JP5432600B2 - Electronic control unit with built-in actuator - Google Patents
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Description
本発明は、モータ等のアクチュエータを内蔵し、アクチュエータにより各種制御を行うことができる電子制御装置に関するものである。ここでアクチュエータとは電気・空気圧など各種のエネルギーを機械的な動きに変換する機械、機構、装置の総称であり、これにはモータや油圧シリンダ等を含む。 The present invention relates to an electronic control device that incorporates an actuator such as a motor and can perform various controls using the actuator. Here, the actuator is a general term for machines, mechanisms, and devices that convert various kinds of energy such as electricity and air pressure into mechanical motion, and includes a motor, a hydraulic cylinder, and the like.
アクチュエータの一例としてモータを制御する電子制御装置は、各種産業分野で用いられている。図2を参照して従来の電子制御装置を説明すると、この装置においては、アクチュエータとして3相のブラシレスモータ1が用いられる。ブラシレスモータ1に3相の駆動電流を供給するために、複数個のMOS−FETを含むモータ駆動回路3が用いられる。
An electronic control device that controls a motor as an example of an actuator is used in various industrial fields. A conventional electronic control apparatus will be described with reference to FIG. 2. In this apparatus, a three-phase brushless motor 1 is used as an actuator. In order to supply a three-phase drive current to the brushless motor 1, a
電源リレー5は、モータ駆動回路3をバッテリ電源7に接続するか否かを切り替える。電源リレー5は装置動作時にはオン状態、装置停止時にはオフ状態となる。モータ駆動回路3に含まれるMOS−FETは、制御部であるCPU9から出力されたPWM信号を用いて制御され、モータ駆動回路3からブラシレスモータ1には、位相が2π/3ずつ異なり正弦波状に変化する3相の駆動電流が出力される。
The
このようにPWM信号を用いてブラシレスモータ1を駆動すると、バッテリ電源7から電源リレー5を介してモータ駆動回路3に流れる電流は短時間のうちに大きく変動し、電流リップルが発生する。
When the brushless motor 1 is driven using the PWM signal in this way, the current flowing from the
そこで、この電流リップルを吸収するために、電源線11,13間にコンデンサ15が設けられる。コンデンサ15は電荷を蓄積し、バッテリ電源7からモータ駆動回路3に流れる電流が不足するときには蓄積した電荷を放電する。これにより、電流リップルを吸収することができる。
Therefore, a
従来の電子装置は、装置停止時には、モータ駆動回路3に含まれるMOS−FETはすべてオフ状態に制御され、その後に、電源リレー5がオフ状態となる。この際、コンデンサ15に蓄積された電荷を放電する必要がある。
In the conventional electronic device, when the device is stopped, all the MOS-FETs included in the
そこで、このモータ駆動回路3では、電源ライン11,13間に、放電用回路として抵抗17が設けられている。電源リレー5がオフ状態となった後、コンデンサ15に蓄積された電荷は抵抗17を通って放電される。
Therefore, in this
コンデンサ15に蓄積された電荷を電源リレー5のオフ時に放電させる理由は、次回の電源リレー5のオン時に電源リレー5の故障検査を行う際に、コンデンサ15に電荷が蓄積されたままでは検査を正しく行えないからである。
The reason why the electric charge accumulated in the
この故障検査を説明する。 This failure inspection will be described.
