JP2694612B2

JP2694612B2 - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2694612B2
Application number: JP19161788A
Authority: JP
Inventors: 秀年田伏
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1988-07-30
Filing date: 1988-07-30
Publication date: 1997-12-24
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: DE68904838D1; EP0353656B1; US4987964A; DE68904838T2; EP0353656A3; JPH0241975A; EP0353656A2

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、電動式パワーステアリング装置に関す
る。

従来技術および発明の課題電動式パワーステアリング装置として、第８図に示す
ように、搭載スペース等の関係から、電動式パワーステ
アリング装置が、電動モータ（１）の駆動回路（モータ
駆動回路）（11）、電動クラッチ（２）の駆動回路（ク
ラッチ駆動回路）（12）およびフェイルセーフリレー
（13）等から構成されるパワーユニット（10）と、トル
クセンサ（３）、車速センサ（４）等からの検出信号が
入力されるCPUを含む制御回路（21）から構成されるコ
ントロールユニット（20）とに分離して配されるものが
ある。

このような電動式パワーステアリング装置では、コン
トロールユニット（20）と、パワーユニット（10）の各
駆動回路とが送信線（Ｌ）によって接続され、この送信
線（Ｌ）を介して、コントロールユニット（20）からパ
ワーユニット（10）にオン、オフ２種類の論理的制御信
号が送られることにより、パワーユニット（10）の各駆
動回路が駆動される。

しかしながら、このような電動式パワーステアリング
装置では、送信線（Ｌ）に断線、地絡、混触等が発生す
ると、それに対応するパワーユニット（10）の駆動回路
が誤動作を起こし、場合によっては、危険な事態を招く
という問題がある。たとえば、電動モータ（１）の駆動
回路（11）に対する送信線（Ｌ）が断線して、論理的制
御信号が常にオンに固定されてしまうと、運転者に予期
しない操舵補助力が働いて危険である。

この発明は、送信線に断線、地絡、混触等が発生した
ときに、危険な状態になるのを防止できる安全性の高い
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この発明による電動式パワーステアリング装置は、電
動モータ等の駆動回路を中心としたパワーユニットと、
駆動回路を制御する制御回路を中心としたコントロール
ユニットとに分離され、コントロールユニットとパワー
ユニットの各駆動回路とが送信線によって接続され、こ
の送信線を介して、コントロールユニットの制御回路か
らパワーユニットの各駆動回路にオン、オフを表わす論
理的制御信号が送られることにより、パワーユニットの
各駆動回路が制御される電動式パワーステアリング装置
において、コントロールユニット側に設けられかつ制御
回路から入力されるオンを表わす論理的制御信号がパル
ス信号の形に変換されるように論理的制御信号を変換す
る第１信号変換手段、およびパワーユニット側に設けら
れかつ第１信号変換手段に送信線を介して接続され、第
１信号変換手段からの入力信号がパルス信号である場合
にオンの論理的制御信号を駆動回路に出力し、第１信号
変換手段からの入力信号がパルス信号でない場合にはオ
フの論理的制御信号を駆動回路に出力する第２信号変換
手段を備えていることを特徴とする。

発明の作用各駆動回路を制御するための制御回路からの論理的制
御信号は、コントロールユニット側で、第１信号変換手
段によって、オンを表わす論理的制御信号がパルス信号
の形に変換されるように変換される。変換された信号
は、送信線を介してパワーユニットの第２信号変換手段
に送られる。

第１信号変換手段からの第２信号変換手段の入力信号
がパルス信号である場合には、第２信号変換手段からオ
ンの論理的制御信号が駆動回路に出力される。第１信号
変換手段からの第２信号変換手段の入力信号がパルス信
号でない場合には、第２信号変換手段からオフの論理的
制御信号が駆動回路に出力される。送信線に断線等の異
常が発生した場合には、第１信号変換手段からの第２信
号変換手段の入力信号は、第１信号変換手段の出力波形
にかかわらず常にパルス信号とはならないので、第２信
号変換手段から駆動回路への出力はオフの論理的制御信
号となる。

