JP2613028B2 - 電動式かじ取り装置の電動機駆動制御装置 - Google Patents

電動式かじ取り装置の電動機駆動制御装置

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JP2613028B2
JP2613028B2 JP6311107A JP31110794A JP2613028B2 JP 2613028 B2 JP2613028 B2 JP 2613028B2 JP 6311107 A JP6311107 A JP 6311107A JP 31110794 A JP31110794 A JP 31110794A JP 2613028 B2 JP2613028 B2 JP 2613028B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、操向ハンドルの操舵に
応動してPWM制御にて電動機を駆動することにより、
操向車輪に転舵力を与える電動式かじ取り装置の電動機
駆動制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ステアリングホイールに付与される操舵
トルク及び操舵回転速度等の検出値に基づくPWM制御
にて電動機に補助操舵トルクを発生させることにより、
操舵力の軽減を図るようにした電動式かじ取り装置が、
例えば特開昭61−271168号、同61−2750
57号公報等に開示されている。
【0003】従来、上記電動機を駆動制御する電動機駆
動回路は、CPUの出力ポートにベースを接続した4個
のバイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタ
からなるH形ブリッジ回路を備えており、CPUから出
力される制御信号によってブリッジ回路の互いに対辺を
なす1組のトランジスタが駆動されることにより、電動
機がPWM制御されるようになっている。
【0004】ところが、何等かの事情によりCPUやそ
の出力部の故障または電磁波障害による出力異常、誤動
作、ソフトの暴走等が発生すると、電動機の適正な制御
が困難になる。このような故障は、例えばWDT(ウォ
ッチドッグタイマ)や電流検出等による方法を用いても
全てを検出することが困難である。また、別個に設けた
2系統のPWM制御信号を同期させ、かつそれらの出力
が一致する場合にのみ電動機を駆動する制御方法も考え
られるが、電動機は20kHz相当のデューティ比制御
により駆動されるので、実際上困難である。これらのこ
とから、PWM制御により電動機を駆動する従来の電動
式かじ取り装置に於て、電動機の駆動制御に十分な信頼
性を確保することが重要な問題となっていた。
【0005】このような問題点に対処するための電動機
駆動制御装置として、図3に示す回路構成がある。この
電動機駆動制御装置10は、舵角センサ9(20)及び
操舵トルクセンサ30が接続された制御回路31と、電
動機12に接続された駆動回路32とからなっている。
【0006】制御回路31は、舵角センサ9(20)の
出力に基づいて電動機12の駆動方向及び駆動トルクを
決定して出力する演算ユニットとしてのCPU33と、
操舵トルクセンサ30の出力に基づいて電動機12の駆
動方向を決定して出力する方向判別回路34とを備えて
いる。
【0007】操舵トルクセンサ30は、電動機12に駆
動されて前輪を転舵する操舵ロッドに取り付けられた公
知の作動トランス等からなり、差動増幅器35を介して
CPU33に接続されており、一方の2次コイルが差動
増幅器35を構成するオペアンプ36のマイナス端子
に、他方の2次コイルがプラス端子にそれぞれ接続され
ている。
【0008】CPU33は、後記する駆動回路32のス
イッチ回路37を構成する4個のFET38〜41をオ
ン駆動するためのオンオフ信号を出力する出力端子OUT1
〜OUT4がそれぞれNANDゲート42〜45の入力端子
に接続され、かつ電動機12をPWM制御するためのP
WM信号を出力する出力端子OUT5・OUT6が、それぞれN
ANDゲート42・43及びNANDゲート44・45
に接続されている。尚、当然ながら回路構成によっては
NANDゲートをANDゲートに代えることが可能であ
り、論理積をとるべく複数の論理ゲートで構成すること
もできる。
