JP2001163230A

JP2001163230A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2001163230A
Application number: JP34998599A
Authority: JP
Inventors: Eiki Noro; 栄樹野呂; Yoshinobu Mukai; 良信向
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2001-06-19
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: JP3778480B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で、快適で常に安定した操作性が
得られ、かつ信頼性の高い電動パワーステアリング装置
を提供することにある。【解決手段】ステアリング系２に補助操舵力を付加す
る電動機８、ステアリング系２の操舵トルクを検出する
トルクセンサＴＱＳ、トルクセンサＴＱＳからの信号Ｔ
_Sに基づき電動機８を駆動する制御信号Ｖ_Oを出力する制
御手段１２、制御手段１２からの制御信号Ｖ_Oに基づき
電動機８を駆動する電動機駆動手段１３、電動機８を停
止するスイッチ手段１６を含んでなる。そして、制御手
段１２に加えて補助制御手段１５を備え、スイッチ手段
１６は、電源１９と電動機８間の電源ラインか制御手段
１２と電動機駆動手段１３間の信号ラインの少なくとも
１箇所に備えられ、補助制御手段１５は、操舵トルクセ
ンサＴＱＳからの信号Ｔ_Sが所定値以下のときに、スイ
ッチ手段１６により電動機８の駆動を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機パワーをス
テアリング系に直接作用させてドライバの操舵力を軽減
する電動パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動パワーステアリング装置は、電動機
の駆動力を直接利用してドライバの操舵力をアシストす
る。通常、電動パワーステアリング装置は、イグニッシ
ョンＳＷがＯＦＦ操作されるとステアリング系に補助操
舵力を付加する電動機の駆動を停止する構成をとってい
る。従って、車両の走行中にイグニッションＳＷのＯＮ
状態を検出するＩＧ操作センサが故障してＯＦＦ状態の
センサ信号が出力された場合には、車両が走行している
にもかかわらず電動機に電源が供給されなくなるため、
ドライバの操舵力が軽減されないことになる。この問題
を解決するため、本願出願人による特開平１１−５９４
４５号公報には、車両の走行中にＩＧ操作センサが断線
などで故障しても、エンジン回転数センサなどで車両の
走行状態を検出し、車両の走行中は電動機によりドライ
バの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置
が開示されている。この電動パワーステアリング装置に
より、ＩＧ操作センサが断線などで故障しても、車両の
走行中は常に安定した操舵フィーリングを得ることがで
きる。

【０００３】ここで、図５は、従来の電動パワーステア
リング装置の電気系統のブロック構成図である。この図
５において、制御手段１１２には、３つのセンサ（ドラ
イバの操舵トルクを検知する操舵トルクセンサＴＱＳ、
ＩＧ操作センサＩＧＳ及びエンジン回転数センサＮＥ
Ｓ）からの検知信号（Ｔ_S、Ｉ_S及びＮ_E）が入力され
る。そして、制御手段１１２は各条件を判断して、電動
機駆動手段１１３を介して電動機１０８を駆動させ、電
動機１０８の補助操舵力により運転者の操舵力をアシス
トしている。なお、電動機駆動手段１１３には、バッテ
リ１１９、イグニッションＳＷ１１８、及びスイッチ手
段１１６を介して電源Ｖ_Pが供給される。従って、この
図５の構成によれば、ＩＧ操作センサＩＧＳが断線など
で故障しても、エンジンが所定の回転数（例えば２００
RPM）以上で回転していれば、電動機駆動手段１１３に
電源Ｖ_Pが供給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た電動パワーステアリング装置の場合、制御手段１１２
が暴走などした際に不用意な補助操舵力が発生し、ドラ
イバが違和感を受けることがある。例えば、制御手段１
１２がＯＮ故障して、操舵トルクセンサＴＱＳの検知信
号Ｔ_Sの大きさにかかわらず電動機１０８を駆動するた
めの電動機制御信号Ｖ_Oを発生し、電動機駆動手段１１
３に出力する場合などである。殊に、積極的に操舵を行
っていない直進走行時に、このような状態になって不用
意な補助操舵力が発生した場合に、ドライバは、違和感
を受けやすい。従って、常に安定した操作性が得られる
ようにする方策、殊に、制御手段１１２が暴走などした
場合にも、直進走行時における安定した操作性が得られ
るようにする方策が求められる。

【０００５】ところで、本願出願人による特許第２６１
３０２８号に係る特許公報に記載されているように、ス
テアリングホイールの操作量に応じて電動機の駆動方向
及び駆動トルク（補助操舵力の大きさ）を決定するＣＰ
Ｕ（制御手段）とは別個に、電動機の駆動方向のみを決
定する方向判別回路を設け、かつ双方から出力される方
向信号が一致した場合にのみ電動機が駆動される構成と
すれば、ＣＰＵ（制御手段）がＯＮ故障した場合でも、
不用意な補助操舵力を発生することがなく、信頼性が高
まる。しかし、方向判別回路は、操舵方向を判別する必
要があるため高価なものになり、電動パワーステアリン
グ装置のコストアップにつながる。従って、コストアッ
プを押さえつつ信頼性を高めて安定した操作性が得られ
るようにする方策が求められる。また、方向判別回路を
設けるにしても、更なるコストアップを極力押さえる必
要がある。

【０００６】なお、前記した電動パワーステアリング装
置は、操舵トルクセンサからの信号が所定値以下の場合
は、電動機駆動回路はＯＦＦの状態になる構成を有す
る。このため、電動機（電動機のロータ）は、外力を受
けると容易に回転し得る状況にある。このような状況
下、例えば、高速走行時に車輪が石を踏みつけるなどし
た場合、その振動が車輪からステアリングギアボックス
などを経由してドライバ（の手）に伝わり（キックバッ
ク）、ドライバが違和感や不快感を受けることがある。
従って、ドライバがこのような違和感などを受けること
がないようにする方策が求められる。

