JP4456517B2 - Electric power steering device - Google Patents
Electric power steering device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4456517B2 JP4456517B2 JP2005108193A JP2005108193A JP4456517B2 JP 4456517 B2 JP4456517 B2 JP 4456517B2 JP 2005108193 A JP2005108193 A JP 2005108193A JP 2005108193 A JP2005108193 A JP 2005108193A JP 4456517 B2 JP4456517 B2 JP 4456517B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- voltage
- electric power
- capacitor
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
本発明は、電源に昇圧回路を有する電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus having a booster circuit in a power source.
電動パワーステアリング装置は、操向ハンドルを操舵する際にステアリング軸に発生する操舵トルクを検出し、この検出信号に基づいて大きな操舵力が必要なとき、モータを駆動して操舵補助力を発生させ、操向ハンドルの操舵力を軽減するように動作する。すなわち、操向ハンドルが操舵されているときに、その操舵トルクが大きい場合には大きな操舵力が必要とされるので大きな操舵補助力を供給するように、モータ電流の目標値を設定して、モータの実電流値をこの目標値と一致するようにフィードバック制御を行う。また、操舵トルクが小さい場合には大きな操舵力を必要としないので小さな操舵補助力を供給するようにモータ電流の目標値を設定する。 The electric power steering device detects a steering torque generated in the steering shaft when steering the steering handle, and generates a steering assist force by driving a motor when a large steering force is required based on this detection signal. , It operates to reduce the steering force of the steering handle. That is, when the steering handle is being steered, if the steering torque is large, a large steering force is required, so the target value of the motor current is set so as to supply a large steering assist force, Feedback control is performed so that the actual current value of the motor matches the target value. Further, when the steering torque is small, a large steering force is not required, so the target value of the motor current is set so as to supply a small steering assist force.
ところで、このようなシステムでは、モータに常に電流が流れるわけではなく、操向ハンドルが駆動されない限りモータに電流は流れない。しかし、モータが電流を必要とする場合には、大電流を流す必要がある。最大の操舵補助力が必要とされる据切りなどのとき、要求される電力は通常の2000ccクラスの自動車で600ワット〜800ワット程度になり、電源を12Vバッテリに求めるとモータ効率を考えて60A以上の電流が必要となることがある。 By the way, in such a system, current does not always flow through the motor, and current does not flow through the motor unless the steering handle is driven. However, when the motor requires a current, a large current needs to flow. When the maximum steering assist force is required, the required power is about 600 watts to 800 watts for a normal 2000 cc class car. The above current may be required.
このように大きな電流を制御するためには大電流に対応した半導体スイッチング素子が必要になる。半導体スイッチング素子の大きさは流しうる電流の大きさによって決まる。しかも、実際に大電流をチョッパ制御するためには、モータに流す最大電流の1.5倍乃至2倍のピーク電流値を有する半導体スイッチング素子が必要になり、このため、回路が大型化し、高価になることが避けられない。さらに大きな電流を流すためには、回路周辺の配線も電流を流すに充分な太さが要求されることになり、配線の重量が問題になってくる。さらに、モータ電流を制限すると所定のトルクを得るためにはより大型のモータが必要となり、装置がより大型になるという問題が生まれる。また、モータの回転が速い状態では、モータからの起電力が大きくなって電流が流れ難くなるという現象も知られている。さらに、電池(バッテリ)から大きな電流を取ると、操向ハンドルを操舵するたびに電池の電圧が低下し、電気系統に雑音が発生したり、夜間走行中などではヘッドランプの明るさに変動を起こしたりする原因になっていた。 In order to control such a large current, a semiconductor switching element corresponding to the large current is required. The size of the semiconductor switching element is determined by the amount of current that can be passed. Moreover, in order to actually perform chopper control of a large current, a semiconductor switching element having a peak current value of 1.5 to 2 times the maximum current flowing through the motor is required, which increases the size and cost of the circuit. Inevitable. In order to pass a larger current, the wiring around the circuit is also required to be thick enough to pass the current, and the weight of the wiring becomes a problem. Furthermore, if the motor current is limited, a larger motor is required to obtain a predetermined torque, resulting in a problem that the apparatus becomes larger. In addition, there is a known phenomenon that when the motor rotates fast, the electromotive force from the motor increases and current does not flow easily. In addition, if a large current is taken from the battery (battery), the voltage of the battery will drop each time the steering wheel is steered, noise will be generated in the electrical system, and the brightness of the headlamp will fluctuate during night driving. It was a cause to wake up.
