JP4351924B2 - In-vehicle motor control device and power steering device. - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載されたバッテリにより駆動電源が供給されるモータを制御する車載用モータ制御装置、及びそのモータ制御装置を備えてなるパワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an in-vehicle motor control device that controls a motor to which driving power is supplied by a battery mounted on a vehicle, and a power steering device including the motor control device.
車両には、バッテリを電源として動作し、モータに通電制御を行う制御装置が数多く使用されている。例えば、電動パワーステアリング装置はその一種であり、運転者がハンドルに加える操舵トルクをトルクセンサにより検出し、その操舵トルクに応じてモータをPWM制御により駆動することで、ステアリング機構に補助的な操舵力を加えるようになっている。 Many control devices that operate using a battery as a power source and control energization of a motor are used in vehicles. For example, an electric power steering device is a kind of the steering mechanism, and a steering torque applied to a steering wheel by a driver is detected by a torque sensor, and a motor is driven by PWM control according to the steering torque, so that an auxiliary steering is provided to the steering mechanism. It is designed to apply power.
近年、小型車両だけでなく、中型や大型車両に対してもパワーステアリング装置を搭載することが望まれる傾向にあり、モータ及びその制御装置の大容量化を図ることで対応している。そして、モータについては、電流の制約があるブラシ付きDCモータに代えてブラシレスモータを採用し、また、制御装置については、バッテリ電圧を昇圧する機能を付与して高出力を得ることが提案されている。 In recent years, not only small vehicles but also medium-sized and large vehicles tend to be desired to be equipped with a power steering device, which is addressed by increasing the capacity of the motor and its control device. As for the motor, it is proposed that a brushless motor is adopted instead of the brushed DC motor having a current restriction, and that the controller is given a function of boosting the battery voltage to obtain a high output. Yes.
例えば、特許文献1には、昇圧機能を備えた制御装置を用い、必要とされるモータ電流に従って昇圧動作を実施する構成が開示されている。また、特許文献2には、ECU(Electronic Control Unit)の内部にモータの制御装置と昇圧機能部とを配置して、より大きな操舵捕助力を得るようにした構成が開示されている。
前述したように、パワーステアリング装置の大容量化を図るに際してバッテリ出力の限界を考慮すれば、モータの高効率化、制御装置において発生する損失の低減や配線損失の低減などが必要となってくる。しかしながら、特許文献1,2に開示されている技術のような構成では、次のような問題が発生する。
ここで、図8乃至図11を参照して説明する。図8は、バッテリ101とモータ102との間の配線抵抗を、1本当たり20mΩとして、昇圧機能を備えたモータの制御装置103を、モータ102の近傍側となる比率9:1の位置に配置した場合(即ち、(バッテリ101〜制御装置103間の距離):(制御装置103〜モータ102間の距離)=9:1)を示す。また、バッテリ電流Ib=100Adc,昇圧率「1」の場合のモータ102の定格電流Im=120Armsと仮定する。そして、図9には、モータ102が昇圧率に応じて電圧仕様を最適化して設計されるとした場合、昇圧率αの変化に対応する配線損失の変化を示す。
As described above, considering the limit of the battery output when increasing the capacity of the power steering device, it is necessary to increase the efficiency of the motor, reduce the loss generated in the control device, reduce the wiring loss, etc. . However, the following problems occur in configurations such as those disclosed in
Here, a description will be given with reference to FIGS. FIG. 8 shows that the wiring resistance between the
バッテリ電流Ibによる配線損失は、(抵抗値:18mΩ)×(Ib)2×(配線本数:2)で求め、モータ電流Imによる配線損失は、(抵抗値:2mΩ)×(Im/α)2×(配線本数:3)で求めている。図9から明らかなように、図8の配置形態では、バッテリ電流Ibによる配線損失が支配的であるため、バッテリ電圧を昇圧してモータ電流Imによる配線損失を減少させても、全体の配線損失低減効果は少ない。 The wiring loss due to the battery current Ib is obtained by (resistance value: 18 mΩ) × (Ib) 2 × (number of wirings: 2), and the wiring loss due to the motor current Im is (resistance value: 2 mΩ) × (Im / α) 2 X (Number of wirings: 3) As is clear from FIG. 9, in the arrangement form of FIG. 8, the wiring loss due to the battery current Ib is dominant. Therefore, even if the battery voltage is boosted to reduce the wiring loss due to the motor current Im, the overall wiring loss is reduced. There is little reduction effect.
