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JP5446409B2 - Motor control device and electric power steering device - Google Patents

Motor control device and electric power steering device Download PDF

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JP5446409B2
JP5446409B2 JP2009097677A JP2009097677A JP5446409B2 JP 5446409 B2 JP5446409 B2 JP 5446409B2 JP 2009097677 A JP2009097677 A JP 2009097677A JP 2009097677 A JP2009097677 A JP 2009097677A JP 5446409 B2 JP5446409 B2 JP 5446409B2
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Description

本発明は、直流電源の供給を受けて電動モータを駆動するモータ制御装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置に関するものであり、更に詳しくは、そのようなモータ制御装置への電源投入時における突入電流の低減に関する。   The present invention relates to a motor control device that drives an electric motor by receiving a DC power supply, and an electric power steering device using the motor control device, and more particularly, to the motor control device when power is turned on. It relates to current reduction.

電動パワーステアリング装置等におけるモータ制御装置では、モータ駆動回路が故障した場合にバッテリから過大な電流が流れるのを防止すべく、バッテリとモータ駆動回路との間に開放用リレーが設けられている。モータ駆動回路が故障した場合には、この開放用リレーが開成状態(オフ状態)となるように制御され、これによりモータ駆動回路への電源供給が遮断される。   In a motor control device such as an electric power steering device, an open relay is provided between the battery and the motor drive circuit in order to prevent an excessive current from flowing from the battery when the motor drive circuit fails. When the motor drive circuit fails, this open relay is controlled to be in the open state (off state), thereby cutting off the power supply to the motor drive circuit.

このような開放用リレーとして、従来より電磁リレーが使用されている。しかし、電磁リレーを電動パワーステアリング装置において使用した場合、近年の高出力に伴ってリレーが大型化することが問題となっている。また、高出力化に伴って開放用リレーの消費電力も増大する。   Conventionally, electromagnetic relays have been used as such opening relays. However, when an electromagnetic relay is used in an electric power steering apparatus, there is a problem that the relay becomes larger with the recent high output. In addition, the power consumption of the opening relay increases as the output increases.

電動パワーステアリング装置の高出力化による上記問題への対策として、開放用リレーの小型化および消費電力の低減を図るべく、この開放用リレーをパワーMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ等の半導体素子で実現するという構成も提案されている。   In order to reduce the size of the open relay and reduce power consumption, the open relay is realized with a semiconductor element such as a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor as a countermeasure to the above problem due to the high output of the electric power steering device. A configuration is also proposed.

例えば、下記の特許文献1には、電動パワーステアリング装置の故障が検出されたときにモータ駆動回路としてのブリッジ回路への通電を遮断するための開閉器(リレー)を電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)で構成するという発明が開示されている。このような開閉器として、2個のFETを直列接続し当該2つのFETにおける寄生ダイオードが互いに逆向きとなるように配置した構成の開閉器も特許文献1に記載されている。また、下記の特許文献2には、バッテリフォークリフト等の電動式パワーステアリング装置付き電動車両において、バッテリ電源電圧の異常低下時にパワーステアリング用電力供給の停止のためのステアリング電力遮断手段としてバイポーラトランジスタを使用した構成が開示されている。さらに、下記の特許文献3には、モータ駆動回路としてのブリッジ回路を構成するスイッチング素子に加熱遮断機能付きパワーMOSFETを使用し、過熱状態等の異常が検出されたときに当該ブリッジ回路の全てのパワーMOSFETを遮断して電動機への通電を停止するように構成された電動パワーステアリング制御装置が開示されている。   For example, in Patent Document 1 below, a switch (relay) for cutting off energization to a bridge circuit as a motor drive circuit when a failure of an electric power steering apparatus is detected is a field effect transistor (FET: Field). An invention is disclosed that comprises an effect transistor). As such a switch, Patent Document 1 also discloses a switch having a configuration in which two FETs are connected in series and parasitic diodes in the two FETs are arranged in opposite directions. Patent Document 2 below uses a bipolar transistor as a steering power cut-off means for stopping power supply for power steering when the battery power supply voltage is abnormally lowered in an electric vehicle with an electric power steering device such as a battery forklift. The configuration is disclosed. Further, in Patent Document 3 below, when a power MOSFET with a heat shut-off function is used as a switching element constituting a bridge circuit as a motor drive circuit, all abnormalities of the bridge circuit are detected when an abnormality such as an overheating state is detected. An electric power steering control device configured to shut off the power MOSFET and stop energization of the electric motor is disclosed.

特開平10−167085号公報JP-A-10-167085 実開昭64−1171号公報Japanese Utility Model Publication No. 64-1171 特開平11−11331号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-11331

図7は、従来のモータ制御装置における駆動部の構成の一例を示す回路図である。以下、この図7を参照して従来のモータ制御装置における問題点について説明する。   FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a drive unit in a conventional motor control device. Hereinafter, problems in the conventional motor control apparatus will be described with reference to FIG.

バッテリ等の直流電源の供給を受けてモータを駆動するモータ制御装置は、通常、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor )等の複数個のスイッチング素子からなるブリッジ回路(図7に示すモータ駆動回路50)を備えており、それらのスイッチング素子をPWM信号(パルス幅変調信号)U,V,Wとその否定信号によってオン/オフ制御することによりモータ1を駆動する。このため、モータ1の駆動中には、直流電源としてのバッテリ8からモータ駆動回路50に流れる電流がこれらのスイッチング素子のオン/オフ動作に起因して短時間のうちに大きく変動し、電流リップルが発生する。そこで、この電流リップルを吸収して電源電圧の変動を抑制するために、モータ駆動回路の入力側において電源ラインと接地ラインとの間に大容量のコンデンサが電圧安定化コンデンサ76として接続されている。このため、モータ制御装置に電源を投入してモータ駆動を開始すると、大容量の電圧安定化コンデンサ76を急速に充電するための過大な突入電流が流れ、その結果、上記開放用リレーとして電磁リレー65が使用されている場合には当該電磁リレー65の接点が溶着するおそれがあり、また、上記開放用リレー65として半導体素子を利用したスイッチング回路が使用されている場合には当該半導体素子が焼損するおそれがあった。   A motor control apparatus that drives a motor by receiving a DC power supply such as a battery is usually a bridge circuit (a motor drive circuit shown in FIG. 7) composed of a plurality of switching elements such as a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). 50), and the motor 1 is driven by on / off controlling those switching elements by PWM signals (pulse width modulation signals) U, V, W and their negative signals. For this reason, during the driving of the motor 1, the current flowing from the battery 8 serving as the DC power source to the motor driving circuit 50 varies greatly in a short time due to the on / off operation of these switching elements, and the current ripple Will occur. Therefore, in order to absorb the current ripple and suppress the fluctuation of the power supply voltage, a large-capacity capacitor is connected as a voltage stabilizing capacitor 76 between the power supply line and the ground line on the input side of the motor drive circuit. . Therefore, when the motor control device is turned on and motor driving is started, an excessive inrush current for rapidly charging the large-capacity voltage stabilizing capacitor 76 flows. As a result, an electromagnetic relay is used as the opening relay. If 65 is used, the contact of the electromagnetic relay 65 may be welded, and if a switching circuit using a semiconductor element is used as the opening relay 65, the semiconductor element may burn out. There was a risk.

このような過大な突入電流による開放用リレー65の故障を回避すべく、モータ駆動回路50への電源電圧の供給を開始する直前に電圧安定化コンデンサ76を充電するためのプリチャージ回路80を設けるという構成も従来より知られている。しかし、このようなプリチャージ回路80を設けると、モータ制御装置の製造に必要な部品が増え、コスト増を招くことになる。   In order to avoid the failure of the release relay 65 due to such an excessive inrush current, a precharge circuit 80 for charging the voltage stabilizing capacitor 76 is provided immediately before the supply of the power supply voltage to the motor drive circuit 50 is started. Such a configuration is also conventionally known. However, when such a precharge circuit 80 is provided, the number of parts required for manufacturing the motor control device increases, resulting in an increase in cost.

