JPH02216362A - 電動パワーステアリングシステムのpwm回路 - Google Patents
電動パワーステアリングシステムのpwm回路Info
- Publication number
- JPH02216362A JPH02216362A JP1036855A JP3685589A JPH02216362A JP H02216362 A JPH02216362 A JP H02216362A JP 1036855 A JP1036855 A JP 1036855A JP 3685589 A JP3685589 A JP 3685589A JP H02216362 A JPH02216362 A JP H02216362A
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- signal
- circuit
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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。
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
本発明は自動車のステアリング制御システムのうち、特
にモータによって運転者の操舵力を補助する電動パワー
ステアリングシステムに使用されるPWM回路に関する
ものである。
にモータによって運転者の操舵力を補助する電動パワー
ステアリングシステムに使用されるPWM回路に関する
ものである。
従来の技術
近年、自動車運転における操舵力を向上させるためにパ
ワーステアリング装置が一般的に標準装備されるように
なってきた。中でも軽自動車においては、油圧式パワー
ステアリング装置を装備することは、コスト面、スペー
ス面から困難であり、モータによって操舵力を補助する
電動式パワーステアリング装置(以下電動パワステと略
す)をつける動きが見られる。
ワーステアリング装置が一般的に標準装備されるように
なってきた。中でも軽自動車においては、油圧式パワー
ステアリング装置を装備することは、コスト面、スペー
ス面から困難であり、モータによって操舵力を補助する
電動式パワーステアリング装置(以下電動パワステと略
す)をつける動きが見られる。
第8図に電動パワステの概略システムを示す。
電動式パワーステアリング装置は、トルクセンサ2.モ
ータ3.コントローラ1.減速機4から構成されており
、トルクセンサ2で検出した操舵力に従ってモータをト
ルク制御し、運転者の操舵力を軽減する構成となってい
る。その中でもコントローラは大電流(30A程度)を
制御するため、そのドライブ段はPWM駆動するのが従
来の駆動方式であり、このPWM駆動は、指令信号を三
角波と比較してチョッピング信号をつくるのが普通であ
る。なお、第8図において、5はステアリングホイール
、6はステアリングシャフト、7はステアリングギヤボ
ックス、8は車輪である。
ータ3.コントローラ1.減速機4から構成されており
、トルクセンサ2で検出した操舵力に従ってモータをト
ルク制御し、運転者の操舵力を軽減する構成となってい
る。その中でもコントローラは大電流(30A程度)を
制御するため、そのドライブ段はPWM駆動するのが従
来の駆動方式であり、このPWM駆動は、指令信号を三
角波と比較してチョッピング信号をつくるのが普通であ
る。なお、第8図において、5はステアリングホイール
、6はステアリングシャフト、7はステアリングギヤボ
ックス、8は車輪である。
以下に従来のPWM信号発生回路と三角波発生回路につ
いて説明する。
いて説明する。
第6図は従来のPWM制御によるDCモータ駆動回路を
示す。
示す。
9はコンパレータ、10は三角波発振器、11〜14は
スイッチング素子、15はモータである。
スイッチング素子、15はモータである。
まず、以上の様に構成されたPWM信号発生回路につい
て、以下その動作を説明する。
て、以下その動作を説明する。
まず、指令値はその絶対値とその方向に分けられる。指
令絶対値は、三角波と比較され、PWM信号としてAに
出力される。スイッチング素子は入力ロジックがHig
hレベルのとき、ONするとする。今、CW/CCW指
令がHighレベルになったとすると、スイッチング素
子11と14がONする。11はPWMロジックにより
チョッピングされている。次にCW/CCW指令がLo
wレベルになったとすると、反対にスイッチング素子1
2と13がONする。
令絶対値は、三角波と比較され、PWM信号としてAに
出力される。スイッチング素子は入力ロジックがHig
hレベルのとき、ONするとする。今、CW/CCW指
令がHighレベルになったとすると、スイッチング素
子11と14がONする。11はPWMロジックにより
チョッピングされている。次にCW/CCW指令がLo
wレベルになったとすると、反対にスイッチング素子1
2と13がONする。
次に三角波発振回路を説明する。
第7図は従来の三角波発振回路を示す。
第7図において、16はオペアンプもしくはコンパレー
タ、18はオペアンプ、17は゛ンエナーダイオードで
ある。
