JPH02155875A - モータ駆動装置 - 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】 〔発明の分野〕 本発明は車両のステアリングハンドルをステアリングモ
ータによって駆動するパワーステアリングのモータ駆動
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来電動式パワーステアリングのモータ駆動装置は、特
開昭５９−１５６８６３号及び第５図に示されているよ
うに、左右方向への操舵時に夫々導通する第１．第２及
び第３．第４のトランジスタ等の制御素子１０１〜１０
４を用いてステアリングモータ１０５を中心としてブリ
ッジ接続されている。

そして右操舵時には操舵トルクの検出に基づいて第１．
第２の制御素子を同時に導通させてモータに正方向の駆
動電流を流し、左操舵時には操舵トルクの検出に基づい
て第３．第４の制御素子を同時に導通させてモータに逆
方向の駆動電流を流して夫々モータを正転及び逆転させ
てステアリングの制御を行っている。文筆１又は第３の
制御素子を択一的に導通させ、そのとき夫々第２又は第
４の制御素子を必要なモータの駆動力に応じてデユーテ
ィ比を変えて断続的に導通させることによって、モータ
のトルクを変化させるようにした電動パワーステアリン
グ装置も捉案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるにこのようなモータの駆動装置ではモータの両端
の端子と車体とを絶縁しておく必要があるが、絶縁破壊
が生じ例えば第５図に破線で示すようにモータの一端が
車両のアース端と短絡（以下地絡という）した場合には
、制御素子１０１を導通させている間にモータ１０５に
矢印方向に大電流が流れ一方向にハンドルが取られて極
めて危険になるという欠点があった。又地絡時に制御素
子１０３が導通していれば制御素子に大電流が流れるた
め、制御素子が破損したりハソテリ−が急激に消耗して
しまうという欠点があった。

本発明はこのような従来のモータ駆動装置の問題点に鑑
みてなされたものであって、ステアリングモータの！！
１！！縁破壊を検出して絶縁破壊に伴・う障害を防止で
きるようにすることを技術的課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はステアリング軸に接続されその回転Ｉ・ルクを
検出するトルクセンサと、ステアリングを回動させるス
テアリングモータと、電源の両端間に第１．第４のスイ
ッチング素子と第３．第２のスイッチング素子とを夫々
直列に接続し、第１第４のスイッチング素子及び第３．
第２のスイッチング素子の共通接続端間に対称にステア
リングモータを接続して構成されたブリッジ回路と、ト
ルクセンサからの出力に基づいてブリッジ回路の第１．
第２又は第３．第４のスイッチング素子を駆動すること
によりステアリングモータを制御するステアリングモー
タ駆動部と、を有するモータ駆動装置であって、第１．
第２又は第３．第４のスイッチング素子の駆動信号と第
１．第２又は第３、第４のスイッチング素子とモータと
の接続部の電圧とを夫々比較する信号比較手段と、信号
比較手段より得られる不一致信号を保持する信号保持手
段と、信号保持手段に基づいて第１．第２又は第３．第
４のスイッチング素子の駆動を停止する遮断制御手段と
、を有することを特徴とするものである。

〔作用〕

このような特徴を有する本発明によれば、トルクセンサ
から得られるトルク信号に基づいて第１第２又は第３．
第４のスイッチング素子が同時に開閉され、ステアリン
グモータを正転又は逆転させてパワーステアリングを実
現している。そしてステアリングモータにはスイッチン
グ素子を駆動する駆動信号と実際にモータの一端に得ら
れる電圧とを信号比較手段によって比較するようにして
いる。この信号が一致している場合には制御信号によっ
てモータが駆動されているものと考えられるが、これら
の信号が一致しなくなれば地絡によってモータに大電流
が流れて誤動作が生じているものと判断される。従って
その場合には比較出力を一旦保持しその出力によってモ
ータへの電力供給を停止している。

〔発明の効果〕

そのため本発明によれば、モータの一端が車両と短絡す
る地絡状態となった場合には制御信号とモータの電圧と
が一致しないため、信号比較手段により直ちに不一致状
態が判別されモータへの駆動が停止されることとなる。

従って地絡時に誤って信号を与えてモータに大電流が流
れることがなくなり、ハンドルが取られることがなくな
るという効果が得られる。従ってパワーステアリング装
置の安全性を向上させることが可能となる。

