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JP2011102093A - Booster - Google Patents

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JP2011102093A
JP2011102093A JP2009257933A JP2009257933A JP2011102093A JP 2011102093 A JP2011102093 A JP 2011102093A JP 2009257933 A JP2009257933 A JP 2009257933A JP 2009257933 A JP2009257933 A JP 2009257933A JP 2011102093 A JP2011102093 A JP 2011102093A
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Koji Sasajima
晃治 笹嶋
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

【課題】過大な電流が過渡的に流れるときに、この電流に応じて昇圧のための制御ゲインを減少させることで、必要以上に出力を制限することを無くし、商品性の高い昇圧装置を提供する。
【解決手段】負荷側の要求値に基づいて設定された目標電流値(Iobj)から、昇圧回路(130)の状態量に応じて入力電流値(Iin)の制限値となる入力制限電流値(Iinmax)を設定し、入力電流値(Iin)と前記入力制限電流値(Iinmax)に応じて前記出力電圧値(Vout)のフィードバック制御ゲイン(Pv)を算出し、制御手段(120)へ出力する補正手段(110)とを備える。この補正手段(110)は、入力電流値(Iin)と入力制限電流値(Iinmax)との差(ΔIin)が所定値(ΔIinA,ΔIinB)よりも小さくなるに従って、目標電圧値(Vobj)に対応するフィードバック制御ゲイン(Po)を減少させるように構成する。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide a high-commercial voltage booster that eliminates the need to limit the output more than necessary by reducing the control gain for boosting according to this current when excessive current flows transiently. To do.
An input limiting current value (Iin) that becomes a limiting value of an input current value (Iin) according to a state quantity of a booster circuit (130) from a target current value (Iobj) set based on a request value on a load side. Iinmax) is set, a feedback control gain (Pv) of the output voltage value (Vout) is calculated according to the input current value (Iin) and the input limited current value (Iinmax), and is output to the control means (120). Correction means (110). This correction means (110) corresponds to the target voltage value (Vobj) as the difference (ΔIin) between the input current value (Iin) and the input limit current value (Iinmax) becomes smaller than the predetermined values (ΔIinA, ΔIinB). The feedback control gain (Po) is reduced.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電源電圧から入力される電圧を昇圧させる昇圧回路を備え、昇圧を制御する昇圧装置に関する。   The present invention relates to a booster device that includes a booster circuit that boosts a voltage input from a power supply voltage and controls boosting.

直流昇圧回路(DC−DCコンバータ)は、電子スイッチ、ダイオード、インダクタンス、コンデンサ等で構成され、1次側電圧をより高い出力電圧に変換するよう制御する。最近の自動車(以下、「車両」という)には多くの電装品が搭載されており、電圧を昇圧させることは部品や配線の小型化、軽量化につながることから、DC−DCコンバータによる昇圧は重要な役割を担っている。電装品としては、例えば、ラック・アンド・ピニオン式の電動パワーステアリング装置(以下、「EPS」(Electric Power Steering)という)があり、このEPSは電動機を備えており、DC−DCコンバータは車載されたバッテリや発電機の電圧を昇圧してこの電動機に電力を供給している。   The DC booster circuit (DC-DC converter) is composed of an electronic switch, a diode, an inductance, a capacitor, and the like, and controls to convert the primary side voltage to a higher output voltage. Many electric components are installed in recent automobiles (hereinafter referred to as “vehicles”), and boosting the voltage leads to miniaturization and weight reduction of parts and wiring. It plays an important role. As an electrical component, for example, there is a rack and pinion type electric power steering device (hereinafter referred to as “EPS” (Electric Power Steering)). This EPS is equipped with an electric motor, and a DC-DC converter is mounted on a vehicle. The voltage of the battery or generator is boosted to supply power to the motor.

しかし、バッテリが劣化している場合に、EPSの電動機に大電流が流れてバッテリ電圧が大きく下がり、EPSの作動停止や、自動車全体の電源システムダウンのおそれがあった(特許文献1参照)。   However, when the battery is deteriorated, a large current flows through the electric motor of the EPS and the battery voltage is greatly reduced, and there is a possibility that the operation of the EPS is stopped or the power supply system of the entire automobile is down (see Patent Document 1).

かかる状況を鑑み、従来のDC−DCコンバータの出力制御においては、出力電流の上限値をDC−DCコンバータの仕様に応じて設定し、出力電流がこの設定された上限値を超えたとき、出力を制限するように構成する技術が開示されている。この出力制限は、DC−DCコンバータが過負荷となること、および電力の供給源が過負荷となることを防止するために設けられている。   In view of this situation, in the output control of the conventional DC-DC converter, the upper limit value of the output current is set according to the specification of the DC-DC converter, and when the output current exceeds the set upper limit value, the output is A technique for limiting the above is disclosed. This output restriction is provided to prevent the DC-DC converter from being overloaded and the power supply source from being overloaded.

特開2007−151247号公報JP 2007-151247 A

しかしながら、通常、ラック・アンド・ピニオン式のEPSにおける所定の処理インターバルは、約0.5msを一周期としている。ラックエンドに突き当たるステアリング操作がなされて過大な電流が過渡的に流れるのは3ms程度であり、およそ6回の処理が実行される。かかる状況において、特許文献1で開示された技術では、出力電流の上限値の制限が間に合わないおそれがあった。また、一定の上限値を設定して電流を制限させるだけでは、電流が上限値近傍を推移することとなり回路の素子が過熱するおそれもある。さらに、出力電流の上限値を制限する制御では、過大な電流が過渡的に流れるとき、電力の供給不足が一時的に生ずることが想定され、電力の供給不足の大きさによっては制御プロセスがリセットされるおそれもある。   However, in general, the predetermined processing interval in the rack and pinion type EPS is about 0.5 ms as one cycle. The steering operation that hits the rack end is performed, and an excessive current flows transiently for about 3 ms, and approximately six processes are executed. Under such circumstances, with the technique disclosed in Patent Document 1, there is a risk that the upper limit value of the output current may not be in time. Further, if the current is limited only by setting a certain upper limit value, the current changes in the vicinity of the upper limit value, and the circuit element may be overheated. Furthermore, in the control that limits the upper limit value of the output current, when excessive current flows transiently, it is assumed that power supply shortage may occur temporarily, and the control process may be reset depending on the magnitude of power supply shortage. There is also a risk.

そして、DC−DCコンバータのような電源システムは、通常、大容量のコンデンサを備え、このコンデンサに充電された電流が流れる構成となっているため、出力電流を制限するだけでは、コンデンサから流れる電流を制限できないおそれがある。   A power supply system such as a DC-DC converter usually includes a large-capacity capacitor, and a current charged in the capacitor flows. Therefore, the current flowing from the capacitor can be determined only by limiting the output current. There is a possibility that it cannot be restricted.

自動車に搭載されたDC−DCコンバータの電力供給源(1次電源)には、バッテリと小型の発電機が適用される。前記したラックエンドに突き当たるステアリング操作は、車両が通常の走行をしているときには行われないため、このときの電力供給源はバッテリが支配的となっている。そのため、想定以上の電力が、1次電源から持ち出されると、バッテリの電圧低下やヒューズの溶断を生じさせるおそれがあり、他のシステムへの影響や、DC−DCコンバータの作動自体にも影響を与えることがある。このように、従来のDC−DCコンバータの出力制御は、過渡的な出力が要求されるシステムでは、電力の供給不足等が一時的に生じて、DC−DCコンバータを用いた制御装置の商品性に悪影響を与えるおそれがあった。
A battery and a small generator are applied to a power supply source (primary power source) of a DC-DC converter mounted on an automobile. Since the steering operation that hits the rack end is not performed when the vehicle is traveling normally, the battery is dominant in the power supply source at this time. For this reason, if more power than expected is taken from the primary power supply, there is a risk of battery voltage drop or fuse fusing, affecting other systems or the operation of the DC-DC converter itself. May give. As described above, in the output control of the conventional DC-DC converter, in a system that requires a transient output, shortage of power supply or the like temporarily occurs, and the merchantability of the control device using the DC-DC converter. There was a risk of adverse effects.

本発明は前記背景を鑑みてなされたもので、過大な電流が過渡的に流れるときに、必要以上にDC−DCコンバータの出力を制限することの無い商品性の高い昇圧装置(DC−DCコンバータ)を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described background, and has a highly productive booster (DC-DC converter) that does not limit the output of the DC-DC converter more than necessary when excessive current flows transiently. ).

