JP2022028472A - Multiple motor drive system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数モータ駆動システムに関する。 The present invention relates to a multi-motor drive system.
従来、一つの駆動回路によって、複数のモータを駆動する装置が知られている。 Conventionally, a device for driving a plurality of motors by one drive circuit is known.
例えば特許文献１に開示されたモータ制御装置は、一つの三相インバータ駆動回路によって三相交流モータと二つの直流モータとを駆動する。具体的に、このモータ制御装置は車両用操舵装置として用いられ、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）用三相モータと、チルト用直流モータ及びテレスコピック用直流モータとを駆動する。これにより、各モータを駆動するために必要なスイッチング素子数の低減を図っている。
For example, the motor control device disclosed in
特許文献１の従来技術では、イグニションキーがオンされた後、チルトモータ及びテレスコピックモータを並列運転して位置調整操作が行われる。そして、位置調整操作が行われていないと判断された場合にＥＰＳ用三相モータが駆動される。つまり、直流モータ又は三相モータのいずれか一方を駆動するものであり、直流モータと三相モータとを同時に駆動することは想定していない。また回路構成からも直流モータ及び三相モータへの通電を同時に制御することはできない。
In the prior art of
さらに直流モータを駆動するとき、電源ノイズ、モータのブラシ、電力変換回路のスイッチング動作、プリドライバの立ち上がりによるサージ、マイコンの通信ノイズ、高調波ノイズ等、種々の要因の電磁ノイズが発生し、配線から放射される。このような電磁ノイズの抑制に関して特許文献１には何ら言及されていない。
Furthermore, when driving a DC motor, electromagnetic noise of various factors such as power supply noise, motor brush, switching operation of power conversion circuit, surge due to pre-driver rise, communication noise of microcomputer, harmonic noise, etc. is generated, and wiring is performed. Is radiated from. Nothing is mentioned in
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、多相モータ及び直流モータを同時に駆動可能であり、且つ直流モータへの通電により発生する電磁ノイズを抑制可能な複数モータ駆動システムを提供することにある。 The present invention was created in view of these points, and an object thereof is to be able to drive a multi-phase motor and a DC motor at the same time, and to suppress electromagnetic noise generated by energization of the DC motor. The purpose is to provide a multi-motor drive system.
本発明の複数モータ駆動システムは、１組以上の多相巻線組（８０１、８０２）を有する１台以上の多相モータ（８００）と、１台以上の直流モータ（７１０、７２０、７３０）と、多相インバータ回路（６８）及びＨブリッジ回路（６７１、６７２、６７３）と、を備える。 The multi-motor drive system of the present invention includes one or more multi-phase motors (800) having one or more multi-phase winding sets (801, 802) and one or more DC motors (710, 720, 730). And a multi-phase inverter circuit (68) and an H-bridge circuit (671, 672, 673).
１台以上の直流モータは、多相モータと同時に駆動されることが可能である。多相インバータ回路は、直流電力を変換し多相巻線組に供給する電力変換回路であり、直流電力を変換し直流モータに供給する電力変換回路である。多相インバータ回路及びＨブリッジ回路において直列接続された１組の上下アームのスイッチング素子をレッグとすると、少なくとも一つの多相インバータ回路及びＨブリッジ回路は、多相インバータ回路の一相のレッグとＨブリッジ回路の片側のレッグとを共有する統合電力変換回路（６０）をなしている。 One or more DC motors can be driven at the same time as the polyphase motor. The multi-phase inverter circuit is a power conversion circuit that converts DC power and supplies it to a multi-phase winding set, and is a power conversion circuit that converts DC power and supplies it to a DC motor. Assuming that a pair of upper and lower arm switching elements connected in series in a multi-phase inverter circuit and an H-bridge circuit are legs, at least one multi-phase inverter circuit and an H-bridge circuit are the one-phase leg and H of the multi-phase inverter circuit. It forms an integrated power conversion circuit (60) that shares with one leg of the bridge circuit.
直流モータは、一端に設けられた第１端子（Ｔ１）が第１直流電流経路（Ｐ１）を経由して多相巻線組の一相の相電流経路に接続されており、他端に設けられた第２端子（Ｔ２）が第２直流電流経路（Ｐ２）を経由してＨブリッジ回路の非共有側のレッグにおける上下アーム素子のスイッチングの接続点に接続されている。 In the DC motor, the first terminal (T1) provided at one end is connected to the one-phase phase current path of the multi-phase winding set via the first DC current path (P1), and the DC motor is provided at the other end. The second terminal (T2) is connected to the switching connection point of the upper and lower arm elements in the leg on the non-shared side of the H-bridge circuit via the second DC current path (P2).
直流モータのうちＮ台（Ｎ≧１）の「ノイズ抑制対象直流モータ」が選定される。ノイズ抑制対象直流モータは、第１直流電流経路における第１端子に接続される部分、及び、第２直流電流経路における第２端子に接続される部分は、各Ｎ本、計２Ｎ本の個別経路として構成されている。ノイズ抑制対象直流モータ毎に、或いは、複数のノイズ抑制対象直流モータに対して共通に、「通電により発生する電磁ノイズを抑制する一つ以上のノイズ抑制部品（２、３、４、５）」が第１直流電流経路又は第２直流電流経路の少なくとも一方に設けられている。 Of the DC motors, N units (N ≧ 1) of “noise suppression target DC motors” are selected. In the noise suppression target DC motor, the part connected to the first terminal in the first DC current path and the part connected to the second terminal in the second DC current path are N lines each, for a total of 2 N lines. It is configured as. "One or more noise suppression components (2, 3, 4, 5) that suppress electromagnetic noise generated by energization" for each noise suppression target DC motor or for a plurality of noise suppression target DC motors. Is provided in at least one of the first DC current path and the second DC current path.
なお、「ノイズ抑制対象直流モータ」は必ずしも直流モータの視点で選定されなくてもよい。つまり、ノイズ発生源である電力変換回路のレッグや、ノイズ放射部である配線についてノイズ抑制が求められる対象が選定され、そのレッグや配線に対応する直流モータが「ノイズ抑制対象直流モータ」として選定されてもよい。また、本明細書における数字の表記について、「１組」、「１台」、「２本」等には算用数字を用いる。一方、多相モータにおける「一相」、「三相」、及び、「一つ」、「二つ」等については漢数字を用いる。 The "noise suppression target DC motor" does not necessarily have to be selected from the viewpoint of the DC motor. In other words, the target for which noise suppression is required for the leg of the power conversion circuit that is the noise source and the wiring that is the noise radiating part is selected, and the DC motor corresponding to that leg and wiring is selected as the "noise suppression target DC motor". May be done. In addition, regarding the notation of numbers in this specification, arithmetic numbers are used for "1 set", "1 unit", "2 units" and the like. On the other hand, Chinese numerals are used for "one phase", "three phase", "one", "two", etc. in a multi-phase motor.
本発明の構成によると、多相モータと直流モータとを同時に駆動することができる。また、例えば多相モータの一相の相電流経路に１台の直流モータが接続された構成では、非共有側のレッグを構成する最小限２個のスイッチング素子により通電を切り替えることができるため、特許文献１の従来技術に対しスイッチの数を少なくすることができる。
According to the configuration of the present invention, a polymorphic motor and a DC motor can be driven at the same time. Further, for example, in a configuration in which one DC motor is connected to the one-phase current path of a multi-phase motor, energization can be switched by at least two switching elements constituting the non-shared leg. The number of switches can be reduced as compared with the prior art of
さらに本発明では、１台以上のノイズ抑制対象直流モータについて、ノイズ抑制部品により電磁ノイズを抑制することができる。これにより、直流モータの誤動作や振動、騒音の発生等を防止し、動作を安定させることができる。 Further, in the present invention, electromagnetic noise can be suppressed by noise suppression components for one or more noise suppression target DC motors. As a result, it is possible to prevent malfunction, vibration, noise, etc. of the DC motor and stabilize the operation.
例えば本発明の複数モータ駆動システムは、車両のステアリングシステム（９０１、９０２）に適用される。多相モータは、電動パワーステアリングシステムにおける操舵アシストモータ、又は、ステアバイワイヤシステムにおける反力モータである。ノイズ抑制対象直流モータは、ステアリングロックモータ（７１０）、チルトモータ（７２０）又はテレスコピックモータ（７３０）のうち少なくとも一つを含む。 For example, the multi-motor drive system of the present invention is applied to a vehicle steering system (901, 902). The polymorphic motor is a steering assist motor in an electric power steering system or a reaction force motor in a steer-by-wire system. The noise suppression target DC motor includes at least one of a steering lock motor (710), a tilt motor (720), and a telescopic motor (730).
