JP3663890B2 - Control device for electric power steering device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動パワ−ステアリング装置に関し、特にその制御回路の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両用の電動パワ−ステアリング装置には、操向ハンドルの操作によりステアリングシヤフトに発生する操舵トルクを検出し、その検出信号に基づいて操舵補助力を発生するモ−タを駆動し、操舵軸に取り付けられた減速機構を介して舵取機構を駆動するように構成されたものがある。
【0003】
図3は、従来の電動パワ−ステアリング装置の制御回路の一例であり、制御回路はCPU11により構成され、トルクセンサ14で検出された操舵トルク、操舵回転センサ16で検出された操舵回転数、その他の信号に基づいて操舵補助力指令値を決定し、決定された操舵補助力指令値に基づいてモ−タ駆動回路21を制御してモ−タを駆動するように構成されている。
【0004】
モ−タ駆動回路21はフエ−ルリレ−18のノ−マルオ−プン接点18aを介してバッテリ13に接続されており、イグニッションキ−12のオンが検出されると、リレ−接点18aが閉じて給電されるように構成されている。フエ−ルリレ−を介在させるのは、モ−タ駆動回路に流れる大電流からイグニッションキ−の接点を保護するためや、その他の保安制御のためである。フエ−ルリレ−18はCPU11から出力される信号によりオン/オフ制御されるトランジスタTRに直列に接続され、CPU11により制御される。
【0005】
なお、抵抗R1 、R2 、及びダイオ−ドD1 、D2 から構成される回路はイグニッションキ−12のオンを検出する回路、抵抗R3 、R4 、及びダイオ−ドD3 、D4 から構成される回路はノ−マルオ−プン接点18aのオン/オフ状態の検出、及びモ−タ駆動回路21へ供給される電圧を検出する回路である。
【0006】
また、23はステアリング系に操舵補助力を供給するモ−タ、24はモ−タ電流を検出するモ−タ電流検出回路、14は操舵トルクを検出するトルクセンサ、16は操舵回転数検出器、19はCPU11やその他の制御系に定電圧Vccを供給する定電圧回路である。
【0007】
この種の電動パワ−ステアリング装置では、モ−タ駆動回路には半導体素子FET1 〜FET4 をHブリツジ接続したモ−タ駆動回路21が使用され、CPUから操舵補助力指令値に基づいて出力されるゲ−ト駆動指令信号に基づいてゲ−ト駆動回路22が駆動され、ゲ−ト駆動指令信号に対応した所定時間幅のパルス幅変調信号(PWM信号)によりモ−タ駆動回路の半導体素子を間欠的にオン/オフ制御してモ−タ23を駆動し、検出された操舵トルクに対応した操舵補助力を発生するように構成されている。
【0008】
このように、半導体素子を間欠的にオン/オフ制御してモ−タを駆動するためモ−タ駆動回路が作動しているときはノイズが発生する。そこで、ノイズを除去するために、大容量のコンデンサC1 をモ−タ駆動回路21に並列に挿入したノイズ除去回路が組み込まれているものが一般的である(実用新案登録第2506269号公報、実開平6−27433号公報など参照)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
モ−タ駆動回路に組み込まれるコンデンサは、ノイズ除去の効果を高めるために極めて大容量のものが使用されるのが一般的である。しかしながら、大容量のコンデンサを使用する場合には、イグニッションキ−をオンとしてリレ−接点を閉じてモ−タ駆動回路を作動状態に設定すると、その瞬間にモ−タ駆動回路に並列に挿入されたコンデンサに大電流の充電電流が流れるため、リレ−接点が溶着するという故障が発生する可能性があつた。
【0010】
リレ−接点が閉じる瞬間に生じる突入電流によるリレ−接点の溶着を防ぐためには、ノ−マルオ−プンの接点の両端に抵抗を接続し、接点が開いている場合も常時コンデンサへ小電流を流して予備充電を行う方法があるが、この方法では負荷側の接点にも常時バッテリ電圧が印加されることになるから、イグニッションキ−をオンとして制御回路を起動する際に、リレ−接点の溶着障害を検出することができないという不都合があつた。
【0011】
