JP4867431B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータによって車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関するものであり、更に詳しくは、電動パワーステアリング装置で使用されるリレーに関する。 The present invention relates to an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by an electric motor, and more particularly to a relay used in the electric power steering device.
従来から、運転者がハンドル(ステアリングホイール)に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置には、操舵のための操作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられており、トルクセンサで検出される操舵トルクに基づき電動モータに供給すべき電流の目標値(以下「目標電流値」という)が設定される。そして、この目標電流値と電動モータに実際に流れる電流の値との偏差に基づく比例積分演算により、電動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成される。電動モータの駆動手段は、その指令値に応じたデューティ比のパルス幅変調信号(以下「PWM信号」という)を生成するPWM信号生成回路と、そのPWM信号のデューティ比に応じてオン/オフするパワートランジスタを用いて構成されるモータ駆動回路(以下、単に「駆動回路」ともいう)とを備え、そのデューティ比に応じた電圧を電動モータに印加する。この電圧印加によって電動モータに流れる電流は電流検出器によって検出され、目標電流値と検出電流値との差が上記指令値を生成するための偏差として使用される。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering apparatus that applies a steering assist force to a steering mechanism by driving an electric motor in accordance with a steering torque applied to a steering wheel (steering wheel) by a driver has been used. This electric power steering apparatus is provided with a torque sensor for detecting a steering torque applied to a steering wheel as an operation means for steering, and a current to be supplied to the electric motor based on the steering torque detected by the torque sensor. Target value (hereinafter referred to as “target current value”) is set. And the command value which should be given to the drive means of an electric motor is produced | generated by the proportional integral calculation based on the deviation of this target electric current value and the value of the electric current which actually flows into an electric motor. The drive means of the electric motor is turned on / off according to the PWM signal generation circuit that generates a pulse width modulation signal (hereinafter referred to as “PWM signal”) having a duty ratio corresponding to the command value, and the duty ratio of the PWM signal. A motor drive circuit (hereinafter also simply referred to as “drive circuit”) configured using a power transistor is provided, and a voltage corresponding to the duty ratio is applied to the electric motor. The current flowing through the electric motor by this voltage application is detected by a current detector, and the difference between the target current value and the detected current value is used as a deviation for generating the command value.
このような電動パワーステアリング装置において、モータの駆動回路を構成するスイッチング素子としてのFET(電界効果トランジスタ)に短絡故障が発生したときには、ハンドル操作による誘導電流の発生によってハンドルが極度に重くなる等の問題があることが知られている。この問題を解消するために、例えば、故障発生時の上記誘導電流を遮断すべくモータと駆動回路との間に開閉手段としてのリレーが設けられている。すなわち、3相ブラシレスモータを使用する電動パワーステアリング装置では、図8に示すように、FET51H〜53H,51L〜53Lを含む駆動回路50からブラシレスモータ6に電流を供給するための3つの経路のうち2つの経路に、故障発生時の上記誘導電流を遮断するためのリレー(以下「モータリレー」という)171,172が設けられている。また、図8に示すように、電源としてのバッテリ8と駆動回路50との間には、過電流保護用のリレー(以下「電源リレー」という)170が設けられている。
上記のように、ブラシレスモータを使用した従来の電動パワーステアリング装置では、2個のモータリレー171,172と1個の電源リレー170との合計3個のリレーが設けられている。これらの3個のリレーには、通常、汎用品が使用されており、汎用品のリレーは放熱等の考慮からサイズが比較的大きく、その長さL、幅W、高さHは、例えばL=17mm、W=13mm、H=15mm程度である(図9参照)。このため、電動パワーステアリング装置における電子制御ユニット(ECU)の回路基板におけるリレーの占有面積が大きく、汎用品のリレーは、基板上の実装スペースに大きな制約を与える。また、汎用品のリレー770は、その端子配置が固定されており、回路基板上に形成された駆動回路側配線部材510およびモータ側配線部材610と図9に示すように接続される。このように駆動回路側配線部材510とモータ側配線部材610とが直線上に配置される必要があることから、リレー770(171)の固定的な端子配置は、配線部材510、610としてのバスバーの配線において負担となり、これらのリレー170,171,172の回路基板への実装には大きなスペースを必要とする。
As described above, in the conventional electric power steering apparatus using the brushless motor, a total of three relays including two
そこで本発明は、リレーの実装に必要なスペースを低減してECUの回路基板における実装スペースを有効利用できるようにした電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric power steering device that reduces the space required for mounting a relay so that the mounting space on a circuit board of an ECU can be used effectively.
第1の発明は、車両操舵のための操作に応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータを駆動するための駆動回路と、
前記駆動回路から前記電動モータへの電流供給経路に挿入された開閉手段とを備え、
前記開閉手段は、
所定の回路基板上において前記電流供給経路を構成する配線部材に形成され、電気的に互いに分離された第1および第2の接点からなる固定接点部と、
前記第1の接点と前記第2の接点とを電気的に接続可能な可動導体片と、
前記可動導体片が前記第1の接点と前記第2の接点とを接続する第1の位置と前記可動導体片が前記第1および第2の接点から離間する第2の位置との間で前記可動導体片を変位させる変位手段とを含むことを特徴とする。
A first invention is an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by driving an electric motor in accordance with an operation for steering the vehicle,
A drive circuit for driving the electric motor;
Opening and closing means inserted in a current supply path from the drive circuit to the electric motor,
The opening / closing means includes
A fixed contact portion formed of a first contact and a second contact formed on a wiring member constituting the current supply path on a predetermined circuit board and electrically separated from each other;
A movable conductor piece capable of electrically connecting the first contact and the second contact;
Between the first position where the movable conductor piece connects the first contact and the second contact and the second position where the movable conductor piece is separated from the first and second contacts. Displacement means for displacing the movable conductor piece.