そこで本発明は、製造に必要な部品やコストの増大を抑えつつ電源投入時の突入電流を低減することができるモータ制御装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a motor control device that can reduce an inrush current at the time of power-on while suppressing an increase in parts and cost required for manufacturing.

第1の発明は、電圧安定化コンデンサが並列に接続された駆動回路を含み、直流電源から電源電圧の供給を受けて当該駆動回路により電動モータを駆動するモータ制御装置であって、
前記直流電源に対し寄生ダイオードが逆方向となるように前記直流電源から前記駆動回路への電流供給経路に挿入された第1の電界効果トランジスタと、前記直流電源に対し寄生ダイオードが順方向となるように前記第1の電界効果トランジスタと直列に接続されて前記電流供給経路に挿入された第2の電界効果トランジスタとを含む開閉手段と、
前記開閉手段と前記電圧安定化コンデンサとの間に配置され、前記電圧安定化コンデンサに供給される電流を前記第1および第2の電界効果トランジスタがオフされたときに環流させる還流ダイオードと、
前記直流電源から前記駆動回路への前記電源電圧の供給が開始されるときに、前記開閉手段がオン状態の期間を徐々に長くしつつオン状態とオフ状態とを交互に繰り返すように前記第1および第2の電界効果トランジスタをオンおよびオフさせる開閉制御手段と
前記還流ダイオードを寄生ダイオードとして含み、オンされたときに、前記電圧安定化コンデンサに蓄積された電荷を放電させる第3の電界効果トランジスタとを備えることを特徴とする。
A first aspect of the invention is a motor control device that includes a drive circuit in which a voltage stabilizing capacitor is connected in parallel, receives a supply voltage from a DC power supply, and drives an electric motor by the drive circuit.
The first field effect transistor inserted in the current supply path from the DC power supply to the drive circuit so that the parasitic diode is in the reverse direction with respect to the DC power supply, and the parasitic diode is in the forward direction with respect to the DC power supply. Open / close means including a second field effect transistor connected in series with the first field effect transistor and inserted into the current supply path ,
A free-wheeling diode disposed between the switching means and the voltage stabilizing capacitor and circulating a current supplied to the voltage stabilizing capacitor when the first and second field effect transistors are turned off;
When the supply of the power supply voltage from the DC power supply to the drive circuit is started, the first and second switching units are alternately turned on and off while gradually increasing the on-state period. Open / close control means for turning on and off the second field effect transistor ;
And a third field effect transistor that includes the freewheeling diode as a parasitic diode and discharges the electric charge accumulated in the voltage stabilizing capacitor when turned on .

第2の発明は、第1の発明において、
前記電流供給経路のうち前記還流ダイオードと前記電圧安定化コンデンサとの間の部分に挿入されたインダクタを更に備えることを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
The method further comprises an inductor inserted in a portion of the current supply path between the freewheeling diode and the voltage stabilizing capacitor.

第3の発明は、車両のステアリング機構に電動モータによって操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
第1または第2の発明のいずれかの発明に係るモータ制御装置を備え、
前記モータ制御装置は、前記ステアリング機構に操舵補助力を与える電動モータを駆動することを特徴とする。
A third aspect of the invention is an electric power steering device that applies a steering assist force by an electric motor to a steering mechanism of a vehicle,
A motor control device according to any one of the first and second inventions;
The motor control device drives an electric motor that applies a steering assist force to the steering mechanism.

上記第1の発明に係るモータ制御装置では、直流電源から駆動回路への電源電圧の供給が開始されるときすなわち電源投入時に、開閉手段は、オン状態の期間を徐々に長くしつつオン状態とオフ状態とを交互に繰り返す。これにより、電圧安定化コンデンサの容量値が大きなものであっても、電源投入時における突入電流を緩和することができる。ここで、開閉手段は電界効果トランジスタで構成されているので、電磁リレーを使用する場合に比べて極めて高速に開閉手段をオン・オフさせることができる。このため、突入電流が十分に緩和されるように、電圧安定化コンデンサの容量値等に応じて適切に開閉手段のオンおよびオフの期間や周期を設定することができる。その結果、プリチャージ回路等の部品を別途使用しなくとも、また大型の開閉手段を使用しなくとも、突入電流による開閉手段の損傷(電界効果トランジスタの焼損)を回避することができる。また、開閉手段と電圧安定化コンデンサとの間に還流ダイオードが設けられているので、電源投入時に開閉手段がオン・オフを繰り返しても電圧安定化コンデンサへの供給電流が遮断されることはない。このため、電源投入時の突入電流の経路に含まれるインダクタンス成分による逆起電力の発生が抑制される。このようにして第1の発明によれば、モータ制御装置の製造に必要な部品やコストの増大を抑えつつ電源投入時の突入電流を確実に低減することができ、また、モータ制御装置を小型化し消費電力を低減することができる。
また上記第1の発明によれば、開閉手段を構成する第1および第2の電界効果トランジスタは互いに直列に接続されており、それら第1および第2の電界効果トランジスタの寄生ダイオードは互いに逆向きとなっている。このため、誤って直流電源が逆向きに接続された場合であっても過大な電流が流れることはなく、直流電源の接続誤りからモータ制御装置を保護することができる。
さらに上記第1の発明によれば、電圧安定化コンデンサに蓄積された電荷を第3の電界効果トランジスタをオンさせることによって放電させることができ、電源投入時には、その第3の電界効果トランジスタの寄生ダイオードが還流ダイオードとして機能する。このため、必要な部品の増加を抑えつつ、電圧安定化コンデンサの放電機能を実現すると共に当該発明を実施することができる。
In the motor control device according to the first aspect of the invention, when the supply of the power supply voltage from the DC power supply to the drive circuit is started, that is, when the power is turned on, the opening / closing means The off state is repeated alternately. Thereby, even if the capacitance value of the voltage stabilizing capacitor is large, the inrush current at the time of power-on can be reduced. Here, since the opening / closing means is composed of a field effect transistor, the opening / closing means can be turned on and off at a very high speed as compared with the case where an electromagnetic relay is used. For this reason, the ON / OFF period and cycle of the switching means can be appropriately set according to the capacitance value of the voltage stabilizing capacitor so that the inrush current is sufficiently relaxed. As a result, damage to the switching means due to the inrush current (burning of the field effect transistor) can be avoided without using a separate component such as a precharge circuit or using a large switching means. In addition, since a free-wheeling diode is provided between the switching means and the voltage stabilization capacitor, the supply current to the voltage stabilization capacitor is not cut off even if the switching means is repeatedly turned on and off when the power is turned on. . For this reason, generation | occurrence | production of the back electromotive force by the inductance component contained in the path | route of the inrush current at the time of power activation is suppressed. Thus, according to the first invention, the inrush current at the time of power-on can be surely reduced while suppressing the increase in parts and cost required for manufacturing the motor control device, and the motor control device can be reduced in size. Power consumption can be reduced.
According to the first aspect of the invention, the first and second field effect transistors constituting the opening / closing means are connected in series with each other, and the parasitic diodes of the first and second field effect transistors are opposite to each other. It has become. For this reason, even if the DC power supply is mistakenly connected in the reverse direction, an excessive current does not flow, and the motor control device can be protected from a connection error of the DC power supply.
Furthermore, according to the first aspect of the invention, the charge accumulated in the voltage stabilizing capacitor can be discharged by turning on the third field effect transistor. The diode functions as a freewheeling diode. For this reason, it is possible to realize the discharge function of the voltage stabilizing capacitor and to implement the invention while suppressing an increase in necessary components.

上記第2の発明によれば、直流電源から駆動回路へ至る電流経路に挿入されたインダクタにより、駆動回路を構成するスイッチング素子の動作中に発生するノイズの外部への流出を防止することができる。なお、既述のように還流ダイオードが設けられているので、このインダクタの挿入によって電流経路のインダンクタンス成分が増大しても、電源投入時において、そのインダクタンス成分による逆起電力の発生は抑制される。したがって、大きな逆起電力の発生による開閉手段の破損等の問題を回避しつつノイズの外部流出を十分に抑制することができる。 According to the second aspect of the invention, the inductor inserted in the current path from the DC power supply to the drive circuit can prevent the noise generated during the operation of the switching element constituting the drive circuit from flowing out. . As described above, since the freewheeling diode is provided, even if the inductance component of the current path increases due to the insertion of this inductor, the generation of the counter electromotive force due to the inductance component is suppressed when the power is turned on. Is done. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the outflow of noise while avoiding problems such as breakage of the opening / closing means due to generation of a large counter electromotive force.