このような問題を解決するため、昇圧回路の出力側に第2の電池を設けた電源装置の例が報告されている。たとえば、第1の電池と、この第1の電池に接続された昇圧装置と、この昇圧装置に接続された第2の電池と、この第2の電池に接続され、操向ハンドルの回転力信号に対応したステアリングモータの駆動電力を供給する制御回路と、この制御回路に接続されたステアリングモータとで構成した電動パワーステアリング用の電源装置の例が報告されている(特許文献1参照。)。 In order to solve such a problem, an example of a power supply device in which a second battery is provided on the output side of the booster circuit has been reported. For example, a first battery, a booster connected to the first battery, a second battery connected to the booster, and a torque signal of the steering handle connected to the second battery There has been reported an example of a power supply device for electric power steering configured by a control circuit for supplying driving power of a steering motor corresponding to the above and a steering motor connected to the control circuit (see Patent Document 1).
図8に示すように、特許文献1の電源装置25は、昇圧装置32により第1の電池31の電圧を昇圧し、第2の電池33に電力を蓄え、第2の電池33よりステアリングモータ19などの負荷に電力を供給するので、昇圧装置32の小形化が図れ、回路重量の低下、価格の低減が可能となる。また機器を使用しても第1の電池31の電圧変動は生じないので、第1の電池31に接続される照明用ランプの明るさの変動を低減することができる。
しかし、このように昇圧装置の出力に第2の電池を接続する場合、
1)電圧が一般的に使用される単位バッテリの整数倍の電圧となって、電圧の自由度が少なく任意の電圧値を取ることができない。
2)昇圧電圧が第2の電池の電圧で決まってしまうので状況に応じて変更することができない。
3)通常の蓄電池(バッテリ)は寿命があり、定期交換品であるため、メンテナンスが煩雑で維持費の高いシステムとなる。
4)所定の電圧を得るため複数のバッテリを用いると装置が大きくなる。また、特殊な電池を用いるとコストが高くなる。
5)昇圧装置の出力につけたバッテリで負荷を駆動するため、バッテリ電圧が低下しても電圧を上げることができないため、操向ハンドルを速く操作した場合には、負荷に電流が流れにくくなる。
6)通常の鉛バッテリは取り出せる電荷を正確に推定することが出来ないため、バッテリの状況に応じて出力の制御を行いにくい。
などの問題が生まれる。
However, when connecting the second battery to the output of the booster in this way,
1) The voltage becomes a voltage that is an integral multiple of a unit battery that is generally used, and the voltage has a low degree of freedom and cannot take an arbitrary voltage value.
2) Since the boosted voltage is determined by the voltage of the second battery, it cannot be changed according to the situation.
3) Since a normal storage battery (battery) has a lifetime and is a regular replacement product, it is a system that requires complicated maintenance and high maintenance costs.
4) The apparatus becomes large when a plurality of batteries are used to obtain a predetermined voltage. In addition, the use of a special battery increases the cost.
5) Since the load is driven by the battery attached to the output of the booster, the voltage cannot be increased even if the battery voltage is lowered. Therefore, when the steering handle is operated quickly, the current does not easily flow to the load.
6) Since an ordinary lead battery cannot accurately estimate the charge that can be taken out, it is difficult to control the output according to the battery condition.
Problems such as are born.
本発明は、これらの問題を解決して、電圧の自由度が高く、メンテナンスが容易で部品寿命が長く、バッテリに与える負担が少なく、操舵補助を行うことができる電動パワーステアリング装置の実現を課題とする。 The present invention solves these problems, and it is an object of the present invention to realize an electric power steering apparatus that has high degree of freedom in voltage, is easy to maintain, has a long service life of components, has a small burden on the battery, and can perform steering assistance. And
前記課題を解決するため、本発明の電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵入力検出手段からの出力信号に基づいて目標電流を算出し、該目標電流によってモータを制御する電動パワーステアリング装置であって、電源の出力電圧を昇圧して前記モータに供給する昇圧手段と、前記昇圧手段の入力側に設けられ、電力を放電する容量手段とを具備することを特徴とする。これによれば、バッテリの電圧が減少しても昇圧手段の入力側に設けられた容量手段を用いて昇圧が行われる。 In order to solve the above problems, an electric power steering apparatus according to the present invention is an electric power steering apparatus that calculates a target current based on at least an output signal from a steering input detection unit and controls a motor based on the target current. The apparatus includes a booster that boosts an output voltage of a power supply and supplies the boosted voltage to the motor, and a capacitor that is provided on the input side of the booster and discharges electric power. According to this, even if the voltage of the battery decreases, boosting is performed using the capacity means provided on the input side of the boosting means.
前記電動パワーステアリング装置において、前記容量手段から前記昇圧手段への放電を制御する放電電力制御手段を有することを特徴とする。このようにすれば、モータの情報を得て、容量手段の出力制御を加味して補正を加えることができる。 The electric power steering apparatus includes a discharge power control unit that controls discharge from the capacity unit to the boost unit. In this way, motor information can be obtained and correction can be made in consideration of the output control of the capacity means.
前記電動パワーステアリング装置において、前記バッテリの前記昇圧手段への電力供給を制御する供給電力制御手段を有することができる。これにより、バッテリから昇圧手段への電流を制限することができる。 The electric power steering apparatus may include supply power control means for controlling power supply to the boosting means of the battery. Thereby, the electric current from a battery to a pressure | voltage rise means can be restrict | limited.
