JP7128950B2 - motor actuator - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載される機器に用いられるモータアクチュエータに関する。 The present invention relates to a motor actuator used for equipment mounted on a vehicle.
従来のモータアクチュエータには、例えば、特許文献1に記載されるように、車載バッテリからインバータへ電源を供給する給電線に2つの半導体リレーを直列接続して設けたものが知られている。この2つの半導体リレーには、寄生ダイオードの順方向がインバータから車載バッテリに向かう第1の半導体リレーと、寄生ダイオードの順方向が車載バッテリからインバータに向かう第2の半導体リレーと、が含まれている。
As a conventional motor actuator, for example, as described in
ところで、例えば、モータアクチュエータの異常検知後に異常時処理を行ったときや、車両整備を行うためにイグニッションスイッチをオフ状態にするとき等において、第2の半導体リレーがオフ状態となる場合がある。 By the way, the second semiconductor relay may be turned off, for example, when abnormality processing is performed after abnormality detection of the motor actuator, or when the ignition switch is turned off for vehicle maintenance.
しかし、第2の半導体リレーがオフ状態であるときには、慣性や外力によるモータ回転でステータコイルに発生した逆起電力は、第2の半導体リレーによって阻まれて車載バッテリへ回生されない。このため、逆起電力がモータアクチュエータにおける回路素子の耐圧を超えて、これらの回路素子の耐久性に影響を与えるおそれがある。 However, when the second semiconductor relay is in the OFF state, the back electromotive force generated in the stator coil due to motor rotation due to inertia or external force is blocked by the second semiconductor relay and is not regenerated to the vehicle battery. Therefore, the back electromotive force may exceed the withstand voltage of the circuit elements in the motor actuator, affecting the durability of these circuit elements.
そこで、本発明は以上のような問題点に鑑み、第2の半導体リレーをオフ状態にしたときであっても、モータで発生した逆起電力を車載バッテリへ回生して、モータアクチュエータの回路素子を保護することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention regenerates the back electromotive force generated by the motor to the vehicle-mounted battery even when the second semiconductor relay is turned off, and the circuit element of the motor actuator. intended to protect
このため、本発明のモータアクチュエータは、車両に搭載される機器に用いられることを前提として、ステータコイル及びロータを含む、モータと、車両のバッテリから電源電圧が供給され、ステータコイルへの通電を制御する、インバータと、第1の半導体リレー及び第2の半導体リレーを含み、第1の半導体リレーは、第1のダイオードを含んでバッテリとインバータとの間に設けられ、第1のダイオードは、インバータからバッテリに向かう方向を順方向とし、第2の半導体リレーは、第2のダイオードを含んでバッテリとインバータとの間に設けられ、第2のダイオードは、バッテリからインバータに向かう方向を順方向とする、半導体リレーと、駆動制御部及びリレー制御部を含み、駆動制御部は、インバータを駆動制御するための駆動指令信号を生成し、リレー制御部は、第1の半導体リレー及び第2の半導体リレーのオン状態とオフ状態とを切り替える、マイクロプロセッサと、インバータと第2の半導体リレーの制御電極との間に設けられ、第2の半導体リレーがオフ状態であるときにモータに発生する逆起電力を入力電圧として、入力電圧の値に応じて入力電圧の昇圧を自律的に開始し、入力電圧を昇圧して生成された出力電圧が第2の半導体リレーの制御電極に出力されて第2の半導体リレーをオン状態にする、保護回路と、を有している。 For this reason, the motor actuator of the present invention is premised on being used in a device mounted on a vehicle, and is supplied with power supply voltage from a motor including a stator coil and a rotor, and a battery of the vehicle, thereby energizing the stator coil. an inverter, a first solid state relay and a second solid state relay to control, the first solid state relay including a first diode provided between the battery and the inverter; The forward direction is the direction from the inverter to the battery, the second semiconductor relay includes a second diode and is provided between the battery and the inverter, and the second diode has the forward direction from the battery to the inverter. and a semiconductor relay, a drive control unit, and a relay control unit, the drive control unit generates a drive command signal for driving and controlling the inverter, and the relay control unit controls the first semiconductor relay and the second A microprocessor, which switches the solid state relay between the ON state and the OFF state, is provided between the inverter and the control electrode of the second solid state relay, and the reverse generated in the motor when the second solid state relay is in the OFF state. Using the electromotive force as an input voltage, it autonomously starts boosting the input voltage in accordance with the value of the input voltage, and the output voltage generated by boosting the input voltage is output to the control electrode of the second semiconductor relay and is output to the second semiconductor relay. and a protection circuit for turning on the second semiconductor relay.