実施例以下、第１図〜第７図を参照してこの発明の実施例に
ついて説明する。

第１図は、コントロールユニット（20）からパワーユ
ニット（10）のモータ駆動回路（11）内のパワートラン
ジスタ駆動回路に制御信号を送るための伝送回路を示し
ている。制御信号ａは、１または０の２つの論理値をも
ち、一方の論理値は、パワートランジスタをオンさせる
オン指令であり、他方の論理値はパワートランジスタを
オフさせるオフ指令である。

この制御信号ａは、コントロールユニット（20）内に
設けられかつ基準パルス信号ｂが入力している第１信号
変換回路（22）に送られ、基準パルス信号ｂに基づい
て、オンを表わす制御信号ａがパルス信号の形に変換さ
れるように変換される。

第１信号変換回路（22）によって変換された信号ｃ
は、送信線（Ｌ）を介してパワーユニット（10）内の第
２信号変換回路（14）に送られる。第２の信号変換回路
（14）は、入力信号がパルス信号である場合にオンの制
御信号を出力し、入力信号がパルス信号でない場合にオ
フの制御信号を出力する。

第２図は、制御信号ａの論理値が０のときにパワート
ランジスタをオフさせるオフ指令であり、制御信号ａの
論理値が１のときにパワートランジスタをオンさせるオ
ン指令である場合の、伝送回路の詳細を示している。

コントロールユニット（20）内において、制御信号ａ
はNAND回路（31）の一方の入力端子に入力する。NAND回
路（31）の他方の入力端子には、基準パルス信号ｂが入
力する。NAND回路（31）の出力信号ｃは、抵抗（32）、
ダイオードクランプ回路（33）、抵抗（34）およびコン
トロールユニット（20）の出力端子（PO）を介して、送
信線（Ｌ）に送られ、送信線（Ｌ）を介してパワーユニ
ット（10）の入力端子（PI）に送られる。

パワーユニット（10）の入力端子（PI）に送られてき
た信号ｃは、抵抗（41）およびダイオードクランプ回路
（42）を介して第１インバータ（43）に送られ、信号ｃ
が反転される。第１インバータ（43）の出力信号ｄ（＝
）は、微分回路（44）に送られる。微分回路（44）か
らは、信号ｄの立上がりタイミングで正のトリガパルス
が、信号ｄの立下がりタイミングで負のトリガパルスが
出力される。微分回路（44）の出力信号ｅは、整流ダイ
オード（45）に送られ、整流ダイオード（45）からは信
号ｄのうち正のトリガパルスのみが出力される。

整流ダイオード（45）の出力信号ｆは、充放電回路
（46）に送られる。この充放電回路（46）は、一端が電
源Vcに充電抵抗（47）を介して接続されかつ他端が接地
されたコンデンサ（48）と、コレクタがコンデンサ（4
8）の一端に放電抵抗（49）を介して接続されかつエミ
ッタが接地されたスイッチングトランジスタ（50）とを
備えている。信号ｆはスイッチングトランジスタ（50）
のベースに送られている。信号ｆがＬレベルのときに
は、スイッチングトランジスタ（50）はオフであるの
で、電源Vcによってコンデンサ（48）が充電される。信
号ｆがＨレベルのときには、スイッチングトランジスタ
（50）がオンとなり、コンデンサ（48）に蓄積されてい
る電荷が放電抵抗（49）およびスイッチングトランジス
タ（50）を介して放電される。

充放電回路（46）の出力ｇは、抵抗（51）を介して第
２インバータ（52）に送られ、反転される。第２インバ
ータ（52）の出力ｈ（＝）は、モータ駆動回路（11）
のパワートランジスタ駆動回路（図示略）に送られる。

第３図は、第２図の各部の信号を示している。制御信
号ａの論理値が０（オフ指令信号）、すなわち制御信号
ａのレベルがＬレベルであるときには（時点t0〜t1）、
NAND回路（31）の出力ｃは、Ｈレベルとなる。したがっ
て、第１インバータ（43）の出力ｄがＬレベルを維持
し、微分回路（44）の出力ｅおよび整流ダイオード（4
5）の出力ｆは零のままとなる。整流ダイオード（45）
の出力ｆが零なので、スイッチングトランジスタ（50）
はオフ状態であり、充放電回路（46）のコンデンサ（4
8）には電荷が充電された状態となり、充放電回路（4
6）の出力電圧ｇは電源電圧Vcと等しくなる。電圧Vc
は、第２インバータ（52）のスレッショルド電圧Vsより
高いので、第２インバータ（52）の出力ｈはＬレベルと
なり、制御信号ａと同様にオフ指令となる。このため、
モータ駆動回路（11）の対応するパワートランジスタ
は、オフとなる。