以下、本発明の複数モータ駆動システムの複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態の複数モータ駆動システムは、車両の電動パワーステアリングシステム（以下「ＥＰＳシステム」）又はステアバイワイヤシステム（以下「ＳＢＷシステム」）に適用される。複数モータ駆動システムの制御装置であるＥＣＵは、ＥＰＳ－ＥＣＵ又はＳＢＷ－ＥＣＵとして機能する。また、後述の各実施形態を包括して「本実施形態」という。複数の実施形態において実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the plurality of motor drive systems of the present invention will be described with reference to the drawings. The multi-motor drive system of each embodiment is applied to a vehicle electric power steering system (hereinafter “EPS system”) or a steer-by-wire system (hereinafter “SBW system”). The ECU, which is a control device for a plurality of motor drive systems, functions as an EPS-ECU or an SBW-ECU. Further, each embodiment described later is collectively referred to as "the present embodiment". Substantially the same configurations in a plurality of embodiments are designated by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
［車両のステアリングシステムの構成］
最初に図１～図４を参照し、複数モータ駆動システムが適用される車両のステアリングシステムの構成について説明する。図１、図２には、操舵機構と転舵機構とが機械的に接続されたＥＰＳシステム９０１を示す。そのうち、図１にはコラムタイプ、図２にはラックタイプのＥＰＳシステム９０１を示す。区別する場合、コラムタイプのＥＰＳシステムの符号を９０１Ｃ、ラックタイプのＥＰＳシステムの符号を９０１Ｒと記す。図３には、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離したＳＢＷシステム９０２を示す。図１～図３においてタイヤ９９は片側のみを図示し、反対側のタイヤの図示を省略する。
[Vehicle steering system configuration]
First, with reference to FIGS. 1 to 4, a configuration of a vehicle steering system to which a plurality of motor drive systems are applied will be described. 1 and 2 show an
図１、図２に示すように、ＥＰＳシステム９０１は、ステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、インターミディエイトシャフト９５、ラック９７等を含む。ステアリングシャフト９２はステアリングコラム９３に内包されており、一端にステアリングホイール９１が接続され、他端にインターミディエイトシャフト９５が接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
インターミディエイトシャフト９５のステアリングホイール９１と反対側の端部には、ラックアンドピニオン機構により回転を往復運動に変換して伝達するラック９７が設けられている。ラック９７が往復すると、タイロッド９８及びナックルアーム９８５を介してタイヤ９９が転舵される。また、インターミディエイトシャフト９５の途中にはユニバーサルジョイント９６１、９６２が設けられている。これにより、ステアリングコラム９３のチルト動作、テレスコピック動作による変位が吸収される。
At the end of the
図１に示すコラムタイプのＥＰＳシステム９０１では、「多相モータ」としての三相モータ８００がステアリングコラム９３内に設けられ、三相モータ８００の出力トルクがステアリングシャフト９２に伝達される。トルクセンサ９４は、ステアリングシャフト９２の途中に設けられ、トーションバーの捩れ変位に基づき、ドライバの操舵トルクＴｓを検出する。
In the column
図２に示すラックタイプのＥＰＳシステム９０１では、「多相モータ」としての三相モータ８００がラック９７に取り付けられる。三相モータ８００の出力トルクによりラック９７の往復運動がアシストされる。トルクセンサ９４は、ラック９７に伝達される操舵トルクＴｓを検出する。
In the rack-
ＥＰＳシステム９０１では、ＥＣＵ１０は、トルクセンサ９４が検出した操舵トルクＴｓや車速センサ１４が検出した車速Ｖに基づいて三相モータ８００の駆動を制御し、所望の操舵アシストトルクを出力させる。このようにＥＰＳシステム９０１では、操舵アシストトルクを出力する操舵アシストモータが「多相モータ」として用いられる。なお、ＥＣＵ１０への各信号はＣＡＮやシリアル通信等を用いて通信されるか、アナログ電圧信号で送られる。
In the
図１、図２には代表例として、ステアリングロックモータ７１０、チルトモータ７２０及びテレスコピックモータ７３０の３台の直流モータを備えた構成を示す。後述の各実施形態では、３台の直流モータを備えた構成例の他、１台の直流モータとしてステアリングロックモータ７１０を備えた構成例や、２台の直流モータとしてチルトモータ７２０及びテレスコピックモータ７３０を備えた構成例を示す。
1 and 2 show a configuration including three DC motors, a
ステアリングロックモータ７１０は、ロック装置２０を駆動してステアリングシャフト９２の回転を機械的に規制することで、駐車時等にステアリングホイール９１が回転しないようにロックする。ＥＣＵ１０は、車両スイッチ１１のＯＮ／ＯＦＦ信号に基づき、ステアリングロックモータ７１０に、ステアリングロックの解除又は再ロックを指示する。なお、車両スイッチ１１は、エンジン車、ハイブリッド車、電気自動車のイグニッションスイッチやプッシュスイッチに相当する。
The
チルトモータ７２０及びテレスコピックモータ７３０はステアリングコラム９３に設けられている。ドライバがチルトスイッチ１２を操作することにより、「上がる／下がる」の指示がＥＣＵ１０に入力されると、ＥＣＵ１０はチルトモータ７２０にチルト動作を指示する。すると、図４（ａ）に示すように、チルトモータ７２０はチルト角度を調整し、ステアリングホイール９１を上下に移動させる。そして、車両スイッチ１１がオンされて車両が起動するとき、あらかじめ記憶してある運転位置まで動き、車両スイッチ１１がオフされて車両が停止するとき、ドライバの空間が広くなる側に移動する。
The
ドライバがテレスコピックスイッチ１３を操作することにより、「伸びる／縮む」の指示がＥＣＵ１０に入力されると、ＥＣＵ１０はテレスコピックモータ７３０にテレスコピック動作を指示する。すると、図４（ｂ）に示すように、テレスコピックモータ７３０はテレスコピック長を調整し、ステアリングホイール９１を前後に移動させる。そして、車両スイッチ１１がオンされて車両が起動するとき、あらかじめ記憶してある運転位置まで動き、車両スイッチ１１がオフされて車両が停止するとき、ドライバの空間が広くなる側に移動する。
When the driver operates the
続いて図３に示すように、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されたＳＢＷシステム９０２では、ＥＰＳシステム９０１に対し、インターミディエイトシャフト９５が存在しない。ドライバの操舵トルクＴｓは、ＥＣＵ１０を経由して電気的に転舵モータ８９０に伝達される。転舵モータ８９０の回転は、ラック９７の往復運動に変換され、タイロッド９８及びナックルアーム９８５を介してタイヤ９９が転舵される。なお、図３には図示を省略するが、ドライバのステアリングホイール入力に対して転舵モータ８９０を駆動する転舵モータＥＣＵが存在する。
Subsequently, as shown in FIG. 3, in the
また、ＳＢＷシステム９０２では、ドライバは操舵に対する反力を直接感知することができない。そこで、ＥＣＵ１０は、三相モータ８００の駆動を制御し、操舵に対する反力を付与するようにステアリングホイール９１を回転させ、ドライバに適切な操舵フィーリングを与える。このようにＳＢＷシステム９０２では、反力トルクを出力する反力モータが「多相モータ」として用いられる。
Further, in the
図３のＳＢＷシステム９０２において、３台の直流モータ７１０、７２０、７３０は、図１のコラムタイプＥＰＳシステム９０１と同様に用いられる。以下、ＥＣＵ１０による三相モータ８００及び直流モータ７１０、７２０、７３０の説明においてＥＰＳシステム９０１とＳＢＷシステム９０２との違いは無い。また、ステアリングロック又はチルト、テレスコピック動作に特に言及しない箇所では、任意の用途の直流モータを代表するものとして「直流モータ７１０、７２０、７３０」と記す。
In the
ＥＣＵ１０は、三相モータ８００に電力供給する三相インバータ回路６８、及び、各直流モータ７１０、７２０、７３０に電力供給するＨブリッジ回路６７１、６７２、６７３が統合された統合電力変換回路６０、並びに、制御部１６を含む。三相インバータ回路６８とＨブリッジ回路６７１、６７２、６７３との枠が一部重なるように図示された統合電力変換回路６０の詳細構成については後述する。
The
「多相インバータ回路」としての三相インバータ回路６８は三相モータ８００に通電する。Ｈブリッジ回路６７１、６７２、６７３は、それぞれ直流モータ７１０、７２０、７３０に通電する。制御部１６は、三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１、６７２、６７３を操作し、三相モータ８００及び直流モータ７１０、７２０、７３０の動作を制御する。
The three-
制御部１６は、マイコン、駆動回路等で構成され、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備え、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。
The
統合電力変換回路６０及び制御部１６は同一の筐体６００内に設けられている。さらに図１～図３のシステム構成では、三相モータ８００は、統合電力変換回路６０及び制御部１６が収容された筐体６００と一体に設けられている。つまり三相モータ８００は、いわゆる「機電一体式モータ」として構成されている。なお、モータケースレスの三相モータが筐体６００と一体に設けられてもよい。一方、直流モータ７１０、７２０、７３０は、それぞれコネクタに接続されたハーネスを介してＥＣＵ１０と接続されている。そのため、三相モータ８００は電磁ノイズの影響を比較的受けにくく、直流モータ７１０、７２０、７３０は電磁ノイズの影響を比較的受けやすい一つの要因になると考えられる。
The integrated
本実施形態の複数モータ駆動システムは、特に直流モータ７１０、７２０、７３０への通電により発生する電磁ノイズの抑制に着目し、筐体６００の内部又は外部にノイズ抑制部品２、３、４、５を備える。符号「２、３、４、５」は、大きく分けて４種類のノイズ抑制部品の包括符号である。「２」はコモンモードチョークコイル、「３」はシールド線又はツイスト線、「４」はフェライトビーズ、「５」はモータ側コンデンサである。
The multi-motor drive system of the present embodiment pays particular attention to the suppression of electromagnetic noise generated by energizing the