上記第3の発明によれば、電動パワーステアリング装置において、上記第1または第2の発明の効果を奏するモータ制御装置が使用されることにより、必要な部品やコストの増大を抑えつつ電源投入時の突入電流を確実に低減できるので、故障時等の異常検出時に電源供給を遮断するための開閉手段の大型化やコストの増大を抑えつつ電動パワーステアリング装置を高出力化することが可能となる。

According to the third invention, in the electric power steering device, when the motor control device having the effects of the first or second invention is used, the increase in necessary parts and cost can be suppressed while the power is turned on. The inrush current can be reliably reduced, so that it is possible to increase the output of the electric power steering device while suppressing the increase in size and cost of the opening / closing means for shutting off the power supply when an abnormality such as a failure is detected. .

本発明に係るモータ制御装置を用いた電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両の構成と共に示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the electric power steering apparatus using the motor control apparatus which concerns on this invention with the structure of the vehicle relevant to it. 本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the motor control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 上記実施形態における開閉制御信号を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the opening / closing control signal in the said embodiment. 上記実施形態の第1の変形例における駆動部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the drive part in the 1st modification of the said embodiment. 上記実施形態の第2の変形例における駆動部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the drive part in the 2nd modification of the said embodiment. 上記実施形態の第3の変形例における駆動部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the drive part in the 3rd modification of the said embodiment. 従来のモータ制御装置における駆動部の構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a structure of the drive part in the conventional motor control apparatus.

<1.電動パワーステアリング装置>
図1は、本発明に係るモータ制御装置を用いた電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両の構成と共に示す概略図である。この電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ1、減速機2、トルクセンサ3、車速センサ4、位置検出センサ5、および、モータ制御装置としての電子制御ユニット(ECU)10を備えたコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置である。
<1. Electric power steering device>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an electric power steering device using a motor control device according to the present invention, together with the configuration of a vehicle related thereto. This electric power steering device is a column assist type electric motor provided with a brushless motor 1, a speed reducer 2, a torque sensor 3, a vehicle speed sensor 4, a position detection sensor 5, and an electronic control unit (ECU) 10 as a motor control device. It is a power steering device.

図1に示すように、ステアリングシャフト102の一端にはハンドル(ステアリングホイール)101が固着されており、ステアリングシャフト102の他端はラックピニオン機構103を介してラック軸104に連結されている。ラック軸104の両端は、タイロッドおよびナックルアームからなる連結部材105を介して車輪106に連結されている。運転者がハンドル101を回転させると、ステアリングシャフト102は回転し、これに伴いラック軸104は往復運動を行う。ラック軸104の往復運動に伴い、車輪106の向きが変わる。   As shown in FIG. 1, a steering wheel (steering wheel) 101 is fixed to one end of the steering shaft 102, and the other end of the steering shaft 102 is connected to a rack shaft 104 via a rack and pinion mechanism 103. Both ends of the rack shaft 104 are connected to a wheel 106 via a connecting member 105 composed of a tie rod and a knuckle arm. When the driver rotates the handle 101, the steering shaft 102 rotates, and the rack shaft 104 reciprocates accordingly. As the rack shaft 104 reciprocates, the direction of the wheels 106 changes.

電動パワーステアリング装置は、運転者の負荷を軽減するために、以下に示す操舵補助を行う。トルクセンサ3は、ハンドル101の操作によってステアリングシャフト102に加えられる操舵トルクTsを検出する。車速センサ4は、車速Sを検出する。位置検出センサ5は、ブラシレスモータ1のロータの回転位置Pを検出する。   The electric power steering device performs the following steering assistance in order to reduce the driver's load. The torque sensor 3 detects a steering torque Ts applied to the steering shaft 102 by operating the handle 101. The vehicle speed sensor 4 detects the vehicle speed S. The position detection sensor 5 detects the rotational position P of the rotor of the brushless motor 1.

ECU10は、車載バッテリ8から電力の供給を受け、操舵トルクTs、車速Sおよび回転位置Pに基づきブラシレスモータ1を駆動する。ブラシレスモータ1は、ECU10によって駆動されると、操舵補助力を発生させる。減速機2は、ブラシレスモータ1とステアリングシャフト102との間に設けられる。ブラシレスモータ1で発生した操舵補助力は、減速機2を介して、ステアリングシャフト102を回転させるように作用する。   The ECU 10 receives power supplied from the in-vehicle battery 8 and drives the brushless motor 1 based on the steering torque Ts, the vehicle speed S, and the rotational position P. The brushless motor 1 generates a steering assist force when driven by the ECU 10. The speed reducer 2 is provided between the brushless motor 1 and the steering shaft 102. The steering assist force generated by the brushless motor 1 acts to rotate the steering shaft 102 via the speed reducer 2.

この結果、ステアリングシャフト102は、ハンドル101に加えられる操舵トルクと、ブラシレスモータ1で発生した操舵補助力の両方によって回転する。このように電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ1で発生した操舵補助力を車両のステアリング機構に与えることにより操舵補助を行う。   As a result, the steering shaft 102 is rotated by both the steering torque applied to the handle 101 and the steering assist force generated by the brushless motor 1. As described above, the electric power steering apparatus performs steering assist by applying the steering assist force generated by the brushless motor 1 to the steering mechanism of the vehicle.

<2.モータ制御装置>
<2.1 モータ制御装置の構成>
図2は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。このモータ制御装置は、ECU10を用いて構成されており、u相、v相およびw相の3相巻線を有するブラシレスモータ1を駆動する。ECU10は、駆動部11と制御部12とからなる。駆動部11は、モータ駆動回路50、電流検出用抵抗51、リレー65、電圧安定化コンデンサ76、インダクタ74、サージ吸収用ツェナーダイオード72、および、開閉器60とを備えており、制御部12は、マイクロコンピュータ(以下「マイコン」と略称する)20、3相/PWM(Pulse Width Modulation)変調器40、および、電流検出回路14を備えている。
<2. Motor control device>
<2.1 Motor controller configuration>
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the motor control device according to the embodiment of the present invention. This motor control device is configured using an ECU 10 and drives a brushless motor 1 having three-phase windings of u-phase, v-phase and w-phase. The ECU 10 includes a drive unit 11 and a control unit 12. The drive unit 11 includes a motor drive circuit 50, a current detection resistor 51, a relay 65, a voltage stabilization capacitor 76, an inductor 74, a surge absorbing Zener diode 72, and a switch 60. The control unit 12 includes: , A microcomputer (hereinafter abbreviated as “microcomputer”) 20, a three-phase / PWM (Pulse Width Modulation) modulator 40, and a current detection circuit 14.

ECU10には、トルクセンサ3から出力された操舵トルクTs、車速センサ4から出力された車速S、および、位置検出センサ5から出力された回転位置Pが入力される。マイコン20は、ブラシレスモータ1の駆動に用いられる電圧指令値Du,Dv,Dwを求める制御手段として機能する。マイコン20の機能の詳細については、後述する。   The ECU 10 receives the steering torque Ts output from the torque sensor 3, the vehicle speed S output from the vehicle speed sensor 4, and the rotational position P output from the position detection sensor 5. The microcomputer 20 functions as control means for obtaining voltage command values Du, Dv, Dw used for driving the brushless motor 1. Details of the function of the microcomputer 20 will be described later.

