JPH01257675A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、モータのトルク検出回路部にトルク方向判
別系統を２系統構成となし、その安全性の向上を計った
自動車用の電動式パワーステアリング装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

第３図は従来のｍ！１３式パワーステアリング装買のブ
ロック図であり、１１よ操舵トルク検出器、（以下、ト
ルク検出器という）、１６はモータ制抑回路部であり、
１５Ａ、１５Ｂはモータトルク制御回路部１６の入力端
子、２はトルク検出器１のインターフェース回路であり
、このインターフェース回路２を経由してトルク検出器
１の出力がＣＰＵ　（マイクロコンピュータという）３
に入力される。

ＣＰＵ３の出力はモータ左方向駆動インターフェース回
路４、モータ左方向駆動インターフェース回路５、Ｄ／
Ａ　（ディジタル／アナログ）変換回路６に送出するよ
うになっており、ＣＰＵ３の右方向ワタ信号は右方向イ
ンターフェース回路４を経由してモータ駆動回路１０に
入力されるようになっている。

同様にして、ＣＰＵ３の左方向駆動信号は左方向ＩＸｉ
！動インタインターフエース回路由してモータ駆動回路
１０に入力されるようになっている。

１３Ａ、１３Ｂはモータ駆動回路１０の出力端子で、こ
れを経由してモータ１４が駆動制御される。モータ１４
は結合手段（図示せず）を介してステアリングシャフト
に結合されるとともにステアリングシャフトに操舵補助
力を与えるためのものである。

一方、７はモータ制御のための誤差増幅器であり、その
一方の入力端には、ＣＰＵ３のトルク信号がＤ／Ａ変換
回路６でＤ／Ａ変換されたアナログ信号として入力寝れ
ている。

誤差増幅器７の他方の入力端には、モータ電流検出回路
１１の出力信号が入力されている。誤差増幅器７はＤ／
Ａ変換回路６の出力信号とモータ電流検出回路１１の出
力との誤差を増幅して、次段のＰＷＭ　（パルス幅変調
）変調器８の一方の入力端に出力する。

ＰＷＭ変調Ｎ８の他方の入力端には、基準発振器として
のＰＷＭ用発振回路９の出力が入力されており、ＰＷＭ
変調器８は誤差増幅器７の出力とＰＷＭ用発振回路９の
出力とを比較してモータ駆動回路１０に対してモータ１
４のＰＷＭ信号を発生させている。

また、モータ駆動回路１０とアース間には検出抵抗１２
が接続されており、この検出抵抗１２で検出された電流
に相当する電圧がモータ電流検出口ｇ８１１に加えろよ
うにしている。

２５はモータ１４とステアリングシャフトを結ぶ電磁ク
ラッチで、通常はクラッチドライバ２３によりモータ制
御回路部１６の出力端子２４Ａ。

２４Ｂを介してＯＮ状態にある。

次に動作について説明する。第４図はトルク検出器１の
出力特性の一例を示したもので、横軸に左右操舵トルク
を、縦軸にトルク信号出力を示したもので、Ｔｏが操舵
トルクの中立点（零トルク点）を示し、この点より右方
向に右回転操舵トルクを、左方向に左回転操舵トルクを
示す。

また、Ｔ２は右方向の制御開始点操舵トルクを、Ｔは左
方向の制御開始点操舵トルクを示したものであり、縦軸
が操舵トルクに対応したトルク出力を示したものであり
、ｖｏは中立点出力、ｖ２は右方向制御開始点出力、ｖ
ｌは左方向制御開始点出力を示しており、トルク出力特
性は制御範囲内ではほぼリニアとする。

なお、操舵トルクの中立点Ｔ０の両側Ｔ、〜Ｔ２間は制
御の不感帯である。

第５図はモータの制御出力特性の一例を示したもので、
横軸にトルク信号出力を、縦軸にモータ出力を示したも
ので、ｖｏはトルク検出器の中立点出力、ｖ２は右方向
制御開始点出力、■３は右方向飽和点トルク出力で、ト
ルク出力信号が■２〜ｖ３間でモータ出力はトルク出力
に対してほぼ直線的な制御がなされる。

また、トルク出力７０〜７２間はモータ出力はゼロとさ
れるとともに、トルク出力がｖ３を越えると、モータ出
力は一定値（Ｐ＋ａａχ）に制御される。

同様に、ｖｌは左方向制御開始点トルクで、ｖ４は左方
向飽和点トルクを示し、操舵トルクがＶ、〜Ｖ。

間では、モータ出力は右回転時とほぼ対称的な制御がな
されるとともに、ｖ０〜ｖ１間はモータ出力がゼロ、■
４を越えると、モータ出力は一定値（Ｐｍａｘ）に制御
が行われる。