本発明のモータアクチュエータによれば、第2の半導体リレーをオフ状態にしたときであっても、モータで発生した逆起電力を車載バッテリへ回生して、モータアクチュエータの回路素子を保護することができる。 According to the motor actuator of the present invention, even when the second semiconductor relay is turned off, the back electromotive force generated by the motor can be regenerated to the vehicle battery to protect the circuit elements of the motor actuator. can.
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
(電動パワーステアリングシステムの概要)
図1は、実施形態に係るモータアクチュエータを適用した電動パワーステアリング(EPS:Electric Power Steering)システムの一例を示す。EPSシステム100は、車両1000の運転者がステアリング操作を行う通常運転において、ステアリングホイール1001による操舵トルクで一対の操向輪1002を転舵させる際に、操舵トルクをアシストするシステムである。(Overview of electric power steering system)
FIG. 1 shows an example of an electric power steering (EPS) system to which a motor actuator according to an embodiment is applied. The
ステアリングホイール1001の操作によって発生する操舵トルクは、ステアリングシャフト1003等を介して、ピニオンシャフト1004に接続されたピニオンギア1005に伝達される。伝達された操舵トルクによるピニオンギア1005の回転運動は、ピニオンギア1005と噛合するラックギア1006によって車幅方向の直線運動に変換される。この直線運動によって、ラックギア1006に接続されたタイロッド等の一対の操舵機構1007が作動して、一対の操舵機構1007にそれぞれ接続された操向輪1002が転舵する。EPSシステム100は、ステアリングホイール1001から操舵機構1007への操舵トルクの伝達経路に対して、操舵トルクをアシストするアシストトルクを加えるように構成される。
Steering torque generated by
図示の例では、EPSシステム100は、モータ1、及び、コンピュータを内蔵するEPS制御装置2を備え、モータ1及びEPS制御装置2によってモータアクチュエータ3が構成される。また、EPSシステム100は、モータ1の出力を減速してラックギア1006に伝達する減速機4を備える。さらに、EPSシステム100は、操舵トルクセンサ5、操舵角センサ6及び車速センサ7を備え、EPS制御装置2には、各センサからそれぞれ、操舵トルク信号ST、操舵角信号SA及び車速信号SVが入力される。EPS制御装置2には、車両1000に搭載された車載バッテリ8から電源が供給される。
In the illustrated example, the
EPS制御装置2は、入力された各種信号から、操舵角、操舵トルク及び車速等の物理量を取得し、これらの物理量に基づいてアシストトルクの目標値(目標トルク)を算出する。そして、EPS制御装置2は、モータ1が発生するトルクが目標トルクに近づくように、モータ1への通電量を制御する。モータ1が発生するトルクが減速機4を介してラックギア1006へ伝達されることで、車両1000の運転状態に応じたアシストトルクで操舵トルクがアシストされる。
The
(EPSシステムの冗長構成)
図2は、EPSシステム100の冗長構成の一例を示す。モータ1は、3相ブラシレスモータであり、第1巻線組1A及び第2巻線組1Bの互いに独立した2組の巻線組を含む筒状のステータ(図示省略)と、このステータの中央部に回転可能に備えられた永久磁石回転子としてのロータ1Rと、を有する。第1巻線組1Aは、U相コイルUA、V相コイルVA及びW相コイルWAが中性点NAで一括接続(Y結線)された3相巻線(ステータコイル)からなる。また、第2巻線組1Bは、U相コイルUB、V相コイルVB及びW相コイルWBが中性点NBで一括接続(Y結線)された3相巻線からなる。第1巻線組1A及び第2巻線組1Bは、互いに絶縁された状態でステータに巻き回され、磁気回路を共有する。EPSシステム100では、車載バッテリ8から第1巻線組1Aに通電する第1通電系統と車載バッテリ8から第2巻線組1Bに通電する第2通電系統とを有することで、通電系統の冗長化が図られている。(Redundant configuration of EPS system)
FIG. 2 shows an example of redundant configuration of the
EPS制御装置2は、第1通電系統として第1巻線組1Aに対する通電を制御する第1通電制御部2Aと、第2通電系統として第2巻線組1Bに対する通電を制御する第2通電制御部2Bと、を有する。第1通電制御部2Aは、車載バッテリ8の正極に接続された給電線L1Aと車載バッテリ8の負極に接続された給電線L2Aとによって、車載バッテリ8から電源が供給される。第2通電制御部2Bは、車載バッテリ8の正極に接続された給電線L1Bと車載バッテリ8の負極に接続された給電線L2Bとによって、車載バッテリ8から電源が供給される。第1通電制御部2A及び第2通電制御部2Bは、図示省略するが、相互に独立したコンピュータ(具体的には後述の制御IC(Integral Circuit))をそれぞれ有し、各コンピュータは通信線L3を介して通信可能に構成される。
The
EPS制御装置2では、第1通電制御部2Aから第1巻線組1Aに対する通電量と第2通電制御部2Bから第2巻線組1Bに対する通電量との比率が所定通電比率(例えば50%対50%)に予め設定されている。第1通電制御部2A及び第2通電制御部2Bは、これらからモータ1に対する合計通電量によってモータ1が上記の目標トルクを発生するように、各巻線組1A,1Bに対する通電量を制御する。
In the
EPSシステム100では、EPS制御装置2に接続される各種センサについても、第1通電系統と第2通電系統とにそれぞれ備えられることで冗長化が図られている。図示の例では、操舵トルクセンサ5が第1及び第2操舵トルクセンサ5A,5Bの2つに、操舵角センサ6が第1及び第2操舵角センサ6A,6Bの2つに、車速センサ7が第1及び第2車速センサ7A,7Bの2つに、それぞれ冗長化されている。第1操舵トルクセンサ5A、第1操舵角センサ6A及び第1車速センサ7Aはそれぞれ、第1通電制御部2Aから電源を供給され、操舵トルク信号ST、操舵角信号SA及び車速信号SVを第1通電制御部2Aへ出力する。同様に、第2操舵トルクセンサ5B、第2操舵角センサ6B及び第2車速センサ7Bはそれぞれ、第2通電制御部2Bから電源を供給され、操舵トルク信号ST、操舵角信号SA及び車速信号SVを第2通電制御部2Bへ出力する。
In the
また、EPSシステム100では、モータアクチュエータ3がモータ1のロータ1Rの磁極位置を検出するホールIC等の磁極位置センサ9A,9Bを有することで、磁極位置センサについても冗長化が図られている。磁極位置センサ9Aは、第1通電制御部2Aの後述する内蔵の電源回路(図示省略)から電源を供給され、磁極位置情報を示す磁極位置信号を第1及び第2通電制御部2A,2Bへ出力する。磁極位置センサ9Bは、第2通電制御部2Bの後述する内蔵の電源回路から電源を供給され、位置検出信号を第1及び第2通電制御部2A,2Bへ出力する。
Further, in the
第1巻線組1A及び第2巻線組1Bは互いに同様の構成を有し、また、第1通電制御部2A及び第2通電制御部2Bは互いに同様の構成を有しているので、以下、モータアクチュエータ3の内部構成及び回路動作については、第1通電系統を代表例として説明する。
The first winding set 1A and the second winding set 1B have the same configuration, and the first
[第1実施形態]
図3は、第1実施形態に係るモータアクチュエータ3の内部構成の一例を示す。モータアクチュエータ3のうち第1通電系統について説明すると、第1通電制御部2Aは、インバータ10、プリドライバ20、平滑回路30、電流検出回路40及び電源リレー50を備え、第1巻線組1Aは、モータリレー60を備える。そして、第1通電制御部2Aは、リレードライバ70及び制御IC80を備える。[First Embodiment]
FIG. 3 shows an example of the internal configuration of the