前記電動パワーステアリング装置において、前記昇圧手段の出力から前記容量手段への充電を制御する電力制御手段を有することを特徴とする。このようにすれば、バッテリの出力電圧が基準電圧より高いようなバッテリの負担が小さい場合に容量手段に充電することができる。 The electric power steering apparatus further includes power control means for controlling charging of the capacity means from the output of the boosting means. In this way, the capacity means can be charged when the load on the battery is small such that the output voltage of the battery is higher than the reference voltage.
昇圧手段の出力から前記容量手段への充電を制御する電力制御手段を有する構成の電動パワーステアリング用電源制御装置において、前記電力制御手段は、前記バッテリの電圧が低下したとき、又は前記昇圧手段から出力される電圧が低下したときに充電電力を上昇させることができる。 In the electric power steering power supply control device having a power control means for controlling charging of the capacity means from the output of the boosting means, the power control means is configured such that when the voltage of the battery decreases or from the boosting means When the output voltage decreases, the charging power can be increased.
バッテリの電圧が低下したとき、又は前記昇圧手段から出力される電圧が低下したときに充電電力を上昇させる構成の電動パワーステアリング装置において、前記容量手段は、前記バッテリと前記昇圧手段とを結ぶ電力供給ラインとは別のラインに配置され、前記別のラインは、一端が前記昇圧手段の出力側から前記容量手段に接続されると共に、他端は前記バッテリの出力電圧または電流が基準値よりも低い場合に導通されるスイッチ手段を介して前記昇圧手段の入力側に接続されていることが好ましい。 In the electric power steering apparatus configured to increase charging power when the voltage of the battery decreases or when the voltage output from the boosting unit decreases, the capacity unit includes power connecting the battery and the boosting unit. The other line is arranged on a line different from the supply line, and one end of the other line is connected to the capacity means from the output side of the boosting means, and the output voltage or current of the battery is lower than a reference value at the other end. It is preferable to be connected to the input side of the boosting means through a switching means that conducts when the voltage is low.
容量手段が、前記バッテリと前記昇圧手段とを結ぶ電力供給ラインとは別のラインに配置されている構成の電動パワーステアリング装置において、前記容量手段は複数個からなり、この複数個の容量手段と前記別ラインとの接続を並列あるいは直列に切り替える切替え手段を有することが好ましい。このようにすれば、容量手段を並列に接続し、充電を行い、バッテリの電圧が低下したときに、直列接続に切り替えればコンデンサ電圧が2倍になるので、バッテリの電圧の低下を補うことが出来る。 In the electric power steering apparatus having a configuration in which the capacity means is arranged on a line different from the power supply line connecting the battery and the boosting means, the capacity means includes a plurality of capacity means, It is preferable to have switching means for switching the connection with the other line in parallel or in series. In this way, when the capacity means is connected in parallel, charging is performed, and the battery voltage drops, the capacitor voltage is doubled by switching to the serial connection, so that the battery voltage drop can be compensated. I can do it.
本発明によれば、電圧の自由度が高く、メンテナンスが容易で部品寿命が長く、バッテリに与える負担が少なく、操舵補助を行うことができる電動パワーステアリング装置を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power steering apparatus which has a high degree of freedom of a voltage, is easy to maintain, has a long component life, has little burden on a battery, and can perform steering assistance is realizable.