3相/PWM変調器40は、マイコン20で求めた3相の電圧指令値Du,Dv,Dwに応じたデューティ比を有する3種類のPWM信号(図2に示すU,V,W)を生成する。モータ駆動回路50は、スイッチング素子として6個のMOS−FETを含むPWM電圧形インバータである。6個のMOS−FETは、3種類のPWM信号U,V,Wとその否定信号によって制御される。すなわち、モータ駆動回路50において各相に対し2個ずつMOS−FETが割り当てられており、当該2個のMOS−FETは互いに直列に接続されてスイッチング素子対をなし、このようなスイッチング素子対が電源端子と接地端子との間に相数だけ並列に接続されることによりインバータが構成される。そして、各相に対応する2個のMOS−FET(スイッチング素子対)の接続点Nu,Nv,Nwは、インバータにおける当該相の出力端としてブラシレスモータ1に接続される。ただし、インバータにおけるu相,v相,w相の出力端のうちu相およびv相の出力端Nu,Nvはリレー65を介してモータ1に接続されている。   The three-phase / PWM modulator 40 generates three types of PWM signals (U, V, W shown in FIG. 2) having a duty ratio corresponding to the three-phase voltage command values Du, Dv, Dw obtained by the microcomputer 20. To do. The motor drive circuit 50 is a PWM voltage source inverter including six MOS-FETs as switching elements. The six MOS-FETs are controlled by three types of PWM signals U, V, and W and their negative signals. That is, two MOS-FETs are assigned to each phase in the motor drive circuit 50, and the two MOS-FETs are connected in series to form a switching element pair. An inverter is configured by connecting in parallel the number of phases between the power supply terminal and the ground terminal. Then, connection points Nu, Nv, Nw of two MOS-FETs (switching element pairs) corresponding to each phase are connected to the brushless motor 1 as output terminals of the phase in the inverter. However, the u-phase and v-phase output terminals Nu and Nv among the u-phase, v-phase, and w-phase output terminals of the inverter are connected to the motor 1 via the relay 65.

通常の動作時には、リレー65は閉成状態(オン状態)であって、インバータとしてのモータ駆動回路50において各相に2個ずつ対応するMOS−FETの導通状態が当該相に対応する2つのPWM信号(互いに反転関係にある2つのPWM信号)によって制御され、これによりu相、v相、w相の出力端Nu,Nv,Nwに得られる電圧が、それぞれu相電圧、v相電圧およびw相電圧としてブラシレスモータ1に印加される。このようにしてブラシレスモータ1に電圧が印加されることにより、モータ駆動回路50からu相電流、v相電流およびw相電流がブラシレスモータ1に供給される。   During normal operation, the relay 65 is in a closed state (on state), and in the motor drive circuit 50 as an inverter, the two PWM states corresponding to the two MOS-FETs corresponding to each phase are two PWMs corresponding to the phase. Controlled by a signal (two PWM signals in an inverted relationship), the voltages obtained at the u-phase, v-phase, and w-phase output terminals Nu, Nv, and Nw are respectively converted to u-phase voltage, v-phase voltage, and w-phase. The phase voltage is applied to the brushless motor 1. By thus applying a voltage to the brushless motor 1, the u-phase current, the v-phase current, and the w-phase current are supplied from the motor driving circuit 50 to the brushless motor 1.

モータ駆動回路50とバッテリ8の負極側電源ライン(以下「接地ライン」という)Lgとの間には電流検出用抵抗51が挿入されている。電流検出回路14は、この抵抗51の両端間の電圧に基づきモータ駆動回路50からモータ1への供給電流を検出し、その供給電流の大きさを示す電流検出値Imを出力する。この電流検出値Imはマイコン20に入力される。   A current detection resistor 51 is inserted between the motor drive circuit 50 and the negative power supply line (hereinafter referred to as “ground line”) Lg of the battery 8. The current detection circuit 14 detects the supply current from the motor drive circuit 50 to the motor 1 based on the voltage across the resistor 51, and outputs a current detection value Im indicating the magnitude of the supply current. This detected current value Im is input to the microcomputer 20.

マイコン20は、ECU10に内蔵されたメモリ(図示せず)に格納されたプログラムを実行することにより、モータ1の制御のための機能単位として、モータ駆動制御部21、過電流判定部22、故障検出判定部24、および、開閉制御部26をソフトウェア的に実現している。なお、過電流判定部22、故障検出判定部24、および、開閉制御部26はハードウェア的に実現してもよい。   The microcomputer 20 executes a program stored in a memory (not shown) built in the ECU 10, thereby functioning as a functional unit for controlling the motor 1, a motor drive control unit 21, an overcurrent determination unit 22, a failure The detection determination unit 24 and the opening / closing control unit 26 are realized by software. Note that the overcurrent determination unit 22, the failure detection determination unit 24, and the switching control unit 26 may be realized in hardware.

モータ駆動制御部21は、操舵トルクTs、車速S、回転位置P、および電流検出値Imを受け取り、これらに基づき既述の電圧指令値Du,Dv,Dwを生成する。より詳しくは、モータ駆動制御部21は、操舵トルクTsおよび車速Sに基づきモータ1に流すべき電流の目標値Itを決定し、その目標値Itとモータ1のロータの回転位置Pに基づきモータの回路方程式に従って上記電圧指令値Du,Dv,Dwを求める。このとき、そのモータ回路方程式に使用されるパラメータが電流検出値Imに基づき修正される。また、これに代えて、上記電流目標値Itのq軸成分と上記電流検出値Imのq軸成分との差および上記電流目標値Itのd軸成分と上記電流検出値Imのd軸成分との差をそれぞれ打ち消すためにモータに印加すべき電圧の値を上記電圧指令値Du,Dv,Dwとして求めてもよい。すなわち、電流フィードバック制御によってモータ1が駆動されるように上記電圧指令値Du,Dv,Dwを求めてもよい。なお、この場合、電流検出用抵抗51と電流検出回路14を用いてモータ1への供給電流を検出する代わりに、モータ1に供給される3相の電流のうち2相または3相を個別に検出し、それら検出結果に基づいてモータ1に流れる電流のq軸およびd軸成分を算出するようにしてもよい。   The motor drive control unit 21 receives the steering torque Ts, the vehicle speed S, the rotational position P, and the current detection value Im, and generates the voltage command values Du, Dv, Dw described above based on these. More specifically, the motor drive control unit 21 determines a target value It of current to be passed through the motor 1 based on the steering torque Ts and the vehicle speed S, and based on the target value It and the rotational position P of the rotor of the motor 1, The voltage command values Du, Dv, Dw are obtained according to the circuit equation. At this time, parameters used in the motor circuit equation are corrected based on the detected current value Im. Alternatively, the difference between the q-axis component of the current target value It and the q-axis component of the current detection value Im, and the d-axis component of the current target value It and the d-axis component of the current detection value Im The voltage values to be applied to the motor in order to cancel each difference may be obtained as the voltage command values Du, Dv, Dw. That is, the voltage command values Du, Dv, Dw may be obtained so that the motor 1 is driven by current feedback control. In this case, instead of detecting the supply current to the motor 1 using the current detection resistor 51 and the current detection circuit 14, two or three phases of the three-phase currents supplied to the motor 1 are individually detected. It is also possible to detect the q-axis and d-axis components of the current flowing through the motor 1 based on the detection results.

モータ駆動制御部21によって生成された上記電圧指令値Du,Dv,Dwは、マイコン20から出力される。3相/PWM変調器40は、これらの電圧指令値Du,Dv,Dwに基づきPWM信号U,V,Wとその否定信号を生成する。既述のように、モータ駆動回路50は、これらの信号によって、スイッチング素子としての6個のMOS−FETの導通状態(オン/オフ)を制御されることで、上記電圧指令値Du,Dv,Dwに相当する電圧をモータ1に印加する。これにより、モータ駆動回路50からモータ1に電流が供給され、モータ1は操舵トルクTsおよび車速Sに応じた操舵補助力を発生させる。   The voltage command values Du, Dv, Dw generated by the motor drive control unit 21 are output from the microcomputer 20. The three-phase / PWM modulator 40 generates PWM signals U, V, W and their negative signals based on these voltage command values Du, Dv, Dw. As described above, the motor drive circuit 50 controls the conduction state (ON / OFF) of the six MOS-FETs as switching elements by these signals, so that the voltage command values Du, Dv, A voltage corresponding to Dw is applied to the motor 1. As a result, a current is supplied from the motor drive circuit 50 to the motor 1, and the motor 1 generates a steering assist force according to the steering torque Ts and the vehicle speed S.