この発明は、上記課題を解決し、イグニッションキ−をオンとした後にコンデンサへ予備充電を行うと共に、リレ−接点の溶着を検出することができる電動パワ−ステアリング装置の制御装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項1の発明は、電動モ−タと、前記電動モ−タの駆動を制御する制御手段と、前記電動モ−タを駆動するモ−タ駆動回路とを備え、検出された操舵トルクに基づいて前記電動モ−タを駆動制御してステアリング系に補助トルクを付与する電動パワ−ステアリング装置の制御装置において、イグニッションキ−のオン/オフ状態を検出するオン/オフ検出回路と、前記モ−タ駆動回路に並列に接続されたコンデンサと、バッテリから前記モ−タ駆動回路へ給電する給電回路上に配置されたノ−マルオ−プン接点を備えたリレ−と、前記リレ−を駆動するリレ−駆動回路と、前記リレ−のノ−マルオ−プン接点の両端に並列接続された予備充電回路を備え、前記制御手段は、イグニッションキ−のオン状態が検出されたとき、前記リレ−接点が溶着していないことを確認した後に予備充電回路による前記コンデンサへの予備充電を開始し、予備充電の終了を待つて前記リレ−駆動回路を作動させてノ−マルオ−プン接点を閉じるように制御することを特徴とする。
【0013】
そして、制御手段による前記リレ−接点の溶着/非溶着状態の確認は、イグニッションキ−のオン状態が検出されたときの前記リレ−接点の負荷側の端子電圧に基づいて確認することを特徴とする。
【0014】
また前記予備充電回路は直列接続された充電電流設定用の抵抗素子と開閉手段から構成され、開閉手段は前記制御手段により制御されることを特徴とする。
【0015】
さらに、前記制御手段は、前記リレ−接点の溶着状態が確認されたときは、制御手段による制御動作を停止するように制御するとよい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。図1は制御装置の回路構成を示すブロツク図で、図3に示した従来の制御回路と同一要素には同一符号を付し、従来の回路との対応関係を容易に理解できるようにした。図1において、11はCPU、12はイグニッションキ−、13はバッテリ、18はノ−マルオ−プン接点18aを備えたフエ−ルリレ−、19は制御系に定電圧を供給する定電圧回路、21は電界効果トランジスタFET1 〜FET4 をHブリツジ接続して構成したモ−タ駆動回路、22はFET1 〜FET4 のゲ−トを駆動するゲ−ト駆動回路、23はステアリング系に操舵補助力を供給するモ−タ、24はモ−タ電流を検出するモ−タ電流検出回路である。
【0017】
定電圧回路19はCPU11やその他の制御系に定電圧Vccを供給するもので、イグニッションキ−12を経てバッテリ13に接続される。
【0018】
CPU11には定電圧回路19から定電圧Vccが供給され、その入力ポ−トには操舵トルクを検出するトルクセンサ14の出力及び操舵回転数検出器16の出力が、夫々A/D変換器15及び17を経て入力される。
【0019】
CPU11の入力ポ−トに接続されている抵抗R1 、R2 、及びダイオ−ドD1 、D2 から構成される回路は、イグニッションキ−12のオン/オフ状態を検出するキ−オン検出回路で、イグニッションキ−12がオンになると、バッテリ13の電圧が直列に接続された抵抗R1 、R2 の中点からCPU11の入力ポ−トに入力され、イグニッションキ−12のオンが検出される。
【0020】
また、CPU11の入力ポ−トに接続されている抵抗R3 、R4 、及びダイオ−ドD3 、D4 から構成される回路は、ノ−マルオ−プン接点18aのオン/オフ状態の検出及びモ−タ駆動回路21へ供給される電圧を検出する電圧検出回路で、ノ−マルオ−プン接点18aの負荷側に接続されており、接点18aがオンになると、バッテリ13の電圧が直列に接続された抵抗R3 、R4 の中点からCPU11の入力ポ−トに入力され、接点18aのオン及びモ−タ駆動回路21へ供給される電圧が検出される。
【0021】
CPU11の出力ポ−トにはトランジスタTR、抵抗R5 及びリレ−18が直列接続されて構成されたリレ−回路、及びゲ−ト駆動回路22が接続される。
【0022】
フエ−ルリレ−18のノ−マルオ−プン接点18aの負荷側には、大容量の電解コンデンサC1 とモ−タ駆動回路21が接続されているほか、ノ−マルオ−プン接点18aには、接点18aの両端に並列に、電解コンデンサC1 へ予備充電するための、抵抗R7 とスイッチング要素SWPが直列接続されたプリチャ−ジ回路25が接続され、スイッチング要素SWPはCPU11によりオン/オフ制御される。
【0023】
プリチャ−ジ回路25のスイッチング要素SWPはノ−マルオ−プン接点を有するリレ−でもよく、半導体素子で構成してもよい。また、抵抗R7 は電解コンデンサC1 へ予備充電するときの充電電流を設定する抵抗で、比較的高い抵抗値の抵抗を使用し、モ−タが駆動されることのない程度の充電電流に設定する。
【0024】
抵抗R6 はFET1 〜FET4 を経てモ−タに流れるモ−タ電流を検出する抵抗で、抵抗R6 の両端の電位差がモ−タ電流検出回路24により検出され、検出されたモ−タ電流値がCPU11に入力され、モ−タ電流のフ−ドバック制御が行われる。
