JPS63247165A - モ−タ駆動装置 - Google Patents

モ−タ駆動装置

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JPS63247165A
JPS63247165A JP62083375A JP8337587A JPS63247165A JP S63247165 A JPS63247165 A JP S63247165A JP 62083375 A JP62083375 A JP 62083375A JP 8337587 A JP8337587 A JP 8337587A JP S63247165 A JPS63247165 A JP S63247165A
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Tomoaki Aotani
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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。

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。
〔従来技術とその問題点〕
(従来技術) 従来電動式パワーステアリングのモータ駆動装置は、特
願昭59−156863号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を用いてステアリングモ
ータを中心としてブリッジ回路として接続されている。
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のトランジスタ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のトランジスタ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制御している。
そしてこのようなモータの駆動では、ハンドルがロック
した場合等に強い操舵力が加わると、ステアリングの負
荷が大きいため、ステアリングモータに過大電流が流れ
ることとなるという欠点があった。
一般的には例えば数十A程度の比較的大きな電流をスイ
ッチング素子で制御し、その電流を検出するために第7
図に示すようにFET等のスイッチング素子に直列に電
流検出用抵抗ROを接続し、その両端の電圧に基づいて
駆動電流を検出することが広く行われている。
(発明が解決しようとする問題点) 従ってステアリングモータに直列に抵抗を接続し、その
抵抗値の変化によってモータに流れる電流を検出してモ
ータに過大電流が流れることを防止することが考えられ
る。しかしながら所定の過電流を越えた時点で直ちにス
テアリングモータへの通電を停止すると、急激にハンド
ルが重くなって却って不都合となる。又ステアリングモ
ータに流れる電流を検出するためにスイッチング素子に
直列に接続された抵抗の電圧変化に基づいて電流を検出
しようとすれば、大電流が流れると抵抗の両端に電圧降
下が生じる。車両では電源電圧が例えば12Vに限られ
ているため、ステアリングモータ等の制御に用いると負
荷に供給される電圧が低くなるという欠点がある。又抵
抗に生じる電圧降下によって発熱することとなり、電力
損失が大きくなるという問題点もあった。又モータに流
れる過大電流を放置した場合には、モータが焼損したリ
スイツチング素子が破損することがあるという問題点が
あった。
〔発明の目的〕
本発明はこのような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、モータの駆動電流を直列抵抗を用
いず電圧降下や発熱等を生じさせることなく検出し、所
定電流が流れた場合には一定時間後に徐々にモータに流
れる電流を低下させるようにすることを技術的課題とす
る。
〔発明の構成と効果〕
(問題点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、を有する電動式パワーステアリング
のモータ駆動装置であって、第1図、第3図及び第4図
に示すように、右操舵導通保持用の第1のスイッチング
素子、右操舵高速スイッチング用の第2のスイッチング
素子をステアリングモータに対して対称に接続し、左操
舵導通保持用の第3のスイッチング素子、左操舵高速ス
イッチング用の第4のスイッチング素子をステアリング
モータに対して対称に接続して構成されたブリッジ回路
と、トルクセンサより得られる左右の操舵トルクの検出
に基づいて第1又は第3のスイッチング素子を択一的に
導通させる導通保持制御部と、トルクセンサからの出力
に基づいてその出力レベルに対応したパルス幅の信号を
第2又は第4のスイッチング素子に選択的に与える高速
スイッチング制御部と、第1.第3のスイッチング素子
と、第2.第4のスイッチング素子とのいずれか一方に
択一的に並列接続され、並列接続されたスイッチング素