過電流判定部22は、電流検出回路14により得られた電流検出値Imに基づき、モータ駆動回路50に流れる全電流(以下「トータル電流」という)が所定の許容値を超えているか否か、すなわち過電流とは見なされないトータル電流の最大値Imaxを超えているか否かを判定し、その判定結果に応じてHレベル(ハイレベル)またはLレベル(ローレベル)の信号を過電流検出信号Socとして出力する。例えば電源ラインLpがモータ線に短絡する等によりトータル電流が当該許容値Imaxよりも大きくなると、過電流検出信号SocはHレベルとなる。   Based on the current detection value Im obtained by the current detection circuit 14, the overcurrent determination unit 22 determines whether or not the total current flowing through the motor drive circuit 50 (hereinafter referred to as “total current”) exceeds a predetermined allowable value. That is, it is determined whether or not the maximum value Imax of the total current that is not regarded as overcurrent is exceeded, and an H level (high level) or L level (low level) signal is determined as an overcurrent detection signal according to the determination result. Output as Soc. For example, when the total current becomes larger than the allowable value Imax because the power supply line Lp is short-circuited to the motor line, the overcurrent detection signal Soc becomes H level.

故障検出判定部24は、トルクセンサ3により得られた操舵トルクTsおよび電流検出回路14により得られた電流検出値Imに基づき、故障の有無を示す故障検出信号Sfを出力する。この故障検出信号Sfは、例えば、操舵トルクTsの値がトルクセンサ3の中立点近傍であるにも拘わらずトータル電流が所定電流値Iaよりも大きい場合にHレベルとなり、それ以外の場合にLレベルとなる信号である。ここで所定電流値Iaは、操舵トルクTsがトルク中立点近傍となる状態での正常動作時におけるトータル電流の最大値に相当する。   The failure detection determination unit 24 outputs a failure detection signal Sf indicating the presence or absence of a failure based on the steering torque Ts obtained by the torque sensor 3 and the current detection value Im obtained by the current detection circuit 14. This failure detection signal Sf is, for example, H level when the value of the steering torque Ts is near the neutral point of the torque sensor 3 and the total current is greater than the predetermined current value Ia, and L otherwise. This is a level signal. Here, the predetermined current value Ia corresponds to the maximum value of the total current during normal operation with the steering torque Ts near the torque neutral point.

開閉制御部26は、上記の過電流検出信号Socおよび故障検出信号Sfを受け取り、これらの信号Soc,Sfに基づき、開閉制御信号Sswを出力する。この開閉制御信号Sswは駆動部11における開閉器60に与えられる。この開閉制御信号Sswの詳細は後述する。   The open / close control unit 26 receives the overcurrent detection signal Soc and the failure detection signal Sf, and outputs an open / close control signal Ssw based on these signals Soc and Sf. The opening / closing control signal Ssw is given to the switch 60 in the drive unit 11. Details of the open / close control signal Ssw will be described later.

また、開閉制御部26は、過電流検出信号Socおよび故障検出信号Sfの少なくとも一方がHレベルであればHレベルとなり、過電流検出信号Socおよび故障検出信号Sfが共にLレベルであればLレベルとなる信号を、リレー制御信号Srとして出力する。このリレー制御信号Srは、リレー65のためのリレー駆動回路(不図示)に与えられる。このリレー駆動回路は、リレー制御信号SrがLレベルのときにはリレー65を駆動しない。このとき、モータ駆動回路50からモータ1への電流供給が可能となる。一方、リレー制御信号SrがHレベルのときはリレー65を駆動する。これにより、モータ駆動回路50からモータ1への電流供給が遮断される。   Further, the switching control unit 26 is at the H level if at least one of the overcurrent detection signal Soc and the failure detection signal Sf is at the H level, and is at the L level if both the overcurrent detection signal Soc and the failure detection signal Sf are at the L level. Is output as a relay control signal Sr. This relay control signal Sr is given to a relay drive circuit (not shown) for the relay 65. This relay drive circuit does not drive the relay 65 when the relay control signal Sr is at L level. At this time, current can be supplied from the motor drive circuit 50 to the motor 1. On the other hand, when the relay control signal Sr is at the H level, the relay 65 is driven. Thereby, the current supply from the motor drive circuit 50 to the motor 1 is interrupted.

<2.2 モータ駆動回路への電源供給のための構成と動作>
図2に示すように、駆動部11は、モータ駆動回路50への電源電圧の供給/遮断を制御するために上記開閉器60を備えている。また駆動部11は、モータ駆動回路50への電源電圧の供給を適切に行うために、モータ駆動回路50に並列に接続された電圧安定化コンデンサ76を備えると共に、サージ吸収用ツェナーダイオード72を備えている。このツェナーダイオード72のカソードはバッテリ8の正極側電源ライン(以下、単に「電源ライン」という)Lpに接続され、アノードは接地ラインLgに接続されている。さらに、電源ラインLpのうちツェナーダイオード72と電圧安定化コンデンサ76との間の部分には、ノイズ防止用のインダクタ74が挿入されている。
<2.2 Configuration and operation for supplying power to the motor drive circuit>
As shown in FIG. 2, the drive unit 11 includes the switch 60 in order to control the supply / cutoff of the power supply voltage to the motor drive circuit 50. The drive unit 11 also includes a voltage stabilizing capacitor 76 connected in parallel to the motor drive circuit 50 and a surge absorbing Zener diode 72 in order to appropriately supply the power supply voltage to the motor drive circuit 50. ing. The cathode of the Zener diode 72 is connected to a positive power line (hereinafter simply referred to as “power line”) Lp of the battery 8, and the anode is connected to the ground line Lg. Further, a noise preventing inductor 74 is inserted between the Zener diode 72 and the voltage stabilizing capacitor 76 in the power supply line Lp.

開閉器60は、上記電源ラインLpのうちバッテリ8とインダクタ74との間の部分に挿入されており、第1の電界効果トランジスタ(以下「第1FET」という)61と第2の電界効果トランジスタ(以下「第2FET」という)62とから構成されている。第1および第2FET61,62は、それらの寄生ダイオード61d,62dが互いに逆向きとなるように直列接続されている。すなわち、バッテリ8に対し第1FET61の寄生ダイオード61dが逆方向となり第2FET62の寄生ダイオード62dが順方向となるように、第1FETと第2FETとが互いに直列に接続されている。そして、第1および第2FET61,62のゲート端子には、開閉制御部26によって生成される開閉制御信号Sswが(必要に応じ所定のインタフェース回路を介して)与えられる。   The switch 60 is inserted in a portion of the power line Lp between the battery 8 and the inductor 74, and includes a first field effect transistor (hereinafter referred to as “first FET”) 61 and a second field effect transistor ( (Hereinafter referred to as “second FET”) 62. The first and second FETs 61 and 62 are connected in series so that their parasitic diodes 61d and 62d are opposite to each other. That is, the first FET and the second FET are connected in series so that the parasitic diode 61d of the first FET 61 is in the reverse direction and the parasitic diode 62d of the second FET 62 is in the forward direction with respect to the battery 8. The gate terminals of the first and second FETs 61 and 62 are supplied with an opening / closing control signal Ssw generated by the opening / closing control unit 26 (via a predetermined interface circuit if necessary).

上記のような構成によれば、モータ制御装置の動作中において、過電流判定部22により過電流が検出されるか、または、故障検出判定部24によって故障が検出されることにより、過電流検出信号Socおよび故障検出信号Sfの一方または双方がHレベルになると、開閉制御信号SswがHレベルからLレベルへと変化する。これにより、上記第1および第2FET61,62は共にオフ状態、すなわち開閉器60が開成状態となる。その結果、バッテリ8から過大な電流が流れるのが防止される。また、このとき既述のように、リレー信号SrがHレベルとなってリレー65も開成状態となるので、モータ駆動回路50からモータ1への電流供給も遮断される。   According to the above configuration, an overcurrent is detected when the overcurrent is detected by the overcurrent determination unit 22 or a failure is detected by the failure detection determination unit 24 during the operation of the motor control device. When one or both of the signal Soc and the failure detection signal Sf become H level, the open / close control signal Ssw changes from H level to L level. As a result, both the first and second FETs 61 and 62 are turned off, that is, the switch 60 is opened. As a result, an excessive current is prevented from flowing from the battery 8. At this time, as described above, the relay signal Sr becomes H level and the relay 65 is also opened, so that the current supply from the motor drive circuit 50 to the motor 1 is also cut off.