本発明は、入力電圧を昇圧させて接続された負荷(M)に出力する昇圧装置(100)に関する。本装置は、前記入力電圧を昇圧させる昇圧回路(130)と、前記昇圧回路(130)からの出力電圧値(Vout)をフィードバック制御して前記出力電圧値(Vout)を前記負荷(M)に対する要求に基づいて設定された目標電圧値(Vobj)に近づけるよう、前記昇圧回路(130)の昇圧値を制御する制御手段(120)と、少なくとも前記昇圧回路(130)への入力電流値(Iin)を含む前記昇圧回路(130)の状態量を検出する状態量検出手段(102)と、前記負荷側の要求値に基づいて設定された目標電流値(Iobj)と、検出された前記状態量とから、前記入力電流値(Iin)の制限値となる入力制限電流値(Iinmax)を設定する電流設定手段(101)と、検出される前記入力電流値(Iin)と設定された前記入力制限電流値(Iinmax)との差(ΔIin)に応じて前記出力電圧値(Vout)のフィードバック制御ゲイン(Pv)を算出し、前記制御手段(120)へ出力する補正手段(110)とを備えている。前記補正手段(110)は、前記差(ΔIin)が所定値(ΔIinA,ΔIinB)よりも小さくなるに従って、前記目標電圧値(Vobj)に対応するフィードバック制御ゲイン(Po)を減少させるように構成されている。   The present invention relates to a booster (100) that boosts an input voltage and outputs the boosted voltage to a connected load (M). The device includes a booster circuit (130) that boosts the input voltage, and feedback control of an output voltage value (Vout) from the booster circuit (130) to control the output voltage value (Vout) to the load (M). Control means (120) for controlling the boost value of the booster circuit (130) so as to approach the target voltage value (Vobj) set based on the request, and an input current value (Iin) to at least the booster circuit (130) ) Including a state quantity detection means (102) for detecting a state quantity of the booster circuit (130), a target current value (Iobj) set based on the required value on the load side, and the detected state quantity Current setting means (101) for setting an input limiting current value (Iinmax) which is a limiting value of the input current value (Iin), and the detected input current value (Iin) Correction means for calculating a feedback control gain (Pv) of the output voltage value (Vout) according to a difference (ΔIin) from the determined input limit current value (Iinmax) and outputting the feedback control gain (Pv) to the control means (120) 110). The correction means (110) is configured to decrease the feedback control gain (Po) corresponding to the target voltage value (Vobj) as the difference (ΔIin) becomes smaller than a predetermined value (ΔIinA, ΔIinB). ing.

前記構成によれば、入力電流値と負荷側の要求値に基づいて設定された入力制限電流値との差に応じて、過渡的な電流の増加が入力制限電流値に近づいたときにフィードバック制御ゲインを下げるため、従来技術のように電流制限が間に合わないという課題を解消することができる。ここで、入力電流値は昇圧制御回路の基本要素であることから、新たな回路の追加を回避することができ、低コストかつ省スペースの昇圧装置を実現できる。   According to the above configuration, feedback control is performed when a transient current increase approaches the input limit current value according to the difference between the input current value and the input limit current value set based on the load-side required value. Since the gain is lowered, the problem that the current limit is not in time as in the prior art can be solved. Here, since the input current value is a basic element of the boost control circuit, the addition of a new circuit can be avoided, and a low-cost and space-saving boost device can be realized.

また、前記構成によれば、大電流が流れるときにだけ制御ゲインを減少させるため、入力電流の急激な変動が減少する。このことは、入力電流を制御する素子に過大な電流が流れることを防止するため、過剰な定格の素子を適用することを回避できるとともに入力電流のオーバーシュートを防止するヒューズ容量も小さくすることができる。このため、基本的な昇圧回路の構成を変更することがなく、低コストで安定した昇圧装置を提供することができる。   In addition, according to the above configuration, since the control gain is reduced only when a large current flows, the rapid fluctuation of the input current is reduced. This prevents an excessive current from flowing in the element that controls the input current, so that it is possible to avoid applying an excessively rated element and to reduce the fuse capacity that prevents the input current from overshooting. it can. Therefore, it is possible to provide a stable booster at low cost without changing the basic booster circuit configuration.

さらに、前記構成によれば、入力電流値と入力制限電流値との差が所定値になるまでは制御ゲインは操作されないため、制御が必要な電流値の近傍までは通常の応答性が維持され、その後も差が小さくなるに従って制御ゲインを減少させるため、応答性を維持したまま過大な入力電流を防止することができる。   Further, according to the above configuration, the control gain is not operated until the difference between the input current value and the input limit current value reaches a predetermined value, so that normal responsiveness is maintained until near the current value that needs to be controlled. Since the control gain is decreased as the difference becomes smaller thereafter, an excessive input current can be prevented while maintaining the responsiveness.

前記構成において、前記状態量には、前記負荷の特性、出力電流値(Iout)およびこの出力電流値の時間的変化が含まれ、前記電流設定手段(101)は、前記負荷の特性とともに、前記出力電流値(Iout)および前記出力電流値の時間的変化の少なくとも一つ、もしくは両方の状態量に基づいて前記入力制限電流値(Iinmax)を設定するように構成することが好適である。   In the configuration, the state quantity includes a characteristic of the load, an output current value (Iout), and a temporal change of the output current value, and the current setting unit (101) includes the characteristics of the load, and It is preferable that the input limit current value (Iinmax) is set based on at least one of the output current value (Iout) and / or the temporal change of the output current value, or both.

前記構成によれば、入力制限電流値は、負荷特性、実際の出力電流値、出力電流値の時間的変化から得られる傾き等から設定されるため、適正な時期に制御ゲインを減少させることができる。ここで、負荷特性とは、車両に搭載されたEPSを例にとれば、電動機の特性やステアリングギアレシオ、バリアブルギアレシオ等の基本的なステアリング特性とともに、転舵に伴うEPS全体としての摩擦などの負荷をも含めるものである。かかる負荷特性が考慮されてEPSの電動機の軸力の要求値が設定され、この軸力の要求値に基づいて入力電流を推定することもできる。   According to the above configuration, the input limiting current value is set from the load characteristics, the actual output current value, the slope obtained from the temporal change in the output current value, etc., so that the control gain can be reduced at an appropriate time. it can. Here, the load characteristic is, for example, EPS mounted on a vehicle. In addition to basic steering characteristics such as electric motor characteristics, steering gear ratio, and variable gear ratio, load such as friction as a whole EPS accompanying steering Is also included. The required value of the axial force of the EPS motor is set in consideration of such load characteristics, and the input current can be estimated based on the required value of the axial force.

前記構成において、前記補正手段(110)は、予め設定されたマップに基づいて前記入力電流値と前記入力制限電流値との差に応じた補正係数(ki、112)を算出し、この補正係数(ki)を前記フィードバック制御ゲイン(Po)に乗じて、前記補正を行うように構成することが好適である。   In the above configuration, the correction means (110) calculates a correction coefficient (ki, 112) corresponding to the difference between the input current value and the input limited current value based on a preset map, and this correction coefficient It is preferable that the correction is performed by multiplying the feedback control gain (Po) by (ki).

前記構成によれば、昇圧装置が搭載されるシステムの特性等に応じてマップを設定できるため、基本的な昇圧回路の構成を変更することがなく、低コストで安定した昇圧装置を提供することができる。
According to the above configuration, since the map can be set according to the characteristics of the system in which the booster is mounted, a stable booster can be provided at low cost without changing the basic booster configuration. Can do.