インバータ10は、車載バッテリ8の正極に接続された給電線L1Aと車載バッテリ8の負極及びボディアースに接続された給電線L2Aとの間に設けられる。インバータ10では、給電線L1Aに接続される正極母線10aと給電線L2Aに接続される負極母線10bとの間に、U相アーム、V相アーム及びW相アームが並列に接続される。U相アームは上アームのスイッチング素子11と下アームのスイッチング素子12とが直列接続されて構成される。V相アームは上アームのスイッチング素子13と下アームのスイッチング素子14とが直列接続されて構成される。W相アームは上アームのスイッチング素子15と下アームのスイッチング素子16とが直列接続されて構成される。そして、U相アームの2つのスイッチング素子11,12間がU相コイルUAに接続され、V相アームの2つのスイッチング素子13,14間がV相コイルVAに接続され、W相アームの2つのスイッチング素子15,16間がW相コイルWAに接続される。すなわち、インバータ10は、各位相アームの2つのスイッチング素子間がモータ1の第1巻線組1Aのうち対応する位相のコイルに接続されて構成された3相ブリッジ回路を備える。
インバータ10において、スイッチング素子11~16はそれぞれ、逆並列のダイオード11d~16dと外部制御可能な制御電極とを有し、制御電極に入力された制御信号に従ってオン状態とオフ状態との間でスイッチング動作を行う。スイッチング素子11~16は、ダイオード11d~16dの順方向が負極母線10bから正極母線10aに向かう方向となるように配置される。スイッチング素子11~16には、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等を用い得る。図示の例では、スイッチング素子11~16としてNチャネル型MOSFETを用い、ダイオード11d~16dとして寄生ダイオードを利用している。
In the
なお、スイッチング素子11~16のオン状態とは、スイッチング素子11~16(ダイオード11d~16dを除くチャネル領域)を介して継続的に通電可能な状態をいう。一方、スイッチング素子11~16のオフ状態とは、スイッチング素子11~16(ダイオード11d~16dを除くチャネル領域)を介した継続的な通電が遮断された状態をいう。後述する、プリドライバ20のスイッチング素子、電源リレー50及びモータリレー60についても同様である。
The ON state of the switching elements 11 to 16 means a state in which current can be continuously conducted through the switching elements 11 to 16 (channel regions excluding the
プリドライバ20は、インバータ10のスイッチング素子11~16にスイッチング信号を出力する回路である。プリドライバ20は、インバータ10の各位相の上アームのスイッチング素子11,13,15を、オン状態とオフ状態との間でスイッチング動作させる上アーム用プッシュプル回路を各位相について個々に有する。また、プリドライバ20は、インバータ10の各位相の下アームのスイッチング素子12,14,16を、オン状態とオフ状態との間でスイッチング動作させる下アーム用プッシュプル回路を各位相について個々に有する。各プッシュプル回路の出力は、対応するスイッチング素子の制御電極(図示の例ではゲート電極)に入力される。以下、プリドライバ20について、U相の上アームのスイッチング素子11をスイッチング動作させる上アーム用プッシュプル回路、及び、U相の下アームのスイッチング素子12をスイッチング動作させる下アーム用プッシュプル回路を例に説明する。
The
上アーム用プッシュプル回路は、給電線L1Aからインバータ10のスイッチング素子11,12間まで延びる分岐給電線L4Aにおいて、直列接続されたハイサイドのスイッチング素子21及びローサイドのスイッチング素子22を有する。下アーム用プッシュプル回路は、給電線L1Aからインバータ10のスイッチング素子12と負極母線10bとの間まで延びる分岐給電線L5Aにおいて、直列接続されたハイサイドのスイッチング素子23及びローサイドのスイッチング素子24を有する。上アーム用プッシュプル回路では、ハイサイドのスイッチング素子21とローサイドのスイッチング素子22との間にU相の上アームのスイッチング素子11の制御電極が接続される。また、下アーム用プッシュプル回路では、ハイサイドのスイッチング素子23とローサイドのスイッチング素子24との間にU相の下アームのスイッチング素子12の制御電極が接続される。
The upper arm push-pull circuit has a high-
プリドライバ20において、スイッチング素子21~24はそれぞれ、逆並列のダイオード21d~24dと外部制御可能な制御電極とを有し、制御電極に入力された制御信号に従ってオン状態とオフ状態との間でスイッチング動作を行う。スイッチング素子21~24は、ダイオード21d~24dの順方向がインバータ10から給電線L1Aに向かう方向となるように配置される。図示の例では、ハイサイドのスイッチング素子21,23としてPチャネル型MOSFETを用いるとともに、ローサイドのスイッチング素子22,24としてNチャネル型MOSFETを用い、ダイオード21d~24dとして寄生ダイオードを利用している。
In the pre-driver 20, the switching
プリドライバ20は、分岐給電線L4Aにおいて、車載バッテリ8の電源電圧Vbを昇圧して、電源電圧Vbよりも高い電圧を出力する昇圧回路25を有する。昇圧回路25は、例えば、コンデンサ、ダイオード及びスイッチで構成されるチャージポンプ(FI分類のG11C5/14,400の記載参照)である。図示の例では、上アーム用プッシュプル回路において、ハイサイドのスイッチング素子21のソース電極が昇圧回路25と接続される。
The pre-driver 20 has a
プリドライバ20において、上アーム用プッシュプル回路のスイッチング素子21,22の両ゲート電極は駆動回路26と接続され、下アーム用プッシュプル回路のスイッチング素子23,24の両ゲート電極は駆動回路27と接続される。また、プリドライバ20において、駆動回路26,27は論理回路28と接続され、論理回路28は、制御IC80から出力された駆動指令信号に基づいて、駆動回路26,27を制御するための制御信号を生成する。
In the pre-driver 20 , both gate electrodes of the switching
駆動回路26は、論理回路28から出力される制御信号に基づいて、上アーム用プッシュプル回路のスイッチング素子21,22を交互にオン状態にする。ハイサイドのスイッチング素子21がオン状態であるときにはスイッチング素子11がオン状態となる一方、ローサイドのスイッチング素子22がオン状態であるときにはスイッチング素子11がオフ状態となる。同様に、駆動回路27は、論理回路28から出力される制御信号に基づいて、下アーム用プッシュプル回路のスイッチング素子23,24を交互にオン状態にする。ハイサイドのスイッチング素子23がオン状態であるときにはスイッチング素子12がオン状態となる一方、ローサイドのスイッチング素子24がオン状態であるときにはスイッチング素子12がオフ状態となる。
The
平滑回路30は、車載バッテリ8の正極からインバータ10へ供給される電源電圧Vbの波形中のリップル電圧を除去するための回路であり、給電線L1Aに設けられる。平滑回路30は、インバータ10と車載バッテリ8とを接続するチョークコイル31と、チョークコイル31の両端と第1通電制御部2Aの共通グランドとをそれぞれ接続する2つのコンデンサ32,33と、を有する。なお、第1通電制御部2Aの共通グランドは給電線L2Aを介してボディアースと接続される。
The smoothing
電流検出回路40は、第1巻線組1Aの通電量を検出するための回路であり、給電線L2Aに設けられる。電流検出回路40は、一端がインバータ10に接続され他端が車載バッテリ8の負極に接続されるシャント抵抗41と、シャント抵抗41の両端電位差を入力して増幅出力する増幅器42と、を有する。増幅器42の出力電圧は制御IC80へ出力される。
The
電源リレー50は、給電線L1Aにおいて直列に接続された、第1電源リレー51及び第2電源リレー52で構成され、第1電源リレー51及び第2電源リレー52は半導体リレーである。第1及び第2電源リレー51,52はそれぞれ、外部制御可能な制御電極を有し、制御電極に入力された制御信号に従ってオン状態とオフ状態との間で切り替わる。第1及び第2電源リレー51,52は、オン状態であるときに車載バッテリ8の正極とインバータ10との間における通電が可能となり、オフ状態であるときに車載バッテリ8の正極とインバータ10との間における通電が遮断される。また、第1及び第2電源リレー51,52はそれぞれ、逆並列のダイオード51d,52dを有する。第1電源リレー51は、ダイオード51dの順方向がインバータ10から車載バッテリ8の正極へ向かう方向となるように配置される。これにより、第1電源リレー51がオフ状態でも、モータ1で発生した逆起電力がダイオード51dを介して車載バッテリ8の正極へ回生されるようにしている。一方、第2電源リレー52は、ダイオード52dの順方向が車載バッテリ8の正極からインバータ10へ向かう方向となるように配置される。第2電源リレー52は、車載バッテリ8の極性を誤って逆にしてインバータ10に接続したときに、給電線L2A、インバータ10(ダイオード11d~16d)及び給電線L1A(ダイオード51d)で形成される電流経路を遮断するために設けられる。
