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JP4759879B2 - Electric motor control device - Google Patents

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JP4759879B2
JP4759879B2 JP2001245530A JP2001245530A JP4759879B2 JP 4759879 B2 JP4759879 B2 JP 4759879B2 JP 2001245530 A JP2001245530 A JP 2001245530A JP 2001245530 A JP2001245530 A JP 2001245530A JP 4759879 B2 JP4759879 B2 JP 4759879B2
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electric motor
motor
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booster circuit
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彰男 西原
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Toyota Motor Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を与える電気式操舵力補助装置に用いられる電動機の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、車両用の電気式操舵力補助装置においては、運転者による操舵力を軽減するために、モータによって操舵補助力を発生させる電動機の制御装置が用いられている。そして、このような電動機の制御装置としては、例えば、特開平1−115770号公報に開示されているように、高速走行時の急操舵性を向上させるために、昇圧回路を用いて、バッテリ電圧以上の電圧を出力させて、モータの効率を改善したり、より大きなトルクを発生させたりするものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記電動機の制御装置では、高速走行時だけ電圧を上げるため、モータを常時高電圧を想定した設計にできず、大幅なモータ効率の改善は望めないという問題がある。すなわち、モータの駆動電圧を高くする利点として、モータを高電圧用に設計することで、モータの電流を小さくすることが考えられ、電流を小さくすると、配線・パワー素子などでの損失が減少して、電動機の制御装置全体の効率が改善される。しかしながら、モータを常時高電圧に想定して設計できないとこの利点を得ることができない。
【0004】
また、前記電動機の制御装置では、モータが、特に高電圧を必要としていない時にも同じように昇圧するため、無駄な昇圧となり効率が悪いという問題もある。例えば、車速等の条件が揃って昇圧した場合でも、状況によっては、それ程高い電圧が必要ない場合もある。その場合、インバータ部は、デューティー比を下げ実質的な降圧動作となる。さらに、昇圧が必要な状況になっても、判定の遅れや、昇圧回路自体の立ち上がり時間の影響で、瞬時に応答ができないといった昇圧回路のタイムラグがモータの応答性を損ねるという問題もある。
【0005】
【発明の概要】
本発明は、上記した問題に対処するためになされたもので、その目的は、高電流領域での高い電圧が不要な場合には、昇圧電圧を下げて無駄な昇圧をなくすとともに、高電圧を想定した低電流のモータ設計が可能になり、さらに、応答性のよい電動機の制御装置を提供することである。
【0006】
上記の目的を達成するため、本発明に係る電動機の制御装置の特徴は、操舵補助力を出力する電動機と、電動機を制御する電動機制御手段と、電動機制御手段を介して、電動機に電力を供給するバッテリと、バッテリの電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路の電流値を検出する電流検出手段と、昇圧回路の電流の増加に応じて電圧を低減するように昇圧回路を制御する昇圧回路制御手段とを備えたことにある。この場合、昇圧回路制御手段が、昇圧回路の電流値が所定値を超える領域で、昇圧回路の電流値と電圧値の積が一定になるように昇圧回路を制御することが好ましい。
【0007】
前記のように構成した本発明の特徴によれば、昇圧回路の電流が大きくなった場合には、その電流増加に応じて昇圧電圧を下げることができ、無駄な昇圧を避けることができる。この場合、モータの特性を考慮して、昇圧電圧を適宜低減することができ、簡単な昇圧回路を使用しても十分に効果を奏することができる。また、昇圧回路の電流と電圧の積が一定になるように昇圧回路を制御することにより、モータの特性に対応した一定の傾向に基づく適正な制御が行えるようになる。
【0008】
