JP7559590B2 - Booster - Google Patents
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Description
本発明は、昇圧装置に関する。 The present invention relates to a booster device.
従来、入力された電源電圧を昇圧して出力する昇圧装置が知られている。 Conventionally, boost devices are known that boost and output an input power supply voltage.
また、過電流を検出したとき異常判定し動作を停止する過電流保護回路において、電源投入時等の一時的な過電流による誤判定を防止する技術が知られている。例えば特許文献1に開示されたスイッチングレギュレータは、過電流が検出されたとき、ソフトスタート回路のコンデンサをディスチャージすることで電流を制限している。
In addition, in an overcurrent protection circuit that detects an overcurrent and determines that an abnormality has occurred and stops operation, there is known technology that prevents erroneous determinations due to temporary overcurrents, such as when the power is turned on. For example, the switching regulator disclosed in
特許文献1のスイッチングレギュレータでは、ソフトスタート回路を用いるため、回路構成が複雑になり、電源投入時の立ち上げ時間が長くかかる。
The switching regulator in
本発明は上述の点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、過電流異常の誤判定を防止する昇圧装置において、回路構成を簡素化し、立ち上げ時間を短縮する昇圧装置を提供することにある。 The present invention was created in consideration of the above points, and its purpose is to provide a boost device that prevents erroneous detection of an overcurrent abnormality, simplifies the circuit configuration, and shortens the start-up time.
本発明は、入力された電源電圧を昇圧して出力する昇圧装置である。この昇圧装置は、昇圧スイッチング素子(25)と、ドライブ回路(41、42)と、過電流監視回路(44)と、制御部(50、42)とを備える。 The present invention is a boost device that boosts and outputs an input power supply voltage. This boost device includes a boost switching element (25), a drive circuit (41, 42), an overcurrent monitoring circuit (44), and a control unit (50, 42).
昇圧スイッチング素子は、電源(15)に一端が接続されたコイル(21)の他端とグランドとの間に設けられ、スイッチング動作によりコイルの他端の電圧を昇圧する。ドライブ回路は、昇圧スイッチング素子をPWM動作させる。過電流監視回路は、昇圧スイッチング素子に流れる電流を監視する。制御部は、過電流監視回路からの通知に基づき異常判定し、処置を行う。 The boost switching element is provided between one end of the coil (21), the other end of which is connected to the power source (15), and ground, and boosts the voltage at the other end of the coil by switching operation. The drive circuit operates the boost switching element in PWM mode. The overcurrent monitoring circuit monitors the current flowing through the boost switching element. The control unit judges an abnormality based on a notification from the overcurrent monitoring circuit and takes action.
過電流監視回路は、昇圧スイッチング素子に流れる電流の状態について、制御部との通信間隔ごとに過電流検出回数をカウントし、過電流検出回数が所定回数を超えたとき、又は、制御部との通信間隔ごとに電流もしくは電流二乗値の積算値が閾値を超えたとき、第1条件が成立したと判断し、制御部に通知信号を送信する。制御部は、過電流監視回路から受信した通知信号について、通知信号が所定の判定時間以上継続したとき、第2条件が成立したと判断し、異常判定し、処置を行う。また、制御部は、当該昇圧装置の動作中を含む複数の状況に応じて判定時間を異なる値に設定するか、或いは、通知信号をマスクする。
The overcurrent monitoring circuit counts the number of overcurrent detections for the state of the current flowing through the boost switching element at each communication interval with the control unit, and when the number of overcurrent detections exceeds a predetermined number, or when the current or the integrated value of the current squared value exceeds a threshold at each communication interval with the control unit, it determines that a first condition is met and transmits a notification signal to the control unit. When the notification signal received from the overcurrent monitoring circuit continues for a predetermined determination time or longer, the control unit determines that a second condition is met, determines that an abnormality exists, and takes action. The control unit also sets the determination time to a different value depending on a plurality of situations including when the boost device is in operation, or masks the notification signal.
本発明では、過電流監視回路が過電流検出しただけでは異常判定せず、第1条件が成立したとき制御部に通知信号を送信する。制御部は、さらに第2条件が成立したときに初めて異常判定し、処置を行う。したがって、電源投入時やイニシャルチェック時の過電流に対し、異常と誤判定することが回避される。 In this invention, the overcurrent monitoring circuit does not determine an abnormality just by detecting an overcurrent, but sends a notification signal to the control unit when a first condition is met. The control unit only determines an abnormality and takes action when a second condition is also met. This prevents the overcurrent detected when the power is turned on or during an initial check from being erroneously determined to be an abnormality.