本発明の実施の形態について添付図面に添って詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明の実施の形態である電動パワーステアリング装置10の構成を図1に示す。この装置は、駆動機構9と電源制御装置1とから構成され、操向ハンドル11を回転させると操向ハンドル11に直結するステアリング軸12は連結されたトルクセンサ20(操舵入力検出手段)を介してラックピニオン機構15を構成するピニオン13を回転し、これによってラック軸14を移動させて前輪17の方向を変えて操舵する。このとき、トルクセンサ20が検出したトルク信号Tと車速センサ21が検出した車速信号Vに応じて制御回路22は電源制御装置1からモータ19に電力を供給し目標のモータ電流を流すよう制御する。この供給電力によってモータ19は動力伝達機構18を介してピニオン13を回転させ、操向ハンドル11の操舵トルクを軽減するように動作する。
すなわち、電源制御装置1は、操舵補助力を与えるモータ19に流れる電力を供給する機能を有し、この機能を実現するために、電源制御装置1は充電電荷を保持するコンデンサを有していて、昇圧回路の入力側に電力を提供しているバッテリ(一次電源)の電圧が低下したとき、このコンデンサの電荷を昇圧回路の入力側に与えて、バッテリの電力不足を補う働きをするように構成されている。
FIG. 1 shows the configuration of an electric
That is, the power
図2は、本発明の一実施の形態である電動パワーステアリング装置10aを構成する電源制御装置1aの回路ブロック図である。図2において、符号2はバッテリ、符号3は昇圧回路(昇圧手段)、符号10aは電動パワーステアリング装置、符号Cはコンデンサ(容量手段)、符号D1はダイオード(ダイオード手段)、符号D2は他のダイオード、符号Qは電圧比較回路、符号Rは抵抗器、符号Sは半導体スイッチング素子(スイッチ手段)、符号Vrは基準電圧である。半導体スイッチング素子Sは、MOSFETやバイポーラトランジスタなど高電力をスイッチングできるものであればどのようなものでも差し支えない。
昇圧回路3の入力にバッテリ2がダイオードD2を介して接続され、出力に制御回路22が接続されている。また、昇圧回路3の入力と出力の間には半導体スイッチング素子Sと抵抗RとダイオードD1とが直列に接続されている。ここで、半導体スイッチング素子Sのドレイン−ソース間に並列に接続されているダイオードは保護用ダイオードである。また、サブストレートは、ドレイン、ソースあるいは接地端子に接続することが好ましい。さらに、半導体スイッチング素子Sの一端と抵抗Rの接続点にはコンデンサCが接続され、昇圧回路3の出力電圧がダイオードD1を介して充電されるように構成されている。電圧比較回路Qの出力は、半導体スイッチング素子Sのゲートに接続されており、正転入力(+)には基準電圧Vrが印加され、反転入力(−)にはバッテリ2の電圧が印加されている。
FIG. 2 is a circuit block diagram of the power
The
図2に沿って、本実施の形態の動作を説明する。
昇圧回路3の出力電圧がコンデンサCの電圧よりも高い場合、ダイオードD1及び抵抗器Rを介してコンデンサCは常時充電される。装置の起動時にはプリチャージ回路を別途設けて充電を行ってもよい。コンデンサCは例えば50F、動作電圧25Vのものが用いられる。ダイオードD1はコンデンサCの電荷の昇圧回路3の出力側への逆流を防止する機能を有し、抵抗器RはコンデンサCへの充電電流を制限して過渡的に大電流が流れるのを防止する機能を有している。
The operation of the present embodiment will be described with reference to FIG.
When the output voltage of the
電圧比較回路Qによって、バッテリ2の出力電圧は基準電圧Vrと比較されている。基準電圧Vrはバッテリ2の電池電圧が12Vであるとすると、例えば11Vに設定される。バッテリ2につながるシステムの負荷が大きくなり、バッテリ2からの電力の持ち出しが多く、バッテリ2の出力電圧が基準電圧Vr(11V)よりも低くなると、電圧比較回路Qが働いて半導体スイッチング素子Sを導通させ、これにより、コンデンサCの電力が昇圧回路3の入力側に供給される。このとき、バッテリ2と昇圧回路3の入力との間に接続されたダイオードD2は逆電圧になるため、バッテリ2と昇圧回路3の入力との接続は絶たれた形となる。
The output voltage of the
コンデンサCの電力が昇圧回路3の入力側に供給されて、それによってバッテリ2の負荷が軽くなり、その出力電圧が上昇して基準電圧Vr(11V)よりも高くなると、電圧比較回路Qが半導体スイッチング素子S1をオフにする。すると、コンデンサCと昇圧回路3の入力側との接続がたたれ、バッテリ2からダイオードD2を介して昇圧回路3の入力に電流が流れる。
When the power of the capacitor C is supplied to the input side of the
このように本実施の形態では、特別な制御回路を設けなくとも、一次電源であるバッテリ2と補助電源であるコンデンサCからの昇圧回路3への電力供給を制御することができ、バッテリ2の負担が大きく、バッテリ2の出力電圧が低下した場合に、コンデンサCから電力を供給してバッテリ2の負担を減らすと共に、この電源制御装置1aの負荷である制御回路22への電力供給を充分に行えるようにする。
なお、コンデンサCは昇圧回路3の出力により常時充電されているように述べたが、コンデンサCと昇圧回路3の出力との間にも半導体スイッチング素子を設け、電圧比較回路Qの反転出力で制御するなどの方法で、バッテリ2の出力電圧が基準電圧Vrより高く、バッテリ2の負担が小さい場合にだけコンデンサCを充電するようにしてもよい。あるいは、別に設けたプリチャージ回路を常時働かせて充電することもできる。
Thus, in the present embodiment, it is possible to control power supply from the
Although it has been described that the capacitor C is always charged by the output of the
図3に、本発明の他の実施の形態である電動パワーステアリング用装置10bを構成する電源制御装置1bの回路ブロック図を示す。図3において、符号4はコンデンサ出力制御装置(放電電力制御手段)、符号7は制御情報、符号Reはリレーで、それ以外の同一の機能の要素には理解が容易なように図2と同一の符号を付して示した。
FIG. 3 shows a circuit block diagram of a power
この実施の形態が図2に示したものと異なる点は、コンデンサ出力制御装置4が、負荷である制御回路22の制御情報7を得て、コンデンサCの出力制御に加味して補正を加えるようにしている点である。また、半導体スイッチング素子Sと昇圧回路3との間にリレーReが挿入されている点が相違する。