図10は、制御装置103を、バッテリ101の近傍側となる比率1:9の位置に配置した場合(即ち、(バッテリ101〜制御装置103間の距離):(制御装置103〜モータ102間の距離)=1:9)を示す。その他の諸条件は図8の場合と同じである。そして、図11には、図10の配置形態に対応した昇圧率αの変化に対応する配線損失の変化を示す。この場合、昇圧率αを十分に高くすれば、昇圧による配線損失の低減効果を得ることができる。
FIG. 10 shows a case where the
ところが、図10に示すように制御装置103をバッテリ101の近傍側に配置すると、今度は、モータ102と制御装置103との間において接続が必要な、回転位置センサやトルクセンサの配線を伸ばす必要がある。すると、これらのセンサ信号はアナログ信号であるため、ノイズの影響を受け易くなって誤検出が生じたり、距離が伸びる配線の数が増加することでコストアップが問題となってしまう。
However, when the
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線損失を低減すると共に、配線距離が長くなる配線数の増加も抑制することができる車載用モータ制御装置、及びそのモータ制御装置を備えてなるパワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce a wiring loss and to suppress an increase in the number of wires in which a wiring distance becomes long, and a motor control thereof. An object of the present invention is to provide a power steering device including the device.
上記目的を達成するため、請求項1記載の車載用モータ制御装置は、車両に搭載されたバッテリの近傍に配置され、前記バッテリの出力電圧を昇圧する昇圧回路部と、
前記バッテリにより駆動電源が供給されるモータの近傍に配置され、前記昇圧回路部によって昇圧された昇圧電圧に基づいて前記モータの駆動をPWM制御する駆動制御部と、前記昇圧回路部と、前記駆動制御部との間において双方向通信を行うための通信手段とで構成されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an in-vehicle motor control device according to claim 1 is disposed in the vicinity of a battery mounted on a vehicle and boosts an output voltage of the battery;
A drive control unit that is disposed in the vicinity of a motor to which drive power is supplied by the battery and that performs PWM control of driving of the motor based on a boosted voltage boosted by the booster circuit unit, the booster circuit unit, and the drive It is comprised with the communication means for performing two-way communication between control parts .
即ち、昇圧回路部はバッテリの近傍に配置されてバッテリ電圧の昇圧動作を行なうので、配線が長くなる昇圧回路部とモータ間の配線において高電圧・低電流化することができ、配線損失は低減される。一方、駆動制御部はモータの近傍に配置されるので、駆動制御に必要なモータに関する各種情報を得るため、モータ側に配置されているセンサの出力信号などを得るための配線距離も短くなる。 In other words, since the booster circuit unit is arranged in the vicinity of the battery and performs the boosting operation of the battery voltage, the wiring between the booster circuit unit and the motor where the wiring becomes longer can be increased in voltage and current, and the wiring loss is reduced. Is done. On the other hand, since the drive control unit is arranged in the vicinity of the motor, in order to obtain various information related to the motor necessary for drive control, the wiring distance for obtaining the output signal of the sensor arranged on the motor side is shortened.
また、請求項12記載のパワーステアリング装置は、請求項1乃至11の何れかに記載の車載用モータ制御装置を備え、モータの出力トルクによってステアリングの駆動を補助する。即ち、パワーステアリング装置のモータは、通常ステアリング軸の近傍に配置されている。そして、前記モータを駆動して運転者の操舵力を補助するためには、回転位置検出センサやトルクセンサなどを用いてステアリング軸の回転位置や当該軸に作用するトルクなどの情報を得る必要がある。そのため、前記モータの位置はバッテリから離れて配置され、また、制御装置とモータとの間には各種センサ信号の配線を引き回す必要がある。従って、本発明の車載用モータ制御装置をパワーステアリング装置に適用すれば、上記のシステム形態に伴って発生する諸問題が解決される。 A power steering apparatus according to a twelfth aspect includes the on-vehicle motor control apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, and assists the driving of the steering by the output torque of the motor. That is, the motor of the power steering apparatus is usually disposed in the vicinity of the steering shaft. In order to assist the driver's steering force by driving the motor, it is necessary to obtain information such as the rotational position of the steering shaft and the torque acting on the shaft using a rotational position detection sensor or a torque sensor. is there. Therefore, the position of the motor is arranged away from the battery, and it is necessary to route various sensor signal wirings between the control device and the motor. Therefore, if the in-vehicle motor control device of the present invention is applied to a power steering device, various problems that occur with the above system configuration are solved.