また本発明では、特許文献1の従来技術のようにソフトスタート回路を用いず、電源投入時やイニシャルチェック時には、昇圧スイッチング素子の定格以下に設定された過電流閾値に対して過電流を検出しながら通電する。つまり、電源投入時やイニシャルチェック時には第1条件が成立する可能性が高いことを前提としつつ、第2条件が成立しないようにすることで誤判定を防止する。これにより、回路構成を簡素化し、立ち上げ時間を短縮することができる。
In addition, the present invention does not use a soft start circuit as in the conventional technology of
以下、本発明の昇圧装置の複数の実施形態を、図面に基づいて説明する。第1及び第2実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の昇圧装置は、車両の電動パワーステアリング装置において電源電圧を昇圧する。第1、第2実施形態の昇圧装置の符号をそれぞれ「301」、「302」と記し、共通する事項については昇圧装置301の説明として記載する。第1実施形態及び第2実施形態は、「制御部」として機能する要素が異なる。
Below, several embodiments of the boost device of the present invention will be described with reference to the drawings. The first and second embodiments are collectively referred to as "the present embodiment". The boost device of this embodiment boosts the power supply voltage in an electric power steering device of a vehicle. The boost devices of the first and second embodiments are denoted by the reference numerals "301" and "302", respectively, and common points will be described in the explanation of
(第1実施形態)
図1に、第1実施形態の昇圧装置301及び周辺の構成を示す。昇圧回路20は、バッテリ15の低電圧時にも動作を継続できるようにするため、バッテリ15から入力された電源電圧を昇圧して出力する。昇圧回路20による昇圧前の電圧をVL、昇圧後の電圧をVHと記す。また、インバータ60は、バッテリ15の直流電力を交流電力に変換し、モータ80に供給する。モータ80は、例えば3相ブラシレスモータである。
First Embodiment
1 shows a
昇圧回路20は、コイル21、ダイオード23、コンデンサ24、及び、「昇圧スイッチング素子」としての昇圧MOS25を含む、チョッパ式の昇圧回路である。昇圧MOS25は、nチャネル型MOSFETで構成されている。なお、本明細書ではMOSFETを省略し、単に「MOS」と記す。
The
コイル21は、一端が「電源」としてのバッテリ15に接続されている。バッテリ15とコイル21との間には、電源リレー16や、図示しないダイオード等の素子が接続されてもよい。電源リレー16は機械式リレーでも半導体スイッチング素子でもよい。ダイオード23は、アノードがコイル21の他端に接続され、カソードが出力端に接続されている。コンデンサ24は、ダイオード23のカソードとグランドとの間に設けられている。
One end of the
昇圧MOS25は、コイル21の他端における接続点Nとグランドとの間に設けられている。つまり、ドレイン端子が接続点Nに接続され、ソース端子が接地されている。昇圧MOS25のゲート端子はドライブ回路41に接続されている。昇圧MOS25は、ドライブ回路41から出力されるPWM指令信号に基づいてスイッチング動作する。これに伴い、コイル21が誘導エネルギーの蓄積と放出とを繰り返すことで、コイル21の他端、すなわち出力側の電圧が昇圧される。要するに昇圧MOS25は、スイッチング動作により、コイル21の出力側の電圧を昇圧する。
The
第1実施形態の昇圧装置301は、昇圧回路20の構成要素のうち少なくとも昇圧MOS25を備える。また、昇圧装置301は、ドライブ回路41、過電流監視回路44、及び、「制御部」としてのマイコン50を備える。ドライブ回路41は、昇圧MOS25をPWM動作させる。過電流監視回路44は、昇圧MOS25に流れる電流を監視し、過電流を検出する。過電流監視回路44の技術的意義については後述する。
The
昇圧MOS25、ドライブ回路41及び過電流監視回路44は、同一のICに内蔵されている。本明細書では、このICを、特定用途向けICを意味するASIC40と記す。過電流監視回路44が過電流検出したとき、保護機能として、過電流監視回路44はドライブ回路41に対し昇圧MOS25の強制オフを指令する。昇圧装置301を構成するASIC40とマイコン50とは互いに通信する。マイコン50は、過電流監視回路からの通知に基づき異常判定し、処置を行う。詳しくは、過電流監視回路44からマイコン50に対し、過電流検出を示す通知信号が出力される。
The
またマイコン50は、異常判定時の処置として、ドライブ回路41に対し、例えば昇圧MOS25の動作停止を指令する。さらにマイコン50は、「昇圧前もしくは昇圧後の回路で監視される電圧」である監視電圧を監視する。例えば、昇圧前の回路の電圧として、バッテリ15の電源電圧、すなわち、図1における電源リレー16よりもバッテリ15側のリレー前電圧VLaが監視される。或いは、電源リレー16とコイル21との間のリレー後電圧VLbが監視されてもよい。或いは、昇圧後の回路の電圧である昇圧後電圧VHが監視されてもよい。