This embodiment differs from that shown in FIG. 2 in that the capacitor
この実施の形態でも、コンデンサCは、昇圧回路3の出力電圧がコンデンサCの電圧よりも高い場合、昇圧回路3の出力により、ダイオードD1及び抵抗器Rを介して常時充電されている。あるいは、コンデンサCと昇圧回路3出力との間にもスイッチング素子を設け、コンデンサ出力制御装置4の制御で、バッテリ2の出力電圧が基準電圧より高いようなバッテリ2の負担が小さい場合にだけコンデンサCを充電するようにしてもよい。
Also in this embodiment, when the output voltage of the
コンデンサ出力制御装置4は、コンデンサCの電圧を監視して充電が所定値以上になったときリレーReをオンにしておき、バッテリ2の出力電圧が基準電圧(例えば、12Vのバッテリ電圧に対して11V)よりも低くなったとき、半導体スイッチング素子Sを導通させ、コンデンサCの電力を昇圧回路3の入力に供給する。したがって、この状態では、コンデンサCの電圧が充分高く、バッテリ2の出力電圧が基準電圧よりも低くなったとき、自動的にコンデンサCの電力が昇圧回路3の入力に供給される。また、このスイッチング素子Sを制御することでコンデンサCからの電流がバッテリ2に流れ込むことを防止できるので、ダイオード2を設けない構成とすることもできる。
The capacitor
また、コンデンサ出力制御装置4は、コンデンサCの電圧を監視して、電圧の大きさによってバッテリ2の閾値である基準電圧を補正しながら、コンデンサCの電力の昇圧回路3の入力への放電を調整することもできる。すなわち、コンデンサCの充電量が少なく電圧が低いときには、基準電圧を下げて、バッテリ2の電圧がある程度下がってもコンデンサCから昇圧回路3の入力への電力放電が起こらないようにし、バッテリ2の電流負担を増大させるようにする。これにより、コンデンサCによるアシスト時間とバッテリ2の電圧との調整を行うことができる。
Further, the capacitor
図4に、本発明のさらに他の実施の形態である電動パワーステアリング装置10cを構成する電源制御装置1cの回路ブロック図を示す。図4において、符号5は入力電流制御放電制御回路(供給電力制御手段、放電電力制御手段)、符号S1、S2は半導体スイッチング素子、符号R1,R2は抵抗器であり、これ以外の図2及び図3と同一の機能の要素には図2及び図3と同一の符号を付して示した。
FIG. 4 shows a circuit block diagram of a power supply control device 1c constituting an electric
この実施の形態が図2及び図3の実施の形態と異なっている点は、バッテリ2とダイオードD2との間に半導体スイッチング素子S2が挿入されている点である。また、入力電流制御放電制御回路5を設け、半導体スイッチング素子S2を用いてバッテリ2から昇圧回路3入力側への電流の制限と、半導体スイッチング素子S1を用いてコンデンサCの昇圧回路3入力側への放電の制御とを同時に行っている点が異なる。
This embodiment differs from the embodiment of FIGS. 2 and 3 in that a semiconductor switching element S2 is inserted between the
コンデンサCは、装置の起動前に抵抗器R2からなるプリチャージ回路で、バッテリ2の電圧によって例えば12V程度まで充電されている。さらに、装置が起動した後は、昇圧回路3の出力電圧がコンデンサCの電圧よりも高い場合、昇圧回路3の出力により、ダイオードD1及び抵抗器R1を介して常時充電される。あるいは、コンデンサCと昇圧回路3の出力との間にも半導体スイッチング素子を設け、入力電流制御放電制御回路5の制御で、バッテリ2の出力電圧が基準電圧より高いようなバッテリ2の負担が小さい場合にだけコンデンサCを充電するようにしてもよい。
The capacitor C is a precharge circuit composed of a resistor R2 before the device is activated, and is charged to, for example, about 12V by the voltage of the
入力電流制御放電制御回路5は、制御回路22での負荷が大きくなり、バッテリ2からの放電電流が多くなった場合に、コンデンサCからの出力を昇圧回路3の入力側に接続する。さらに、コンデンサCの電圧やバッテリの電圧を検出し、この検出値に応じて、半導体スイッチング素子S1及び半導体スイッチング素子S2を断続して、バッテリ2から昇圧回路3へ入力される電流と、コンデンサCから昇圧回路3へ入力される電流とを制御し、バッテリ2の電圧ができるだけ11Vを下回ることがないように、また、コンデンサCの電荷を多くしてコンデンサCからの放電時間をできるだけ長くできるように調整する。
The input current control
図5に、本発明の他の実施の形態である電動パワーステアリング装置10dを構成する電源制御装置1dの回路ブロック図を示す。図5において、符号6は充電電流制御回路、符号S3は半導体スイッチング素子であり、この充電電流制御回路6と半導体スイッチング素子S3とで電力制御手段8を構成する。なお、その他の図2、図3及び図4に示したものと同一の機能の要素には、図2、図3及び図4と同一の符号を付して示した。
FIG. 5 shows a circuit block diagram of a power
この実施の形態が、図4に示したものと異なる点は、抵抗器R1の代わりに半導体スイッチング素子S3を設け、充電電流制御回路6によりコンデンサCの充電を制御した点である。特に、半導体スイッチング素子S3は、ダイオードD1とコンデンサC及び半導体スイッチング素子S1との間に接続され、ゲート電位が充電電流制御回路6により制御される。 This embodiment differs from that shown in FIG. 4 in that a semiconductor switching element S3 is provided instead of the resistor R1, and charging of the capacitor C is controlled by the charging current control circuit 6. In particular, the semiconductor switching element S3 is connected between the diode D1 and the capacitor C and the semiconductor switching element S1, and the gate potential is controlled by the charging current control circuit 6.