【０００７】そこで、本発明は、このような不都合を解
消すべくなされたものであり、その主たる目的は、簡単
な構成で、快適で常に安定した操作性が得られ、かつ信
頼性の高い電動パワーステアリング装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を行い、本発明を完成するに至っ
た。すなわち、前記課題を解決した本発明に係る電動パ
ワーステアリング装置は（請求項１）、ステアリング系
に補助操舵力を付加する電動機と、ステアリング系の操
舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、少なくともこ
の操舵トルクセンサからの信号に基づき電動機を駆動す
る制御信号を出力する制御手段と、この制御手段からの
制御信号に基づき電動機を駆動する電動機駆動手段と、
前記電動機の駆動を停止するスイッチ手段とを含んでな
る。そして、この電動パワーステアリング装置は、前記
制御手段に加えて補助制御手段を備え、前記スイッチ手
段は、電源と前記電動機間の電源ライン又は前記制御手
段と前記電動機駆動手段間の信号ラインのうちの少なく
とも１箇所に備えられ、前記補助制御手段は、前記操舵
トルクセンサからの信号が所定値以下のときには、前記
スイッチ手段により前記電動機の駆動を停止することを
特徴とする。

【０００９】この構成によれば、操舵トルクセンサから
の信号が所定値を越えるとき、すなわち、ドライバがス
テアリング系を操作（操舵）する場合は、スイッチ手段
が例えば閉路して電動機駆動手段に電源が供給される。
これにより電動パワーステアリング装置は、補助操舵力
を発生して運転者の操舵をアシストする。一方、操舵ト
ルクセンサからの信号が所定値以下のとき、つまり、ド
ライバがステアリング系を操作（操舵）していない場合
（直進走行時）は、スイッチ手段が例えば開路して電動
機駆動手段への電源の供給が断たれ、電動パワーステア
リング装置が補助操舵力を発生することがない。従っ
て、操舵トルクが小さい直進走行時に制御手段が故障な
どしても、不用意に補助操舵力が生じることがない。つ
まり、本発明の電動パワーステアリング装置は、補助操
舵力によるアシストが必要なときに電動機駆動手段に電
源が供給され、補助操舵力によるアシストが不要であ
り、かつ制御手段が暴走などして違和感を受けやすいと
きには電動機駆動手段には電源が供給されることがな
い。ここで、スイッチ手段の開閉などは、補助制御手段
が制御手段とは独立に行う。よって、簡単な構成で、直
進走行時を含めて常に安定した操作性が得られ、かつ信
頼性の高い電動パワーステアリング装置となる。

【００１０】また、本発明に係る電動パワーステアリン
グ装置は（請求項２）、前記電動機駆動手段が、４つの
電界効果トランジスタによるブリッジ回路を含んで構成
される。そして、前記補助制御手段は、操舵トルクセン
サからの信号が所定値以下のときには、前記ブリッジ回
路のうち、ハイサイド側又はローサイド側の少なくとも
一方の側の２つの電界効果トランジスタをＯＮ駆動する
ことを特徴とする。

【００１１】この構成によれば、ブリッジ回路のハイサ
イド側及び／又はローサイド側（つまりブリッジ回路の
対辺をなす１組）の電界効果トランジスタがＯＮ駆動さ
れて電動機を含む閉回路が形成される。従って、電動機
には発電抵抗（電磁ブレーキ作用）が生じ、外力を受け
ても容易に回転することがなくなる。よって、直進走行
時に石を踏みつけるなどして振動が生じても、その振動
は電動機により減じられ、不快なキックバックを受ける
ことがない。ちなみに、電界効果トランジスタをＯＮ駆
動しても、スイッチ手段が開路などしているので電動機
には電源が供給されず、電動機が補助操舵力を発生させ
ることなどはない。

【００１２】また、本発明に係る電動パワーステアリン
グ装置は（請求項３）、ステアリング系に補助操舵力を
付加する電動機と、ステアリング系の操舵トルクを検出
する操舵トルクセンサと、少なくともこの操舵トルクセ
ンサからの信号に基づき電動機を駆動する制御信号を出
力する制御手段と、この制御手段からの制御信号に基づ
き電動機を駆動する電動機駆動手段とを含んでなる。そ
して、この電動パワーステアリング装置は、電源と前記
電動機間の電源ライン又は前記制御手段と電動機駆動手
段間の信号ラインのうちの少なくとも１箇所に前記電動
機の駆動を停止するスイッチ手段を備え、前記操舵トル
クセンサからの信号が所定値以下のときには前記スイッ
チ手段により前記電動機の駆動を停止する。併せて、前
記電動機を含む閉回路を形成して、この電動機に電磁ブ
レーキ作用を生じさせることを特徴とする。

【００１３】この構成によれば、操舵トルクが所定値以
下になると、例えばスイッチ手段が開路などして電動機
の駆動が停止される。また、電動機を含む閉回路が形成
され、電動機には電磁ブレーキ作用が生じるので、石を
踏みつけるなどして振動が生じても、その振動は電動機
により減じられ、不快なキックバックを受けることがな
い。なお、電動機駆動手段が４つの電界効果トランジス
タによるブリッジ回路を含んで構成される場合は、操舵
トルクセンサからの信号が所定値以下のときに、電動機
駆動手段への電源の供給を停止すると共に、このブリッ
ジ回路のハイサイド側又はローサイド側の一方の側の２
つの電界効果トランジスタをＯＮ駆動するのが好まし
い。また、このようなブリッジ回路を備える場合は、ブ
リッジ回路がスイッチ手段を兼ねる構成とすることもで
きる。

