JP3595891B2

JP3595891B2 - Power steering device

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Publication number: JP3595891B2
Application number: JP22033795A
Authority: JP
Inventors: 浩史松岡
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2015-08-29
Also published as: JPH0958495A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータが駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源とし、この作動油圧で操舵補助を行うパワーステアリング装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、本発明の出願人が出願した特願平７−５００７２号特許願に記載されたパワーステアリング装置の簡略化した要部構成例を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、電動モータＭの回転速度の目標値に応じて、目標電圧決定回路４が目標電圧を決定する。モータ駆動回路７は、この目標電圧に従って、電動モータＭを駆動し、これにより、油圧ポンプ１０が駆動して作動油圧を発生させる。
【０００３】
モータ駆動回路７及び電動モータＭの間には、電動モータＭに流れる電流を検出するモータ電流検出回路１ａが設けられ、そのモータ電流検出信号は、平滑回路１ｂにより平滑された後、無負荷電流検出回路２へ入力される。
無負荷電流検出回路２は、この入力された信号の最小値を検出し保持出力するが、入力信号が、保持出力している信号より大きいときは、所定の特性に従って、保持出力している信号を所定値へ向かって漸増させる。無負荷電流検出回路２は、これにより、電動モータＭに流れる最小電流である、電動モータＭが低速回転の状態で操舵入力がない無負荷のときのモータ電流を検出し保持出力する。
また、無負荷電流検出回路２には、起動時の無負荷電流検出回路２の出力を所定値にリセットするためのリセット回路９が接続されている。
【０００４】
無負荷電流検出回路２が保持出力する信号は、差動アンプ３へ入力される。差動アンプ３は、平滑回路１ｂが出力する信号と、無負荷電流検出回路２が保持出力する信号との差を検出し目標電圧決定回路４へ与える。
目標電圧決定回路４は、この差により、電動モータＭを低電圧／低回転速度で駆動制御するスタンバイモードと、高電圧／高回転速度で駆動制御するパワーモードとを切り換え、各モードでの電動モータＭへ印加すべき目標電圧を決定し指示する。
【０００５】
また、目標電圧決定回路４は、操舵補助の応答性を良くするために、スタンバイモードとパワーモードとで、図７に示すように、閾値を低と高とに切り換え設定する閾値設定回路５を備えている。閾値設定回路５は、差動アンプ３の出力信号によりスタンバイモードとパワーモードとを識別している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなパワーステアリング装置では、閾値設定回路５は、各閾値と無負荷電流との差をそれぞれ一定として、各閾値を設定している。
ところが、作動油の粘性が温度によって変化するため、油圧ポンプ１０の負荷は温度によって異なり、モータ電流は、図６に示すように、作動油が常温のときより低温のときの方が大きくなる。特に、パワーモード時の操舵入力がない無負荷状態でのモータ電流は、常温時と低温時とでその差が大きい。そのため、従来のパワーステアリング装置は、常温時に設定された閾値では、始動直後で作動油が低温のときには、無負荷状態でのモータ電流が下回ることができず、スタンバイモードに戻らないことがあり、その分、エネルギーを無駄に消費すると共に、操舵感が悪くなっていた。
