JP2002220062A

JP2002220062A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2002220062A
Application number: JP2001015627A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Sakamaki; 正彦酒巻
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2002-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】操舵補助力発生用の直流モータの制御性能を向
上し、良好な操舵フィーリングを得ることができる電動
パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】複数のスイッチング素子30ａ、30ｂ、30
ｃ、30ｄから構成されるブリッジ回路30が、操舵補助力
を発生する直流モータ10を正逆回転駆動できるように、
そのモータ10と電源31とに接続される。その絶対値が第
１の電流検出手段32により検出され、その方向が第２の
電流検出手段33により検出されたモータ10の電流値と、
基準値検出手段21、22により検出された操舵補助力を決
定するための基準値に応じた目標電流値との偏差をなく
すように、前記スイッチング素子30ａ、30ｂ、30ｃ、30
ｄが駆動される。その第１の電流検出手段32は、そのブ
リッジ回路30と直列に接続され、その第２の電流検出手
段33は、そのモータ10とブリッジ回路30との接続間にお
いて、そのモータ10と直列に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流モータにより
操舵補助力を発生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において
は、図３に示すように、操舵補助力発生用直流モータ１
０１と電源１０２とを、第１〜第４のスイッチング素子
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄから構成され
るブリッジ回路１０３を介して接続し、第１、第３のス
イッチング素子１０３ａ、１０３ｃを閉じ、第２、第４
のスイッチング素子１０３ｂ、１０３ｄを開くことでモ
ータ１０１を一方向に回転駆動し、そのスイッチング素
子の開閉状態を逆にするとでモータ１０１を他方向に回
転駆動できる。また、そのモータ１０１の電流値を検出
する電流検出センサと、トルクや車速等の基準値を検出
する基準値検出手段とを設け、その検出されたモータの
電流値と、検出された基準値に応じた目標電流値との偏
差をなくすように上記スイッチング素子１０３ａ、１０
３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄを駆動することで、操舵トル
クや車速等に応じた操舵補助力を発生している。

【０００３】従来、その電流検出センサは単一とされ、
図３における位置Ｐ１あるいはＰ２のようなブリッジ回
路１０３と直列に接続される位置、若しくは、位置Ｐ３
のようなモータ１０１とブリッジ回路１０３との接続間
においてモータ１０１と直列に接続される位置に設けら
れていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】その電流検出センサを
ブリッジ回路１０３と直列に接続した場合、モータ１０
１の電流値の絶対値は検出することができるが、電流の
方向は検出することができない。そこで、スイッチング
素子１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄの制御論
理上はモータ１０１の回転方向が操舵方向に対応するこ
とから、トルクセンサにより検出した操舵トルクの方向
等から操舵方向を判断し、その操舵方向に対応する方向
の電流が流れていると見做している。しかし、モータ１
０１が慣性により回転することで発生する逆起電力によ
り、操舵方向に対応する方向とは逆方向の電流が流れて
いることがある。また、スイッチング素子１０３ａ、１
０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄを開閉駆動することでモー
タ１０１をパルス幅変調駆動する時に、例えば第１のス
イッチング素子１０３ａを閉じ、第２、第４のスイッチ
ング素子１０３ｂ、１０３ｄを開いた状態で、第３のス
イッチング素子１０３ｃを開閉駆動することがある。こ
のような場合、第１のスイッチング素子１０３ａとモー
タ１０１との間に、操舵方向に対応する方向とは逆方向
の循環電流が流れることがある。

【０００５】一方、その電流検出センサをモータ１０１
とブリッジ回路１０３との接続間においてモータ１０１
と直列に接続した場合、モータ１０１の電流値の絶対値
と方向を検出することはできる。しかし、モータ１０１
とブリッジ回路１０３との接続間においては、ブリッジ
回路１０３と直列に接続する位置に比べて、スイッチン
グ素子１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄを高周
波信号によりオン／オフする際のノイズの影響が大きい
ことから、検出される電流値の絶対値が不正確になる。

【０００６】上記のようなモータ電流を検出する上での
問題により、従来の電動パワーステアリング装置におい
ては、良好な操舵フィーリングを得ることが妨げられて
いた。

