JP2688932B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電動パワーステアリング装置に関し、更に詳
述すれば、操舵力を補助する電動機を高精度に制御で
き、安全性においても優れた電動パワーステアリング装
置を提案するものである。
〔従来の技術〕
車輌の操舵に要する操作力を電動機により補助する電
動パワーステアリング装置は、操舵によってコラムシャ
フトに発生したトルクをトルクセンサが検出し、そのト
ルクに応じて電動機を駆動し、その駆動力によりコラム
シャフトを回転させて操舵に要する操作力を補助するよ
うに構成されている。そしてトルクセンサは、発振回路
から与えられた高周波電圧によって、トルクに相応する
高周波電圧を誘起してトルクを検出し、所定の処理回路
によってそのトルクを電気信号に変換し、それをコント
ローラに与えている。またトルクセンサにはバッテリの
電圧を安定化する電源安定化部の出力電圧を与えてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の電動パワーステアリング装置は、電源安定化部
が故障して、その出力電圧が大きく変化した場合には、
トルクセンサがトルクを誤検出してコントローラが電動
機を誤制御する虞れがあるから、電源安定化部の出力電
圧を例えばウインドコンパレータによって出力電圧が所
定範囲内であるか否かを監視して、電源安定化部が故障
した場合には電動機により操舵力を補助しないようにし
ている。
ところで、製造された電源安定化部の出力電圧は個々
に僅かに差があり、また電源安定化部の出力特性も個々
に僅かに差があるから、電源安定化部によっては、トル
クが零の場合であっても、トルクセンサがトルクを検出
した如き微小の電圧を出力することが起こり得て、トル
クセンサの出力を適正な不感帯域に設定できないという
問題がある。それ故、電源安定化部が故障して、その出
力電圧が僅かに変化した場合にはトルクセンサの出力電
圧が不感帯域から脱出して電動機が誤制御され安全性が
損なわれるという問題がある。
本発明は斯かる問題に鑑み、電源安定化部の出力電圧
及びトルクセンサの出力特性のバラツキに関係なく、ト
ルクを検出していない場合にはトルクセンサの出力を適
正な不感帯域に設定でき、故障により電源安定化部の出
力電圧が変化しても、操舵力を補助する電動機が誤制御
されることがない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。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、バッテ
リの電圧を安定化する電源安定化部を有し、操舵輪の回
転により生じるトルクを検出するトルクセンサのトルク
出力に応じて電動機を駆動して操舵力を補助する電動パ
ワーステアリング装置において、前記電源安定化部の出
力電圧が与えられており、トルクを検出していないトル
クセンサの出力電圧を所定値に設定するオフセット電圧
を出力するオフセット電圧出力部、バッテリ投入時のオ
フセット電圧を記憶する記憶手段、及び該記憶手段が記
憶したオフセット電圧と前記オフセット電圧出力部が出
力するオフセット電圧との比較結果に基づいて前記電源
安定化部の故障を検出する手段を備えたことを特徴とす
る。
〔作用〕
記憶手段に記憶してあるバッテリ投入時のオフセット
電圧と、トルクを検出していないトルクセンサの出力電
圧を所定値に設定するオフセット電圧を出力するオフセ
ット電圧出力部が出力するオフセット電圧との比較結果
から電源安定化部の故障の有無が検出され、安全性が高
まる。
〔実施例〕
以下本発明をその実施例を示す図面により詳述する。
第1図は本発明に係る電動パワーステアリング装置の模
式図、第2図は第1図におけるトルクセンサの要部ブロ
ック図である。第1図において、スピードセンサSS及び
トルクセンサTSの出力はコネクタCN1を介して電動パワ
ーステアリング装置のコントローラCTRへ入力されてい
る。また負極を接地しているバッテリBの電圧を、キー
