above process. In the flowchart and the following description of the flowchart, the
図8のS13で過電流監視回路44は、制御部との通信間隔ごとに過電流検出回数をカウントする。S14では過電流検出回数が所定回数N回を超えたか判断される。S14でYESの場合、過電流監視回路44は、第1条件が成立したと判断し、制御部に通知信号として過電流フラグを送信する。
In S13 of FIG. 8, the
S26で制御部は、過電流監視回路44からの通知信号が判定時間以上継続したか判断する。S26でYESの場合、S30で制御部は、第2条件が成立したと判断し、異常判定する。続いて制御部は、S40で処置を行う。S26でNOの場合、制御部は、第2条件が成立しないと判断する。
In S26, the control unit determines whether the notification signal from the
第2条件の判定において、例えば判定時間は、電源投入時やイニシャルチェックでの過昇圧モード時における過電流状態の最大時間よりも長い時間に設定されてもよい。これにより、電源投入時やイニシャルチェックでの過昇圧モード時には第1条件は成立しても第2条件が不成立となるため、異常と誤判定されることが防止される。或いは、電源投入時等の状況に応じて制御部が異常判定の処理を変更することで、誤判定を防止してもよい。次に図9を参照し、誤判定防止の処理例について説明する。 In the determination of the second condition, for example, the determination time may be set to a time longer than the maximum time of the overcurrent state when the power is turned on or in the overboost mode in the initial check. As a result, even if the first condition is met, the second condition is not met when the power is turned on or in the overboost mode in the initial check. Alternatively, an erroneous determination may be prevented by having the control unit change the abnormality determination process according to the situation such as when the power is turned on. Next, an example of processing for preventing erroneous determination will be described with reference to FIG.
図9には、制御部が、状況に応じて判定時間を異なる値に設定するか、或いは、通知信号をマスクする処理を示す。ここでは、図1のリレー前電圧VLaに相当する電源電圧が「監視電圧」として監視されるものとして説明する。具体的に制御部は、昇圧装置301の動作モードもしくは電源電圧に応じて判定時間を異なる値に設定するか、或いは、特定の動作モードもしくは特定の電源電圧の範囲で通知信号をマスクする。このように制御部は、過電流監視回路44からの通知、電源電圧監視値、状態コード等の内部値を併せて、すなわち外部及び内部の情報に基づき異常判定する。
FIG. 9 shows processing in which the control unit sets the determination time to a different value depending on the situation, or masks the notification signal. Here, it is assumed that the power supply voltage corresponding to the pre-relay voltage VLa in FIG. 1 is monitored as the "monitoring voltage". Specifically, the control unit sets the determination time to a different value according to the operation mode or power supply voltage of the
図9のS21からS24では、「特定の動作モードもしくは特定の監視電圧」に関する4つの判断項目について順に成否が判断される。これらの判断順序は任意である。S21では、昇圧装置301の電源投入時であるか判断される。一般に電源投入時には突入電流による誤判定が生じやすくなる。
In steps S21 to S24 of FIG. 9, success or failure is determined in order for the four determination items relating to "specific operation mode or specific monitoring voltage". The order of these judgments is arbitrary. In S21, it is determined whether or not the
S22では、起動時に回路の異常を診断するイニシャルチェックにおいて、昇圧出力目標値を一時的に上げるときであるか判断される。イニシャルチェックでは昇圧出力目標値を通常時の値よりも高くして昇圧機能が正常であることを診断するため、誤判定が生じやすくなる。 In S22, it is determined whether or not it is time to temporarily increase the boosted output target value in the initial check for diagnosing circuit abnormalities at startup. In the initial check, the boost output target value is made higher than the normal value to diagnose that the boost function is normal.