【0025】
次に、CPU11により実行される上記構成の制御動作を、図1に示す制御装置のブロツク図及び図2に示すフロ−チヤ−トを参照して説明する。
【0026】
イグニッションキ−12がオフの状態にあるときは、リレ−18のノ−マルオ−プン接点18a、及びプリチャ−ジ回路25のスイッチング要素SWPは開の状態にある。
【0027】
イグニッションキ−12がオンとされると、抵抗R1 、R2 、及びダイオ−ドD1 、D2 から構成されるキ−オン検出回路によりイグニッションキ−12のオン状態が検出され、検出信号(バッテリ電圧VB )がCPU11に入力される。CPU11は検出信号の入力を待ち、入力されたときは起動と判断する(ステツプP11)。
【0028】
抵抗R3 、R4 、及びダイオ−ドD3 、D4 から構成される電圧検出回路によりノ−マルオ−プン接点18aの負荷側(電解コンデンサC1 及びモ−タ駆動回路21側)の電圧VL を読み込み(ステツプP12)、予め設定されている所定の電圧値V0 と比較する(ステツプP13)。VL >V0 であればノ−マルオ−プン接点18aの負荷側に異常な電圧が現れていることを意味するから、接点18aが溶着していると判定し(ステツプP19)、制御装置の制御動作を停止させ(ステツプP20)、処理を終了する。
【0029】
ステツプP13の判断でVL >V0 でない場合は、接点18aは溶着していないと判断されるから、プリチャ−ジ回路25のスイッチング要素SWPをオンとして電解コンデンサC1 へ予備充電を開始する(ステツプP14)。
【0030】
抵抗R3 、R4 、及びダイオ−ドD3 、D4 から構成される電圧検出回路によりノ−マルオ−プン接点18aの負荷側(電解コンデンサC1 及びモ−タ駆動回路21側)の電圧VL を読み込み(ステツプP15)、電圧VL がバッテリ電圧VB に略等しいか否かを判定する(ステツプP16)。バッテリ電圧VB に略等しい電圧が検出された場合は、電解コンデンサC1 への予備充電が終了したことを意味するから、フエ−ルリレ−18をオンとしてノ−マルオ−プン接点18aを閉じ、プリチャ−ジ回路25のスイッチング要素SWPをオフとして(ステツプP17、P18)、処理を終了する。
【0031】
以上の処理によりモ−タ駆動回路は作動状態に設定されるから、以後、通常のモ−タ駆動制御が行われる。即ち、CPU11からはトルクセンサ14で検出された操舵トルク及び操舵回転数検出器16で検出された操舵回転数などに基づいて決定された操舵補助量に対応した所定時間幅のPWM信号、及びモ−タ回転方向信号がゲ−ト駆動回路22に出力される。ゲ−ト駆動回路22はモ−タ駆動回路21のFET1 〜FET4 を駆動してモ−タ23を回転させ、操舵補助が行われる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明の電動パワ−ステアリング装置の制御装置は、イグニッションキ−のオン状態が検出されたとき、リレ−接点が溶着していないことを確認した後に予備充電回路による前記コンデンサへの予備充電を開始し、予備充電の終了を待つて前記リレ−駆動回路を作動させてノ−マルオ−プン接点を閉じるように制御する。
【0033】
これにより、イグニッションキ−がオンとされた後も、比較的小電流によりノイズ除去のための大容量のコンデンサに予備充電が行われ、充電終了後にモ−タ駆動回路が作動状態に設定されるから、従来の装置のように、イグニッションキ−をオンとしたとき、その瞬間にコンデンサに大電流が流れることはなく、リレ−接点が溶着するような故障の発生する可能性を未然に防ぐことができる。
【0034】
また、イグニッションキ−がオンとなつた際に、フエ−ルリレ−の接点が溶着しているか否かを検出することができ、溶着の場合は直ちに制御装置の制御動作を停止させることが可能となるから、接点の溶着に基づく事故を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態の制御装置の回路構成を示す図。
【図2】制御装置の制御動作を説明するフロ−チヤ−ト。
【図3】従来の電動パワ−ステアリング装置の制御回路の構成を示す図。
【符号の説明】
11 CPU
12 イグニッションキ−
13 バッテリ
14 トルクセンサ
16 操舵回転センサ
18 フエ−ルリレ−
18a ノ−マルオ−プン接点
19 定電圧回路
21 モ−タ駆動回路
22 ゲ−ト駆動回路
23 モ−タ
24 モ−タ電流検出回路
25 プリチャ−ジ回路
C1 電解コンデンサ
SWP スイッチング要素[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly to the configuration of its control circuit.