また、本発明は、入力電圧を昇圧させて接続された負荷(M)に出力する昇圧装置(200)であって、前記入力電圧を昇圧させる昇圧回路(230)と、前記昇圧回路(230)からの出力電圧値(Vout)をフィードバック制御して前記出力電圧値を前記負荷(M)に対する要求に基づいて設定された目標電圧値(Vobj)に近づけるよう、前記昇圧回路(230)の昇圧値を制御する制御手段(220)と、少なくとも前記昇圧回路(230)からの出力電流値(Iout)を含む前記昇圧回路(230)の状態量を検出する状態量検出手段(202)と、前記負荷側の要求値に基づいて設定された目標電流値(Iobj)と、検出された前記状態量とから、前記出力電流値(Iout)の制限値となる出力制限電流値(Ioutobj)を設定する電流設定手段(201)と、検出される前記出力電流値(Iout)と設定された前記出力制限電流値(Ioutobj)との差(ΔIout)に応じて出力電圧値(Vout)のフィードバック制御ゲイン(Pv)を算出し、前記制御手段へ出力する補正手段(220)とを備え、前記補正手段(220)は、前記差(ΔIout)が所定値(ΔIoutA,ΔIoutB)よりも小さくなるに従って、前記目標電圧値(Vobj)に対応するフィードバック制御ゲイン(Po)を減少させるように構成することもできる。   The present invention also provides a booster (200) that boosts an input voltage and outputs the boosted voltage to a connected load (M), the booster circuit (230) that boosts the input voltage, and the booster circuit (230). The boost voltage value of the booster circuit (230) is controlled so that the output voltage value (Vout) from the feedback circuit is feedback-controlled so that the output voltage value approaches the target voltage value (Vobj) set based on a request for the load (M). Control means (220) for controlling the state, state quantity detection means (202) for detecting a state quantity of the booster circuit (230) including at least an output current value (Iout) from the booster circuit (230), and the load Output limit current value (Iout) which becomes a limit value of the output current value (Iout) from the target current value (Iobj) set based on the requested value on the side and the detected state quantity bj) and the output voltage value (Vout) according to the difference (ΔIout) between the detected output current value (Iout) and the set output limit current value (Ioutobj). And a correction means (220) for calculating the feedback control gain (Pv) and outputting the feedback control gain (Pv) to the control means. The correction means (220) has a difference (ΔIout) smaller than a predetermined value (ΔIoutA, ΔIoutB). Accordingly, the feedback control gain (Po) corresponding to the target voltage value (Vobj) can be reduced.

前記構成において、前記状態量には、前記負荷(M)の特性、検出された前記出力電流値(Iout)および前記出力電流値の時間的変化が含まれ、前記電流設定手段(201)は、前記負荷(M)の特性とともに、前記出力電流値(Iout)および前記出力電流値の時間的変化の少なくとも一つ、もしくは両方の状態量に基づいて前記入力制限電流値(Ioutobj)を設定するように構成することもできる。   In the configuration, the state quantity includes a characteristic of the load (M), the detected output current value (Iout), and a temporal change of the output current value, and the current setting unit (201) includes: The input limit current value (Ioutobj) is set based on at least one of the output current value (Iout) and the temporal change in the output current value, or both state quantities together with the characteristics of the load (M). It can also be configured.

前記構成において、前記補正手段(210)は、予め設定されたマップに基づいて前記出力電流値(Iout)と前記出力制限電流値(Ioutobj)との差に応じた補正係数(kout、212)を算出し、この補正係数(kout)を前記フィードバック制御ゲイン(Po)に乗じて、前記補正を行うように構成することができる。   In the above configuration, the correction means (210) calculates a correction coefficient (kout, 212) according to a difference between the output current value (Iout) and the output limit current value (Ioutobj) based on a preset map. The correction may be performed by calculating and multiplying the feedback control gain (Po) by the correction coefficient (kout).

本発明の負荷(M)は、車両に搭載され、運転者の操舵入力に応じて駆動制御される電動パワーステアリング装置(1)の操舵アシスト用の電動機(11)とすることができる。   The load (M) of the present invention may be a steering assist electric motor (11) of an electric power steering device (1) mounted on a vehicle and driven and controlled in accordance with a driver's steering input.

前記構成において、前記電動パワーステアリング装置は、操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、前記負荷側の要求値は、検出された前記操舵角と操舵される方向とから推定されるように構成することができる。   In the above-described configuration, the electric power steering apparatus includes a steering angle detection unit that detects a steering angle, and the required value on the load side is estimated from the detected steering angle and a steering direction. can do.

本発明によれば、過大な電流が過渡的に流れるときに、必要以上に出力を制限することの無い商品性の高い昇圧装置(DC−DCコンバータ)を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when an excessive electric current flows transiently, the booster (DC-DC converter) with high commercial property which does not restrict | limit an output more than necessary can be provided.

本発明の第1実施形態にかかる昇圧装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the pressure | voltage rise apparatus concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態にかかる制御のプロセスを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the process of control concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態にかかる制御の概念図である。It is a key map of control concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態にかかる昇圧装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the pressure | voltage rise apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態にかかる制御のプロセスを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the process of control concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態にかかる昇圧装置を備えた電動パワーステアリング装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric power steering apparatus provided with the pressure | voltage rise apparatus concerning 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態にかかる昇圧装置を備えた電動パワーステアリング装置における負荷特性の一例を示したものであり、モータに要求される軸力と、この軸力を発生するの入力電流との関係を示している。It shows an example of the load characteristic in the electric power steering apparatus provided with the booster according to the third embodiment of the present invention, and shows the axial force required for the motor and the input current that generates this axial force. Showing the relationship.

<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照しながら説明する。図1を参照すると、本実施形態にかかる昇圧装置100は、状態量検出部(状態量検出手段)102と、電流設定部(電流設定手段)101と、補正部(補正手段)110と、制御部(制御手段)120と、昇圧回路130とから構成されている。かかる昇圧装置100を車両に搭載した場合、状態量検出部102、電流設定部101、補正部110と、制御部120は、車両の各種システムを統括制御する電子制御装置(以下、「ECU」(Electronic Control Unit)という)によって実現できる。ECUは、一種のコンピュータであり、演算を実行するプロセッサ(以下、「CPU」という)、各種データを一時記憶する記憶領域およびプロセッサによる演算の作業領域を提供するランダム・アクセス・メモリ(以下、「RAM」という)、プロセッサが実行するプログラムおよび演算に使用する各種のデータが予め格納されている読み出し専用メモリ(以下、「ROM」という)、およびプロセッサによる演算の結果およびエンジン系統の各部から得られたデータのうち保存しておくものを格納する書き換え可能な不揮発性メモリを備えている。不揮発性メモリは、システム停止後も常時電圧供給されるバックアップ機能付きRAMで実現することができる。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, a booster 100 according to the present embodiment includes a state quantity detection unit (state quantity detection unit) 102, a current setting unit (current setting unit) 101, a correction unit (correction unit) 110, and a control. Section (control means) 120 and a booster circuit 130. When the booster 100 is mounted on a vehicle, the state quantity detection unit 102, the current setting unit 101, the correction unit 110, and the control unit 120 are electronic control units (hereinafter referred to as “ECUs” (hereinafter referred to as “ECUs”). Electronic Control Unit)). The ECU is a kind of computer, and includes a processor (hereinafter referred to as “CPU”) that executes computation, a storage area that temporarily stores various data, and a random access memory (hereinafter referred to as “working area” for computation by the processor). RAM ”), a read-only memory (hereinafter referred to as“ ROM ”) in which various programs used by the processor and various data used for computations are stored in advance, and results of computations by the processor and each part of the engine system A rewritable nonvolatile memory for storing data to be stored is provided. The nonvolatile memory can be realized by a RAM with a backup function that is always supplied with a voltage even after the system is stopped.

昇圧回路130は、バッテリBと外部で接続された負荷Mとの間に配設されたコイルLと第2スイッチング素子SW2の直列回路を備え、コイルLと第2スイッチング素子SW2との間でコイルLへ励磁電流を流し、遮断するための第1スイッチング素子SW1を備えている。第1,2スイッチング素子SW1,SW2は、トランジスタ(例えば、MOS−FET)を使用することができる。第2スイッチング素子SW2の出力側は、コンデンサCを介して接地されている。   The booster circuit 130 includes a series circuit of a coil L and a second switching element SW2 disposed between the battery B and an externally connected load M, and the coil between the coil L and the second switching element SW2. A first switching element SW1 is provided for passing an exciting current to L and shutting it off. As the first and second switching elements SW1 and SW2, transistors (for example, MOS-FETs) can be used. The output side of the second switching element SW2 is grounded via a capacitor C.