【０００７】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、電動モータの低回転速度／高回転速度の切り換えへの作動油の粘性率の影響を小さくでき、始動直後で作動油が低温のときでも確実に低回転速度への切り換えが可能な、省エネルギー性能に優れた、操舵感が良い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】
本発明に係るパワーステアリング装置は、操舵入力が無く、電動モータが駆動する油圧ポンプの負荷が無いときは低速度に、操舵入力が有り、前記負荷が有るときは高速度に、前記電動モータの回転速度を切り換え制御して、前記油圧ポンプで発生する油圧により操舵補助を行うパワーステアリング装置において、前記電動モータの電流を検出する手段と、該手段が検出したモータ電流に基づき、前記電動モータの回転速度を前記低速度又は高速度に切り換えるための前記モータ電流の閾値を設定する閾値設定手段と、前記電動モータが低速回転の状態で操舵入力がない無負荷のときの前記モータ電流を検出する無負荷電流検出手段とを備え、前記閾値設定手段は、該無負荷電流検出手段が検出した無負荷電流の増加に応じて、該無負荷電流と前記閾値との差が大きくなるように、また、前記無負荷電流検出手段が検出した無負荷電流の減少に応じて、該無負荷電流と前記閾値との差が小さくなるように、該閾値を設定するように構成してあることを特徴とする。
【０００９】
このパワーステアリング装置では、電動モータが駆動する油圧ポンプの負荷情報として、電動モータの電流を検出し、その検出したモータ電流に基づき、電動モータの回転速度を高、低に切り換え制御する。また、モータ電流に基づき、その電動モータの回転速度を高、低に切り換えるためのモータ電流の閾値を設定する。
【００１１】
このパワーステアリング装置では、無負荷電流検出手段が、電動モータが低速回転しているときの、操舵入力がない無負荷時のモータ電流を検出する。閾値設定手段は、無負荷電流検出手段が検出した無負荷電流の増／減に応じて、その無負荷電流とモータ電流検出の閾値との差が大／小に変化するように、閾値を設定する。
【００１２】
モータ電流は、負荷の増減とは別に、作動油の粘性率の高低によっても増減する。また、電動モータが低速回転しているときの、操舵入力がない無負荷時のモータ電流は、作動油の粘性以外の影響が小さく安定している。
従って、低速回転しているときの無負荷時のモータ電流の増減に応じて、閾値設定手段が上述の閾値を設定することにより、負荷に基づく電動モータの低回転速度／高回転速度の切り換えが、作動油の粘性率の影響を小さくして行える。
【００１３】
特に、高回転速度時の操舵入力がない無負荷状態でのモータ電流は、図６に示すように、常温時と低温時とでその差が大きい。そのため、常温時に設定された閾値では、始動直後で作動油が低温のときには、無負荷状態でのモータ電流が下回ることができず、低回転速度に戻らないことがあった。しかし、上述のように、低速回転しているときの無負荷時のモータ電流の増／減に応じて、上述の閾値を高め／低めに調節して設定することにより、低温時でも確実に低回転速度への切り換えができるので、エネルギー消費量が減少し、操舵感が良くなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るパワーステアリング装置の１形態の要部構成例を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、電動モータＭの回転速度の目標値に応じて、目標電圧決定回路４が目標電圧を決定する。モータ駆動回路７は、この目標電圧に従って、電動モータＭを駆動し、これにより、油圧ポンプ１０が駆動して作動油圧を発生させる。
