JP2729812B2 - Electric power steering device - Google Patents

Electric power steering device

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JP2729812B2
JP2729812B2 JP26016488A JP26016488A JP2729812B2 JP 2729812 B2 JP2729812 B2 JP 2729812B2 JP 26016488 A JP26016488 A JP 26016488A JP 26016488 A JP26016488 A JP 26016488A JP 2729812 B2 JP2729812 B2 JP 2729812B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自動車などの電動式パワーステアリング
装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric power steering device for an automobile or the like.

従来の技術および発明の課題 自動車などの電動式パワーステアリング装置として、
4つのFETよりなるブリッジ回路で構成されたモータ駆
動回路と、操舵方向に対応する操舵方向指令信号を出力
する手段と、操舵力に対応するモータ電流指令信号を出
力する手段と、モータ電流指令信号に対応するPWM信号
を主力するPWM変調手段と、操舵方向指令信号とPWM信号
に基いてモータ駆動回路のFETを制御するスイッチング
手段とを備えたものが知られている。
2. Related Art and Problems of the Invention As an electric power steering device for an automobile or the like,
A motor drive circuit composed of a bridge circuit composed of four FETs, a means for outputting a steering direction command signal corresponding to the steering direction, a means for outputting a motor current command signal corresponding to the steering force, and a motor current command signal And a switching means for controlling a FET of a motor drive circuit based on a steering direction command signal and a PWM signal.

モータ駆動回路は、操舵力を補助するための電動モー
タの第1端子と電源側との間に設けられた正転用第1FE
T、電動モータの第2端子と接地側との間に設けられた
正転用第2FET、電動モータの第2端子と電源側との間に
設けられた逆転用第1FET、電動モータの第1端子と接地
側との間に設けられた逆転用第2FETおよびこれら各FET
に並列に接続されたダイオードより構成されている。
The motor drive circuit includes a first FE for forward rotation provided between a first terminal of the electric motor for assisting a steering force and a power supply side.
T, a second FET for forward rotation provided between the second terminal of the electric motor and the ground side, a first FET for reverse rotation provided between the second terminal of the electric motor and the power supply, and a first terminal of the electric motor 2nd FET for reverse rotation provided between
And a diode connected in parallel.

スイッチング手段は、操舵方向指令信号が正転方向の
場合は、2つの逆転用FETをオフにして、2つの正転用F
ETをPWM信号に基いてオン・オフ制御し、操舵方向指令
信号が逆転方向の場合は、2つの正転用FETをオフにし
て、2つの逆転用FETをPWM信号に基いてオン・オフ制御
する。
The switching means turns off the two reverse rotation FETs when the steering direction command signal is in the forward rotation direction, and switches the two forward rotation F
ET is turned on / off based on the PWM signal, and when the steering direction command signal is in the reverse direction, the two forward rotation FETs are turned off and the two reverse rotation FETs are turned on / off based on the PWM signal. .

ところが、このような装置の場合、モータ電流指令信
号の大きさによっては、FETのオン状態の負荷時間率(d
uty factor)が100%近くになることがあり、このとき
には、PWM周波数が不安定となり、モータ制御音の発生
が問題になる。
However, in such a device, depending on the magnitude of the motor current command signal, the load time ratio (d
uty factor) may be close to 100%. At this time, the PWM frequency becomes unstable, and the generation of motor control noise becomes a problem.

この発明の目的は、上記の問題を解決した電動式パワ
ーステアリング装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an electric power steering device that solves the above problem.

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、 操舵力を補助するための電動モータの第1端子と電源
側との間に設けられた正転用第1FET、電動モータの第2
端子と接地側との間に設けられた正転用第2FET、電動モ
ータの第2端子と電源側との間に設けられた逆転用第1F
ET、電動モータの第1端子と接地側との間に設けられた
逆転用第2FETおよびこれら各FETに並列に接続されたダ
イオードよりなるブリッジ回路で構成されたモータ駆動
回路と、 操舵方向に対応する操舵方向指令信号を出力する手段
と、 操舵力に対応するモータ電流指令信号を出力する手段
と、 モータ電流指令信号に対応するPWM信号を出力するPWM
変調手段と、 操舵方向指令信号とPWM信号に基いてモータ駆動回路
のFETを制御するスイッチング手段とを備えた電動式パ
ワーステアリング装置において、 PWM変調手段が、PWM周波数に同期してPWM信号を強制
的に所定時間オフにする手段を備え、 スイッチング手段が、操舵方向指令信号が正転方向の
場合は、2つの逆転用FETをオフにするとともに、正転
用第2FETをオンにして、正転用第1FETをPWM信号に基い
て制御し、操舵方向指令信号が逆転方向の場合は、2つ
の正転用FETをオフにするとともに、逆転用第2FETをオ
ンにして、逆転用第1FETをPWM信号に基いて制御する手
段を備えていることを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems An electric power steering apparatus according to the present invention comprises: a first FET for normal rotation provided between a first terminal of an electric motor for assisting a steering force and a power supply side;
A second FET for forward rotation provided between the terminal and the ground side, a first F for reverse rotation provided between the second terminal of the electric motor and the power supply side
ET, a motor drive circuit composed of a second reverse FET provided between the first terminal of the electric motor and the ground side and a bridge circuit composed of a diode connected in parallel to each of these FETs, corresponding to the steering direction Means for outputting a steering direction command signal, means for outputting a motor current command signal corresponding to the steering force, and PWM for outputting a PWM signal corresponding to the motor current command signal
In an electric power steering device including a modulating unit and a switching unit that controls a FET of a motor drive circuit based on a steering direction command signal and a PWM signal, the PWM modulating unit forcibly applies a PWM signal in synchronization with a PWM frequency. Means for turning off the two FETs for reverse rotation and turning on the second FET for normal rotation to turn off the second FET for normal rotation when the steering direction command signal is in the forward direction. If one FET is controlled based on the PWM signal and the steering direction command signal is in the reverse direction, the two FETs for normal rotation are turned off, the second FET for reverse rotation is turned on, and the first FET for reverse rotation is controlled based on the PWM signal. And a control means.