Furthermore, as a measure to be taken when an abnormality is detected, the
図2に、電動パワーステアリング(図中「EPS」と記す)装置90を含むステアリングシステム99の概略構成を示す。なお、図2の電動パワーステアリング装置90はコラムアシスト式であるが、本実施形態の昇圧装置301は、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。ステアリングシステム99は、ハンドル91、ステアリングシャフト92、操舵トルクセンサ94、ピニオンギア96、ラック軸97、車輪98、及び、電動パワーステアリング装置90等を含む。
Figure 2 shows a schematic configuration of a
ステアリングシャフト92の先端に設けられたピニオンギア96は、ラック軸97に噛み合っている。ラック軸97の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪98が設けられる。運転者がハンドル91を回転させると、ハンドル91に接続されたステアリングシャフト92が回転する。ステアリングシャフト92の途中に設けられた操舵トルクセンサ94は、操舵トルクtrqを検出する。ステアリングシャフト92の回転運動は、ピニオンギア96によりラック軸97の直線運動に変換され、ラック軸97の変位量に応じた角度に一対の車輪98が操舵される。
A
電動パワーステアリング装置90は、昇圧装置301、インバータ60、モータ80、減速ギア89等を含む。本実施形態では昇圧装置301の一要素であるマイコン50は、電動パワーステアリング装置90におけるモータ制御装置としても機能する。モータ制御装置としてのマイコン50は、操舵トルクtrqや操舵速度、車速等の情報を外部から取得し、これらの情報から演算される所望のアシストトルクをモータ80が出力するようにモータ80の駆動を制御する。モータ80が出力したアシストトルクは、減速ギア89を介してステアリングシャフト92に伝達される。
The electric
次に図3を参照し、昇圧回路20の素子故障によって生じる過電流異常の発生例について説明する。コイル21がショート故障すると、バッテリ15の電力が誘導エネルギーに変換されることなく昇圧MOS25に直接印加され、昇圧MOS25のオン時、一点鎖線矢印で示すように過電流が流れる。ダイオード23がショート故障すると、コンデンサ24から放電された電流がダイオード23を逆流し、昇圧MOS25のオン時、二点鎖線矢印で示すように、昇圧MOS25に過電流が流れる。これにより、昇圧MOS25が破壊されるおそれがある。
Next, referring to FIG. 3, an example of an overcurrent abnormality caused by an element failure in the
このような場合に昇圧MOS25を保護するため、過電流を検出し、異常の場合に通電停止等の処置を取ることが求められる。しかし一方、電源投入時等には回路が正常であっても一時的に過電流が検出される場合があり、誤って異常と判定することを防止することが求められる。
In such a case, in order to protect the
ただし、特許文献1(特開2014-3850号公報)の従来技術のようにソフトスタート回路を用いると、回路構成が複雑になり、電源投入時の立ち上げ時間が長くかかる。そこで本実施形態は、過電流異常の誤判定を防止する昇圧装置において、回路構成を簡素化し、立ち上げ時間を短縮することを目的とするものである。 However, using a soft start circuit as in the conventional technology of Patent Document 1 (JP Patent Publication No. 2014-3850) results in a complex circuit configuration, which results in a long start-up time when the power is turned on. Therefore, the present embodiment aims to simplify the circuit configuration and shorten the start-up time in a boost device that prevents erroneous determination of an overcurrent abnormality.
次に図4~図10を参照し、本実施形態による過電流検出から異常判定時の処置までの一連の処理について説明する。図7~図10のフローチャートの説明で記号「S」はステップを示す。 Next, a series of processes from overcurrent detection to the action taken when an abnormality is determined according to this embodiment will be described with reference to Figures 4 to 10. In the explanation of the flowcharts in Figures 7 to 10, the symbol "S" indicates a step.