後記する制御部120のPWM(Pulse width modulation:パルス幅変調)出力部124は、制御部120で設定されたデューティ比Duty(n)をデューティ比駆動信号に変換して、第1,2スイッチング素子SW1,SW2へ送出する。このデューティ比Duty(n)に基づいたPWM制御によって昇圧回路130のスイッチング動作が行われ、コイルLにおいてエネルギの蓄積と放出が繰り返され、第2スイッチング素子SW2の出力側は放出の際に高電圧となる。高電圧が繰り返し発生することによってコンデンサCが充電され、昇圧された電圧が得られ、負荷Mに出力される。なお、昇圧回路130の構成は一例であり、かかる構成には限定されず、例えば第2スイッチング素子SW2にダイオードを適用することもできる。   A PWM (Pulse width modulation) output unit 124 of the control unit 120, which will be described later, converts the duty ratio Duty (n) set by the control unit 120 into a duty ratio drive signal, and outputs the first and second switching elements. Send to SW1 and SW2. The switching operation of the booster circuit 130 is performed by PWM control based on the duty ratio Duty (n), energy is accumulated and released in the coil L, and the output side of the second switching element SW2 has a high voltage at the time of emission. It becomes. When the high voltage is repeatedly generated, the capacitor C is charged, and a boosted voltage is obtained and output to the load M. The configuration of the booster circuit 130 is an example, and is not limited to such a configuration. For example, a diode may be applied to the second switching element SW2.

また、バッテリBとコイルLとの間には電流センサP1が配設されて検出された電流に応じた信号を送出し、昇圧回路130のコンデンサCと負荷Mの接続点には電圧印可点P2が配設され、電圧検出を行っている。   A current sensor P1 is disposed between the battery B and the coil L to send a signal corresponding to the detected current, and a voltage application point P2 is applied to the connection point between the capacitor C and the load M of the booster circuit 130. Is provided for voltage detection.

状態量検出部102は、前記した電流センサP1、電圧印加点P2からの信号に加えて、図示しない電流センサにより昇圧回路130からの出力電流値や、負荷Mの特性を取得する。ここで負荷Mの特性とは、例えば、2相、3相、ブラシレス等の電動機の電流、電圧の特性をいい、実際に系に搭載されたときの負荷状態や損失等も含まれた特性である。また、出力電流値の時間的変化である電流の傾きを算出する。状態量検出部102が取得した、もしくは算出した状態量は、信号として電流設定部101へ送出される。   In addition to the signals from the current sensor P1 and the voltage application point P2, the state quantity detection unit 102 acquires the output current value from the booster circuit 130 and the characteristics of the load M by a current sensor (not shown). Here, the characteristics of the load M are, for example, the characteristics of the current and voltage of a motor such as a two-phase, three-phase, and brushless, and include the load state and loss when actually mounted on the system. is there. In addition, a current gradient that is a temporal change in the output current value is calculated. The state quantity acquired or calculated by the state quantity detection unit 102 is sent to the current setting unit 101 as a signal.

電流設定部101は、目標電流値Iobjおよび状態量検出部102から送出された信号を取得して、読込を行う。目標電流値Iobjは、例えば、前記したECUが昇圧装置100への負荷Mの要求を車載ネットワーク(CAN:Controller Area Network)などの通信手段で検知することによって設定される。電流設定部101は、目標電流値Iobj、状態量検出部102から送出された負荷Mの特性、出力電流値の時間的変化、出力電流値の現在値等から、入力電流制限値Iinmaxを算出し、補正部110へ送出する。かかる構成によって、システムの特性に応じた入力電流制限値Iinmaxを設定することができる。   The current setting unit 101 acquires and reads the target current value Iobj and the signal sent from the state quantity detection unit 102. The target current value Iobj is set, for example, when the above-described ECU detects a request for the load M to the booster 100 using a communication means such as an in-vehicle network (CAN: Controller Area Network). The current setting unit 101 calculates the input current limit value Iinmax from the target current value Iobj, the characteristics of the load M sent from the state quantity detection unit 102, the temporal change of the output current value, the current value of the output current value, and the like. And sent to the correction unit 110. With this configuration, the input current limit value Iinmax can be set according to the system characteristics.

補正部110は、演算器111において、入力電流制限値Iinmaxから電流センサP1から送出された入力電流値Iinを減じ、差ΔIin(絶対値)を算出する。補正部110の係数k算出部112は、この差ΔIinに基づいて、電圧制御ゲインを補正する補正係数kiを算出する。差ΔIinと補正係数kiとの関係は、予め設定しておき、図に一例として示すようにマップとしてメモリに格納する構成とすることができる。   In the calculator 111, the correction unit 110 subtracts the input current value Iin sent from the current sensor P1 from the input current limit value Iinmax to calculate a difference ΔIin (absolute value). The coefficient k calculation unit 112 of the correction unit 110 calculates a correction coefficient ki for correcting the voltage control gain based on the difference ΔIin. The relationship between the difference ΔIin and the correction coefficient ki can be set in advance and stored in a memory as a map as shown as an example in the figure.

例示されたマップを参照すると、差ΔIinが所定値ΔIinA,ΔIinBよりも小さくなり0に近づくに従って、電圧制御ゲインを減少させるように補正係数kiが推移するようにしている。すなわち、差ΔIinが大きいときには不足分を補うために補正係数kiは1として、差ΔIinが小さくなるに従って補正係数kiが小さくなるようにしている。なお、このマップは一例であり、昇圧装置が搭載されるシステムの特性等に応じて適宜マップを設定することができる。   Referring to the illustrated map, as the difference ΔIin becomes smaller than the predetermined values ΔIinA and ΔIinB and approaches 0, the correction coefficient ki changes so as to decrease the voltage control gain. That is, when the difference ΔIin is large, the correction coefficient ki is set to 1 to compensate for the shortage, and the correction coefficient ki is made smaller as the difference ΔIin becomes smaller. This map is an example, and the map can be set as appropriate according to the characteristics of the system in which the booster is mounted.

次に補正部110は、演算器113において、基本制御ゲインPoに補正係数kiを乗じて基本制御ゲインPoを補正し、フィードバック制御ゲインPvを算出する。算出されたフィードバック制御ゲインPvは制御部120へ送出される。ここで、基本制御ゲインPoは、例えば前記したECUが負荷特性等から設定したフィードバック制御ゲインである。   Next, the correction unit 110 corrects the basic control gain Po by multiplying the basic control gain Po by the correction coefficient ki and calculates the feedback control gain Pv. The calculated feedback control gain Pv is sent to the control unit 120. Here, the basic control gain Po is, for example, a feedback control gain set by the ECU based on load characteristics and the like.

制御部120は、目標電圧値Vobj、補正部110から送出されたフィードバック制御ゲインPvおよび電圧印可点P2で検出された出力電圧値Voutの信号を取得する。ここで、目標電圧値Vobjは、例えば、前記したECUが昇圧装置100への負荷の要求値を車載ネットワークなどの通信手段で検知することによって設定される。   The control unit 120 acquires signals of the target voltage value Vobj, the feedback control gain Pv sent from the correction unit 110, and the output voltage value Vout detected at the voltage application point P2. Here, the target voltage value Vobj is set, for example, when the above-described ECU detects a required value of the load on the booster 100 using a communication unit such as an in-vehicle network.

制御部120は、演算器121において目標電圧値Vobjと出力電圧値Voutとの差を算出し、演算器122においてこの差にフィードバック制御ゲインPvを乗じたPv×(Vobj−Vout)を算出して、演算器123において前回値となるデューティ比Duty(n−1)に加算して補正されたデューティ比Duty(n)を設定する。PWM出力部124は、補正されたデューティ比Duty(n)をデューティ比駆動信号に変換して、第1,2スイッチング素子SW1,SW2へ送出する。なお、前回値となるデューティ比Duty(n−1)は、メモリに記憶することができる。   The control unit 120 calculates a difference between the target voltage value Vobj and the output voltage value Vout in the calculator 121, and calculates Pv × (Vobj−Vout) obtained by multiplying the difference by the feedback control gain Pv in the calculator 122. The arithmetic unit 123 sets the duty ratio Duty (n) corrected by adding to the duty ratio Duty (n−1) which is the previous value. The PWM output unit 124 converts the corrected duty ratio Duty (n) into a duty ratio drive signal and sends it to the first and second switching elements SW1 and SW2. Note that the duty ratio Duty (n−1) that is the previous value can be stored in the memory.

本実施形態にかかる昇圧装置100は、かかる構成によって、昇圧のための制御ゲインを昇圧回路130への入力電流で制御することで、低コスト、省スペースかつ安定した昇圧装置を実現できる。   With this configuration, the booster 100 according to the present embodiment can realize a low-cost, space-saving and stable booster by controlling the control gain for boosting with the input current to the booster circuit 130.