The
図示の例では、第1電源リレー51及び第2電源リレー52はNチャネル型MOSFETであり、ダイオード51d,52dとしてMOSFETの寄生ダイオードを利用している。また、第1電源リレー51のドレイン電極が車載バッテリ8の正極と接続され、第2電源リレー52のドレイン電極が平滑回路30と接続され、第1電源リレー51及び第2電源リレー52の両方のソース電極が互いに接続されている。
In the illustrated example, the
モータリレー60は、第1巻線組1Aにおいて、インバータ10と中性点NAとの間に設けられた、第1モータリレー61、第2モータリレー62及び第3モータリレー63で構成され、第1~第3モータリレー61~63は半導体リレーである。第1~第3モータリレー61~63は外部制御可能な制御電極を有し、制御電極に入力された制御信号に従ってオン状態とオフ状態との間で切り替わる。第1~第3モータリレー61~63は、オン状態であるときにインバータ10と中性点NAとの間の通電が可能となり、オフ状態であるときにインバータ10と中性点NAとの間の通電が遮断される。また、第1~第3モータリレー61~63はそれぞれ、逆並列のダイオード61d~63dを有する。第1~第3モータリレー61~63は、ダイオード61d~63dの順方向が中性点NAからインバータ10に向かう方向となるように配置される。
The
図示の例では、第1モータリレー61は中性点NAとU相コイルUAとの間に配置され、第2モータリレー62は中性点NAとV相コイルVAとの間に配置され、第3モータリレー63は中性点NAとW相コイルWAとの間に配置される。また、第1~第3モータリレー61~63としてNチャネル型MOSFETを用い、ダイオード61d~63dとして寄生ダイオードを利用している。
In the illustrated example, the
リレードライバ70は、電源リレー50及びモータリレー60を駆動する回路である。リレードライバ70は、第1電源リレー51を駆動する第1リレードライバ(RD1)71、第2電源リレー52を駆動する第2リレードライバ(RD2)72、及び、モータリレー60を一括して駆動する第3リレードライバ(RD3)73で構成される。第1リレードライバ71の出力信号は第1電源リレー51の制御電極に入力され、第2リレードライバ72の出力信号は第2電源リレー52の制御電極に入力され、第3リレードライバ73の出力信号は第1~第3モータリレー61~63の各制御電極に入力される。
A
制御IC80は、CPU(Central Processing Unit)等のマイクロプロセッサ、RAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリ、ROM(Read Only memory)等の不揮発性メモリ、入出力インタフェースを備えている。制御IC80は、マイクロプロセッサが不揮発性メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することで具現化される機能として、駆動制御部81、異常診断部82及びリレー制御部83を有する。
The
駆動制御部81は、上記のように、第1操舵トルクセンサ5A、第1操舵角センサ6A及び第1車速センサ7Aからの各種出力信号に基づいて算出した目標トルクと、上記の所定通電比率とに基づいて、第1巻線組1Aの通電量の目標値(目標通電量)を決定する。また、駆動制御部81は、制御IC80に内蔵のA/D変換器(図示省略)によって電流検出回路40(増幅器42)の出力電圧をA/D(Analog/Digital)変換することで第1巻線組1Aの通電量を検出する。そして、駆動制御部81は、磁極位置センサ9Aからの磁極位置信号を考慮しつつ、通電量検出値が目標通電量へ近づくように、例えばPWM(Pulse Width Modulation)信号等の駆動指令信号を生成し、これをプリドライバ20へ出力する。これにより、駆動制御部81は、インバータ10を駆動制御して第1巻線組1Aの通電量を制御し、目標トルクを発生するようにモータ1を駆動する。
As described above, the
駆動制御部81は、モータ1を駆動するときに、リレー制御部83に対して、電源リレー50及びモータリレー60のいずれもオン状態とする制御信号をリレードライバ70へ出力するように要求する。一方、駆動制御部81は、異常診断部82からの要求に従って駆動指令信号を停止し、インバータ10のスイッチング素子11~16をオフ状態にする。
When driving the
異常診断部82は、第1通電系統に異常が発生しているか否かを診断する。例えば、異常診断部82は、目標通電量と通電量検出値とが継続的に乖離しているか否かを判定することで第1通電系統に異常が発生しているか否かを診断する。また、異常診断部82は、第1通電系統の異常発生を検知した場合には、異常時処理としてインバータ10への電源供給を遮断すべく、リレー制御部83に対して以下のように要求する。すなわち、異常診断部82は、リレー制御部83に対して、第1電源リレー51及び第2電源リレー52のいずれも強制的にオフ状態とする制御信号をリレードライバ70へ出力するように要求する。また、異常診断部82は、異常時処理としてインバータ10の駆動を停止すべく、駆動制御部81に対して、プリドライバ20への駆動指令信号を停止するように駆動制御部81へ要求する。
The
異常診断部82は、診断が終了するたびに、通信線L3を介して第2通電制御部2Bの制御IC(図示省略)へ第1通電系統の診断情報を送信する。また、異常診断部82は、通信線L3を介して第2通電制御部2Bの制御ICから第2通電系統の診断情報を受信する。これにより、各通電系統の制御ICは診断情報を共有する。
The
リレー制御部83は、駆動制御部81及び異常診断部82からの要求に従って、電源リレー50及びモータリレー60をオン状態又はオフ状態とする制御信号をリレードライバ70に出力する。
The
なお、制御IC80をはじめ第1通電制御部2Aの各部には、イグニッションスイッチIGNを介して車載バッテリ8の正極と接続された電源回路PCによって、制御用電源が供給される。
Control power is supplied from a power supply circuit PC connected to the positive terminal of the
モータアクチュエータ3では、第2電源リレー52がオン状態であるときに、モータ1のロータ1R(図2参照)の回転によって第1巻線組1Aに発生した逆起電力は、以下のようにして車載バッテリ8へ回生される。すなわち、第1電源リレー51もオン状態である場合には、第1巻線組1Aに発生した逆起電力は、インバータ10のダイオード11d,13d,15d、並びに、第1及び第2電源リレー51,52を介して車載バッテリ8へ回生される。また、第1電源リレー51がオフ状態である場合には、第1巻線組1Aに発生した逆起電力は、インバータ10のダイオード11d,13d,15d、並びに、第1電源リレー51のダイオード51d及び第2電源リレー52を介して車載バッテリ8へ回生される。
In the
ところで、異常時処理後におけるモータ1の慣性回転が高速である場合や、車両1000の整備を行うためにイグニッションスイッチIGNをオフ状態にしてステアリングホイール1001を急激に回転させた場合には、第1巻線組1Aには大きな逆起電力が発生する。しかし、異常時処理後やイグニッションスイッチIGNのオフ状態では、第2電源リレー52がオフ状態となっているため、第1巻線組1Aに発生した逆起電力は第2電源リレー52(ダイオード52dを含む)によって阻まれて車載バッテリ8へ回生されない。したがって、第1巻線組1Aの逆起電力は、モータアクチュエータ3の回路素子の耐圧を超えて、これらの回路素子の耐久性に影響を与えるおそれがある。例えば、逆起電力が第2電源リレー52やインバータ10のダイオード12d,14d,16dや平滑回路30の回路素子に印加されて、これらの回路素子の耐久性に影響を与え得る。また、逆起電力がプリドライバ20のダイオード21d,22dを介して昇圧回路25の回路素子に印加されて、これらの回路素子の耐久性に影響を与え得る。
By the way, when the inertial rotation of the
そこで、第1通電制御部2Aは、第2電源リレー52がオフ状態であるときに第1巻線組1Aに発生した逆起電力から第1通電制御部2Aの回路素子を保護するための保護回路90を備える。
Therefore, the first