また、本発明の他の構成上の特徴は、操舵補助力を出力する電動機と、電動機を制御する電動機制御手段と、電動機制御手段を介して電動機に電力を供給するバッテリと、バッテリの電圧を昇圧する昇圧回路と、電流値が大きくなると、電圧が小さくなるように設定した昇圧回路の電流と電圧との出力特性に基づいて求められるデューティー比に上限を設定し、このデューティー比の上限以下の範囲で昇圧回路を制御する昇圧回路制御手段とを備えたことにある。
【0009】
前記のように構成した本発明の特徴によれば、デューティー比に上限規制を設けることで、電圧を下げることができる。これによって、昇圧回路の電流を検出する電流検出手段を設けなくてすむようになり、コストの低減が図れるようになる。この場合、モータの電流・電圧特性を考慮して、デューティー比の上限を設定することにより、適正な制御が簡単に行えるようになる。
【0010】
また、本発明の他の構成上の特徴は、操舵補助力を出力する電動機と、電動機を制御する電動機制御手段と、電動機制御手段を介して、電動機に電力を供給するバッテリと、バッテリの電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路の電圧を昇圧制御する昇圧回路制御手段とを備え、操舵トルク、車速および舵角からアシストトルクを求めるとともに、アシストトルクから電動機を駆動させる電流値を求め、電流値と電動機のモータ回転数に基づいて、昇圧回路の電圧を昇圧制御することにある。
【0011】
前記のように構成した本発明の特徴によれば、昇圧回路を常時昇圧するようになり、モータを高電圧低電流対応の専用設計にすることができる。また、操舵トルクに基づいて昇圧電圧を設定することで、不必要な昇圧を抑制し、電動機の制御装置の効率を向上できる。さらに、電動機の駆動に必要な電流と電動機のモータ回転数に基づいて電圧の昇圧を制御することで、必要最小限の昇圧にすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図1は同実施形態に係る電動機の制御装置を備えた車両の電動式操舵力補助装置10を示した概略図であり、図2は、図1に示した電動式操舵力補助装置10が備える電動機の制御装置11の機能ブロック図である。
【0013】
この電動式操舵力補助装置10においては、ハンドル12に連結されたステアリングシャフト13の中間部分に、トルクセンサ14および電動機としてのモータ15が取り付けられており、ステアリングシャフト13の下端部には、ピニオン16が設けられている。そして、ピニオン16に、ラック17が噛合し、ラック17の両端側には、操舵車輪18a,18bが連結されている。したがって、ハンドル11を回転操作すると、その回転力は、ステアリングシャフト13を介してピニオン16に伝わり、ピニオン16を回転させる。このピニオン16の回転によって、ラック17が図示の左右方向に移動し、ラック17の移動により、操舵車輪18a,18bが転舵して方向を変えるようになる。
【0014】
また、トルクセンサ14およびモータ15は、制御装置19に含まれる電動機制御手段としてのインバータ20に接続されている。トルクセンサ14は、ステアリングシャフト13に発生するねじれ量を可変抵抗器等によって電気量に変換して操舵トルクを検出するもので、ステアリングシャフト13の操舵トルクの大きさを信号として、インバータ20に送る。モータ15は、インバータ20によって回転数を制御され、減速機(図示せず)およびピニオン16を介して、ラック17に操舵補助力を与える。
【0015】
インバータ20は、トルクセンサ14およびモータ15の他、車速センサ21および舵角センサ(図示せず)が接続されており、トルクセンサ14からの操舵トルクt、車速センサ21が検出する車両の前後方向の車両速度vおよび舵角センサが検出するステアリングシャフト13の回転角度θ等の情報をもとに、モータ15の回転速度、トルクを制御する。
【0016】
制御装置19は、インバータ20の他、昇圧回路22、昇圧回路制御手段としてのPWM調整器23および電流検出器24(図1ではPWM調整器23および電流検出器24は省略)を備えている。昇圧回路22は、チョッパー回路からなっており、インバータ20およびバッテリ25に接続されている。そして、この昇圧回路22は、ハンドル12の操舵力を軽減させる操舵補助力に基づいてバッテリ25の電圧を昇圧させる。この場合、例えば、バッテリ25の電圧が12vとすると、昇圧回路22の昇圧電圧の領域を、12〜25v程度の範囲で設定することにより、モータ15の回転、トルクを最適に制御する。
【0017】
また、PWM調整器23は、パルス幅を変調して、デューティー比を決定するもので、電流検出器24が検出する昇圧回路22の電流値および昇圧回路22のA点の電圧値をもとに、昇圧回路22の昇圧電圧を低減するように制御する。この場合、昇圧回路22の電圧と電流との出力特性から判断して、電流値が一定範囲を超える領域では、昇圧する電圧を下げるようになっており、その関係を、図3に線aで示している。
【0018】
すなわち、図3の線aは、昇圧回路22における電圧と電流の出力特性を示しており、電流が所定値I1以下の場合は、電圧は一定値VMAXとされ、この一定電圧VMAXを、昇圧回路22の電圧の最大値とする。そして、電流が所定値I1を超えて大きくなると、電圧は一定の割合で小さくなっていく。この一定の割合は、電圧値×電流値の電力値が一定になるようにして電圧値が求められ、線aにおける曲線bの部分のように下方に向けて膨らんだ円弧状になる関係で表される割合になる。すなわち、昇圧回路22の電流が大電流の場合には、電圧は小さくてすむため、大電流の場合には、昇圧電圧を小さくして昇圧に無駄が生じないようにしている。