なお、この明細書において、FETという用語は電界効
果トランジスタの略号として用いられる。
In this specification, the term FET is used as an abbreviation for a field effect transistor.

PWM信号を強制的にオフにする時間は、FETの負荷時間
率が100%近くにならない最短の時間とするのが望まし
い。
The time for forcibly turning off the PWM signal is desirably the shortest time during which the load time ratio of the FET does not become close to 100%.

作用 PWM信号がPWM周波数に同期して強制的に所定時間オフ
になるので、その間は正転用第1FET(正転時)または逆
転用第1FET(逆転時)がオフになり、FETの負荷時間率
が100%近くになることがない。したがって、PWM周波数
が不安定になることがなく、モータ制御音の発生が防止
される。
Function The PWM signal is forcibly turned off for a predetermined time in synchronization with the PWM frequency. During that time, the first FET for normal rotation (during normal rotation) or the first FET for reverse rotation (during reverse rotation) is turned off, and the load time ratio of the FET is reduced. Can never be close to 100%. Therefore, the PWM frequency does not become unstable, and the generation of the motor control sound is prevented.

また、正転時には正転用第2FETが、逆転時には逆転用
第2FETがそれぞれ常時オンになっているので、これらの
うちオンになっている一方のFETとオフになっている他
方のFETに並列に接続されたダイオードを通ってモータ
にフライホイール電流が流れ、これにより、電流リップ
ルが小さくなり、モータに流れる電流が増加するため、
FETの負荷時間率を強制的に100%より小さくすることに
よるモータ電流の減少がある程度補われる。
Also, since the second FET for forward rotation is always on at the time of forward rotation and the second FET for reverse rotation is always on at the time of reverse rotation, one of these FETs that are on and the other FET that is off are connected in parallel. Flywheel current flows to the motor through the connected diode, which reduces the current ripple and increases the current flowing to the motor,
The reduction in motor current due to forcing the FET load time ratio below 100% is compensated to some extent.

実 施 例 以下、図面を参照して、この発明の1実施例を説明す
る。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、電動式パワーステアリング装置の電気回路
の主要部の概略、すなわち、操舵力を補助するための電
動モータ(1)、4つのFET(2)(3)(4)(5)
よりなるブリッジ回路で構成されたモータ駆動回路
(6)、図示しない指令回路からのモータ電流指令信号
Aに対応するPWM信号Bを出力するPWM変調回路(7)、
上記指令回路からの操舵方向指令信号とPWM信号Bに基
いてモータ駆動回路(6)のFET(2)(3)(4)
(5)のオン・オフを制御するスイッチング回路(8)
を示す。
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of an electric circuit of an electric power steering apparatus, that is, an electric motor (1) for assisting a steering force, four FETs (2), (3), (4), and (5).
A motor drive circuit (6) constituted by a bridge circuit comprising: a PWM modulation circuit (7) for outputting a PWM signal B corresponding to a motor current command signal A from a command circuit (not shown);
Based on the steering direction command signal from the command circuit and the PWM signal B, the FETs (2), (3), and (4) of the motor drive circuit (6)
Switching circuit for controlling on / off of (5) (8)
Is shown.

図示は省略したが、上記指令回路には、ステアリング
シャフトの入力トルクを検出するトルクセンサ、車速を
検出する車速センサなどが接続されている。指令回路
は、入力トルクの方向よりモータ(1)の回転方向すな
わち操舵方向を決定し、入力トルクの大きさと車速に基
いて必要な操舵補助力およびこれに対応するモータ電流
値を決定する。そして、このモータ電流値に対応するモ
ータ電流指令信号AをPWM変調回路(7)に、操舵方向
指令信号すなわち正転信号C1および逆転信号C2をスイッ
チング回路(8)に出力する。なお、正転信号C1は、モ
ータ正転時にはHレベル(オン)、逆転時および停止時
にはLレベル(オフ)になり、逆転信号C2は、逆転時に
はHレベル、正転時および停止時にはLレベルになる。
また、モータ(1)は、たとえば、ステアリングシャフ
トの出力軸またはステアリングギアなどの適当箇所に減
速機、クラッチなどを介して連結されている。
Although not shown, a torque sensor for detecting an input torque of a steering shaft, a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed, and the like are connected to the command circuit. The command circuit determines the rotation direction of the motor (1), that is, the steering direction, from the direction of the input torque, and determines the necessary steering assist force and the corresponding motor current value based on the magnitude of the input torque and the vehicle speed. Then, the motor current command signal A corresponding to the motor current value is output to the PWM modulation circuit (7), and the steering direction command signal, ie, the normal rotation signal C1 and the reverse rotation signal C2, are output to the switching circuit (8). The forward rotation signal C1 is at the H level (ON) during forward rotation of the motor, is at the L level (OFF) during reverse rotation and stoppage, and the reverse rotation signal C2 is at the H level during reverse rotation and L level during forward rotation and stoppage. Become.
The motor (1) is connected to an appropriate portion such as an output shaft of a steering shaft or a steering gear via a speed reducer, a clutch, or the like.