【００１４】なお、操舵トルクセンサの信号における
「所定値」は、この値を大きくした場合や小さくした場
合の利益・不利益を比較考量して定められる。この所定
値を大きく設定すると、ドライバが操舵行為を行ってい
るのにスイッチ手段が開路したままになり、補助操舵力
によりアシストされないことになる。一方、所定値を小
さく設定すると、ドライバの操舵を意図しない操舵力な
どによりスイッチ手段が閉路してしまう。ちなみに、電
動パワーステアリング装置は、手動操舵力（実施の形態
では「手動操舵トルク信号」）がある一定の値以上にな
ったときに補助操舵力を発生（付加）するようにするた
め、制御手段には、不感帯（閾値）が設定してある。制
御手段の暴走などによる違和感防止の観点からは、所定
値は、この不感帯と同じ程度かこれよりも小さく設定す
るのが好ましい。一方、キックバック防止の観点から
は、所定値は、この不感帯と同じ程度かこれよりも大き
く設定するのが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して詳細に説明する。ここで、図１は電動パワ
ーステアリング装置の全体構成図、図２は電動パワース
テアリング装置の電気系統のブロック構成図、図３は電
動パワーステアリング装置のスイッチ手段の回路図、図
４は電動パワーステアリング装置の電動機駆動手段の回
路図である。

【００１６】本実施形態に係る電動パワーステアリング
装置は、ドライバの操舵力をアシストするために、電動
機の駆動力で補助操舵力を発生させる。そのために、電
動パワーステアリング装置は、ドライバの操舵トルク
（手動操舵力）を検出する操舵トルクセンサ及び電動機
を制御する制御手段を備える。ただし、電動パワーステ
アリング装置は、運転者がステアリング系の操舵行為を
行わない場合（手動操舵力がない場合や手動操舵力が極
めて弱い場合）に、電動機の動作を禁止すると共に、電
動機に電磁ブレーキ作用を生じさせる。そのために、電
動パワーステアリング装置は、操舵トルクセンサの検出
値が所定値以下の場合に、電動機への電源の供給を断つ
ための補助制御手段及びスイッチ手段を有する。なお、
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御手
段と補助制御手段は、別々のＣＰＵから構成される。

【００１７】〔全体構成〕まず、図１及び図２を参照し
て、電動パワーステアリング装置１の構成について説明
する。電動パワーステアリング装置１は、ドライバによ
るステアリングホイール３の操舵時に、手動操舵力発生
手段（ステアリング系）２によってマニュアルステアリ
ングで前輪Ｗ，Ｗを転動させて車両の向きを変える。さ
らに、電動パワーステアリング装置１は、制御手段１２
からの電動機制御信号Ｖ_Oに基づいて電動機駆動手段１
３で電動機電圧Ｖ_Mを発生し、この電動機電圧Ｖ_Mで電動
機８を駆動して補助操舵力（補助操舵トルク）を発生さ
せ、手動操舵力発生手段（ステアリング系）２による手
動操舵力を軽減する。ちなみに、電動機駆動手段１３と
電動機８の間の結線は、特許請求の範囲でいう電源ライ
ンに相当する。

【００１８】手動操舵力発生手段２は、ステアリングホ
イール３に一体に設けられたステアリング軸４に連結軸
５を介してステアリング・ギアボックス６内に設けたラ
ック＆ピニオン機構７のピニオン７ａが連結される。な
お、連結軸５は、その両端に自在継手５ａ，５ｂを備え
る。ラック＆ピニオン機構７は、ピニオン７ａに噛み合
うラック歯７ｂがラック軸９に形成され、ピニオン７ａ
とラック歯７ｂの噛み合いにより、ピニオン７ａの回転
をラック軸９の横方向の往復運動とする。さらに、ラッ
ク軸９には、その両端にタイロッド１０，１０を介し
て、転動輪としての左右の前輪Ｗ，Ｗが連結される。

【００１９】補助操舵力（補助操舵トルク）を発生させ
るために、電動機８が、ラック軸９と同軸上に配設され
る。そして、電動機８の回転がラック軸９と同軸に設け
られたボールねじ機構１１を介して推力に変換され、こ
の推力をラック軸９（ボールねじ軸１１ａ）に作用させ
る。

【００２０】制御手段１２は、目標電流信号設定手段１
２ａ、偏差演算手段１２ｂ及び駆動制御手段１２ｃを含
んで構成される。この制御手段１２は、操舵トルクセン
サＴＱＳと電動機電流検出手段１４の検出信号Ｔ_S（手
動操舵トルク信号）とＩ_MOが入力される。そして、制御
手段１２は、この検出信号Ｔ_S及びＩ_MOに基づいて電動
機８に流す電動機電流Ｉ_Mの大きさと方向を決定し、電
動機駆動手段１３に電動機制御信号Ｖ_Oを出力する。こ
れらの点の詳細については後述する。

【００２１】操舵トルクセンサＴＱＳは、ステアリング
・ギアボックス６内に配設され、ドライバによる手動操
舵トルク（手動操舵力）の大きさと方向を検出する。そ
して、操舵トルクセンサＴＱＳは、検出した手動操舵ト
ルクに対応した手動操舵トルク信号Ｔ_Sを制御手段１２
に送信する。