〔実施例の説明〕

第２図は本発明が適用されるパワーステアリング機構の
概略図であり、第１図はそのモータ駆動回路の全体構成
を示すブロック図である。第２図においてステアリング
ハンドル１にはトルクセンサ２及びステアリングハンド
ル１からの操舵力を伝える伝導機構３が接続される。ト
ルクセンサ２はステアリングハンドルｌの左右方向のト
ルクを検出するものであって、その出力はモータ駆動回
路４に与えられている。モータ駆動回路４は車両のバッ
テリー５が接続されており、トルクセンサ２から与えら
れる左右方向のトルク信号に対応して左右方向に駆動す
るステアリングモータ６を制御するものであって、伝導
機構３と共に操舵輪７を左右方向に所定角度回動させる
ものである。

次にモータ駆動回路４の構成を第１図を参照しつつ説明
する。本図において、トルクセンサ２からのトルク検出
信号はモータ駆動回路４に伝えられる。モータ駆動回路
４はトルクセンサ２の出力を電流増幅差動増幅回路１１
の差動増幅器１２に与えている。差動増幅回路１２の他
方の入力端には演算増幅器１３の出力が与えられ、この
差動増幅出力がトルク制御信号そしてＰＷＭ回路１４及
び極性判別回路１５に与えられる。ＰＷＭ回路１４はの
こぎり波発生器を有し、差動増幅器１２から与えられる
トルク制御信号と比較することによってパルス幅変調さ
れた信号を得るものであって、その出力はゲート回路１
６ａ、１６ｂに与えられる。又極性判別回路１５は差動
増幅器１２のトルク信号の極性を判別し、それによって
いずれかのゲート回路１６ａ、１６ｂをアクティブとす
ると共に一対のフォトカップラ１７．１８を駆動するも
のである。投光側のフォトカップラ１７ａ、１８ａのカ
ソード端はトランジスタＴｒｌのコレクタに接続されて
いる。フォトカップラ１７１８の受光部１７ｂ、１８ｂ
の出力は夫々アッパＦＥＴドライバ２０．１９に与えら
れる。アッパＦＥＴドライバ１９．２０には駆動電源２
１の出力が与えられ、この電源によってアッパＦＥＴド
ライバ１９．２０が択一的に駆動される。アッパＦＥＴ
ドライバ１９．２０は夫々アッパＦＥＴ２２，２３を択
一的に駆動するものである。又アンド回路１６ａ、１６
ｂの出力は夫々ロアＦＥＴドライバ２４．２５に与えら
れ、このドライバを介してロアＦＥＴ２６，２７が駆動
される。ＦＥＴ２２゜２３及び２６．２７は従来例と同
様にＦＥＴ２２のソースとＦＥＴ２６のドレイン、ＦＥ
Ｔ２３のソースとＦＥＴ２７のドレインが共通接続され
、その接続点間にステアリングモータ６及び電流検出用
抵抗２８が接続され、又ＦＥＴの他端は電源であるバッ
テリー５の両端に接続されブリッジ回路を構成している
。ここでアッパＦＥＴ２２，２３は夫々第１．第３のス
イッチング素子、ＦＥＴ２６及び２７は夫々第４．第２
のスイッチング素子を構成している。さてゲート回路１
６ａ、１６ｂの出力とＦＥＴ２６，２７のドレインの出
力は夫々信号比較回路２９．３０に与えられる。信号比
較回路２９．３０はこれらの信号の一致を判別する信号
比較手段であり、２つの入力信号の不一致時には出力を
オア回路３１に与えるものである。

オア回路３１はその論理和信号に基づいてフリップフロ
ップ３２をセットするものである。フリップフロップ３
２は電源の投入によりリセットされ、Ｑ出力によってト
ランジスタＴｒｉをオフ状態とするように制御する。こ
こでオア回路３１及びフリップフロップ３２は信号比較
手段の出力を保持する信号保持手段を構成しており、ト
ランジスタＴｒ１とフォトカップラ１７．１８とはこの
保持出力に基づいてモータの駆動を停止する遮断制御手
段を構成している。

次に信号比較回路２９とその周辺回路の詳細な構成を第
３図を参照しつつ説明する。極性判別回路１５は演算増
幅器１５ａ、１５ｂを有しその出力によってゲート回路
１６ａ、１６ｂとフォトカップラ１７ａ、１８ａを択一
的に動作させる。ゲート回路１６ａの出力は信号比較回
路２９のコンデンサＣＩを含む積分回路に与えられ、積
分出力が比較器４１に与えられる。比較器４１には所定
の閾値Ｖｒｅｆｌが設定されており、この出力によって
積分出力を弁別するものであり、その出力はインバータ
４２を介してノア回路４３に与えられる。