入力電流制御放電制御回路5は、バッテリ2の出力電圧が基準電圧(11V)よりも高いとき、その旨を充電電流制御回路6に送り、充電電流制御回路6はさらに昇圧回路3の負荷電流を検出して、バッテリ2の出力電圧が基準電圧(11V)よりも高く、昇圧回路3の負荷電流が20Aよりも小さいときに、半導体スイッチング素子S3をオンにしてコンデンサCを充電する。
When the output voltage of the
昇圧回路3から制御回路22に供給される負荷電流が大きくなり、20Aを超えた場合には、充電電流制御回路6は半導体スイッチング素子S3を制御してコンデンサCの充電を徐々に減少させ、昇圧回路3の負荷電流が40Aを超えた場合には充電を停止するように制御する。また、充電電流制御回路6は、通常は一定の充電を行うが、電力持ち出しが多く昇圧回路3の出力電圧が低下したとき、あるいはバッテリ電圧が低下したときに通常よりも充電量を上げて、半導体スイッチング素子S3とともに電力制御手段として機能する。
When the load current supplied from the
昇圧回路3からの負荷電流が一時的に増加し、これによってバッテリ2の出力電圧が基準電圧(11V)よりも低くなった場合、入力電流制御放電制御回路5は半導体スイッチング素子S1をオンにして、コンデンサCの出力を昇圧回路3入力に接続して電力を補助する。この場合には、充電電流制御回路6は、昇圧回路3の負荷電流が20Aよりも小さいときでも、半導体スイッチング素子S3をオフにしてコンデンサCの充電を禁止する。
When the load current from the
このように、本実施の形態では、コンデンサCの充電と放電を制御する機能を有していて、バッテリ2の出力に余裕があり且つ昇圧回路3の出力電流が小さいときにコンデンサCを充電し、バッテリ2の電圧が低下した際にコンデンサCの出力で昇圧回路3の入力に電力を供給するようにし、コンデンサCの放電中は充電を行わないようにしている。したがって、バッテリ2と昇圧回路3に余裕のあるとき、コンデンサCを充電し、バッテリ2の出力が不足しはじめたとき、コンデンサCの出力で補って、各部の負担を少なくした無理のない電力補助が行える。
As described above, the present embodiment has a function of controlling the charging and discharging of the capacitor C, and charges the capacitor C when the output of the
図6及び図7に、本発明の他の実施の形態である電動パワーステアリング装置10eを構成する電源制御装置1eの回路ブロック図を示す。図6及び図7において、符号C1及び符号C2は第1及び第2のコンデンサ、符号Sw1及びSw2は第1及び第2のスイッチである。このコンデンサC1及びC2の組合せを図3のコンデンサCに対応させると、この実施の形態の構成は基本的には先に図3に示した実施の形態と一致する。
この実施の形態では、複数のコンデンサC1及びC2とこのコンデンサC1、C2の接続を切り替えるスイッチSw1及びSw2とを設けて、スイッチSw1及びSw2を切り替えることで、複数のコンデンサC1及びC2を並列又は直列に接続できるようにしている。また、コンデンサC1及びC2は、バッテリ2から昇圧回路3への電力供給ラインに対して別のラインと接地との間に接続され、半導体スイッチング素子S1(スイッチ手段)及びリレーRe(スイッチ手段)を介して昇圧回路3の入力側に接続されている。
コンデンサC1及びC2には、例えば、容量10F、動作電圧25Vのものなどを用い、スイッチSw1及びSw2には制御可能なものであればリレーなどをはじめ特に限定されない。
6 and 7 are circuit block diagrams of a power
In this embodiment, a plurality of capacitors C1 and C2 and switches Sw1 and Sw2 for switching connection between the capacitors C1 and C2 are provided, and the plurality of capacitors C1 and C2 are connected in parallel or in series by switching the switches Sw1 and Sw2. To be able to connect to. Capacitors C1 and C2 are connected between another line and the ground with respect to the power supply line from the
As the capacitors C1 and C2, for example, capacitors having a capacity of 10F and an operating voltage of 25V are used. The switches Sw1 and Sw2 are not particularly limited as long as they can be controlled.