【0009】方向判別回路34は、差動増幅器35の出
力端子をプラス端子に接続し、かつ基準電圧Vref をマ
イナス端子に接続したコンパレータ46を備えている。
コンパレータ46は、その出力が2本の出力線47・4
8に分岐され、一方の出力線47はNOTゲート49を
介してNANDゲート43及びNANDゲート45に接
続され、他方の出力線48はNANDゲート42及びN
ANDゲート44に接続されている。
【0010】駆動回路32は、前記したスイッチ回路3
7に加えてゲートドライブ回路50を備えている。スイ
ッチ回路37は、4個の電界効果トランジスタ(FE
T)38〜41からなるH形ブリッジ回路で構成されて
いる。各FET38〜41のゲートは、ゲートドライブ
回路50を介して各NAND42〜45に接続されてい
る。このスイッチ回路37の入力端子に当たるFET3
8・39のドレインがリレーを介してバッテリ(図示せ
ず)に接続され、かつソースがそれぞれFET40・4
1のドレインに接続されている。そしてFET40・4
1はソースが接地されている。このスイッチ回路37の
出力端子に当たるFET38のソースとFET41のド
レインとの接続部及びFET39のソースとFET40
のドレインとの接続部間に、電動機12が接続されてい
る。
【0011】CPU33から出力された方向信号及びP
WM信号と方向判別回路34から出力された方向信号と
が一致すると、対応するNANDゲート42〜45から
ゲートドライブ回路50に出力される方向信号及びPW
M信号に基づいて、スイッチ回路37の対応するFET
38〜41が駆動される。従って、PWM制御によって
所定の方向へ電動機12が駆動される。
【0012】しかし、CPU33からの出力が方向判別
回路34からの出力と一致しない場合には、NANDゲ
ート42〜45から方向信号及びPWM信号が出力され
ないので、スイッチ回路37のFET38〜41が駆動
されず、従って電動機12が駆動されない。このよう
に、何等かの事情によりCPU33の故障や出力異常、
電磁波障害による誤動作またはソフトの暴走等に対する
信頼性が確保できる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上記構成によると、差
動増幅器35から出力される操舵トルクに対応した電圧
と所定の基準電圧Vref との比較に基づいてコンパレー
タ46から低レベルまたは高レベル信号が出力されて電
動機12の駆動方向が決定される。ところが、実際には
操舵トルクが発生していない基準電圧Vref 付近はノイ
ズが多く、かつ基準電圧Vref がばらつき易いため、操
舵方向の判別が不安定になり易いという不都合がある。
【0014】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
操向ハンドルの操舵に応じてPWM制御により電動機を
駆動して操向車輪を転舵する電動式かじ取り装置に於
て、信頼性を十分に向上させると共に、操舵トルクが発
生していない状態時の制御を安定化することができるよ
うに改良された電動機駆動制御装置を提供することにあ
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、操向ハンドルの操舵に応じて電動機の駆動
方向及び駆動トルクを決定する制御回路と、4個のトラ
ンジスタからなるブリッジ回路の入力端子に電源を接続
しかつ出力端子に前記電動機を接続すると共に、前記制
御回路の出力に基づいて前記ブリッジ回路の互いに対辺
をなす1組のトランジスタに駆動信号を供給して前記電
動機を駆動制御する駆動回路とを備える電動式かじ取り
装置の電動機駆動制御装置であって、前記制御回路は、
前記操向ハンドルの操舵量に応じて方向信号及びトルク
信号を出力する演算ユニットと、前記操向ハンドルの操
舵トルクに応じて方向信号を出力する方向判別回路とを
備え、前記方向判別回路は、所定の基準値を中心とする
不感帯を有し、該不感帯外にあっては、前記演算ユニッ
トから出力された方向信号と前記方向判別回路から出力
された方向信号とが一致した場合に前記1組のトランジ
スタに駆動信号を供給するように前記駆動回路を駆動
し、前記不感帯内にあっては前記演算ユニットのみで前
記駆動回路を駆動することを特徴とする電動式かじ取り
装置の電動機駆動制御装置を提供することによって達成