制御信号ａがＨレベル（オン指令）に反転されると
（時点t1）、NAND回路（31）の出力ｃは、基準パルス信
号ｂがＨレベルのときにはＬレベルとなり、基準パルス
信号ｂがＬレベルのときにはＨレベルとなるパルス信号
となる。第１インバータ（43）の出力ｄは、NAND回路
（31）の出力ｃが反転されたパルス信号となる。

微分回路（44）からは、第１インバータ（43）から出
力されるパルス信号ｄの立上がりタイミングで正のトリ
ガパルスが、信号ｄの立下がりタイミングで負のトリガ
パルスが出力される。そして、整流ダイオード（45）に
よって、負のトリガパルスが除去される。

整流ダイオード（45）から正のトリガパルスが出力さ
れると、その間、充放電回路（46）のスイッチングトラ
ンジスタ（50）がオンとなり、コンデンサ（48）から電
荷が放電され、充放電回路（46）の出力電圧ｇが零まで
一旦低下する。そして、充放電回路（46）の出力電圧が
第２インバータ（52）のスレッショルド電圧Vsより低下
すると（時点t2）、第２インバータ（52）の出力ｈがＨ
レベルに反転する。整流ダイオード（45）の出力ｆが零
になると、スイッチングトランジスタ（50）がオフとな
り、コンデンサ（48）が充電され、充放電回路（46）の
出力電圧ｇが除々に増加していく。そして、整流ダイオ
ード（45）から正のトリガパルスが再び出力されると、
コンデンサ（48）から電荷が放電され、充放電回路（4
6）の出力電圧ｇが零まで再び低下し、整流ダイオード
（45）の出力ｆが零になると、コンデンサ（48）が充電
され、充放電回路（46）の出力電圧ｇが除々に増加して
いく。

つまり、充放電回路（46）のコンデンサ（48）は、整
流ダイオード（45）から正のトリガパルスが出力される
毎に放電および充電を繰り返し、充放電回路（46）の出
力ｇは、減少して増加するというように変化する。この
充放電動作時に、充放電回路（46）の出力電圧ｇが、第
２インバータ（52）のスレッショルド電圧Vs以上になら
ないように、基準パルス信号ｂの周期および充放電回路
（46）の時定数が設定されている。したがって、制御信
号ａがＨレベルになると、第２インバータ（52）の出力
ｈは、Ｈレベルとなり、パワートランジスタがオンとな
る。

制御信号ａがＨレベル（オン指令）のときに、時点t3
で、送信線（Ｌ）に断線が発生すると、基準パルス信号
ｂの電圧レベルにかかわらず、第１インバータ（43）の
入力信号がＬレベルとなるので、第１インバータ（43）
の出力ｄはＨレベルとなり、かつこの状態を維持する。

第１インバータ（43）の出力ｄがＬレベルのときに送
信線（Ｌ）に断線が発生したとすると、断線が発生した
ときに第１インバータ（43）の出力ｄがＨレベルに反転
し、そのレベルが維持される。そして、第１インバータ
（43）の出力ｄがＨレベルに反転したタイミングで（時
点t3）、微分回路（44）から正のトリガパルスが出力さ
れ、整流ダイオード（45）から正のトリガパルスが出力
される。しかしながら、第１インバータ（43）の出力ｄ
は、送信線（Ｌ）が断線した時点t3からＨレベルを維持
するから、これ以降においては、微分回路（44）および
整流ダイオード（45）からはトリガパルスは出力されな
い。