次に、本実施形態における補正プロセスの一実施例について図2を参照して説明するが、かかるプロセスは前記した装置構成の説明と重複する部分があるため簡単に説明する。具体的に、これらのプロセスは、状態量検出部102、電流設定部101、補正部110と、制御部120によって実現できる。車両に搭載された昇圧装置100であれば、例えばECUのメモリにプログラムとしてこれらのプロセスを格納することができ、所定の処理インターバルをもって繰り返し実行されるように構成することができる。   Next, an example of the correction process according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 2. Since this process overlaps with the description of the apparatus configuration described above, a brief description will be given. Specifically, these processes can be realized by the state quantity detection unit 102, the current setting unit 101, the correction unit 110, and the control unit 120. If it is the pressure | voltage rise apparatus 100 mounted in the vehicle, these processes can be stored as a program in the memory of ECU, for example, and it can be comprised so that it may be repeatedly performed with a predetermined | prescribed process interval.

図2を参照すると、電流設定部101は、ECU等によって設定された目標電流値Iobjを読み込み(ステップS201)、この目標電流値Iobjと、状態量検出部102から送出された負荷Mの特性、出力電流値の時間的変化、現在値等とから、入力電流制限値Iinmaxを算出する(ステップS202)。   Referring to FIG. 2, the current setting unit 101 reads the target current value Iobj set by the ECU or the like (step S201), and the target current value Iobj and the characteristics of the load M sent from the state quantity detection unit 102, The input current limit value Iinmax is calculated from the temporal change of the output current value, the current value, and the like (step S202).

続いて、補正部110は、入力電流制限値Iinmaxから電流センサP1より送出された入力電流値Iinを減じて差ΔIinを算出し(ステップS203)、係数k算出部112は、この差ΔIinに基づいて、電圧制御ゲインを補正する補正係数kiを算出する(ステップS204)。次に補正部110は、基本制御ゲインPoに補正係数kiを乗じて基本制御ゲインPoを補正し、フィードバック制御ゲインPvを算出する(S205)。ここで補正係数kiは、図1に示すように差ΔIinが所定値ΔIinA,ΔIinBよりも大きいときには不足分を補うために1として、差ΔIinが所定値ΔIinA,ΔIinBよりも小さくなるに従って値が小さくなるように推移するマップを使用して算出することができる。なお、この所定値ΔIinA,ΔIinBは系によって適宜設定される。   Subsequently, the correction unit 110 calculates the difference ΔIin by subtracting the input current value Iin sent from the current sensor P1 from the input current limit value Iinmax (step S203), and the coefficient k calculation unit 112 is based on the difference ΔIin. Thus, a correction coefficient ki for correcting the voltage control gain is calculated (step S204). Next, the correction unit 110 corrects the basic control gain Po by multiplying the basic control gain Po by the correction coefficient ki, and calculates the feedback control gain Pv (S205). Here, as shown in FIG. 1, the correction coefficient ki is set to 1 when the difference ΔIin is larger than the predetermined values ΔIinA and ΔIinB, and becomes smaller as the difference ΔIin becomes smaller than the predetermined values ΔIinA and ΔIinB. It can be calculated using a map that changes as follows. The predetermined values ΔIinA and ΔIinB are appropriately set depending on the system.

続いて、制御部120は、目標電圧値Vobjと出力電圧値Voutとの差を算出し、この差にフィードバック制御ゲインPvを乗じたPv×(Vobj−Vout)を算出して、前回値となるデューティ比Duty(n−1)に加算して補正されたデューティ比Duty(n)を設定して(ステップS206)、本プロセスを終了する。   Subsequently, the control unit 120 calculates a difference between the target voltage value Vobj and the output voltage value Vout, calculates Pv × (Vobj−Vout) obtained by multiplying the difference by the feedback control gain Pv, and becomes the previous value. The duty ratio Duty (n) corrected by adding to the duty ratio Duty (n-1) is set (step S206), and this process is terminated.

次に、図3を参照して、本プロセスが適用された一実施例と従来の制御が適用された比較例との差異を説明する。図3は、過大な電流が急激に流れたときの電流と電圧のタイムチャートを示しており、例えばラック・アンド・ピニオン式のEPSにおいてラックエンドに突き当たるステアリング操作がなされて過大な電流が過渡的に流れる場合が相当する。図3では横軸となる時間の単位を記載していないが、電流は数マイクロ秒(μsec)のオーダーで立ち上がる場合がある。   Next, with reference to FIG. 3, a difference between one embodiment to which the present process is applied and a comparative example to which conventional control is applied will be described. FIG. 3 shows a time chart of current and voltage when an excessive current suddenly flows. For example, in a rack-and-pinion type EPS, a steering operation that hits the rack end is performed, and the excessive current becomes transient. Corresponds to the case of flowing into Although the unit of time on the horizontal axis is not shown in FIG. 3, the current may rise on the order of several microseconds (μsec).

先ず従来の制御が適用された比較例を参照すると、電流が立ち上がったとき制御ゲインが高いため電流のオーバーシュート量が大きく、これに伴い電圧の降下も大きくなっている。この電圧不足の大きさによっては制御プロセスがリセットされるおそれもある。なお、特許文献1のように一定の電流値に達したときに制限を行うようにした場合には、急激な電流の上昇に追従することが難しいとともに、制限された電流が上限値近傍を推移することとなり回路の素子が加熱するおそれもある。   First, referring to a comparative example to which conventional control is applied, since the control gain is high when the current rises, the amount of overshoot of the current is large, and accordingly, the voltage drop is also large. Depending on the magnitude of this voltage shortage, the control process may be reset. In addition, when the limit is performed when a constant current value is reached as in Patent Document 1, it is difficult to follow a sudden current increase, and the limited current changes in the vicinity of the upper limit value. As a result, the circuit elements may be heated.

続いて、実施例を参照すると、急激な電流上昇があった当初は電力の供給不足を補うため制御ゲインは基本制御ゲインPoを使ったそれまでの制御と同様となる。しかし、電流が入力電流制限値Iinmaxに近づく、換言すれば差ΔIinが小さくなって所定値ΔIinA,ΔIinBを超えたとき、制御ゲインは、例えば図1のマップに示した補正係数kiが乗ぜられることで減少し、電流のオーバーシュート量を抑制させることができる。このため、電圧の降下も小さくなり、電力の供給不足等が一時的に生じて、DC−DCコンバータの商品性に悪影響を与えることを防止することができる。   Next, referring to the embodiment, the control gain is the same as the control using the basic control gain Po so as to compensate for the shortage of power supply at the beginning of the rapid current increase. However, when the current approaches the input current limit value Iinmax, in other words, when the difference ΔIin decreases and exceeds the predetermined values ΔIinA and ΔIinB, the control gain is multiplied by, for example, the correction coefficient ki shown in the map of FIG. And the amount of current overshoot can be suppressed. For this reason, the voltage drop is also reduced, and it is possible to prevent a shortage of power supply or the like from occurring temporarily and adversely affecting the commerciality of the DC-DC converter.

このように、前記した本実施形態のプロセスは、従来の制御はもとより、一定の電流値に達したときに制限を行う特許文献1で開示された制御技術とも異なり、電流に応じて常時フィードバック制御ゲインを補正しているため、急峻な電力上昇にも対応することができる。   As described above, the process of the present embodiment described above is different from the control technique disclosed in Patent Document 1 in which the control is performed when a certain current value is reached, as well as the conventional control, and the feedback control is always performed according to the current. Since the gain is corrected, it is possible to cope with a steep increase in power.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、前記した第1実施形態と重複する部分、同じ機能の構成については同じ参照符号を付して説明を省略し、差異のある部分を中心に説明する。図4を参照すると、本実施形態にかかる昇圧装置200では、第1実施形態と異なり、昇圧回路230の第2スイッチング素子SW2と負荷Mとの間に電流センサP1が配設されて、出力電流値Ioutを検出する構成としている。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the part which overlaps with above-described 1st Embodiment, and the structure of the same function, the same referential mark is attached | subjected and description is abbreviate | omitted and it demonstrates centering on a different part. Referring to FIG. 4, in the booster 200 according to the present embodiment, unlike the first embodiment, a current sensor P <b> 1 is disposed between the second switching element SW <b> 2 of the booster circuit 230 and the load M to output current. The value Iout is detected.