保護回路90は、インバータ10と第2電源リレー52の制御電極(ゲート電極)との間に設けられる。図示の例では、保護回路90は、インバータ10と平滑回路30との間における給電線L1Aと、第2リレードライバ72の出力信号を第2電源リレー52の制御電極(ゲート電極)に入力する信号線L6Aと、を接続する接続線L7Aに設けられる。接続線L7Aは給電線L1Aに接続ノードP1で接続され、信号線L6Aに接続ノードP2で接続される。信号線L6Aのうち第2リレードライバ72と接続ノードP2との間には、第2リレードライバ72から接続ノードP2に向う方向を順方向とするダイオードD1が設けられる。また、接続線L7Aのうち保護回路90と接続ノードP2との間には、保護回路90から接続ノードP1に向かう方向を順方向とするダイオードD2が設けられる。
保護回路90の入力電圧Vinは、接続ノードP1の電位であり、第2電源リレー52がオフ状態であるときに、第1巻線組1Aに発生した逆起電力に相当する。保護回路90の出力電圧Voutは、ダイオードD2の順方向電圧を無視すると接続ノードP2の電位であり、第2リレードライバ72が制御信号を出力していないときに、第2電源リレー52の制御電極の電圧(ゲート電圧)に相当する。
The input voltage Vin of the
図4は、保護回路90の内部構成の一例を示す。図示の保護回路90は、発振動作を行う非安定のマルチバイブレータ91と昇圧動作を行うチャージポンプ92とで構成される。
FIG. 4 shows an example of the internal configuration of the
マルチバイブレータ91は、図示の例では、NPN型トランジスタ910,911、抵抗912~915及びコンデンサ916,917を有する。NPN型トランジスタ910において、コレクタ電極は、抵抗912を介して接続ノードP1と接続され、ベース電極は抵抗913を介して接続ノードP1と接続され、エミッタ電極は上記の共通グランドに接続される。NPN型トランジスタ911において、コレクタ電極は抵抗914を介して接続ノードP1と接続され、ベース電極は抵抗915を介して接続ノードP1と接続され、エミッタ電極は上記の共通グランドに接続される。また、抵抗912とNPN型トランジスタ910のコレクタ電極との間は、コンデンサ916を介して、抵抗915とNPN型トランジスタ911のベース電極との間に接続される。さらに、抵抗914とNPN型トランジスタ911のコレクタ電極との間は、コンデンサ917を介して、抵抗913とNPN型トランジスタ910のベース電極との間に接続される。
The
チャージポンプ92は、図示の例では、ダイオード920,921、NPN型トランジスタ922、抵抗923~926、ツェナーダイオード927、及びコンデンサ928,929を有する。ダイオード920及びダイオード921は接続ノードP1と接続ノードP2との間を直列に接続する。ダイオード920及びダイオード921は、接続ノードP1から接続ノードP2に向う方向を順方向とする。NPN型トランジスタ922において、コレクタ電極は抵抗923を介して接続ノードP1とダイオード920との間に接続され、エミッタ電極は上記の共通グランドに接続される。また、NPN型トランジスタ922のベース電極は、ツェナーダイオード927を介して抵抗914とNPN型トランジスタ911のコレクタ電極との間に接続され、ベース抵抗としての抵抗924、及びベース-エミッタ間抵抗として抵抗925が配置される。ツェナーダイオード927はNPN型トランジスタ922のベース電極からマルチバイブレータ91に向かう方向を順方向とする。ダイオード920とダイオード921との間は、コンデンサ928を介してNPN型トランジスタ922のコレクタ電極と抵抗923との間に接続される。コンデンサ929及び抵抗926は、それぞれ、一端がダイオード921と接続ノードP2との間に接続され、他端が上記の共通グランドへ接続される。
上記の内部構成を有する保護回路90は、入力電圧Vinの値に応じて自律的に入力電圧Vinの昇圧を開始し、入力電圧Vinを昇圧した電圧を出力電圧Voutとして、第2電源リレー52のゲート電極に出力する。保護回路90の各回路素子の電気的特性は、保護回路90が以下の回路動作を行うように選定される。第1に、保護回路90の入力電圧Vinが所定の電位V1まで上昇したときにマルチバイブレータ91が発振動作を開始する。第2に、保護回路90の入力電圧Vinが所定の電位V2(>V1)まで上昇したときにチャージポンプ92が昇圧動作を開始する。第3に、保護回路90の入力電圧Vinが所定の電位V3(>V2)まで上昇したときに第2電源リレー52がオン状態となる出力電圧Voutを出力する。ここで、所定の電位V3は、第1通電制御部2Aの回路素子の耐久性に影響を与えない逆起電力の値であり、かつ、電源電圧Vbより高い値として予め設定される。また、所定の電位V1,V2は、入力電圧Vinが所定の電位V3まで上昇したときに第2電源リレー52がオン状態となる出力電圧Voutを出力するように、入力電圧Vinの想定上昇速度等を考慮して予め設定される。次に、図5を参照しつつ保護回路90の回路動作について説明する。
The
図5は、保護回路90の回路動作を模式的に示す。図5(a)は保護回路90の入力電圧Vinの時間変化を示し、図5(b)はツェナーダイオード927のカソード電圧VZDCの時間変化を示し、図5(c)は保護回路90の出力電圧Voutの時間変化を示し、図5(d)は第2電源リレー52の動作状態の時間変化を示す。FIG. 5 schematically shows the circuit operation of the
図5(a)では、第2電源リレー52がオフ状態であるときに、モータ1(ロータ1R)の慣性回転や外力による回転に伴って第1巻線組1Aに発生した逆起電力に起因して、保護回路90の入力電圧Vinが徐々に上昇している。
In FIG. 5(a), when the second
図5(a)の時刻t1では、保護回路90の入力電圧Vinが所定の電位V1に達する。このとき、マルチバイブレータ91のNPN型トランジスタ910,911のいずれのベース電圧も接合部飽和電圧に達し、マルチバイブレータ91は発振動作を開始する。具体的には、NPN型トランジスタ910,911が、交互にオン状態となる、換言すれば、交互にオフ状態となる。NPN型トランジスタ911に関しては、オフ状態となる時間T1とオン状態となる時間T2との比率は、抵抗915の抵抗値にコンデンサ916の静電容量を乗算した値と抵抗913の抵抗値にコンデンサ917の静電容量を乗算した値との比率となる。したがって、マルチバイブレータ91の出力電圧に相当するツェナーダイオード927のカソード電圧VZDCは、図5(b)に示すように、時刻t1以降において、時間T1の高電位状態と時間T2の低電位状態とを交互に繰り返してパルス状に変化する。カソード電圧VZDCの高電位状態の電位は、保護回路90の入力電圧Vinに従って変化する。At time t1 in FIG. 5A, the input voltage Vin of the
図5(a)の時刻t2では、保護回路90の入力電圧Vinが所定の電位V2に達する。このとき、図5(b)に示すように、ツェナーダイオード927のカソード電圧VZDCが降伏電圧VBDに達する。すると、ツェナーダイオード927には、そのアノード電圧を降伏電圧VBDに保つように電流が流れる。このとき、NPN型トランジスタ922のベース電圧が接合部飽和電圧以上となって、図5(c)に示すように、チャージポンプ92は昇圧動作を開始する。ここで、所定の電位V2は、第1及び第2電源リレー51,52がオン状態であるとき、チャージポンプ92が昇圧動作を行わないように、以下のようにして設定される。すなわち、所定の電位V2は、第1及び第2電源リレー51,52のいずれもオン状態としてモータ1を駆動しているときの入力電圧Vin(例えば電源電圧Vb)よりも高い電圧に設定される。これは、保護回路90の作動が不要な状況において、チャージポンプ92の昇圧動作による無駄な電力消費を抑制するためである。At time t2 in FIG. 5A, the input voltage Vin of the
図4も参照してチャージポンプ92の昇圧動作を説明すると、以下のようになる。ツェナーダイオード927のカソード電圧VZDCが高電位状態となって降伏電圧VBD以上となると、NPN型トランジスタ922がオン状態となる。これにより、接続ノードP1からは、電流がダイオード920及びコンデンサ928を通ってNPN型トランジスタ922を流れ、コンデンサ928は、ダイオード920の順方向電圧を無視すれば、保護回路90の入力電圧Vinに相当する電圧で充電される。次に、ツェナーダイオード927のカソード電圧VZDCが低電位状態となって降伏電圧VBD未満となると、NPN型トランジスタ922がオフ状態となる。これにより、コンデンサ928にNPN型トランジスタ922がオン状態であるときに充電されていた入力電圧Vinに相当する電荷が、抵抗923を介してダイオード920,921を流れ、コンデンサ929に充電される。したがって、コンデンサ929は、ダイオード920,921の順方向電圧を無視すれば、入力電圧Vinの2倍に相当する電圧で充電される。次に、ツェナーダイオード927のカソード電圧VZDCが高電位状態となって降伏電圧VBD以上となると、NPN型トランジスタ922が再びオン状態となる。これにより、上記のようにコンデンサ928が充電される一方、コンデンサ929からは入力電圧Vinの2倍に相当する電圧が放電され、これが保護回路90の出力電圧Voutとなる。The boosting operation of the