モータ駆動回路(6)の4つのFET(2)(3)
(4)(5)は、次のように接続されている。すなわ
ち、正転用第1FET(2)のソース端子(S)はモータ
(1)の第1端子(正転用端子)(Ma)に接続され、ド
レイン端子(D)は電源(BATT)に接続されている。正
転用第2FET(3)のドレイン端子(D)はモータ(1)
の第2端子(逆転用端子)(Mb)に接続され、ソース端
子(S)は電流検出用抵抗(9)を介して接地されてい
る。逆転用第1FET(4)のソース端子(S)はモータ
(1)の第2端子(Mb)に接続され、ドレイン端子
(D)は電源(BATT)に接続されている。逆転用第2FET
(5)のドレイン端子(D)はモータ(1)の第1端子
(Ma)に接続され、ソース端子(S)は電流検出用抵抗
(9)を介して接地されている。そして、各FET(2)
(3)(4)(5)にはそれぞれダイオード(10)(1
1)(12)(13)が並列に接続されている。
Four FETs (2) (3) of motor drive circuit (6)
(4) and (5) are connected as follows. That is, the source terminal (S) of the first FET for forward rotation (2) is connected to the first terminal (forward rotation terminal) (Ma) of the motor (1), and the drain terminal (D) is connected to the power supply (BATT). I have. The drain terminal (D) of the second FET (3) for forward rotation is the motor (1)
(Mb), and the source terminal (S) is grounded via a current detection resistor (9). The source terminal (S) of the first FET for reverse rotation (4) is connected to the second terminal (Mb) of the motor (1), and the drain terminal (D) is connected to the power supply (BATT). 2nd FET for reverse rotation
The drain terminal (D) of (5) is connected to the first terminal (Ma) of the motor (1), and the source terminal (S) is grounded via a current detecting resistor (9). And each FET (2)
(3) (4) and (5) have diodes (10) (1
1) (12) and (13) are connected in parallel.

PWM変調回路(7)は、発振回路(14)、比較回路(1
5)およびワンショット回路(16)より構成されてい
る。発振回路(14)は第2図に示すような三角波信号E
と台形波信号Fを出力し、三角波信号Eは比較回路(1
5)の反転入力端子に、台形波信号Fはワンショット回
路(16)にそれぞれ入力する。比較回路(15)の非反転
入力端子にはモータ電流指令信号Aが入力し、比較回路
(15)の出力信号すなわちPWM信号Bは、通常、第2図
に示すように電流指令信号Aが三角波信号Eより大きい
間だけHレベルになるパルス信号となる。そして、後述
するように、このPWM信号Bと操舵方向指令信号に基い
てモータ駆動回路(6)のFET(2)(3)(4)
(5)が制御される。
The PWM modulation circuit (7) includes an oscillation circuit (14) and a comparison circuit (1
5) and a one-shot circuit (16). The oscillation circuit (14) has a triangular wave signal E as shown in FIG.
And the trapezoidal wave signal F, and the triangular wave signal E is compared with the comparison circuit (1
The trapezoidal wave signal F is input to the inverting input terminal of 5), respectively, to the one-shot circuit (16). The motor current command signal A is input to the non-inverting input terminal of the comparison circuit (15), and the output signal of the comparison circuit (15), that is, the PWM signal B, usually has a triangular wave as shown in FIG. The pulse signal becomes H level only during the period larger than the signal E. Then, as described later, the FETs (2), (3), and (4) of the motor drive circuit (6) are based on the PWM signal B and the steering direction command signal.
(5) is controlled.

ワンショット回路(16)がないと仮定した場合、モー
タ電流指令信号Aが三角波信号Eのピーク値より大きい
間はPWM信号Bはパルス信号とはならず、常時Hレベル
になり、FETの負荷時間率が100%になる。そして、モー
タ電流指令信号Aが三角波信号Eのピーク値に近くなる
と、負荷時間率が100%近くになり、PWM信号Bの周波数
(PWM周波数)が不安定となって、モータ制御音が発生
する。これを防止するため、ワンショット回路(16)に
より、三角波信号Eに同期してPWM信号Bを強制的に所
定時間オフにし、負荷時間率が100%近くにならないよ
うにしている。
Assuming that there is no one-shot circuit (16), while the motor current command signal A is larger than the peak value of the triangular wave signal E, the PWM signal B does not become a pulse signal, but always becomes H level, and the load time of the FET is reduced. The rate becomes 100%. When the motor current command signal A approaches the peak value of the triangular wave signal E, the load time ratio approaches 100%, the frequency of the PWM signal B (PWM frequency) becomes unstable, and a motor control sound is generated. . In order to prevent this, the PWM signal B is forcibly turned off for a predetermined time in synchronization with the triangular wave signal E by the one-shot circuit (16) so that the load time ratio does not become close to 100%.