第2の発明は、第1の発明において、
前記電動モータはブラシレスモータであり、
前記開閉手段は、
前記固定接点部に該当する第1および第2の固定接点部と、
前記可動導体片に該当する第1および第2の可動導体片とを含み、
前記第1の固定接点部は、前記駆動回路から前記ブラシレスモータへの第1の電流供給経路を構成する配線部材に形成され、電気的に互いに分離された第1および第2の接点からなり、
前記第2の固定接点部は、前記駆動回路から前記ブラシレスモータへの第2の電流供給経路を構成する配線部材に形成され、電気的に互いに分離された第1および第2の接点からなり、
前記変位手段は、前記第1の可動導体片が前記第1の固定接点部における第1の接点と第2の接点とを接続しかつ前記第2の可動導体片が前記第2の固定接点部における第1の接点と第2の接点とを接続する第1の位置と、前記第1の可動導体片が前記第1の固定接点部における第1および第2の接点から離間しかつ前記第2の可動導体片が前記第2の固定接点部における第1および第2の接点から離間する第2の位置との間で、前記第1および第2の可動導体片を一体的に変位させることを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
The electric motor is a brushless motor;
The opening / closing means includes
First and second fixed contact portions corresponding to the fixed contact portion;
Including first and second movable conductor pieces corresponding to the movable conductor pieces,
The first fixed contact portion is formed on a wiring member constituting a first current supply path from the drive circuit to the brushless motor, and includes first and second contacts that are electrically separated from each other,
The second fixed contact portion is formed on a wiring member constituting a second current supply path from the drive circuit to the brushless motor, and includes first and second contacts that are electrically separated from each other,
In the displacing means, the first movable conductor piece connects the first contact and the second contact in the first fixed contact portion, and the second movable conductor piece is the second fixed contact portion. A first position for connecting the first contact and the second contact in the first movable contact piece, the first movable conductor piece being separated from the first and second contacts in the first fixed contact portion, and the second The first and second movable conductor pieces are integrally displaced between the second movable conductor piece and the second position spaced apart from the first and second contacts in the second fixed contact portion. Features.
第3の発明は、第1の発明において、
前記配線部材は、所定のヒートシンクに熱伝導可能に前記回路基板上に形成され、
前記変位手段は、前記回路基板のケースまたは前記ヒートシンクに埋設されていることを特徴とする。
According to a third invention, in the first invention,
The wiring member is formed in a thermally conductively the circuit board to a predetermined sink,
The displacement means is embedded in the case of the circuit board or the heat sink.
第4の発明は、第1の発明において、
前記変位手段は、
前記可動導体片を前記第2の位置から前記第1の位置へと電磁力によって変位させるための閉成駆動手段と、
前記可動導体片を前記第1の位置から前記第2の位置へとばねの付勢力によって変位させるための開成駆動手段とを含むことを特徴とする。
According to a fourth invention, in the first invention,
The displacement means is
Closed drive means for displacing the movable conductor piece from the second position to the first position by electromagnetic force;
Opening drive means for displacing the movable conductor piece from the first position to the second position by a biasing force of a spring is included.
上記第1の発明によれば、駆動回路からモータへの電流供給経路に挿入される開閉手段の固定接点部が、所定の回路基板上において当該電流供給経路を構成する配線部材に形成されているので、当該開閉手段の実装に必要なスペースを低減することができる。これは、電動パワーステアリング装置における電子制御ユニット(ECU)またはその回路基板の小型化を可能とし、コスト低減に寄与する。また、汎用品としてのリレーを使用した場合のような回路基板上の配線の引き回しが不要となるので、電流供給経路の配線長の短縮化によって過熱の抑制にも寄与する。
According to the first aspect of the invention, the fixed contact portion of the switching means inserted into the current supply path from the drive circuit to the motor is formed on the wiring member constituting the current supply path on the predetermined circuit board . Therefore, the space required for mounting the opening / closing means can be reduced. This enables downsizing of the electronic control unit (ECU) or its circuit board in the electric power steering apparatus, and contributes to cost reduction. In addition, it is not necessary to route the wiring on the circuit board as in the case where a relay as a general-purpose product is used, so that the shortening of the wiring length of the current supply path contributes to suppression of overheating.
上記第2の発明によれば、駆動回路からブラシレスモータへの第1および第2の電流供給経路の開閉が、1つの変位手段によって第1および第2の可動導体片を一体的に変位させることによって実現されるので、当該開閉手段の実装に必要なスペースを更に低減することができる。 According to the second aspect of the invention, the opening and closing of the first and second current supply paths from the drive circuit to the brushless motor integrally displaces the first and second movable conductor pieces by one displacement means. Therefore, the space required for mounting the opening / closing means can be further reduced.
上記第3の発明によれば、駆動回路からブラシレスモータへの電流供給経路を構成する配線部材が、所定のヒートシンクに熱伝導可能に所定の回路基板上に形成されており、変位手段は、その回路基板のケースまたはヒートシンクに埋設されている。このため、開閉手段の実装に必要なスペースが低減されると共に、開閉手段の放熱特性が向上する。この放熱特性の向上は開閉手段の小型化を可能とする。 According to the third aspect, the wiring member constituting the current supply path from the drive circuit to the brushless motor is formed on the predetermined circuit board so as to be able to conduct heat to the predetermined heat sink. Embedded in the circuit board case or heat sink. For this reason, the space required for mounting the opening / closing means is reduced, and the heat dissipation characteristics of the opening / closing means are improved. This improvement in heat dissipation characteristics enables the size of the opening / closing means to be reduced.