S23では、電源電圧が所定の電圧閾値以下であるか判断される。電源電圧が低いときほど昇圧比が大きくなり、大電流が流れるため、誤判定が生じやすくなる。S24では、電源電圧の時間変化率の絶対値が所定の電圧変動閾値以上であるか、つまり、電源電圧が急変動したか判断される。例えば何らかの要因で電源電圧が途絶した後に復帰したとき、瞬時に大電流が流れる可能性があるため、誤判定が生じやすくなる。 In S23, it is determined whether the power supply voltage is equal to or lower than a predetermined voltage threshold. As the power supply voltage becomes lower, the step-up ratio becomes larger, and a large current flows. In S24, it is determined whether the absolute value of the time rate of change of the power supply voltage is equal to or greater than a predetermined voltage fluctuation threshold, that is, whether the power supply voltage has suddenly fluctuated. For example, when the power supply voltage is interrupted for some reason and then restored, there is a possibility that a large current will flow instantaneously, so erroneous determination is likely to occur.
S21~S24のいずれかでYESの場合、S25で制御部は、判定時間を基準値よりも長く設定するか、或いは、通知信号をマスクする。特定の動作モードもしくは特定の電源電圧において判定時間を基準値よりも長く設定することで、第2条件が成立しにくくなり、誤判定を防止することができる。また、特定の動作モードもしくは特定の電源電圧において通知信号をマスクすることで、第2条件の成立の可能性が無くなり、誤判定が確実に防止される。なお、S23、S24では、リレー前の電源電圧VLaに代えて、リレー後電圧VLbや昇圧後電圧VHが「監視電圧」として閾値と比較されてもよい。 If YES in any one of S21 to S24, in S25 the control unit sets the determination time longer than the reference value or masks the notification signal. By setting the determination time longer than the reference value in a specific operation mode or a specific power supply voltage, the second condition is less likely to be satisfied, and erroneous determination can be prevented. Moreover, by masking the notification signal in a specific operation mode or a specific power supply voltage, the possibility that the second condition is satisfied is eliminated, and an erroneous determination is reliably prevented. In S23 and S24, instead of the pre-relay power supply voltage VLa, the post-relay voltage VLb or the post-boost voltage VH may be used as the "monitoring voltage" and compared with the threshold.
図10に、異常判定時の処置例を示す。制御部が異常判定し、S41でYESの場合、制御部は、S42で昇圧MOS25の動作を停止するか、又は、duty比を変更して昇圧MOS25を動作させる。図4には昇圧MOS25の動作を停止する場合が例示されているが、素子故障の状況によっては、duty比を変更して昇圧MOS25制限的に動作させることも可能である。
FIG. 10 shows an example of measures to be taken when an abnormality is determined. If the controller determines that there is an abnormality and YES in S41, the controller stops the operation of the
制御部としてのマイコン50は、さらにバッテリ15の電力を用いて電動パワーステアリング装置99のモータ80の駆動を制御する。マイコン50は、異常判定時の処置として、さらにS43でモータ80の駆動を停止するか、又は、モータ80の出力を制限してもよい。駆動を停止する場合、制御に用いる入出力信号の通信のみは継続してもよいし、通信系も含めてシステムをシャットダウンしてもよい。
The
(第1実施形態の作用効果)
以上のように第1実施形態では、過電流監視回路44が過電流検出しただけでは異常判定せず、第1条件が成立したときマイコン50に通知信号を送信する。マイコン50は、さらに第2条件が成立したときに初めて異常判定し、処置を行う。したがって、電源投入時やイニシャルチェック時の過電流に対し、異常と誤判定することが回避される。また、素子故障等により異常判定した場合、マイコン50が昇圧MOS25の動作を停止させることで、壊れた状態のままPWM動作を続けることを防止することができる。
(Action and effect of the first embodiment)
As described above, in the first embodiment, the