次に、モータのトルク制御の全体的なフローを第３図に
より述べると、キースイッチがＯＮされると、電磁クラ
ッチ２５がＯＮされ、モータ１４の出力軸とステアリン
グ軸が連絡される。

次に、操舵トルクに比例したドルクイ５号がトルク検出
器１より出力され、トルク信号・インターフェース回路
２全経由してＣＰＵ３に入力される。

次に、ＣＰＵ３は前記ドルクイ１号をデジタル信号とし
て出力し、次段のＤ／Ａ変換回路６により再びアナログ
４ａ号に変換される。

また、ドルクイ３号出力は、ＣＰＵ３の内部でレベル判
定されて右回転駆動信号はモータ右方向駆動インターフ
ェース回路４に入力されるとともに、左回転駆動４３号
はモータ左方向駆動インターフェース回路に入力される
。

モータ駆動回路１０には、左右の方向駆動信号が各々入
力され、モータの回転方向が指示されるとと４に、Ｄ／
Ａ変換回路６によりドルクイ１号がアナログ化されて誤
差増幅器７に入力されて、この出力はさらに次段のＰＷ
ト、４変調益８に入力され、ＰＷＭ用発振回路９により
変調されて前記トルク検出器１の出力に比例したパルス
幅の制御信号として、次段のモータ駆動回路１０に出力
されて、その出力回路に接続さ１またモータ１４のトル
ク制御がなされる。

また、モータ電流は検出抵抗１２により検知され、モー
タ電流検出回路１１ζこよりそのＬ・ベノ？、制限また
はカットＯＦＦがなされる。

このような従来のモータを用いた電動式パワーステアリ
ング装置においては、その操舵トルク制御のための１−
ルク検出盟１を設け、このｌ−ルク検出器１の出力（こ
略比例した補助）・ルクをモータにより発生させ、ステ
アリングシャフトに供給し、その操舵力の補助を行い、
ハンドル操舵力を軽減させる構成となしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前記モータの回転方向はトルク検出器１の出
力を受けて、モータ制御回路部１６のＣＰＵ３の内部で
そのレベル判定を行い、モータの回転方向を決定する方
法が用いられていた。

したがって、ＣＰＵ３が外来ノイズなどにより、その回
転判別機能を失った場合は、モータの回転方向が定まら
ず、モータの逆回転またはモータの振動などの極めて危
険な状態を呈することになるなどの問題点があった。

この発明は上記問題点を解消ずろためになされたもので
、ＣＰＵ誤動作時における制御不能状態を回避１７、そ
の安全性を増すことができる電動式パワーステアリング
装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る電動式パワーステアリノブ装置は、操舵
トルク検出器からの出力信号に基づきモータ右方向Ｖ、
勅信号およびゃ一タ左方向駆１！ｌ＋信号を出力するＣ
　Ｐ　ＩＪと、操舵トルク検出器の出力（３号から右方
向駆動信号および左方向駆Ｗｈ４ス号を出力するモータ
回転駆動判別ブロックと、ＣＰ［Ｊから出力される右方
向駆動４Ｍ号とモータ駆動判別ブロックから出力される
右方向駆動信号との一致を判別する第１のアンド回路と
、ＣＰＵから出力されろ左方向駆動信号とモータ駆動判
別ブロックから出力される左方向駆動信号との一致を判
別する第２のアンド回路ど、ＣＰＵとモータ回転駆動判
別ブロックから出力されるそれぞれの右方向駆動信号同
志と左方向駆動信号同志とが不一致のときに電磁クラッ
チをしゃ断する論理回路とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明（こおいては、第１．第２のアンド回路でそれ
ぞれＣＰＵとモータ駆動判別ブロックとから出力される
右方向駆動信号同志、左方向駆動信号同志の一致を判別
して一致したときそれぞれモータの右回転駆動方向、左
回転駆動方向を指定１７、かつ右方向駆動信号同志ど左
方向駆動信号同志との両者の一致、不一致を論理回路で
判別して不一致時に電磁クラッチをしゃ断させる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図に基づき説明する。第１
図において、第３図２−同一部分には同一符号を付して
構成の説明を省略し、第３図とは異なる部分を主体に述
べる。

この第１図において、符号１−１６で示す部分は第３図
と同様で？あり、符号１７以降で示す部分が第３図とは
異な秒、この実施例の特徴をなす部分である。

すなわち、１７はモータ回転駆動方向判別ブロックであ
り、トルク信号方向判別回路１７Ａを有している。この
トルク信号方向判別回路１７Ａには、トルク検出器１の
出力信号が入力されるようになっており、この出力信号
によりトルク信号方向判別回路１７Ａから右方向駆動信
号１７Ｂ１左方向駆動信号１７Ｃが出力されるようにな
っている。