ワンショット回路(16)において、発振回路(14)か
らの台形波信号Fは増幅器(17)を通ったのち、インバ
ータ回路(18)で反転されて、微分回路(19)に送られ
る。微分回路(19)からは、入力信号の立上りタイミン
グすなわち台形波信号Fの立下りタイミングで正のトリ
ガパルスが、入力信号の立下りタイミングすなわち台形
波信号の立上りタイミングで第2のトリガパルスが出力
される(第2図にIで示す)。微分回路(19)の出力信
号Iは整流ダイオード(20)に送られ、このダイオード
(20)からは信号Iのうち正のトリガパルスのみが出力
される(第2図にJで示す)。ダイオード(20)の出力
信号Jは2つの抵抗(21)(22)で分圧されて、スイッ
チングトランジスタ(23)のベースに送られる。トラン
ジスタ(23)のコレクタは比較回路(15)の出力端子に
接続され、エミッタは接地されている。
In the one-shot circuit (16), the trapezoidal wave signal F from the oscillation circuit (14) passes through an amplifier (17), is inverted by an inverter circuit (18), and sent to a differentiating circuit (19). From the differentiating circuit (19), a positive trigger pulse is output at the rising timing of the input signal, ie, the falling timing of the trapezoidal wave signal F, and a second trigger pulse is output at the falling timing of the input signal, ie, the rising timing of the trapezoidal wave signal. (Indicated by I in FIG. 2). The output signal I of the differentiating circuit (19) is sent to a rectifier diode (20) from which only the positive trigger pulse of the signal I is output (indicated by J in FIG. 2). The output signal J of the diode (20) is divided by two resistors (21) and (22) and sent to the base of the switching transistor (23). The collector of the transistor (23) is connected to the output terminal of the comparison circuit (15), and the emitter is grounded.

ダイオード(20)からトリガパルスが出ていない間
は、トランジスタ(23)はオフになっており、PWM信号
Bは、ワンショット回路(16)がない場合と同様、三角
波信号Eとモータ電流指令信号Aで決まる値をとる。ダ
イオード(20)からトリガパルスが出ると、トランジス
タ(23)がオンになり、トランジスタ(23)のコレクタ
が接地されるため、トリガパルスが出ている間だけPWM
信号BがLレベルになる。トリガパルスは台形波信号F
の立下りタイミングに同期しており、台形波信号Fの立
下りタイミングは三角波信号Eの立下りタイミングに同
期している。したがって、モータ電流指令信号Aの値に
かかわらず、すなわち、第2図の前半(左側)のように
モータ電流指令信号Aが三角波信号Eのピーク値より小
さい場合はもちろん、第2図の後半(右側)のようにモ
ータ電流指令信号Aが三角波信号Eのピーク値より大き
い場合であっても、少なくとも三角波信号Eの立下りタ
イミングに同期してトリガパルスが出ている時間(T)
の間だけはPWM信号BがLレベルになり、負荷時間率が1
00%近くになることはない。
While the trigger pulse is not output from the diode (20), the transistor (23) is off, and the PWM signal B is the triangular wave signal E and the motor current command signal as in the case without the one-shot circuit (16). Take the value determined by A. When a trigger pulse is output from the diode (20), the transistor (23) is turned on and the collector of the transistor (23) is grounded.
The signal B becomes L level. The trigger pulse is trapezoidal wave signal F
, And the falling timing of the trapezoidal wave signal F is synchronized with the falling timing of the triangular wave signal E. Therefore, regardless of the value of the motor current command signal A, that is, when the motor current command signal A is smaller than the peak value of the triangular wave signal E as in the first half (left side) of FIG. Even when the motor current command signal A is larger than the peak value of the triangular wave signal E as shown on the right), the time (T) during which the trigger pulse is output at least in synchronization with the falling timing of the triangular wave signal E
During this time, the PWM signal B is at L level and the load time ratio is 1
It will not be close to 00%.

スイッチング回路(8)は、次のように構成されてい
る。
The switching circuit (8) is configured as follows.

指令回路からの正転信号C1は第1NAND回路(24)に入
力し、逆転信号C2は第2NAND回路(25)に入力する。ま
た、これら2つのNAND回路(24)(25)にはPWM信号B
が入力する。
The normal rotation signal C1 from the command circuit is input to the first NAND circuit (24), and the reverse rotation signal C2 is input to the second NAND circuit (25). In addition, these two NAND circuits (24) and (25) have a PWM signal B
Enter.