【００２２】電動機駆動手段１３は、電動機制御信号Ｖ
_Oに基づいて電動機電圧Ｖ_Mを電動機８に供給し、電動機
８を駆動する。電動機駆動手段１３は、例えば、図４に
示すような４個の電界効果トランジスタ（以下「パワー
ＦＥＴ」という）１３ａ₁，１３ａ₂，１３ａ₃，１３ａ₄
のスイッチング素子からなるブリッジ回路１３ａ及びゲ
ート駆動回路１３ｂで構成される。パワーＦＥＴ１３ａ
₁，１３ａ₂，１３ａ ₃，１３ａ₄の各ゲートＧ１，Ｇ２，
Ｇ３，Ｇ４に電動機制御信号Ｖ_Oが入力されると、電動
機制御信号Ｖ_Oに基づいて電動機８に電動機電圧Ｖ_Mが供
給される。すると、電動機８には電動機電流Ｉ_Mが流
れ、電動機８は電動機電流Ｉ_Mに比例したトルクを発生
する。

【００２３】電動機電流検出手段１４は、電動機８に対
して直列に接続された抵抗又はホール素子等を備え、電
動機８に実際に流れる電動機電流Ｉ_Mの大きさと方向を
検出する。そして、電動機電流検出手段１４は、電動機
電流Ｉ_Mに対応した電動機電流信号Ｉ_MOを制御手段１２
にフィードバック（負帰還）する。

【００２４】次に、図２を参照して制御手段１２の構成
について、さらに説明する。制御手段１２は、目標電流
信号設定手段１２ａ、偏差演算手段１２ｂ、駆動制御手
段１２ｃを含んで構成される。

【００２５】目標電流信号設定手段１２ａは、ＲＯＭ
（Read Only Memory）などの記憶手段を備え、少なくと
も、予め実験値又は設計値に基づいて設定した手動操舵
トルク信号Ｔ_Sと目標電流信号Ｉ_MSの対応するデータを
記憶している。そして、目標電流信号設定手段１２ａ
は、手動操舵トルク信号Ｔ_Sをアドレスとして対応する
目標電流信号Ｉ_MSを読み出し、目標電流信号Ｉ_MSを偏差
演算手段１２ｂに出力する。ちなみに、目標電流信号Ｉ
_MSは、手動操舵トルク信号Ｔ_Sに対して、手動操舵トル
ク信号Ｔ_Sが０近傍では０に対応づけられ（不感帯）、
所定の手動操舵トルク信号Ｔ_S以上になると手動操舵ト
ルク信号Ｔ_Sの増加に従って増加する値に対応づけられ
る。ちなみに、目標電流信号Ｉ_MSは、電動機８に流すこ
とができる最大電流が規定されているので、最大目標電
流以下に設定される。

【００２６】なお、操舵トルクセンサＴＱＳから入力さ
れた手動操舵トルク信号Ｔ_Sは、図示しないＡＤ変換機
により、アナログ信号からディジタル信号に変換され
る。

【００２７】偏差演算手段１２ｂは、減算器又はソフト
制御の減算機能を備え、目標電流信号設定手段１２ａか
らの目標電流信号Ｉ_MSと電動機電流検出手段１４からの
電動機電流信号Ｉ_MOが入力され、駆動制御手段１２ｃに
偏差信号ΔＩ_M（＝Ｉ_MS−Ｉ_M _O）を出力する。

【００２８】駆動制御手段１２ｃは、ＰＩＤコントロー
ラ、ＰＷＭ信号発生手段及び論理回路などを備え、偏差
演算手段１２ｂからの偏差信号ΔＩ_Mが入力され、電動
機駆動手段１３に電動機制御信号Ｖ_Oを出力する。駆動
制御手段１２ｃは、まず偏差信号ΔＩ_MにＰ（比例）、
Ｉ（積分）及びＤ（微分）制御を行い、さらに偏差信号
ΔＩ_Mの大きさ及び極性に対応したＰＷＭ信号Ｖ_PWM、オ
ン信号Ｖ_ON、オフ信号Ｖ_OFFを生成し、電動機駆動信号
Ｖ_Oとして電動機駆動手段１３に出力する。

【００２９】ＰＷＭ信号Ｖ_PWMは、ブリッジ回路１３ａ
を構成するパワーＦＥＴ１３ａ₁のゲートＧ１又はパワ
ーＦＥＴ１３ａ₂のゲートＧ２に入力され（図４参
照）、偏差信号ΔＩ_Mの大きさに応じてパワーＦＥＴ１
３ａ₁又はパワーＦＥＴ１３ａ₂をＰＷＭ駆動する信号で
ある。なお、ＰＷＭ信号Ｖ_PWMがゲートＧ１かゲートＧ
２のどちらのゲートに入力されるかは、偏差信号ΔＩ_M
の極性によって決まる。また、ゲートＧ１又はゲートＧ
２のうちＰＷＭ信号Ｖ_PWMが入力されないゲートにはオ
フ信号Ｖ_OFFが入力され、パワーＦＥＴ１３ａ₁又はパワ
ーＦＥＴ１３ａ₂はＯＦＦされる。そして、ゲートＧ１
にＰＷＭ信号Ｖ_PWMが入力される場合には、パワーＦＥ
Ｔ１３ａ₄のゲートＧ４にオン信号Ｖ_ONが入力され、パ
ワーＦＥＴ１３ａ₄がＯＮ駆動される。他方、ゲートＧ
２にＰＷＭ信号Ｖ_PWMが入力される場合には、パワーＦ
ＥＴ１３ａ₃のゲートＧ３にオン信号Ｖ_ONが入力され、
パワーＦＥＴ１３ａ₃がＯＮ駆動される。