【００１５】
モータ駆動回路７及び電動モータＭの間には、電動モータＭに流れる電流を検出する手段であるモータ電流検出回路１ａが設けられ、そのモータ電流検出信号は、平滑回路１ｂにより平滑された後、無負荷電流検出回路２へ入力される。
無負荷電流検出回路２は、この入力された信号の最小値を検出し保持出力するが、入力信号が、保持出力している信号より大きいときは、所定の特性に従って、保持出力している信号を所定値へ向かって漸増させる。無負荷電流検出回路２は、これにより、電動モータＭが低速回転の状態で操舵入力がない無負荷のときのモータ電流を検出し保持出力する。
また、無負荷電流検出回路２には、起動時の無負荷電流検出回路２の出力を所定値にリセットするためのリセット回路９が接続されている。
【００１６】
無負荷電流検出回路２が保持出力する信号は、差動アンプ３へ入力される。差動アンプ３は、平滑回路１ｂが出力する信号と、無負荷電流検出回路２が保持出力する信号との差を検出し目標電圧決定回路４へ与える。
目標電圧決定回路４は、この差により、電動モータＭを低電圧／低回転速度で駆動制御するスタンバイモードと、高電圧／高回転速度で駆動制御するパワーモードとを切り換え、各モードでの電動モータＭへ印加すべき目標電圧を決定し指示する。
【００１７】
また、目標電圧決定回路４は、操舵補助の応答性を良くするために、スタンバイモードとパワーモードとで、図７に示すように、閾値を低と高とに切り換え設定する閾値設定回路５ａを備えている。
閾値設定回路５ａは、無負荷電流検出回路２の出力を与えられている。これにより、閾値設定回路５ａは、スタンバイモードからパワーモードへ切り換わるときには、そのときのスタンバイモード時の無負荷電流に対応するパワーモード時の無負荷電流を、図２に示すような、無負荷時の、モータ印加電圧に対するモータ電流の温度特性から求め（例えば、６Ｖのときの無負荷電流が分かれば、作動油の温度が特定でき、１２Ｖのときの無負荷電流が分かる）、求めたパワーモード時の無負荷電流より少し大きい電流値をパワーモード時の閾値とする。
【００１８】
閾値設定回路５ａは、パワーモードからスタンバイモードへ切り換わるときには、従来通り、スタンバイモード時の閾値を、スタンバイモード時の無負荷電流との差を一定として設定する。
尚、スタンバイモード時の無負荷状態でのモータ電流の常温時と低温時との差は、図２に示すように、パワーモード時ほどには大きくないが、パワーモードからスタンバイモードへ切り換わるときにも、そのときのスタンバイモード時の無負荷電流より少し大きい電流値をスタンバイモード時の閾値とするようにしても良い。
【００１９】
閾値設定回路５ａは、差動アンプ３の出力信号が、パワーモード時の閾値より所定値大きい値を超えると、閾値をパワーモード時の閾値に切り換え、スタンバイモード時の閾値より所定値小さい値を下回ると、閾値をスタンバイモード時の閾値に切り換え設定するようになっている。これにより、パワーモードとスタンバイモードとの間でハンチングが生じることを防止する。
【００２０】
以下に、このような構成のパワーステアリング装置の動作を説明する。
このパワーステアリング装置は、電動モータＭの回転速度の目標値に応じた、目標電圧決定回路４が指示する電圧値に従って、モータ駆動回路７が電動モータＭを駆動させ、電動モータＭは油圧ポンプ１０を駆動して作動油圧を発生させる。
モータ電流検出回路１ａは、電動モータＭに流れる電流を検出し、そのモータ電流検出信号は、平滑回路１ｂにより平滑された後、無負荷電流検出回路２へ入力される。
【００２１】
無負荷電流検出回路２は、この平滑されたモータ電流検出信号の最小値を検出し保持出力するが、入力信号が、保持出力している信号より大きいときは、所定の特性に従って、保持出力している信号を所定値へ向かって漸増させる。このとき、入力信号が保持出力している信号より小さくなれば、出力信号を入力信号に追従させる。