【0019】
昇圧回路22の電圧と電流を、図3の線aで示した関係に設定する根拠は、図4に領域cで示したモータ15の電流・電圧特性による。図4は、モータ15の必要最小電圧と、電源電流の関係を示しており、この場合の必要最小電圧とは、インバータ20がモータ15に所定の電流を流すために必要な最低電源電圧のことで、モータ15の回転数、負荷状態によっても変わるものである。この必要最小電圧以上の電圧を加えても、インバータ20のデューティー比が下がるだけで、モータ15に印加される電圧は変わらず、実質的な降圧となる。
【0020】
また、電源電流とは、インバータ20の入力電流のことで、昇圧回路22の出力電流に相当する。図3の線aは、昇圧回路22の電圧が、図4に示した領域cにおける必要最小電圧の最大部分以上になり、かつそれを大幅に越えない範囲で求められたものである。したがって、無駄に昇圧することがなく効率よく昇圧回路22を昇圧することができる。この場合、昇圧回路22は、常時昇圧した状態になって、すべての電流領域で、モータ15に必要な電圧を確保できるため、高速応答性に優れたものとなる。また、モータ15を高電圧用に設計することができる。
【0021】
図5は、本発明の他の実施形態による電動機の制御装置30の機能ブロック図を示している。この電動機の制御装置30では、制御装置31に、電流検出器24が設けられてなく、PWM調整器23aが、昇圧回路22aを制御する際に、B点における電圧値に基づいて、デューティー制限32を行うようになっている。それ以外の構成については、図2に示した電動機の制御装置11と同様である。したがって、同一部分に同一符号を記している。
【0022】
この電動機の制御装置30では、昇圧回路22aの電流検出は行わず、B点の電圧に応じて、PWM調整器23aがデューティー制限32を行うことにより昇圧回路22aの昇圧制御を行うようになっている。すなわち、B点の電圧が高い場合には、デューティー比を下げるように制御し、B点の電圧が低い場合には、デューティー比を上げるように制御される。
【0023】
昇圧回路22aに、デューティー制限32をかけた場合の電圧と電流の出力特性は、図6に線dで示したようになる。この場合、電流値が所定値I1以下の場合、電圧は、図3に線aで示した一定値VMAXと同一にして、この一定電圧VMAXを昇圧回路22aの電圧の最大値としている。そして、電流が所定値I1を超えて大きくなると、電圧は、線dにおける直線eの部分のように一定の割合に比例して小さくなるように設定している。この場合、昇圧回路22aの電圧が、モータ15の電流・電圧特性を示す領域cにおける必要最小電圧の最大部分以上で、かつ、それを超える範囲が極力小さくなる範囲で、デューティー制限32が設定されている。
【0024】
なお、破線fは、図3における曲線bの部分を示しており、線dにおける直線eは、電流が特に大きくなる領域で、曲線fよりも小さくなっている。したがって、この領域においては、制御装置31の昇圧回路22の方が、制御装置19の昇圧回路22aよりも低い電圧になる。これによって、昇圧回路22aの電流が大きな電流の場合には、電圧を小さくして昇圧に無駄が生じないようになる。また、デューティー比に制限を設定するだけであるから簡単に制御が行えるようになる。さらに、電流検出器24を設けないため、コスト削減が図れ、電動機の制御装置30の簡素化もできるようになる。
【0025】
また、さらに他の実施形態として、例えば、バッテリ25の電圧を12vとした場合に、図7に示したように、昇圧回路22の昇圧目標電圧領域gを、実験データ等に基づいて、12v〜25v程度の範囲で設定しておき、この昇圧目標電圧領域gの電圧値によってモータ15を制御することで、モータ15の回転、トルクを最適にすることができる。
【0026】
図7の昇圧目標電圧領域gは、以下のようにして求められる。すなわち、まず、トルクセンサ14が検出する操舵トルクt、車速センサ21が検出する車両速度vおよび舵角センサが検出する回転角度θ等の情報からアシストトルクを決定する。つぎに、このアシストトルクに基づいて電流指令値を決定する。この電流指令値は、モータ15に流す電流の値であり、操舵トルクにある程度比例し、操舵トルクが大であればそれに応じて大になる。この電流指令値を求めるためのデータは、インバータ20側に情報として記憶されており、アシストトルクの大きさに対応する電流値がデータとして予め算出されている。
【0027】
そして、モータ15の電源電圧とモータ負荷からモータ15の回転数を算出し、このモータ15の回転数と、電流指令値とから、モータ15に電流指令値による電流を流すために必要な電圧値を求め、これをマップ化することにより、昇圧目標電圧領域gが求められる。したがって、モータ15の回転数とアシストトルクから求めた電流指令値から、必要な昇圧電圧を求め、インバータ20は、昇圧回路22を制御してその電圧に昇圧させる。これによって、実験データに基づく理想的な昇圧が行える。
【0028】
例えば、電流指令値が0Aで、回転数も0rpmの場合、昇圧目標電圧は12vになり、電流指令値が40Aで、回転数が1200rpmの場合、昇圧目標電圧は25vになる。このように、電流指令値が0〜40A、回転数が0〜1200rpmの範囲で、適宜最適な昇圧目標電圧に設定される。