このうちコモンモードチョークコイル２、シールド線又はツイスト線３、フェライトビーズ４は、実線枠で示すように筐体６００の内部又はハーネスの途中に設けられる。またモータ側コンデンサ５は、破線枠で示すように直流モータ７１０、７２０、７３０の内部に設けられている。これら数種類のノイズ抑制部品２、３、４、５のうち１種類が用いられてもよく、２種類以上が併用されてもよい。各ノイズ抑制部品２、３、４、５の詳細な配置構成は、図５以下を参照して後述する。
Of these, the common
［複数モータ駆動システムの基本構成］
次に図５を参照し、本実施形態による複数モータ駆動システムの基本構成について説明する。図５には最も単純な構成として、１組の三相巻線組８０１を有する１台の三相モータ８００、及び、１台の直流モータ７１０を備える複数モータ駆動システムを示す。以下の構成図において、三相モータを「ＢＬＭ（ブラシレスモータ）」と記し、直流モータを「ＤＣＭ（ＤＣモータ）」と記す。
[Basic configuration of multiple motor drive system]
Next, with reference to FIG. 5, the basic configuration of the plurality of motor drive system according to the present embodiment will be described. FIG. 5 shows, as the simplest configuration, a three-
まず、三相インバータ回路６８の駆動対象である三相モータ８００に関し、三相巻線組と当該巻線組に対応する三相インバータ回路とを含む単位を「系統」という。図５以下、本明細書では主に一系統構成の三相モータ８００を示し、二系統構成については図２７にその他の実施形態として示す。一系統構成の三相巻線組８０１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線８１１、８１２、８１３が中性点Ｎで接続されて構成されている。各相の巻線８１１、８１２、８１３には三相インバータ回路６８から電圧が印加される。
First, regarding the three-
Ｈブリッジ回路６７１の駆動対象である直流モータ７１０は、巻線７１４の一端に設けられた第１端子Ｔ１、及び、他端に設けられた第２端子Ｔ２を有する。第１端子Ｔ１は、第１直流電流経路Ｐ１を経由して三相巻線組８０１の一相（例えばＵ相）の相電流経路の分岐点Ｊｕに接続されている。第２端子Ｔ２は、第２直流電流経路Ｐ２を経由してＨブリッジ回路６７１の接続点Ｍ１に接続されている。
The
直流モータ７１０において、第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２に向かう電流の方向を正方向とし、第２端子Ｔ２から第１端子Ｔ１に向かう電流の方向を負方向とする。第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間には電圧Ｖｘが印加される。直流モータ７１０は、正方向に通電されたとき正転し、負方向に通電されたとき逆転する。例えば直流モータ７１０がステアリングロックモータである場合、ステアリングロックモータ７１０は、正転したときロック動作し、逆転したときロック解除動作する。
In the
複数モータ駆動システムの統合電力変換回路６０は、三相インバータ回路６８とＨブリッジ回路６７１とが統合されて成る。三相インバータ回路６８は、電源Ｂｔの直流電力を変換し三相巻線組８０１に供給する電力変換回路である。Ｈブリッジ回路６７１は、電源Ｂｔの直流電力を変換し直流モータ７１０に供給する電力変換回路である。
The integrated
三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１は、高電位線Ｌｐを介して電源Ｂｔの正極と接続され、低電位線Ｌｇを介して電源Ｂｔの負極と接続されている。電源Ｂｔは、例えば基準電圧１２［Ｖ］のバッテリである。三相インバータ回路６８の電源Ｂｔ側には、フィルタ回路を構成するコイルＬ及び電源側コンデンサＣが設けられている。
The three-
三相インバータ回路６８は、ブリッジ接続された上下アームの複数のインバータスイッチング素子ＩＵＨ、ＩＵＬ、ＩＶＨ、ＩＶＬ、ＩＷＨ、ＩＷＬの動作により電源Ｂｔの直流電力を三相交流電力に変換し、操舵アシストアクチュエータ８００の三相巻線組８０１に供給する。以下、「上アームのスイッチング素子」、「下アームのスイッチング素子」を省略して「上アーム素子」、「下アーム素子」と記載する。
The three-
詳しくは、インバータスイッチング素子ＩＵＨ、ＩＶＨ、ＩＷＨは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の高電位側に設けられる上アーム素子であり、インバータスイッチング素子ＩＵＬ、ＩＶＬ、ＩＷＬは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の低電位側に設けられる下アーム素子である。同相の上アーム素子と下アーム素子とをまとめて、符号を「ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌ」と記す。また、直列接続された１組の上下アームのスイッチング素子を「レッグ」とする。「ＩＵＨ／Ｌ」はＵ相レッグの符号に相当する。 Specifically, the inverter switching elements IUH, IVH, and IWH are upper arm elements provided on the high potential side of the U phase, V phase, and W phase, respectively, and the inverter switching elements IUL, IVL, and IWL are U phase and V, respectively. It is a lower arm element provided on the low potential side of the phase and the W phase. The upper arm element and the lower arm element of the same phase are collectively referred to as "IUH / L, IVH / L, IWH / L". Further, a set of switching elements of the upper and lower arms connected in series is referred to as a "leg". "IUH / L" corresponds to the sign of the U-phase leg.
Ｈブリッジ回路６７１は、２つのレッグの計４つのスイッチング素子ＩＵＨ、ＩＶＨ、ＭＵ１Ｈ、ＭＵ１Ｌの動作により、直流電力を変換し直流モータ７１０に供給する。つまり、Ｈブリッジ回路６７１の片側のレッグは、三相インバータ回路６８の一相（例えばＵ相）のレッグＩＵＨ／Ｌと共有されている。本明細書では、このような構成の電力変換回路を「統合電力変換回路６０」という。制御部１６は、三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１を個別に動作させるのではなく、各モータ８００、７１０の動作要求に応じて統合電力変換回路６０を総合的に動作させる。
The H-
非共有側のレッグは、直流モータ端子Ｍ１を介して直列接続された１組の上アーム素子ＭＵ１Ｈ及び下アーム素子ＭＵ１Ｌにより構成される。非共有側のレッグを構成する１組のスイッチング素子を「直流モータ用スイッチング素子」と称する。インバータスイッチング素子と同様に、上アーム素子と下アーム素子とをまとめて、直流モータ用スイッチング素子の符号を「ＭＵ１Ｈ／Ｌ」と記す。符号「ＭＵ１Ｈ／Ｌ」の「Ｕ」はレッグが共用される相を意味し、「１」は直流モータの番号である。直流モータ７１０の第２端子Ｔ２についてあらためて詳しく記すと、第２端子Ｔ２は、第２直流電流経路Ｐ２を経由してＨブリッジ回路６７１の非共有側のレッグにおける上下アーム素子ＭＵ１Ｈ／Ｌの接続点Ｍ１に接続されている。
The leg on the non-shared side is composed of a set of upper arm element MU1H and lower arm element MU1L connected in series via a DC motor terminal M1. A set of switching elements constituting the non-shared leg is referred to as a "DC motor switching element". Similar to the inverter switching element, the upper arm element and the lower arm element are collectively referred to as "MU1H / L" as the reference numeral of the DC motor switching element. The "U" in the code "MU1H / L" means the phase in which the legs are shared, and "1" is the number of the DC motor. To describe the second terminal T2 of the
図５の例では、Ｕ相電流経路の分岐点Ｊｕにおいて、Ｕ相電流Ｉｕの一部が直流モータ電流Ｉ１として分かれる。そのため、三相インバータ回路６８の各相に流れるインバータ相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、三相モータ８００の各相に流れるモータ相電流をＩｕ＃、Ｉｖ＃、Ｉｗ＃との関係は、式（１．１）～（１．４）により表される。
In the example of FIG. 5, a part of the U-phase current Iu is separated as the DC motor current I1 at the branch point Ju of the U-phase current path. Therefore, the relationship between the inverter phase currents Iu, Iv, and Iw flowing in each phase of the three-
Ｉｕ１＃＝－Ｉｖ１－Ｉｗ１ ・・・（１．１）
Ｉｖ１＃＝Ｉｖ１ ・・・（１．２）
Ｉｗ１＃＝Ｉｗ１ ・・・（１．３）
Ｉ１＝Ｉｕ１－Ｉｕ１＃ ・・・（１．４）
Iu1 # = -Iv1-Iw1 ... (1.1)
Iv1 # = Iv1 ... (1.2)
Iw1 # = Iw1 ... (1.3)
I1 = Iu1-Iu1 # ... (1.4)
このように図５に示す複数モータ駆動システムでは、１台の三相モータ８００と１台の直流モータ７１０とを同時に駆動可能である。また、非共有側のレッグを構成する最小限２個のスイッチング素子により通電を切り替えることができるため、特許文献１の従来技術に対しスイッチの数を少なくすることができる。
As described above, in the plurality of motor drive system shown in FIG. 5, one three-
さらに図６以下では、２台の直流モータを備える構成における直流モータの符号として「７２０、７３０」を用いる。直流モータ７２０、７３０も、図５の直流モータ７１０と同様に三相モータ８００の相電流経路に接続され、統合電力変換回路６０から電力供給される。図１～図３のステアリングシステムに準じ、直流モータ７２０がチルトモータである場合、通電方向に応じた正転及び逆転により「上がる／下がる」のチルト動作をする。同様に直流モータ７３０がテレスコピックモータである場合、通電方向に応じた正転及び逆転により「伸びる／縮む」のテレスコピック動作をする。直流モータ７２０、７３０の第２端子Ｔ２は、それぞれ、直流モータ用スイッチング素子ＭＵ２Ｈ／Ｌの接続点Ｍ２、及び、直流モータ用スイッチング素子ＭＵ３Ｈ／Ｌの接続点Ｍ３に接続されている。
Further, in FIGS. 6 and 6 and below, "720, 730" is used as the reference numeral of the DC motor in the configuration including two DC motors. The