子と同時に駆動される第5゜第6のスイッチング素子、
及び該第5.第6のスイッチング素子に夫々直列に接続
され並列接続されている第1.第3又は第2.第4のス
イッチング素子を流れる電流を検出する電流検出用抵抗
を有する一対の電流検出手段と、一対の電流検出手段の
出力が与えられ所定の闇値を越え、ろ過電流を検出する
比較手段と、比較手段の出力を一定時間遅延させる遅延
タイマと、遅延タイマの出力が与えられ所定時間後に徐
々に低下する制御信号を高速スイッチング制御部に与え
る制御信号出力部と、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、ステアリング
モータに直列に接続される電力制御用の第1.第3又は
第2.第4のスイッチング素子に夫々並列に第5.第6
のスイッチング素子と電流検出用抵抗を設け、これらの
スイッチング素子の駆動時に電流検出が必要となるので
第5.第6のスイッチング素子を同時に閉成するように
している。そうすれば電力制御用のスイッチング素子に
流れる電流に応じてその両端の電圧が変化する。
従って負荷電流は電流検出用抵抗の両端の電圧変化とし
て検出されることとなって比較手段に与えられる。そし
て負荷電流が所定の閾値を越える場合には遅延タイマに
よって定まる一定時間経過後にトルクセンサからの信号
に代えて、徐々に低下する制御信号を高速スイッチング
制御部に与えることによりモータの駆動電流を徐々に低
下させるようにしている。
(発明の効果) そのため本発明によれば、抵抗をステアリングモータ及
び電力制御用スイッチング素子に直列に接続する必要は
な(なる。そのためステアリングモータに印加される電
圧が低下することがなく電力ロスを改善することができ
る。又電圧検出用抵抗にはほとんど電流が流れないので
無駄な電力を消費することがなく、電力効率を改善する
ことができる。そしてステアリングモータに過大電流が
流れた場合には所定時間にステアリングモータへの電源
供給を徐々に低下させるようにしているため、ハンドル
がロックした場合にも運転者に急激に負荷が増加する不
自然な操作感を与えることがなく、ステアリングモータ
の焼損やスイッチング素子の焼損を未然に防止すること
ができる。
〔実施例の説明〕
(実施例の構成) 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lからの操舵力を伝える伝動機構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1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、伝動
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
信号は右方向への回転時に正、左方向への回転時に負と
なるトルクに対応したレベルの信号であって、入力端子
11を介して出力は全波整流回路12及び極性判定回路
13に伝えられる。全波整流回路12は入力信号を全波
整流して電圧比較回路14に与える。又このモータ駆動
回路4は一定の周波数、例えば20KHzの方形波を発
振する発振回路15が設けられており、その出力は積分
回路16及びDC−DCコンバータ17に与えられる。
積分回路16はこの方形波の信号を積分して三角波に変
換するものであって、その出力を電圧比較回路14に基
準電圧として与える。
電圧比較回路14は三角波を基準電圧として全波整流回
路12の出力を比較するため、トルクセンサ2のレベル
変化をデユーティが変化するパルス信号として出力する
ものであり、その出力はドライブロジック回路18に与
えられる。ドライブロジック回路18には又極性判定回
路13の極性判定出力が与えられている。ドライブロジ
ック回路18はアンド回路18a、18bを有しており
、正又は負の極性判定出力に基づいて電圧比較回路14
から得られるパルス幅変調された信号を+側ロアFET
ドライバ19又は−側ロアFETドライバ20に選択的
に与えるものである。又極性判定回路13は正又は負の
極性判定によりアンド回路18a、18b及びフォトカ
ップラ21.22に選択的に信号を与えるものである。
フォトカップラ21.22の出力は夫々+側アッパFB
Tドライバ23.−側アッパFETドライバ24に与え
られている。FETドライバ23.24はフォトカップ
ラ21又は22からの出力に基づいて右側及び左側のア
ッパFET25及び26を夫々駆動するものであり、F
ETドライバ19.20は夫々右側及び左側のロアFE
T27,28を駆動するものである。ここで「アッパ」
とはモータ駆動回路4の電源端子に近い側を、「ロア」
とは電源端子から遠い方のFETを示している。又FE
Tドライバ19,20,23.24に示される[+J、
r−jは極性判定回路13によって判定された正電圧又
は負電圧に対応している。FET25〜27は夫々パワ
ーMOS F ETによって構成されたスイッチング素