また第1実施形態では、特許文献1の従来技術のようにソフトスタート回路を用いず、電源投入時やイニシャルチェック時には、昇圧MOS25の定格以下に設定された過電流閾値に対して過電流を検出しながら通電する。つまり、電源投入時やイニシャルチェック時には第1条件が成立する可能性が高いことを前提としつつ、第2条件が成立しないようにすることで誤判定を防止する。これにより、回路構成を簡素化し、立ち上げ時間を短縮することができる。
In addition, in the first embodiment, unlike the prior art of
さらに、マイコン50が過電流監視回路44から通知信号を受信したとき、判定時間による通知信号の継続判定に加え、動作モードや電源電圧等に基づく判定時間の変更や通知信号のマスク等の処理を組み合わせ、総合的に異常判定することができる。したがって、状況に応じた異常判定や処置が可能となる。さらに、電源変動試験や外付け素子の定数変更等により判定条件を設計変更した場合等、ソフトウァアで条件設定を変更することで、対応が容易になる。
Further, when the
加えて第1実施形態では、昇圧MOS25、ドライブ回路41及び過電流監視回路44が同一のASIC40に内蔵されているため、基板上のレイアウトがコンパクトになる。なお、ASIC40には昇圧装置以外の各機能が統合されてもよい。また、「制御部」の機能をマイコン50が担っているため、演算処理能力や外部との通信の点で有利である。
In addition, in the first embodiment, the
(第2実施形態)
次に図11を参照し、第2実施形態について説明する。第2実施形態の昇圧装置302では、ASIC40内のドライブ回路42が「制御部」としての機能を兼ねる。つまり、第1条件が成立したとき生成された通知信号は、ASIC40の過電流監視回路44からマイコン50に送信されるのでなく、ASIC40の内部で過電流監視回路44からドライブ回路42に送信される。通知信号を受信したドライブ回路42は、第2条件の成否を判定し、第2条件が成立したとき異常判定し、処置を行う。また、電源電圧の情報もマイコン50に代わってドライブ回路42が取得してもよい。
(Second embodiment)
Next, with reference to FIG. 11, a second embodiment will be described. In the
第2実施形態の作用効果は、第1実施形態の制御部に関する説明中における「マイコン50」を「ドライブ回路42」と読み替えて同様に解釈される。過電流の検出及び異常判定という機能のみに着目した場合、図11に破線で示すように、第2実施形態ではマイコン50が無くてもよいため、昇圧装置302をより簡素に構成することができる。また、異常判定時に通信遅れなく昇圧MOS25の動作を即座に停止することができ、信頼性が向上する。
The effects of the second embodiment can be similarly interpreted by replacing the "
ただし、現実的にASIC40がマイコン50と同レベルの演算量を処理することはできないため、モータ80の駆動制御演算等のためにマイコン50が必要となる。そこで、ドライブ回路42が「制御部」としての機能の一部を兼ねることで、ドライブ回路42とマイコン50とが「制御部」の機能を分担して協働するように構成されてもよい。
However, since the
(その他の実施形態)
(a)過電流監視回路における「第1条件」は、制御部との通信間隔ごとに過電流検出回数が連続で又は断続的に所定回数を超えたときの他、例えば、制御部との通信間隔ごとに電流もしくは電流二乗値の積算値が閾値を超えたときに成立するものとしてもよい。
(Other embodiments)
(a) The "first condition" in the overcurrent monitoring circuit is when the number of times of overcurrent detection exceeds a predetermined number of times continuously or intermittently at each communication interval with the control unit. It may be established when the current or the integrated value of the current squared value exceeds the threshold for each interval.
(b)制御部における「第2条件」について、通知信号(例えば過電流フラグ)が判定時間以上「継続」したことの解釈として、例えば所定時間以内の短時間の中断の場合は、継続したものとみなしてもよい。つまり、中断時間が所定時間を超えた場合のみ継続不成立と扱い、計時をリセットするようにしてもよい。また、判定時間に代えて、所定期間内の通知信号の受信回数又は頻度に基づき第2条件の成否を判定してもよい。 (b) Regarding the "second condition" in the control unit, as an interpretation that the notification signal (e.g., overcurrent flag) "continues" for the determination time or longer, for example, in the case of a short interruption within a predetermined time, it continues may be regarded as In other words, only when the interruption time exceeds a predetermined time, it may be treated as continuation failure, and the timer may be reset. Further, instead of the determination time, the success or failure of the second condition may be determined based on the number of times or frequency of reception of the notification signal within a predetermined period.