以下の説明中、どの直流モータかを特定しない文脈では、直流モータ及び対応するＨブリッジ回路の符号の記載を省略する。２台以上の直流モータを備える複数モータ駆動システムでは、１台の三相モータ８００と２台以上の直流モータとを同時に駆動可能である。また、従来技術に対しスイッチの数を少なくすることができる。
In the following description, in the context of not specifying which DC motor, the description of the reference numerals of the DC motor and the corresponding H-bridge circuit will be omitted. In a multi-motor drive system including two or more DC motors, one three-
図６以下では三相モータ８００の三相巻線組８０１、及び、直流モータの巻線の図示を省略し、単に「ＢＬＭ」、「ＤＣＭ」と記した丸印で三相モータ８００及び各直流モータを表す。また、統合電力変換回路６０のうち三相インバータ回路６８を二点鎖線枠で示し、Ｈブリッジ回路については非共有側のレッグに「６７１、６７２、６７３」の矢印を付して簡略的に示す。図６以下で「６７１、６７２、６７３」の矢印で示されるＨブリッジ回路の範囲は、図５を参照して解釈されるものとする。
In FIG. 6 and below, the three-phase winding set 801 of the three-
図５の説明に戻る。以上の基本構成に加え、本実施形態では、１台以上の直流モータへの通電により発生する電磁ノイズを抑制する一つ以上のノイズ抑制部品が設けられる。電磁ノイズには、電源ノイズ、モータのブラシ、電力変換回路のスイッチング動作、プリドライバの立ち上がりによるサージ、マイコンの通信ノイズ、高調波ノイズ等、種々の要因のものが含まれる。例えばＨブリッジ回路の端子電圧をデューティ制御する場合、スイッチングノイズが発生しやすくなる可能性がある。発生した電磁ノイズは配線から外部に放射される。 Returning to the description of FIG. In addition to the above basic configuration, in the present embodiment, one or more noise suppression components for suppressing electromagnetic noise generated by energization of one or more DC motors are provided. The electromagnetic noise includes various factors such as power supply noise, motor brush, switching operation of power conversion circuit, surge due to rise of pre-driver, communication noise of microcomputer, harmonic noise and the like. For example, when the terminal voltage of an H-bridge circuit is duty-controlled, switching noise may easily occur. The generated electromagnetic noise is radiated to the outside from the wiring.
ただし、複数モータ駆動システムに接続された直流モータの中には、出力が小さいことやノイズの影響が小さいことにより、ノイズを抑制する必要がない直流モータが含まれる場合がある。そこで、複数モータ駆動システムに接続された全Ｍ台の直流モータのうち、Ｎ台（Ｎ≦Ｍ）が「ノイズ抑制対象直流モータ」として選定される。また、直流モータの視点に限らず、ノイズ発生源である電力変換回路のレッグや、ノイズ放射部である配線についてノイズ抑制が求められる対象が選定され、そのレッグや配線に対応する直流モータが「ノイズ抑制対象直流モータ」として選定されてもよい。以下の実施形態では主に、システムに接続された全ての直流モータがノイズ抑制対象直流モータである構成、すなわち「Ｎ＝Ｍ」の構成について説明する。なお、ノイズ抑制対象外の直流モータが含まれる構成、すなわち「Ｎ＜Ｍ」の構成については、その他の実施形態に記載する。 However, some DC motors connected to a plurality of motor drive system may include DC motors that do not need to suppress noise due to their small output and small influence of noise. Therefore, of all the M DC motors connected to the plurality of motor drive systems, N (N ≦ M) are selected as the “noise suppression target DC motor”. In addition, not only from the viewpoint of the DC motor, the target for which noise suppression is required for the leg of the power conversion circuit that is the noise source and the wiring that is the noise radiation part is selected, and the DC motor corresponding to the leg and wiring is " It may be selected as a "noise suppression target DC motor". In the following embodiment, a configuration in which all the DC motors connected to the system are noise suppression target DC motors, that is, a configuration of "N = M" will be mainly described. A configuration including a DC motor that is not subject to noise suppression, that is, a configuration of “N <M” will be described in other embodiments.
図１～図３に示した通り、ノイズ抑制部品として具体的に、コモンモードチョークコイル２、シールド線又はツイスト線３、フェライトビーズ４、及び、モータ側コンデンサ５の４種類を例示する。基本的にコモンモードチョークコイル２、及び、シールド線又はツイスト線３は、第１直流電流経路Ｐ１及び第２直流電流経路Ｐ２の途中で第１直流電流経路Ｐ１と第２直流電流経路Ｐ２とに跨って設けられる。フェライトビーズ４は、第１直流電流経路Ｐ１又は第２直流電流経路Ｐ２に個別に設けられる。モータ側コンデンサ５は、ノイズ抑制対象直流モータの内部、或いは、第１端子Ｔ１もしくは第２端子Ｔ２に隣接する部位において、第１直流電流経路Ｐ１又は第２直流電流経路Ｐ２の少なくとも一方に設けられる。
As shown in FIGS. 1 to 3, four types of noise suppression components are specifically exemplified: a common
ノイズ抑制対象直流モータが１台の場合（Ｎ＝１）及び複数の場合（Ｎ≧２）を含め、ノイズ抑制部品は、ノイズ抑制対象直流モータ毎に設けられてもよい。或いは、ノイズ抑制対象直流モータが複数の場合（Ｎ≧２）、ノイズ抑制部品は、複数のノイズ抑制対象直流モータに対して共通に設けられてもよい。 The noise suppression component may be provided for each noise suppression target DC motor, including the case where there is one noise suppression target DC motor (N = 1) and the case where there are a plurality of noise suppression target DC motors (N ≧ 2). Alternatively, when there are a plurality of noise suppression target DC motors (N ≧ 2), the noise suppression components may be provided in common for the plurality of noise suppression target DC motors.
以下、ノイズ抑制部品の種類、直流電流経路Ｐ１、Ｐ２における設置位置、ノイズ抑制対象直流モータの台数（Ｎ）等が異なる複数の実施形態を順に説明する。ただし、これらの実施形態は一部の例に過ぎない。各実施形態の構成は、適宜、組み合わせや入れ替えによりバリエーションを拡張可能である。以下では、コモンモードチョークコイル２、シールド線又はツイスト線３、及び、モータ側コンデンサ５について、１桁の包括符号をより細かく区分した２桁の符号を用いる。
Hereinafter, a plurality of embodiments in which the types of noise suppression components, the installation positions in the DC current paths P1 and P2, the number of noise suppression target DC motors (N), and the like are different will be described in order. However, these embodiments are only a few examples. The configuration of each embodiment can be expanded in variation by combining or replacing as appropriate. In the following, for the common
また、「第１直流電流経路Ｐ１における第１端子Ｔ１に接続される部分」は個別経路ＰＩ１として構成され、「第２直流電流経路Ｐ２における第２端子Ｔ２に接続される部分」は個別経路ＰＩ２として構成される。Ｎ台のノイズ抑制対象直流モータについて、第１直流電流経路Ｐ１の個別経路ＰＩ１、及び、第２直流電流経路Ｐ２の個別経路ＰＩ２は、各Ｎ本、計２Ｎ本が存在する。なお、第１直流電流経路Ｐ１において個別経路ＰＩ１と対比される「合流経路ＰＳ１」については図８を参照して後述する。 Further, the "portion connected to the first terminal T1 in the first DC current path P1" is configured as the individual path PI1, and the "portion connected to the second terminal T2 in the second DC current path P2" is the individual path PI2. It is configured as. For N noise suppression target DC motors, there are N individual paths PI1 of the first DC current path P1 and N individual paths PI2 of the second DC current path P2, for a total of 2N lines. The "merging path PS1" to be compared with the individual path PI1 in the first DC current path P1 will be described later with reference to FIG.