上記第4の発明によれば、電磁力に基づく閉成駆動手段とばねの付勢力に基づく開成駆動手段とによって変位手段が構成されるので、閉成駆動手段に電磁力を発生させるための電流供給が故障等によって不可能となった場合には、ばねの付勢力によって開閉手段は開状態となる。このような構成はフェィルセーフの点で有効である。 According to the fourth aspect of the invention, since the displacement means is constituted by the closed drive means based on the electromagnetic force and the open drive means based on the biasing force of the spring, the current for generating the electromagnetic force in the closed drive means When supply becomes impossible due to a failure or the like, the opening / closing means is opened by the biasing force of the spring. Such a configuration is effective in terms of failsafe.
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
<1.全体構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル(ステアリングホイール)100に一端が固着されるステアリングシャフト102と、そのステアリングシャフト102の他端に連結されたラックピニオン機構104と、ハンドル100の操作によってステアリングシャフト102に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ3と、ハンドル操作(操舵操作)における運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させるブラシレスモータ6と、その操舵補助力をラック軸に伝達するボールねじ駆動部11と、モータ6のロータの回転位置を検出するレゾルバ等の位置センサ12と、車載バッテリ8からイグニションスイッチ18を介して電源の供給を受け、トルクセンサ3や車速センサ4、位置センサ12からのセンサ信号に基づきモータ6の駆動を制御する電子制御ユニット(ECU)5とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<1. Overall configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, together with a vehicle configuration related thereto. This electric power steering apparatus includes a
このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル100を操作すると、トルクセンサ3は、その操作による操舵トルクを検出し、操舵トルクを示す操舵トルク信号Tsを出力する。一方、車速センサ4は、車両の走行速度である車速を検出し、車速を示す車速信号Vsを出力する。制御装置としてのECU5は、それら操舵トルク信号Tsおよび車速信号Vsと、位置センサ12によって検出されるロータの回転位置とに基づいて、モータ6を駆動する。これによりモータ6は操舵補助力を発生し、この操舵補助力がボールねじ駆動部11を介してラック軸に加えられることにより、操舵操作における運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクによる操舵力とモータ6の発生する操舵補助力との和によって、ラック軸が往復運動を行う。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材106を介して車輪108に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪108の向きが変わる。
When the driver operates the
<2. 制御装置の構成>
図2は、上記電動パワーステアリング装置の制御装置であるECU5の構成を示すブロック図である。このECU5は、モータ制御部20とモータ駆動部30とリレー駆動回路7と2個の電流検出器81,82と電圧安定化用のコンデンサ9とを備えている。モータ制御部20は、マイクロコンピュータで構成される制御演算手段であって、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより作動する。モータ駆動部30は、PWM信号生成回路40と駆動回路50とから構成される。
<2. Configuration of control device>
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
駆動回路50は、電源ライン側に配置されモータ6のU相、V相、W相にそれぞれ対応する電力用スイッチング素子であるFET(電界効果トランジスタ)51H,52H,53Hと、接地ライン側に配置されモータ6のU相、V相、W相にそれぞれ対応する電力用スイッチング素子であるFET51L,52L,53Lとを備えており、同一相に対応する電源ライン側FET(以下「Hi側FET」と略記する)5jHと接地ライン側FET(以下「Lo側FET」と略記する)5jLとが互いに対となるように直列に接続されている(j=1,2,3)。
The
各相のHi側FET5jHとLo側FET5jLとの接続点Nu,Nv,Nwは、モータの各相の端子61〜63と電力用のリード線(具体的にはバスバーで構成される)によって接続されている。これにより、駆動回路50からモータ6に駆動用の電流を供給するための電流供給経路が相毎に形成される。そして、U相に対応する接続点Nuとモータ端子61とを接続するリード線により形成される電流供給経路(以下「U相用電流供給経路」という)には第1の開閉部701が、V相に対応する接続点Nvとモータ端子62とを接続するリード線により形成される電流供給経路(以下「V相用電流供給経路」という)には第2の開閉部702が、それぞれ挿入されている。後述のように、これら第1および第2の開閉部は1個の継電器(以下「モータリレー」という)71によって実現されている。また、駆動回路50においてHi側FET51H〜53Hのソース端子が互いに接続される接続点(電源側分岐点)とバッテリ8との間にも開閉手段としての電源リレー70が挿入されている。なお、W相に対応する接続点Nwとモータ端子63とを接続するリード線により形成される電流供給経路(以下「W相用電流供給経路」という)にはリレー等の開閉手段は挿入されていない。
Connection points Nu, Nv, Nw between the Hi-side FET 5jH and the Lo-side FET 5jL of each phase are connected to
コンデンサ9は、駆動回路50と並列に接続された1または複数個の電解コンデンサからなり、電源ラインの電圧を安定化させる。以下、このコンデンサ9を「電圧安定化コンデンサ」と呼ぶ。
The capacitor 9 is composed of one or a plurality of electrolytic capacitors connected in parallel with the
2個の電流検出器81,82のうち一方の電流検出器81は、駆動回路50の接続点Nuとモータ端子61とを繋ぐリード線(U相用電流供給経路)に流れるU相電流を検出し、他方の電流検出器82は、駆動回路50の接続点Nvとモータ端子62とを繋ぐリード線(V相用電流供給経路)に流れるV相電流を検出する。これらの電流検出器81,82で検出された電流値は、それぞれU相電流検出値IuおよびV相電流検出値Ivとしてモータ制御部20に入力される。