本発明の車載用モータ制御装置によれば、限られたバッテリ出力の中で、配線損失を最小化して高いモータ出力を得ることが出来る。そして、本発明の車載用モータ制御装置を適用することで、高出力のパワーステアリング装置を構成することが出来る。 According to the in-vehicle motor control device of the present invention, it is possible to obtain a high motor output by minimizing wiring loss within a limited battery output. And by applying the vehicle-mounted motor control apparatus of this invention, a high output power steering apparatus can be comprised.
以下、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の一実施例について図1乃至図7を参照して説明する。パワーステアリング装置100全体の構成を示す図1において、車室内に配置されている操舵ハンドル8に一端が固定されるステアリングシャフト9の回転力は、ラックピニオン機構10により、ラック軸の両端に連結機構11を介して取り付けられた車輪12の方向を変える力として伝達される。ステアリングシャフト9には、回転力を補助するための三相のブラシレスDCモータ4が配置されており、モータ4とシャフト9とは減速機構6を介して連結されている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electric power steering apparatus will be described with reference to FIGS. In FIG. 1 showing the overall configuration of the power steering apparatus 100, the rotational force of the steering shaft 9 whose one end is fixed to the
バッテリ1を電源とし、そのバッテリ電圧を昇圧する動作をなす昇圧回路部2は、バッテリ1の近傍に隣接または密着するようにして配置されている。昇圧回路部2によって昇圧された電圧は、配線16a,16bを経由してモータ駆動制御部3に供給される。モータ駆動制御部3は、ブラシレスモータ4の近傍に隣接または密着して配置されており、モータ4に対する通電をPWM制御するようになっている。モータ駆動制御部3には、制御電源用としてバッテリ電圧が配線17を介して供給されると共に、ステアリングシャフト9に加えられるトルクを検出するトルクセンサ7の信号線14や、モータ4の回転位置を検出するレゾルバ5の信号線15が接続されている。
The
次に、昇圧回路部2の構成について図2を参照して説明する。昇圧回路部2の入力端子30,31はバッテリ1に接続されるが、正側入力端子30は、シャント抵抗32を介してリアクトル38の一端に接続されている。また、シャント抵抗32とリアクトル38との共通接続点と負側入力端子31との間には、コンデンサ34、電源回路35、分圧抵抗36及び37の直列回路が並列に接続されている。
Next, the configuration of the
シャント抵抗32の両端は、その端子電圧をレベルシフトして増幅する電流検出回路33に接続されており、電流検出回路33の出力端子はマイコン47のアナログ/デジタル変換入力端子に接続されている。電源回路35は、マイコン47、スイッチングIC41、通信IC48の動作用電源を生成して供給し、分圧抵抗36,37は、バッテリ電圧を分圧してマイコン47のアナログ/デジタル変換入力端子に供給するようになっている。
Both ends of the
リアクトル38の他端は、ソースが負側入力端子31に接続されているFET39のドレインと、FET40のソースに接続されている。FET40のドレインは正側出力端子45に接続されている。また、正側出力端子45と負側出力端子46と間には、分圧抵抗42及び43の直列回路とコンデンサ44とが接続されている。