これに対し、過電流検出信号Socおよび故障検出信号Sfが共にLレベルであって、バッテリ8から開閉器60およびインダクタ74を介してモータ駆動回路50に対して電源電圧の供給が開始されるとき(以下「電源投入時」という)の動作は、以下のようになる。なお以下では、電源投入の直前において電圧安定化コンデンサ76は放電状態であって電荷を蓄積していないものとする。   In contrast, when the overcurrent detection signal Soc and the failure detection signal Sf are both at the L level, supply of power supply voltage from the battery 8 to the motor drive circuit 50 via the switch 60 and the inductor 74 is started. The operation (hereinafter referred to as “when the power is turned on”) is as follows. In the following description, it is assumed that the voltage stabilizing capacitor 76 is in a discharged state and does not accumulate charges immediately before power is turned on.

従来のように、開閉器60が開成状態(オフ状態)から閉成状態(オン状態)へと変化してオン状態をそのまま維持すると、電圧安定化コンデンサ76の容量値が大きいので、過大な突入電流が流れて第1および第2FET61,62が焼損するおそれがある。これに対し本実施形態では、電源投入時には、開閉制御信号Sswが図3に示すように変化する。すなわち、開閉制御信号Sswは、HレベルとLレベルとの間で交互に繰り返し変化し、かつ、この変化の期間においてHレベルの期間が徐々に長くなって所定期間後には連続的にHレベルとなる。典型的には、開閉制御信号Sswは、Hレベル期間の割合を示すデューティ比が0から1に向かって漸増する電圧信号として開閉制御部26により生成される(以下では、電源投入時において開閉制御信号Sswのデューティ比が0から1に向かって漸増するものとして説明する)。   If the switch 60 changes from the open state (off state) to the closed state (on state) and maintains the on state as it is, the capacitance value of the voltage stabilizing capacitor 76 is large, which is excessive. There is a possibility that current flows and the first and second FETs 61 and 62 burn out. In contrast, in this embodiment, when the power is turned on, the open / close control signal Ssw changes as shown in FIG. That is, the open / close control signal Ssw changes alternately and repeatedly between the H level and the L level, and during this change period, the H level period becomes gradually longer, and after the predetermined period, the H level continuously changes to the H level. Become. Typically, the open / close control signal Ssw is generated by the open / close control unit 26 as a voltage signal in which the duty ratio indicating the ratio of the H level period gradually increases from 0 to 1 (hereinafter referred to as open / close control at power-on). (It is assumed that the duty ratio of the signal Ssw gradually increases from 0 to 1).

このような開閉制御信号Sswによれば、電源投入時(典型的には、図示しないイグニションスイッチがオンされてECU10を含む電動パワーステアリング装置が起動されたとき)において、開閉器60すなわち第1および第2FET61,62は、オン状態とオフ状態とを交互に繰り返し、かつ、その繰り返しにおいてオン状態の期間(オン期間)が徐々に長くなり所定期間後には連続的にオン状態となる。このようにして、第1および第2FET61,62がオンとオフを繰り返すことにより、過大な突入電流が発生せず、開閉器60すなわち第1および第2FET61,62を流れる電流値の変化が従来よりも小さくなって、電圧安定化コンデンサ76は従来よりも緩やかに電源電圧(バッテリ8の電圧)に充電される。したがって、開閉器60を構成する第1および第2FET61,62が突入電流によって焼損することはない。   According to such an opening / closing control signal Ssw, when the power is turned on (typically, when an ignition switch (not shown) is turned on and an electric power steering apparatus including the ECU 10 is started), the switch 60, that is, the first and The second FETs 61 and 62 alternately repeat the ON state and the OFF state, and the ON state period (ON period) is gradually increased in the repetition, and the second FETs 61 and 62 are continuously turned ON after a predetermined period. In this way, when the first and second FETs 61 and 62 are repeatedly turned on and off, an excessive inrush current does not occur, and the change in the value of the current flowing through the switch 60, that is, the first and second FETs 61 and 62, is more than conventional. The voltage stabilizing capacitor 76 is charged to the power supply voltage (the voltage of the battery 8) more slowly than before. Therefore, the first and second FETs 61 and 62 constituting the switch 60 are not burned out by the inrush current.

また、図3に示すように開閉制御信号Sswのデューティ比が変化する期間のうち、開閉制御信号SswがHレベルの期間T1,T3,T5,T7では、バッテリ8から開閉器60およびインダクタ74を介して電圧安定化コンデンサ76(およびモータ駆動回路50)へと電流が流れ、開閉制御信号SswがLレベルの期間T2,T4,T6,T8では開閉器60によってバッテリ8からの電流供給が遮断される。しかし、開閉器60と電圧安定化コンデンサ76との間にインダクタ74が挿入されていることから、電圧安定化コンデンサ76等へ向かう電流は急激には0にならず、ツェナーダイオード72→インダクタ74→電圧安定化コンデンサ76→ツェナーダイオード72という経路で循環電流Icirが流れ、電圧安定化コンデンサ76への充電が継続する。すなわち、上記期間T2,T4,T6,T8においてサージ吸収用ツェナーダイオード72は還流ダイオードとして機能する。これにより、インダクタ74が大きなインダクタンス値を有していても、バッテリ8からの電流供給が開閉器60によって遮断されたときに大きな逆起電力が発生することはない。   Further, as shown in FIG. 3, in the periods T1, T3, T5, and T7 in which the switching control signal Ssw is at the H level among the periods in which the duty ratio of the switching control signal Ssw changes, the switch 60 and the inductor 74 are connected from the battery 8. Current flows to the voltage stabilization capacitor 76 (and the motor drive circuit 50) through the switch 60, and the current supply from the battery 8 is cut off by the switch 60 in the periods T2, T4, T6, and T8 when the switching control signal Ssw is at the L level. The However, since the inductor 74 is inserted between the switch 60 and the voltage stabilizing capacitor 76, the current going to the voltage stabilizing capacitor 76 or the like does not suddenly become zero, and the Zener diode 72 → the inductor 74 → The circulating current Icir flows through the path from the voltage stabilizing capacitor 76 to the Zener diode 72, and charging to the voltage stabilizing capacitor 76 continues. That is, the surge absorbing Zener diode 72 functions as a free-wheeling diode in the periods T2, T4, T6, and T8. Thereby, even if the inductor 74 has a large inductance value, a large back electromotive force is not generated when the current supply from the battery 8 is interrupted by the switch 60.

<3.効果>
上記のように本実施形態によれば、故障発生時等の異常検出時に直流電源としてのバッテリ8から過大な電流が流れるのを防止するための開閉器60がFETで実現されており、電源投入時には、開閉制御信号Sswのデューティ比が0〜1に向かって漸増するので(図3)、電圧安定化コンデンサ76の容量値が大きなものであっても、突入電流を緩和することができる。ここで、開閉器60はFETで構成されているので、電磁リレーを使用する場合に比べて極めて高速に開閉器60のオン・オフを制御することができる(スイッチング速度は例えば数十ナノ秒〜数百ナノ秒程度)。このため、突入電流が十分に緩和されるように電圧安定化コンデンサ76の容量値やインダクタ74のインダクタンス値に応じて適切に開閉器60のオン・オフの期間や周期を設定することができる。その結果、プリチャージ回路等の部品を別途使用しなくとも、また大型の開閉器を使用しなくとも、突入電流による開閉器の損傷(開閉器を構成するFETの焼損)を回避することができる。また、このときの開閉器60のオン・オフ動作時におけるオフ期間においてサージ吸収用ツェナーダイオード72が還流ダイオードとして機能するので、その突入電流の経路がノイズ防止用インダクタ74等のような大きなインダクタンス成分を含む場合であっても、逆起電力の発生が抑制される。
<3. Effect>
As described above, according to the present embodiment, the switch 60 for preventing an excessive current from flowing from the battery 8 as the DC power source when an abnormality such as a failure occurs is realized by the FET, and the power is turned on. Sometimes, since the duty ratio of the switching control signal Ssw gradually increases from 0 to 1 (FIG. 3), the inrush current can be reduced even if the capacitance value of the voltage stabilizing capacitor 76 is large. Here, since the switch 60 is composed of an FET, it is possible to control the on / off of the switch 60 at a very high speed compared to the case of using an electromagnetic relay (the switching speed is, for example, several tens of nanoseconds to Hundreds of nanoseconds). For this reason, the on / off period and cycle of the switch 60 can be appropriately set according to the capacitance value of the voltage stabilizing capacitor 76 and the inductance value of the inductor 74 so that the inrush current is sufficiently relaxed. As a result, it is possible to avoid damage to the switch due to the inrush current (burning of the FET constituting the switch) without using a separate component such as a precharge circuit or a large switch. . Further, since the surge absorbing Zener diode 72 functions as a freewheeling diode during the off period during the on / off operation of the switch 60 at this time, the inrush current path has a large inductance component such as the noise preventing inductor 74. Even if it contains, generation | occurrence | production of a counter electromotive force is suppressed.