リセット回路９は、起動時に無負荷電流検出回路２の出力を所定値（起動時の無負荷電流に相当する値より大きい値）にリセットし、起動時に無負荷電流検出回路２が出力を無負荷電流に相当する値へ漸増させて、時間を費やすことがないようにする。
【００２２】
差動アンプ３は、平滑回路１ｂが出力する信号と、無負荷電流検出回路２が保持出力する信号との差を検出し目標電圧決定回路４へ与える。
目標電圧決定回路４は、この差により、電動モータＭを低電圧／低回転速度で駆動制御するスタンバイモードと、高電圧／高回転速度で駆動制御するパワーモードとを切り換え制御し、電動モータＭへの印加電圧を指示する。
このとき、閾値設定回路５ａは、目標電圧決定回路４の、スタンバイモードとパワーモードとを切り換えるための閾値を、スタンバイモードとパワーモードとで、低と高とに切り換える。
【００２３】
閾値設定回路５ａは、無負荷電流検出回路２の出力を与えられ、スタンバイモードからパワーモードへ切り換わるときには、そのときのスタンバイモード時の無負荷電流に対応するパワーモード時の無負荷電流を、図２に示すような、無負荷時の、モータ印加電圧に対するモータ電流の温度特性から求め、求めたパワーモード時の無負荷電流より少し大きい電流値をパワーモード時の閾値とする。
閾値設定回路５ａは、パワーモードからスタンバイモードへ切り換わるときには、従来通り、スタンバイモード時の閾値を、スタンバイモード時の無負荷電流との差を一定として決める。
【００２４】
図３及び図４は、このようなパワーステアリング装置の回路の一例である（但し、電圧制御回路６、モータ電圧検出回路８は、図１には示していない）。
無負荷電流検出回路２は、ＯＰアンプ１７の出力端子に抵抗１８を介してダイオード２０が逆接続され、ダイオード２０のアノードは、ＯＰアンプ１７の反転入力端子に接続され負帰還がかけられる。ＯＰアンプ１７の非反転入力端子には、一体となっているモータ電流検出回路１ａ及び平滑回路１ｂの出力信号が、接続節点Ｈを介して与えられている。
ダイオード２０のアノードには抵抗１８ａが接続され、抵抗１８ａの他方には、電源電圧Ｖｃｃが印加されている。
ダイオード２０のアノード及びカソードには、他方が接地された電解コンデンサ１９，２１がそれぞれ接続されている。
【００２５】
ダイオード２０のアノードは、ＯＰアンプ２３の非反転入力端子に接続され、ＯＰアンプ２３の非反転入力端子には、他方が接地された電解コンデンサ２１が接続されている。ＯＰアンプ２３は、負帰還がかけられたバッファ回路である。
無負荷電流検出回路２は、抵抗１８ａが無ければ、通常の最小値ホールド回路であるが、抵抗１８ａが付加されているので、抵抗１８ａと電解コンデンサ２１とで定まる時定数に従って、保持出力している信号が所定電圧値へ向かって漸増する。漸増する信号は、ＯＰアンプ２３のバッファ回路を通じて、差動アンプ３と閾値設定回路５ａとへ与えられる。
【００２６】
差動アンプ３は、ＯＰアンプ３１に抵抗３０とコンデンサ２９との並列回路により負帰還をかけた差動増幅器である。ＯＰアンプ３１の反転入力端子には、抵抗２８を通じて、無負荷電流検出回路２からの保持出力信号が入力され、非反転入力端子には、抵抗３２，３２ａ及びコンデンサ３３からなる平滑回路及び接続節点Ｈを通じて、モータ電流検出回路１ａ及び平滑回路１ｂの出力信号が与えられている。
差動アンプ３は、ＯＰアンプ３１の差動増幅器により、無負荷電流検出回路２からの保持出力信号とモータ電流検出回路１ａ及び平滑回路１ｂの出力信号との差を演算し、閾値設定回路５ａと目標電圧決定回路４ａとへ与える。
【００２７】
閾値設定回路５ａは、ＯＰアンプ３９に抵抗３８の正帰還をかけたコンパレータと、ＯＰアンプ３９ａに抵抗２６の負帰還をかけた差動増幅器とからなっている。