(c)昇圧スイッチング素子は、MOSFETに限らず、MOSFETE以外のFETやバイポーラトランジスタで構成されてもよい。昇圧スイッチング素子、ドライブ回路及び過電流監視回路は、同一のASIC40に内蔵される構成に限らず、基板に直接実装されてもよく、別々のICに内蔵されてもよい。また、「電源」としてバッテリ15以外にキャパシタ等が用いられてもよい。
(c) The boost switching element is not limited to a MOSFET, and may be composed of an FET other than MOSFETE or a bipolar transistor. The boost switching element, the drive circuit, and the overcurrent monitoring circuit are not limited to being built in the
(d)本発明は、電動パワーステアリング装置のアシストモータの駆動に限らず、どのような電動アクチュエータの駆動や、その他の電気機器の出力に用いられてもよい。 (d) The present invention is not limited to driving an assist motor of an electric power steering device, but may be used to drive any electric actuator or to output an electric device.
本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。 The present invention is not limited to such embodiments, and can be embodied in various forms without departing from the scope of the invention.
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by the computer program. may be Alternatively, the controls and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control units and techniques described in this disclosure can be implemented by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may also be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.
15 ・・・バッテリ(電源)、
21 ・・・コイル、
25 ・・・昇圧MOS(昇圧スイッチング素子)、
301、302・・・昇圧装置、
41 ・・・ドライブ回路、
42 ・・・ドライブ回路(制御部[第2実施形態])、
44 ・・・過電流監視回路、
50 ・・・マイコン(制御部[第1実施形態])。
15 ... battery (power supply),
21 ... coil,
25 ... boost MOS (boost switching element),
301, 302... Booster,
41 ... drive circuit,
42 ... drive circuit (control unit [second embodiment]),
44 ... overcurrent monitoring circuit,
50 . . . microcomputer (control unit [first embodiment]).
Claims (15)
電源(15)に一端が接続されたコイル(21)の他端とグランドとの間に設けられ、スイッチング動作により前記コイルの他端の電圧を昇圧する昇圧スイッチング素子(25)と、
前記昇圧スイッチング素子をPWM動作させるドライブ回路(41、42)と、
前記昇圧スイッチング素子に流れる電流を監視する過電流監視回路(44)と、
前記過電流監視回路からの通知に基づき異常判定し、処置を行う制御部(50、42)と、
を備え、
前記過電流監視回路は、前記昇圧スイッチング素子に流れる電流の状態について第1条件が成立したとき、前記制御部に通知信号を送信し、
前記制御部は、前記過電流監視回路から受信した前記通知信号について第2条件が成立したとき、異常判定し、処置を行う昇圧装置。 A booster for boosting and outputting an input power supply voltage,
a boosting switching element (25) provided between the other end of a coil (21) having one end connected to a power supply (15) and ground, and boosting the voltage of the other end of the coil by switching operation;
a drive circuit (41, 42) for PWM-operating the boost switching element;
an overcurrent monitoring circuit (44) for monitoring the current flowing through the boost switching element;
a control unit (50, 42) that determines an abnormality based on the notification from the overcurrent monitoring circuit and takes action;
with
The overcurrent monitoring circuit transmits a notification signal to the control unit when a first condition is satisfied regarding the state of the current flowing through the boost switching element,
The booster device, wherein the control unit determines an abnormality and takes measures when a second condition is satisfied with respect to the notification signal received from the overcurrent monitoring circuit.
前記過電流検出回数が所定回数を超えたとき、前記第1条件が成立したと判断し、前記通知信号を出力する請求項1に記載の昇圧装置。 The overcurrent monitoring circuit counts the number of overcurrent detections for each communication interval with the control unit,
2. The booster device according to claim 1, wherein when the number of times of overcurrent detection exceeds a predetermined number of times, it is determined that the first condition is met and the notification signal is output.
前記制御部は、異常判定時の処置として、さらに前記モータの駆動を停止するか、又は、前記モータの出力を制限する請求項12に記載の昇圧装置。 A boosting device in which the control unit further controls the driving of a motor (80) using the power of the power supply,
13. The booster device according to claim 12, wherein the control unit further stops driving the motor or limits the output of the motor as a measure when the abnormality is determined.
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