【0029】
なお、本実施形態では、車速センサ21が検出する車両速度vも考慮されているが、これは、車両速度vが操舵の状態を判断するために有効であるためである。例えば、モータ15に、図3および図6に示した所定値I1以上の大きな電流が流れる場合としては、急操舵による操作をした場合や、車庫入れの場合がある。この急操舵時や車庫入れ時の電流と電圧の特性を、図4に示すと、急操舵時の電流と電圧の特性は、急操舵領域hに示される領域になり、車庫入れ時の電流と電圧の特性は、車庫入れ領域iに示される領域となる。したがって、このような急操舵と車庫入れの違いは、車速センサ21が検出する車両速度vによって判断され、それぞれの状況に応じた制御が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による電動機の制御装置を備えた電動式操舵補助装置を示す概略図である。
【図2】 電動機の制御装置における機能を示す機能ブロック図である。
【図3】 昇圧回路の特性を示す特性線図である。
【図4】 モータの特性を示す特性線図である。
【図5】 本発明の他の実施形態による電動機の制御装置における機能を示す機能ブロック図である。
【図6】 図5の電動機の制御装置の昇圧回路にデューティー制限を設けた場合の出力特性を示す特性線図である。
【図7】 昇圧目標電圧を示すグラフである。
【符号の説明】
10…電動式操舵力補助装置、11,30…電動機の制御装置、14…トルクセンサ、15…モータ、19,31…制御装置、20…インバータ、21…車速センサ、22,22a…昇圧回路、23,23a…PWM調整器、24…電流検出器、25…バッテリ、32…デューティー制限、a,d…線、b…曲線、c…領域、e…直線、g…昇圧目標電圧領域、I1…所定値。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric motor control device used in an electric steering force assisting device that applies a steering assisting force to a vehicle steering system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electric steering force assisting device for a vehicle, an electric motor control device that generates a steering assisting force by a motor has been used in order to reduce a steering force by a driver. As such a motor control device, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-115770, a battery voltage is increased by using a booster circuit in order to improve the quick steering performance at high speed running. Some output the above voltage to improve the efficiency of the motor or generate a larger torque.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the motor control device, since the voltage is increased only during high-speed traveling, the motor cannot be designed to always assume a high voltage, and there is a problem that a significant improvement in motor efficiency cannot be expected. That is, as an advantage of increasing the drive voltage of the motor, it is conceivable to reduce the motor current by designing the motor for a high voltage. If the current is reduced, the loss in the wiring / power elements will decrease. Thus, the efficiency of the entire motor control device is improved. However, this advantage cannot be obtained unless the motor is always designed with a high voltage.