【０００７】本発明は、上記問題を解決することのでき
る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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電動パワーステ
アリング装置は、操舵補助力を発生する直流モータと、
複数のスイッチング素子から構成されると共に、そのモ
ータを各スイッチング素子の開閉により正逆回転駆動で
きるようにそのモータと電源とに接続されるブリッジ回
路と、そのモータの電流の絶対値を検出する第１の電流
検出手段と、そのモータの電流の方向を検出する第２の
電流検出手段と、操舵補助力を決定するための基準値を
検出する基準値検出手段と、その基準値検出手段により
検出された基準値に応じた目標電流値を求める手段と、
その絶対値が第１の電流検出手段により検出され、その
方向が第２の電流検出手段により検出されたモータの電
流値と、その目標電流値との偏差をなくすように、前記
スイッチング素子を駆動する手段とを備え、その第１の
電流検出手段は、そのブリッジ回路と直列に接続され、
その第２の電流検出手段は、そのモータとブリッジ回路
との接続間において、そのモータと直列に接続されてい
ることを特徴とする。本発明の構成によれば、ブリッジ
回路と直列に接続した第１の電流検出手段によりモータ
の電流値の絶対値を検出し、モータとブリッジ回路との
接続間においてモータと直列に接続された第２の電流検
出手段によりモータの電流の方向を検出する。これによ
り、モータの電流値を正確に検出できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に示す電動パワーステアリン
グ装置１においては、車両のステアリングホイールＨに
連結されるステアリングシャフト２は、ステアリングギ
ヤ３を介して車輪４に連結される。そのステアリングギ
ヤ３は、本実施形態ではラックピニオン式とされ、その
ステアリングシャフト２はユニバーサルジョイント５を
介してピニオン６に接続され、そのピニオン６に噛み合
うラック７にリンク機構を介して車輪４が連結される。
これにより、ステアリングホイールＨの回転がステアリ
ングシャフト２およびピニオン６を介してラック７に伝
達され、そのラック７の移動により車輪４のトー角が変
化することで操舵がなされる。そのステアリングギヤ３
は、ドライバーの操舵により作動する部材の動きを舵角
が変化するように車輪に伝達できるものであればよく、
例えばボールスクリュー式としてもよい。

【００１０】操舵補助力を発生するブラシ付き直流モー
タ１０の出力が、出力伝達機構を介して車輪４に伝達さ
れる。その出力伝達機構は、本実施形態では、そのステ
アリングシャフト２に設けられる従動ギヤ１１と、この
従動ギヤ１１に噛み合う駆動ギヤ１２とを有し、その駆
動ギヤ１２がモータ１０により駆動されることで操舵補
助力が発生する。その出力伝達機構はモータ１０の出力
を舵角が変化するように車輪４に伝達できればよく、例
えば、ラックピニオン式ステアリングギヤのラックに一
体化されるスクリューと、そのスクリューにねじ合わさ
れるナットとを有し、そのナットがモータ１０により駆
動されるものでもよい。

【００１１】その操舵補助力を決定するための基準値と
して、本実施形態ではステアリングシャフト２により伝
達される操舵トルクを検出するトルクセンサ２１と、車
速を検出する車速センサ２２が、車載制御装置２３に接
続されている。

【００１２】図２に示すように、その制御装置２３は、
複数のスイッチング素子から構成されるブリッジ回路３
０を有する。そのブリッジ回路３０は、そのモータ１０
と、そのモータ１０の駆動用電源となる車載バッテリー
３１とに、そのモータ１０を正逆回転駆動できるように
接続されている。本実施形態では、そのブリッジ回路３
０は、第１〜第４ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３０
ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄにより構成される。その第
１、第３ＦＥＴ３０ａ、３０ｃを閉じ、第２、第４のＦ
ＥＴ３０ｂ、３０ｄを開くことでモータ１０を一方向に
回転駆動し、そのＦＥＴ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０
ｄの開閉状態を逆にするとでモータ１０を他方向に回転
駆動できる。

【００１３】そのモータ１０の電流値の絶対値を検出す
る第１の電流検出手段として、そのブリッジ回路３０と
バッテリー３１との間において、そのブリッジ回路３０
と直列に第１電流検出センサ３２が接続されている。そ
の第１電流検出センサ３２として、例えば、モータ１０
の電流値の絶対値をシャント抵抗の電圧降下に基づき検
出する一般的な電流計や、ホール素子による磁束密度の
測定に基づき電流値の絶対値を検出するホールセンサ等
を用いることができる。