One of the two current detectors 81 and 82 detects the U-phase current flowing in the lead wire (U-phase current supply path) that connects the connection point Nu of the
モータ制御部20は、トルクセンサ3で検出された操舵トルクと、車速センサ4で検出された車速と、電流検出器81,82で検出されたU相およびV相電流検出値Iu、Ivとを受け取る。また、モータ制御部20は、アシストマップと呼ばれる、操舵トルクと目標電流値とを対応づけるテーブルを参照して、操舵トルクと車速とに基づいて、モータ6に流すべき目標電流値を決定する。そして、その目標電流値と上記モータ電流検出値Iu,Ivから算出されるモータ電流値との偏差に基づく比例積分演算により、モータ6に印加すべき各相電圧の指令値V*u,V*v,V*wを算出する。
The
また、モータ制御部20は、上記のような各相電圧の指令値V*u,V*v,V*wを算出する外、所定の故障検出処理の結果(例えば駆動回路50におけるFETの短絡故障の検出)に基づいてリレー駆動回路7を制御するためのリレー制御信号をも出力する。すなわちモータ制御部20は、リレー駆動回路7と共にリレー制御手段を構成する。
Further, the
モータ駆動部30では、PWM信号生成回路40が上記各相電圧の指令値V*u,V*v,V*wをモータ制御部20から受け取り、それらの指令値V*u,V*v,V*wに応じてデューティ比の変化するPWM信号を生成する。駆動回路50は、既述のようにHi側FET51H〜53HおよびLo側FET51L〜53Lを用いて構成されるPWM電圧形インバータであって、上記PWM信号でこれらのFET51H〜53Hおよび51L〜53Lをオン/オフさせることにより、モータ6に印加すべき各相電圧Vu,Vv,Vwを生成する。これらの各相電圧Vu,Vv,Vwは、ECU5から出力されてモータ6に印加される。この電圧印加に応じてモータ6の各相u、v、wのコイル(不図示)に電流が流れ、モータ6はその電流に応じて操舵補助のためのトルク(モータトルク)を発生させる。
In the motor drive unit 30, the PWM
リレー駆動回路7は、モータ制御部20から出力されるリレー制御信号に基づいて電源リレー70およびモータリレー71の開閉を制御する。すなわち、リレー駆動回路7は、電動パワーステアリング装置の動作中において、故障が検出された旨を示す信号をモータ制御部20から受け取るまでは、リレー70,71を閉状態に保ち、モータ駆動部30およびモータ6への電源供給を続ける。モータ制御部20における故障検出処理で故障が検出されると、リレー駆動回路7は、故障が検出された旨を示す信号をモータ制御部20から受け取る。これにより、リレー駆動回路7は、リレー70,71を開状態とし、モータ駆動部30およびモータ6への電源供給を遮断する。なお、モータリレー71における第1および第2の開閉部701,702は、後述のように連動して動作し、モータリレー71の開状態(オフ状態)は、第1および第2の開閉部701,702が共に開状態であることを意味し、モータリレー71の閉状態(オン状態)は、第1および第2の開閉部701,702が共に閉状態であることを意味する。
The relay drive circuit 7 controls opening and closing of the
<3. モータリレーの構成および動作>
次に、図3および図4を参照して本実施形態におけるモータリレー71の構成および動作を説明する。
<3. Configuration and operation of motor relay>
Next, the configuration and operation of the motor relay 71 in this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
図3(a)(b)は、本実施形態における開状態のモータリレー71を示す断面図および平面図であり、図4(a)(b)は、閉状態の当該モータリレー71を示す断面図および平面図である。モータリレー71は、図2に示すように、U相用電流供給経路を開閉するための既述の第1の開閉部701と、V相用電流供給経路を開閉するための既述の第2の開閉部702とを備え、これら第1および第2の開閉部701,702の開閉のために可動導体片を変位させる変位手段としての1個のソレノイド750を有している。
3A and 3B are a cross-sectional view and a plan view showing the motor relay 71 in the open state in the present embodiment, and FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views showing the motor relay 71 in the closed state. It is a figure and a top view. As shown in FIG. 2, the motor relay 71 includes the first opening /
ECU5内の回路基板では、Al(アルミニウム)によってヒートシンク501が構成され、その上に合成樹脂からなる絶縁層522,622を介して、Al(アルミニウム)またはCu(銅)等からなる配線部材が形成されている。本実施形態では図3(b)に示すように、U相用電流経路を構成する配線部材およびV相用電流経路を構成する配線部材は、ECU5内の回路基板においてモータリレー71が実装される位置で、駆動回路側とモータ側とに電気的にそれぞれ分離されている。モータリレー71における第1の開閉部701は、U相電流供給経路を構成する駆動回路側配線部材510にCu(銅)とAg(銀)からなるメッキを施して形成された固定接点(以下「U相第1接点」という)712aと、U相電流供給経路を構成するモータ側配線部材610にCuとAgからなるメッキを施して形成された固定接点(以下「U相第2接点」という)712bと、U相第1接点712aとU相第2接点712bとを電気的に橋絡可能な可動導体片すなわち架橋接続可能な可動導体片であるU相可動接点部710とから構成されている。第2の開閉部702は、V相電流供給経路を構成する駆動回路側配線部材520に形成された固定接点(以下「V相第1接点」という)722aと、V相電流供給経路を構成するモータ側配線部材620に形成された固定接点(以下「V相第2接点」という)722bと、V相第1接点722aとV相第2接点722bとを架橋接続可能な可動導体片であるV相可動接点部720とから構成されている。U相可動接点部710には、U相第1接点712aに対向する位置に第1接点要素711aが、U相第2接点712bに対向する位置に第2接点要素711bがそれぞれ形成されており、V相可動接点部720には、V相第1接点722aに対向する位置に第2接点要素721aが、V相第2接点722bに対向する位置に第2接点要素721bがそれぞれ形成されている。これらのU相可動接点部710とV相可動接点部720とは、絶縁材料からなる結合部材730によって一体的に移動可能(変位可能)に結合されている。なお、U相第1および第2接点712a,712bはU相の固定接点部を構成し、V相第1および第2接点722a,722bはV相の固定接点部を構成する。
On the circuit board in the