図4のタイムチャートには、過電流監視回路44による過電流検出の通知動作を示す。過電流監視回路44からマイコン50への通信間隔は、例えば1msに設定されている。昇圧動作許可信号がオンのとき、ドライブ回路41は昇圧MOS25を例えばPWM周期5ms、すなわち周波数200kHzでスイッチング動作する。したがって、昇圧MOS25は通信間隔1ms中に200回オンオフ動作する。
The time chart in Figure 4 shows the notification operation of overcurrent detection by the
図5に示すように、PWM一周期Tにおける昇圧MOS25のオン時間をTon、オフ時間をToffとすると、duty比は、「Ton/T」で表される。昇圧装置301の通常動作時には、昇圧出力目標値に応じてduty比が演算され、PWM指令信号が生成される。図5には、duty比が約50%の場合の指令信号を図示する。
As shown in FIG. 5, if the on-time of the
昇圧MOS25のオン時の電流に対し、過電流監視回路44の過電流検出に用いられる過電流閾値が設定される。過電流閾値は、主に昇圧MOS25の定格や基板実装のはんだ信頼性に基づき、破壊耐量以下で設定される。また過電流閾値は、昇圧MOS25の発熱に応じて可変に設定されてもよい。
The overcurrent threshold used for overcurrent detection by the
例えば図6に示す構成では、ASIC40内に設けられた過電流閾値演算部43が現在の昇圧MOS25の発熱に応じて過電流閾値を演算し、過電流監視回路44に出力する。昇圧MOS25の発熱は温度センサにより検出されてもよいし、電流二乗値等から算出されたジュール熱を初期温度に加算して推定されてもよい。例えば昇圧MOS25の発熱が大きいほど過電流閾値を低くして過電流検出されやすくすることで、昇圧MOS25をより過熱から保護する方向に調整される。
6, for example, an overcurrent
過電流監視回路44は、通信間隔ごとに過電流検出回数をカウントする。図5に示すように、過電流監視回路44が過電流検出するごとに、ドライブ回路41は昇圧MOS25を強制的にオフし、次のdutyオンタイミングまでオフ状態を継続する。したがって、過電流検出時のスイッチ動作では、PWM指令信号に対し二点鎖線で示す時間だけ、オン時間が短くなる。昇圧MOS25が強制的にオフされるため、電流は0になる。そして、過電流の要因が続く限り、次のdutyオン期間に再び電流が過電流閾値以上となり、過電流検出される。
The
例えば、昇圧装置301の電源投入時やイニシャルチェックでの過昇圧モード時には、昇圧動作許可信号がオンされた後、一時的に過電流状態となる。その期間、過電流監視回路44は、通信間隔ごとに過電流検出回数をカウントする。そして、通信間隔ごとの過電流検出回数が所定回数であるN回を超えたとき、過電流監視回路44は、昇圧MOS25に流れる電流の状態について「第1条件が成立した」と判断し、通知信号として過電流フラグを出力する。一方、昇圧動作の開始前で昇圧動作許可信号がオフのときや、一時的な過電流状態が終了した後には、通信間隔ごとの過電流検出回数がN回以下となり、過電流フラグは出力されない。
For example, when the
ここで、過電流検出回数のカウントは、図5の[例1]に示すように、毎周期連続して過電流検出される場合に限らず、[例2]に示すように、途中に過電流検出されない場合があっても、合計回数がカウントされればよい。[例2]に図示するように実際に電流が閾値以下となった場合の他、電流が閾値に達したにもかかわらず、検出のエラーによってカウントし損なった場合等も含まれる。要するに、連続か不連続かに関係なく、通信間隔ごとの過電流検出回数の合計がN回を超えたとき、過電流フラグが出力される。 Here, counting the number of overcurrent detections is not limited to cases where an overcurrent is detected continuously every cycle, as shown in [Example 1] in Figure 5, but also includes cases where an overcurrent is not detected along the way, as shown in [Example 2], as long as the total number is counted. In addition to cases where the current actually falls below the threshold as shown in [Example 2], it also includes cases where the current reaches the threshold but is not counted due to a detection error. In short, regardless of whether the detections are continuous or discontinuous, when the total number of overcurrent detections per communication interval exceeds N, an overcurrent flag is output.
その後、時刻txにコイル、ダイオード等の素子がショート故障し、恒久的な過電流異常(すなわち真性異常)の状態になると仮定する。それ以後は常に過電流が検出され、通信間隔ごとの過電流検出回数の合計がN回を超えて、過電流フラグが出力される。マイコン50は、過電流監視回路44から受信した過電流フラグについて、過電流フラグが所定の判定時間以上継続したとき、「第2条件が成立した」と判断し、異常判定する。そしてマイコン50は、異常判定時の処置として、昇圧動作許可信号をオンからオフに変更し、昇圧MOS25の動作を停止する。
After that, it is assumed that at time tx, an element such as a coil or diode shorts out, resulting in a permanent overcurrent abnormality (i.e., a true abnormality). After that, overcurrent is constantly detected, and when the total number of overcurrent detections per communication interval exceeds N, an overcurrent flag is output. When the overcurrent flag received from the
図7、図8のフローチャートに上記処理の基本的な流れを示す。フローチャート、及び以下のフローチャートに関する説明では、第1実施形態のマイコン50を一般化して「制御部」と記す。したがって、第2実施形態でも同じフローチャート及び同じ説明が援用される。図7のS11では、過電流監視回路44が過電流検出したか判断される。S11でYESの場合、S12でドライブ回路41は昇圧MOS25をオフし、次のdutyオンタイミングまでオフ状態を継続する。
The basic flow of the above process is shown in the flowcharts of Figures 7 and 8. In the flowcharts and the following explanations of the flowcharts, the
図8のS13で過電流監視回路44は、制御部との通信間隔ごとに過電流検出回数をカウントする。S14では過電流検出回数が所定回数N回を超えたか判断される。S14でYESの場合、過電流監視回路44は、第1条件が成立したと判断し、制御部に通知信号として過電流フラグを送信する。
In S13 of FIG. 8, the