される。
【0016】
【作用】このような構成によれば、演算ユニットから出
力される電動機の駆動方向及びタイミングを方向判別回
路からの出力により確認することができ、両方向信号が
一致する場合にのみ電動機が駆動され、かつ一致しない
場合には電動機が駆動されないことになるため、信頼性
が向上する。また方向判別回路に不感帯を設けることに
より、演算ユニットからの信号とのタイミングのずれや
ノイズによるばらつき等に対応し得ると同時に、操舵ト
ルクを発生していない状態時に電動機にブレーキ制御を
加えることができる。
【0017】
【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
【0018】図1は、本発明が適用される前後輪操舵装
置の概略構成図である。図1に於て、ステアリングホイ
ール1は、ステアリングシャフト2の上端に固着され、
かつ該ステアリングシャフト2を介してラックアンドピ
ニオン機構からなる前輪ステアリングギア機構3に連結
されている。そして前輪ステアリングギア機構3は、ス
テアリングシャフト2と一体回動するピニオンギア4及
びこれに噛合するラック5からなり、ラック5の両端
に、それぞれタイロッド6L・6R及びナックルアーム
7L・7Rを介して左右前輪8L・8Rが連結されてい
る。
【0019】ステアリングシャフト2には、その回転角
度を検出するための例えばロータリーエンコーダ等から
なる舵角センサ9が取り付けられている。この舵角セン
サ9は、CPU等を備える制御装置10に接続されてお
り、ステアリングホイール1の操舵角度を表わす信号を
制御装置10へ出力するようになっている。また、舵角
センサ9により検出された操舵角度を微分演算すれば、
ステアリングホイール1の操舵速度を検知することがで
きる。そして両前輪8L・8Rには、それぞれ制御装置
10に接続された車速センサ11L・11Rが取り付け
られており、車速を表わす信号を制御装置10へ出力す
るようになっている。
【0020】後輪側には、制御装置10により駆動制御
される電動機12が配置されている。この電動機12
は、かさ歯車機構13を介してラックアンドピニオン機
構からなる後輪ステアリングギア機構14に連結されて
いる。この後輪ステアリングギア機構14は、電動機1
2の出力軸と一体回動するピニオンギア15及びこれに
噛合するラック16とを備えており、ラック16の両端
に、それぞれタイロッド17L・17R及びナックルア
ーム18L・18Rを介して左右後輪19L・19Rが
連結されている。
【0021】ラック16には、その軸線方向の移動距離
を検出するべく差動トランス等からなる後輪舵角センサ
20が取り付けられている。この後輪舵角センサ20
は、制御装置10に接続されており、後輪舵角センサ2
0の差動信号に基づいて検出される後輪19L・19R
の舵角を表わす信号を制御装置10へ出力するようにな
っている。また、両後輪19L・19Rには、それぞれ
車速センサ21L・21Rが取り付けられ、かつ制御装
置10に接続されている。
【0022】図2は、本発明による制御装置10の概略
回路構成図である。なお、制御回路31の主要部分並び
に駆動回路32は、上記図3に示した構成と略等しいの
で、共通する部分には図3と同一の符号を付し、異なる
部分についてのみ以下に説明する。
【0023】本実施例に於ては、方向判別回路51は、
2個のコンパレータ52・53を備えている。これらの
内、一方のコンパレータ52は、差動増幅器35の出力
端子がプラス端子に接続され、第1基準電圧Vref1がマ
イナス端子に供給されるようになっている。そして他方
のコンパレータ53は、差動増幅器35の出力端子がマ
イナス端子に接続され、第2基準電圧Vref2がプラス端
子に供給されるようになっている。また一方のコンパレ
ータ52の出力端子はNANDゲート42・44に接続
され、他方のコンパレータ53の出力端子はNANDゲ
ート43・45に接続されている。
【0024】一方、第1・第2基準電圧Vref1・Vref2
は、操舵トルクを発生していない状態時の基準電圧Vre
f に対し、Vref1>Vref >Vref2の関係となるように
設定されている。そして一方のコンパレータ52は、差
動増幅器35の出力が第1基準電圧Vref1以上であると
高レベル信号を出力し、かつVref1以下であると低レベ