第1NAND回路(24)の出力端子は、第1スイッチングF
ET(26)のゲート端子(G)に接続されている。第1ス
イッチングFET(26)のドレイン端子(D)は抵抗(2
7)を介して正転用第1FET(2)のゲート端子(G)に
接続され、ソース端子(S)は接地されている。また、
第1スイッチングFET(26)のドレイン端子(D)とモ
ータ(1)の第1端子(Ma)の間に、昇圧回路(28)が
設けられている。昇圧回路(28)には、電源(BATT)側
から順にダイオード(29)、コンデンサ(30)および抵
抗(31)が設けられ、この抵抗(31)が接地されてい
る。そして、抵抗(31)とコンデンサ(30)の間の部分
がモータ(1)の第1端子(Ma)に接続され、コンデン
サ(30)とダイオード(29)の間の部分が抵抗(32)を
介して第1スイッチングFET(26)のドレイン端子
(D)に接続されている。
The output terminal of the first NAND circuit (24) is connected to the first switching F
It is connected to the gate terminal (G) of the ET (26). The drain terminal (D) of the first switching FET (26) is connected to a resistor (2
The source terminal (S) is connected to the gate terminal (G) of the first non-inverting FET (2) via the switch 7), and the source terminal (S) is grounded. Also,
A booster circuit (28) is provided between the drain terminal (D) of the first switching FET (26) and the first terminal (Ma) of the motor (1). The booster circuit (28) is provided with a diode (29), a capacitor (30), and a resistor (31) in this order from the power supply (BATT) side, and the resistor (31) is grounded. The portion between the resistor (31) and the capacitor (30) is connected to the first terminal (Ma) of the motor (1), and the portion between the capacitor (30) and the diode (29) connects the resistor (32). It is connected to the drain terminal (D) of the first switching FET (26) via the first switching FET (26).

第2NAND回路(25)の出力端子は、第2スイッチングF
ET(33)のゲート端子(G)に接続されている。第2ス
イッチングFET(33)のドレイン端子(D)は抵抗(3
4)を介して逆転用第1FET(4)のゲート端子(G)に
接続され、ソース端子(S)は接地されている。また、
第2スイッチングFET(33)のドレイン端子(D)とモ
ータ(1)の第2端子(Mb)の間に、前記同様の昇圧回
路(35)が設けられている。
The output terminal of the second NAND circuit (25) is connected to the second switching F
It is connected to the gate terminal (G) of ET (33). The drain terminal (D) of the second switching FET (33) is connected to a resistor (3
It is connected to the gate terminal (G) of the first FET for reverse rotation (4) via 4), and the source terminal (S) is grounded. Also,
A booster circuit (35) similar to the above is provided between the drain terminal (D) of the second switching FET (33) and the second terminal (Mb) of the motor (1).

正転信号C1はインバータ回路(36)に送られ、インバ
ータ回路(36)の出力信号は2つの抵抗(37)(38)に
より分圧されて、第1スイッチングトランジスタ(39)
のベースに送られる。第1スイッチングトランジスタ
(39)のコレクタは抵抗(40)を介して正転用第2FET
(3)のゲート端子(G)に接続され、エミッタは接地
されている。
The normal rotation signal C1 is sent to the inverter circuit (36), and the output signal of the inverter circuit (36) is divided by two resistors (37) and (38) to form a first switching transistor (39).
Sent to the base. The collector of the first switching transistor (39) is the second FET for normal rotation via the resistor (40).
It is connected to the gate terminal (G) of (3), and the emitter is grounded.

逆転信号C2はインバータ回路(41)に送られ、インバ
ータ回路(41)の出力信号は2つの抵抗(42)(43)に
より分圧されて、第2スイッチングトランジスタ(44)
のベースに送られる。第2スイッチングトランジスタ
(44)のコレクタは抵抗(45)を介して逆転用第2FET
(5)のゲート端子(G)に接続され、エミッタは接地
されている。
The reverse rotation signal C2 is sent to the inverter circuit (41), and the output signal of the inverter circuit (41) is divided by two resistors (42) and (43), and the second switching transistor (44)
Sent to the base. The collector of the second switching transistor (44) is the second FET for reverse rotation via the resistor (45).
It is connected to the gate terminal (G) of (5), and the emitter is grounded.

次に、モータ駆動回路(6)およびスイッチング回路
(8)の動作を説明する。
Next, the operation of the motor drive circuit (6) and the switching circuit (8) will be described.

正転信号C1および逆転信号C2がともにLレベルの場合
(停止時)は、次のように、モータ駆動回路(6)の4
つのFET(2)(3)(4)(5)は全てオフになり、
モータ(1)には電流は流れない。
When both the forward rotation signal C1 and the reverse rotation signal C2 are at the L level (during stop), the motor drive circuit (6)
The two FETs (2) (3) (4) (5) are all turned off,
No current flows through the motor (1).