[0002]
[Prior art]
In an electric power steering apparatus for a vehicle, a steering torque generated in a steering shaft by detecting a steering handle is detected, and a motor that generates a steering assist force is driven based on the detection signal. Some are configured to drive a steering mechanism through an attached reduction mechanism.
[0003]
FIG. 3 shows an example of a control circuit of a conventional electric power steering apparatus. The control circuit is constituted by the
[0004]
The
[0005]
The circuit composed of the resistors R1 and R2 and the diodes D1 and D2 is a circuit for detecting the
[0006]
[0007]
In this type of electric power steering apparatus, a
[0008]
Thus, noise is generated when the motor driving circuit is operating to drive the motor by intermittently turning on / off the semiconductor elements. Therefore, in general, a noise removing circuit in which a large-capacitance capacitor C1 is inserted in parallel with the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In general, a capacitor having a very large capacity is used as a capacitor incorporated in the motor driving circuit in order to enhance the effect of noise removal. However, when a large-capacity capacitor is used, if the ignition key is turned on and the relay contact is closed to set the motor drive circuit to the operating state, the motor drive circuit is inserted in parallel at that moment. In addition, since a large charging current flows through the capacitor, there is a possibility that the relay contact may be welded.
[0010]
In order to prevent welding of the relay contact due to the inrush current that occurs at the moment when the relay contact is closed, a resistor is connected to both ends of the normally open contact, and a small current is always applied to the capacitor even when the contact is open. In this method, the battery voltage is always applied to the contact on the load side, so when starting the control circuit with the ignition key turned on, the relay contact is welded. There was an inconvenience that the failure could not be detected.
[0011]
The present invention provides a control device for an electric power steering apparatus that solves the above-described problems and precharges a capacitor after turning on an ignition key and can detect welding of a relay contact. Objective.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 is directed to an electric motor, control means for controlling driving of the electric motor, and motor driving for driving the electric motor. A control device for an electric power steering apparatus that controls driving of the electric motor based on the detected steering torque and applies auxiliary torque to the steering system. An on / off detection circuit for detecting, a capacitor connected in parallel to the motor driving circuit, and a normally open contact disposed on a power feeding circuit for supplying power from the battery to the motor driving circuit A relay driving circuit for driving the relay, and a pre-charging circuit connected in parallel to both ends of the normally open contact of the relay, and the control means turns on an ignition key. When the state is detected, after confirming that the relay contact is not welded, the precharging of the capacitor by the precharging circuit is started, and the relay driving circuit is operated after waiting for the completion of the precharging. And controlling the normally-open contact to close.
[0013]
The confirmation of the welding / non-welding state of the relay contact by the control means is confirmed based on the terminal voltage on the load side of the relay contact when the ON state of the ignition key is detected. To do.
[0014]
The preliminary charging circuit includes a series-connected resistance element for setting a charging current and an opening / closing means, and the opening / closing means is controlled by the control means.