当初、スイッチSw1及びSw2は図6に示すように切り替えられ、コンデンサC1及びC2は別ラインから接地に対して並列に接続されている。図3の場合と同様、この実施の形態でも、コンデンサC1及びC2は、昇圧回路3の出力電圧がこれらのコンデンサC1あるいはC2の電圧よりも高い場合、昇圧回路3の出力により、ダイオードD1及び抵抗器Rを介して常時充電される。
Initially, the switches Sw1 and Sw2 are switched as shown in FIG. 6, and the capacitors C1 and C2 are connected in parallel to ground from another line. As in the case of FIG. 3, in this embodiment, the capacitors C1 and C2 are connected to the diode D1 and the resistor by the output of the
コンデンサ出力制御装置4は、コンデンサC1及びC2の電圧を監視していて電圧が所定値以上になったときリレーReをオンにする。そうして、バッテリ2の出力電圧が基準電圧(11V)よりも低くなったとき、半導体スイッチング素子S1を導通させ、コンデンサC1及びC2の電力を昇圧回路3の入力に供給する。この状態では、コンデンサC1及びC2の電圧が充分高く、バッテリ2の出力電圧が基準電圧よりも低くなった時、自動的にコンデンサC1及びC2の電力が昇圧回路3の入力に供給される。
The capacitor
コンデンサ出力制御装置4は、また、コンデンサC1及びC2の電圧を監視して、コンデンサC1及びC2の電圧が昇圧回路3への補助によって低下した場合、スイッチSw1及びSw2を図7に示すように切り替えて、コンデンサC1及びC2の接続を前記別のラインから接地に対する直列に変える。これにより、コンデンサC1とC2の端子電圧は並列接続の場合のほぼ倍の電圧になる。したがって、コンデンサC1及びC2の電圧の低下をしばらくの間は補って昇圧回路3への電力供給を継続することができる。
The capacitor
以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発明を説明してきたが、これらの実施の形態を組み合わせることによって、より無理のない、より安全な、より効果的なコンデンサによる昇圧回路入力への電力補助が行える。コンデンサを用いているため、目的に応じてその容量を選択でき、また、電荷量を正確に把握でき、動作中でも電圧を可変にできるので、状況に応じた制御を自由に行える。その結果、電動パワーステアリング装置での操舵補助が、確実に無駄なく効果的に行える。本発明は、ステアリング系Sにおけるステアリングホイールと前輪とが機械的に切り離されたステアバイワイヤ(Steer_By_Wire)にも適用可能である。
さらに、装置を小型廉価で且つ長寿命、メンテナンスフリーにすることができる。この電源装置を用いることにより、バッテリの負担を平均化することができ、バッテリの出力電圧の変動や雑音を少なくすることができ、さらに、電動パワーステアリング装置へ流す電流を少なくして、電動パワーステアリング装置及びモータを小型軽量にすることができる。
As described above, the present invention has been described with reference to some embodiments. By combining these embodiments, the power to the booster circuit input by the capacitor is more reasonable, safer and more effective. Can assist. Since a capacitor is used, the capacity can be selected according to the purpose, the charge amount can be accurately grasped, and the voltage can be varied even during operation, so that control according to the situation can be performed freely. As a result, the steering assist by the electric power steering apparatus can be effectively performed without waste. The present invention is also applicable to a steer-by-wire (Steer_By_Wire) in which the steering wheel and the front wheels in the steering system S are mechanically separated.
Furthermore, the apparatus can be made small, inexpensive, long life, and maintenance-free. By using this power supply device, the burden on the battery can be averaged, fluctuations in the output voltage of the battery and noise can be reduced, and furthermore, the electric current supplied to the electric power steering device can be reduced to reduce the electric power The steering device and the motor can be reduced in size and weight.
本実施形態の電動パワーステアリング装置は、以上のように構成したので、電動パワーステアリング装置を有する車両に用いて特に小型軽量化の面で効果を上げることができ、乗用車両などに広く用いることができる。 Since the electric power steering device of the present embodiment is configured as described above, it can be used for a vehicle having an electric power steering device, particularly in terms of reduction in size and weight, and can be widely used for passenger vehicles and the like. it can.