スイッチングIC41の入力端子には、分圧抵抗42,43による分圧電位である信号Saとマイコン47より出力される信号Sbが与えられている。また、スイッチングIC41がPWM信号を出力する出力端子は、図示しないゲートドライブ回路を介してFET39,40のゲート端子に接続されている。また、マイコン47の通信用入出力端子は、通信IC48を介して通信線13に接続されている。
The other end of the
The input terminal of the switching
次に、駆動制御部3の構成について図3を参照して説明する。配線17を介してバッテリ1の正側に直接接続される入力端子61と負側入力端子62との間には、コンデンサ63とマイコン77等の電源を供給する電源回路64とが接続されている。配線16aを介して昇圧回路部2の正側出力端子45に接続される正側入力端子60は、シャント抵抗65を介してインバータ主回路70に接続されている。
Next, the configuration of the
負側入力端子62は、配線16bを介して昇圧回路部2の負側出力端子46に接続されている。シャント抵抗65のインバータ主回路70側と負側入力端子62との間には、分圧抵抗80,81の直列回路とコンデンサ67とが並列に接続されている。インバータ主回路70は、6個のFET70u〜70zを3相ブリッジ接続して構成されている。インバータ主回路70を構成する各アーム出力点のU相,W相は夫々シャント抵抗68,69を介して出力端子71,73に接続されており、V相は出力端子72に直接接続されている。
The negative
インバータ主回路70の出力端子71,72,73は、夫々ブラシレスモータ4の各相の巻線に接続されている。分圧抵抗80,81は、入力端子60,62間に印加されるDC電圧を分圧してマイコン77のアナログ/デジタル変換入力端子に供給する。シャント抵抗65,68,69は、その両端電圧をレベルシフトして増幅する電流検出回路66,74,75に接続され、電流検出回路66,74,75の出力端子はマイコン77のアナログ/デジタル変換入力端子に接続されている。マイコン77は、インバータ主回路70の各FET70u〜70zに対し、図示しないゲートドライブ回路を介してオンオフ信号(PWM信号)を出力する。また、マイコン77の通信入出力端子は、通信IC76を介して通信線13に接続されている。
レゾルバ検出回路78の入力端子は、配線15を介してブラシレスモータ4内に配置されたレゾルバ5に接続されており、レゾルバ検出回路78の出力端子はマイコン77の入力端子に接続されている。また、トルク検出回路79の入力端子は、配線14を介してステアリングシャフト9に配置されたトルクセンサ7に接続されており、トルク検出回路79の出力端子はマイコン77のアナログ/デジタル変換入力端子に接続されている。
尚、昇圧回路部2のマイコン47及び通信IC48、通信線13、モータ駆動制御部3のマイコン77及び通信IC76は、通信手段89を構成している。また、通信IC48,76間で行われる通信は、例えば、RS−485などのシリアル通信である。そして、昇圧回路部2とモータ駆動制御部3とが車載用モータ制御装置90を構成している。
An input terminal of the
The
次に、本実施例の作用について図4乃至図7も参照して説明する。バッテリ電源が投入されると、配線17を介してモータ駆動制御部3の入力端子61に電源が供給される。すると、電源回路64により、マイコン77、電流検出回路66,74,75、通信IC76、レゾルバ検出回路78、トルク検出回路79の動作用電源が生成供給されてそれらが動作を開始する。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. When the battery power is turned on, power is supplied to the
電流検出回路66,74,75は、夫々が接続されているシャント抵抗65,68,69の端子電圧を、マイコン77に対して入力可能となるように、例えば2.5V基準で20倍に増幅された信号を形成する。また、分圧抵抗80,81は、正側入力端子60に印加されるDC電圧を例えば1/10に分圧した信号を形成する。マイコン77は、これらを周期的にアナログ/デジタル変換することにより、モータ駆動制御部3の入力DC電圧、ブラシレスモータ4の巻線電流及びモータ駆動制御部3の入力電流を検出するようになっている。
The