【００３０】〔補助制御手段など〕次に、本発明の要部
である補助制御手段及びスイッチ手段などについて説明
する。本実施形態における補助制御手段１５は、トルク
比較手段１５ａ及びスイッチ制御手段１５ｂを含んで構
成される。トルク比較手段１５ａは、コンパレータなど
の比較器又はソフト制御の比較機能を備え、操舵トルク
センサＴＱＳが出力する手動操舵トルク信号Ｔ_Sの値
と、予め設定してある基準操舵トルク（特許請求の範囲
における「所定値」）とを比較し、手動操舵トルク信号
Ｔ_Sの値が基準操舵トルクを越える場合は、例えば、Ｈ
レベルの操舵トルク比較信号Ｔ_Cをスイッチ制御手段１
５ｂに出力する。一方、手動操舵トルク信号Ｔ_Sの値が
基準操舵トルク以下の場合は、Ｌレベルの操舵トルク比
較信号Ｔ_Cをスイッチ制御手段１５ｂに出力する。な
お、本実施形態においては、所定値たる基準操舵トルク
は、制御手段１２における手動操舵トルク信号Ｔ_Sの不
感帯と同じ値に設定してある。

【００３１】スイッチ制御手段１５ｂは、操舵トルク比
較信号Ｔ_Cを入力して、論理信号Ｈ_Oをスイッチ手段１６
に出力する。具体的には、操舵トルク比較信号Ｔ_CがＨ
レベルの場合、スイッチ手段１６に出力する論理信号Ｈ
_OはＨレベル（１）である。一方、操舵トルク比較信号
Ｔ_CがＬレベルの場合、スイッチ手段１６に出力する論
理信号Ｈ_OはＬレベル（０）である。

【００３２】加えて、スイッチ制御手段１５ｂは、操舵
トルク比較信号Ｔ_Cを入力してゲート制御信号Ｖ_Gを電動
機駆動手段１３に出力する。具体的には、操舵トルク比
較信号Ｔ_CがＨレベルの場合、電動機駆動手段１３には
Ｌレベルのゲート制御信号Ｖ_Gが出力される。一方、操
舵トルク比較信号Ｔ_CがＬレベルの場合、電動機駆動手
段１３にはＨレベルのゲート制御信号Ｖ_Gが出力され
る。このゲート信号Ｖ_Gにより、電動機駆動手段１３の
ブリッジ開路１３ａのローサイド側のパワーＦＥＴ１３
ａ₃，１３ａ₄をＯＮ駆動する。

【００３３】なお、本実施形態においては、補助制御手
段１５は、制御手段１２の主となるＣＰＵとは別のＣＰ
Ｕで構成され、制御手段１２の主となるＣＰＵの暴走な
どに対処する。

【００３４】スイッチ手段１６は、本実施形態において
は、イグニッションＳＷ１８と電動機駆動手段１３の間
の電源ラインに設けられる。スイッチ制御手段１５ｂか
らの論理信号Ｈ_OがＨレベルの場合は、スイッチ手段１
６は閉路（ＯＮ）して、電動機駆動手段１３へ電源Ｖ_P
を供給する。一方、スイッチ制御手段１５ｂからの論理
信号Ｈ_OがＬレベルの場合（操舵トルクが所定値以下の
場合）は、スイッチ手段１６は開路（ＯＦＦ）して、電
動機駆動手段１３への電源Ｖ_Pの供給を停止する。ちな
みに、スイッチ手段１６が開路（ＯＦＦ）した場合、電
動機８は、補助操舵力を発生することがない。

【００３５】スイッチ手段１６の一例を図３に示す。こ
の図におけるスイッチ手段１６は、ノーマルブレーク接
点構成のリレーを有するリレー回路１６ａ及びリレー駆
動回路１６ｂを含んで構成される。リレー回路１６ａ
は、ノーマルブレーク接点を有するリレー接点１６
ａ₁、リレー巻線１６ａ₂及びダイオードＤを備える。リ
レー駆動回路１６ｂは、抵抗Ｒ及びトランジスタＱ１を
備える。

【００３６】この図３の構成におけるスイッチ手段１６
は、スイッチ制御手段１５ｂから供給されるＨレベルの
論理信号Ｈ_Oに基づいてリレー接点１６ａ₁をメーク状態
に継続して駆動し、バッテリ（電源）１９から供給され
る電源Ｖ_B（１２Ｖ）を電源Ｖ_Pとして電動機駆動手段１
３に供給する。一方、スイッチ手段１６は、Ｌレベルの
論理信号Ｈ_Oに基づいてリレー接点１６ａ₁をメーク状態
からブレーク状態に駆動し、電動機駆動手段１３への電
源Ｖ_Pの供給を停止する。

【００３７】次に、電動機駆動手段１３のゲート駆動回
路１３ｂには、電動機制御信号Ｖ_O及びゲート制御信号
Ｖ_Gが入力される。このうち、ゲート制御信号Ｖ_Gは、手
動操舵トルク信号Ｔ_Sの値が基準操舵トルク（所定値）
以下の場合に、ブリッジ回路１３ａのうち、ローサイド
側の２つのパワーＦＥＴ１３ａ₃，１３ａ₄をＯＮ駆動さ
せるものである。このため、ゲート駆動回路１３ｂは、
ゲート制御信号Ｖ_GがＨレベルの場合（手動操舵トルク
信号Ｔ_Sの値が基準操舵トルク以下の場合）に、ローサ
イド側のパワーＦＥＴ１３ａ₃，１３ａ₄のゲートＧ３，
Ｇ４にオン信号Ｖ_ONを入力する。一方、ゲート駆動回路
１３ｂは、ハイサイド側の２つのパワーＦＥＴ１３
ａ₁，１３ａ₂にオフ信号Ｖ_OFFを入力する。これによ
り、電動機８、パワーＦＥＴ１３ａ₃，１３ａ₄を結ぶ閉
回路が形成されるので、電動機８には電磁ブレーキ作用
が生じる。なお、ブリッジ回路１３ａのうち、ハイサイ
ド側の２つのパワーＦＥＴ１３ａ ₁，１３ａ₂をＯＮ駆動
して、ローサイド側の２つのパワーＦＥＴ１３ａ₃，１
３ａ₄をＯＦＦする構成でもよい。また、電源Ｖ_Pが電動
機駆動手段１３（ブリッジ回路１３ａ）に供給されてい
ないときは、すべてのパワーＦＥＴ１３ａ₁，１３ａ₂，
１３ａ₃，１３ａ₄をＯＮ駆動する構成としてもよい。こ
れによっても、電動機８を含む閉回路が形成され、電動
機８に電磁ブレーキ作用が生じる。