すなわち、正転信号C1がLレベルであるから、インバ
ータ回路(36)によりこれが反転された第1スイッチン
グトランジスタ(39)のベース電圧がHレベルになり、
このトランジスタ(39)がオンになる。このため、正転
用第2FET(3)のゲート端子(G)がLレベルになり、
このFET(3)がオフになる。同様に、逆転信号C2がL
レベルであるため、逆転用第2FET(5)もオフになる。
また、正転信号C1がLベルであるから、PWM信号Bの値
にかかわらず、第1NAND回路(24)の出力信号はHレベ
ルになる。このため、第1スイッチングFET(26)のゲ
ート端子(G)がHレベルになって、このFET(26)が
オンになる。そして、第1スイッチングFET(26)がオ
ンになることにより、正転用第1FET(2)のゲート端子
(G)がLレベルになり、このFET(2)がオフにな
る。同様に、逆転信号C2がLレベルであるため、逆転用
第1FET(4)もオフになる。
That is, since the non-inversion signal C1 is at the L level, the base voltage of the first switching transistor (39) inverted by the inverter circuit (36) becomes the H level,
This transistor (39) turns on. For this reason, the gate terminal (G) of the second FET for forward rotation (3) becomes L level,
This FET (3) is turned off. Similarly, when the reverse rotation signal C2 is L
Since the level is at the level, the second reverse FET (5) is also turned off.
Further, since the normal rotation signal C1 is at the L level, the output signal of the first NAND circuit (24) becomes H level regardless of the value of the PWM signal B. Therefore, the gate terminal (G) of the first switching FET (26) becomes H level, and this FET (26) is turned on. When the first switching FET (26) is turned on, the gate terminal (G) of the first FET for normal rotation (2) becomes L level, and this FET (2) is turned off. Similarly, since the reverse rotation signal C2 is at the L level, the first reverse rotation FET (4) is also turned off.

正転信号C1がHレベルで逆転信号C2がLレベルの場合
(正転時)は、次のように、逆転用第1FET(4)および
逆転用第2FET(5)がオフ、正転用第2FET(3)がオン
になり、PWM信号BがHレベルの間だけ正転用第1FET
(2)がオンになって、この間だけモータ(1)に正転
方向の電流が流れる。
When the forward rotation signal C1 is at the H level and the reverse rotation signal C2 is at the L level (during forward rotation), the first FET 4 for reverse rotation and the second FET 5 for reverse rotation are turned off and the second FET for forward rotation as follows. (3) is turned on and the first FET for normal rotation only while the PWM signal B is at the H level.
(2) is turned on, and during this time, a current in the forward direction flows through the motor (1).

すなわち、逆転信号C2がLレベルであるから、停止時
と同様に、逆転用第1FET(4)および逆転用第2FET
(5)はオフになる。正転信号C1がHレベルであるか
ら、インバータ回路(36)によりこれが反転された第1
スイッチングトランジスタ(39)のベース電圧がLレベ
ルになり、このトランジスタ(39)がオフになる。この
ため、正転用第2FET(3)のゲート端子(G)がHレベ
ルになり、このFET(3)がオンになる。また、正転信
号C1がHレベルであるから、PWM信号BがLレベルの間
は第1NAND回路(24)の出力信号はHレベルであるが、P
WM信号BがHレベルになると第1NAND回路(24)の出力
信号はLレベルになる。PWM信号BがLレベルで第1NAND
回路(24)の出力信号すなわち第1スイッチングFET(2
6)のゲート端子(G)電圧がHレベルの間は、正転用
第1FET(2)のゲート端子(G)がLレベルになって、
このFET(2)がオフになり、モータ(1)には電流が
流れない。このため、昇圧回路(28)のK点の電圧はほ
ぼ0Vとなり、これに対して、N点の電圧はほぼ電源(BA
TT)電圧近くなり、コンデンサ(30)が充電される。こ
のような状態でPWM信号BがHレベルになって第1NAND回
路(24)の出力信号すなわち第1スイッチングFET(2
6)のゲート端子(G)電圧がLレベルになると、このF
ET(26)がオフになり、P点の電圧が上昇して、正転用
第1FET(2)のゲート端子(G)がHレベルになる。こ
のため、正転用第1FET(2)がオンになり、正転用第1F
ET(2)、モータ(1)および正転用第2FET(3)を通
って正転方向の電流が流れる。これにより、K点の電圧
は上昇し、ほぼ電源(BATT)電圧レベルに達する。この
際、前述のようにコンデンサ(30)は充電されており、
正転用第1FET(2)のゲート電流は小さいため、P点の
電圧は、K点の電圧上昇に合わせて、電源(BATT)電圧
から(電源(BATT)電圧+充電電圧)へと上昇する。し
たがって、正転用第1FET(2)のソース電圧に対してゲ
ート電圧を十分に高いレベルに保持し、正転用第1FET
(2)をオン状態に保つことができる。
That is, since the reverse rotation signal C2 is at the L level, the first reverse rotation FET (4) and the second reverse rotation FET
(5) turns off. Since the normal rotation signal C1 is at the H level, the first signal which is inverted by the inverter circuit (36)
The base voltage of the switching transistor (39) becomes L level, and this transistor (39) is turned off. Therefore, the gate terminal (G) of the second non-inverting FET (3) becomes H level, and this FET (3) is turned on. Since the forward rotation signal C1 is at the H level, the output signal of the first NAND circuit (24) is at the H level while the PWM signal B is at the L level.
When the WM signal B goes high, the output signal of the first NAND circuit (24) goes low. 1st NAND when PWM signal B is L level
The output signal of the circuit (24), that is, the first switching FET (2
While the gate terminal (G) voltage of 6) is at the H level, the gate terminal (G) of the first non-inverting FET (2) is at the L level,
The FET (2) is turned off, and no current flows to the motor (1). For this reason, the voltage at the point K of the booster circuit (28) is almost 0 V, whereas the voltage at the point N is almost the power supply (BA
TT) The voltage approaches and the capacitor (30) is charged. In such a state, the PWM signal B becomes H level and the output signal of the first NAND circuit (24), that is, the first switching FET (2
6) When the gate terminal (G) voltage goes low, this F
The ET (26) is turned off, the voltage at point P rises, and the gate terminal (G) of the first non-inverting FET (2) goes high. As a result, the first FET for normal rotation (2) is turned on, and the first FET for normal rotation is turned on.
A forward current flows through the ET (2), the motor (1), and the second FET for forward rotation (3). As a result, the voltage at the point K rises and almost reaches the power supply (BATT) voltage level. At this time, the capacitor (30) is charged as described above,
Since the gate current of the first FET for forward rotation (2) is small, the voltage at point P rises from the power supply (BATT) voltage to (power supply (BATT) voltage + charge voltage) in accordance with the voltage rise at point K. Therefore, the gate voltage is maintained at a level sufficiently higher than the source voltage of the first FET for forward rotation (2), and the first FET for forward rotation is maintained.
(2) can be kept on.