レゾルバ検出回路78は、励磁信号をレゾルバ5に供給すると共に、レゾルバ5によって出力される余弦・正弦信号を受けてレゾルバ/デジタル変換し、12ビツトのデジタル信号をマイコン77に供給する。マイコン77は、レゾルバ検出回路78によって出力されるデジタル信号を参照することでブラシレスモータ4の回転位置を検出している。また、トルク検出回路79は、トルクセンサ7によって出力される信号を差動増幅し、トルク信号としてマイコン77に供給する。マイコン77は、そのトルク信号を周期的にアナログ/デジタル変換することで、ステアリングシャフト9に掛かるトルクを検出している。
The
また、マイコン77は、モータ電流をフィードバック制御しており、検出したモータ4の回転位置とトルク情報に基づいて電流指令を形成し、検出したモータ電流と比較することにより出力電圧を決定する。決定した出力電圧は、マイコン77内でPWM信号に変換されて、ゲート信号として各FET70u〜70zに出力される。各FET70u〜70zは、与えられるゲート信号に応じてオンオフ動作することでPWM電圧をブラシレスモータ4の各相に供給する。以って、トルクセンサ7で得られるトルクに対応したブラシレスモータ4の電流制御が実行される。
The
ここで、図4(a),(b)は、夫々昇圧回路部2側のマイコン47,駆動制御部3側のマイコン77による、両者間で行われる通信に関する処理内容を中心として示すフローチャートである。マイコン77は、検出した回転位置の変化からブラシレスモータ4の回転数を検出する手段を備えており(ステップB1)、昇圧回路部2に対して、回転数に応じた昇圧電圧指令を決定する(ステップB2)。
Here, FIGS. 4A and 4B are flowcharts showing mainly the contents of processing related to communication performed by the
具体的には、マイコン77は、ブラシレスモータ4の回転数が所定値以下の場合には昇圧ゼロとし、所定回転数を超過した場合にその超過量に対応して昇圧電圧を決定する。例えば、運転者によりハンドル8が急回転で操作された場合、ステアリングシャフト9及び減速機構6を介してブラシレスモータ4の回転子は回転する。また、ハンドル8に与えられたトルクに応じて、駆動制御部3によりブラシレスモータ4の回転子は高速回転する。
Specifically, the
このとき、マイコン77は、ブラシレスモータ4の回転子の回転数を検出し、即座に昇圧電圧指令を決定する。このブラシレスモータ4の回転数と昇圧電圧指令の関係の一例を図5に示す。マイコン77は、周期的にこの昇圧電圧指令をシリアルデータ化して通信出力端子に出力することで、昇圧回路部2に対して回転数に応じた昇圧電圧指令を送信する(ステップB3)。すると、通信IC76は、これを増幅し2線差動信号化して通信線13に出力する。
At this time, the
一方、昇圧回路部2においても、バッテリ電源が投入されると電源回路35の作用によりマイコン47、スイッチングIC41、通信IC48に電源が供給される。電流検出回路33は、シャント抵抗32の両端電圧をマイコン47に対して入力可能な例えば2.5V基準で20倍に増幅された信号を形成する。また、分圧抵抗36,37は、バッテリ電圧を例えば1/10に分圧している。
On the other hand, also in the
マイコン47は、電流検出回路33の出力信号と分圧抵抗36,37の出力信号を周期的にアナログ/デジタル変換することにより、バッテリ電流及びバッテリ電圧を検出している(ステップA1,A2)。マイコン47は、周期的に、このバッテリ電流及びバッテリ電圧をシリアルデータ化して通信出力端子に出力している(ステップA7,A8)。通信IC48は、これを増幅し2線差動信号化して通信線13に出力する。
The
マイコン47は、同時に、通信IC48を介して通信線13のシリアル信号を周期的に受信しており、以って、モータ駆動制御部3からの昇圧電圧指令を認識している(ステップA3)。マイコン47は、この昇圧電圧指令に基づいて、デジタル/アナログ出力端子からアナログ信号Sbを出力するが、この関係は、例えば、
信号Sb=(昇圧電圧指令)/10
のように設定される。
At the same time, the
Signal Sb = (boost voltage command) / 10
It is set like this.