ソレノイド750は、磁石吸着面を有する固定鉄心751と、それに巻かれたコイル752と、可動鉄片753と、X状のばね755とを備え、図3(a)に示すように、回路基板(におけるヒートシンク501)に設けられた凹部に埋設されている。そして、このソレノイド750は、固定鉄心751の長手方向が回路基板の主面(配線部材510,610,520,620の形成される面であり、以下「基板面」という)に垂直となるように配置され、ねじ761、762によって回路基板に固定されている。コイル752への励磁電流は、モータ制御部20からのリレー制御信号に基づきリレー駆動回路7によって供給される。可動鉄片753は、固定鉄心751の長手方向に沿ってソレノイド本体(コイル752の収納部)を貫通する部分と、固定鉄心751の磁石吸着面に対向する部分(以下「頭部」という)と、ソレノイド本体の底面(磁石吸着面と反対側の面)に対向する部分(以下「後部」という)とからなり、固定鉄心751の長手方向すなわち基板面に垂直な方向に移動可能(変位可能)に構成されている。この可動鉄片753の頭部は、U相可動接点部710とV相可動接点部720とを結合する結合部材730に固着されており、後部の外側面(ソレノイド本体の反対側の面)には、X状のばね755が固着されている。
The
このような構成のモータリレー71では、ソレノイド750のコイル752に電流が供給されない状態において、図3(a)(b)に示すように、U相可動接点部710がU相第1接点712aおよびU相第2接点712bから離間した位置にあると共に、V相可動接点部720がV相第1接点722aおよびV相第2接点722bから離間した位置にある(以下、このときのU相可動接点部710およびV相可動接点部720の位置または可動鉄片753の位置を「開成位置」という)。このとき、U相電流供給経路およびV相電流供給経路が共に遮断された状態となる。
In the motor relay 71 having such a configuration, in a state where no current is supplied to the
一方、リレー駆動回路7によってソレノイド750のコイル752に電流が供給されると、固定鉄心751が磁化され、その磁石吸着面に可動鉄片753の頭部が、ばね755の付勢力に抗して吸引される。この可動鉄片753はU相可動接点部710とV相可動接点部720とを結合する結合部材730に固着されているので、その磁化(電磁力)による吸引によって、図4(a)(b)に示すように、U相可動接点部710がU相第1および第2接点712a,712bに接する位置まで移動すると共に、V相可動接点部720がV相第1および第2接点722a,722bに接する位置まで移動する(以下、このときのU相可動接点部710およびV相可動接点部720の位置または可動鉄片753の位置を「閉成位置」という)。したがって、固定鉄心751とコイル752とは、モータリレー71を開状態から閉状態へと遷移させる閉成駆動手段を構成する。
On the other hand, when a current is supplied to the
上記閉成位置では、U相第1接点712aとU相第2接点712bとはU相可動接点部710によって架橋接続され、V相第1接点722aとV相第2接点722bとはV相可動接点部720によって架橋接続されている。この閉成位置において、リレー駆動回路7によるコイル752への電流供給が遮断されると、ばね755の付勢力によって可動鉄片753が図3(a)に示す開成位置に戻る。これにより、U相第1接点712aとU相第2接点712bとが電気的に切り離されてU相電流供給経路が遮断された状態になると共に、V相第1接点722aとV相第2接点722bとが電気的に切り離されてV相電流供給経路が遮断された状態となる。したがって、ばね755は、モータリレー71を閉状態から開状態へと遷移させる開成駆動手段として機能する。
In the closed position, the U-phase
本実施形態では、リレー駆動回路7は、モータ制御部20からのリレー制御信号に基づき、電源リレー70が開状態(オフ状態)のときに、モータリレー71の閉成動作が実行されるようにソレノイド750のコイル752への電流供給を制御する。すなわち、リレー駆動回路7は、U相およびV相可動接点部710,720を開成位置から閉成位置へ移動させる場合(モータリレー71を開状態から閉状態に遷移させる場合)には、電源リレー70を開状態にしておく。このようにすれば、正常動作時において、モータリレー71でのアークの発生を防止することができる。
In the present embodiment, the relay drive circuit 7 performs the closing operation of the motor relay 71 based on the relay control signal from the
次に、図5を参照して本実施形態におけるモータリレー71の他の構成例について説明する。なお、以下に述べる構成例において、上記構成と同一または対応する部分については同一の参照符号を付すものとし、詳しい説明を省略する。 Next, another configuration example of the motor relay 71 in the present embodiment will be described with reference to FIG. In the configuration examples described below, the same or corresponding parts as those in the above configuration are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図5(a)は本構成例を示す断面図であり、図5(b)は本構成例を示す平面図である。本構成例においても、上記構成と同様、ECU5内の回路基板では、Al(アルミニウム)によってヒートシンク501が構成され、その上に合成樹脂からなる絶縁層522,622を介して、Al(アルミニウム)またはCu(銅)等からなる配線部材510,610,520,620が形成されている。しかし、ソレノイド750は、回路基板(におけるヒートシンク501)に埋設される代わりに、ECU5の蓋部材504(ケース)内に設けられた凹部に埋設されている。このソレノイド750は、ECU5の蓋部材504が閉じた状態にあるときに、固定鉄心751の長手方向が回路基板の主面(基板面)に垂直となるように配置され、ねじ761、762によって蓋部材504に固定されている。可動鉄片753は、上記構成と同様、固定鉄心751の長手方向に沿ってソレノイド本体(コイル752の収納部)を貫通する部分と、固定鉄心751の磁石吸着面に対向する部分である頭部と、ソレノイド本体の底面に対向する部分である後部とからなる。しかし、X状のばね755は、上記構成とは異なり、ソレノイド本体の底面と可動鉄片753の後部との間に介在して両者に固着されている。
FIG. 5A is a cross-sectional view showing this configuration example, and FIG. 5B is a plan view showing this configuration example. Also in this configuration example, as in the above configuration, the
また、U相可動接点部710とV相可動接点部720とを一体的に移動可能に結合する絶縁材料からなる結合部材732は、U相可動接点部710およびV相可動接点部720に対して回路基板と反対側(蓋部材側)に取り付けられている。この結合部材732は、上記構成とは異なり、ソレノイド750の可動鉄片753の後部に固着されている。
In addition, the
このような本構成例のモータリレー71では、ソレノイド750のコイル752に電流が供給されない状態において、図5(a)(b)に示すように、U相可動接点部710がU相第1接点712aおよびU相第2接点712bから離間した位置にあると共に、V相可動接点部720がV相第1接点722aおよびV相第2接点722bから離間した位置にあり、U相電流供給経路およびV相電流供給経路が共に遮断された状態となる。