この右方向駆動信号１７Ｂは２人力のアンド回路２０Ａ
の第２入力端と２人力の排他的論理和回路２１Ａの第２
入力端に入力されろようになっており、左方向駆動信号
１７Ｃは２人力のアンド回路２０Ｂの第２入力端と２人
力の排他的論理和回路２１Ｂの第２入力端に入力される
ようになっている。

また、モータ右方向［動インターフェース回路４から出
力される右方向駆動信号はアンド回路２０Ａの第１入力
端と排他的論理和回路２１Ａの第１入力端に入力される
ようになっている。

モータ左方向駆動インターフェース回路４から出力され
る左方向駆動信号はアンド回路２０Ｂの第１入力端と排
他的論理和回路２１Ｂの第２入力端に入力されるように
なっている。

アンド回路２０Ａ、２０Ｂの出力はそれぞれ２人力のア
ンドがとれたとき、モータ１４の８３方向が指定するた
めの出力であり、この出力はモータ駆動回路１０に送出
されるようになっている。

また、排他的論理和回路２１Ａ、２１Ｂの出力はそれぞ
れ２人力のアンド回路２２の第１、第２入力端に導入さ
れろようになっており、このアンド回＃１２２の出力で
クラッチドライバ２３を制御するようになっている。か
くして、排他的論理和回路２１Ａ、２１Ｂおよびアンド
回路２２とにより、クラッチドライバ２３、ひいては電
磁クラッチ２５のしゃ断制御を行う論理回路を構成して
いる。

次に動作について説明する。この動作の説明に際し、第
３図と同じ動作の部分の説明を省略し、この実施例の特
徴をなす部分を主に説明する。

トルク検出Ｗ１の出力信号がＣＰＵ３に入力されるとと
もに、このモータ回転駆動方向判別ブロック１７のトル
ク信号方向判別回路１７Ａに入力されて、右方向駆動信
号１７Ｂおよび左方向駆動信号１７Ｇが出力される。

この右方向駆動信号１７Ｂとモータ右方向駆動インター
フェース回路４から出力される右方向駆動信号とをアン
ド回路２０Ａでアンドをとって一致判定を行い、一致し
ているときアンド回路２０Ａからモータ駆動回路１０に
モータ１４の右方向回転駆動の指定を行う信号が出力さ
れろ。

同様にして、左方向駆動信号１７Ｃとモータ左方向駆動
インターフェース回路５から出力される左方向駆動信号
とをアンド回路２０Ｂでアンドをとって一致判定を行い
、一致しているとき、アンド回路２０Ｂからモータ駆動
回路１０にモータ１４の左方向回転駆動の指定を行う信
号が出力される。

また、排他的論理和回路２１Ａはモータ右方向駆動イン
ターフェース回路４から出力される右方向駆ＩＩＩ信号
と右方向駆動信号１７Ｂとの排他的論理和をとってアン
ド回路２２の第１入力端に出力する。

全く同様にして、モータ左方向駆動インターフェース回
路５から出力される左方向駆動信号と左方向駆動イ＝号
１７Ｇとの排他的論理和をとってアンド回路２２の第２
入力端に出力する。

アンド回路２２は両排他的論理和回路２１Ａ。

２１Ｂのアンドをとって両右方向駆動信号および両左方
向駆動信号の一致、不一致を判別し、不一致のときには
クラッチ２５をしゃ断するようにクラッチドライバ２３
を制御する。

第２図はトルク信号方向判別回路１７Ａの具体的実施例
の構成を示す回路図である。この第２図において、３０
は入力端であり、第１図のトルク検出器１の出力信号が
入力されろようになっている。

この入力端３０は右方向信号検出回路３１　（コンパレ
ータ）の（ハ）入力端と左方向信号検出回路３２（コン
パレータ）の（ト）入力端に接続されている。

また、正電圧３６とアース間には、基準電圧作成のため
の抵抗３３〜３５が直列に接続されており、抵抗３３と
３４との接続点で得られる基準電圧Ｅ、は右方向イ３号
検出回路３１の（ト）入力端に印加されろようになって
いる。

抵抗３４と３５との接続点に得られる基準電圧Ｅ２は左
方向４ｎ号検出回路３２の（→入力端に印加されるよう
になっている。右方向信号検出回路３１から右方向７動
４Ｍ号１７Ｂが出力され、左方向信号検出回路３２から
左方向駆動信号１７Ｃが出力されろようになっている。