[0004]
Further, in the motor control apparatus, since the motor boosts the voltage in the same way even when a high voltage is not particularly required, there is a problem that the efficiency becomes poor and the efficiency is poor. For example, even when conditions such as the vehicle speed are met and boosted, depending on the situation, a high voltage may not be necessary. In that case, the inverter unit lowers the duty ratio and performs a substantial step-down operation. Furthermore, there is a problem that even if a situation where boosting is necessary, the time lag of the booster circuit, which cannot respond instantaneously due to the delay of the determination or the rise time of the booster circuit itself, impairs the responsiveness of the motor.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention has been made to address the above-described problems. The purpose of the present invention is to reduce unnecessary boosting by reducing the boosted voltage when a high voltage in a high current region is unnecessary, and to reduce the high voltage. It is an object of the present invention to provide an electric motor control device that can be designed with a low-current motor and that has good responsiveness.
[0006]
In order to achieve the above object, the motor control device according to the present invention is characterized by an electric motor that outputs a steering assist force, electric motor control means that controls the electric motor, and electric power that is supplied to the electric motor via the electric motor control means. Battery for boosting, boosting circuit for boosting the voltage of the battery, current detection means for detecting the current value of the boosting circuit, and boosting circuit control for controlling the boosting circuit so as to reduce the voltage in accordance with an increase in the current of the boosting circuit And means. In this case, it is preferable that the booster circuit control means controls the booster circuit so that the product of the current value and the voltage value of the booster circuit is constant in a region where the current value of the booster circuit exceeds a predetermined value.
[0007]
According to the characteristics of the present invention configured as described above, when the current of the booster circuit becomes large, the boosted voltage can be lowered according to the increase in the current, and unnecessary boosting can be avoided. In this case, the boosted voltage can be appropriately reduced in consideration of the characteristics of the motor, and even if a simple booster circuit is used, a sufficient effect can be obtained. In addition, by controlling the booster circuit so that the product of the current and voltage of the booster circuit is constant, it is possible to perform appropriate control based on a certain tendency corresponding to the characteristics of the motor.
[0008]
Further, other structural features of the present invention include an electric motor that outputs a steering assist force, an electric motor control unit that controls the electric motor, a battery that supplies electric power to the electric motor through the electric motor control unit, and a voltage of the battery. a booster circuit for boosting, the current value becomes larger, an upper limit to the duty ratio determined based on the output characteristics of the current and voltage of the boost circuit which is set so that the voltage decreases, the upper limit of the duty ratio or less And a booster circuit control means for controlling the booster circuit within the above range.
[0009]
According to the characteristics of the present invention configured as described above, the voltage can be lowered by providing an upper limit restriction on the duty ratio. As a result, there is no need to provide a current detection means for detecting the current of the booster circuit, and the cost can be reduced. In this case, appropriate control can be easily performed by setting the upper limit of the duty ratio in consideration of the current / voltage characteristics of the motor.
[0010]
The feature on another structure of the present invention, a motor that outputs a steering assist force, and a motor control means for controlling the electric motive, via the motor control unit, a battery that supplies electric power to the electric motor, the battery includes a booster circuit for boosting the voltage, and a boosting circuit control means for boosting control the voltage of the boost circuit, the steering torque, with obtaining the assist torque from the vehicle speed and the steering angle, obtains a current value for driving the motor from assisting torque , based on the motor rotation speed of the current value and the motor is a voltage of the booster circuit and the boost control child.
[0011]
According to the feature of the present invention configured as described above, the booster circuit is always boosted, and the motor can be designed exclusively for high voltage and low current. Further, by setting the boost voltage based on the steering torque, unnecessary boost can be suppressed and the efficiency of the motor control device can be improved. Furthermore, by controlling the voltage boosting based on the current required for driving the motor and the motor rotation speed of the motor, it is possible to achieve the minimum required boosting.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an electric steering force assisting device 10 for a vehicle provided with a motor control device according to the embodiment, and FIG. 2 is provided in the electric steering force assisting device 10 shown in FIG. It is a functional block diagram of the control apparatus 11 of an electric motor.
[0013]
In the electric steering force assisting device 10, a torque sensor 14 and a motor 15 as an electric motor are attached to an intermediate portion of a steering shaft 13 connected to a handle 12, and a pinion is attached to a lower end portion of the steering shaft 13. 16 is provided. A rack 17 meshes with the pinion 16, and steering wheels 18 a and 18 b are connected to both ends of the rack 17. Therefore, when the handle 11 is rotated, the rotational force is transmitted to the pinion 16 via the steering shaft 13 to rotate the pinion 16. The rotation of the pinion 16 moves the rack 17 in the horizontal direction shown in the figure, and the movement of the rack 17 turns the steering wheels 18a and 18b to change the direction.