In such a motor relay 71 of this configuration example, when no current is supplied to the
一方、リレー駆動回路7によってソレノイド750のコイル752に電流が供給されると、固定鉄心751が磁化され、その磁石吸着面に可動鉄片753の頭部が、ばね755の付勢力に抗して吸引される。この可動鉄片753はU相可動接点部710とV相可動接点部720とを結合する結合部材732に固着されているので、その磁化による吸引によって、U相可動接点部710がU相第1および第2接点712a,712bに接する位置まで移動すると共に、V相可動接点部720がV相第1および第2接点722a,722bに接する位置まで移動する。
On the other hand, when a current is supplied to the
この閉成位置では、U相第1接点712aとU相第2接点712bとはU相可動接点部710によって架橋接続され、V相第1接点722aとV相第2接点722bとはV相可動接点部720によって架橋接続されている。この閉成位置において、リレー駆動回路7によるコイル752への電流供給が遮断されると、ばね755の付勢力によって可動鉄片753が図5(a)に示す開成位置に戻る。これにより、U相第1接点712aとU相第2接点712bとが電気的に切り離されてU相電流供給経路が遮断された状態になると共に、V相第1接点722aとV相第2接点722bとが電気的に切り離されてV相電流供給経路が遮断された状態となる。
In this closed position, the U-phase
<4. 電圧安定化コンデンサの実装方法>
図6は、従来の電動パワーステアリング装置において電源ラインの電圧安定化のために使用される電圧安定化コンデンサ9の実装方法を説明するための平面図である。この従来例では、電圧安定化コンデンサ9として2個の電解コンデンサ91,92が使用され、これらの電解コンデンサ91,92の正極リード線191p,192pが、電源ラインを形成する正側バスバーBpに抵抗溶接で接続されると共に、負極リード線191n,192nが、接地ラインを形成する負側バスバーBnに抵抗溶接で接続される。したがって、これら4本のリード線191p,192p,191n,192nに対応する4箇所の接続点(溶接点)291p,292p,291n,292nを形成するために、抵抗溶接のための電極を接続点に押し当てるという工程を4回実行する必要がある。また、接続点が平面的に配置される形態となり、抵抗溶接のための電極のスペース(図6に示す点線の円)も必要なことから、電圧安定化コンデンサ9の実装に比較的に広いスペースを要する。
<4. Mounting method of voltage stabilization capacitor>
FIG. 6 is a plan view for explaining a mounting method of the voltage stabilizing capacitor 9 used for stabilizing the voltage of the power supply line in the conventional electric power steering apparatus. In this conventional example, two
そこで本実施形態では、これらの点を改善すべく、電圧安定化コンデンサ9につき図7に示すような実装方法が採用されている。すなわち、電源ラインを形成する正側バスバーBpにおいて、当該正極バスバーBpの配設される基板面に垂直な部分Bp1,Bp2を形成し、それら2つの垂直部分Bp1,Bp2が互いに衝合するように配置しておく。同様に、接地ラインを形成する負側バスバーBnにおいて、当該負極バスバーBnの配設される基板面に垂直な部分Bn1,Bn2を形成し、それら2つの垂直部分Bn1,Bn2が互いに衝合するように配置しておく。また、電圧安定化コンデンサ9として使用すべき2個の電解コンデンサ91,92を、それらの間に上記垂直部分Bp1,Bp2,Bn1,Bn2が位置し、かつ、図6に比べ中心軸にまわりに90度回転させた状態となるように配置する。さらに、図7(a)に示すように、電解コンデンサ91,92の正極リード線191p,192pが正極バスバーBpにおける垂直部分Bp1,Bp2の衝合箇所を両側から挟み込む形状となるように当該正極リード線191p,192pをフォーミングしておくと共に、電解コンデンサ91,92の負極リード線191n,192nが負極バスバーBnにおける垂直部分Bn1,Bn2の衝合箇所を両側から挟み込む形状となるように当該負極リード線191n,192nをフォーミングしておく。そして、正極リード線191p,192pで挟み込まれた正極バスバーBpの垂直部分Bp1,Bp2の衝合箇所を抵抗溶接のための2つの電極(正電極と負電極)で挟み込むように当該2つの電極を押し当て、当該2つの電極間に短時間大電流を流すことで、正極リード線191p,192pを正極バスバーBpに接続する。同様に、負極リード線191n,192nで挟み込まれた負極バスバーBnの垂直部分Bn1,Bn2の衝合箇所を抵抗溶接のための2つの電極(正電極と負電極)で挟み込むように当該2つの電極を押し当て、当該2つの電極間に短時間大電流を流すことで、負極リード線191n,192nを負極バスバーBnに接続する。
Therefore, in this embodiment, a mounting method as shown in FIG. 7 is adopted for the voltage stabilizing capacitor 9 in order to improve these points. That is, in the positive side bus bar Bp forming the power supply line, portions Bp1 and Bp2 perpendicular to the substrate surface on which the positive electrode bus bar Bp is disposed are formed so that the two vertical portions Bp1 and Bp2 collide with each other. Arrange it. Similarly, in the negative side bus bar Bn forming the ground line, portions Bn1 and Bn2 perpendicular to the substrate surface on which the negative electrode bus bar Bn is disposed are formed so that the two vertical portions Bn1 and Bn2 collide with each other. Place it in. In addition, two
このような実装方法によれば、電解コンデンサ91,92の接続点とすべき箇所に抵抗溶接のための電極を押し当てるという工程を2回実行するだけで4箇所の接続点(溶接点)が形成されるので、電圧安定化コンデンサ9の実装のための工数を低減できる。また、バスバーBp,Bnの垂直部分の衝合箇所に両側から抵抗溶接のための電極が押し当てられるので、実装のための作業スペースが従来よりも少なくて済む。さらに、従来例では4個の接続点が平面的に配置されていたが、上記実装方法によれば、バスバーBp,Bnの垂直部分の衝合箇所の両側に接続点が配置されるので、電圧安定化コンデンサ9の実装スペース自体も低減される。
According to such a mounting method, four connection points (welding points) can be obtained only by executing the process of pressing the electrode for resistance welding to the portion to be the connection point of the