図5(a)の時刻t3では、保護回路90の入力電圧Vinが所定の電位V3に達する。このとき、図5(c)に示すように、保護回路90の出力電圧Voutが、入力電圧Vin(=V3)と第2電源リレー52のゲートしきい値電圧Vthとの加算値(V3+Vth)に達するので、第2電源リレー52のゲート電圧は出力電圧Vout(=V3+Vth)となる。第2電源リレー52のソース電圧は、第2電源リレー52がオフ状態となって逆起電力により入力電圧Vinが上昇する前の電圧であるので、時刻t3における入力電圧Vinである所定の電位V3よりも低くなっている。したがって、出力電圧Voutが加算値(V3+Vth)に達したとき、第2電源リレー52のゲート-ソース間電圧はゲートしきい値電圧Vth以上となるので、図5(d)に示すように、第2電源リレー52の動作状態がオフ状態からオン状態に変化する。
At time t3 in FIG. 5(a), the input voltage Vin of the
ところで、入力電圧Vinが所定の電位V3に達して第2電源リレー52がターンオンしたときに、第2電源リレー52のソース電圧は所定の電位V3となる。しかし、第2電源リレー52のゲート電極に入力電圧Vin(=V3)を昇圧せずにそのまま印加している場合にはゲート-ソース間電圧がゲートしきい値電圧Vth未満となってしまう。これは、第2電源リレー52が直ちにターンオフして、第2電源リレー52のオン状態を保持できないことを意味する。したがって、入力電圧Vinが所定の電位V3に達したときに、第2電源リレー52をオン状態に保持するためには、第2電源リレー52のゲート電圧が加算値(V3+Vth)となっている必要がある。このため、チャージポンプ92は、入力電圧Vinが所定の電位V3に達したときに保護回路90の出力電圧Voutが加算値(V3+Vth)となるように、保護回路90の入力電圧Vinを昇圧する。
By the way, when the input voltage Vin reaches the predetermined potential V3 and the
図5(d)の時刻t3において、第2電源リレー52がオン状態となると、インバータ10と車載バッテリ8の正極との間が、第2電源リレー52、及び第1電源リレー51のダイオード51dを介して導通する。これにより、第1巻線組1Aに発生した逆起電力を車載バッテリ8へ回生することができるので、図5(a)に示すように、接続ノードP1における電位の上昇が抑制される。一方、第1通電制御部2Aが保護回路90を備えていない場合には、第2電源リレー52がオン状態とならず、図5(a)の破線DLで示すように、時刻t3以降においても接続ノードP1における電圧が上昇する。これは、第1通電制御部2Aの回路素子の耐久性に影響を与える可能性が高まることを意味する。
At time t3 in FIG. 5(d), when the
図6は、イグニッションスイッチIGNがオン状態にされて制御IC80に電源供給が開始されたことを契機として、制御IC80において行われる第1通電系統の通電制御処理を示す。
FIG. 6 shows the energization control process of the first energization system performed in the
ステップS11(図中では「S11」と略記する。以下同様)では、リレー制御部83が、駆動制御部81の要求に基づいて、リレードライバ70へ電源リレー50及びモータリレー60をオン状態にする制御信号を出力する。これにより、第1及び第2電源リレー51,52、並びに、第1~第3モータリレー61~63をそれぞれオン状態にする。
In step S11 (abbreviated as "S11" in the figure, the same applies hereinafter), the
ステップS12では、駆動制御部81が駆動指令信号を生成してこれをプリドライバ20へ出力することで、第1巻線組1Aの通電量を制御して、目標トルクを発生するようにモータ1を駆動する。
In step S12, the
ステップS13では、異常診断部82が、所定のタイミングで第1通電系統に異常が発生しているか否かを診断する。そして、異常診断部82が、第1通電系統の異常発生を検知した場合には(YES)、処理をステップS14へ進める一方、第1通電系統の異常発生を検知しなかった場合には(NO)、処理をステップS12へ戻す。
In step S13, the
ステップS14では、リレー制御部83が、異常診断部82からの要求に従って、リレードライバ70へ電源リレー50をオフ状態にする制御信号を出力する。これにより、第1及び第2電源リレー51,52をそれぞれオフ状態にするが、モータリレー60をオフ状態にしない。これは、モータ1にブレーキ力を発生させて回転速度を低下させることにより、第1巻線組1Aに発生する逆起電力を速やかに低減させるためである。
In step S<b>14 ,
このような第1実施形態に係るモータアクチュエータ3では、第1通電制御部2Aにおいて保護回路90を備えている。この保護回路90は、入力電圧Vinが所定の電位V3まで上昇したときに第2電源リレー52がオン状態となるように、入力電圧Vinの値に応じて自律的に入力電圧Vinの昇圧を開始する。そして、保護回路90は、入力電圧Vinを昇圧した電圧を出力電圧Voutとして、第2電源リレー52のゲート電極に出力する。例えば、上記の第1通電系統の通電制御処理において、異常発生検知後に第2電源リレー52をオフ状態にしたときに、モータ1の慣性回転に伴って第1巻線組1Aに逆起電力が発生した場合には、第2電源リレー52を強制的にオン状態にすることができる。一方、車両整備を行うためにイグニッションスイッチIGNのオフ状態にしたとき(すなわち第2電源リレー52をオフ状態にしたとき)に、ステアリングホイール1001を回転させて第1巻線組1Aに逆起電力が発生した場合にも、第2電源リレー52を強制的にオン状態にすることができる。これらの第2電源リレー52の強制的なターンオンは保護回路90の自律的な回路動作によるものである。したがって、第2電源リレー52をオフ状態にしたときであっても、第1巻線組1Aに発生した逆起電力を車載バッテリ8へ回生して、逆起電力から第1通電制御部2Aの回路素子を保護することができる。
In such a
なお、上記の第1通電系統を代表例としたモータアクチュエータ3に関する説明は、第2通電系統についても同様に該当する。以下の実施形態においても同様である。
It should be noted that the description of the
[第2実施形態]
図7は、第2実施形態に係るモータアクチュエータ3の内部構成の一例を示す。なお、第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付することで、その説明を省略ないし簡潔にする。[Second embodiment]
FIG. 7 shows an example of the internal configuration of the
モータアクチュエータ3は、第1通電系統に第1巻線組1A及び第1通電制御部2Aを含むが、第1通電制御部2Aが、制御IC80に代えて制御IC80antを備えるとともに、保護回路90に代えて保護回路90antを備える点で第1実施形態と異なる。制御IC80antは、制御IC80と比較すると、保護回路90antの動作を制御する保護回路制御部84をさらに有している。保護回路制御部84は、駆動制御部81又は異常診断部82からの要求に基づいて、保護回路90antの作動状態を制御する作動制御信号を保護回路90antへ出力したり、保護回路90antに対する作動制御信号の出力を停止したりする。保護回路90antは、作動制御信号を入力しているときには作動を停止する一方、作動制御信号を入力していないときには作動する。The
図8は、保護回路90antの内部構成の一例を示す。保護回路90antは、マルチバイブレータ91ant及びチャージポンプ92で構成される。マルチバイブレータ91antは、マルチバイブレータ91と比較すると、制御IC80antから出力された作動制御信号の入力に応じて保護回路90antの作動を停止する作動停止回路918をさらに有している点で異なる。作動停止回路918は、NPN型トランジスタ910,911の少なくとも一方のベース電極に接続され、接続されたNPN型トランジスタのベース電圧を接合部飽和電圧未満に制限してオフ状態に維持することで、保護回路90antの作動を停止させる回路である。NPN型トランジスタ910,911の少なくとも一方をオフ状態に維持することで、マルチバイブレータ91antの発振動作が阻害されてチャージポンプ92の昇圧動作が停止する。これにより保護回路90antは作動を停止した状態となる。FIG. 8 shows an example of the internal configuration of the