ＯＰアンプ３９の非反転入力端子には、電源電圧Ｖｃｃの抵抗３６，３７による分圧が印加され、反転入力端子には、差動アンプ３のＯＰアンプ３１の出力が、抵抗３４と他方が接地されたコンデンサ３５とからなる平滑回路を介して与えられている。ＯＰアンプ３９の出力端子は、抵抗３８ａを通じて電源電圧Ｖｃｃが印加され、また、エミッタ接地されたＮＰＮトランジスタ４０のベースに接続されている。
【００２８】
ＯＰアンプ３９ａの反転入力端子には、電源電圧Ｖｃｃの抵抗２４，２５による分圧が印加され、非反転入力端子には、無負荷電流検出回路２のＯＰアンプ２３の出力が与えられている。ＯＰアンプ３９ａの出力端子には、ダイオード２７のアノードが接続され、ダイオード２７のカソードは、抵抗２６を通じてＯＰアンプ３９ａの反転入力端子に接続されている。ダイオード２７のアノードには、ＮＰＮトランジスタ４０のコレクタが接続され、カソードには、目標電圧決定回路４ａのＯＰアンプ４３の非反転入力端子が接続されている。
【００２９】
目標電圧決定回路４ａは、ＯＰアンプ４３の非反転入力端子には、電源電圧Ｖｃｃの抵抗４１，４２による分圧が印加され、反転入力端子には、差動アンプ３のＯＰアンプ３１の出力が与えられている。
ＯＰアンプ４３の出力端子には、他方が接地された電解コンデンサ４４が接続されると共に、エミッタに電源電圧Ｖｃｃが印加されたＰＮＰトランジスタ４５，４６の各ベースが接続されている。
【００３０】
閾値設定回路５ａは、差動アンプ３の出力が所定値（抵抗３６，３７の分圧及びＯＰアンプ３９の出力により決まる）より小さいときは、ＯＰアンプ３９の出力が略＋Ｖｃｃとなって、ＮＰＮトランジスタ４０をオンにする。そのため、ダイオード２７のアノードが略０ＶになってＯＰアンプ３９ａの出力は封じられるので、ＯＰアンプ４３の出力は、抵抗４１，４２による分圧（スタンバイモード時の閾値に相当）が差動アンプ３の出力より大又は小かによって決まり、ＰＮＰトランジスタ４５，４６をオフ又はオンにする。
【００３１】
閾値設定回路５ａは、ＰＮＰトランジスタ４５，４６がオンになってパワーモードになり、差動アンプ３の出力が所定値より大きくなったときは、ＯＰアンプ３９の出力が略−Ｖｃｃとなって、ＮＰＮトランジスタ４０をオフにする。そのため、ＯＰアンプ３９ａの出力は、ダイオード２７を通じて、ＯＰアンプ４３の非反転入力端子に与えられ、抵抗４１，４２による分圧を強制的に引き上げる（パワーモード時の閾値に相当）。また、ＯＰアンプ３９の非反転入力端子に与えられる所定値は、ＯＰアンプ３９の出力が略−Ｖｃｃとなったことにより、小さくなっている。
【００３２】
このとき、無負荷電流検出回路２からの保持出力信号の大きさに従って、ＯＰアンプ３９ａの出力も大きくなり、ＯＰアンプ４３の非反転入力端子に与えられる電圧は高くなる。
この状態で、ＯＰアンプ４３の出力は、非反転入力端子に与えられる電圧が差動アンプ３の出力より大又は小かによって、ＰＮＰトランジスタ４５，４６をオフ又はオンにする。パワーモード時には無負荷電流検出回路２の入力は大きくなるが、無負荷電流検出回路２の出力はその影響を受けない。また、ＰＮＰトランジスタ４５がオンになって、接続節点Ｅを通じて、電解コンデンサ１９が略＋Ｖｃｃで充電されるが、ダイオード２０により、無負荷電流検出回路２の出力は、その影響を受けない。
【００３３】
閾値設定回路５ａは、ＰＮＰトランジスタ４５，４６がオフになってスタンバイモードになり、差動アンプ３の出力が所定値（上述のように小さくなっている）より小さくなったときは、ＯＰアンプ３９の出力が略＋Ｖｃｃとなって、ＮＰＮトランジスタ４０をオンにする。そのため、ダイオード２７のアノードが略０ＶになってＯＰアンプ３９ａの出力は封じられるので、ＯＰアンプ４３の出力は、抵抗４１，４２による分圧（スタンバイモード時の閾値に相当）が差動アンプ３の出力より大又は小かによって決まり、ＰＮＰトランジスタ４５，４６をオフ又はオンにする。また、ＯＰアンプ３９の非反転入力端子に与えられる所定値は、ＯＰアンプ３９の出力が略＋Ｖｃｃとなったことにより、大きくなっている。