【００１４】そのモータ１０の電流の方向を検出する第
２の電流検出手段として、そのモータ１０とブリッジ回
路３０との接続間において、そのモータ１０と直列に第
２電流検出センサ３３が接続されている。その第２電流
検出センサ３３として、例えば、モータ１０の電流値の
絶対値と符号すなわち方向をシャント抵抗の電圧降下に
基づき検出する一般的な電流計や、ホール素子による磁
束密度の測定に基づき電流の方向を検出するホールセン
サ等を用いることができる。

【００１５】その制御装置２３は、上記トルクセンサ２
１と車速センサ２２により検出された操舵トルクと車速
とに応じた目標電流値の演算部２３ａを有する。すなわ
ち制御装置２３は、その操舵トルクと車速と、目標電流
値との間の予め定められた関係を記憶し、その記憶した
関係と検出された操舵トルクと車速とから目標電流値を
演算する。その記憶される関係は、例えば、操舵トルク
が大きく車速が小さい程に操舵補助力が大きくなるよう
に定められる。また、制御装置２３は、その絶対値が第
１電流検出センサ３２により検出され、その方向が第２
電流検出センサ３３により検出されたモータ１０の電流
値と、その目標電流値との偏差を演算し、その偏差に対
応するモータ電流指示値を例えばＰＩＤ制御がなされる
ように出力する演算部２３ｂを有する。さらに制御装置
２３は、そのモータ電流指示値に対応する駆動信号をＦ
ＥＴ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄに出力する駆動回
路２３ｃを有する。すなわち、その絶対値が第１電流検
出センサ３２により検出され、その方向が第２電流検出
センサ３３により検出されたモータ１０の電流値と、そ
の目標電流値との偏差をなくすように、ＦＥＴ３０ａ、
３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが駆動される。このＦＥＴ３０
ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの駆動によりモータ１０が
パルス幅変調駆動される。

【００１６】本発明の構成によれば、ブリッジ回路３０
と直列に接続した第１電流検出センサ３２によりモータ
１０の電流値の絶対値を検出し、モータ１０とブリッジ
回路３０との接続間においてモータ１０と直列に接続さ
れた第２電流検出センサ３３によりモータ１０の電流の
方向を検出しているので、モータ１０の電流値を正確に
検出できる。

【００１７】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、第１電流検出センサ３２をブリッジ回路３０とア
ース点との間において、そのブリッジ回路３０と直列に
接続してもよい。そのブリッジ回路３０を構成するスイ
ッチング素子はＦＥＴ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ
に限定されず、スイッチング動作をすることができるも
のであればよい。また、基準値は操舵補助力を決定する
ための基準となれば良く、例えば舵角を用いてもよい。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、操舵補助力発生用の直
流モータの制御性能を向上し、良好な操舵フィーリング
を得ることができる電動パワーステアリング装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装
置の構成説明図

【図２】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装
置における操舵補助力発生用モータの制御構成の説明図

【図３】従来技術の説明用ブリッジ回路図

【符号の説明】

１０直流モータ２１トルクセンサ２２車速センサ２３制御装置３０ブリッジ回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄＦＥＴ３１バッテリー３２第１電流検出センサ３３第２電流検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６２Ｄ 119:00 Ｂ６２Ｄ 119:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操舵補助力を発生する直流モータと、複
数のスイッチング素子から構成されると共に、そのモー
タを各スイッチング素子の開閉により正逆回転駆動でき
るようにそのモータと電源とに接続されるブリッジ回路
と、そのモータの電流の絶対値を検出する第１の電流検
出手段と、そのモータの電流の方向を検出する第２の電
流検出手段と、操舵補助力を決定するための基準値を検
出する基準値検出手段と、その基準値検出手段により検
出された基準値に応じた目標電流値を求める手段と、そ
の絶対値が第１の電流検出手段により検出され、その方
向が第２の電流検出手段により検出されたモータの電流
値と、その目標電流値との偏差をなくすように、前記ス
イッチング素子を駆動する手段とを備え、その第１の電
流検出手段は、そのブリッジ回路と直列に接続され、そ
の第２の電流検出手段は、そのモータとブリッジ回路と
の接続間において、そのモータと直列に接続されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。