CPU9からの制御で電源リレー5をオフ制御するに際して電源リレー5が溶着してオフ制御できない場合がある。CPU5は、電源リレー5が正常時ではモータ駆動回路3の電源端子の端子電圧VccはVcc≒0Vであるが、電源リレー5が溶着している場合では電源端子の端子電圧VccはVcc≒バッテリ電源5の電圧、例えば12Vとなっている。CPU9は、端子電圧Vccから電源リレー5の状態を診断する。この診断には、コンデンサ15の電荷が放電されていることが必要である。
When the
しかしながら、上記構成では、放電用回路として抵抗17を設けた場合には、装置動作中も抵抗17に電流が流れるので、装置動作時の消費電流が増大する、などの課題がある。
However, in the above configuration, when the
なお、図3で示すように、放電用回路として、抵抗17とスイッチ19を直列に接続した回路を設けることもできる。図3で示す装置では、スイッチ19は、電源リレー5がオフ状態になった後にオン状態になる。
As shown in FIG. 3, a circuit in which a
そこで上記課題にかんがみて、図4で示すように、電源オフ時に電流リップル吸収用のコンデンサ15に蓄積されている電荷を、ブラシレスモータ1の回転に必要な電流経路の一部を矢印a→b→c→dで示す経路順で放電させることで、電流リップル吸収用のコンデンサ15に蓄積された電荷を図2や図3で示すような専用の回路を用いずに放電させるようにしたものが提案されている。
In view of the above problems, as shown in FIG. 4, the charge accumulated in the
しかしながら、図4で示す装置においては、放電経路にブラシレスモータ1が含まれるので、ブラシレスモータ1の挙動を考慮することが必要であり、CPU9における制御が複雑化するという課題があった。
However, in the apparatus shown in FIG. 4, since the brushless motor 1 is included in the discharge path, it is necessary to consider the behavior of the brushless motor 1, and there is a problem that the control in the
したがって、本発明においては、装置動作中の消費電流を少なく済ませると共に、簡単な制御でコンデンサを短時間で放電させることが可能な装置を提供する。 Accordingly, the present invention provides a device that can reduce current consumption during device operation and discharge a capacitor in a short time with simple control.
本発明にかかるアクチュエータ内蔵電子制御装置は、電源リレーをバッテリ電源とアクチュエータ駆動回路の電源端子との間の電源ライン内に直列に接続し、上記アクチュエータ駆動回路の電源端子と接地端子との間にコンデンサの両端電極を並列接続し、制御部で上記バッテリ電源投入に際して電源リレーのオフ制御状態での上記電源端子の電圧値から電源リレーを診断すると共に、上記電源リレーのオフ制御に際しては上記コンデンサの蓄積電荷を放電経路を介して放電するアクチュエータ内蔵電子制御装置において、上記アクチュエータ駆動回路の電源端子と電源リレーとの間にコイルを直列に接続すると共に、上記コンデンサの両端電極に上記コイルとスイッチとを直列に接続して上記放電経路を形成し、上記電源リレーのオフ制御に際しては、上記スイッチをオンにしてコンデンサの蓄積電荷を放電することを特徴とするものである。 In the electronic control device with built-in actuator according to the present invention, a power supply relay is connected in series in a power supply line between a battery power supply and a power supply terminal of the actuator drive circuit, and between the power supply terminal and the ground terminal of the actuator drive circuit. The both end electrodes of the capacitor are connected in parallel, and the power supply relay is diagnosed from the voltage value of the power supply terminal in the off-control state of the power supply relay when the battery power is turned on by the control unit. In the electronic control device with built-in actuator for discharging the accumulated charge through the discharge path, a coil is connected in series between the power supply terminal of the actuator drive circuit and the power supply relay, and the coil and the switch are connected to both end electrodes of the capacitor. Are connected in series to form the discharge path, and the power relay is turned off. It is on the occasion, and is characterized in that discharging the charges accumulated in the capacitor by turning on the switch.
本発明によれば、バッテリ電源オフ時に電流リップル吸収用のコンデンサに蓄積されている電荷は、スイッチを通って放電される。したがって、電流リップル吸収用のコンデンサに蓄積された電荷を抵抗を用いずに放電することができるので、装置の消費電流を低減することができる。加えて、電源オフ時に電流リップル吸収用のコンデンサに蓄積されている電荷は、アクチュエータ駆動に必要な電流経路の一部を通って放電されることもないので、アクチュエータの挙動を考慮する必要がなくなり、制御が従来よりも単純化する。 According to the present invention, when the battery power is off, the electric charge accumulated in the capacitor for absorbing current ripple is discharged through the switch. Therefore, the electric charge accumulated in the capacitor for absorbing current ripple can be discharged without using a resistor, so that the current consumption of the device can be reduced. In addition, the charge accumulated in the capacitor for absorbing current ripple when the power is off is not discharged through a part of the current path necessary for driving the actuator, so there is no need to consider the behavior of the actuator. , Control is simpler than before.