ここで、正転用第1FET(2)の負荷時間率を100%と
仮定すると、つまり正転用第1FET(2)を常時オン、第
1スイッチングFET(26)を常時オフの状態にすると、
K点とN点の間のコンデンサ(30)に充電された電荷が
次第に放電され、K点の電圧に対してP点の電圧を十分
に高いレベルに保持できなくなるため、正転用第1FET
(2)をオンの状態に保持できなくなる。しかしなが
ら、前述のように、PWM変調回路(7)のワンショット
回路(16)により、負荷時間率が100%近くになるのを
禁止して、PWM信号Bが三角波信号Eに同期して必ずL
レベルになるようにしているので、三角波信号Eに同期
して第1スイッチングFET(26)が必ずオフになる。し
たがって、上記のような問題はなく、従来に比べて非常
に簡単な昇圧回路(28)で正転用第1FET(2)を駆動す
ることができる。
Here, assuming that the load time ratio of the first FET for forward rotation (2) is 100%, that is, if the first FET for forward rotation (2) is always on and the first switching FET (26) is always off,
The electric charge charged in the capacitor (30) between the point K and the point N is gradually discharged, and the voltage at the point P cannot be maintained at a sufficiently high level with respect to the voltage at the point K.
(2) cannot be maintained in the ON state. However, as described above, the one-shot circuit (16) of the PWM modulation circuit (7) prohibits the load time ratio from becoming close to 100%, and the PWM signal B is always synchronized with the triangular wave signal E to make the L signal L.
Since the level is set to the level, the first switching FET (26) is always turned off in synchronization with the triangular wave signal E. Therefore, there is no problem as described above, and the first FET for normal rotation (2) can be driven by the booster circuit (28) which is very simple as compared with the conventional case.

逆転信号C2がHレベルで正転信号C1がLレベルの場合
(逆転時)は、正転時とは逆に、正転用第1FET(2)お
よび正転用第2FET(3)がオフ、逆転用第2FET(5)が
オンになり、PWM信号BがHレベルの間だけ逆転用第1FE
T(4)がオンになって、この間だけモータ(1)に逆
転方向の電流が流れる。
When the reverse rotation signal C2 is at the H level and the normal rotation signal C1 is at the L level (during reverse rotation), the first FET for normal rotation (2) and the second FET for normal rotation (3) are turned off, and the reverse rotation is used. The second FET (5) is turned on, and the first FE for reverse rotation only while the PWM signal B is at the H level.
T (4) is turned on, and during this period, a current in the reverse direction flows through the motor (1).

上記実施例の場合、モータ駆動回路(6)にFETを使
用しているので、高速スイッチングが可能である。ま
た、正転時には正転用第2FET(3)を常時オンにし、正
転用第1FET(2)だけをPWM信号によって制御している
ので、正転用第1FET(2)がオフになっている間もオン
になっている正転用第2FET(3)とオフになっている逆
転用第2FET(5)に並列に接続されたダイオード(13)
を通ってモータ(1)にフライホイール電流が流れる。
逆転時にも、同様に、オンになっている逆転用第2FET
(5)とオフになっている正転用第2FET(3)に並列に
接続されたダイオード(11)を通ってモータ(1)にフ
ライホイール電流が流れる。このため、電流リップルが
小さくなり、実車装着時のラジオノイズやモータ制御音
が軽減する。また、フライホイール電流が流れることに
より、モータ(1)に流れる電流が増加し、正転用第1F
ET(2)または逆転用第1FET(4)に流れる電流は少な
くなる。したがって、負荷時間率を強制的に100%より
小さくすることによるモータ電流の減少がある程度補わ
れ、FETに流れる電流が少なくなるため、発熱も減少す
る。また、正転用第2FET(3)および逆転用第2FET
(5)を常時オンにしているので、これらを高速でスイ
ッチングする必要はなく、これらのスイッチングにトラ
ンジスタ(39)(44)が用いられている。
In the case of the above embodiment, since the FET is used in the motor drive circuit (6), high-speed switching is possible. In addition, at the time of forward rotation, since the second FET for forward rotation (3) is always on and only the first FET for forward rotation (2) is controlled by the PWM signal, even while the first FET for forward rotation (2) is off. Diode (13) connected in parallel with the forward second FET (3) that is on and the reverse second FET (5) that is off
Flywheel current flows to the motor (1) through the motor.
Similarly, at the time of reverse rotation, the second FET for reverse rotation that is on
The flywheel current flows through the motor (1) through the diode (11) connected in parallel with the (5) and the forward second FET (3) that is turned off. For this reason, the current ripple is reduced, and radio noise and motor control sound when the vehicle is mounted on an actual vehicle are reduced. In addition, when the flywheel current flows, the current flowing to the motor (1) increases, and
The current flowing through the ET (2) or the first FET for reverse rotation (4) is reduced. Therefore, the decrease in motor current due to forcibly reducing the load time ratio to less than 100% is compensated to some extent, and the current flowing through the FET is reduced, so that heat generation is also reduced. The second FET for forward rotation (3) and the second FET for reverse rotation
Since (5) is always on, it is not necessary to switch these at high speed, and transistors (39) and (44) are used for these switching.