子であって、FET25゜27は右方向の操作時に導通
する第1及び第2のスイッチング素子を構成しており、
FET26及び28は左方向への操作時に導通する第3
及び第4のスイッチング素子を構成している。そしてこ
れらのFETはブリッジ回路接続されその中間に端子4
a、4bを介してステアリングモータ6が接続される。
−そしてロアFET27,2Bには導通時にその電流を
検出する電流検出回路29.30が接続されており、そ
の出力は比較器31に与えられる。比較器31は電流検
出回路29.30から得られる電流値が所定値を越える
場合に比較出力を遅延タイマ32に与えるものである。
遅延タイマ32は一定時間連続して信号が与えられた場
合に制御信号出力部33に出力を与えるものである。制
御信号出力部33は遅延タイマ32から信号が与えられ
ているときに、徐々に低下する制御信号を電圧比較回路
14に与えるようにしている。ここでDC−DCコンバ
ータ17と極性判定回路13及びフォトカップラ21,
22.  +側及び−側アッパFETドライバ23.2
4は、トルクセンサ2による得られる左右の操舵トルク
の検出に基づいて第1又は第3のスイッチング素子を択
一的に導通させる導通保持部34を構成している。又全
波整流回路12.電圧比較回路14.方形波発振回路1
5.積分回路16とドライブロジック回路18.+側及
び−側ロアFETドライバ19.20は、トルクセンサ
2又は制御信号出力部33からの出力に基づいてその出
力レベルに対応したパルス幅の信号を第1又は第3のス
イッチング素子に選択的に与える高速スイッチング制御
部35を構成している。
次に4つのFETがブリッジ接続されたFBTブリッジ
と電流検出回路について第3図を参照しつつ説明する。
ここでFET25,26のドレインはリレー回路を介し
てバッテリー5の正極端に接続されており、そのソース
端は夫々FET28及び27のドレインに接続される。
又FET25゜28の共通接続端とFET26,27の
共通接続端にはモータ接続端子4a、4bを介してステ
アリングモータ6が接続され、FET27,28のソー
ス端は接地されている。本図において各FET25〜2
8のドレイン・ゲート間にはダイオード及びツェナダイ
オードから成るサージ吸収回路が接続され、ドレイン・
ソース間にはフライホイルダイオードが接続されている
FET27,28に接続される電流検出回路29.30
は夫々トランジスタTriと抵抗R1及びトランジスタ
Tr2と抵抗R2から構成されている。
トランジスタTrL Tr2はコレクタ端がFET27
.28のドレインに、ベースが抵抗R3,R4を介して
+側及び−側ロアFETドライバ19゜20の制御入力
端に接続される。そしてエミッタには同一の抵抗値を有
するエミッタ抵抗R1,R2が夫々接続されており、更
にエミッタより抵抗R5,R6を介して共通接続されて
電流検出信号として比較器31に与えられる。
第4図は比較器31.遅延タイマ32.制御信号出力部
33とその出力によって入力電圧を変化させる電圧比較
回路14の構成を示す回路図である。本図において比較
器31は抵抗R7,R8の分圧によって定まる閾値レベ
ルVreflが一方の入力端に与えられた演算増幅器3
1aから成り立っており、その検出出力を遅延タイマ3
2に与える。
遅延タイマ32は抵抗R9,コンデンサCIによって時
定数回路が形成され、その出力は演算増幅器32aの非
反転入力端に与えられている。演算増幅器32aの反転
入力端には電源電圧を分圧する抵抗RIO,R11によ
って定まる闇値レベルVref2の電圧が与えられてお
り、この闇値を越えるまでの時間だけ信号を遅延させて
制御信号出力部33と発光ダイオードD1から成る警報
表示器に与えるものである。制御信号出力部33は遅延
タイマ32からの出力が与えられる抵抗R12とコンデ
ンサC2から成る時定数回路を有しており、その出力端
は演算増幅器33aの反転入力端に接続されている。演
算増幅器33aの非反転入力端は抵抗R13,R14を
分圧した電圧が与えられ、入出力端間には帰還抵抗R1
5が接続されている。
演算増幅器33aは反転増幅器であって、その出力は抵
抗R16,R17の分圧回路に与えられる。
そして抵抗R16,R17の中点はダイオードD2を介
して全波整流回路12の出力と共通接続され、電圧比較
回路14の演算増幅器14aの非反転入力端に接続され
ている。電圧比較回路14は反転入力端子に積分回路1
6より三角波信号が与えられ、全波整流回路12又は制
御信号出力部33より与えられる出力を選択して三角波
信号と比較するものである。電圧比較回路14はこれら
の信号を比較することによって入力信号に対応したパル
ス幅の信号をドライブロジック回路18に与えている。
(実施例の動作) 次に本実施例の動作について第5図及び第6図の波形図
を参照しつつ説明する。電源が投入されるとアッパFE
T25,26に電源が供給される。
父方形波発振回路15は例えば20 K Hzの方形波