スイッチSW及びコネクタCN1を介してコントローラCTRへ
与えている。コントローラCTRの接地部はコネクタCN1を
介して接地Eされている。操舵力を補助する電動機Mは
コネクタCN2を介してコントローラCTRと接続されてい
る。
第2図において、電源安定化部2の出力電圧はトルク
センサTSの発振回路3へ与えられており、また抵抗分圧
回路からなるオフセット電圧出力部4へ与えられてい
る。トルクセンサTSは発振回路3と、温度補償コイルL1
及びコンデンサC1を並列接続した温度補償回路5と、ト
ルク検出コイルL2及びコンデンサC2を並列接続したトル
ク検出回路6と、クランプ回路7,12と、ピーク検出回路
8,13と、差動増幅回路11と、基準電圧回路9と、比較回
路10と、オフセット電圧出力部4と、電源安定化部2
と、電圧−電流変換回路14,15と、コネクタCN1とを備え
ている。
電動パワーステアリング装置のコントローラCTRは、
コネクタCN2と、電流−電圧変換回路16,17と、マイクロ
コンピュータ18と、電源安定化部19とを備えている。温
度補償コイルL1は周囲温度に関連してそのインダクタン
スが変化し、トルク検出コイルL2は図示しないコラムシ
ャフトに作用したトルク及び周囲温度に関連して、その
インダクタンスが変化する。そして前記発振回路3の発
振出力は、抵抗R1を介して温度補償回路5の一側に与え
られており、その他側は接地されている。また発振回路
3の発振出力は抵抗R2を介してトルク検出回路6の一側
に与えられており、その他側は接地されている。温度補
償回路5の共振電圧をクランプ回路7に与えており、ク
ランプ回路7は与えられた電圧波形の負側最大値を0Vに
なすように波形を正電圧側へレベル変更させるようにな
っている。このクランプ回路7の出力電圧をピーク検出
回路8に与えている。ピーク検出回路8は与えられた電
圧の正電圧のピーク値を検出しその出力電圧を、所定の
電圧を予め設定している基準電圧回路9の基準電圧を与
えている比較回路10及び差動増幅回路11に与えている。
また前記トルク検出回路6の共振電圧をクランプ回路12
に与えており、クランプ回路12の出力電圧をピーク検出
回路13に与えている。このクランプ回路12及びピーク検
出回路13は、前記クランプ回路7及びピーク検出回路13
と同様の動作をする。そしてピーク検出回路13の出力電
圧は差動増幅回路11に与えられている。
前記オフセット電圧出力部4のオフセット電圧は電源
安定化部2の出力電圧を分圧して得ており、トルクセン
サTSがトルクを検出していない場合に所定電圧、例えば
2.5Vになるように、そのオフセット電圧を差動増幅回路
11及び電圧−電流変換回路14に与えている。差動増幅回
路11はピーク検出回路8,13の各出力電圧の差を求めると
ともに、求めた差の電圧にオフセット電圧を加えた出力
電圧を出力するようになっている。そしてその出力電圧
を電圧−電流変換回路15に与えている。比較回路10の出
力電圧はコネクタCN1,CN2を介してコントローラCTRのマ
イクロコンピュータ18へ入力されている。また電圧−電
流変換回路15,14の各出力は、コネクタCN1,CN2を介し
て、電流−電圧変換部16,17へ各入力されており、その
夫々の出力をコントローラCTRのマイクロコンピュータ1
8へ入力している。コントローラCTRの電源安定化部19に
は、外部に設けてあるバッテリB電圧がキースイッチSW
及びコネクタCN2を介して与えられており、電源安定化
部19の出力電圧はコントローラCTR内の回路及びコネク
タCN2,CN1を介してトルクセンサTSの電源安定化部2及
びトルクセンサTS内の図示しない電子回路へ与えられて
いる。なお、コントローラCTR及びトルクセンサTSの接
地部E及びEはコネクタCN1,CN2を介して、共通に接続
されている。また、外部の接地点E0はコネクタCN2を介
してコントローラCTRの接地部Eと接続されている。コ
ントローラCTRのマイクロコンピュータ18には図示しな
いメモリを内蔵しており、キースイッチSWの操作により