<5. 効果>
上記のような本実施形態によれば、図3〜図5に示すように、モータリレー71の固定接点712a,712b,722a,722bがECU5の回路基板上の配線部材510,610,520,620に形成され、かつ、ソレノイド750がその回路基板内またはECU5の蓋部材504内に埋設される(すなわちヒートシンク501またはECU5筐体の一部がソレノイド750のケースとなる)ので、モータリレー71の実装に必要なスペースを低減することができる。これはECU5またはその回路基板の小型化を可能とし、コスト低減に寄与する。
<5. Effect>
According to the present embodiment as described above, the fixed
また、ブラシレスモータ6の2相に対応する2つの電流供給経路を遮断するための開閉部手段が1個のモータリレー71によって実現されており、しかも、当該2つの電流供給経路を構成するU相用配線部材510,610とV相用配線部材520,620とは平行に配置され、可動接点部の変位手段としてのソレノイド750が共通化されている。これにより、モータリレー71の実装スペースを更に低減することができる。
In addition, the opening / closing part means for cutting off the two current supply paths corresponding to the two phases of the
さらに、モータリレー17における固定接点712a,712b,722a,722bが形成される配線部材510,610,520,620は、低熱抵抗を介して熱伝導可能にヒートシンク501に接続されているので、従来に比べてモータリレー71の放熱特性も向上する。特に、ヒートシンク501にソレノイド750が埋設される構成の場合(図3、図4)には、さらに放熱特性が向上する。これはモータリレー71の小型化やECU5の小型化に寄与する。また、汎用品としてのリレーを使用した場合のような回路基板上の配線の引き回し(図9参照)が不要となり、電流供給経路の配線長が短縮化される。これはECU5における過熱の抑制に寄与する。
Furthermore, since the
<6.変形例>
上記実施形態では、モータリレー71における閉成動作(開状態から閉状態への遷移)は、ソレノイド750におけるコイル752の励磁電流により発生する電磁力によって実現され、開成動作(閉状態から開状態への遷移)は、ばね755の付勢力によって実現される。この構成は、コイル752への電流供給ができなくなった場合にモータリレー71が開状態となるので、フェイルセーフの観点から有効である。しかしながら、閉成動作がばね755の付勢力によって実現され、開成動作が電磁力によって実現される構成も可能である。
<6. Modification>
In the above embodiment, the closing operation (transition from the open state to the closed state) in the motor relay 71 is realized by the electromagnetic force generated by the exciting current of the
上記実施形態では、モータ6の2つの相に対応する第1および第2の開閉部701,702が1個のモータリレー71によって実現されているが、各相につき1個のモータリレーが設けられる構成であってもよい。この場合、1対の固定接点を架橋接続するための1個の可動接点部(可動導体片)の変位手段として、ソレノイドが1個設けられる。
In the above embodiment, the first and second opening /
上記実施形態では、ブラシレスモータ6が使用されているが、ブラシ付きモータが使用される場合であっても本発明の適用が可能である。この場合、駆動回路からブラシ付きモータへの2つの電流供給経路のうち一方にモータリレーが挿入される。
In the above embodiment, the
なお、上記実施形態では、配線部材510,610,520,620が形成される回路基板にヒートシンク501が含まれる構成となっているが(図3〜図5)、ヒートシンク501が回路基板とは別に設けられ、配線部材510,610,520,620が低熱抵抗部材を介して熱伝導可能にヒートシンクに接続される構成であってもよい。また、上記実施形態では、モータリレー71における固定接点712a,712b,722a,722bは、配線部材510,610,520,620における凸部として形成されているが(図3〜図5)、このような凸部を形成せずにCuとAg等からなるメッキのみを施した平面状のものであってもよい。さらに、上記実施形態では、モータリレー71においてX状ばね755が使用されているが、使用可能なばねの種類はこれに限定されない。
In the above embodiment, the circuit board on which the
5 電子制御ユニット(ECU)、6 ブラシレスモータ、7 リレー駆動回路、20 モータ制御部、30 モータ駆動部、40 PWM信号生成回路、50 駆動回路、51H〜53H Hi側FET(Hi側スイッチング素子)、51L〜53L Lo側FET(Lo側スイッチング素子)、61〜63 モータ端子、70 電源リレー、71,72 リレー(開閉手段)、501 ヒートシンク、510,520 駆動回路側配線部材、610,620 モータ側配線部材、710,720 可動接点部(可動導体片)、712a U相第1接点(U相の固定接点部)、712b U相第2接点(U相の固定接点部)、722a V相第1接点(V相の固定接点部)、722b V相第2接点(V相の固定接点部)、730 結合部材、750 ソレノイド(変位手段)、751 固定鉄心、752 コイル、753 可動鉄片、755 ばね。
5 electronic control unit (ECU), 6 brushless motor, 7 relay drive circuit, 20 motor control unit, 30 motor drive unit, 40 PWM signal generation circuit, 50 drive circuit, 51H to 53H Hi side FET (Hi side switching element), 51L-53L Lo side FET (Lo side switching element), 61-63 Motor terminal, 70 Power relay, 71, 72 Relay (opening / closing means), 501 Heat sink, 510, 520 Driving circuit side wiring member, 610, 620 Motor side wiring Member, 710, 720 Movable contact part (movable conductor piece), 712a U-phase first contact (U-phase fixed contact part), 712b U-phase second contact (U-phase fixed contact part), 722a V-phase first contact (V-phase fixed contact portion), 722b V-phase second contact (V-phase fixed contact portion), 730 coupling member, 750 solenoid (displacement hand) Stage), 751 fixed iron core, 752 coil, 753 movable iron piece, 755 spring.