ル信号を出力するようになっている。また他方のコンパ
レータ53は、差動増幅器35の出力が第2基準電圧V
ref2以下であると高レベル信号を出力し、かつVref2以
上であると低レベル信号を出力するようになっている。
そして、差動増幅器35の出力が第1基準電圧Vref1と
第2基準電圧Vref2との間にあれば、両コンパレータ5
2・53から低レベル信号が出力されてスイッチ回路3
7の全FET38〜41がオン駆動されるようになって
いる。このように、所定の基準電圧Vref 付近に不感帯
を有するように方向判別回路51を構成することによ
り、CPU33とのタイミングのずれやノイズによるば
らつき等に対応することができると同時に、操舵トルク
が発生しない状態時の電動機制御としてブレーキ制御を
行なうことができる。
【0025】
【発明の効果】このように本発明によれば、PWM制御
にて電動機を駆動して操向車輪を転舵する電動式かじ取
り装置に於て、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を決定するCPU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
合にのみスイッチ回路のFETが駆動される構成とする
により、電動機の駆動制御に於ける信頼性を大幅に向上
させることができる。また、方向判別回路に不感帯を設
けることにより、演算ユニットからの信号とのタイミン
グのずれやノイズによるばらつき等に対応し得ると同時
に、操舵トルクが発生しない状態時の電動機制御として
ブレーキ制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される前後輪操舵装置の概略全体
構成図。
【図2】本発明による電動機駆動制御装置の概略回路構
成図。
【図3】従来の電動機駆動制御装置の概略回路構成図。
【符号の説明】
1…ステアリングホイール、2…ステアリングシャフ
ト、3…前輪ステアリングギア機構、4…ピニオンギ
ア、5…ラック、6L・6R…タイロッド、7L・7R
…ナックルアーム、8L・8R…前輪、9・20…舵角
センサ、10…制御装置、11L・11R…車速セン
サ、12…電動機、13…かさ歯車機構、14…後輪ス
テアリングギア機構、15…ピニオンギア、16…ラッ
ク、17L・17R…タイロッド、18L・18R…ナ
ックルアーム、19L・190…後輪、21L・21R
…車速センサ、30…操舵トルクセンサ、31…制御回
路、32…駆動回路、33…CPU、34…方向判別回
路、35…差動増幅器、36…オペアンプ、37…スイ
ッチ回路、38〜41…FET、42〜45…NAND
ゲート、46…コンパレータ、47・48…出力線、4
9…NOTゲート、50…ゲートドライブ回路、51…
方向判別回路、52・53…コンパレータ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操向ハンドルの操舵に応じて電動機の駆
    動方向及び駆動トルクを決定する制御回路と、4個のト
    ランジスタからなるブリッジ回路の入力端子に電源を接
    続しかつ出力端子に前記電動機を接続すると共に、前記
    制御回路の出力に基づいて前記ブリッジ回路の互いに対
    辺をなす1組のトランジスタに駆動信号を供給して前記
    電動機を駆動制御する駆動回路とを備える電動式かじ取
    り装置の電動機駆動制御装置であって、 前記制御回路は、前記操向ハンドルの操舵量に応じて方
    向信号及びトルク信号を出力する演算ユニットと、前記
    操向ハンドルの操舵トルクに応じて方向信号を出力する
    方向判別回路とを備え、 前記方向判別回路は、所定の基準値を中心とする不感帯
    を有し、 該不感帯外にあっては、前記演算ユニットから出力され
    た方向信号と前記方向判別回路から出力された方向信号
    とが一致した場合に前記1組のトランジスタに駆動信号
    を供給するように前記駆動回路を駆動し、 前記不感帯内にあっては前記演算ユニットのみで前記駆
    動回路を駆動することを特徴とする電動式かじ取り装置
    の電動機駆動制御装置。
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