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るアクチュエータ内蔵電子制御装置を説明する。この実施の形態ではアクチュエータとしてモータに適用して説明するが、アクチュエータはモータに限定されない。また、実施の形態の電子制御装置は、いかなる装置にも限定されない。 Hereinafter, an actuator built-in electronic control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, description will be made by applying to a motor as an actuator, but the actuator is not limited to a motor. Further, the electronic control device of the embodiment is not limited to any device.
図1は、上記装置の回路構成を示す。図1を参照して、1はブラシレスモータ、3はモータ駆動回路、5は電源リレー、7はバッテリ電源、9はCPU、11,13はホットとアース電源ライン、15はコンデンサである。 FIG. 1 shows the circuit configuration of the above apparatus. Referring to FIG. 1, 1 is a brushless motor, 3 is a motor drive circuit, 5 is a power relay, 7 is a battery power supply, 9 is a CPU, 11 and 13 are hot and ground power lines, and 15 is a capacitor.
実施の形態では、従来と同様に、電源リレー5をバッテリ電源7とモータ駆動回路3の電源端子Vccとの間のホット電源ライン11内に直列に接続し、モータ駆動回路3の電源端子Vccと接地端子Vgとの間にコンデンサ15の両端電極を並列接続し、CPU9は、電源リレー5をオンしてバッテリ電源7を投入するに際して、電源リレー5のオフ状態で上記電源端子Vccの電圧値から電源リレー5を診断すると共に、電源リレー5のオフ制御に際してはコンデンサ15の蓄積電荷を図中矢印Aで示す放電経路を介して放電するようになっている。
In the embodiment, the
そして、実施の形態では、モータ駆動回路3の電源端子Vccと電源リレー5との間にノイズ抑制コイル21を直列に接続すると共に、コンデンサ15の両端電極にノイズ抑制コイル21と放電用スイッチ23とを直列に接続してコンデンサ電荷放電用経路を形成し、CPU9は、電源リレー5をオフ制御して当該電源リレー5の診断を実施するに際しては、放電用スイッチ23をオンにしてコンデンサ15の蓄積電荷をノイズ抑制コイル21を放電用負荷として放電させるようになっている。
In the embodiment, the
以上の構成において、実施の形態では、バッテリ電源7のオフ時に電流リップル吸収用のコンデンサ15に蓄積されている電荷を、ノイズ抑制コイル21、放電用スイッチ23を通って放電させるので、従来のコンデンサ15に蓄積された電荷を抵抗を用いずに放電することができ、装置の消費電流を低減することができる。また、電源オフ時にコンデンサ15に蓄積されている電荷を、モータ駆動に必要な電流経路の一部を通って放電させることもないので、モータ挙動を考慮する必要がなくなり、制御が従来よりも単純化する。
In the above configuration, in the embodiment, the electric charge accumulated in the
1 ブラシレスモータ
3 モータ駆動回路
5 電源リレー
7 バッテリ電源
9 CPU(制御部)
11,13 電源ライン
15 コンデンサ
21 ノイズ抑制コイル
23 放電用スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
11, 13
Claims (1)
上記アクチュエータ駆動回路の電源端子と電源リレーとの間にコイルを直列に接続すると共に、上記コンデンサの両端電極に上記コイルとスイッチとを直列に接続して上記放電経路を形成し、上記電源リレーのオフ制御に際しては、上記スイッチをオンにしてコンデンサの蓄積電荷を放電する、ことを特徴とする電子制御装置。 A power relay is connected in series in the power line between the battery power supply and the power supply terminal of the actuator drive circuit, and both end electrodes of the capacitor are connected in parallel between the power supply terminal of the actuator drive circuit and the ground terminal. Thus, when the battery power is turned on, the power relay is diagnosed from the voltage value of the power terminal in the power-off state of the power-supply relay, and at the time of power-off control of the power-supply relay, In the control device,
A coil is connected in series between the power supply terminal of the actuator drive circuit and the power supply relay, and the coil and the switch are connected in series to both end electrodes of the capacitor to form the discharge path. An electronic control device characterized in that, in the off control, the switch is turned on to discharge the accumulated charge of the capacitor.
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