［コモンモードチョークコイル（第１～第８実施形態）］
最初に、ノイズ抑制部品としてコモンモードチョークコイルが設けられた実施形態を示す。一般にコモンモードチョークコイルは、電源線やグランドを流れる電流によるコモンモードノイズ等の除去に有効な部品として用いられる。図５～図１２では、２つの経路に跨って設けられる通常のコモンモードチョークコイルの符号を「２２」、３つの経路に跨って設けられる三相型のコモンモードチョークコイルの符号を「２３」と記す。
[Common mode choke coil (1st to 8th embodiments)]
First, an embodiment in which a common mode choke coil is provided as a noise suppression component will be shown. Generally, the common mode choke coil is used as an effective component for removing common mode noise and the like due to a current flowing through a power line and ground. In FIGS. 5 to 12, the code of the normal common mode choke coil provided across the two paths is “22”, and the code of the three-phase type common mode choke coil provided across the three paths is “23”. It is written as.
図５に示す第１実施形態では、１台のノイズ抑制対象直流モータ７１０を備えるシステム（Ｎ＝１）において、第１直流電流経路Ｐ１と第２直流電流経路Ｐ２とに跨ってコモンモードチョークコイル２２が設けられている。なお、「Ｎ＝１」の場合、当然に第１直流電流経路Ｐ１は個別経路ＰＩ１のみから構成される。このようにコモンモードチョークコイル２２は、電流収支が０［Ａ］となる経路上に配置される。
In the first embodiment shown in FIG. 5, in a system (N = 1) including one noise suppression
図６～図８に、２台のノイズ抑制対象直流モータ７２０、７３０を備えるシステム（Ｎ＝２）を示す。図６に示す第２実施形態では、Ｕ相電流経路の分岐点Ｊｕから各直流モータ７２０、７３０までの第１直流電流経路Ｐ１が独立して設けられている。つまり、第１直流電流経路Ｐ１は分岐しておらず、個別経路ＰＩ１のみから構成されている。第２実施形態では、破線で示すように、直流モータ７３０の第１端子Ｔ１は、直流モータ７２０の第１端子Ｔ１が接続された分岐点Ｊｕとは異なる相の分岐点Ｊｖに接続されてもよい。
6 to 8 show a system (N = 2) including two noise suppression
これに対し、図７に示す第２実施形態、及び、図８に示す第３実施形態では、第１直流電流経路Ｐ１は、Ｕ相電流経路の分岐点Ｊｕから２台の直流モータ７２０、７３０までの間の１箇所で、１本の合流経路ＰＳ１から２本の個別経路ＰＩ１に分岐している。つまり、三相モータ８００の同じ相の相電流経路に接続された２台以上の直流モータに対する第１直流電流経路Ｐ１が途中で分岐する場合、分岐前の経路を「合流経路ＰＳ１」という。一方、第２直流電流経路Ｐ２は、実施形態に依らず、全領域にわたって２本の個別経路ＰＩ２により構成されている。
On the other hand, in the second embodiment shown in FIG. 7 and the third embodiment shown in FIG. 8, the first DC current path P1 has two
ここで、第１直流電流経路Ｐ１の個別経路ＰＩ１と第２直流電流経路Ｐ２とに跨った領域を「個別配線領域ＲｗＩ」と定義する。また、第１直流電流経路Ｐ１の合流経路ＰＳ１と第２直流電流経路Ｐ２とに跨った両機を「合流配線領域ＲｗＳ」と定義する。また、各領域における第１直流電流経路Ｐ１と第２直流電流経路Ｐ２との経路数の合計を「ｐ」で表す。個別配線領域ＲｗＩの経路数は「ｐ（＝１＋２）＝３」であり、合流配線領域ＲｗＳの経路数は「ｐ（＝２＋２）＝４」である。 Here, the region straddling the individual path PI1 of the first DC current path P1 and the second DC current path P2 is defined as the "individual wiring region RwI". Further, both machines straddling the merging path PS1 of the first DC current path P1 and the second DC current path P2 are defined as "merging wiring region RwS". Further, the total number of paths of the first DC current path P1 and the second DC current path P2 in each region is represented by "p". The number of routes in the individual wiring region RwI is "p (= 1 + 2) = 3", and the number of routes in the confluent wiring region RwS is "p (= 2 + 2) = 4".
第２、第３実施形態では、各直流モータ７２０、７３０に対応する２個のコモンモードチョークコイル２２が個別配線領域ＲｗＩ（ｐ＝４）に設けられている。この構成では、１個のコモンモードチョークコイル２２の大きさを小さくすることができる。また、直流モータ７２０、７３０毎にコモンモードチョークコイル２２を配置できるため、レイアウトの自由度が大きい。第４実施形態では、１個の三相型コモンモードチョークコイル２３が合流配線領域ＲｗＳ（ｐ＝３）に設けられている。この構成では、コモンモードチョークコイル２３の部品数を少なくすることができる。
In the second and third embodiments, two common mode choke coils 22 corresponding to the
図９、図１０に、３台のノイズ抑制対象直流モータ７１０、７２０、７３０を備えるシステム（Ｎ＝３）を示す。いずれも各直流モータ７１０、７２０、７３０に対応する３個のコモンモードチョークコイル２２が個別配線領域ＲｗＩに設けられている。第１直流電流経路Ｐ１は、Ｕ相電流経路の分岐点Ｊｕから３台の直流モータ７１０、７２０、７３０までの間の１箇所又は２箇所で分岐している。
9 and 10 show a system (N = 3) including three noise suppression
図９に示す第５実施形態では、第１直流電流経路Ｐ１は、Ｕ相電流経路の分岐点Ｊｕから直流モータ７１０、７２０、７３０までの間の１箇所で、１本の合流経路ＰＳ１から３本の個別経路ＰＩ１に分岐している。第２直流電流経路Ｐ２は全領域で３本である。したがって、合流配線領域ＲｗＳでの経路数は「ｐ（＝１＋３）＝４」であり、個別配線領域ＲｗＩでの経路数は「ｐ（＝３＋３）＝６」である。
In the fifth embodiment shown in FIG. 9, the first DC current path P1 is one point between the branch point Ju of the U-phase current path and the
図１０に示す第６実施形態では、第１直流電流経路Ｐ１は、Ｕ相電流経路の分岐点Ｊｕから直流モータ７１０、７２０、７３０までの間の２箇所で、１本の合流経路ＰＳ１ａから３本の個別経路ＰＩ１にまで２段階に分岐している。詳しくは、まず１本の合流経路ＰＳ１ａが１本の個別経路ＰＩ１と１本の合流経路ＰＳ１ｂとに分岐し、次いで１本の合流経路ＰＳ１ｂが２本の個別経路ＰＩ１に分岐している。第１分岐までの間の合流配線領域ＲｗＳａでの経路数は「ｐ＝４」、第１分岐から第２分岐までの間の合流配線領域ＲｗＳｂでの経路数は「ｐ＝５」、個別配線領域ＲｗＩでの経路数は「ｐ＝６」である。このように、第１直流電流経路Ｐ１は、１本の合流経路ＰＳ１から多段階に分岐してもよい。
In the sixth embodiment shown in FIG. 10, the first DC current path P1 is located at two points from the branch point Ju of the U-phase current path to the
ここで、Ｎ台（Ｎ≧２）のノイズ抑制対象直流モータを備えるシステムにおける第１直流電流経路Ｐ１及び第２直流電流経路Ｐ２の数について一般化する。第１直流電流経路Ｐ１が分岐しない構成では、第１直流電流経路Ｐ１、第２直流電流経路Ｐ２とも全領域でＮ本である。この場合、合流配線領域ＲｗＳは存在せず、個別配線領域ＲｗＩでの経路数は「ｐ＝２Ｎ」である。 Here, the number of the first DC current path P1 and the second DC current path P2 in the system including N units (N ≧ 2) of noise suppression target DC motors will be generalized. In the configuration in which the first DC current path P1 does not branch, both the first DC current path P1 and the second DC current path P2 have N lines in the entire region. In this case, the merging wiring region RwS does not exist, and the number of routes in the individual wiring region RwI is “p = 2N”.