上記実施例では、負荷時間率が100%になることがな
いため、簡単な昇圧回路(28)(35)を用いているが、
これに代えて、従来の昇圧回路を用いることも可能であ
る。
In the above embodiment, since the load time ratio does not become 100%, the simple booster circuits (28) and (35) are used.
Instead, a conventional booster circuit can be used.

発明の効果 この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、
上述のように、FETの負荷時間率が100%近くになること
がなく、したがって、PWM周波数が不安定になることが
なく、モータ制御音の発生を防止することができる。
According to the electric power steering device of the present invention,
As described above, the load time ratio of the FET does not become close to 100%, so that the PWM frequency does not become unstable, and the generation of the motor control sound can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の1実施例を示す電動式パワーステア
リング装置の主要部の電気回路図、第2図は第1図の各
部の信号を示すタイムチャートである。 (1)……電動モータ、(2)……正転用第1FET、
(3)……正転用第2FET、(4)……逆転用第1FET、
(5)……逆転用第2FET、(6)……モータ駆動回路、
(7)……PWM変調回路、(8)……スイッチング回
路、(10)(11)(12)(13)……ダイオード、(14)
……発振回路、(16)……ワンショット回路。
FIG. 1 is an electric circuit diagram of a main part of an electric power steering apparatus showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a time chart showing signals of respective parts in FIG. (1) ... electric motor, (2) ... first FET for forward rotation,
(3)… second FET for forward rotation, (4)… first FET for reverse rotation,
(5): 2nd FET for reverse rotation, (6): motor drive circuit,
(7) PWM modulation circuit (8) Switching circuit (10) (11) (12) (13) Diode (14)
…… oscillator circuit, (16) …… one-shot circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】操舵力を補助するための電動モータの第1
端子と電源側との間に設けられた正転用第1FET、電動モ
ータの第2端子と接地側との間に設けられた正転用第2F
ET、電動モータの第2端子と電源側との間に設けられた
逆転用第1FET、電動モータの第1端子と接地側との間に
設けられた逆転用第2FETおよびこれら各FETに並列に接
続されたダイオードよりなるブリッジ回路で構成された
モータ駆動回路と、 操舵方向に対応する操舵方向指令信号を出力する手段
と、 操舵力に対応するモータ電流指令信号を出力する手段
と、 モータ電流指令信号に対応するPWM信号を出力するPWM変
調手段と、 操舵方向指令信号とPWM信号に基いてモータ駆動回路のF
ETを制御するスイッチング手段とを備えた電動式パワー
ステアリング装置において、 PWM変調手段が、PWM周波数に同期してPWM信号を強制的
に所定時間オフにする手段を備え、 スイッチング手段が、操舵方向指令信号が正転方向の場
合は、2つの逆転用FETをオフにするとともに、正転用
第2FETをオンにして、正転用第1FETをPWM信号に基いて
制御し、操舵方向指令信号が逆転方向の場合は、2つの
正転用FETをオフにするとともに、逆転用第2FETをオン
にして、逆転用第1FETをPWM信号に基いて制御する手段
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。
A first electric motor for assisting a steering force.
The first FET for forward rotation provided between the terminal and the power supply side, the second F for forward rotation provided between the second terminal of the electric motor and the ground side
ET, a first FET for reverse rotation provided between the second terminal of the electric motor and the power supply side, a second FET for reverse rotation provided between the first terminal of the electric motor and the ground side, and in parallel with each of these FETs. A motor drive circuit composed of a bridge circuit composed of connected diodes, a means for outputting a steering direction command signal corresponding to the steering direction, a means for outputting a motor current command signal corresponding to the steering force, and a motor current command A PWM modulating means for outputting a PWM signal corresponding to the signal; a motor driving circuit based on the steering direction command signal and the PWM signal;
An electric power steering apparatus comprising: a switching unit for controlling an ET; wherein the PWM modulation unit includes a unit for forcibly turning off a PWM signal for a predetermined time in synchronization with a PWM frequency; If the signal is in the forward direction, the two FETs for reverse rotation are turned off, the second FET for normal rotation is turned on, and the first FET for normal rotation is controlled based on the PWM signal. In this case, the electric power steering device is provided with means for turning off the two FETs for normal rotation, turning on the second FET for reverse rotation, and controlling the first FET for reverse rotation based on the PWM signal. .
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