S26で制御部は、過電流監視回路44からの通知信号が判定時間以上継続したか判断する。S26でYESの場合、S30で制御部は、第2条件が成立したと判断し、異常判定する。続いて制御部は、S40で処置を行う。S26でNOの場合、制御部は、第2条件が成立しないと判断する。
In S26, the control unit determines whether the notification signal from the
第2条件の判定において、例えば判定時間は、電源投入時やイニシャルチェックでの過昇圧モード時における過電流状態の最大時間よりも長い時間に設定されてもよい。これにより、電源投入時やイニシャルチェックでの過昇圧モード時には第1条件は成立しても第2条件が不成立となるため、異常と誤判定されることが防止される。或いは、電源投入時等の状況に応じて制御部が異常判定の処理を変更することで、誤判定を防止してもよい。次に図9を参照し、誤判定防止の処理例について説明する。 In determining whether the second condition is met, the determination time may be set to a time longer than the maximum time for which the overcurrent state exists when the power is turned on or in overboost mode during an initial check. This prevents erroneous determination of an abnormality, since the first condition is met when the power is turned on or in overboost mode during an initial check but the second condition is not met. Alternatively, erroneous determinations may be prevented by the control unit changing the abnormality determination process depending on the situation, such as when the power is turned on. Next, an example of a process for preventing erroneous determinations will be described with reference to FIG. 9.
図9には、制御部が、状況に応じて判定時間を異なる値に設定するか、或いは、通知信号をマスクする処理を示す。ここでは、図1のリレー前電圧VLaに相当する電源電圧が「監視電圧」として監視されるものとして説明する。具体的に制御部は、昇圧装置301の動作モードもしくは電源電圧に応じて判定時間を異なる値に設定するか、或いは、特定の動作モードもしくは特定の電源電圧の範囲で通知信号をマスクする。このように制御部は、過電流監視回路44からの通知、電源電圧監視値、状態コード等の内部値を併せて、すなわち外部及び内部の情報に基づき異常判定する。
Figure 9 shows the process in which the control unit sets the judgment time to a different value depending on the situation, or masks the notification signal. Here, the power supply voltage equivalent to the pre-relay voltage VLa in Figure 1 is described as being monitored as the "monitored voltage". Specifically, the control unit sets the judgment time to a different value depending on the operating mode or power supply voltage of the
図9のS21からS24では、「特定の動作モードもしくは特定の監視電圧」に関する4つの判断項目について順に成否が判断される。これらの判断順序は任意である。S21では、昇圧装置301の電源投入時であるか判断される。一般に電源投入時には突入電流による誤判定が生じやすくなる。
In S21 to S24 in FIG. 9, the success or failure of four judgment items related to "a specific operating mode or a specific monitoring voltage" is judged in order. The order of these judgments is arbitrary. In S21, it is judged whether the
S22では、起動時に回路の異常を診断するイニシャルチェックにおいて、昇圧出力目標値を一時的に上げるときであるか判断される。イニシャルチェックでは昇圧出力目標値を通常時の値よりも高くして昇圧機能が正常であることを診断するため、誤判定が生じやすくなる。 In S22, in the initial check that diagnoses circuit abnormalities at startup, it is determined whether it is time to temporarily increase the boost output target value. In the initial check, the boost output target value is set higher than the normal value to diagnose that the boost function is normal, which makes it easy for erroneous judgments to occur.
S23では、電源電圧が所定の電圧閾値以下であるか判断される。電源電圧が低いときほど昇圧比が大きくなり、大電流が流れるため、誤判定が生じやすくなる。S24では、電源電圧の時間変化率の絶対値が所定の電圧変動閾値以上であるか、つまり、電源電圧が急変動したか判断される。例えば何らかの要因で電源電圧が途絶した後に復帰したとき、瞬時に大電流が流れる可能性があるため、誤判定が生じやすくなる。 In S23, it is determined whether the power supply voltage is equal to or lower than a predetermined voltage threshold. The lower the power supply voltage, the larger the step-up ratio becomes, and a large current flows, making it more likely that an erroneous judgment will occur. In S24, it is determined whether the absolute value of the time rate of change of the power supply voltage is equal to or higher than a predetermined voltage fluctuation threshold, that is, whether the power supply voltage has suddenly fluctuated. For example, when the power supply voltage is interrupted for some reason and then restored, a large current may flow instantaneously, making it more likely that an erroneous judgment will occur.