の信号を発振している。ここで運転者がステアリングハ
ンドル1を操作すると、そのトルクの変化がトルクセン
サ2によって検出されてモータ駆動回路4に与えられる
。第5図及び第6図はモータ駆動回路4の各部の波形を
示す波形図である。第5図ta+に示すようなトルクセ
ンサ2からの信号が伝えられると、全波整流回路12に
よって第5図Tb)に示すように全波整流されて電圧比
較回路14に与えられる。又方形波発振器15の方形波
信号は積分回路16を介して三角波に変換されて電圧比
較回路14に伝えられる。又制御信号出力部33の演算
増幅器33aは“H”レベルの信号が出力されているた
めダイオードD2は導通しないものとすると、全波整流
回路12の出力がそのまま電圧比較回路14に与えられ
る。従って電圧比較回路14より全波整流回路12の出
力であるトルクセンサ2の電圧レベルに対応したパルス
幅の信号が生じることとなってパルス幅変調される。こ
こで時刻t、〜t2に示すようにトルクセンサ2より+
側の人力信号が与えられた場合には、極性判定回路13
によってその極性が判定されてドライブロジック回路1
8のアンド回路18aに“H”レヘルの信号が伝わる。
従ってアンド回路18aを介して+側ロアFETドライ
バ19にこのパルス信号が伝えられる。同様にしてフォ
トカップラ21を介して+側アッパFETドライバ23
が連続的に駆動される。従って第5図(C1,fdlに
示すようにFET25が連続してオン状態となり、FE
T27はパルス駆動される。従って第5図(glに示す
ようにステアリングモータ6がパルス駆動されることと
なる。
時刻t3〜t4に示すようにトルクセンサ2からの出力
が負側である場合には、同様にしてm個ロアFETドラ
イバ20によってFET、26が連続的に導通し一側ア
ソバFETドライバ24によってロアFET28がパル
ス駆動される。従ってステアリングモータ6には第5図
(g)に示すような電流が供給される。ここでFET2
7,28のパルス駆動時には同時に+側及び−側ロアF
ETドライバ19.20によってトランジスタTri又
はTr2が同様にパルス駆動される。そしてFET27
又は28の両端の電圧は夫々のFETに流れる電流変化
に対応するため、抵抗R1又はR2の両端の電圧変化を
読取ることによってFET27.28に流れる電流を検
出することができる。この検出された電流は比較器3I
に与えられている。
さて第6図に示すように時刻t5以後にハンドルがロッ
クしてFET25.27に大電流、例えば数+A程度の
大電流が流れる場合がある。その場合に電流値が電圧の
変化として検出されるため、第6図(d)に示すように
電流に対応した信号が比較器31に与えられる。そして
検出信号が第6図(e)に示すように所定の閾値レベル
Vreflを越える時刻t6以後に比較器31は比較出
力を遅延タイマ32に与える。遅延タイマ32は抵抗R
9,コンデンサCIで定まる所定遅延時間TI経過後の
時刻t7に第6図(f)に示す出力を制御信号出力部3
3に与える。従って警報表示器Diが点灯してハンドル
のロック状態を運転者に報知する。更にハンドルのロッ
ク状態が継続する場合には抵抗R12を介してコンデン
サC2が徐々に充電されるため、その端子電圧は第6図
fglに示すように徐々に上昇することとなる。そして
この電圧変化が反転増幅器33aによって増幅されて第
6図(hlに示す出力が得られる。前述したように制御
信号出力部33の出力が高ければダイオードD2は導通
しておらず全波整流回路12の出力がそのまま電圧比較
回路14に伝えられる。しかし制御信号出力部33の出
力が第6図fh)に示すように徐々に低下する場合には
、電圧比較回路14への入力電圧も第6図+a+に実線
で示すように徐々に低下することとなる。
尚第6図+alにおいて破線は全波整流回路12の整流
出力電圧を示している。そして電圧比較回路1 。
4への入力信号が第6図(a)に示すように時刻t、〜
t8までの間(T2)に徐々に低下するため、FET2
7のパルス幅は第6図tel、 fdlに示すように徐
々に短くなり、ステアリングモータ6に供給される電流
も低下する。そしてコンデンサC2が飽和する時刻tl
lには演算増幅器33aの出力も低下するが、抵抗R1
6,R17の分圧した信号が残留することとなって第6
図(h)に示すように一定の低いレベルの電圧がそのま
ま電圧比較回路14に与えられる。このようにステアリ
ングモータ6のロック時には、徐々に駆動電流が小さく
なるように制御される。そのため操作者に違和感を与え
ることなくモータやスイッチング素子の焼損を防止する
ことができる。
尚本実施例は連続駆動及びパルス駆動される対のFET
から成るブリッジ回路のうちパルス駆動されるFETに
並列に電流検出回路を設け、そこを流れる電流を測定す
るようにしているが、連続的に駆動されるFET、本実
施例ではFET25゜26に並列に同様の電流検出回路
を接続してもよいことはいうまでもない。又スイッチン
グ素子と・してFETに限らずパワートランジスタ等の