時点t3で整流ダイオード（45）から正のトリガパルス
が出力されると、スイッチングトランジスタ（50）がオ
ンとなり、充放電回路（46）のコンデンサ（48）から電
荷が放電され、充放電回路（46）の出力電圧ｇが零まで
一旦低下する。しかしながら、整流ダイオード（45）の
出力は、正のトリガパルスが出力された後、零になりか
つこの状態を維持するので、これ以降スイッチングトラ
ンジスタ（50）がオフとなり、コンデンサ（48）が充電
される。したがって、充放電回路（46）の出力電圧ｇ
は、増加していき電源電圧Vcまで上昇して定常状態とな
る。充放電回路（46）の出力電圧ｇが増加して、第２イ
ンバータ（52）のスレッショルド電圧Vsを越えると（時
点t4）、第２インバータ（52）の出力ｈがＬレベル（オ
フ指令）に反転し、パワートランジスタがオフにされ
る。

制御信号ａがＬレベル（オフ指令）のときに、送信線
（Ｌ）に断線が生じた場合には、第１インバータ（43）
の出力ｄは、Ｈレベルを維持し、第２インバータ（52）
の出力ｈはＬレベルとなり、パワートランジスタはオン
されない。

つまり、上記伝送回路では、送信線（Ｌ）に断線、地
絡、混触等が発生していない場合には、制御信号ａをコ
ントロールユニット（20）からパワーユニット（10）の
モータ駆動回路（11）のパワートランジスタ駆動回路に
正確に送信でき、送信線（Ｌ）に断線、地絡、混触等が
発生した場合には、制御信号ａがオフ指令のときはもち
ろんのことオン指令であっても、パワートランジスタ駆
動回路にオフ指令を送ることがてきる。

第４図は、制御信号ａの論理値が０のときにパワート
ランジスタをオンさせるオン指令であり、制御信号ａの
論理値が１のときにパワートランジスタをオフさせるオ
フ指令である場合の伝送回路を示し、第５図は第４図の
各部の信号を示している。第４図において、第２図と同
じものには、同じ符号が付けられている。この伝送回路
は、NAND回路（31）の代わりにNOR（回路31A）が用いら
れている点が、第２図の伝送回路と異なっている。

制御信号ａの論理値が１（オフ指令）、すなわち制御
信号ａのレベルがＨレベルであるときには、NOR回路（3
1A）の出力ｃは、Ｌレベルとなる。したがって、第１イ
ンバータ（43）の出力ｄがＨレベル状態を維持し、部分
回路（44）の出力ｅおよび整流ダイオード（45）の出力
ｆは零のままとなる。整流ダイオード（45）の出力ｆが
零なので、スイッチングトランジスタ（50）はオフ状態
であり、充放電回路（46）のコンデンサ（48）には電荷
が充電された状態となり、充放電回路（46）の出力電圧
ｇは電源電圧Vcと等しくなる。電圧Vcは、第２インバー
タ（52）のスレッショルド電圧Vsより高いので、第２イ
ンバータ（52）の出力ｈはＬレベルとなり、制御信号ａ
と同様にオフ指令となる。このため、モータ駆動回路
（11）の対応するパワートランジスタは、オフとなる。

制御信号ａがＬレベル（オン指令）に反転されると
（時点t1）、NOR回路（31A）の出力ｃは、基準パルス信
号ｂがＨレベルのときにはＬレベルとなり、基準パルス
信号ｂがＬレベルのときにはＨレベルとなるパルス信号
となる。第１インバータ（43）の出力ｄは、NOR回路（3
1A）の出力ｃが反転されたパルス信号となる。

整流ダイオード（45）から正のトリガパルスが出力さ
れると、その間、充放電回路（46）のスイッチングトラ
ンジスタ（50）がオンとなり、コンデンサ（48）から電
荷が放電され、充放電回路（46）の出力電圧ｇが零まで
一旦低下する。そして、充放電回路（46）の出力電圧ｇ
が第２インバータ（52）のスレッショルド電圧Vsより低
下すると（時点t2）、第２インバータ（52）の出力ｈが
Ｈレベルに反転する。整流ダイオード（45）の出力ｆが
零になると、スイッチングトランジスタ（50）がオフと
なり、コンデンサ（48）が充電され、充放電回路（46）
の出力電圧ｇが除々に増加していく。そして、整流ダイ
オード（45）から正のトリガパルスが再び出力される
と、コンデンサ（48）から電荷が放電され、充放電回路
（46）の出力電圧ｇが零まで再び低下し、整流ダイオー
ド（45）の出力ｆが零になると、コンデンサ（48）が充
電され、充放電回路（46）の出力電圧ｇが除々に増加し
ていく。