三相巻線組８０１の一相の相電流経路からＮ台のノイズ抑制対象直流モータまでの間の１箇所以上で第１直流電流経路Ｐ１が分岐する構成では、第１直流電流経路Ｐ１は、１本以上（Ｎ－１）本以下の合流経路ＰＳ１からＮ本の個別経路ＰＩ１にまで分岐する。合流配線領域ＲｗＳにおける経路数は、「（Ｎ＋１）≦ｐ≦（２Ｎ－１）」で表される。例えば「Ｎ＝４」の場合、「ｐ＝５、６、７」となる。 In a configuration in which the first DC current path P1 branches at one or more points between the one-phase one-phase current path of the three-phase winding set 801 and the N noise-suppressed DC motors, the first DC current path P1 is It branches from one or more (N-1) merging routes PS1 to N individual routes PI1. The number of routes in the merging wiring region RwS is represented by "(N + 1) ≤ p ≤ (2N-1)". For example, in the case of "N = 4", "p = 5, 6, 7".
上記図５～図１０では、統合電力変換回路６０から直流モータ７１０、７２０、７３０までの各直流電流経路Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ単一の経路で示されている。しかし実際には図１１、図１２に示すように、各直流電流経路Ｐ１、Ｐ２は、筐体６００に設けられたＥＣＵコネクタ１９を介して中継される。
In FIGS. 5 to 10, the DC current paths P1 and P2 from the integrated
図１１に示す第７実施形態は、図７に示す第３実施形態に対しＥＣＵコネクタ１９が追加されている。第１直流電流経路Ｐ１及び第２直流電流経路Ｐ２は、統合電力変換回路６０からＥＣＵコネクタ１９までの間を接続する筐体内配線部と、ＥＣＵコネクタ１９から直流モータ７２０、７３０までの間を接続するハーネスとから構成されている。筐体内配線部のうち大部分は、基板の配線パターンや導電端子により形成される場合が多い。
In the seventh embodiment shown in FIG. 11, the
第７実施形態では、筐体内配線部における個別配線領域ＲｗＩ（ｐ＝４）にコモンモードチョークコイル２２が設けられている。ＥＣＵコネクタ１９は、コモンモードチョークコイル２２に続いて個別配線領域ＲｗＩに配置され、直流電流経路Ｐ１、Ｐ２の接続用に４つの接続端子が設けられている。
In the seventh embodiment, the common
図１２に示す第８実施形態では、第７実施形態に対し、コモンモードチョークコイル２２とＥＣＵコネクタ１９との間で第１直流電流経路Ｐ１が再び合流する。ＥＣＵコネクタ１９は合流配線領域ＲｗＳ（ｐ＝３）に配置され、直流電流経路Ｐ１、Ｐ２の接続用に３つの接続端子が設けられている。これにより、ＥＣＵコネクタ１９のピン数を減らしスペースを確保することができる。
In the eighth embodiment shown in FIG. 12, the first DC current path P1 rejoins the common
［シールド線又はツイスト線（第９～第１４実施形態）］
続いて、ノイズ抑制部品としてシールド線又はツイスト線３が設けられた実施形態を示す。本実施形態におけるシールド線は、２本以上の配線がシールド材で覆われたものであり、ツイスト線は、２本以上の配線が撚り合わされたものである。シールド線及びツイスト線はいずれも電磁ノイズの低減に効果がある。第９～第１４実施形態では、シールド線又はツイスト線に共通の符号を付して一緒に説明する。
[Shielded wire or twisted wire (9th to 14th embodiments)]
Subsequently, an embodiment in which a shielded wire or a
図１３～図１８では、シールド線又はツイスト線として束ねられる配線本数に応じて、包括符号「３」に対し符号を区別して記す。１台のノイズ抑制対象直流モータに対応する２本の配線が束ねられたシールド線又はツイスト線の符号を「３２」とする。２台以上のノイズ抑制対象直流モータに対応する３本、４本又は５本の配線が束ねられたシールド線又はツイスト線の符号を、それぞれ「３３」、「３４」、「３５」とする。 In FIGS. 13 to 18, the reference numerals are distinguished from the comprehensive reference numerals “3” according to the number of wirings bundled as shielded wires or twisted wires. The code of the shielded wire or twisted wire in which two wires corresponding to one noise suppression target DC motor are bundled is set to "32". The codes of the shielded wire or twisted wire in which three, four, or five wires corresponding to two or more noise suppression target DC motors are bundled are designated as "33", "34", and "35", respectively.
基本的にシールド線又はツイスト線３２－３５は、ＥＣＵコネクタ１９の外のハーネスに設けられる。また、シールド線又はツイスト線３２－３５は、コモンモードチョークコイルと同様に、電流収支が０［Ａ］となるように第１直流電流経路Ｐ１及び第２直流電流経路Ｐ２に跨って設けられる方がノイズ抑制効果は大きい。
Basically, the shielded wire or twisted wire 32-35 is provided in the harness outside the
図１３～図１５に、２台のノイズ抑制対象直流モータ７２０、７３０を備えるシステム（Ｎ＝２）を示す。図１３に示す第９実施形態では、各直流モータ７２０、７３０の個別配線領域ＲｗＩに２本の配線を束ねたシールド線又はツイスト線３２が設けられている。この構成では、ＥＣＵコネクタ１９側の端から各直流モータ７２０、７３０側の端までの範囲をシールド線又はツイスト線３２で構成することができるため、ノイズ抑制に有利である。また、標準仕様の安価な部品を使用可能である。
13 to 15 show a system (N = 2) including two noise suppression
図１４に示す第１０実施形態では、２台の直流モータ７２０、７３０の個別配線領域ＲｗＩ（ｐ＝４）に４本の配線を束ねたシールド線又はツイスト線３４が設けられている。図１５に示す第１１実施形態では、合流配線領域ＲｗＳ（ｐ＝３）に３本の配線を束ねたシールド線又はツイスト線３３が設けられている。これらの構成ではシールド線又はツイスト線の部品数を減らすことができる。
In the tenth embodiment shown in FIG. 14, a shielded wire or a
図１６～図１８に、３台のノイズ抑制対象直流モータ７１０、７２０、７３０を備えるシステム（Ｎ＝３）を示す。図１６に示す第１２実施形態では、各直流モータ７１０、７２０、７３０の個別配線領域ＲｗＩに２本の配線を束ねたシールド線又はツイスト線３２が設けられている。これにより、第９実施形態と同様の作用効果が得られる。
16 to 18 show a system (N = 3) including three noise suppression
図１７に示す第１３実施形態では、合流配線領域ＲｗＳ（ｐ＝４）に４本の配線を束ねたシールド線又はツイスト線３４が設けられている。図１８に示す第１４実施形態では、図１０の第６実施形態と同様に第１直流電流経路Ｐ１が２段階に分岐する構成において、合流配線領域ＲｗＳｂ（ｐ＝５）に５本の配線を束ねたシールド線又はツイスト線３５が設けられている。これにより、第１１実施形態と同様の作用効果が得られる。
In the thirteenth embodiment shown in FIG. 17, a shielded wire or twisted
［フェライトビーズ（第１５、第１６実施形態）］
次に、ノイズ抑制部品としてフェライトビーズ４が設けられた実施形態を示す。フェライトビーズは、特に共振現象（リンギング）や高調波によるノイズの抑制に有効である。
[Ferrite beads (15th and 16th embodiments)]
Next, an embodiment in which the
図１９に示す第１５実施形態では、２台のノイズ抑制対象直流モータ７２０、７３０を備えるシステム（Ｎ＝２）において、個別配線領域ＲｗＩ（ｐ＝４）に４個のフェライトビーズ４が設けられている。図２０に示す第１６実施形態では、同上システムにおいて、合流配線領域ＲｗＳ（ｐ＝３）に３個のフェライトビーズ４が設けられている。合流配線領域ＲｗＳに配置することで、フェライトビーズ４の数を減らすことができる。
In the fifteenth embodiment shown in FIG. 19, in a system (N = 2) including two noise suppression
［モータ側コンデンサ（第１７～第２０実施形態）］
次に、ノイズ抑制対象直流モータの内部、或いは、第１端子Ｔ１もしくは第２端子Ｔ２に隣接する部位において、ノイズ抑制部品としてモータ側コンデンサ５が設けられた実施形態を示す。なお、電源側コンデンサＣとの区別のため、ノイズ抑制部品としてのコンデンサを「モータ側コンデンサ」と呼ぶ。なお、「モータ側」が三相モータ側ではなく、直流モータ側を意味することは自明である。モータ側コンデンサは、第１直流電流経路Ｐ１もしくは第２直流電流経路Ｐ２の少なくとも一方とグランドとの間、又は、第１直流電流経路Ｐ１と第２直流電流経路Ｐ２との間に接続される。
[Motor-side capacitor (17th to 20th embodiments)]
Next, an embodiment in which a motor-
モータ側コンデンサ５は、各直流モータ７１０、７２０、７３０のモータコネクタ７１９、７２９、７３９の内側に設けられる。図２１～図２４では、モータ側コンデンサの接続箇所に応じて、包括符号「５」に対し符号を区別して記す。第１直流電流経路Ｐ１とグランドとの間に接続されたモータ側コンデンサの符号を「５１」、第２直流電流経路Ｐ２とグランドとの間に接続されたモータ側コンデンサの符号を「５２」とする。第１直流電流経路Ｐ１と第２直流電流経路Ｐ２との間に接続されたモータ側コンデンサの符号を「５３」とする。