電力制御素子を用いてもよい。更に電力制御用スイッチ
ング素子に並列に接続される電流検出回路のスイッチン
グ素子としても、本実施例に示したトランジスタの他に
FET等のスイッチング素子を用いてもよい。この場合
も併設される電力制御用スイッチング素子と同時に開閉
することによってその電流を測定することが可能である
【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回路の構成
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式パワーステアリング機構の概略
構成図、第3図は本発明の一実施例によるモータ駆動回
路のブリッジ回路部の構成を示す回路図、第4図は比較
器9遅延タイマ及び制御信号出力部の一実施例を示す回
路図、第5図は通常の動作時の各部の波形を示す波形図
、第6図はハンドルがロックした場合の各部の波形を示
す波形図、第7図は従来の電力制御用素子とその電流を
測定するために挿入される電流検出抵抗を示す回路図で
ある。 1−−−−−−ステアリングハンドル  2−・・−ト
ルクセンサ  3−−−−−−一伝動機構  4−−−
−−・モータ駆動図I?r6−−−−−−ステアリング
モータ  11−−−−−−・トルク入力端子  19
 、 20 、 23 、 24−−−−−−−FET
ドライバ  25−−−−−−−アッパFET (第1
のスイッチング素子)   26−−−−−−−アツパ
FET(第3のスイッチング素子)    21−−−
−−−ロアFET(第2のスイッチング素子)    
28−−−−一ロアFET(第4のスイッチング素子)
   29゜30−−−−−−一電流検出回路(電流検
出手段)31−−−−−−一比較器  32−−−−一
遅延タイマ  33−一−−−−−制御信号出力部  
34−−−−一導通保持制御部35−−−−−〜高速ス
イッチング制御部  Trl−・−スイッチングトラン
ジスタ(第5のスイッチング素子)   Tr2−〜−
−−−スイッチングトランジスタ (第6のスイッチン
グ素子) 特許出願人   立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本宜喜(他1名) 第 b 凶 t8 1;IQ− 第7図

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、を有する電動式パワーステアリングの
    モータ駆動装置であって、右操舵導通保持用の第1のス
    イッチング素子、右操舵高速スイッチング用の第2のス
    イッチング素子を前記ステアリングモータに対して対称
    に接続し、左操舵導通保持用の第3のスイッチング素子
    、左操舵高速スイッチング用の第4のスイッチング素子
    を前記ステアリングモータに対して対称に接続して構成
    されたブリッジ回路と、 前記トルクセンサより得られる左右の操舵トルクの検出
    に基づいて前記第1又は第3のスイッチング素子を択一
    的に導通させる導通保持制御部と、前記トルクセンサか
    らの出力に基づいてその出力レベルに対応したパルス幅
    の信号を前記第2又は第4のスイッチング素子に選択的
    に与える高速スイッチング制御部と、 前記第1、第3のスイッチング素子と、前記第2、第4
    のスイッチング素子とのいずれか一方に択一的に並列接
    続され、前記並列接続されたスイッチング素子と同時に
    駆動される第5、第6のスイッチング素子、及び該第5
    、第6のスイッチング素子に夫々直列に接続され並列接
    続されている前記第1、第3又は第2、第4のスイッチ
    ング素子を流れる電流を検出する電流検出用抵抗を有す
    る一対の電流検出手段と、 前記一対の電流検出手段の出力が与えられ所定の閾値を
    越える過電流を検出する比較手段と、前記比較手段の出
    力を一定時間遅延させる遅延タイマと、 前記遅延タイマの出力が与えられ所定時間後に徐々に低
    下する制御信号を前記高速スイッチング制御部に与える
    制御信号出力部と、を有することを特徴とするモータ駆
    動装置。
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JPH02155873A (ja) * 1988-12-06 1990-06-14 Hitachi Ltd 電流制御装置、電流制御方法及び電動式パワーステアリング装置
US20220169307A1 (en) * 2020-11-30 2022-06-02 Steering Solutions Ip Holding Corporation Input power health diagnostic for electric power steering

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