又ＦＥＴ２６のドレイン端の電圧が抵抗分割回路を介し
てｌ・ランジスタＴｒ２に与えられ、その反転出力がコ
ンデンサＣ２を有する積分回路に与えられる。同様にし
て積分出力が比較器４４の入力端に与えられる。比較器
４４にも同様にして所定の閾値Ｖｒｅｆ２が設定されて
おり、比較出力がノア回路４３に与えられる。ノア回路
４３はその論理和出力を前述したオア回路３１に与える
。他方の信号比較回路３０についても同様の構成を有し
ている。そしてオア回路３１の信号はフリップフロップ
３２の七ソト入力端に与えられ、Ｑ出力がダイオードを
介してトランジスタＴｒｉのベースに接続されてフォト
カップラ１７，１８を同時に断続するようにしている。

又ステアリングモータ６に直列に接続される抵抗２８の
両端は演算増幅器１３に与えられ、その電流出力が差動
増幅器１２の一方の入力端に与えられトルク制御信号と
している。

次に本実施例の動作について波形図を参照しつつ説明す
る。前述した第２図に示すトルクセンサ２からの信号及
びステアリングモータ６に流れる電流出力に基づいて差
動増幅器１２よりトルク制御信号がＰＷＭ回路１４及び
極性判別回路１５に与えられる。第４図（ａ）はこのＰ
ＷＭ信号を示しており、時刻ｔ１以前ばモータが停止状
態であり、時刻ｔ＋”’ｔｚでは徐々にモータの駆動量
が大きく時刻ｔ２以後ではデユーティが１００％のパル
ス幅変調信号がゲーＩ・回路１６ａ又は１６ｂを介して
ロアＦＥＴドライバ２４．．２５に加えられる。このと
き極性判別回路１５によっていずれがのフォトカップラ
、例えばフォトカップラ１８ａが駆動される。

電源投入時にフリップフロップ３２がリセットされてい
るためトランジスタＴｒｉはオン状態であり、極性判別
回路１５の出力によってフォＩ・カップラ１７ａが駆動
され、アッパＦＥＴドライバ２ｏを介してパワーＭＯ３
ＦＥＴ２３が連続して導通しており、そのときにゲート
回路１６ａを介してロアＦＥＴ２６が第４図（ａ＋に示
すようにパルス駆動され、ステアリングモータ６に矢印
方向の電流が流れる。このとき第３図に示す比較器４１
の入力端には第４図（ｂ）に示すようにＰＷＭ信号に基
づいて積分された信号が得られることとなる。そして比
較器４１の閾値レベルＶｒｅｆｌにより判別され、イン
バータ４２の出力端には第４図（Ｃ１に示すように時刻
Ｌ３以後に「■］」レベルとなる信号が得られることと
なる。一方このＰＷＭ信号に応じてＦＥＴ２６のドレイ
ンには第４図Ｆｄｌに示すような電圧が得られており、
この信号がトランジスタＴｒ２を介して積分回路に与え
られる。従って比較器４４の入力端には第４図（ｅｌに
示すような信号が得られ、比較器４４によって弁別され
て第４図（ｆ）に示すような信号が得られ、閾値Ｖｒｅ
ｆ２を越える時刻ｔ４に出力がｒＬＪレヘレベなる。こ
の信号がノア回路４３に与えられるためノア回路４３よ
り第４図（ｇ）に示すようにｒ　Ｌ　Ｊレベルの信号が
得られる。又ハンドル１を逆方向に操作してトルク制御
信号が反転した場合には、同様にしてゲート回路１６ｂ
及びフォトカップラ１８よりＦＥＴ２２が連続駆動され
ＦＥＴ２７がパルス駆動される。このときにも信号比較
回路３０によってこれらの信号を比較しており、これら
の信号が一致する場合にはオア回路３１には信号が与え
られない。さて時刻ｔ。

