JPH0651475B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

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
別回路部を２系統構成となし、その安全性の向上を計っ
た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〕

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トルク検出器を
設け、このトルク検出器の出力に略比例した補助トルク
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。

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
ク図であり、１は操舵トルク検出器（以下、トルク検出
器という）、１６はモータ制御回路部であり、１５Ａ，
１５Ｂはモータ制御回路部１６の入力端子、２はトルク
検出器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、以下、マイコンという）３に
入力される。

ＣＰＵ３の出力はモータ右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の右方向駆動信号は右方向駆動
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駆動イ
ンターフェース回路５を経由してモータ駆動回路１０に
入力されている。

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モータである。

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されて
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変調器８の他方の入力端には、基準発振器として
のパルス幅変調（ＰＷＭという）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１４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回路１１に加えるよう
にしている。

次に従来例におけるモータ制御の一例を述べると、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、Ｔ_０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。Ｔ_２は右方向の制御
開始点操舵トルクを、Ｔ_１は左方向の制御開始点操舵ト
ルクを示したもので、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、Ｖ_０は中立点出力、Ｖ_２は右方
向制御開始点出力、Ｖ_１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。

また、操舵トルクの中立点Ｔ_０の両側Ｔ_１〜Ｔ_２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、Ｖ_０はトルク検出器の中立点出力、Ｖ_２は右方向
制御開始点出力、Ｖ_３は右方向飽和点トルク出力で、ト
ルク出力信号がＶ_２〜Ｖ_３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Ｖ_０〜Ｖ_２間はモータ出力はゼロとさ
れるとともに、トルク出力がＶ_３を越えるとモータ出力
は一定値（Pmax）に制御される。同様に、Ｖ_１は左方向
制御開始点トルクで、Ｖ_４は左方向飽和点トルクを示
し、操舵トルクがＶ_１〜Ｖ_４間ではモータ出力は右回転
時とほぼ対称的に直線的な制御がなされるとともに、Ｖ
_０〜Ｖ_１間はモータ出力ゼロ、Ｖ_４を越えると、モータ
出力は一定値（Pmax）に制御が行なわれる。

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、操舵トルクに比例したトルク信号がトル
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を経由してＣＰＵ３に入力される。

ＣＰＵ３は前記トルク信号をデジタル信号として出力
し、次段のＤ／Ａ変換器６により再びアナログ信号に変
換される。

また、トルク信号出力はＣＰＵ３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、左回転駆動信号はモー
タ左方向駆動インターフェース回路５に入力される。

モータ駆動回路１０には（左／右）の回転駆動信号が各
々入力され、モータ１４の回転方向が指示されるととも
に、Ｄ／Ａ変換器６によりトルク信号がアナログ化され
て誤差増幅器７に入力される。この出力はさらに次段の
ＰＷＭ変換器８に入力され、ＰＷＭ用発振回路９の出力
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、その出力端子１３Ａ，１３Ｂに接続されたモ
ータ１４のトルク制御がなされる。

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１１によりそのレベル制限またはカットＯＦＦ
がなされる。

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（マイコ
ン）部内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。

〔発明が解決しようとする課題〕

したがって、ＣＰＵが外来ノイズなどによりその回転方
向判別機能を失なった場合は、モータの回転方向が定ま
らず、極めて危険な状態を呈することとなる。

この発明は上記問題点を解消する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しその
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ング装置は、トル
ク検出器の出力信号に基づき、モータの回転方向信号お
よび左回転駆動信号とトルク信号を出力するＣＰＵと、
トルク検出器の出力信号に基づき右方向駆動信号と左方
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
とを設けたものである。

〔作 用〕

この発明におけるCPUからトルク検出器の出力信号に基
づきモータの右回転方向駆動信号と左回転方向駆動信号
を出力してモータ駆動回路を駆動する信号とともに、ト
ルク検出器の出力信号に基づきモータ回転駆動方向判別
ブロックから右方向駆動信号と左方向駆動信号とを出力
してＣＰＵからの駆動信号の方向と前記判別ブロックか
らの信号の方向とが一致したときのみモータ駆動回路の
駆動信号とする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、符号１〜１６は第３図の従来例と同様であ
り、構成の説明を省略する。また、１７はこの発明によ
り新たに付加された部分で、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にトルク
検出器１からの出力信号が入力され、右方向駆動信号１
７Ｂ、左方向駆動信号１７Ｃを出力するようにしてい
る。

右方向駆動信号１７Ｂはアンド回路２０Ａの第１入力端
に入力され、このアンド回路２０Ａの第１入力端には、
モータ右方向駆動インターフェース回路４の出力信号が
導入されるようになっている。アンド回路２０Ａの出力
はモータ駆動回路10に送出するようになっている。