スイッチングIC41は、FET39と40を交互にオンオフする高周波数の信号を出力するが、その比率は入力信号である信号Sa,Sbにより決定される。信号Saは、分圧抵抗42,43によりコンデンサ44の電圧を例えば1/10に分圧したものである。そして、スイッチングIC41は、入力信号Sa,Sbにより、Sa<SbであればFET39のオン比率(FET40のオフ比率)を増加させ、Sa>SbであればFET39のオン比率(FET40のオフ比率)を減少させるように動作する。
The switching
FET39をオンさせると、リアクトル38→FET39の経路で電流が流れリアクトル38にエネルギーが蓄えられる。その状態からFET39をオフさせ、FET40をオンさせると、リアクトル38に蓄えられたエネルギーが、リアクトル38→FET40→コンデンサ44の経路で放電されてコンデンサ44の端子電圧が上昇する。即ち、コンデンサ44の端子電圧を分圧した信号Saと、マイコン47からの信号SbとによりFET39,40のオンオフ比率が調整されるから、コンデンサ44の端子電圧は信号Sbにより制御される。
When the
信号Sbは、マイコン47が駆動制御部3により送信された昇圧電圧指令に基づいて決定するものであるから、昇圧回路部2の出力電圧は、モータ駆動制御部3により制御されていることになる。例えば、モータ駆動制御部3がブラシレスモータ4の回転数に基づいて昇圧電圧指令を0Vと決定したとする。すると、マイコン47は、通信を介して得た昇圧電圧指令とバッテリ電圧(例えば12V)とを比較する(ステップA4)。この場合、
(バッテリ電圧)≧(昇圧電圧指令)
であるから、マイコン47は信号Sbをゼロに決定して出力する(ステップA6)。すると、スイッチングIC41はFET39をオフ、FET40をオンさせるから、昇圧回路部2は昇圧動作を実行しない。従って、出力端子45,46にはバッテリ電圧がそのまま出力される。
Since the signal Sb is determined by the
(Battery voltage) ≥ (boost voltage command)
Therefore, the
また、モータ駆動制御部3が,ブラシレスモータ4の回転数に基づいて昇圧電圧指令を例えば20Vと決定したとする。この場合、
(バッテリ電圧)<(昇圧電圧指令)
であるから、マイコン47は信号Sbを2Vに決定して出力する(ステップA5)。すると、スイッチングIC41は、FET39,40のオンオフ比率を調整し、昇圧回路部2が昇圧動作を実行することで、出力端子45,46には昇圧された20Vの電圧が出力される。
また、モータ駆動制御部3が昇圧電圧指令を10Vと決定した場合も、
(バッテリ電圧)≧(昇圧電圧指令)
となるから、マイコン47は信号Sbをゼロとするため(ステップA6)、昇圧回路部2は昇圧動作を実行しない。
Further, it is assumed that the motor
(Battery voltage) <(boost voltage command)
Therefore, the
Also, when the motor
(Battery voltage) ≥ (boost voltage command)
Therefore, since the
また、モータ駆動制御部3のマイコン77は、昇圧回路部2の異常動作判定機能も有している。マイコン77は、分圧抵抗80,81による分圧電位をアナログ/デジタル変換してDC電圧を検出し(ステップB4)、シャント抵抗65によりDC電流を検出する(ステップB5)。そして、ステップB3において昇圧回路部2に送信した昇圧電圧指令と、検出したDC電圧に、DC電流値と配線16の抵抗値の積を加えた値とを比較し(ステップB8)、それらの差が所定値より大きい場合は(「NG」)昇圧回路部2の異常と判定する(ステップB9)。即ち、ステップB8,B9は判定手段に対応する。
The
また、マイコン77は、昇圧回路部2から送信されてくるバッテリ電流値及びバッテリ電圧値を受信し(ステップB6,B7)、それらに基づき昇圧回路部2の入力電力を計算すると、モータ駆動制御部3のDC電圧とDC電流から昇圧回路部2の出力電力を求め、両者の差から昇圧回路部2の損失を得る。そして、その損失と正常値と比較することで昇圧回路部2の異常判定を行っており(ステップB10)、前者が後者を上回った場合は(「NG」)昇圧回路部2の異常と判定する(ステップB11)。
Further, the
更に、マイコン77は、昇圧回路部2から送信されてくるバッテリ電圧値を監視して例えば正常範囲の8〜16Vを超過した場合に(ステップB12,「NG」)、バッテリ1の異常と判定する(ステップB13)。また、マイコン77は、昇圧回路部2から送信されてくるバッテリ電流値を監視して例えば100A以上となった場合には(ステップB14,「≧」)、モータ4の巻線に通電させる電流を制限してバッテリの過電流を防止する(ステップB15)。
Further, the
以上のように本実施例によれば、モータ4近傍に配置された駆動制御部3は、通信手段89を介して昇圧回路部2に昇圧電圧指令を送信し、バッテリ1近傍に配置された昇圧回路部2は、その指令に応じて昇圧動作を行うことでモータ駆動制御部3に昇圧電圧を供給するようにした。
即ち、モータ駆動制御部3とブラシレスモータ4及びトルクセンサ7とは隣接することになり配線14,15が極めて短くなるので、ノイズの影響を受けにくくすることが可能となる。また、ノイズ対策が容易となる。一方、モータ駆動制御部3と昇圧回路部2との配置間距離は長くなるためその間の通信線13は長くなるが、両者間はデジタル信号で通信を行うのでノイズなどの影響は受けにくい。
According to this embodiment, as described above, the
That is, since the motor