タ、18はオペアンプ、17は゛ンエナーダイオードで
ある。
まず、B点が基準電位に対して+Vz(Vzはツェナー
電圧)だったとする。C1のチャージが最初0とすると
、オペアンプ18の出力は+Vzである。するとA点の
電位は、0点とB点の電位差をR2とR−1で分圧した
ものだから+Vzである。
電圧)だったとする。C1のチャージが最初0とすると
、オペアンプ18の出力は+Vzである。するとA点の
電位は、0点とB点の電位差をR2とR−1で分圧した
ものだから+Vzである。
次に01はR+Ctの時定数でチャージされ始め、0点
の電位は徐々に下がっていく。
の電位は徐々に下がっていく。
Vs=Vc+ (Ve−Vc) ・R*/(R2+R3
)であり、V^の電位が基準電位より低下したとき、オ
ペアンプもしくはコンパレータ16の出力は反転する。
)であり、V^の電位が基準電位より低下したとき、オ
ペアンプもしくはコンパレータ16の出力は反転する。
よって0点の電位は今までとは反対に上り始める。
このようにして三角波が発生する。
発明が解決しようとする課題
上記の従来構成のPWMロジックについて述べる。電動
パワステでは、ステアリングホイールの切り始めの部分
が操舵フィーリングに大きな影響を与える。モータのア
シストが突然入ったり、突然方向が変わったのでは、違
和感があり乗りごこちが悪い。
パワステでは、ステアリングホイールの切り始めの部分
が操舵フィーリングに大きな影響を与える。モータのア
シストが突然入ったり、突然方向が変わったのでは、違
和感があり乗りごこちが悪い。
つまり、アシストを開始するとき、滑らかにモータトル
クが上昇していかなければならず、モータトルク制御に
おける微小トルク制御が必要となって(る。従来例の様
にトルク方向を指令する方式では微小トルク領域でその
トルク発生方向を含めて滑らかに制御することは無理が
あった。
クが上昇していかなければならず、モータトルク制御に
おける微小トルク制御が必要となって(る。従来例の様
にトルク方向を指令する方式では微小トルク領域でその
トルク発生方向を含めて滑らかに制御することは無理が
あった。
次に三角波発振回路である。この回路は三角波発生手段
として、原理的にOPアンプを2個使用している。まず
方形波をつくり、その方形波によって積分器を働かせて
いるが、部品点数が多い。さらに、コンデンサがOPア
ンプの出力と入力にまたがっているため、例えばハイブ
リッドIC(以下HI Cと略す〉化する場合、コンデ
ンサが外付けになった時を考えると、出力ビンが2つ必
要となり、コストアップにつながってくる。
として、原理的にOPアンプを2個使用している。まず
方形波をつくり、その方形波によって積分器を働かせて
いるが、部品点数が多い。さらに、コンデンサがOPア
ンプの出力と入力にまたがっているため、例えばハイブ
リッドIC(以下HI Cと略す〉化する場合、コンデ
ンサが外付けになった時を考えると、出力ビンが2つ必
要となり、コストアップにつながってくる。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、まず、微
小トルク領域でも精度よ(制御でき、また、HIC化及
びIC化に対しても外付は部品のためのビン数が少なく
なり、部品点数も少な(なる三角波発振回路、及びPW
M信号出力回路を提供するものである。
小トルク領域でも精度よ(制御でき、また、HIC化及
びIC化に対しても外付は部品のためのビン数が少なく
なり、部品点数も少な(なる三角波発振回路、及びPW
M信号出力回路を提供するものである。
課題を解決するための手段
この目的を達成するために本発明のPWM信号発生器は
、指令信号をアンプにより反転信号と非反転信号に什け
、それぞれをレベルシフトした2つの三角波によって比
較して4つのPWMロジックをつくり、モータのフルブ
リッジ回路のVccmとGnd側にそれぞれ別のPWM
信号を与え、両者のロジックのANDをとってスイッチ
ングする構成としたものである。また三角波発振器は、
原理的に1個のOPアンプで構成し、外付はコンデンサ
用の出力ビンを1個とすることのできる回路を用い、そ
れをレベルシフト回路によって2つのレベルの違う三角
波として出力するものである。
、指令信号をアンプにより反転信号と非反転信号に什け
、それぞれをレベルシフトした2つの三角波によって比
較して4つのPWMロジックをつくり、モータのフルブ
リッジ回路のVccmとGnd側にそれぞれ別のPWM
信号を与え、両者のロジックのANDをとってスイッチ
ングする構成としたものである。また三角波発振器は、
原理的に1個のOPアンプで構成し、外付はコンデンサ
用の出力ビンを1個とすることのできる回路を用い、そ
れをレベルシフト回路によって2つのレベルの違う三角
波として出力するものである。
作用
この構成によって、微小トルク領域の制御が正確に行わ
れ、かつHIC化、IC化に適したコントローラが実現
できる。
れ、かつHIC化、IC化に適したコントローラが実現
できる。
実施例
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
明する。
第1図は本発明の一実施例におけるPWMロジック回路
を示すものである。第1図において、20は非反転アン
プ、21は反転アンプ、22〜25はコンパレータ、2
6は三角波発振器28で作られた三角波を+側にレベル
シフトするレベルシフト回路、27は三角波発振器28
で作られた三角波を一側にレベルシフトするレベルシフ
ト回路、29〜32はスイッチング素子で、33はモー
タである。
を示すものである。第1図において、20は非反転アン
プ、21は反転アンプ、22〜25はコンパレータ、2
6は三角波発振器28で作られた三角波を+側にレベル
シフトするレベルシフト回路、27は三角波発振器28
で作られた三角波を一側にレベルシフトするレベルシフ
ト回路、29〜32はスイッチング素子で、33はモー
タである。
以上の様に構成された本実施例のPWMロジック回路に
ついて、以下その動作を説明する。
ついて、以下その動作を説明する。
まず、三角波発振器28で作られた三角波はレベルシフ
ト回路26.27により、+側と一例にそれぞれ一定量
だけレベルシフトされた2つの三角波となる。+側をT
Hl−側をTLと表すことにする。一方、指令信号は反
転及び非反転アンプによってそれぞれ逆相の2つの指令
となる。
ト回路26.27により、+側と一例にそれぞれ一定量
だけレベルシフトされた2つの三角波となる。+側をT
Hl−側をTLと表すことにする。一方、指令信号は反
転及び非反転アンプによってそれぞれ逆相の2つの指令
となる。
A信号は第1のロジック信号で、非反転指令がTHより
も大きいときにスイッチング素子29をONする。
も大きいときにスイッチング素子29をONする。
B信号は第2のロジック信号で、非反転指令がTLより
も小さいときにスイッチング素子30をONする。
も小さいときにスイッチング素子30をONする。
D信号は第3のロジック信号で、反転指令がTHよりも
大きいときにスイッチング素子31をONする。
大きいときにスイッチング素子31をONする。
C信号は第4のロジック信号で反転指令がTLよりも小
さいときにスイッチング素子32をONする。
さいときにスイッチング素子32をONする。
第2図はその動作波形図を示したものである。
三角波をレベルシフトしてTHとTLをつくったことに
より、スイッチング素子29と30又は31と32の間
で起こる貫通電流を防ぐことができる。
より、スイッチング素子29と30又は31と32の間
で起こる貫通電流を防ぐことができる。
第2図の説明でBとAは必ず休止期間が存在するので貫
通することはない。また、DとCも同じである。モータ
にかかる電圧はAとCの論理積およびBとDの論理積で
ある。第2図の場合はA−Cだけに電圧がかかっており
、モータは一方向にまわっているときである。この方式
は2つの信号の論理積をとっているので、0クロス付近
のトルクが細かく制御できる。
通することはない。また、DとCも同じである。モータ
にかかる電圧はAとCの論理積およびBとDの論理積で
ある。第2図の場合はA−Cだけに電圧がかかっており
、モータは一方向にまわっているときである。この方式
は2つの信号の論理積をとっているので、0クロス付近
のトルクが細かく制御できる。
第3図はモータの回転方向の切換えの様子を示す。わか
りやす(するため、三角波は1つとして図を描いている
。
りやす(するため、三角波は1つとして図を描いている
。
もし、三角波をレベルシフトしない場合は、第4図の様
にA−D各出力にCRを付け、スイッチング遅れ時間を
つくらなければならないので、例えばHIC化又はIC
化するときは外付は部品が増え不利である。
にA−D各出力にCRを付け、スイッチング遅れ時間を
つくらなければならないので、例えばHIC化又はIC
化するときは外付は部品が増え不利である。
次に三角波発振回路について述べる。
第5図は本発明の一実施例における三角波出力回路であ
る。第5図において、46はOPアンプ、47はバッフ
ァ、48はレベルシフト回路である。
る。第5図において、46はOPアンプ、47はバッフ
ァ、48はレベルシフト回路である。
oPアンプ46の出力が基準電圧よりも+側であるとこ
れを+Vzとする。OPアンプ46の非反転入力の電位
はVzを第2の抵抗R6と第3の抵抗R7で分圧した値
である。もし、C1のチャージがOとすれば、C1はR
5・C4の時定数でチャージされ、反転入力は基準電位
から上昇を始める。、それが非反転側の電位を越えると
出力は反転し、C1はディスチャージされ、再び電位が
下がる。
れを+Vzとする。OPアンプ46の非反転入力の電位
はVzを第2の抵抗R6と第3の抵抗R7で分圧した値
である。もし、C1のチャージがOとすれば、C1はR
5・C4の時定数でチャージされ、反転入力は基準電位
から上昇を始める。、それが非反転側の電位を越えると
出力は反転し、C1はディスチャージされ、再び電位が
下がる。
以上の動作をくり返して三角波が形成され、コンデンサ
C6は基準電位と回路の間にあり、HIC化もしくはI
C化するとき、通常基準電圧端子は外部へビンが出てい
るので、外付は用のビンは1個でよいことになる。
C6は基準電位と回路の間にあり、HIC化もしくはI
C化するとき、通常基準電圧端子は外部へビンが出てい
るので、外付は用のビンは1個でよいことになる。
48はレベルシフト回路であり、これは定電流回路から
構成されている。この回路構成によれば、R5のVce
側からはVo/R,2(VoはDlのダイオード電圧)
の電流が流れ込み、R4のGnd側からはV o /
Rzの電流が吸い込まれる。よってR3とR2の電位は
不定となり、三角波によってのみ決まる。レベルシフト
量はVo−R,3/R2又11 VD−R4/ R2で
ある。
構成されている。この回路構成によれば、R5のVce
側からはVo/R,2(VoはDlのダイオード電圧)
の電流が流れ込み、R4のGnd側からはV o /
Rzの電流が吸い込まれる。よってR3とR2の電位は
不定となり、三角波によってのみ決まる。レベルシフト
量はVo−R,3/R2又11 VD−R4/ R2で
ある。
本回路はまさにIC化向きの回路となっている。
以上の様に本実施例によれば、それぞれ逆相の2つの指
令信号を2つのレベルシフトした三角波で比較するとと
もに、三角波発振器を1つのOPアンプで形成したので
、まず、微小トルク領域の制御が正確になったことと、
HIC化及びIC化に向いた回路構成となったことがあ
げられる。
令信号を2つのレベルシフトした三角波で比較するとと
もに、三角波発振器を1つのOPアンプで形成したので
、まず、微小トルク領域の制御が正確になったことと、
HIC化及びIC化に向いた回路構成となったことがあ
げられる。
なお、第1図の22〜25はコンパレータで構成したが
、部品の関係でOPアンプでもよい。また、第5図の4
9はダイオードリミッタで、ツェナーダイオードの逆直
列接続でもよい。
、部品の関係でOPアンプでもよい。また、第5図の4
9はダイオードリミッタで、ツェナーダイオードの逆直
列接続でもよい。
また、バッファ47はR3側から流れ込む電流と、R1
側から吸い込む電流がまったく同じであれば必要としな
い。
側から吸い込む電流がまったく同じであれば必要としな
い。
発明の効果
以上の説明から明らかなように本発明は、2つの逆相の
指令信号と、2つのレベルシフトされた三角波を比較し
て、4つのPWM信号をつくることにより、 ■トルク微小領域での微細制御 ■外付けCRを廃止した貫通電流防止 ■HIC化及びIC化の容易さ の3点があげられる。特に■はレベルシフトした三角波
を2つ生成して、上下のスイッチング素子に休止期間を
設けたものであり、■のHIC化及びIC化に大いに効
果がある。
指令信号と、2つのレベルシフトされた三角波を比較し
て、4つのPWM信号をつくることにより、 ■トルク微小領域での微細制御 ■外付けCRを廃止した貫通電流防止 ■HIC化及びIC化の容易さ の3点があげられる。特に■はレベルシフトした三角波
を2つ生成して、上下のスイッチング素子に休止期間を
設けたものであり、■のHIC化及びIC化に大いに効
果がある。
さらに、三角波発振器はOPアンプ1個で構成している
ので、部品が少なくてすみ、又、HIC化及びIC化す
る場合は、コンデンサの外付けが容易となる。
ので、部品が少なくてすみ、又、HIC化及びIC化す
る場合は、コンデンサの外付けが容易となる。
よって、電動パワステのコントローラをより安く、より
小型につくることができる。
小型につくることができる。
第1図は本発明の一実施例におけるPWMロジックの回
路図、第2図、第3図はその動作波形図、第4図は本発
明の貫通電流対策をCRで構成した回路図、第5図は三
角波発振回路とレベルシフト回路図、第6図は従来のP
WMロジックの回路図、第7図は従来の三角波発振回路
図、第8図は電動パワステの概略図である。 22〜25.36〜39・・・・・・コンパレータ、2
8.40・・・・・・三角波発振器、29〜32.41
〜44・・・・−・スイッチング素子、33.45・・
・・・・モータ、20.34・・・・・・非反転アンプ
、21.35・・・・・・反転アンプ、26.27.4
8・・・・・・レベルシフト回路、49・・・・・・リ
ミッタ、50・・・・・・第1の抵抗、5】・・・・・
・第2の抵抗、52・・・・・・第3の抵抗。
路図、第2図、第3図はその動作波形図、第4図は本発
明の貫通電流対策をCRで構成した回路図、第5図は三
角波発振回路とレベルシフト回路図、第6図は従来のP
WMロジックの回路図、第7図は従来の三角波発振回路
図、第8図は電動パワステの概略図である。 22〜25.36〜39・・・・・・コンパレータ、2
8.40・・・・・・三角波発振器、29〜32.41
〜44・・・・−・スイッチング素子、33.45・・
・・・・モータ、20.34・・・・・・非反転アンプ
、21.35・・・・・・反転アンプ、26.27.4
8・・・・・・レベルシフト回路、49・・・・・・リ
ミッタ、50・・・・・・第1の抵抗、5】・・・・・
・第2の抵抗、52・・・・・・第3の抵抗。
Claims (3)
- (1)DCモータによって運転者の操舵力をアシストす
る電動パワーステアリングシステムにおいて、システム
基準電圧に対するモータ指令信号から第1の指令信号を
つくる非反転アンプと、システム基準電圧に対して逆位
相となる第2の指令信号をつくる反転アンプと、前記シ
ステム基準電圧に対して正負に変化する三角波発振器の
任意出力値をシステム基準電圧より正側にレベルシフト
した第1の三角波をつくるレベルシフト回路と、同じ値
だけ負側にレベルシフトした第2の三角波をつくるレベ
ルシフト回路と第1の指令信号が第1の三角波より大き
いときにモータ駆動回路のブリッジのスイッチング素子
をONさせる第1のロジック信号と、第1の指令信号が
第2の三角波より小さいときにスイッチング素子をON
させる第2のロジック信号と、第2の指令信号が第1の
三角波より大きいときにスイッチング素子をONさせる
第3のロジック信号と、第2の指令信号が第2の三角波
より小さいときにスイッチング素子をONさせる第4の
ロジック信号をつくり、前記4つのロジック信号によっ
て、DCモータのフルブリッジ回路を駆動させるコンパ
レータとを備えた電動パワーステアリングシステムのP
WM回路。 - (2)レベルシフト回路は、システム基準電圧に対して
正負に変化する三角波が第1の抵抗と第2の抵抗の接続
点に入力され、第1の抵抗の他端には任意の電流値を吐
き出す第1の電流源が接続され、第2の抵抗の他端には
上記と同じ値の電流値を吸い込む第2の電流源が接続さ
れ、第1の電流源と第1の抵抗の接続点から第1の三角
波が出力され、第2の電流源と第2の抵抗の接続点から
第2の三角波が出力される構成とした請求項1記載の電
動パワーステアリングシステムのPWM回路。 - (3)三角波発振回路のOPアンプ出力がダイオードリ
ミッタ又はツェナーダイオードリミッタによってシステ
ム基準電圧に対して正負同量だけリミットされ、前記O
Pアンプの出力側と非反転入力に第1の抵抗が接続され
、非反転入力とシステム基準電圧に第2の抵抗が接線さ
れ、出力と反転入力に第3の抵抗が接線され、反転入力
とシステム基準電圧にコンデンサが接続され、三角波出
力はOPアンプの反転入力から取り出される構成とした
請求項1記載の電動パワーステアリングシステムのPW
M回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036855A JPH02216362A (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 電動パワーステアリングシステムのpwm回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036855A JPH02216362A (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 電動パワーステアリングシステムのpwm回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02216362A true JPH02216362A (ja) | 1990-08-29 |
Family
ID=12481399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1036855A Pending JPH02216362A (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 電動パワーステアリングシステムのpwm回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02216362A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0515157A (ja) * | 1991-07-01 | 1993-01-22 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
| JPH0622590A (ja) * | 1992-07-02 | 1994-01-28 | Nippondenso Co Ltd | 負荷体駆動装置 |
| JPH0633776U (ja) * | 1992-10-09 | 1994-05-06 | 光洋精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
| JPH06173049A (ja) * | 1992-03-31 | 1994-06-21 | Toshiba Corp | 洗浄方法 |
| JPH0847294A (ja) * | 1994-07-29 | 1996-02-16 | Fujitsu Ltd | 直流サーボモータの制御装置及び方法 |
| JP2001268977A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-28 | New Japan Radio Co Ltd | Pwm信号発生方法及びpwm回路 |
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-
1989
- 1989-02-15 JP JP1036855A patent/JPH02216362A/ja active Pending
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