The motor-
モータ側コンデンサ５１、５２、５３は、直流モータのブラシの直近に接続されるほどノイズ抑制効果が大きい。モータ側コンデンサ５１、５２、５３が物理的に第１端子Ｔ１もしくは第２端子Ｔ２に直接接続されている構成も「第１端子Ｔ１もしくは第２端子Ｔ２に隣接する部位に設けられている」と解釈する。そして、モータ側コンデンサ５１、５２、５３は、第１直流電流経路Ｐ１もしくは第２直流電流経路Ｐ２に接続されているものとみなす。また、ＥＣＵコネクタ１９を基準とする「筐体内配線部」及び「ハーネス」の範囲の図示は省略する。
The motor-
図２１に示す第１７実施形態では、２台のノイズ抑制対象直流モータ７２０、７３０を備えるシステム（Ｎ＝２）において、各第１直流電流経路Ｐ１とグランドとの間、及び、各第２直流電流経路Ｐ２とグランドとの間にモータ側コンデンサ５１、５２が設けられている。図２２に示す第１８実施形態では、同上システムにおいて、各ノイズ抑制対象直流モータ７２０、７３０の第１直流電流経路Ｐ１と第２直流電流経路Ｐ２との間にモータ側コンデンサ５３が設けられている。
In the 17th embodiment shown in FIG. 21, in a system (N = 2) including two noise suppression
図２３に示す第１９実施形態では、第１７実施形態に対し、各第２直流電流経路Ｐ２とグランドとの間にのみモータ側コンデンサ５２が設けられている。モータ側コンデンサはスナバ回路を構成し、制御に影響が生じる。第１直流電流経路Ｐ１にモータ側コンデンサ５１を設けた場合、三相インバータ回路６８の共有レッグでのスイッチング動作においてデッドタイムに影響するおそれがある。そこで、非共有レッグ側である第２直流電流経路Ｐ２とグランドとの間にのみモータ側コンデンサ５２を設けることで、三相モータ制御のデッドタイムに対する影響が低減される。
In the 19th embodiment shown in FIG. 23, the motor-
図２４に示す第２０実施形態は、三台のノイズ抑制対象直流モータ７１０、７２０、７３０を備えるシステム（Ｎ＝３）において、第１９実施形態と同様の構成を採用したものであり、第１９実施形態と同様の作用効果が期待できる。
The twentieth embodiment shown in FIG. 24 adopts the same configuration as the nineteenth embodiment in a system (N = 3) including three noise suppression
以上のように第１～第２０実施形態では、１台以上のノイズ抑制対象直流モータについて、ノイズ抑制部品により電磁ノイズを抑制することができる。これにより、直流モータの誤動作や振動、騒音の発生等を防止し、動作を安定させることができる。 As described above, in the first to twentieth embodiments, electromagnetic noise can be suppressed by noise suppression components for one or more noise suppression target DC motors. As a result, it is possible to prevent malfunction, vibration, noise, etc. of the DC motor and stabilize the operation.
直流電流経路Ｐ１におけるノイズ抑制部品の配置に関し、コモンモードチョークコイル２２やシールド線又はツイスト線３２を個別配線領域ＲｗＩに設けることで、部品を標準化することができる。また、２台以上のノイズ抑制対象直流モータを備え第１直流電流経路Ｐ１が分岐している構成では、シールド線又はツイスト線３３、３４やフェライトビーズ４を合流配線領域ＲｗＳに設けることで、ノイズ抑制部品の数を減らすことができる。
Regarding the arrangement of noise suppression components in the DC current path P1, the components can be standardized by providing the common
（その他の実施形態）
（ａ）複数モータ駆動システムにおいて、上記実施形態に例示したノイズ抑制対象直流モータ７１０、７２０、７３０に加えて、１台以上の「ノイズ抑制対象でない直流モータ（以下「対象外の直流モータ」）が三相モータ８００の相電流経路に接続されてもよい。つまり、複数モータ駆動システムに接続された全直流モータがＭ台であり、ノイズ抑制対象直流モータがＮ台であるとき、「Ｎ＜Ｍ」の関係であってもよい。上記実施形態において、ノイズ抑制対象直流モータの合流経路ＰＳ１及び個別経路ＰＩ１は、対象外の直流モータに対応する直流電流経路を無視して判断される。
(Other embodiments)
(A) In a plurality of motor drive system, in addition to the noise suppression
図２５、図２６に、対象外の直流モータを含むシステムの構成例を示す。図２５に示すシステムは、図９に示す第５実施形態に対し、ノイズ抑制対象外の直流モータ７１０にはコモンモードチョークコイル２２が設けられていない。図２６に示すシステムは、図１６に示す第１２実施形態に対し、ノイズ抑制対象外の直流モータ７１０にはシールド線又はツイスト線３２が設けられていない。
25 and 26 show configuration examples of a system including a DC motor that is not covered. In the system shown in FIG. 25, the
例えばチルトモータ７２０及びテレスコピックモータ７３０に比べて出力が小さいステアリングロックモータ７１０はノイズ抑制の対象外とされてもよい。或いは、動作特性や配線レイアウト等の要因によりノイズの影響が相対的に大きい直流モータにのみノイズ抑制部品が設けられ、ノイズの影響が相対的に小さい直流モータにはノイズ抑制部品が設けられなくてもよい。
For example, the
（ｂ）三相モータは、２組以上の三相巻線組を冗長的に含む複数系統の構成であってもよい。図２７に二系統構成の三相モータ８００を備えるシステム構成を示す。図５と対照されるように、二系統構成の三相モータ８００は、２組の三相巻線組８０１、８０２を有する。例えば三相モータ８００は、２組の三相巻線組８０１、８０２が同軸に設けられた二重巻線モータとして構成されている。２組の三相巻線組８０１、８０２は電気的特性が同等であり、共通のステータに互いに電気角３０［ｄｅｇ］ずらして配置されている。
(B) The three-phase motor may have a plurality of systems including two or more sets of three-phase windings redundantly. FIG. 27 shows a system configuration including a three-
第１系統の三相巻線組８０１は、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の巻線８１１、８１２、８１３が中性点Ｎ１で接続されて構成されている。第１系統の三相巻線組８０１の各相の巻線８１１、８１２、８１３には、第１系統の三相インバータ回路６８１から電圧が印加される。第２系統の三相巻線組８０２は、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の巻線８２１、８２２、８２３が中性点Ｎ２で接続されて構成されている。第２系統の三相巻線組８０２の各相の巻線８２１、８２２、８２３には、第２系統の三相インバータ回路６８２から電圧が印加される。
The three-phase winding set 801 of the first system is configured by connecting the U1 phase, V1 phase, and
統合電力変換回路６０は、各三相巻線組８０１、８０２に対応する二系統の三相インバータ回路６８１、６８２及び一つ以上のＨブリッジ回路６７２、６７３を含む。二系統の三相インバータ回路６８１、６８２は、電源Ｂｔに対して並列に接続されている。各系統のフィルタ回路を構成するコイル及び電源側コンデンサの記号には２文字目に系統の番号「１又は２」を付す。また、各系統のインバータスイッチング素子の記号には３文字目に系統の番号「１又は２」を付す。
The integrated
第１系統の三相インバータ回路６８１は、三相巻線組８０１のＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の巻線８１１、８１２、８１３に接続されている。第２系統の三相インバータ回路６８２は、三相巻線組８０２のＵ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の巻線８２１、８２２、８２３に接続されている。なお、二系統の三相インバータ回路６８１、６８２はそれぞれ異なるマイコンで制御されてもよい。
The three-
図２７に示す構成例では、第１系統の三相巻線組８０１のＵ１相電流経路のみに２台のノイズ抑制対象直流モータ７１０、７２０が接続され、第２系統の相電流経路には直流モータが接続されない構成例を示す。この他、第１系統の異なる二相の相電流経路に各１台の直流モータが接続されてもよい。或いは、第１系統の相電流経路及び第２系統の相電流経路に各１台以上の直流モータが接続されてもよい。
In the configuration example shown in FIG. 27, two noise suppression
（ｃ）上記実施形態のノイズ抑制部品２、３、４、５は、複数種類を組み合わせて用いられてもよい。これにより、電源ノイズ、スイッチング動作に伴うサージによるノイズ、高調波ノイズ等、種々の要因による電磁ノイズをより効果的に抑制することができる。
(C) The
（ｄ）多相モータの相の数は三相に限らず、二相、又は四相以上、すなわち一般化されたＮ相（Ｎは２以上の整数）であってよい。また、多相モータは、三組以上の多相巻線組を含んでもよい。 (D) The number of phases of the multi-phase motor is not limited to three phases, but may be two phases or four or more phases, that is, a generalized N phase (N is an integer of two or more). Further, the polyphase motor may include three or more sets of polyphase windings.