同様にして、左方向駆動信号１７Ｃはアンド回路２０Ｂ
の第２入力端に入力され、アンド回路２０Ｂの第１入力
端には、モータ左方向駆動出力インターフェース回路５
の出力が入力されるようになっている。アンド回路２０
Ｂの出力はモータ駆動回路１０に送出するようになって
いる。その他の構成は第３図と同様である。

次に動作について説明する。トルク検出器１の出力信号
がＣＰＵ３に入力されるとともに、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
１７Ｃが出力され、それぞれアンド回路２０Ａ，２０Ｂ
の第２入力端に加えられる。

また、ＣＰＵ３から右方向駆動信号がモータ右方向駆動
出力インターフェース回路４を介してアンド回路２０Ａ
の第１入力端に加えられるとともに、モータ左方向駆動
信号がモータ左方向駆動出力インターフェース回路５を
介してアンド回路２０Ｂの第１入力端に加えられる。

これにより、アンド回路２０Ａ，２０Ｂはそれぞれ両入
力のアンドをとって一致判定されて、両信号が一致判定
されたときのみモータ駆動回路10に左右の回転駆動出力
として出力されて、モータ１４の回転駆動方向が指定さ
れる。

第２図は２個のコンパレータにより構成されるトルク信
号方向判別回路１７Ａの一実施例を示したものである。

この第２図において、正電圧３６とアース３７間に基準
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との接続点の電圧Ｅ_１は右方向信号
検出回路３１の(+)入力端に加えられており、抵抗３４
と３５との接続点の電圧Ｅ_２は左方向信号検出回路３２
の(-)入力端に加えられている。

３０は第１図のトルク検出器１の出力信号が入力される
入力端であり、この入力端３０は右方向信号検出回路３
１の(-)入力端と左方向信号検出回路３２の(+)入力端に
接続されている。

次に動作について説明する。まず、トルク検出器１より
出力信号が入力端３０に入力されるとともに、右方向信
号検出回路３１と左方向信号検出回路３２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_１，Ｅ_２と
比較されて基準電圧Ｅ_１より大なるときは右方向駆動信
号ＥＸとして、また基準電圧Ｅ_２より小なるときは左方
向駆動信号ＥＹとして次段のＡＮＤ回路２０Ａ，２０Ｂ
に入力されて、ＣＰＵ３より駆動方向信号と一致判定さ
れる。

なお、不感帯幅Ｅ_０はＥ_０＝Ｅ_１−Ｅ_２である。

次にこの発明の実施例が従来例に比して長所とする点を
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Ｖ_０）
状態において、ＣＰＵ３が左右の誤駆動信号を出力した
としても、第２の駆動方向信号は出力されず、したがっ
て駆動信号は（左／右）ともに出力されず、モータ１４
は駆動されない。

(2)右方向操舵時にＣＰＵ３が左方向の駆動信号を発生
するか、左方向操舵時にＣＰＵ３が右方向の駆動信号を
発生しても、モータ１４は左右どちらにも駆動されな
い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、トルク検出器からの
出力信号に基づきＣＰＵよりモータの左右の回転方向駆
動信号とモータ回転駆動方向判別ブロックから出力され
る左右の方向駆動信号との一致の有無をアンド回路で判
別して、両信号が一致したときのモータ駆動回路の左右
の回転駆動信号として出力するように構成したので、モ
ータの回転駆動方向が指定され、ＣＰＵが外来ノイズな
どによりその回転方向判別機能を失った場合でもモータ
が不測の方向に回転すること等が防止され、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
大である効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における電動式パワーステ
アリング装置のブロック図、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な構成を示す回路
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
置を説明するための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の動作を説明す
るためのモータの制御出力特性図である。 １……トルク検出器、３……ＣＰＵ、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……アンド回路。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、このモータの操舵補助
   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、前記操舵トルクの出力に基づき前記モー
   タの右方向駆動信号と左方向駆動信号を出力するマイク
   ロコンピュータと、前記モータ制御回路部に設けられ前
   記操舵トルク検出器の出力から右方向駆動信号および左
   方向駆動信号と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と前記モータ回転駆
   動方向判別ブロックとが共に右方向駆動信号を出力した
   ときのみ前記モータの右方向駆動の指定を行う第１のア
   ンド回路と、前記マイクロコンピュータと前記モータ回
   転駆動方向判別ブロックとが共に左方向駆動信号を出力
   したときのみ前記モータの左方向駆動の指定を行う第２
   のアンド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。