続いて、図5も併せて参照して本実施形態のプロセスについて説明する。電流設定部201は、ECU等によって設定された目標電流値Iobjを読み込み(ステップS301)、この目標電流値Iobjと、状態量検出部202から送出された負荷Mの特性、出力電流値の時間的変化、現在値等とから、入力電流制限値Ioutobjを算出する(ステップS302)。   Next, the process of this embodiment will be described with reference to FIG. The current setting unit 201 reads the target current value Iobj set by the ECU or the like (step S301), and compares the target current value Iobj, the characteristics of the load M sent from the state quantity detection unit 202, and the temporal value of the output current value. The input current limit value Ioutobj is calculated from the change, the current value, etc. (step S302).

続いて、補正部210は、入力電流制限値Ioutobjから電流センサP1より送出された入力電流値Ioutを減じて差ΔIoutを算出し(ステップS303)、係数k算出部212は、この差ΔIoutに基づいて、電圧制御ゲインを補正する補正係数koutを算出する(ステップS304)。次に補正部210は、基本制御ゲインPoに補正係数koutを乗じて基本制御ゲインPoを補正し、フィードバック制御ゲインPvを算出する(S305)。ここで補正係数koutは、図4に示すように差ΔIoutが大きいときには不足分を補うために1として、差ΔIoutが小さくなるに従って値が小さくなるように推移するマップを使用することができる。   Subsequently, the correction unit 210 calculates a difference ΔIout by subtracting the input current value Iout sent from the current sensor P1 from the input current limit value Ioutobj (step S303), and the coefficient k calculation unit 212 is based on the difference ΔIout. Thus, the correction coefficient kout for correcting the voltage control gain is calculated (step S304). Next, the correction unit 210 corrects the basic control gain Po by multiplying the basic control gain Po by the correction coefficient kout, and calculates the feedback control gain Pv (S305). Here, the correction coefficient kout can be set to 1 to compensate for the shortage when the difference ΔIout is large, as shown in FIG. 4, and a map that changes so that the value decreases as the difference ΔIout decreases can be used.

続いて、制御部220は、目標電圧値Vobjと出力電圧値Voutとの差を算出し、この差にフィードバック制御ゲインPvを乗じたPv×(Vobj−Vout)を算出して、前回値となるデューティ比Duty(n−1)に加算して補正されたデューティ比Duty(n)を設定して(ステップS306)、本プロセスを終了する。   Subsequently, the control unit 220 calculates a difference between the target voltage value Vobj and the output voltage value Vout, calculates Pv × (Vobj−Vout) obtained by multiplying the difference by the feedback control gain Pv, and becomes the previous value. The duty ratio Duty (n) corrected by adding to the duty ratio Duty (n-1) is set (step S306), and this process is terminated.

前記構成によれば、出力電流が大きくなり制限値に近づいたときだけ制御ゲインを減少させていることから、過渡的な出力電流を必要以上に出力を制限することの無い、商品性の高い昇圧装置を提供することができる。   According to the above configuration, since the control gain is reduced only when the output current becomes large and approaches the limit value, the step-up of the commercial output without limiting the output of the transient output current more than necessary. An apparatus can be provided.

<第3実施形態>
次に、運転者の操舵入力に応じて駆動制御されるEPS(電動パワーステアリング装置)の操舵アシスト用の電動機が負荷Mである場合の実施形態について説明する。なお、昇圧装置の基本的構成および機能は、前記した第1,2実施形態で説明した昇圧装置が適用されるため説明を省略する。また、図6において、昇圧制御装置12は、図1の状態量検出部102と、電流設定部101と、補正部110と、制御部120とから構成されているものとし、バッテリBおよび昇圧部13は、それぞれ図1の昇圧回路130のバッテリB、およびそれ以外の回路部分を表している。なお、モータ11は、図1の負荷Mに相当する。
<Third Embodiment>
Next, an embodiment in which the steering assist motor of an EPS (electric power steering apparatus) that is driven and controlled according to the driver's steering input is the load M will be described. The basic configuration and function of the booster are not described because the booster described in the first and second embodiments is applied. In FIG. 6, the boost control device 12 is assumed to include the state quantity detection unit 102, the current setting unit 101, the correction unit 110, and the control unit 120 of FIG. 1. Reference numeral 13 denotes the battery B of the booster circuit 130 in FIG. 1 and other circuit portions. The motor 11 corresponds to the load M in FIG.

図6に、本実施形態にかかる車両用の電動パワーステアリング装置EPS1の概略構成を示す。図に示されるように、EPS1は、運転者がステアリングホイール2を操作することによって前輪W、Wを転舵するステアリング系によって構成される。ステアリングホイール2には、ステアリングシャフト3の一端が同軸に一体結合されており、ステアリングシャフト3の他端には、自在継ぎ手を備えた連結軸4を介してラック&ピニオン機構5が連結されている。ラック&ピニオン機構5は、ステアリングシャフト側のピニオン6と、ピニオン6に噛み合うラック歯7aが形成されたラック軸7とにより構成され、ステアリングホイール2から入力された回転運動をラック軸7の軸方向(車幅方向)の往復直線運動に変換する。ラック軸7の両端には、タイロッド8、8を介して左右の前輪W、Wが連結されており、ラック軸7の往復直線運動により、前輪W,Wが左右に転舵される。   FIG. 6 shows a schematic configuration of the electric power steering device EPS1 for a vehicle according to the present embodiment. As shown in the figure, the EPS 1 is configured by a steering system that steers the front wheels W and W when the driver operates the steering wheel 2. One end of a steering shaft 3 is coaxially and integrally coupled to the steering wheel 2, and a rack and pinion mechanism 5 is connected to the other end of the steering shaft 3 via a connecting shaft 4 having a universal joint. . The rack and pinion mechanism 5 includes a pinion 6 on the steering shaft side and a rack shaft 7 on which rack teeth 7a meshing with the pinion 6 are formed. Convert to reciprocating linear motion (vehicle width direction). The left and right front wheels W, W are connected to both ends of the rack shaft 7 via tie rods 8, 8, and the front wheels W, W are steered to the left and right by the reciprocating linear motion of the rack shaft 7.

EPS1は、運転者のステアリング操作をアシストするアシストトルクを発生させるために、ラック軸7と同軸上に設置されたモータ11と、昇圧部13を介してモータ11を駆動制御する昇圧制御装置12とを備えている。なお、モータ11は、複数相(例えば、U相、V相、W相の3相)を有する埋込磁石構造のブラシレスDCモータであり、dq軸電流成分に基づくベクトル制御により、昇圧制御装置12によって駆動制御される。   The EPS 1 includes a motor 11 installed coaxially with the rack shaft 7 and a boost control device 12 that drives and controls the motor 11 via the boost unit 13 in order to generate assist torque that assists the driver's steering operation. It has. The motor 11 is a brushless DC motor having an embedded magnet structure having a plurality of phases (for example, three phases of U phase, V phase, and W phase). The voltage boost control device 12 is controlled by vector control based on the dq axis current component. Is driven and controlled.

EPS1は、昇圧制御装置12からのモータ制御信号に基づいて、バッテリBからの電圧を昇圧部13によって昇圧してモータ11に供給し、モータ11を駆動してアシストトルクを発生させる。モータ11のアシストトルクは、ラック軸7と同軸に設けられたボールねじ機構9を介して推力に変換されてラック軸7に作用し、運転者のステアリング操作をアシストする。   The EPS 1 boosts the voltage from the battery B by the booster 13 based on the motor control signal from the boost controller 12, supplies the boosted voltage to the motor 11, and drives the motor 11 to generate assist torque. The assist torque of the motor 11 is converted into thrust via a ball screw mechanism 9 provided coaxially with the rack shaft 7 and acts on the rack shaft 7 to assist the driver's steering operation.

さらに、EPS1は、モータ11に流れる電流を検出するモータ電流検出手段14と、ピニオン6に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ15と、車両の走行速度に対応した車速信号を出力する車速センサ16と、バッテリBの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段17と、モータ11の周辺温度を検出するモータ雰囲気温度検出手段18と、モータ11のロータ角度すなわち所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度に係る状態量を検出するレゾルバやエンコーダ等からなる回転センサ32とを備えている。   The EPS 1 further includes a motor current detecting means 14 for detecting a current flowing through the motor 11, a steering torque sensor 15 for detecting a steering torque acting on the pinion 6, and a vehicle speed sensor for outputting a vehicle speed signal corresponding to the traveling speed of the vehicle. 16, battery voltage detection means 17 for detecting the voltage of the battery B, motor atmosphere temperature detection means 18 for detecting the ambient temperature of the motor 11, and the rotor angle of the motor 11, that is, the magnetic pole of the rotor from a predetermined reference rotation position And a rotation sensor 32 including a resolver, an encoder, and the like that detect a state quantity related to the rotation angle.