【００３８】〔動作・作用〕次に、電動パワーステアリ
ング装置の動作・作用について、図１〜図４を参照して
説明する。先ず、イグニッションＳＷ１８がＯＮになる
と、定電圧回路１７にバッテリ１９から１２Ｖの電源Ｖ
_Bが供給される。定電圧回路１７は、制御手段１２及び
補助制御手段１５などに５Ｖの電源Ｖ_Cを供給する。こ
れにより、電動パワーステアリング装置１が立ち上が
る。なお、図３に示すように、スイッチ手段１６にも電
源Ｖ_B，Ｖ_Cが供給される。

【００３９】（ドライバが操舵行為を行う場合）こ
こで、ドライバがステアリング系２の操作を行うと手動
操舵力が発生する。すると、操舵トルクセンサＴＱＳが
出力する手動操舵トルク信号Ｔ_Sは、手動操舵力に応じ
て値が上昇する。手動操舵トルク信号Ｔ_Sが制御手段１
２で設定されている不感帯以上の値になると、制御手段
１２は、手動操舵トルク信号Ｔ_Sに応じて、電動機８が
発生する補助操舵力の方向と大きさを制御するため、オ
ン信号Ｖ_ONやＰＷＭ制御信号Ｖ_PWMの混成信号である電
動機制御信号Ｖ_Oを発生し、電動機駆動手段１３に出力
する。

【００４０】同時に、操舵トルクセンサＴＱＳの手動操
舵トルク信号Ｔ_Sの値が、予め定められている基準操舵
トルク（所定値）を越えるとトルク比較手段１５ａは、
Ｈレベルの操舵トルク比較信号Ｔ_Cをスイッチ制御手段
１５ｂに出力する。スイッチ制御手段１５ｂは、これを
入力してＨレベルの論理信号Ｈ_Oをスイッチ手段１６に
出力する。これにより、スイッチ手段１６が閉路して電
動機駆動手段１３に電源Ｖ_Pを供給する。

【００４１】併せて、スイッチ制御手段１５ｂは、電動
機駆動手段１３に対してゲート制御信号Ｖ_Gを出力する
が、この信号レベルはＬレベルである。従って、電動機
制御手段１３は、電動機制御信号Ｖ_Oに基づいて制御さ
れる。

【００４２】電動機駆動手段１３は、電動機制御信号Ｖ
_Oと電源Ｖ_Pを受けて、駆動方向と大きさを有する電動機
電圧Ｖ_Mを電動機８に供給する。これにより、電動機８
はＰＷＭ駆動して補助操舵力を発生し、ドライバの手動
操舵力をアシストする。従って、ドライバは、快適にス
テアリング系２を操作することができる。

【００４３】（ドライバが操舵行為を行わない場合）
一方、直進走行時、ドライバがステアリング系２の操
舵を行わないと手動操舵力は発生しないか、極めて小さ
い。このような場合は、操舵トルクセンサＴＱＳが出力
する手動操舵トルク信号Ｔ_Sは、ゼロか極めて小さい値
をとる。手動操舵トルク信号Ｔ_Sの値が不感帯以下の場
合は、制御手段１２は電動機駆動手段１３の全てのパワ
ーＦＥＴ１３ａ₁，１３ａ₂，１３ａ₃，１３ａ₄をＯＦＦ
するためのオフ信号Ｖ_OFFを含む電動機制御信号Ｖ_Oを発
生し、電動機駆動手段１３に出力する。従って、電動機
駆動手段１３に電源Ｖ_Pが供給されていても、電動機８
が駆動することはない。

【００４４】ところで、制御手段１２が暴走して電動機
８を駆動するための電動機制御信号Ｖ_Oを出力しつづけ
ると（ＯＮ故障）、電動機８が駆動して補助操舵力を発
生してしまう。ドライバが操舵を行っている最中と異な
り、操舵を行っていないときに補助駆動力が発生する
と、ドライバは違和感を受けやすい。

【００４５】しかし、本実施形態に係る電動パワーステ
アリング装置１の場合は、手動操舵トルク信号Ｔ_Sの値
が所定値以下のときは、補助制御手段１５のトルク比較
手段１５ａがＬレベルの操舵トルク比較信号Ｔ_Cをスイ
ッチ制御手段１５ｂに出力する。スイッチ制御手段１５
ｂは、これを入力してＬレベルの論理信号Ｈ_Oをスイッ
チ手段１６に出力する。これにより、スイッチ手段１６
が開路するので電動機駆動手段１３に電源Ｖ_Pが供給さ
れることがない。従って、ドライバが操舵していないと
きに制御手段１２が暴走しても、制御手段１２とは別に
設けられた補助制御手段１５により電動機８が駆動する
ことはない。よって、制御手段１２が暴走しても補助操
舵力が発生することがないので、ドライバは、違和感を
受けることがない。ちなみに、本実施形態における補助
制御手段１５は、制御手段１２とは別のＣＰＵで構成さ
れるので、制御手段１２を構成するＣＰＵが暴走して
も、補助制御手段１５は影響を受けることがない。

【００４６】（キックバック）なお、全てのパワー
ＦＥＴ１３ａ₁，１３ａ₂，１３ａ₃，１３ａ₄がＯＦＦし
ている場合などは、電動機８は外力を受けると容易に回
転しうる状況にあるため、ドライバはキックバックを受
けやすくなる。

【００４７】しかし、本実施形態に係る電動パワーステ
アリング装置１の場合、手動操舵トルク信号Ｔ_Sの値が
基準操舵トルク以下になると、補助制御手段１５は、Ｌ
レベルの論理信号Ｈ_O及びＨレベルのゲート制御信号Ｖ_G
を出力する。これを受けて、スイッチ手段１６は、電動
機駆動手段１３に対する電源Ｖ_Pの供給を停止する。同
時に、電動機駆動手段は、Ｈレベルのゲート制御信号Ｖ
_Gを入力する。これにより、電動機制御信号Ｖ_Oの内容に
かかわらず電動機８が停止すると共に、ローサイド側の
２つのパワーＦＥＴ１３ａ₃，１３ａ₄がＯＮ駆動する。
従って、電動機８には電磁ブレーキ作用が生じ、ドライ
バに違和感や不快感を与えるキックバックが防止され
る。なお、本実施形態の場合、手動操舵トルク信号Ｔ_S
に対して、基準操舵トルクと不感帯が同じ値に設定して
あるので、制御手段１２の不感帯においては、必ずキッ
クバックが防止される。

【００４８】このように、本実施形態に係る電動パワー
ステアリング装置１は、ドライバがステアリング系２を
操作（操舵）しているときは、電動機８による補助操舵
力が得られる。一方、電動機８による不用意な補助駆動
力が発生した場合に違和感を受けやすい直進走行時（ド
ライバがステアリング系２を操作していないとき）に
は、制御手段１２とは別に設けられる補助制御手段１５
が電動機駆動手段１３への電源Ｖ_Pの供給を停止する。
従って、制御手段１２が故障して暴走しても、不用意な
補助操舵力が発生することがない。よって、常に安定し
た操舵性が得られ、かつ信頼性の高い電動パワーステア
リング装置１になる。しかも、本実施形態では、制御手
段１２と補助制御手段１５は、別々のＣＰＵで構成され
る。従って、さらに信頼性が高い電動パワーステアリン
グ装置１になる。また、構成も簡単であるので、低コス
トで提供することができる。

【００４９】また、ドライバがステアリング系２を操作
していないときは、電動機８による電磁ブレーキ作用を
生じさせるので、キックバックが防止される。よって、
キックバックによる違和感や不快感のない快適な電動パ
ワーステアリング装置１になる。

【００５０】なお、本発明は、前記の実施の形態に限定
されることなく、様々な形態で実施される。（ａ）例えば、電動機の駆動を停止するためのスイッチ
手段を、制御手段と電動機駆動手段の間の信号ラインに
設ける構成としてもよい。また、スイッチ手段を電動機
駆動手段と電動機の間の電源ラインに設ける構成として
もよい。この場合は、キックバックを防止するために、
電動機を含む閉回路（電源の供給が停止された場合に閉
回路になるようにするスイッチを有するもの）を別に設
ける。このようにしてキックバックを防止する場合も、
当然本発明の技術的範囲に属する。さらに、電動機駆動
手段がスイッチ手段を兼ねる構成とすることもできる。
例えば、補助制御手段が出力するゲート制御信号によ
り、電動機制御信号の値にかかわらずブリッジ回路のロ
ーサイド側の２つの電界効果トランジスタをＯＮ駆動
し、ハイサイド側の２つの電界効果トランジスタをＯＦ
Ｆする（逆でもよい）。これにより、電動機には電源の
供給が停止され、制御手段の故障に対処することができ
る。加えて、ローサイド側の２つの電界効果トランジス
タ及び電動機により閉回路が形成され、電動機に電磁ブ
レーキ作用が生じる。また、本発明の電動パワーステア
リング装置は、ピニオンアシスト方式やラックアシスト
方式などの方式を問わず適用することができる。

【００５１】（ｂ）例えば、補助制御手段を制御手段と
同一のＣＰＵで構成してもよい。この構成でも、目標電
流信号設定手段や駆動制御手段などの故障（バグなどに
よる誤動作を含む）に対処することができる。また、車
速センサなどを設け、制御手段に車速センサなどからの
信号を入力して、車速に基づいた重み付けなどがされた
電動機制御信号を出力してもよい。あるいは、従来例の
ようにＩＧ操作センサと車速センサを設け、ＩＧ操作セ
ンサの断線などの故障に対処する構成としてもよい。さ
らに、方向判別回路を設ける構成としてもよい。このよ
うにすることで、制御手段の暴走などに対して、より高
い信頼性をもって対処することができる。加えて、補助
制御手段に使用される操舵トルクセンサを、制御手段に
使用される操舵トルクセンサとは別個に設けてもよい。
なお、本発明に使用される操舵トルクセンサは、ドライ
バの操舵行為を検知するセンサ（操舵行為検知セン
サ）、例えば、操舵角などを検知するセンサに置き換え
ることができる。また、操舵トルクセンサと、操舵トル
クセンサ以外の操舵行為検知センサを、併せて使用する
こともできる。例えば、制御手段に操舵トルクセンサの
手動操舵トルクを入力し補助制御手段に操舵角を入力
し、判断することもできる。ちなみに、この場合の所定
値は、制御手段における不感帯との関係を明確にするた
め、操舵角を、操舵トルクセンサの検知信号（手動操作
トルク信号）に換算などするのがよい。また、制御手段
及び補助制御手段を、アナログ回路で構成してもよい。

【００５２】（ｃ）例えば、請求項３に係る発明に対し
ては、補助制御手段は必須の構成要件ではない。従っ
て、前記実施の形態と異なり、補助制御手段を設けるこ
となく、ドライバがステアリング系を操作（操舵）して
いないときには、ブリッジ回路のローサイド側の電界効
果トランジスタ（２つ）をＯＮ駆動し、かつハイサイド
側の電界効果トランジスタ（２つ）をＯＦＦする電動機
制御信号を、駆動制御手段が出力する構成としてもよ
い。この場合は、ブリッジ回路がスイッチ手段を兼ね
る。これにより、電動機が停止すると共に、ローサイド
側の２つの電界効果トランジスタ及び電動機により閉回
路が形成される。従って、電動機に電磁ブレーキ作用が
生じるので、キックバックが防止される。なお、ローサ
イド側をＯＦＦし、ハイサイド側をＯＮ駆動する構成で
もよい。さらに、操舵トルクセンサを、ドライバの操舵
行為を検知するセンサ（操舵行為検知センサ）に置き換
えることや、操舵トルクセンサと操舵行為検知センサを
併用することもできる。また、電動機駆動手段と電動機
間の電源ラインにスイッチ手段を設けて電源の供給を停
止すると共に、電動機を含む閉回路（電源の供給が停止
された場合に閉回路になるようにするスイッチを有する
もの）を別に設ける構成としてもよい。これによって
も、キックバックを防止することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、簡単な構成で制御手段の暴走に対処するこ
とができるので、常に安定した操舵性が得られ、かつ信
頼性の高い電動パワーステアリング装置になる。しか
も、構成が簡単であり、安価に提供することができる。
また、請求項２に係る発明によれば、電動機による電磁
ブレーキ作用で、ドライバに違和感や不快感を与えるキ
ックバックが防止される。さらに、請求項３に係る発明
によれば、簡単な構成で、電動機による電磁ブレーキ作
用を生じさせるので、ドライバに違和感や不快感を与え
るキックバックが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る電動パワーステアリング
装置の全体構成図である。

【図２】本実施形態に係る電動パワーステアリング
装置の電気系統のブロック構成図である。

【図３】本実施形態に係る電動パワーステアリング
装置のスイッチ手段の一例を示す回路図である。

【図４】本実施形態に係る電動パワーステアリング
装置の電動機駆動手段の回路図である。

【図５】従来例に係る電動パワーステアリング装置
の電気系統のブロック構成図である。

【符号の説明】

１電動パワーステアリング装置２ステアリング系（手動操舵力発生手段）８電動機１２制御手段１３電動機駆動手段１３ａブリッジ回路１３ａ₁〜１３ａ₄ パワーＦＥＴ（電界効果トランジ
スタ）１５補助制御手段１６スイッチ手段１９バッテリ（電源）ＴＱＳ操舵トルクセンサＴ_S 手動操舵トルク信号（信号）Ｖ_O 電動機制御信号（制御信号）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3D032 CC01 CC08 CC10 CC33 CC35 CC48 DA03 DA15 DA23 DA64 DB02 DC01 DC02 DC03 DC07 DC21 DC33 DC34 DC40 DD02 DD10 DD17 DE09 EA01 EB11 EC23 EC24 EC25 GG01 3D033 CA03 CA13 CA16 CA17 CA20 CA21 CA31 CA32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリング系に補助操舵力を付加す
る電動機と、ステアリング系の操舵トルクを検出する操
舵トルクセンサと、少なくともこの操舵トルクセンサか
らの信号に基づき電動機を駆動する制御信号を出力する
制御手段と、この制御手段からの制御信号に基づき電動
機を駆動する電動機駆動手段と、前記電動機の駆動を停
止するスイッチ手段と、を含んでなる電動パワーステア
リング装置であって、この電動パワーステアリング装置は、前記制御手段に加
えて補助制御手段を備え、前記スイッチ手段は、電源と電動機間の電源ライン又は
前記制御手段と前記電動機駆動手段間の信号ラインのう
ちの少なくとも１箇所に備えられ、前記補助制御手段は、前記操舵トルクセンサからの信号
が所定値以下のときには、前記スイッチ手段により前記
電動機の駆動を停止すること、を特徴とする電動パワー
ステアリング装置。
【請求項２】前記電動機駆動手段は、４つの電界効
果トランジスタによるブリッジ回路を含んで構成され、前記補助制御手段は、操舵トルクセンサからの信号が所
定値以下のときには前記ブリッジ回路のうちハイサイド
側又はローサイド側の少なくとも一方の側の２つの電界
効果トランジスタをＯＮ駆動すること、を特徴とする請
求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】ステアリング系に補助操舵力を付加す
る電動機と、ステアリング系の操舵トルクを検出する操
舵トルクセンサと、少なくともこの操舵トルクセンサか
らの信号に基づき電動機を駆動する制御信号を出力する
制御手段と、この制御手段からの制御信号に基づき電動
機を駆動する電動機駆動手段と、を含んでなる電動パワ
ーステアリング装置であって、この電動パワーステアリング装置は、電源と前記電動機
間の電源ライン又は前記制御手段と電動機駆動手段間の
信号ラインのうちの少なくとも１箇所に前記電動機の駆
動を停止するスイッチ手段を備え、前記操舵トルクセンサからの信号が所定値以下のときに
は、前記スイッチ手段により前記電動機の駆動を停止
し、併せて、前記電動機を含む閉回路を形成して、この電動
機に電磁ブレーキ作用を生じさせること、を特徴とする
電動パワーステアリング装置。