[0014]
Further, the torque sensor 14 and the motor 15 are connected to an inverter 20 as electric motor control means included in the control device 19. The torque sensor 14 detects the steering torque by converting the amount of twist generated in the steering shaft 13 into an electric quantity by a variable resistor or the like, and sends the magnitude of the steering torque of the steering shaft 13 to the inverter 20 as a signal. . The motor 15 has a rotational speed controlled by the inverter 20 and applies a steering assist force to the rack 17 via a speed reducer (not shown) and a pinion 16.
[0015]
In addition to the torque sensor 14 and the motor 15, the inverter 20 is connected to a vehicle speed sensor 21 and a steering angle sensor (not shown). The steering torque t from the torque sensor 14, the vehicle longitudinal direction detected by the vehicle speed sensor 21. The rotational speed and torque of the motor 15 are controlled based on information such as the vehicle speed v and the rotational angle θ of the steering shaft 13 detected by the steering angle sensor.
[0016]
In addition to the inverter 20, the control device 19 includes a booster circuit 22, a PWM regulator 23 as a booster circuit control unit, and a current detector 24 (the PWM regulator 23 and the current detector 24 are omitted in FIG. 1). The booster circuit 22 includes a chopper circuit and is connected to the inverter 20 and the battery 25. The booster circuit 22 boosts the voltage of the battery 25 based on the steering assist force that reduces the steering force of the handle 12. In this case, for example, if the voltage of the battery 25 is 12v, the rotation and torque of the motor 15 are optimally controlled by setting the boosted voltage region of the booster circuit 22 in the range of about 12-25v.
[0017]
The PWM regulator 23 modulates the pulse width to determine the duty ratio. Based on the current value of the booster circuit 22 detected by the current detector 24 and the voltage value at the point A of the booster circuit 22. The booster circuit 22 is controlled to reduce the boosted voltage. In this case, judging from the output characteristics of the voltage and current of the booster circuit 22, in the region where the current value exceeds a certain range, the voltage to be boosted is lowered. The relationship is shown by the line a in FIG. Show.
[0018]
That is, the line a of FIG. 3 shows the output characteristics of the voltage and current in the step-up circuit 22, if the current is less than a predetermined value I 1, the voltage is a constant value V MAX, the constant voltage V MAX The maximum value of the voltage of the booster circuit 22 is assumed. When the current increases beyond the predetermined value I 1 , the voltage decreases at a constant rate. This constant ratio is expressed by a relationship in which the voltage value is obtained so that the power value of the voltage value × the current value is constant, and the arc value bulges downward as shown by the curve b in the line a. It will be a proportion. That is, when the current of the booster circuit 22 is a large current, the voltage can be small. In the case of a large current, the boosted voltage is reduced so as not to waste the boost.
[0019]
The basis for setting the voltage and current of the booster circuit 22 to the relationship indicated by the line a in FIG. 3 is based on the current / voltage characteristics of the motor 15 indicated by the region c in FIG. FIG. 4 shows the relationship between the necessary minimum voltage of the motor 15 and the power supply current. In this case, the necessary minimum voltage is the minimum power supply voltage necessary for the inverter 20 to flow a predetermined current through the motor 15. Thus, it varies depending on the rotation speed and load state of the motor 15. Even if a voltage higher than the necessary minimum voltage is applied, the voltage applied to the motor 15 does not change and the voltage is substantially stepped down only by reducing the duty ratio of the inverter 20.
[0020]
The power supply current is an input current of the inverter 20 and corresponds to an output current of the booster circuit 22. The line a in FIG. 3 is obtained in a range where the voltage of the booster circuit 22 is not less than the maximum part of the necessary minimum voltage in the region c shown in FIG. Therefore, the booster circuit 22 can be boosted efficiently without unnecessary boosting. In this case, the booster circuit 22 is always in a boosted state and can secure a voltage required for the motor 15 in all current regions, and therefore has excellent high-speed response. Further, the motor 15 can be designed for high voltage.