これらモータ電流検出手段14、操舵トルクセンサ15、車速センサ16、バッテリ電圧検出手段17、モータ雰囲気温度検出手段18の各検出信号に基づいて算出されたアシストトルクから必要な目標電流が設定される。昇圧制御装置12は、第1,2実施形態で説明した補正を実行してこの目標電流に応じたモータ制御信号を昇圧部13に対して出力する。   A necessary target current is set from the assist torque calculated based on the detection signals of the motor current detection means 14, the steering torque sensor 15, the vehicle speed sensor 16, the battery voltage detection means 17, and the motor ambient temperature detection means 18. The boost control device 12 executes the correction described in the first and second embodiments, and outputs a motor control signal corresponding to the target current to the boost unit 13.

ここで、図7を参照してEPS1において上記アシストトルク算出ための負荷特性の例について説明する。負荷特性は、モータ11の特性、ステアリングギアレシオ、バリアブルギアレシオ等の基本的な特性とともに、転舵に伴うEPS1全体としての摩擦などの負荷をも含むものである。かかる負荷特性が考慮されてモータ11の軸力の要求値が設定され、この軸力の要求値に基づいて目標となる入力電流(目標電流)が推定される。図7はこの負荷特性の一例を示したものであり、モータ11に要求される軸力と、この軸力を発生するの入力電流との関係を示している。なお、図7における矢印は転舵の方向を表している。   Here, an example of load characteristics for calculating the assist torque in the EPS 1 will be described with reference to FIG. The load characteristics include basic characteristics such as the characteristics of the motor 11, steering gear ratio, and variable gear ratio, as well as loads such as friction of the EPS 1 as a whole due to turning. In consideration of such load characteristics, a required value of the axial force of the motor 11 is set, and a target input current (target current) is estimated based on the required value of the axial force. FIG. 7 shows an example of this load characteristic, and shows the relationship between the axial force required for the motor 11 and the input current for generating this axial force. In addition, the arrow in FIG. 7 represents the direction of steering.

図7に示すように、モータ11に要求される軸力は転舵方向(矢印)と舵角の二つの物理量で表すことができる。図7(a)を参照すると、乗員が直進状態から右へ操舵するとき、モータ11に要求される軸力(実線)は単調的に増加する。そして、角度に対する軸力の増加量は右エンドに近づくほど大きくなる。この軸力の推移を実現させるべく、モータ11へ供給される入力電流(破線)が推定される。   As shown in FIG. 7, the axial force required for the motor 11 can be expressed by two physical quantities, the turning direction (arrow) and the steering angle. Referring to FIG. 7A, when the occupant steers to the right from the straight traveling state, the axial force (solid line) required for the motor 11 increases monotonously. And the increase amount of the axial force with respect to an angle becomes so large that it approaches a right end. In order to realize the transition of the axial force, an input current (broken line) supplied to the motor 11 is estimated.

一方、図7(b)を参照すると、乗員が右エンドから左エンドへステアリングを操舵するとき、モータ11に要求される軸力(実線)は、右へ転舵するときと逆となる。ただし、図7(a)も併せて参照すると、左操舵の軸力の推移は、右操舵の場合と比べて、軸力0の水平軸線に対して上下対称となり、右操舵と同様に、角度に対する軸力の増加量は左エンドに近づくほど大きくなる。この軸力の推移を実現させるべく、モータ11へ供給される入力電流(破線)が推定され、図7(a)も併せて参照すると、入力電流の推移は、右操舵の場合と比べて、電流0の垂直軸線に対して左右対称となる。   On the other hand, referring to FIG. 7 (b), when the occupant steers the steering from the right end to the left end, the axial force (solid line) required for the motor 11 is opposite to that when turning to the right. However, referring also to FIG. 7A, the transition of the axial force of the left steering is vertically symmetrical with respect to the horizontal axis of the axial force 0 as compared with the case of the right steering, and the angle is the same as that of the right steering. The amount of increase in the axial force increases with increasing distance to the left end. In order to realize the transition of the axial force, the input current (broken line) supplied to the motor 11 is estimated, and referring also to FIG. 7A, the transition of the input current is compared with the case of the right steering. It is symmetrical with respect to the vertical axis of current 0.

このように、EPS1の負荷特性に基づく要求値は操舵角と操舵される方向とから推定され、必要な入力電流を推定することができ、運転者のステアリング操作をアシストするアシストトルクを発生させるためのモータ11の軸力とこの軸力を発生させるための入力電流を推定することができる。図7に示したグラフはマップとして昇圧制御装置12のメモリに格納しておき、このマップを使って検出された状態量から入力電流を推定することができる。   As described above, the required value based on the load characteristic of the EPS 1 is estimated from the steering angle and the direction in which the steering is performed, so that a necessary input current can be estimated and an assist torque for assisting the driver's steering operation is generated. The axial force of the motor 11 and the input current for generating this axial force can be estimated. The graph shown in FIG. 7 is stored in the memory of the boost control device 12 as a map, and the input current can be estimated from the state quantity detected using this map.

モータ電流検出手段14は、例えば、モータ11の各巻線ごとに設けられたカレントトランスフォーマで形成され、モータ11に実際に流れるモータ電流の大きさおよび方向を検出する。そして、モータ電流検出手段14は、モータ電流に対応したモータ電流信号を昇圧制御装置12にフィードバックする。   The motor current detection means 14 is formed of, for example, a current transformer provided for each winding of the motor 11 and detects the magnitude and direction of the motor current that actually flows through the motor 11. Then, the motor current detection means 14 feeds back a motor current signal corresponding to the motor current to the boost control device 12.

ステアリング・ギアボックス内に配設された操舵トルクセンサ15は、ドライバによる手動の操舵トルクの大きさおよび方向を検出する。そして、操舵トルクセンサ15は、検出した操舵トルクに対応したアナログ電気信号を操舵トルク信号として昇圧制御装置12に送信する。   A steering torque sensor 15 disposed in the steering gear box detects the magnitude and direction of manual steering torque by the driver. Then, the steering torque sensor 15 transmits an analog electric signal corresponding to the detected steering torque to the boost control device 12 as a steering torque signal.

車速センサ16は、車速Vsを単位時間当たりのパルス数として検出し、検出したパルス数に対応したアナログ電気信号を車速信号として昇圧制御装置12に送信する。なお、車速センサ16は、EPS1に専用のものを用いてもよく、他のシステムの車速センサを利用してもよい。   The vehicle speed sensor 16 detects the vehicle speed Vs as the number of pulses per unit time, and transmits an analog electric signal corresponding to the detected number of pulses to the boost control device 12 as a vehicle speed signal. Note that the vehicle speed sensor 16 may be a dedicated one for the EPS 1, or a vehicle speed sensor of another system may be used.

バッテリ電圧検出手段17は、バッテリBの端子電圧を検出する電圧センサであり、昇圧部13に供給される直流電力の電圧を検出し、検出した電圧に対応したアナログ電気信号をバッテリ電圧信号として昇圧制御装置12に送信する。   The battery voltage detecting means 17 is a voltage sensor that detects the terminal voltage of the battery B, detects the voltage of the DC power supplied to the boosting unit 13, and boosts the analog electric signal corresponding to the detected voltage as the battery voltage signal. It transmits to the control apparatus 12.

モータ雰囲気温度検出手段18は、モータ11の近傍に配置され、モータ11の雰囲気温度を検出する。検出したモータ雰囲気温度TMは、対応するアナログ電気信号に変換され、雰囲気温度信号として昇圧制御装置12に送信される。   The motor ambient temperature detection means 18 is disposed in the vicinity of the motor 11 and detects the ambient temperature of the motor 11. The detected motor ambient temperature TM is converted into a corresponding analog electrical signal and transmitted to the boost control device 12 as an ambient temperature signal.