ここで、本実施例のように、昇圧回路部2と駆動制御部3とを分離して配置した場合の配線損失に対する効果を、図6及び図7を参照して説明する。図6は、従来例の図10や図12に対応するものであり、駆動制御部3をモータ近傍の9:1の場所に、昇圧回路部2をバッテリ1近傍の1:9の場所に配置した場合を示している。その他の諸条件は、従来の場合と同様である。
Here, the effect on the wiring loss when the
図7によれば、昇圧を前提にしてブラシレスモータ4を高電圧仕様で設計することで、昇圧率αの上昇に応じてDC電流及びモータ電流の低減が可能となり、本発明の構成を採用して昇圧を行うことで、従来以上に配線損失を低減できることを示している。配線損失を低減できるということは、限られたバッテリ出力の中でブラシレスモータ4の出力を増加させることが可能であることを意味する。そして、配線損失の低減効果は、従来の制御装置103をモータ近傍に配置した場合の図8と比較して明らかに大きい。また、制御装置103をバッテリ近傍に配置した場合の図10と比較しても、少ない昇圧率で配線損失の低減効果が確認できる。
According to FIG. 7, by designing the
また、本実施例によれば、駆動制御部3は、昇圧回路部2に送信した昇圧電圧指令と検出した昇圧電圧とを比較した結果に基づいて昇圧回路部2の異常を判定するので、昇圧回路部2が指令に応じて適切に動作しているか否かを判断することができる。更に、昇圧回路部2は、通信手段89を介して駆動制御部3にバッテリ電圧とバッテリ電流との検出結果を送信し、駆動制御部3は、送信されたバッテリ電圧値を監視してバッテリ1の異常判定を行うと共に、送信されたバッテリ電流値を監視し、必要に応じてモータ4の巻線電流を制限するようにした。従って、バッテリ1の過電流を防止することができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、駆動制御部3は、ブラシレスモータ4を駆動制御する。即ち、ブラシ付き直流モータを用いる場合、駆動回路とモータとの配線は2本であるが、ブラシレスモータ4を用いる場合、上記配線は3本となる。従って、本実施例のように駆動制御部3をモータ4に隣接させれば、配線数が増加するとしても配線距離が短くなるから、配線処理を容易に行うことができコストの増加も抑制することができる。
Further, the
加えて、本実施例では、レゾルバ5を用いてモータ4におけるロータの回転位置検出を行なうことで、レゾルバ5とその検出回路78との間において必要な配線数は6本となるが、上記と同様、駆動制御部3をモータ4に隣接させたことで、それらの配線距離を短くすることができる。
また、駆動制御部3に、バッテリ電圧より制御用電源を生成するための電源回路64を備え、その電源回路64を、昇圧回路部2の出力線ではなく、バッテリ1の正側電源に直接接続されている配線17に接続したので、昇圧回路部2が動作不能となった場合にも駆動制御部3のマイコン77は動作が可能となり、図示しない通信手段により他の機器にパワーステアリング装置100に異常が発生したことを報知できる。
In addition, in this embodiment, by detecting the rotational position of the rotor in the
The
そして、車載用モータ制御装置90を、モータ4の出力トルクによってステアリングシャフト9の駆動を補助するパワーステアリング装置100に適用した。即ち、パワーステアリング装置100のモータ4はステアリングシャフト9の近傍に配置され、モータ4を駆動して運転者の操舵力を補助するために、レゾルバ5やトルクセンサ7などを用いてステアリングシャフト9の回転位置やシャフト9に作用するトルクなどの情報を得る必要がある。そのため、モータ4は必然的にバッテリ1から離れて配置され、また、駆動制御部3とモータ4との間には各種センサ信号の配線を引き回す必要がある。従って、車載用モータ制御装置90を適用することで、パワーステアリング装置100のシステム形態に伴って発生する諸問題を解決することができる。そして、高出力のパワーステアリング装置100を構成することができる。
The in-vehicle motor control device 90 is applied to the power steering device 100 that assists the driving of the steering shaft 9 by the output torque of the
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
駆動制御部3はモータ4のできるだけ近くに、即ち密接するように配置することが好ましく、同様に、昇圧回路部2はバッテリ1のできるだけ近くに配置することが好ましい。更に、可能であれば、駆動制御部3とモータ4、昇圧回路部2とバッテリ1とを夫々一体に構成しても良い。
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The
ロータの回転位置を検出する手段は、レゾルバ5に代えてロータリエンコーダなどを用いても良い。また、ホールICなどの位置検出素子を用いても良いし、素子が検出信号を出力する間の期間を測定してそれらの間を演算で求めて補完しても良い。
駆動制御部3が、昇圧回路部2やバッテリ1の異常を判定したり、モータ4の巻線電流を制限する処理は必要に応じて行えば良い。また、昇圧回路部2と駆動制御部3との間で転送する情報は、個別の設計に応じて必要なものを適宜選択すれば良い。
As a means for detecting the rotational position of the rotor, a rotary encoder or the like may be used instead of the