1,1a,1b,1c,1d,1e 電源制御装置
2 バッテリ
3 昇圧回路(昇圧手段)
4 コンデンサ出力制御装置(放電電力制御手段)
5 入力電流制御放電制御回路(供給電力制御手段,放電電力制御手段)
6 充電電流制御回路
7 制御情報
8 電力制御手段
9 駆動機構
10,10a,10b,10c,10d,10e 電動パワーステアリング装置
11 操向ハンドル
12 ステアリング軸
13 ピニオン
14 ラック軸
15 ラックピニオン機構
17 前輪
19 モータ
20 トルクセンサ(操舵入力検出手段)
21 車速センサ
22 制御回路(制御手段)
25 電源装置
31,33 電池
32 昇圧装置
C、C1、C2 コンデンサ(容量手段)
D1、D2 ダイオード(ダイオード手段)
Q 電圧比較回路
R、R1、R2 抵抗器
Re リレー(スイッチ手段)
S、S1〜S3 半導体スイッチング素子(スイッチ手段)
Sw1、Sw2 スイッチ
Vr 基準電圧
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e
4 Capacitor output control device (discharge power control means)
5 Input current control discharge control circuit (supply power control means, discharge power control means)
6 Charging
21
25
D1, D2 Diode (diode means)
Q Voltage comparison circuit R, R1, R2 Resistor Re Relay (switch means)
S, S1 to S3 Semiconductor switching element (switch means)
Sw1, Sw2 switch Vr reference voltage
Claims (6)
バッテリの出力電圧を昇圧して前記モータに印加する昇圧手段と、
前記昇圧手段に電力供給可能に設けられ、電力を放電する容量手段と、
前記容量手段から前記昇圧手段への放電を制御する放電電力制御手段と、
前記バッテリの前記昇圧手段への電力供給を制御する供給電力制御手段と、
を具備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 that calculates a target current based on at least an output signal from a steering input detection means and controls a motor by the target current,
Boosting means for boosting the output voltage of the battery and applying it to the motor;
Capacitance means that is provided so as to be able to supply power to the boosting means and discharges power;
Discharge power control means for controlling discharge from the capacity means to the boosting means;
Supply power control means for controlling power supply to the boosting means of the battery;
An electric power steering apparatus comprising:
前記別のラインは、一端が前記昇圧手段の出力側から前記容量手段に接続されると共に、他端は前記バッテリの出力電圧または電流が基準値よりも低い場合に導通されるスイッチ手段を介して前記昇圧手段の入力側に接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。 The capacity means is arranged on a line different from the power supply line connecting the battery and the boosting means,
The other line has one end connected to the capacity means from the output side of the boosting means, and the other end via switch means that is turned on when the output voltage or current of the battery is lower than a reference value. the electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is connected to the input side of the booster means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005108193A JP4456517B2 (en) | 2005-04-05 | 2005-04-05 | Electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005108193A JP4456517B2 (en) | 2005-04-05 | 2005-04-05 | Electric power steering device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006282121A JP2006282121A (en) | 2006-10-19 |
| JP4456517B2 true JP4456517B2 (en) | 2010-04-28 |
Family
ID=37404450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005108193A Expired - Fee Related JP4456517B2 (en) | 2005-04-05 | 2005-04-05 | Electric power steering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4456517B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5167655B2 (en) * | 2007-03-02 | 2013-03-21 | 株式会社ジェイテクト | Motor control device for electric power steering device |
| JP2009040193A (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Jtekt Corp | Motor control device for electric power steering device |
| JP4883313B2 (en) | 2007-11-28 | 2012-02-22 | トヨタ自動車株式会社 | Power control device |
| JP2017158318A (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Motor drive device |
| JP7163765B2 (en) * | 2018-12-27 | 2022-11-01 | 株式会社ジェイテクト | Auxiliary power supply and electric power steering system |
-
2005
- 2005-04-05 JP JP2005108193A patent/JP4456517B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006282121A (en) | 2006-10-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4333646B2 (en) | Electric power steering device | |
| CN101795926B (en) | Steering device | |
| CN101999200B (en) | Power supply apparatus for vehicle and method of controlling power supply apparatus for vehicle | |
| EP2210784B1 (en) | Power supply controller | |
| JP5151471B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP4172473B2 (en) | Booster circuit and electric power steering device | |
| US20110040450A1 (en) | Electric power steering apparatus | |
| CN103003134B (en) | Electric power steering apparatus | |
| US10819141B2 (en) | Power source device | |
| JP5309535B2 (en) | Electric power steering device | |
| EP2261100B1 (en) | Electric power steering device and method for controlling the same | |
| JP4449832B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP5136013B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP2005287222A (en) | On-vehicle motor energization control device, power steering device, and on-vehicle motor energization control method | |
| JP4676869B2 (en) | Vehicle power system and boost power supply | |
| JP4456517B2 (en) | Electric power steering device | |
| US9143075B2 (en) | Drive control device and drive control method for motor | |
| EP3744612B1 (en) | Electric power steering system | |
| JP5200500B2 (en) | Power control device for electric power steering device | |
| JP5135971B2 (en) | Motor control device for electric power steering device | |
| JP2006273061A (en) | Electric power steering device | |
| JP2008279953A (en) | Electric power steering device | |
| JP5140322B2 (en) | Vehicle power supply | |
| JP7243047B2 (en) | Auxiliary power supply and electric power steering system | |
| JP5272406B2 (en) | Electric power steering device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071129 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090722 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090825 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091023 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100202 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100205 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130212 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |