JPH0633776U - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動パワーステアリングのモータの駆動電流
の急激な変化を無くすようにして異音発生を防止する。 【構成】 操舵トルクによって定まるモータ駆動電流目
標値とモータ駆動電流の検出値との差分を差動アンプ１
で求め、これをPWM 波発生回路２に与えて対応するデュ
ーティ比のPWM 波を発生させる。差動アンプ１出力零に
はデューティ比50％を対応させ、また出力の正又は負の
値に応じてそれより大又は小とする。トランジスタT1,T
4 とトランジスタT2,T3 とは相補的PWM 波によってオン
される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電動パワーステアリング装置に関し、特にモータ駆動の改善に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

操舵トルクを検出し、これに見合うモータ駆動電流目標値でモータを駆動し、 モータ回転を舵取機構へ伝えて操舵補助力を与えるようにした電動パワーステア リング装置が実用化されている。

【０００３】 図１はモータＭ周りの回路を示し、４つのトランジスタT1〜T4がブリッジ接続 され、モータＭはこのブリッジを橋絡するように接続されている。トランジスタ T1〜T4夫々にはフライホイールダイオードD1〜D4が並列接続されている。検出さ れた操舵トルクの方向に応じてトランジスタT1及びT4の対又はトランジスタT2及 びT3の対が導通し、モータが右回転又は左回転させられる。また検出された操舵 トルクの大きさに応じたデューティ比のパルスでトランジスタT1〜T4が導通され る。これを可能にするためにモータ駆動電流目標値の信号はパルス幅変調(PWM) され、これがトランジスタT1及びT4に又はトランジスタT2及びT3に与えられる。 他の制御方式として右 (左) 回転の場合はトランジスタT4(T3)をオンとし、トラ ンジスタT1(T2)にのみモータ駆動電流目標値に応じたPWM 波を与える方式もある 。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

後者のモータ通電制御方式の場合、舵輪もどし時に異音が発生し、品質感を損 ねるという問題があった。この原因は以下のように考えられる。図２はモータＭ の制御系の略示回路図である。橋絡部にはモータＭと直列に電流検出用の抵抗Ｒ が設けられており、検出電流を差動アンプ４で増幅し、差動アンプ１へフィード バックしている。差動アンプ１にはモータ電流の目標値Ｉ₀ が入力されており、 その出力に基いてPWM 波発生回路２がトランジスタT1〜T4の導通制御信号を発生 するようになっている。 而して舵輪もどし時は車輪側からの力で舵輪が中立点側に戻るような力を受け て、舵取機構、モータ及び舵輪は中立点側へ回転される。これに対し、運転者は 急な戻りを防止するために舵輪に抵抗を加えるから検出トルクは舵輪戻り方向と は逆方向となり、従ってモータは実際の回転方向と逆方向の回転駆動をすべき電 流が与えられることになる。

【０００５】 この状態の目標電流が正であり、トランジスタT2,T3 が作動するものとする。 トランジスタT3がオンとなったとき、上述のようにモータＭの回転方向は逆方向 であるから、モータＭの逆起電力が図示のＶ_M 方向（負）となる。これによる電 流ｉ₁ はモータＭの逆起電力Ｖ_M 及び内部抵抗で定まる。 このとき、モータ電流目標値Ｉ₀ がｉ₁ よりも小さい場合、差動アンプ１の出 力するモータ駆動電圧の極性は反転し、これによりトランジスタT1,T4 が作動す る状態になる。これによりトランジスタT3はオフするから、電流ｉ₁ は零となる 。モータＭへの印加電圧が逆になることで抵抗Ｒで検出される実電流が零になり 、その結果元のようにトランジスタT2,T3 がオンする状態に戻る。 即ち舵輪戻し時には、モータＭにその逆起電力による電流が断続的に流れ、そ れによるモータトルクの急な変化によって異音が発生するのである。

【０００６】 本考案はこのような問題点を解決するためになされたものであり、モータ電流 をフィードバック制御に用いることと、モータ非駆動時のPWM のデューティ比を 50％とし、回転方向に応じてそのデューティ比を50％を中心に変化させると共に 、トランジスタT1〜T4等のスイッチ素子の対を相補的に導通させることとして不 連続的なモータ電流通電を無くすようにして異音発生を防止した電動パワーステ アリング装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の電動パワーステアリング装置は、ブリッジ接続されたスイッチ素子を 橋絡するように接続してあるモータを、モータを介して直列接続された１対のス イッチ素子をPWM 波で駆動して正転又は逆転させて操舵補助力を得る電動パワー ステアリング装置において、前記ブリッジの橋絡部でモータと直列に接続した抵 抗と、該抵抗から検出したモータ電流とモータ駆動電流目標値との差分を求める 回路と、該差分に対応するPWM 波を発する回路とを備え、該PWM 波で一方の対の スイッチ素子を駆動し、その相補信号波で他方の対のスイッチ素子を駆動すべく なしてあることを特徴とする。

【０００８】

【作用】

モータの右回転と左回転とはPWM 波発生回路の入力によってモータ非駆動の状 態のデューティ比50％を中心にして変化する。PWM 波発生回路の入力は検出トル ク等から定まるモータ駆動電流の目標値とフィードバック値 (モータ電流検出値 ) との差分となる。従って舵輪もどし時のモータ強制回転による発電電流が大き くなっても、制御によってモータ電流が抑制されることになり、しかもその間の デューティ比の変化は通電方向の変化が存在しても50％を中心にして変化するの で異音発生要因は解消される。

【０００９】

【実施例】

以下本考案をその実施例を示す図面に基づいて詳述する。 図３は本考案の電動パワーステアリング装置のモータ制御回路を示すブロック 図である。図示しないトルクセンサ等で検出された操舵トルクの値等に基づいて モータ駆動電流の目標値を表す信号が差動アンプ１へ入力され、またこの差動ア ンプ１には後述するモータ電流の検出値が入力されている。差動アンプ１の差動 出力はPWM 波発生回路２へ入力されPWM 波発生回路２は差動アンプ出力が零であ る場合にデューティ比50％、正値での値に応じて50％より大きいデューティ比の 、負値に応じて50％より小さいデューティ比のパルス信号Ｑを出力すると共に、 その相補信号Ｑバーを出力する。

【００１０】 電圧Ｅの電源ラインと接地ラインとの間にはスイッチ素子たるトランジスタT1 ,T2,T3,T4 のブリッジ回路が接続されており、トランジスタT1,T3 の接続点と、 トランジスタT2,T4 の接続点とを橋絡するようにモータＭとモータ電流検出用の 抵抗Ｒとが直列接続されている。トランジスタT1〜T4にはフライホイールダイオ ードD1〜D4が各接続されている。信号Ｑは遅延回路３を介してトランジスタT1,T 4 のゲートに与えられるように接続してあり、信号Ｑバーはそのままトランジス タT2,T3 のゲートに与えられるように接続してある。

【００１１】 抵抗Ｒの両端の電圧は差動アンプ４の２入力に与えられ、増幅出力がフィード バック情報として前述のように差動アンプ１へ入力される。 図４はPWM 波発生回路２の具体的構成を示し、鋸歯状波発生部21で発生させた 鋸歯状波と差動アンプ１出力を２入力とする比較器22の出力でパルスを得、これ を１段のインバータを通して信号Ｑとし、また２段のインバータを通して信号Ｑ バーとしている。信号Ｑが入力される遅延回路３は２段のインバータで構成され ている。従って信号Ｑは信号Ｑバーよりインバータ１段分遅れることになり、ト ランジスタT1,T3(又はT2,T4)の同時導通による短絡を防止している。

【００１２】 次に図５に基づきこの回路によるモータ駆動について説明する。 差動アンプ１出力が零である場合、PWM 波発生回路２は図５(a) の如きデュー ティ比50％の信号となる。この信号ＱがトランジスタT1,T4 に、またその相補信 号ＱバーがトランジスタT2,T3 に与えられるから、結果的にモータＭは回転せず モータ電流は略零となる。

【００１３】 図５(b) はモータ右回転の場合であり、デューティ比が50％より大であり、パ ルスが正の間にトランジスタT1,T4 がオンし、また負の間にトランジスタT2,T3 がオンする。この間の電流変化について述べるとトランジスタT1,T4 のオンの間 においては正方向のモータ電流はモータＭのインダクタンス等により漸増してい く。トランジスタT1,T4 がオフする次にはトランジスタT2,T3 のオンにより逆方 向の電流が流れるが正方向通電によるモータ回転に因る起電力及びモータのイン ダクタンスによって通電電流は正方向のまま減少するに止まる。このようにして モータ電流は結果的に破線で示すように正方向 (トランジスタT1, モータＭ, ト ランジスタT4の方向) に流れる。図５(c) はモータ左回転の場合を示し、デュー ティ比は50％以下となり、上述したところとは逆に電流は負方向に流れることに なる。

【００１４】

【考案の効果】

以上の如き本考案による場合のモータ電流をフィードバック情報としてPWM 波 発生回路の出力デューティ比が決定されるので舵輪もどし時のようにモータ回転 による起電力があってもそれを補償するモータ駆動が行われる。 いま右向きのトルクが検出されているか、モータ回転が固定されている場合を 考える。モータが固定されているのでモータ起電力は零である。また検出トルク によりモータ駆動電流目標値はPWM のデューティ比を例えば60％とするような値 になる。而してこの状態からモータが右回転されたとするとモータ起電力は正方 向 (右回転方向) となりPWM のデューティ比は70％の方向へ変化する。逆にモー タが左回転されるとモータ起電力は負方向 (左回転方向) になりPWM のデューテ ィ比は50％の方向へ変化する。このようにモータ回転の影響を補償する形でモー タ電流が定まるので舵輪戻しの場合にもモータ回転方向の逆転に際しての変化が 小さく異音発生が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】モータ及びその駆動回路を示す回路図である。

【図２】従来のモータ制御系の回路図である。

【図３】本案装置のブロック図である。

【図４】PWM 波発生回路の回路図である。

【図５】PWM 波とモータ駆動電流との関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ 差動アンプ ２ PWM 波発生回路 ３ 遅延回路 Ｍ モータ T1〜T4 トランジスタ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブリッジ接続されたスイッチ素子を橋絡
   するように接続してあるモータを、モータを介して直列
   接続された１対のスイッチ素子をPWM 波で駆動して正転
   又は逆転させて操舵補助力を得る電動パワーステアリン
   グ装置において、前記ブリッジの橋絡部でモータと直列
   に接続した抵抗と、該抵抗から検出したモータ電流とモ
   ータ駆動電流目標値との差分を求める回路と、該差分に
   対応するPWM 波を発する回路とを備え、該PWM 波で一方
   の対のスイッチ素子を駆動し、その相補信号波で他方の
   対のスイッチ素子を駆動すべくなしてあることを特徴と
   する電動パワーステアリング装置。