次に、この第２図の力作について説明する。まず、トル
ク検出器１よりの出力信号が入力端３０に入力さｉする
とともに右方向信号検出回路３１と左方向（ｇ号検出回
’７１８３２の比較端子に入力され、そのレベルが相異
なる基準電圧Ｅ、、Ｅ２と比較されて基準電圧Ｅ１より
大なるときは右方向駆動信号ＥＸ（１７Ｂ）として、ま
た基準電圧Ｅ２より小なるときは左方向駆動信号ＥＹ（
１７Ｇ）として、次段のアンド回路２０Ａ、２０Ｂの各
第２入力端に入力されて、ＣＰＵ３よりの駆動方向信号
と一致判定される。なお、Ｅｏ＝Ｅ、−Ｅ２が不感帯幅
である。

次にこの発明の実施例が従来例に比してその長所とする
点を以下に列挙する。

（１）非操舵（トルク検出器１の出力＝中立点出力■ｏ
）状態においてＣＰ　ｔＪが左右の誤駆動信号を出力し
たとしても、モータ回転駆動方向判別ブロック１７から
は出力されず、したがって駆動信号は左右ともに出力さ
れず、モータは駆動されない。

（２）右方向操舵時にＣＰＵ３が右方向駆動イス号を発
生するか、左方向操舵時にＣＰＵ３が左方向駆動信号を
発生しても、モータはどちらにも駆動されない。

ｆ３）ＣＰＵ３の内部の方向判別信号とモータ回転駆動
方向判別ブロック１７の出力信号が不一致の場合はクラ
ッチがしゃ断され、マニアル操舵状態となる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、ＣＰ　Ｕから出力さ
れる左右方向駆動信号とモータ回転駆動判別ブロックか
ら出力される左右方向駆動信号がそれぞれ一致したとき
にモータの回転駆動方向を指定し、かっ両方方向駆動イ
＝号と両弁方向駆動信号が不一致のとき電磁クラッチを
しゃ断するように構成したので、従来例に比してその安
全性が著しく向上しその実用上のメリットは大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるｒｉ電動式パワース
テアリング装置ブロック図、第２図は同上実施例におけ
るトルク信号方向判別回路の具体的実施例の回路図、第
３図は従来の電動式パワーステアリング装置のブロック
図、第４図は従来の電動式パワーステアリング装置にお
けろトルク検出器の出力特性図、第５図は従来の電動式
パワーステアリング装置におけるモータの制御出力特性
図である。 １　・ｌ−ルク検出器、３　・ＣＰｔＪ（マイクロコン
ビ、−タ）、１０・・・モータ駆動回路、１４・・・モ
ータ、１６　モータ制御回路部、１７・・・モータ回転
駆動判別ブロック、１７ａ・・トルク信号方向判別回路
、２０Ａ、２０Ｂ、２２・・・アンド回路、２１Ａ。 ２１Ｂ・・・排他的論理和回路、２３・・・クラッチド
ライバ、２５・・・電磁クラッチ。 なお、図中、同一符号Ｃよ同一、または相当部分を示す
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 結合手段を介してステアリングシャフトに結合されると
   ともに前記ステアリングシャフトに操舵補助力を与える
   ためのモータと、前記モータの操舵補助力を決定するた
   めの操舵トルク検出器と、この操舵トルク検出器の出力
   で前記モータのトルクの制御を行うモータ制御回路部と
   を備えてなる電動式パワーステアリング装置において、
   前記モータ制御回路部に設けられ上記操舵トルク検出器
   の出力信号により前記モータの右方向駆動信号および左
   方向駆動信号を出力するマイクロコンピュータと、前記
   操舵トルク検出器の出力信号により前記モータの右方向
   駆動信号および左方向駆動信号を出力するモータ回転駆
   動方向判別ブロックと、前記マイクロコンピュータおよ
   び前記モータ回転駆動方向判別ブロックから出力される
   両右方向駆動信号の一致を判別して一致したとき前記モ
   ータの右方向の回転駆動方向を指定する第１のアンド回
   路と、前記マイクロコンピュータおよび前記モータ回転
   駆動方向判別ブロックから出力される両左方向駆動信号
   の一致を判別して一致したとき前記モータの左方向の回
   転駆動方向を指定する第２のアンド回路と、前記両右方
   向駆動信号の排他的論理和と前記両左方向駆動信号の排
   他的論理和との不一致時に電磁クラッチをしゃ断する論
   理回路とを備えたことを特徴とする電動式パワーステア
   リング装置。