The
駆動制御部3に電源回路64を配置することなく、昇圧回路部2側で生成された制御用電源を供給するように構成しても良い。
ブラシレスモータ4に代えて、その他の三相モータ、例えば誘導モータなどを用いても良い。
通信手段を設けることなく、昇圧回路部と、駆動制御部とが夫々独立に動作する構成であっても良い。即ち、昇圧回路部は、常に一定の昇圧率で昇圧動作を行うようにしても良い。
パワーステアリング装置100に限ることなく、車載用のモータを駆動制御するものであれば適用が可能である。
A power supply for control generated on the
Instead of the
A configuration in which the booster circuit unit and the drive control unit operate independently without providing a communication unit may be employed. That is, the booster circuit unit may always perform a boosting operation at a constant boosting rate.
The present invention is not limited to the power steering device 100 and can be applied as long as it can drive and control a vehicle-mounted motor.
図面中、1はバッテリ、2は昇圧回路部、3は駆動制御部(判定手段)、4はブラシレスモータ、5はレゾルバ(回転位置検出手段)、89は通信手段、90は車載用モータ制御装置、100はパワーステアリング装置を示す。
In the drawings, 1 denotes a battery, 2 booster circuit unit, the drive control unit (determining means) 3, the
Claims (12)
前記バッテリにより駆動電源が供給されるモータの近傍に配置され、前記昇圧回路部によって昇圧された昇圧電圧に基づいて前記モータの駆動をPWM制御する駆動制御部と、
前記昇圧回路部と、前記駆動制御部との間において双方向通信を行うための通信手段とを備えたことを特徴とする車載用モータ制御装置。 A booster circuit unit disposed in the vicinity of a battery mounted on a vehicle and boosting an output voltage of the battery;
A drive control unit that is disposed in the vicinity of a motor to which driving power is supplied by the battery, and that performs PWM control of driving of the motor based on a boosted voltage boosted by the boosting circuit unit ;
An in-vehicle motor control apparatus comprising: a communication unit for performing bidirectional communication between the booster circuit unit and the drive control unit .
前記バッテリにより駆動電源が供給されるモータの近傍に配置され、前記昇圧回路部によって昇圧された昇圧電圧に基づいて前記モータの駆動をPWM制御する駆動制御部と、
前記昇圧回路部と、前記駆動制御部との間においてデジタル通信を行うための通信手段とを備えたことを特徴とする車載用モータ制御装置。 A booster circuit unit disposed in the vicinity of a battery mounted on a vehicle and boosting an output voltage of the battery;
A drive control unit that is disposed in the vicinity of a motor to which driving power is supplied by the battery, and that performs PWM control of driving of the motor based on a boosted voltage boosted by the boosting circuit unit;
An in- vehicle motor control device comprising: a communication unit for performing digital communication between the booster circuit unit and the drive control unit .
モータの出力トルクによってステアリングの駆動を補助することを特徴とするパワーステアリング装置。 An in-vehicle motor control device according to any one of claims 1 to 11,
A power steering device that assists driving of a steering wheel by output torque of a motor.
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