このようにして本実施形態によれば、モータ制御装置の製造に必要な部品やコストの増大を抑えつつ電源投入時の突入電流を確実に低減することができ、これによりモータ制御装置の品質を向上させることができる。また、モータ制御装置を小型化し消費電力を低減することも可能となる。   Thus, according to the present embodiment, it is possible to reliably reduce the inrush current when the power is turned on while suppressing an increase in parts and cost required for manufacturing the motor control device, thereby improving the quality of the motor control device. Can be improved. It is also possible to reduce the motor control device and reduce power consumption.

また上記実施形態では、開閉器60を構成する第1および第2FET61,62は、それらの寄生ダイオード61d,62dが互いに逆向きとなるように接続されているので(図2)、誤ってバッテリ8が逆向きに接続された場合であっても過大な電流が流れることはなく、バッテリ8の接続誤りからモータ制御装置を保護することができる。   In the above embodiment, the first and second FETs 61 and 62 constituting the switch 60 are connected so that the parasitic diodes 61d and 62d are opposite to each other (FIG. 2). Even when they are connected in the opposite direction, an excessive current does not flow, and the motor control device can be protected from a connection error of the battery 8.

さらに上記実施形態では、電源投入時にサージ吸収用ツェナーダイオード72が還流ダイオードとして機能するので、サージ吸収用ツェナーダイオード72を有するモータ制御装置であれば新たに還流ダイオードを設ける必要はない。   Furthermore, in the above embodiment, since the surge absorbing Zener diode 72 functions as a freewheeling diode when the power is turned on, it is not necessary to newly provide a freewheeling diode if the motor control device has the surge absorbing Zener diode 72.

さらにまた、上記実施形態に係るモータ制御装置をECUとして使用する電動パワーステアリング装置では、必要な部品やコストの増大を抑えつつ電源投入時の突入電流を確実に低減できるので、故障時等に電流供給を遮断するために設けられる開閉手段の大型化やコストの増大を抑えつつ電動パワーステアリング装置を高出力化することが可能となる。   Furthermore, in the electric power steering device that uses the motor control device according to the above embodiment as an ECU, the inrush current at the time of power-on can be surely reduced while suppressing the increase in necessary parts and cost, so that the current at the time of failure etc. It is possible to increase the output of the electric power steering device while suppressing the increase in size and cost of the opening / closing means provided to shut off the supply.

<4.変形例>
<4.1 第1の変形例>
上記実施形態における駆動部11では、図2に示すように、開閉器60を構成する2個のFET61,62は、バッテリ8に近い方の第1FET61の寄生ダイオード61dがバッテリ8に対し逆方向となり、バッテリ8から遠い方の第2FET62の寄生ダイオード62dがバッテリ8に対し順方向となるように接続されているが、開閉器60の構成はこれに限定されない。例えば、このような構成に代えて、バッテリ8に近い方の第1FET61の寄生ダイオード61dがバッテリ8に対し順方向となり、バッテリ8から遠い方の第2FET62の寄生ダイオード62dがバッテリ8に対し逆方向となるように、第1および第2FET61,62を接続してもよい。すなわち、駆動部11の構成として図4に示すような構成を採用してもよい。この構成では、図2に示す開閉器60に代えて、図4に示す開閉器60Bが使用されており、この構成を採用したモータ制御装置も上記実施形態と同様の効果を奏する。
<4. Modification>
<4.1 First Modification>
In the drive unit 11 in the above embodiment, as shown in FIG. 2, the two FETs 61 and 62 constituting the switch 60 have the parasitic diode 61 d of the first FET 61 closer to the battery 8 in the opposite direction to the battery 8. The parasitic diode 62d of the second FET 62 far from the battery 8 is connected so as to be in the forward direction with respect to the battery 8, but the configuration of the switch 60 is not limited to this. For example, instead of such a configuration, the parasitic diode 61 d of the first FET 61 closer to the battery 8 is in the forward direction with respect to the battery 8, and the parasitic diode 62 d of the second FET 62 far from the battery 8 is in the reverse direction with respect to the battery 8. The first and second FETs 61 and 62 may be connected so that That is, the configuration shown in FIG. 4 may be adopted as the configuration of the drive unit 11. In this configuration, a switch 60B shown in FIG. 4 is used in place of the switch 60 shown in FIG. 2, and the motor control device adopting this configuration also has the same effect as the above embodiment.

<4.2 第2の変形例>
また、上記実施形態における駆動部11(図2)では、開閉器60が2個のFET61,62で構成されているが、これに代えて、図5に示すように、バッテリ8に対し順方向の寄生ダイオード62dを含む第2FET62を省略(短絡除去)し、バッテリ8に対し逆方向の寄生ダイオード61dを含む第1FET61のみで開閉器が構成されてもよい。この場合、電源投入時における開閉器60Cのオフ期間T2,T4,T6,T8(図3参照)には、ツェナーダイオード72→インダクタ74→電圧安定化コンデンサ76→ツェナーダイオード72という経路で循環電流Icirが流れる。なお、この場合、誤ってバッテリ8が逆向きに接続されると過大な電流が流れるので、バッテリ8の誤接続を防止するような手段を別途設けるのが好ましい。
<4.2 Second Modification>
Further, in the drive unit 11 (FIG. 2) in the above embodiment, the switch 60 is configured by two FETs 61 and 62, but instead of this, as shown in FIG. The second FET 62 including the parasitic diode 62d may be omitted (short circuit removal), and the switch may be configured by only the first FET 61 including the parasitic diode 61d in the reverse direction with respect to the battery 8. In this case, during the off periods T2, T4, T6 and T8 (see FIG. 3) of the switch 60C when the power is turned on, the circulating current Icir is routed along the path of the Zener diode 72 → the inductor 74 → the voltage stabilizing capacitor 76 → the Zener diode 72. Flows. In this case, if the battery 8 is erroneously connected in the reverse direction, an excessive current flows. Therefore, it is preferable to separately provide a means for preventing the battery 8 from being erroneously connected.

<4.3 第3の変形例>
さらに、上記実施形態における駆動部11(図2)では、電源投入時(における開閉器60のオフ期間)にサージ吸収用ツェナーダイオード72が還流ダイオードとして機能するが、この還流ダイオードとして他のダイオードを使用してもよく、この還流ダイオードはツェナーダイオードである必要はない。例えば、サージ吸収用ツェナーダイオード72に代えて又はこれと共に、図6に示すように、電圧安定化コンデンサ76に蓄積された電荷を放電させるための第3の電界効果トランジスタ(以下「放電用FET」という)73を設けてもよい。この場合、放電用FET73は、その寄生ダイオード73dのカソード(およびドレイン端子)が第2FET62とインダクタ74との接続点に接続され、ソース端子が接地ラインLgに接続される。これにより、寄生ダイオード73dは電源投入時において還流ダイオードとして機能する。すなわち、電源投入時における開閉器60のオフ期間T2,T4,T6,T8(図3参照)には、寄生ダイオード73d→インダクタ74→電圧安定化コンデンサ76→寄生ダイオード73dという経路で循環電流Icirが流れる。
<4.3 Third Modification>
Furthermore, in the drive unit 11 (FIG. 2) in the above embodiment, the surge absorbing Zener diode 72 functions as a freewheeling diode when the power is turned on (when the switch 60 is off). It may be used and the freewheeling diode need not be a Zener diode. For example, instead of or together with the surge absorbing Zener diode 72, as shown in FIG. 6, a third field effect transistor (hereinafter “discharge FET”) for discharging the charge accumulated in the voltage stabilizing capacitor 76 is used. 73) may be provided. In this case, in the discharging FET 73, the cathode (and drain terminal) of the parasitic diode 73d is connected to the connection point between the second FET 62 and the inductor 74, and the source terminal is connected to the ground line Lg. Thus, the parasitic diode 73d functions as a freewheeling diode when the power is turned on. That is, during the off periods T2, T4, T6, and T8 of the switch 60 when the power is turned on (see FIG. 3), the circulating current Icir flows through the path of the parasitic diode 73d → the inductor 74 → the voltage stabilizing capacitor 76 → the parasitic diode 73d. Flowing.