かかる構成のEPS1に、第1,2実施形態で説明した状態量検出部と、電流設定部と、補正部と、制御部とから構成された昇圧制御装置12が搭載されることで、例えば、ラックエンドに突き当たるステアリング操作がなされて過大な電流が過渡的に流れる場合があっても、出力電流が大きいときだけ制御ゲインを減少させていることから、過渡的な出力電流を必要以上に出力を制限することの無い、商品性の高い昇圧制御を実現させることができる。   By mounting the boost control device 12 including the state quantity detection unit, the current setting unit, the correction unit, and the control unit described in the first and second embodiments in the EPS 1 having such a configuration, for example, Even if the steering operation that hits the rack end is performed and excessive current flows transiently, the control gain is reduced only when the output current is large, so the transient output current is output more than necessary. It is possible to realize boost control with high merchantability without limitation.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。   The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and can be modified and used without departing from the spirit of the present invention.

1 ステアリング装置
2 ステアリングホイール
10 電動パワーステアリング装置
11 モータ
12 昇圧制御装置
13 昇圧部
14 モータ電流検出手段
15 操舵トルクセンサ
16 車速センサ
17 バッテリ電圧検出手段
18 モータ雰囲気温度検出手段
19 目標電流設定部
32 回転センサ
100,200 昇圧装置
101,201 電流設定部
102,202 状態量検出部
110,210 補正部
112,212 係数k算出部
120,220 制御部
124,224 PWM(パルス幅変調)出力部
130,230 昇圧回路
B バッテリ
C コンデンサ
L コイル
M 負荷(電動機)
SW1,SW2 スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering apparatus 2 Steering wheel 10 Electric power steering apparatus 11 Motor 12 Boosting control apparatus 13 Boosting part 14 Motor current detection means 15 Steering torque sensor 16 Vehicle speed sensor 17 Battery voltage detection means 18 Motor atmosphere temperature detection means 19 Target current setting part 32 Rotation Sensor 100, 200 Booster 101, 201 Current setting unit 102, 202 State quantity detection unit 110, 210 Correction unit 112, 212 Coefficient k calculation unit 120, 220 Control unit 124, 224 PWM (pulse width modulation) output unit 130, 230 Booster circuit B Battery C Capacitor L Coil M Load (motor)
SW1, SW2 switching element

Claims (8)

入力電圧を昇圧させて接続された負荷に出力する昇圧装置であって、
前記入力電圧を昇圧させる昇圧回路と、
前記昇圧回路からの出力電圧値をフィードバック制御して前記出力電圧値を前記負荷に対する要求に基づいて設定された目標電圧値に近づけるよう、前記昇圧回路の昇圧値を制御する制御手段と、
少なくとも前記昇圧回路への入力電流値を含む前記昇圧回路の状態量を検出する状態量検出手段と、
前記負荷側の要求値に基づいて設定された目標電流値と、検出された前記状態量とから、前記入力電流値の制限値となる入力制限電流値を設定する電流設定手段と、
検出される前記入力電流値と設定された前記入力制限電流値との差に応じて前記出力電圧値のフィードバック制御ゲインを算出し、前記制御手段へ出力する補正手段とを備え、
前記補正手段は、前記差が所定値よりも小さくなるに従って、前記目標電圧値に対応するフィードバック制御ゲインを減少させることを特徴とする昇圧装置。
A booster that boosts an input voltage and outputs the boosted voltage to a connected load,
A booster circuit for boosting the input voltage;
Control means for controlling the boost value of the booster circuit so that the output voltage value from the booster circuit is feedback-controlled so that the output voltage value approaches a target voltage value set based on a request for the load;
State quantity detection means for detecting a state quantity of the booster circuit including at least an input current value to the booster circuit;
Current setting means for setting an input current limit value to be a limit value of the input current value from the target current value set based on the load-side required value and the detected state quantity;
A correction unit that calculates a feedback control gain of the output voltage value according to a difference between the detected input current value and the set input limit current value, and outputs the feedback control gain to the control unit;
The boosting device according to claim 1, wherein the correction unit decreases a feedback control gain corresponding to the target voltage value as the difference becomes smaller than a predetermined value.
前記状態量には、前記負荷の特性、出力電流値およびこの出力電流値の時間的変化が含まれ、
前記電流設定手段は、前記負荷の特性とともに、前記出力電流値および前記出力電流値の時間的変化の少なくとも一つ、もしくは両方の状態量に基づいて前記入力制限電流値を設定することを特徴とする請求項1に記載の昇圧装置。
The state quantity includes a characteristic of the load, an output current value, and a temporal change of the output current value.
The current setting means sets the input limit current value based on at least one of the output current value and the temporal change of the output current value, or both state quantities together with the characteristics of the load. The boosting device according to claim 1.
前記補正手段は、予め設定されたマップに基づいて前記入力電流値と前記入力制限電流値との差に応じた補正係数を算出し、この補正係数を前記フィードバック制御ゲインに乗じて、前記補正を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の昇圧装置。   The correction means calculates a correction coefficient according to a difference between the input current value and the input limit current value based on a preset map, and multiplies the correction coefficient by the feedback control gain to perform the correction. The step-up device according to claim 1, wherein the step-up device is performed. 入力電圧を昇圧させて接続された負荷に出力する昇圧装置であって、
前記入力電圧を昇圧させる昇圧回路と、
前記昇圧回路からの出力電圧値をフィードバック制御して前記出力電圧値を前記負荷に対する要求に基づいて設定された目標電圧値に近づけるよう、前記昇圧回路の昇圧値を制御する制御手段と、
少なくとも前記昇圧回路からの出力電流値を含む前記昇圧回路の状態量を検出する状態量検出手段と、
前記負荷側の要求値に基づいて設定された目標電流値と、検出された前記状態量とから、前記出力電流値の制限値となる出力制限電流値を設定する電流設定手段と、
検出される前記出力電流値と設定された前記出力制限電流値との差に応じて前記出力電圧値のフィードバック制御ゲインを算出し、前記制御手段へ出力する補正手段とを備え、
前記補正手段は、前記差が所定値よりも小さくなるに従って、前記目標電圧値に対応するフィードバック制御ゲインを減少させることを特徴とする昇圧装置。
A booster that boosts an input voltage and outputs the boosted voltage to a connected load,
A booster circuit for boosting the input voltage;
Control means for controlling the boost value of the booster circuit so that the output voltage value from the booster circuit is feedback-controlled so that the output voltage value approaches a target voltage value set based on a request for the load;
State quantity detection means for detecting a state quantity of the booster circuit including at least an output current value from the booster circuit;
A current setting means for setting an output limit current value to be a limit value of the output current value from the target current value set based on the request value on the load side and the detected state quantity;
A correction unit that calculates a feedback control gain of the output voltage value according to a difference between the detected output current value and the set output limit current value, and outputs the feedback control gain to the control unit;
The boosting device according to claim 1, wherein the correction unit decreases a feedback control gain corresponding to the target voltage value as the difference becomes smaller than a predetermined value.
前記状態量には、前記負荷の特性、検出された前記出力電流値および前記出力電流値の時間的変化が含まれ、
前記電流設定手段は、前記負荷の特性とともに、前記出力電流値および前記出力電流値の時間的変化の少なくとも一つ、もしくは両方の状態量に基づいて前記入力制限電流値を設定することを特徴とする請求項4に記載の昇圧装置。
The state quantity includes a characteristic of the load, the detected output current value, and a temporal change of the output current value,
The current setting means sets the input limit current value based on at least one of the output current value and the temporal change of the output current value, or both state quantities together with the characteristics of the load. The boosting device according to claim 4.
前記補正手段は、予め設定されたマップに基づいて前記出力電流値と前記出力制限電流値との差に応じた補正係数を算出し、この補正係数を前記フィードバック制御ゲインに乗じて、前記補正を行うことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の昇圧装置。   The correction means calculates a correction coefficient according to a difference between the output current value and the output limit current value based on a preset map, and multiplies the feedback control gain by the correction coefficient to perform the correction. 6. The boosting device according to claim 4, wherein the boosting device is performed. 前記負荷は、車両に搭載され、運転者の操舵入力に応じて駆動制御される電動パワーステアリング装置の操舵アシスト用の電動機であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の昇圧装置。   The load is a motor for assisting steering of an electric power steering apparatus mounted on a vehicle and driven and controlled in accordance with a driver's steering input. The booster described in 1. 前記電動パワーステアリング装置は、操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、
前記負荷側の要求値は、検出された前記操舵角と操舵される方向とから推定されることを特徴とする請求項7に記載の昇圧装置。
The electric power steering device includes a steering angle detection means for detecting a steering angle,
The booster according to claim 7, wherein the required value on the load side is estimated from the detected steering angle and a steering direction.
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