（ｅ）ＥＣＵ１０の回路に種々の回路素子が追加されてもよい。例えば三相モータ８００の各相電流経路を開閉する三相モータリレーや、第１直流電流経路Ｐ１を開閉する直流モータリレー等が設けられてもよい。
(E) Various circuit elements may be added to the circuit of the
（ｆ）操舵アシストモータ又は反力モータを構成する多相モータは機電一体式でなく、モータ本体とＥＣＵとがハーネスで接続された機電別体式の構成であってもよい。機電別体式の構成において、統合電力変換回路と多相モータとの間の電流経路に別のノイズ抑制部品が設けられてもよい。 (F) The polymorphic motor constituting the steering assist motor or the reaction force motor may not be an integrated mechanical / electrical type, but may have a separate mechanical / electrical configuration in which the motor body and the ECU are connected by a harness. In a separate mechanical / electrical configuration, another noise suppression component may be provided in the current path between the integrated power conversion circuit and the multiphase motor.
（ｇ）本発明の複数モータ駆動システムは、車両のＥＰＳシステムやＳＢＷシステムに限らず、多相モータ及び直流モータを併用する種々のシステムに適用可能である。複数モータ駆動システムで用いられる直流モータは、ステアリングロック、チルト、テレスコピックモータ等のステアリング系アクチュエータの他、シート系アクチュエータやハンドル格納アクチュエータとして機能するモータでもよい。 (G) The multi-motor drive system of the present invention is applicable not only to the EPS system and SBW system of a vehicle but also to various systems in which a multi-phase motor and a DC motor are used in combination. The DC motor used in the multi-motor drive system may be a motor that functions as a seat actuator or a steering wheel retracting actuator, in addition to a steering actuator such as a steering lock, tilt, or telescopic motor.
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 such embodiments, and can be implemented in various embodiments without departing from the spirit of the present 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 controls and methods thereof described in the present disclosure are realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. May be done. Alternatively, the controls and methods thereof described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the controls and techniques described herein are by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
２（２２、２３）・・・コモンモードチョークコイル（ノイズ抑制部品）、
３（３２、３３、３４）・・・シールド線又はツイスト線（ノイズ抑制部品）、
４・・・フェライトビーズ（ノイズ抑制部品）、
５（５１、５２）・・・モータ側コンデンサ（ノイズ抑制部品）、
６０・・・統合電力変換回路、
６７１、６７２、６７３・・・Ｈブリッジ回路、
６８（６８１、６８２）・・・三相インバータ回路（多相インバータ回路）、
７１０、７２０、７３０・・・直流モータ、
８００・・・三相モータ（多相モータ）、
８０１、８０２・・・三相巻線組（多相巻線組）。
2 (22, 23) ... Common mode choke coil (noise suppression component),
3 (32, 33, 34) ... Shielded wire or twisted wire (noise suppression component),
4 ... Ferrite beads (noise suppression parts),
5 (51, 52) ... Motor side capacitor (noise suppression component),
60 ... Integrated power conversion circuit,
671, 672, 673 ... H-bridge circuit,
68 (681, 682) ... Three-phase inverter circuit (multi-phase inverter circuit),
710, 720, 730 ... DC motor,
800 ... Three-phase motor (multi-phase motor),
801 and 802 ... Three-phase winding set (multi-phase winding set).
Claims (13)
前記多相モータと同時に駆動されることが可能な１台以上の直流モータ（７１０、７２０、７３０）と、
直流電力を変換し前記多相巻線組に供給する電力変換回路である多相インバータ回路（６８）、及び、直流電力を変換し前記直流モータに供給する電力変換回路であるＨブリッジ回路（６７１、６７２、６７３）と、
を備え、
前記多相インバータ回路及び前記Ｈブリッジ回路において直列接続された１組の上下アームのスイッチング素子をレッグとすると、少なくとも一つの前記多相インバータ回路及び前記Ｈブリッジ回路は、前記多相インバータ回路の一相のレッグと前記Ｈブリッジ回路の片側のレッグとを共有する統合電力変換回路（６０）をなしており、
前記直流モータは、一端に設けられた第１端子（Ｔ１）が第１直流電流経路（Ｐ１）を経由して前記多相巻線組の一相の相電流経路に接続されており、他端に設けられた第２端子（Ｔ２）が第２直流電流経路（Ｐ２）を経由して前記Ｈブリッジ回路の非共有側のレッグにおける上下アームのスイッチング素子の接続点に接続されており、
前記直流モータのうちから選定されたＮ台（Ｎ≧１）のノイズ抑制対象直流モータについて、
前記第１直流電流経路における前記第１端子に接続される部分、及び、前記第２直流電流経路における前記第２端子に接続される部分は、各Ｎ本、計２Ｎ本の個別経路として構成されており、
前記ノイズ抑制対象直流モータ毎に、或いは、複数の前記ノイズ抑制対象直流モータに対して共通に、通電により発生する電磁ノイズを抑制する一つ以上のノイズ抑制部品（２、３、４、５）が前記第１直流電流経路又は前記第２直流電流経路の少なくとも一方に設けられている複数モータ駆動システム。 With one or more multi-phase motors (800) having one or more multi-phase winding sets (801, 802),
One or more DC motors (710, 720, 730) that can be driven at the same time as the polyphase motor, and
A multi-phase inverter circuit (68), which is a power conversion circuit that converts DC power and supplies it to the multi-phase winding set, and an H-bridge circuit (671), which is a power conversion circuit that converts DC power and supplies it to the DC motor. , 672, 673),
Equipped with
Assuming that a pair of upper and lower arm switching elements connected in series in the multi-phase inverter circuit and the H-bridge circuit are used as legs, at least one of the multi-phase inverter circuit and the H-bridge circuit is one of the multi-phase inverter circuits. It forms an integrated power conversion circuit (60) that shares the phase leg and the leg on one side of the H-bridge circuit.
In the DC motor, the first terminal (T1) provided at one end is connected to the one-phase phase current path of the multi-phase winding set via the first DC current path (P1), and the other end. The second terminal (T2) provided in the above is connected to the connection point of the switching element of the upper and lower arms in the leg on the non-shared side of the H-bridge circuit via the second DC current path (P2).
Regarding the noise suppression target DC motors of N units (N ≧ 1) selected from the DC motors
The portion connected to the first terminal in the first DC current path and the portion connected to the second terminal in the second DC current path are configured as individual paths of N lines in total, 2 N lines in total. And
One or more noise suppression components (2, 3, 4, 5) that suppress electromagnetic noise generated by energization for each of the noise suppression target DC motors or for a plurality of the noise suppression target DC motors. Is a plurality of motor drive system provided in at least one of the first DC current path and the second DC current path.
前記第１直流電流経路は、前記多相巻線組の一相の相電流経路からＮ台の前記ノイズ抑制対象直流モータまでの間の一箇所以上で、１本以上（Ｎ－１）本以下の合流経路からＮ本の前記個別経路にまで分岐している請求項１に記載の複数モータ駆動システム。 The noise suppression target DC motor is two or more (N ≧ 2).
The first DC current path is one or more (N-1) or less at one or more points between the one-phase phase current path of the polyphase winding set and N units of the noise suppression target DC motors. The plurality of motor drive system according to claim 1, which is branched from the confluence path of No. 1 to the N individual paths.
前記第１直流電流経路及び前記第２直流電流経路は、前記統合電力変換回路から前記筐体に設けられたコネクタ（１９）までの間を接続する筐体内配線部と、前記コネクタから前記直流モータまでの間を接続するハーネスとから構成されている請求項１～１０のいずれか一項に記載の複数モータ駆動システム。 The integrated power conversion circuit is housed in a housing (600).
The first DC current path and the second DC current path are a wiring portion in the housing connecting between the integrated power conversion circuit and the connector (19) provided in the housing, and the DC motor from the connector. The plurality of motor drive system according to any one of claims 1 to 10, which is composed of a harness connecting between the above and the other.
前記多相モータは、電動パワーステアリングシステムにおける操舵アシストモータ、又は、ステアバイワイヤシステムにおける反力モータであり、
前記ノイズ抑制対象直流モータは、ステアリングロックモータ（７１０）、チルトモータ（７２０）又はテレスコピックモータ（７３０）のうち少なくとも一つを含む請求項１～１２のいずれか一項に記載の複数モータ駆動システム。 Applied to vehicle steering systems (901, 902)
The multi-phase motor is a steering assist motor in an electric power steering system or a reaction force motor in a steer-by-wire system.
The plurality of motor drive system according to any one of claims 1 to 12, wherein the noise suppression target DC motor includes at least one of a steering lock motor (710), a tilt motor (720), and a telescopic motor (730). ..
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