Claims (4)
前記電動モータを駆動するための駆動回路と、
前記駆動回路から前記電動モータへの電流供給経路に挿入された開閉手段とを備え、
前記開閉手段は、
所定の回路基板上において前記電流供給経路を構成する配線部材に形成され、電気的に互いに分離された第1および第2の接点からなる固定接点部と、
前記第1の接点と前記第2の接点とを電気的に接続可能な可動導体片と、
前記可動導体片が前記第1の接点と前記第2の接点とを接続する第1の位置と前記可動導体片が前記第1および第2の接点から離間する第2の位置との間で、前記可動導体片を変位させる変位手段と
を含むことを特徴とする、電動パワーステアリング装置。 An electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by driving an electric motor according to an operation for steering the vehicle,
A drive circuit for driving the electric motor;
Opening and closing means inserted in a current supply path from the drive circuit to the electric motor,
The opening / closing means includes
A fixed contact portion formed of a first contact and a second contact formed on a wiring member constituting the current supply path on a predetermined circuit board and electrically separated from each other;
A movable conductor piece capable of electrically connecting the first contact and the second contact;
Between a first position where the movable conductor piece connects the first contact and the second contact and a second position where the movable conductor piece is separated from the first and second contacts, An electric power steering apparatus comprising: displacement means for displacing the movable conductor piece.
前記開閉手段は、
前記固定接点部に該当する第1および第2の固定接点部と、
前記可動導体片に該当する第1および第2の可動導体片とを含み、
前記第1の固定接点部は、前記駆動回路から前記ブラシレスモータへの第1の電流供給経路を構成する配線部材に形成され、電気的に互いに分離された第1および第2の接点からなり、
前記第2の固定接点部は、前記駆動回路から前記ブラシレスモータへの第2の電流供給経路を構成する配線部材に形成され、電気的に互いに分離された第1および第2の接点からなり、
前記変位手段は、前記第1の可動導体片が前記第1の固定接点部における第1の接点と第2の接点とを接続しかつ前記第2の可動導体片が前記第2の固定接点部における第1の接点と第2の接点とを接続する第1の位置と、前記第1の可動導体片が前記第1の固定接点部における第1および第2の接点から離間しかつ前記第2の可動導体片が前記第2の固定接点部における第1および第2の接点から離間する第2の位置との間で、前記第1および第2の可動導体片を一体的に変位させることを特徴とする、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 The electric motor is a brushless motor;
The opening / closing means includes
First and second fixed contact portions corresponding to the fixed contact portion;
Including first and second movable conductor pieces corresponding to the movable conductor pieces,
The first fixed contact portion is formed on a wiring member constituting a first current supply path from the drive circuit to the brushless motor, and includes first and second contacts that are electrically separated from each other,
The second fixed contact portion is formed on a wiring member constituting a second current supply path from the drive circuit to the brushless motor, and includes first and second contacts that are electrically separated from each other,
In the displacing means, the first movable conductor piece connects the first contact and the second contact in the first fixed contact portion, and the second movable conductor piece is the second fixed contact portion. A first position for connecting the first contact and the second contact in the first movable contact piece, the first movable conductor piece being separated from the first and second contacts in the first fixed contact portion, and the second The first and second movable conductor pieces are integrally displaced between the second movable conductor piece and the second position spaced apart from the first and second contacts in the second fixed contact portion. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus is characterized.
前記変位手段は、前記回路基板のケースまたは前記ヒートシンクに埋設されていることを特徴とする、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 The wiring member is formed in a thermally conductively the circuit board to a predetermined sink,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the displacement unit is embedded in a case of the circuit board or the heat sink.
前記可動導体片を前記第2の位置から前記第1の位置へと電磁力によって変位させるための閉成駆動手段と、
前記可動導体片を前記第1の位置から前記第2の位置へとばねの付勢力によって変位させるための開成駆動手段と
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
The displacement means is
Closed drive means for displacing the movable conductor piece from the second position to the first position by electromagnetic force;
2. The electric power steering apparatus according to claim 1, further comprising opening drive means for displacing the movable conductor piece from the first position to the second position by a biasing force of a spring.
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---|---|---|---|
JP2006101402A JP4867431B2 (en) | 2006-04-03 | 2006-04-03 | Electric power steering device |
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