この充放電動作時に、充放電回路（46）の出力電圧ｇ
が、第２インバータ（52）のスレッショルド電圧Vs以上
にならないように、基準パルスｂの周期および充放電回
路（46）の時定数が設定されているので、制御信号ａが
Ｌレベルのときには、第２インバータ（52）の出力ｈが
Ｈレベルになり、パワートランジスタがオンとなる。

制御信号ａがＬレベル（オフ指令）のときに、送信線
（Ｌ）に断線が発生すると（時点t3）、基準パルスｂの
電圧レベルにかかわらず、第１インバータ（43）の入力
信号がＬレベルとなるので、第１インバータ（43）の出
力ｄはＨレベルとなり、かつこの状態を維持する。

第１インバータ（43）の出力ｄがＬレベルのときに断
線が発生したとすると、断線が発生したときに第１イン
バータ（43）の出力ｄがＨレベルに反転し、そのレベル
が維持される。そして、第１インバータ（43）の出力ｄ
がＨレベルに反転したタイミング（時点t3）で、微分回
路（44）から正のトリガパルスが出力され、整流ダイオ
ード（45）から正のトリガパルスが出力される。しかし
ながら、第１インバータ（45）の出力ｄは、送信線
（Ｌ）の断線によってＨレベルを維持するから、これ以
降においては、微分回路（44）および整流ダイオード
（45）からはトリガパルスは出力されない。

時点t3で整流ダイオード（45）から正のトリガパルス
が出力されると、スイッチングトランジスタ（50）がオ
ンとなり、充放電回路（46）のコンデンサ（48）が放電
して、充放電回路（46）の出力電圧ｇが零まで一旦低下
する。しかしながら、整流ダイオード（45）の出力は、
正のトリガパルスが出力された後、零になりかつこの状
態を維持するので、これ以降スイッチングトランジスタ
（50）がオフとなり、コンデンサ（48）が充電される。
したがって、充放電回路（46）の出力電圧ｇは、増加し
ていき電源電圧Vcまで上昇して定常状態となる。充放電
回路（46）の出力電圧ｇが増加して、第２インバータ
（52）のスレッショルド電圧Vsを越えると（時点t4）、
第２インバータ（52）の出力ｈがＬレベルに反転し、パ
ワートランジスタがオフにされる。

制御信号ａがＨレベル（オフ指令）のときに、送信線
（Ｌ）に断線が生じた場合には、第１インバータ（43）
の出力ｄは、Ｈレベルのままとなるので、第２インバー
タ（52）の出力ｈはＬレベルとなり、パワートランジス
タはオンされない。

上記実施例では、コントロールユニット（20）からパ
ワーユニット（10）内のモータ駆動回路（11）へ制御信
号を送るための伝送回路について、説明したが、コント
ロールユニット（20）からパワーユニット（10）内のク
ラッチ駆動回路（12）、フェイルセーフリレー（13）等
へ制御信号を送るための伝送回路にもこの発明を適用で
きることはいうまでもない。

ところで、フェイルセーフ用の制御信号は、通常、コ
ントロールユニット（20）から、パワーユニット（10）
のフェイルセーフリレー（13）等に送られるが、送信線
の断線等の異常による誤動作をより完全に回避するため
に、パワーユニット（10）の各機器の故障診断回路およ
びフェイルセーフ制御回路をパワーユニット側に設け、
パワーユニット側だけでもフェイルセーフ制御を行える
ようにすることが好ましい。

第６図は、パワーユニット側だけでもフェイルセーフ
制御を行えるようにした回路例を示し、第７図は第６図
の各部の信号を示している。モータ駆動回路（11）は、
４つのパワートランジスタ（61）（62）（63）（64）か
らなるブリッジ回路で構成されている。パワートランジ
スタ（61）（64）は正転用であり、パワートランジスタ
（62）（63）は逆転用である。