S21~S24のいずれかでYESの場合、S25で制御部は、判定時間を基準値よりも長く設定するか、或いは、通知信号をマスクする。特定の動作モードもしくは特定の電源電圧において判定時間を基準値よりも長く設定することで、第2条件が成立しにくくなり、誤判定を防止することができる。また、特定の動作モードもしくは特定の電源電圧において通知信号をマスクすることで、第2条件の成立の可能性が無くなり、誤判定が確実に防止される。なお、S23、S24では、リレー前の電源電圧VLaに代えて、リレー後電圧VLbや昇圧後電圧VHが「監視電圧」として閾値と比較されてもよい。 If the answer is YES in any of S21 to S24, in S25 the control unit sets the judgment time longer than the reference value or masks the notification signal. By setting the judgment time longer than the reference value in a specific operating mode or a specific power supply voltage, the second condition is less likely to be satisfied, and erroneous judgment can be prevented. Furthermore, by masking the notification signal in a specific operating mode or a specific power supply voltage, the possibility of the second condition being satisfied is eliminated, and erroneous judgment can be reliably prevented. Note that in S23 and S24, instead of the power supply voltage VLa before the relay, the post-relay voltage VLb or the post-boost voltage VH may be compared with the threshold value as the "monitoring voltage".
図10に、異常判定時の処置例を示す。制御部が異常判定し、S41でYESの場合、制御部は、S42で昇圧MOS25の動作を停止するか、又は、duty比を変更して昇圧MOS25を動作させる。図4には昇圧MOS25の動作を停止する場合が例示されているが、素子故障の状況によっては、duty比を変更して昇圧MOS25制限的に動作させることも可能である。
Figure 10 shows an example of a procedure to be taken when an abnormality is determined. If the control unit determines an abnormality and the answer is YES in S41, the control unit stops the operation of the
制御部としてのマイコン50は、さらにバッテリ15の電力を用いて電動パワーステアリング装置99のモータ80の駆動を制御する。マイコン50は、異常判定時の処置として、さらにS43でモータ80の駆動を停止するか、又は、モータ80の出力を制限してもよい。駆動を停止する場合、制御に用いる入出力信号の通信のみは継続してもよいし、通信系も含めてシステムをシャットダウンしてもよい。
The
(第1実施形態の作用効果)
以上のように第1実施形態では、過電流監視回路44が過電流検出しただけでは異常判定せず、第1条件が成立したときマイコン50に通知信号を送信する。マイコン50は、さらに第2条件が成立したときに初めて異常判定し、処置を行う。したがって、電源投入時やイニシャルチェック時の過電流に対し、異常と誤判定することが回避される。また、素子故障等により異常判定した場合、マイコン50が昇圧MOS25の動作を停止させることで、壊れた状態のままPWM動作を続けることを防止することができる。
(Functions and Effects of the First Embodiment)
As described above, in the first embodiment, the
また第1実施形態では、特許文献1の従来技術のようにソフトスタート回路を用いず、電源投入時やイニシャルチェック時には、昇圧MOS25の定格以下に設定された過電流閾値に対して過電流を検出しながら通電する。つまり、電源投入時やイニシャルチェック時には第1条件が成立する可能性が高いことを前提としつつ、第2条件が成立しないようにすることで誤判定を防止する。これにより、回路構成を簡素化し、立ち上げ時間を短縮することができる。
In addition, in the first embodiment, unlike the conventional technology of
さらに、マイコン50が過電流監視回路44から通知信号を受信したとき、判定時間による通知信号の継続判定に加え、動作モードや電源電圧等に基づく判定時間の変更や通知信号のマスク等の処理を組み合わせ、総合的に異常判定することができる。したがって、状況に応じた異常判定や処置が可能となる。さらに、電源変動試験や外付け素子の定数変更等により判定条件を設計変更した場合等、ソフトウァアで条件設定を変更することで、対応が容易になる。
Furthermore, when the
加えて第1実施形態では、昇圧MOS25、ドライブ回路41及び過電流監視回路44が同一のASIC40に内蔵されているため、基板上のレイアウトがコンパクトになる。なお、ASIC40には昇圧装置以外の各機能が統合されてもよい。また、「制御部」の機能をマイコン50が担っているため、演算処理能力や外部との通信の点で有利である。
In addition, in the first embodiment, the
(第2実施形態)
次に図11を参照し、第2実施形態について説明する。第2実施形態の昇圧装置302では、ASIC40内のドライブ回路42が「制御部」としての機能を兼ねる。つまり、第1条件が成立したとき生成された通知信号は、ASIC40の過電流監視回路44からマイコン50に送信されるのでなく、ASIC40の内部で過電流監視回路44からドライブ回路42に送信される。通知信号を受信したドライブ回路42は、第2条件の成否を判定し、第2条件が成立したとき異常判定し、処置を行う。また、電源電圧の情報もマイコン50に代わってドライブ回路42が取得してもよい。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. 11. In the
第2実施形態の作用効果は、第1実施形態の制御部に関する説明中における「マイコン50」を「ドライブ回路42」と読み替えて同様に解釈される。過電流の検出及び異常判定という機能のみに着目した場合、図11に破線で示すように、第2実施形態ではマイコン50が無くてもよいため、昇圧装置302をより簡素に構成することができる。また、異常判定時に通信遅れなく昇圧MOS25の動作を即座に停止することができ、信頼性が向上する。