[0015]
Further, the control means may control to stop the control operation by the control means when the welding state of the relay contact is confirmed.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing the circuit configuration of the control device. The same components as those of the conventional control circuit shown in FIG. 3 are given the same reference numerals so that the correspondence with the conventional circuit can be easily understood. In FIG. 1, 11 is a CPU, 12 is an ignition key, 13 is a battery, 18 is a ferrule relay provided with a normally
[0017]
The
[0018]
A constant voltage Vcc is supplied to the
[0019]
A circuit composed of resistors R1 and R2 and diodes D1 and D2 connected to the input port of the
[0020]
The circuit comprising resistors R3 and R4 and diodes D3 and D4 connected to the input port of the
[0021]
The output port of the
[0022]
A large-capacitance electrolytic capacitor C1 and a
[0023]
The switching element SWP of the
[0024]
The resistor R6 is a resistor for detecting the motor current flowing to the motor through the FET1 to FET4. The potential difference between both ends of the resistor R6 is detected by the motor
[0025]
Next, the control operation of the above configuration executed by the
[0026]
When the
[0027]
When the
[0028]
The voltage VL on the load side (electrolytic capacitor C1 and
[0029]
If it is determined in step P13 that VL> V0 is not satisfied, it is determined that the
[0030]
The voltage VL on the load side (electrolytic capacitor C1 and
[0031]
Since the motor drive circuit is set to the operating state by the above processing, normal motor drive control is performed thereafter. That is, the
[0032]
【The invention's effect】
As described above, the control device for the electric power steering apparatus according to the present invention confirms that the relay contact is not welded when the ignition key ON state is detected, and then applies the precharge circuit to the capacitor. The preliminary charging is started, and the relay driving circuit is operated after waiting for the completion of the preliminary charging to control the normally open contact.
[0033]
As a result, even after the ignition key is turned on, a large capacity capacitor for noise removal is preliminarily charged with a relatively small current, and the motor drive circuit is set to the operating state after the charging is completed. Therefore, unlike the conventional device, when the ignition key is turned on, a large current does not flow to the capacitor at that moment, and it is possible to prevent the possibility of failure such as welding of the relay contact. Can do.
[0034]
Further, when the ignition key is turned on, it is possible to detect whether or not the contact of the relay relay is welded, and in the case of welding, it is possible to immediately stop the control operation of the control device. As a result, accidents based on contact welding can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart explaining the control operation of the control device.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a control circuit of a conventional electric power steering apparatus.
[Explanation of symbols]
11 CPU
12 Ignition key
13
18a normally
Claims (4)
イグニッションキ−のオン/オフ状態を検出するオン/オフ検出回路と、
前記モ−タ駆動回路に並列に接続されたコンデンサと、
バッテリから前記モ−タ駆動回路へ給電する給電回路上に配置されたノ−マルオ−プン接点を備えたリレ−と、
前記リレ−を駆動するリレ−駆動回路と、
前記リレ−のノ−マルオ−プン接点の両端に並列接続された予備充電回路を備え、
前記制御手段は、イグニッションキ−のオン状態が検出されたとき、前記リレ−接点が溶着していないことを確認した後に予備充電回路による前記コンデンサへの予備充電を開始し、予備充電の終了を待つて前記リレ−駆動回路を作動させてノ−マルオ−プン接点を閉じるように制御すること
を特徴とする電動パワ−ステアリング装置の制御装置。An electric motor, control means for controlling the driving of the electric motor, and a motor drive circuit for driving the electric motor, and the electric motor based on the detected steering torque. In the control device for the electric power steering apparatus that controls the driving of the steering system and applies the auxiliary torque to the steering system,
An on / off detection circuit for detecting an on / off state of the ignition key;
A capacitor connected in parallel to the motor drive circuit;
A relay having a normally open contact disposed on a power supply circuit for supplying power to the motor drive circuit from a battery;
A relay driving circuit for driving the relay;
A precharging circuit connected in parallel to both ends of the normally open contact of the relay;
When the on state of the ignition key is detected, the control means confirms that the relay contact is not welded and then starts precharging the capacitor by a precharging circuit, and finishes precharging. A control device for an electric power steering apparatus, wherein the control is performed so that the relay drive circuit is activated to close the normally open contact.
を特徴とする請求項1記載の電動パワ−ステアリング装置の制御装置。The confirmation of the welding / non-welding state of the relay contact by the control means is confirmed based on the terminal voltage on the load side of the relay contact when the ON state of the ignition key is detected. 2. A control device for an electric power steering apparatus according to claim 1.
を特徴とする請求項1記載の電動パワ−ステアリング装置の制御装置。2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the preliminary charging circuit includes a series-connected resistance element for setting a charging current and an opening / closing means, and the opening / closing means is controlled by the control means. Control device.
を特徴とする請求項1記載の電動パワ−ステアリング装置の制御装置。2. The control device for an electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the control means stops the control operation by the control means when the welding state of the relay contact is confirmed.
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