モータ駆動回路（11）、クラッチ駆動回路（12）等の
故障診断回路（図示略）からの故障判定信号j1〜j4は、
NAND回路（65）に送られる。各故障診断回路はパワーユ
ニット内に設けられている。各故障判定信号j1〜j4は、
常時はＨレベルであり、対応する故障診断回路によって
診断対象に故障が発生したと判定されたときには、Ｌレ
ベルになる。

故障判定信号j1〜j4のうちの１つでもＬレベルになる
と、NAND回路（65）の出力ｋがＨレベルになり、下流側
正転用パワートランジスタ（64）のベースに接続された
フェイルセーフ用スイッチングトランジスタ（66）およ
び下流側逆転用パワートランジスタ（63）のベースに接
続されたフェイルセーフ用スイッチングトランジスタ
（67）がともにオンとなる。したがって、下流側正転用
パワートランジスタ（64）および下流側逆転用パワート
ランジスタ（63）が強制的にオフされる。

また、NAND回路（65）の出力ｋがＨレベルになると、
NAND回路（65）に接続されたインバータ（68）の出力が
Ｌレベルに反転し、充放電回路（69）のコンデンサ（7
0）の電荷が放電される。そして、NAND回路（65）の出
力が所定時間Ta以上Ｈレベルを維持すると、充放電回路
（69）の出力電圧ｌがスイッチングトランジスタ（71）
の動作電圧Vaより小さくなり（時点t1）、スイッチング
トランジスタ（71）がオフとなり、フエイルセーフリレ
ー（13）の作動が停止し、その接点がオフとなる。つま
り、電動モータ（１）への電力供給が停止される。

NAND回路（65）の出力ｋがＨレベルになったときに、
ただちにフェイルセイフリレー（13）を停止させない
で、NAND回路（65）の出力が所定時間以上Ｈレベルを維
持したときに、フェイルセイフリレー（13）を停止させ
ているのは、故障診断回路の誤動作によってフェイルセ
イフリレー（13）が停止しないようにするためである。

発明の効果この発明による電動式パワーステアリング装置では、
コントロールユニットとパワーユニットとを接続する送
信線に断線、地絡、混触等の異常が発生したときには、
対応するパワーユニットの駆動回路がオフされるので、
送信線の異常によって危険な状態になるのを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図はこの発明の実施例を示し、第１図は伝
送回路の概略構成を示す電気ブロック図、第２図は伝送
回路の具体例を示す電気回路図、第３図は第２図の各部
の信号を示すタイムチャート、第４図は伝送回路の他の
具体例を示す電気回路図、第５図は第４図の各部の信号
を示すタイムチャート、第６図はパワーユニット側に設
けられたフエイルセーフ制御回路を示す電気回路図、第
７図は第６図の各部の信号ならびにパワートランジスタ
およびフエイルセーフリレーの作動状態を示すタイムチ
ャート、第８図は従来の電動式パワーステアリング装置
の全体構成を示す電気ブロック図である。（10）……パワーユニット、（20）……コントロールユ
ニット、（14）……第２信号変換回路、（22）……第１
信号変換回路、（Ｌ）……送信線。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電動モータ等の駆動回路を中心としたパワ
ーユニットと、駆動回路を制御する制御回路を中心とし
たコントロールユニットとに分離され、コントロールユ
ニットとパワーユニットの各駆動回路とが送信線によっ
て接続され、この送信線を介して、コントロールユニッ
トの制御回路からパワーユニットの各駆動回路にオン、
オフを表わす論理的制御信号が送られることにより、パ
ワーユニットの各駆動回路が制御される電動式パワース
テアリング装置において、コントロールユニット側に設けられかつ制御回路から入
力されるオンを表わす論理的制御信号がパルス信号の形
に変換されるように論理的制御信号を変換する第１信号
変換手段、およびパワーユニット側に設けられかつ第１信号変換手段に送
信線を介して接続され、第１信号変換手段からの入力信
号がパルス信号である場合にオンの論理的制御信号を駆
動回路に出力し、第１信号変換手段からの入力信号がパ
ルス信号でない場合にはオフの論理的制御信号を駆動回
路に出力する第２信号変換手段、を備えていることを特徴とする電動式パワーステアリン
グ装置。