The effects of the second embodiment can be interpreted in the same way as in the first embodiment by replacing "
ただし、現実的にASIC40がマイコン50と同レベルの演算量を処理することはできないため、モータ80の駆動制御演算等のためにマイコン50が必要となる。そこで、ドライブ回路42が「制御部」としての機能の一部を兼ねることで、ドライブ回路42とマイコン50とが「制御部」の機能を分担して協働するように構成されてもよい。
However, in reality, the
(その他の実施形態)
(a)過電流監視回路における「第1条件」は、制御部との通信間隔ごとに過電流検出回数が連続で又は断続的に所定回数を超えたときの他、例えば、制御部との通信間隔ごとに電流もしくは電流二乗値の積算値が閾値を超えたときに成立するものとしてもよい。
Other Embodiments
(a) The “first condition” in the overcurrent monitoring circuit may be satisfied when the number of overcurrent detections continuously or intermittently exceeds a predetermined number of times at each communication interval with the control unit, or, for example, when the integrated value of the current or the current squared value exceeds a threshold value at each communication interval with the control unit.
(b)制御部における「第2条件」について、通知信号(例えば過電流フラグ)が判定時間以上「継続」したことの解釈として、例えば所定時間以内の短時間の中断の場合は、継続したものとみなしてもよい。つまり、中断時間が所定時間を超えた場合のみ継続不成立と扱い、計時をリセットするようにしてもよい。また、判定時間に代えて、所定期間内の通知信号の受信回数又は頻度に基づき第2条件の成否を判定してもよい。 (b) Regarding the "second condition" in the control unit, the notification signal (e.g., an overcurrent flag) may be interpreted as "continuing" for a judgment time or longer as being interrupted for a short period of time, for example, within a predetermined time. In other words, only when the interruption time exceeds a predetermined time may the continuation not be satisfied and the timer reset. Also, instead of the judgment time, the success or failure of the second condition may be judged based on the number or frequency of receiving notification signals within a predetermined period of time.
(c)昇圧スイッチング素子は、MOSFETに限らず、MOSFETE以外のFETやバイポーラトランジスタで構成されてもよい。昇圧スイッチング素子、ドライブ回路及び過電流監視回路は、同一のASIC40に内蔵される構成に限らず、基板に直接実装されてもよく、別々のICに内蔵されてもよい。また、「電源」としてバッテリ15以外にキャパシタ等が用いられてもよい。
(c) The boost switching element is not limited to a MOSFET, and may be configured with a FET other than a MOSFET or a bipolar transistor. The boost switching element, drive circuit, and overcurrent monitoring circuit are not limited to being built into the
(d)本発明は、電動パワーステアリング装置のアシストモータの駆動に限らず、どのような電動アクチュエータの駆動や、その他の電気機器の出力に用いられてもよい。 (d) The present invention is not limited to use in driving an assist motor in an electric power steering device, but may also be used in driving any electric actuator or for outputting other electrical equipment.
本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。 The present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and a memory programmed to execute one or more functions embodied in a computer program. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by one or more dedicated computers configured by combining a processor and a memory programmed to execute one or more functions with a processor configured with one or more hardware logic circuits. In addition, the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by the computer.
15 ・・・バッテリ(電源)、
21 ・・・コイル、
25 ・・・昇圧MOS(昇圧スイッチング素子)、
301、302・・・昇圧装置、
41 ・・・ドライブ回路、
42 ・・・ドライブ回路(制御部[第2実施形態])、
44 ・・・過電流監視回路、
50 ・・・マイコン(制御部[第1実施形態])。
15 ... Battery (power source),
21... Coil,
25...Boost MOS (boost switching element),
301, 302...Boost device,
41 Drive circuit,
42 ... Drive circuit (control unit [second embodiment]),
44... Overcurrent monitoring circuit,
50...Microcomputer (control unit [first embodiment]).