[0021]
FIG. 5 shows a functional block diagram of an electric motor control device 30 according to another embodiment of the present invention. In the motor control device 30, the current detector 24 is not provided in the control device 31, and when the PWM regulator 23 a controls the booster circuit 22 a, the duty limit 32 is based on the voltage value at point B. Is supposed to do. The other configuration is the same as that of the motor control device 11 shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are given to the same parts.
[0022]
In this motor control device 30, current detection of the booster circuit 22 a is not performed, and the booster control of the booster circuit 22 a is performed by the PWM regulator 23 a performing the duty limit 32 according to the voltage at point B. Yes. That is, when the voltage at point B is high, the duty ratio is controlled to decrease, and when the voltage at point B is low, the duty ratio is controlled to increase.
[0023]
The output characteristics of voltage and current when the duty limit 32 is applied to the booster circuit 22a are as shown by the line d in FIG. In this case, when the current value is equal to or less than the predetermined value I 1 , the voltage is the same as the constant value V MAX shown by the line a in FIG. 3, and this constant voltage V MAX is set as the maximum value of the voltage of the booster circuit 22a. . When the current increases beyond the predetermined value I 1 , the voltage is set to decrease in proportion to a certain ratio as in the portion of the straight line e in the line d. In this case, the duty limit 32 is set so that the voltage of the booster circuit 22a is equal to or greater than the maximum portion of the necessary minimum voltage in the region c indicating the current / voltage characteristics of the motor 15 and the range exceeding this is as small as possible. ing.
[0024]
The broken line f indicates the portion of the curve b in FIG. 3, and the straight line e in the line d is a region where the current is particularly large, and is smaller than the curve f. Therefore, in this region, the booster circuit 22 of the control device 31 has a lower voltage than the booster circuit 22a of the control device 19. As a result, when the current of the booster circuit 22a is large, the voltage is reduced so that the boosting is not wasted. Further, since it is only necessary to set a limit on the duty ratio, control can be easily performed. Further, since the current detector 24 is not provided, the cost can be reduced and the motor control device 30 can be simplified.
[0025]
As still another embodiment, for example, when the voltage of the battery 25 is 12 v, the boost target voltage region g of the boost circuit 22 is set to 12 v to 12 v based on experimental data as shown in FIG. The rotation and torque of the motor 15 can be optimized by setting the voltage within a range of about 25 V and controlling the motor 15 according to the voltage value in the boost target voltage region g.
[0026]
The boost target voltage region g in FIG. 7 is obtained as follows. That is, first, the assist torque is determined from information such as the steering torque t detected by the torque sensor 14, the vehicle speed v detected by the vehicle speed sensor 21, and the rotation angle θ detected by the steering angle sensor. Next, a current command value is determined based on the assist torque. This current command value is the value of the current that flows to the motor 15 and is proportional to the steering torque to some extent. Data for obtaining the current command value is stored as information on the inverter 20 side, and a current value corresponding to the magnitude of the assist torque is calculated in advance as data.
[0027]
Then, the number of rotations of the motor 15 is calculated from the power supply voltage of the motor 15 and the motor load, and the voltage value necessary for flowing a current based on the current command value to the motor 15 from the number of rotations of the motor 15 and the current command value. , And mapping this, the boost target voltage region g is obtained. Therefore, the required boosted voltage is obtained from the current command value obtained from the rotation speed of the motor 15 and the assist torque, and the inverter 20 controls the booster circuit 22 to boost the voltage. As a result, ideal boosting based on experimental data can be performed.
[0028]
For example, when the current command value is 0 A and the rotational speed is 0 rpm, the boost target voltage is 12 v, and when the current command value is 40 A and the rotational speed is 1200 rpm, the boost target voltage is 25 v. Thus, the optimum boost target voltage is appropriately set within the range of the current command value of 0 to 40 A and the rotational speed of 0 to 1200 rpm.
[0029]
In the present embodiment, the vehicle speed v detected by the vehicle speed sensor 21 is also taken into account, because the vehicle speed v is effective for determining the steering state. For example, when a large current of the predetermined value I 1 or more shown in FIG. 3 and FIG. FIG. 4 shows the characteristics of current and voltage at the time of sudden steering and when entering a garage. The characteristics of current and voltage at the time of sudden steering are in a region indicated by a sudden steering area h. The voltage characteristic is an area indicated by the garage entry area i. Therefore, such a difference between the sudden steering and the garage entry is determined by the vehicle speed v detected by the vehicle speed sensor 21, and control according to each situation can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an electric steering assist device including a motor control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram showing functions in a motor control device.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing characteristics of a booster circuit.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing characteristics of a motor.