バッテリBが投入された場合にその投入時点のオフセッ
ト電圧を記憶するようになっている。またマイクロコン
ピュータ18は、電圧−電流変換回路14から与えられたオ
フセット電圧とバッテリ投入時のオフセット電圧を記憶
したオフセット電圧とを比較して、その差が生じた場合
には電動機Mにより操舵力を補助しないマニュアルモー
ドに切換えるようになっている。更に電圧−電流変換回
路14,15から与えられた両出力の差を求めて、求めた差
の出力に基づいて電動機Mを制御するようになってい
る。更にマイクロコンピュータ18は、比較回路10の出力
が与えられた場合には前記マニュアルモードに切換える
ようになっている。
次にこのように構成した電動パワーステアリング装置
の動作を説明する。
キースイッチSWを閉路してバッテリBを投入すると、
バッテリBの電圧を安定化する電源安定化部19の出力電
圧が、トルクセンサTSの電源安定化部2に与えられて、
その出力電圧が発振回路3及びオフセット電圧出力部4
に夫々与えられる。そしてオフセット電圧出力部4が出
力するオフセット電圧は差動増幅回路11及び電圧−電流
変換回路14に与えられる。電圧−電流変換回路14はオフ
セット電圧を電流に変換してコネクタCN1,CN2を介して
電圧−電流変換部17に与え、それを電圧変換してマイク
ロコンピュータ18に与え、バッテリ投入時のオフセット
電圧を図示しないメモリに記憶する。一方、発振回路3
は発振動作してその発振出力を、温度補償回路5及びト
ルク検出回路6に与える。温度補償回路5の共振電圧は
周囲温度に関連して得られてクランプ回路7に与えられ
る。またトルク検出回路6の共振電圧は操舵輪の操作に
より作用したトルク及び周囲温度に関連して得られてク
ランプ回路12に与えられる。クランプ回路7,12の各出力
電圧は、ピーク検出回路8,13に各別に与えられて、その
各出力電圧がともに差動増幅回路11に与えられる。ここ
で差動増幅回路11はピーク検出回路8及び13の各出力電
圧の差を求め、その差の出力電圧にオフセット電圧を加
えることになる。即ち温度補償回路5の出力電圧をV1
トルク検出回路6の出力電圧をV2、オフセット電圧をV
OFF、差動増幅回路11の出力電圧をV3とすると、 V3=A(V2−V1)+VOFF …(1) 但しAは差動増幅回路の増幅率 となる。したがって、差動増幅回路11の出力電圧は温度
補償回路5及びトルク検出回路6の周囲温度に関連する
出力電圧が相殺されて、検出したトルクに関連する出力
電圧のみが得られることになる。いまトルクセンサTSが
トルクを検出していない場合には差動増幅回路11の出力
電圧はオフセット電圧となり、一方トルクを検出した場
合には操舵輪の回転方向により、オフセット電圧を基準
にして差動増幅回路11の出力電圧が増減することにな
る。この差動増幅回路11の出力電圧は電圧−電流変換回
路15に与えられて、電流に変換されコネクタCN1,CN2を
介してコントローラCTRの電流−電圧変換部16に与えら
れて電圧変換されてマイクロコンピュータ18に与えられ
る。コントローラCTRのマイクロコンピュータ18は電圧
−電流変換回路14,15の両出力の差の出力に基づいて電
動機Mを制御するが、トルクが検出されていない場合は
電圧−電流変換回路14,15の各出力電圧は等しく差の出
力が得られないため電動機Mは制御されない。しかる
に、トルクを検出すると電圧−電流変換回路14,15の両
出力に差が生じ、その差の出力によって電動機Mが制御
されて駆動して、操舵力を補助することになる、このよ
うに電圧−電流変換回路14,15の出力差を求めることに
より、トルクセンサTS及び電源安定化部2の周囲温度に
関連する出力電圧を更に相殺して、トルク出力をより温
度補償することになる。また電源安定化部2の出力電圧
が変動してもその変動に起因して出力差が生じないか
ら、電源安定化部2の故障により電動機Mを誤制御する
ことがない。
そして、マイクロコンピュータ18はバッテリ投入時の
オフセット電圧と、その後に電圧−電流変換回路14から
与えられるオフセット電圧とを比較していて、電源安定