図示の例では、作動停止回路918は、NPN型トランジスタ918aと、ベース抵抗としての抵抗918bと、ベース-エミッタ間抵抗としての抵抗918cと、で構成される。NPN型トランジスタ918aにおいて、コレクタ電極はNPN型トランジスタ910のベース電極に接続され、エミッタ電極は共通グランドに接続され、ベース電極は(抵抗918bを介して)制御IC80antに接続される。制御IC80ant(保護回路制御部84)から出力された作動制御信号は、これを作動停止回路918が入力したときに、NPN型トランジスタ918aのベース電圧が接合部飽和電圧以上となる電位レベルの信号である。NPN型トランジスタ918aはそのベース電圧が接合部飽和電圧以上となるとオン状態となるので、NPN型トランジスタ910のベース電圧は共通グランドの電位と略同一となる。これにより、NPN型トランジスタ910はそのベース電圧が接合部飽和電圧未満に制限されてオフ状態に維持される。In the illustrated example, the
図9は、イグニッションスイッチIGNがオン状態にされて制御IC80antに電源供給が開始されたことを契機として、制御IC80antにおいて行われる第1通電系統の通電制御処理を示す。FIG. 9 shows energization control processing of the first energization system performed in the
ステップS21では、ステップS11と同様に、リレー制御部83が、駆動制御部81の要求に基づいて、リレードライバ70へ電源リレー50及びモータリレー60をオン状態にする制御信号を出力する。
In step S<b>21 , the
ステップS22では、保護回路制御部84が、駆動制御部81の要求に基づいて作動制御信号を保護回路90antに出力する。これにより、保護回路90antの作動が停止した状態となる。すなわち、マルチバイブレータ91antの発振動作を阻害することで、チャージポンプ92による入力電圧Vinの昇圧が停止した状態となる。In step S<b>22 , the protection
ステップS23では、ステップS12と同様に、駆動制御部81が駆動指令信号を生成してこれをプリドライバ20へ出力することで、第1巻線組1Aの通電量を制御して、目標トルクを発生するようにモータ1を駆動する。
In step S23, as in step S12, the
ステップS24では、ステップS13と同様に、異常診断部82が、所定のタイミングで第1通電系統に異常が発生しているか否かを診断する。そして、異常診断部82が、第1通電系統の異常発生を検知した場合には(YES)、処理をステップS25へ進める一方、第1通電系統の異常発生を検知しなかった場合には(NO)、処理をステップS23へ戻す。
In step S24, as in step S13, the
ステップS25では、ステップS14と同様に、リレー制御部83が、異常診断部82からの要求に従って、リレードライバ70へ電源リレー50をオフ状態にする制御信号を出力する。これにより、第1及び第2電源リレー51,52をそれぞれオフ状態にするが、ステップS14と同様の理由によりモータリレー60はオフ状態にしない。
In step S<b>25 ,
ステップS26では、保護回路制御部84が、異常診断部82からの要求に従って保護回路90antに対する作動制御信号の出力を停止する。これにより、保護回路90の作動が開始される。すなわち、マルチバイブレータ91antの発振動作の制限が解除されることで、チャージポンプ92による入力電圧Vinの昇圧が可能な状態となる。In step S<b>26 , the protection
このような第2実施形態に係るモータアクチュエータ3では、第1通電制御部2Aにおいて保護回路90antを備えている。この保護回路90antは、保護回路90と同様に、第2電源リレー52をオフ状態としたときであっても、モータ1の逆起電力を車載バッテリ8へ回生して、逆起電力から第1通電制御部2Aの回路素子を保護することができる。In such a
これに加えて、第2実施形態に係るモータアクチュエータ3では、制御IC80antが保護回路制御部84を備え、また、保護回路90antが作動停止回路918を備えている。この保護回路制御部84は、例えば、リレー制御部83が第1及び第2電源リレー51,52をオン状態にする制御信号をリレードライバ70へ出力しているとき等、保護回路90antを作動させる必要がないときには、作動制御信号を保護回路90antへ出力する。これにより作動停止回路918がマルチバイブレータ91antの発振動作を阻害して、チャージポンプ92の昇圧動作を停止させる。すなわち保護回路90antは作動を停止した状態となる。したがって、保護回路90antの作動が不要な状況において、保護回路90antの作動による無駄な電力消費を抑制することができる。In addition, in the
なお、上記の第1及び第2実施形態において、所定の電位V1を所定の電位V2と同じ電位としてもよい。すなわち、保護回路90,90antにおいて、マルチバイブレータ91,91antの発振動作とチャージポンプ92の昇圧動作とが同時に開始されるようにしてもよい。この場合、入力電圧Vinが電位V2となったときに、NPN型トランジスタ910,911,920のベース電圧が接合部飽和電圧に達するとともにツェナーダイオード927のカソード電圧が降伏電圧VBDに達するように、保護回路90,90antの回路素子を選定する。あるいは、ツェナーダイオード927を省略して、入力電圧Vinが所定の電位V2となったときに、NPN型トランジスタ910,911,920のベース電圧が接合部飽和電圧に達するように、保護回路90,90antの回路素子を選定する。In the first and second embodiments described above, the predetermined potential V1 may be the same potential as the predetermined potential V2. That is, in the
上記の第1及び第2実施形態では、所定の電位V2は、第1及び第2電源リレー51,52のいずれもオン状態としてモータ1を駆動しているときの入力電圧Vinより高い値に設定されるものとして説明した。これに代えて、所定の電位V1,V2の両方が、第1及び第2電源リレー51,52のいずれもオン状態としてモータ1を駆動しているときの入力電圧Vinより高い値に設定されてもよい。このようにすれば、第1及び第2電源リレー51,52がオン状態であるときには、チャージポンプ92の昇圧動作のみならずマルチバイブレータ91,91antの発振動作も阻害される。このため、保護回路90,90antの作動が不要な状況において、保護回路90,90antの作動による無駄な電力消費をさらに抑制することができる。In the first and second embodiments described above, the predetermined potential V2 is set to a value higher than the input voltage Vin when the
あるいは、所定の電位V1,V2の両方が、第1及び第2電源リレー51,52のいずれもオン状態としてモータ1を駆動しているときの入力電圧Vin以下に設定されてもよい。これにより、第1通電制御部2Aの回路素子のうち比較的耐圧の低い回路素子についても、第2電源リレー52をオフ状態としたときに第1巻線組1Aに発生する逆起電力から保護することが可能となる。
Alternatively, both of the predetermined potentials V1 and V2 may be set below the input voltage Vin when the
図4及び図8で示した保護回路90,90antの回路構成は単なる一例であり、例えば、NPN型トランジスタ910,911,918a,920に代えてMOSFETを用いることもできる。要するに、保護回路90,90antは、入力電圧Vinが所定の電位V3まで上昇したときに第2電源リレー52がオン状態となるように、入力電圧Vinの値に応じて自律的に入力電圧Vinの昇圧を開始して出力電圧Voutを生成するように構成されていればよい。The circuit configurations of the