FIG. 5 is a functional block diagram showing functions in a motor control device according to another embodiment of the present invention.
6 is a characteristic diagram showing output characteristics when a duty limit is provided in the booster circuit of the motor control device of FIG. 5; FIG.
FIG. 7 is a graph showing a boost target voltage.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric steering force auxiliary device, 11, 30 ... Motor control device, 14 ... Torque sensor, 15 ... Motor, 19, 31 ... Control device, 20 ... Inverter, 21 ... Vehicle speed sensor, 22, 22a ... Booster circuit, 23, 23a ... PWM regulator, 24 ... current detector, 25 ... battery, 32 ... duty limit, a, d ... line, b ... curve, c ... area, e ... straight, g ... boost target voltage region, I 1 ... predetermined value.

Claims (4)

操舵補助力を出力する電動機と、
前記電動機を制御する電動機制御手段と、
前記電動機制御手段を介して、前記電動機に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリの電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の電流値を検出する電流検出手段と、
前記昇圧回路の電流の増加に応じて電圧を低減するように前記昇圧回路を制御する昇圧回路制御手段と、
を備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
An electric motor that outputs steering assist force;
Motor control means for controlling the motor;
A battery for supplying electric power to the electric motor via the electric motor control means;
A booster circuit for boosting the voltage of the battery;
Current detection means for detecting a current value of the booster circuit;
Boosting circuit control means for controlling the boosting circuit so as to reduce the voltage in accordance with an increase in current of the boosting circuit;
An electric motor control device comprising:
前記昇圧回路制御手段が、前記昇圧回路の電流値が所定値を超える領域で、前記昇圧回路の電流値と電圧値の積が一定になるように前記昇圧回路を制御する請求項1に記載の電動機の制御装置。  2. The boost circuit control unit according to claim 1, wherein the boost circuit control unit controls the boost circuit so that a product of a current value and a voltage value of the boost circuit is constant in a region where a current value of the boost circuit exceeds a predetermined value. Electric motor control device. 操舵補助力を出力する電動機と、
前記電動機を制御する電動機制御手段と、
前記電動機制御手段を介して、前記電動機に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリの電圧を昇圧する昇圧回路と、
電流値が大きくなると電圧が小さくなるように設定した前記昇圧回路の電流と電圧との出力特性に基づいて求められるデューティー比に上限を設定し、前記デューティー比の上限以下の範囲で前記昇圧回路を制御する昇圧回路制御手段と、
を備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
An electric motor that outputs steering assist force;
Motor control means for controlling the motor;
A battery for supplying electric power to the electric motor via the electric motor control means;
A booster circuit for boosting the voltage of the battery;
Set an upper limit to the duty ratio determined based on the output characteristics of the current and the voltage before Symbol booster circuit was set to the voltage when the current value increases decreases, the boost circuit at the upper limit the range of the duty ratio Boost circuit control means for controlling
An electric motor control device comprising:
操舵補助力を出力する電動機と、
記電動機を制御する電動機制御手段と、
前記電動機制御手段を介して、前記電動機に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリの電圧を昇圧する昇圧回路と、
記昇圧回路の電圧を昇圧制御する昇圧回路制御手段と、
を備え
操舵トルク、車速および舵角からアシストトルクを求めるとともに、前記アシストトルクから前記電動機を駆動させる電流値を求め、前記電流値と前記電動機のモータ回転数に基づいて、前記昇圧回路の電圧を昇圧制御することを特徴とする電動機の制御装置。
An electric motor that outputs steering assist force;
And motor control means for controlling the pre-Symbol motor,
A battery for supplying electric power to the electric motor via the electric motor control means;
A booster circuit for boosting the voltage of the battery;
A boosting circuit control means for boosting control the voltage before Symbol booster circuit,
Equipped with a,
The assist torque is obtained from the steering torque, the vehicle speed, and the steering angle, the current value for driving the electric motor is obtained from the assist torque, and the voltage of the booster circuit is boosted based on the current value and the motor rotational speed of the electric motor. control unit for an electric motor, characterized that you.
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