Claims (13)
電源(15)に一端が接続されたコイル(21)の他端とグランドとの間に設けられ、スイッチング動作により前記コイルの他端の電圧を昇圧する昇圧スイッチング素子(25)と、
前記昇圧スイッチング素子をPWM動作させるドライブ回路(41、42)と、
前記昇圧スイッチング素子に流れる電流を監視する過電流監視回路(44)と、
前記過電流監視回路からの通知に基づき異常判定し、処置を行う制御部(50、42)と、
を備え、
前記過電流監視回路は、前記昇圧スイッチング素子に流れる電流の状態について、前記制御部との通信間隔ごとに過電流検出回数をカウントし、前記過電流検出回数が所定回数を超えたとき、又は、前記制御部との通信間隔ごとに電流もしくは電流二乗値の積算値が閾値を超えたとき、第1条件が成立したと判断し、前記制御部に通知信号を送信し、
前記制御部は、前記過電流監視回路から受信した前記通知信号について、前記通知信号が所定の判定時間以上継続したとき、第2条件が成立したと判断し、異常判定し、処置を行い、
前記制御部は、当該昇圧装置の動作中を含む複数の状況に応じて前記判定時間を異なる値に設定するか、或いは、前記通知信号をマスクする昇圧装置。 A boosting device that boosts and outputs an input power supply voltage,
a boost switching element (25) provided between one end of a coil (21) connected to a power source (15) and the other end of the coil and configured to boost the voltage of the other end of the coil by switching operation;
A drive circuit (41, 42) for PWM-operating the boost switching element;
an overcurrent monitoring circuit (44) for monitoring a current flowing through the boost switching element;
a control unit (50, 42) that judges an abnormality based on a notification from the overcurrent monitoring circuit and takes appropriate action;
Equipped with
the overcurrent monitoring circuit counts the number of overcurrent detections for each communication interval with the control unit regarding the state of the current flowing through the boost switching element, and when the number of overcurrent detections exceeds a predetermined number, or when an integrated value of the current or the squared value of the current for each communication interval with the control unit exceeds a threshold value, determines that a first condition is satisfied and transmits a notification signal to the control unit;
the control unit determines that a second condition is satisfied when the notification signal received from the overcurrent monitoring circuit continues for a predetermined determination time or longer, determines that an abnormality has occurred, and takes action;
The control unit sets the determination time to a different value depending on a plurality of situations including when the boost device is in operation, or masks the notification signal .
電源(15)に一端が接続されたコイル(21)の他端とグランドとの間に設けられ、スイッチング動作により前記コイルの他端の電圧を昇圧する昇圧スイッチング素子(25)と、
前記昇圧スイッチング素子をPWM動作させるドライブ回路(41、42)と、
前記昇圧スイッチング素子に流れる電流を監視する過電流監視回路(44)と、
前記過電流監視回路からの通知に基づき異常判定し、処置を行う制御部(50、42)と、
を備え、
前記過電流監視回路は、前記昇圧スイッチング素子に流れる電流の状態について、前記制御部との通信間隔ごとに過電流検出回数をカウントし、前記過電流検出回数が所定回数を超えたとき、又は、前記制御部との通信間隔ごとに電流もしくは電流二乗値の積算値が閾値を超えたとき、第1条件が成立したと判断し、前記制御部に通知信号を送信し、
前記制御部は、前記過電流監視回路から受信した前記通知信号について、所定期間内の前記通知信号の受信回数又は頻度に基づき第2条件の成否を判定し、前記第2条件が成立したとき、異常判定し、処置を行い、
前記制御部は、当該昇圧装置の動作中を含む複数の状況に応じて、所定期間内の前記通知信号の受信回数又は頻度の判定閾値を異なる値に設定する昇圧装置。 A boosting device that boosts and outputs an input power supply voltage,
a boost switching element (25) provided between one end of a coil (21) connected to a power source (15) and the other end of the coil and configured to boost the voltage of the other end of the coil by switching operation;
A drive circuit (41, 42) for PWM-operating the boost switching element;
an overcurrent monitoring circuit (44) for monitoring a current flowing through the boost switching element;
a control unit (50, 42) that judges an abnormality based on a notification from the overcurrent monitoring circuit and takes appropriate action;
Equipped with
the overcurrent monitoring circuit counts the number of overcurrent detections for each communication interval with the control unit regarding the state of the current flowing through the boost switching element, and when the number of overcurrent detections exceeds a predetermined number, or when an integrated value of the current or the squared value of the current for each communication interval with the control unit exceeds a threshold value, determines that a first condition is satisfied and transmits a notification signal to the control unit;
the control unit determines whether a second condition is satisfied based on the number or frequency of reception of the notification signal within a predetermined period of time for the notification signal received from the overcurrent monitoring circuit, and when the second condition is satisfied, determines that an abnormality has occurred and takes action;
The control unit sets a determination threshold for the number or frequency of reception of the notification signal within a predetermined period to different values depending on a plurality of situations including when the boost device is in operation.
前記制御部は、異常判定時の処置として、さらに前記モータの駆動を停止するか、又は、前記モータの出力を制限する請求項10に記載の昇圧装置。 The control unit further controls driving of a motor (80) using the power of the power source,
The boosting device according to claim 10 , wherein the control unit further stops driving the motor or limits an output of the motor as a measure to be taken when an abnormality is determined.
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