化部2が故障してその出力電圧が変化すると、オフセッ
ト電圧が変化して、バッテリ投入時のオフセット電圧と
差が生じる。それにより電源安定化部2の故障が検出さ
れる。このように電源安定化部2の故障が検出される
と、電動機Mの制御を禁止して、電動機Mの駆動力を用
いずに操舵輪の操作のみで操行を行うマニュアルモード
に切換えることになる。したがって、電源安定化部2が
故障した場合にはオフセット電圧が変化するから、それ
によってコントローラCTRによる電動機Mの誤制御がな
いままにマニュアルモードに切換って、電源安定化部2
の故障時の安全性が高められることになる。
更に、発振回路3が故障して発振出力が消滅した場合
は温度補償回路5の出力電圧が消滅してピーク検出回路
8の出力電圧が比較回路10に与えられなくなり、基準電
圧回路9から与えられる基準電圧のみが比較回路10に与
えられて、比較回路10の出力電圧がマイクロコンピュー
タ18に与えられる。これにより、マイクロコンピュータ
18は発振回路3の故障を検出すると、前述したマニュア
ルモードに切換えて、電動機Mの制御を禁止することに
なる。それ故、発振回路3の不調によって電動機Mが制
御されて駆動されることがなく安全性が高められること
になる。
なお、本実施例では、差動増幅回路11の出力電圧及び
オフセット電圧出力部4のオフセット電圧を夫々、電圧
−電流変換回路15,14により電流に変換してコントロー
ラCTRに与えたが、これはコントローラCTRに与えるまで
の回路途中における電圧降下等による電圧変化を可及的
に減少させるためであり、この構成に限定するものでは
ない。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明はバッテリ投入時のオフ
セット電圧を記憶する記憶手段を備え、この記憶手段に
記憶させてあるオフセット電圧と、トルクセンサがトル
クを検出していないときのその出力電圧となるオフセッ
ト電圧を出力するオフセット電圧出力部から出力される
オフセット電圧とを比較し、その比較結果に基づいて電
源安定化部の故障を検出するから、電源安定化部が故障
しても操舵力を補助する電動機が誤制御されない。した
がって、検出したトルクに関連して操舵力を補助する電
動機を高精度に制御でき、電源安定化部が故障したとき
は電動機の制御が禁止されて安全性に優れた電動パワー
ステアリング装置を提供できる優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電動パワーステアリング装置の模
式図、第2図はトルクセンサ要部のブロック図である。 2……電源安定化部、3……発振回路 4……オフセット電圧出力部、5……温度補償回路 6……トルク検出回路、10……比較回路 11……差動増幅回路、18……マイクロコンピュータ B……バッテリ、M……電動機、TS……トルクセンサ CTR……コントローラ、CN1,CN2……コネクタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バッテリの電圧を安定化する電源安定化部
    を有し、操舵輪の回転により生じるトルクを検出するト
    ルクセンサのトルク出力に応じて電動機を駆動して操舵
    力を補助する電動パワーステアリング装置において、 前記電源安定化部の出力電圧が与えられており、トルク
    を検出していないトルクセンサの出力電圧を所定値に設
    定するオフセット電圧を出力するオフセット電圧出力
    部、バッテリ投入時のオフセット電圧を記憶する記憶手
    段、及び該記憶手段が記憶したオフセット電圧と前記オ
    フセット電圧出力部が出力するオフセット電圧との比較
    結果に基づいて前記電源安定化部の故障を検出する手段
    を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装
    置。
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