なお、既述の第1および第2の変形例(図4、図5)においても、図6に示す構成と同様に、サージ吸収用ツェナーダイオード72に代えて又はこれと共に、還流ダイオードとして機能しうる寄生ダイオード73dを含む放電用FET73を使用してもよい。このような放電用FET73を備える構成を採用した場合、その放電用FET73のオンおよびオフを制御するための制御信号は、例えばマイコン20において生成される。また、図6に示す構成において、開閉器60に代えて図4に示す開閉器60Bを使用してもよい。   Note that the first and second modified examples (FIGS. 4 and 5) described above function as a freewheeling diode instead of or together with the surge absorbing Zener diode 72, similarly to the configuration shown in FIG. A discharge FET 73 including a parasitic diode 73d that can be used may be used. When the configuration including such a discharge FET 73 is employed, a control signal for controlling on / off of the discharge FET 73 is generated in the microcomputer 20, for example. Further, in the configuration shown in FIG. 6, a switch 60 </ b> B shown in FIG. 4 may be used instead of the switch 60.

<4.4 他の変形例>
上記実施形態およびその変形例に係るモータ制御装置は、3相ブラシレスモータ1を駆動するための装置であるが、本発明はこれに限定されるものではない。以上の説明から明らかなように、本発明は、3相以外の相数のブラシレスモータやブラシ付きモータ等、他の種類の電動モータを駆動するためのモータ制御装置にも適用可能である。
<4.4 Other Modifications>
The motor control device according to the embodiment and the modification thereof is a device for driving the three-phase brushless motor 1, but the present invention is not limited to this. As is apparent from the above description, the present invention is also applicable to a motor control device for driving other types of electric motors such as a brushless motor having a number of phases other than three phases and a motor with brushes.

また、上記実施形態およびその変形例では、バッテリ8からモータ駆動回路50への電流供給のための経路としての電源ラインLpにインダクタ74が挿入されているが、このようなインダクタ74が部品として使用されていない場合であっても本発明の適用が可能である。この場合においても、電源ラインLp等の電流経路はインダクタンス成分を含むので、電流投入時において還流ダイオードとして機能する素子が必要となる。   In the above-described embodiment and its modifications, the inductor 74 is inserted in the power supply line Lp as a path for supplying current from the battery 8 to the motor drive circuit 50. Such an inductor 74 is used as a component. Even if it is not done, the present invention can be applied. Even in this case, since the current path such as the power supply line Lp includes an inductance component, an element that functions as a free-wheeling diode at the time of supplying current is required.

なお本発明は、上述したコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置だけでなく、ピニオンアシスト型やラックアシスト型の電動パワーステアリング装置にも適用できる。また、本発明は、電動パワーステアリング装置以外のモータ制御装置にも適用できる。   The present invention can be applied not only to the above-described column assist type electric power steering apparatus but also to a pinion assist type or rack assist type electric power steering apparatus. The present invention can also be applied to motor control devices other than the electric power steering device.

1…ブラシレスモータ、10…ECU(モータ制御装置)、60,60B,60C…開閉器(開閉手段)、61…第1FET(第1の電界効果トランジスタ)、62…第2FET(第2の電界効果トランジスタ)、61d,62d…寄生ダイオード、72…サージ吸収用ツェナーダイオード、73…放電用FET(第3の電界効果トランジスタ)、73d…寄生ダイオード、74…インダクタ、76…電圧安定化コンデンサ、Lp…電源ライン(電流供給経路)、Lg…接地ライン(電流供給経路)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Brushless motor, 10 ... ECU (motor control apparatus), 60, 60B, 60C ... Switch (switching means), 61 ... 1st FET (1st field effect transistor), 62 ... 2nd FET (2nd field effect) Transistor), 61d, 62d ... parasitic diode, 72 ... surge absorbing Zener diode, 73 ... discharge FET (third field effect transistor), 73d ... parasitic diode, 74 ... inductor, 76 ... voltage stabilizing capacitor, Lp ... Power line (current supply path), Lg... Ground line (current supply path).

Claims (3)

電圧安定化コンデンサが並列に接続された駆動回路を含み、直流電源から電源電圧の供給を受けて当該駆動回路により電動モータを駆動するモータ制御装置であって、
前記直流電源に対し寄生ダイオードが逆方向となるように前記直流電源から前記駆動回路への電流供給経路に挿入された第1の電界効果トランジスタと、前記直流電源に対し寄生ダイオードが順方向となるように前記第1の電界効果トランジスタと直列に接続されて前記電流供給経路に挿入された第2の電界効果トランジスタとを含む開閉手段と、
前記開閉手段と前記電圧安定化コンデンサとの間に配置され、前記電圧安定化コンデンサに供給される電流を前記第1および第2の電界効果トランジスタがオフされたときに環流させる還流ダイオードと、
前記直流電源から前記駆動回路への前記電源電圧の供給が開始されるときに、前記開閉手段がオン状態の期間を徐々に長くしつつオン状態とオフ状態とを交互に繰り返すように前記第1および第2の電界効果トランジスタをオンおよびオフさせる開閉制御手段と
前記還流ダイオードを寄生ダイオードとして含み、オンされたときに、前記電圧安定化コンデンサに蓄積された電荷を放電させる第3の電界効果トランジスタと
を備えることを特徴とする、モータ制御装置。
A motor control device including a drive circuit in which a voltage stabilizing capacitor is connected in parallel, receiving power supply voltage from a DC power supply and driving the electric motor by the drive circuit;
The first field effect transistor inserted in the current supply path from the DC power supply to the drive circuit so that the parasitic diode is in the reverse direction with respect to the DC power supply, and the parasitic diode is in the forward direction with respect to the DC power supply. Open / close means including a second field effect transistor connected in series with the first field effect transistor and inserted into the current supply path ,
A free-wheeling diode disposed between the switching means and the voltage stabilizing capacitor and circulating a current supplied to the voltage stabilizing capacitor when the first and second field effect transistors are turned off;
When the supply of the power supply voltage from the DC power supply to the drive circuit is started, the first and second switching units are alternately turned on and off while gradually increasing the on-state period. Open / close control means for turning on and off the second field effect transistor ;
A motor control apparatus comprising: a third field effect transistor including the freewheeling diode as a parasitic diode and discharging the charge accumulated in the voltage stabilizing capacitor when turned on. .
前記電流供給経路のうち前記還流ダイオードと前記電圧安定化コンデンサとの間の部分に挿入されたインダクタを更に備えることを特徴とする、請求項1に記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 1, further comprising an inductor inserted in a portion of the current supply path between the freewheeling diode and the voltage stabilizing capacitor. 車両のステアリング機構に電動モータによって操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
請求項1または2に記載のモータ制御装置を備え、
前記モータ制御装置は、前記ステアリング機構に操舵補助力を与える電動モータを駆動することを特徴とする、電動パワーステアリング装置。
An electric power steering device for applying a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by an electric motor,
A motor control device according to claim 1 or 2 ,
The electric power steering apparatus, wherein the motor control apparatus drives an electric motor that applies a steering assist force to the steering mechanism.
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