図3及び図7において、モータリレー60は、3相コイルUA,VA,WAと中性点NAとの間に設けられていた。このようなモータリレー60に代えて、図10に示すように、第1巻線組1Aにおいて、インバータ10と3相コイルUA,VA,WAとの間にモータリレー60antを設けてもよい。この場合、第1モータリレー61がインバータ10とU相コイルUAとインバータの間に配置され、第2モータリレー62がインバータ10とV相コイルVAとの間に配置され、第3モータリレー63がインバータ10とW相コイルWAとの間に配置される。3 and 7, the
上記の第2実施形態の通電制御処理において、保護回路制御部84が作動制御信号の出力を停止するのは、モータ1の回転速度が所定回転速度以上であることを条件としてもよい。所定回転速度は、モータ1の回転速度のうち、モータ1の逆起電力が第1通電制御部2Aの回路素子の耐久性に影響を与える範囲の下限値である。モータ1(ロータ1R)の回転速度は、磁極位置センサ9A,9Bの磁極位置信号から磁極位置の時間変化を検出することで得られる。
In the energization control process of the second embodiment, the protective
図3及び図7において、第1電源リレー51及び第2電源リレー52の位置を入れ替えてもよい。この場合、第1電源リレー51のソース電極が平滑回路30と接続され、第2電源リレー52のソース電極が車載バッテリ8の正極と接続され、第1電源リレー51及び第2電源リレー52の両方のドレイン電極が相互に接続される。また、制御IC80,80antは、プリドライバ20を介さずにインバータ10のスイッチング素子11~16を駆動するように構成されてもよい。3 and 7, the positions of the
図2に示すように、EPSシステム100は、車載バッテリ8から第1巻線組1Aに通電する第1通電系統と車載バッテリ8から第2巻線組1Bに通電する第2通電系統とで、通電系統の冗長化が図られていた。しかし、EPSシステム100は、2つの通電系統による冗長構成に限らず、3つ以上の通電系統による冗長構成か、あるいは、1つの通電系統のみを有する非冗長構成としてもよい。このようにしても、各通電系統に保護回路90を設けることで、第1及び第2実施形態と同様の効果を奏することができる。
As shown in FIG. 2 , the
上記の第1及び第2実施形態において、モータアクチュエータ3は、EPSシステム100に適用されるものとして説明したが、車両1000に搭載される機器(車両搭載機器)であれば、冗長構成又は非冗長構成を問わず、いかなるシステムにも適用可能である。例えば、モータアクチュエータ3は、圧縮比可変機構や可変バルブタイミング機構等に適用されてもよい。
In the first and second embodiments described above, the
1…モータ、1A…第1巻線組、1R…ロータ、2…EPS制御装置、2A…第1通電制御部、3…モータアクチュエータ、8…車載バッテリ、10…インバータ、50…電源リレー、51…第1電源リレー、51d…ダイオード、52…第2電源リレー、52d…ダイオード、60…モータリレー、61…第1モータリレー、62…第2モータリレー、63…第3モータリレー、80,80ant…制御IC、81…駆動制御部、83…リレー制御部、84…保護回路制御部、90,90ant…保護回路、100…EPSシステム、1000…車両、NA…中性点、P1…接続ノード、P2…接続ノード、UA,VA,WA…3相コイル、Vin…入力電圧、Vout…出力電圧、Vb…電源電圧DESCRIPTION OF
Claims (5)
モータであって、ステータコイル及びロータを含む、前記モータと、
インバータであって、前記車両のバッテリから電源電圧が供給され、前記ステータコイルへの通電を制御する、前記インバータと、
半導体リレーであって、第1の半導体リレー及び第2の半導体リレーを含み、前記第1の半導体リレーは、第1のダイオードを含んで前記バッテリと前記インバータとの間に設けられ、前記第1のダイオードは、前記インバータから前記バッテリに向かう方向を順方向とし、前記第2の半導体リレーは、第2のダイオードを含んで前記バッテリと前記インバータとの間に設けられ、前記第2のダイオードは、前記バッテリから前記インバータに向かう方向を順方向とする、前記半導体リレーと、
マイクロプロセッサであって、駆動制御部及びリレー制御部を含み、前記駆動制御部は、前記インバータを駆動制御するための駆動指令信号を生成し、前記リレー制御部は、前記第1の半導体リレー及び前記第2の半導体リレーのオン状態とオフ状態とを切り替える、前記マイクロプロセッサと、
保護回路であって、前記インバータと前記第2の半導体リレーの制御電極との間に設けられ、前記第2の半導体リレーがオフ状態であるときに前記モータに発生する逆起電力を入力電圧として、前記入力電圧の値に応じて前記入力電圧の昇圧を自律的に開始し、前記入力電圧を昇圧して生成された出力電圧が前記第2の半導体リレーの制御電極に出力されて前記第2の半導体リレーをオン状態にする、前記保護回路と、
を有することを特徴とするモータアクチュエータ。A motor actuator used for equipment mounted on a vehicle,
a motor comprising a stator coil and a rotor;
an inverter that is supplied with power supply voltage from a battery of the vehicle and that controls energization of the stator coil;
A semiconductor relay comprising a first semiconductor relay and a second semiconductor relay, wherein the first semiconductor relay includes a first diode and is provided between the battery and the inverter; The forward direction of the diode is the direction from the inverter to the battery, the second semiconductor relay includes a second diode and is provided between the battery and the inverter, and the second diode is , the semiconductor relay having a forward direction from the battery to the inverter;
A microprocessor comprising a drive control section and a relay control section, wherein the drive control section generates a drive command signal for driving and controlling the inverter, and the relay control section controls the first semiconductor relay and the the microprocessor for switching between an on state and an off state of the second semiconductor relay;
A protection circuit, provided between the inverter and a control electrode of the second semiconductor relay, which receives as an input voltage a back electromotive force generated in the motor when the second semiconductor relay is in an off state. and autonomously starts boosting the input voltage according to the value of the input voltage, and outputs an output voltage generated by boosting the input voltage to the control electrode of the second semiconductor relay. the protection circuit for turning on the semiconductor relay of
A motor actuator comprising:
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