以後にステアリングモータ６の一端が第１図に破線で示
すように車体と短絡し地絡状態が発生した場合には、Ｐ
ＷＭ信号が生じていない場合にもモータが短絡している
ため第４図Ｆｄｌに示すようにステアリングモータ６の
一方の端子、即ちＭＯ３ＦＥＴ２６のドレイン電圧はほ
ぼ零となる。従って第４図（ｅｌ、　（ｆｌに示ずよう
に比較器４４の閾値レベルＶｒｅｆ２を越えるため比較
器４４の出力はｒ　Ｉ−７」レベルとなり、ノア回路４
３の双方の入力が「■、」レベルとなる。従ってノア回
路４３よりオア回路３１にｒ　ＨＪレベルの信号が与え
られフリップフロップ３２がセットされる。従ってフリ
ップフロップ３２のＱ出力が「Ｌ」となりトランジスタ
Ｔｒ１がオフ状態となる。そのためフォトカップラ１７
又は１８よりアッパＦＥＴドライバ１９及び２０に信号
が伝えられなくなり、これらのドライバが駆動されずＦ
ＥＴ２２及び２３は非導通状態を保つ。このためステア
リングモータ６には駆動電流が流れな（なる。このよう
にステアリングモータ６の一端が車体と短絡する地絡状
態では直ちにステアリングモータ６の駆動を停止しステ
アリングのアシストを停止させることができる。

尚本実施例は地絡を検出したときにアッパＦＥＴドライ
バへの駆動信号を停止することによってアッパＦＥＴ２
２及び２３をオフ状態としているが、ゲート回路１６ａ
、１６ｂに禁止信号を与え又はＰＷＭ回路１４に禁止信
号を与えることによってノアＦＥＴ２６，２７を同時に
非導通状態とするようにしてもよい。

又本実施例はロアＦＥＴドライバに与えられる駆動信号
とそのときのスイッチング素子の電圧を検出するように
しているが、スイッチング素子をパルス駆動せずにゲー
ト電圧によってアナログ的に制御する場合にもその駆動
信号とドレインの電圧とを比較することによって同様に
して地絡状態を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるモータ駆動装置の構成
を示すブロック図、第２図は本実施例によるモータ駆動
装置が適用される電動パワーステアリング機構の概略図
、第３図は本実施例の信号比較回路とその周辺部分を詳
細に示す回路図、第４図は本実施例の各部の波形を示す
波形図、第５図は従来の電動パワーステアリング装置の
主要部を示す図である。 １−−−−−−ハンドル　　２−−−−　）ルクセンサ
　　４−・−モータ駆動回路　　５−−−−−バッテリ
ー　　１２−差動増幅器　　１４−−−−　Ｐ　Ｗ　Ｍ
回路　　１５極性判別回路　　１６　ａ　、　　１６　
ｂ−−−−−ゲート回路　　１７．Ｉ８−・−・−フォ
トカップラ　　１９２０　、　２４　、　２５−−−−
−Ｆ　Ｅ　Ｔドライバ　　２２゜２３　、　２６　、　
２７−−−−−−−パワーＭＯ３ＦＥＴ　　　２９　、
　３０−−−−−−−信号比較回路　　３　ｋ−−−−
−オア回路３２−一−−−−フリップフロップ　　４１
，４４・−一一一一比較器 特許出願人　　　立石電機株式会社 代理人　弁理士　岡本官喜（他１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリング軸に接続されその回転トルクを検出
   するトルクセンサと、 ステアリングを回動させるステアリングモータと、 電源の両端間に第１、第４のスイッチング素子と第３、
   第２のスイッチング素子とを夫々直列に接続し、前記第
   １、第４のスイッチング素子及び第３、第２のスイッチ
   ング素子の共通接続端間に対称に前記ステアリングモー
   タを接続して構成されたブリッジ回路と、 前記トルクセンサからの出力に基づいて前記ブリッジ回
   路の第１、第２又は第３、第４のスイッチング素子を駆
   動することによりステアリングモータを制御するステア
   リングモータ駆動部と、を有するモータ駆動装置におい
   て、 前記第１、第２又は第３、第４のスイッチング素子の駆
   動信号と第１、第２又は第３、第４のスイッチング素子
   とモータとの接続部の電圧とを夫々比較する信号比較手
   段と、 前記信号比較手段より得られる不一致信号を保持する信
   号保持手段と、 前記信号保持手段に基づいて前記第１、第２又は第３、
   第４のスイッチング素子の駆動を停止する遮断制御手段
   と、を有することを特徴とするモータ駆動装置。