【００３４】
パワーモードからスタンバイモードへ遷移するとき、油圧ポンプの慣性力により、電動モータＭに逆起電力による電圧が生じ、その結果モータ電流が０近くになり、無負荷電流検出回路２の入力にアンダーシュートが生じるが、無負荷電流検出回路２は、電解コンデンサ１９の放電により、このアンダーシュートを除去する。電解コンデンサ１９は、上述のように、パワーモード時にＰＮＰトランジスタ４５によって充電されている。
【００３５】
目標電圧決定回路４ａのＰＮＰトランジスタ４６は、オンになったとき（パワーモードになったとき）、接続節点Ｂを通じて、目標電圧決定回路４ｂの電源電圧Ｖｃｃの抵抗７５，７６による分圧を、強制的に略＋Ｖｃｃに引き上げる。この引き上げられた電圧は電圧制御回路６に与えられる。
電圧制御回路６は、ＯＰアンプ７４にコンデンサ７３による負帰還をかけた積分回路であり、ＯＰアンプ７４の非反転入力端子に目標電圧決定回路４ｂの電源電圧Ｖｃｃの抵抗７５，７６による分圧が与えられ、反転入力端子に抵抗７２を介してモータ電圧検出回路８の出力が与えられる。
ＯＰアンプ７４の非反転入力端子は、スタンバイモードのときには、電源電圧Ｖｃｃの抵抗７５，７６による分圧が与えられ、ＯＰアンプ７４の出力は小さい。パワーモードのときには、強制的に引き上げられた略＋Ｖｃｃが与えられ、ＯＰアンプ７４の出力は大きい。
【００３６】
電圧制御回路６の出力は、モータ駆動回路７のＯＰアンプ８２の非反転入力端子に与えられる。ＯＰアンプ８２の反転入力端子には、ＯＰアンプ８０等で構成されたマルチバイブレータの鋸歯状波出力が与えられる。
マルチバイブレータは、ＯＰアンプ８０の非反転入力端子に電源電圧Ｖｃｃの抵抗７７，７８による分圧が印加され、反転入力端子に他方が接地されたコンデンサ８１が接続されている。ＯＰアンプ８０には、抵抗７９による正帰還と抵抗７９ａによる負帰還がかけられ、マルチバイブレータの鋸歯状波出力はＯＰアンプ８０の反転入力端子から出力される。
【００３７】
ＯＰアンプ８２の出力端子には、抵抗８２ａを介して電源電圧Ｖｃｃが印加され、エミッタ同士が接続されたＮＰＮトランジスタ８３及びＰＮＰトランジスタ８４のそれぞれのベースが接続されている。ＮＰＮトランジスタ８３のコレクタにはバッテリー電圧Ｖｂが与えられ、ＰＮＰトランジスタ８４のコレクタは接地されている。
ＮＰＮトランジスタ８３及びＰＮＰトランジスタ８４の共通接続されたエミッタは、抵抗８５、８６及び８７を介して、それぞれＮチャネル形ＦＥＴ９２、９３及び９４の各ベースに接続されている。Ｎチャネル形ＦＥＴ９２、９３及び９４の各ソースは、他方が接地された、モータ電流検出回路１ａの抵抗９５に共通接続されている。
【００３８】
Ｎチャネル形ＦＥＴ９２、９３及び９４の各ドレインは、電動モータＭの−側端子に接続され、電動モータＭの＋側端子は、他方が接地されたコンデンサ９０が接続されている。電動モータＭの＋側端子及び−側端子間には、ダイオード９１が逆接続されている。
電動モータＭの−側端子には、ダイオード８９のアノードが接続され、ダイオード８９のカソードには、ツェナーダイオード８８のカソードが接続されている。ツェナーダイオード８８のアノードは、Ｎチャネル形ＦＥＴ９２のベースに接続されている。
【００３９】
モータ駆動回路７は、ＯＰアンプ８２が、電圧制御回路６の出力とＯＰアンプ８０からの鋸歯状波出力とでデューティ比が定まるＰＷＭ制御信号を出力する。電圧制御回路６の出力が小さいとき（スタンバイモードのとき）、ＰＷＭ制御信号のデューティ比は小さく（ＯＰアンプ８２が負電圧を出力する時間が長い）、ＮＰＮトランジスタ８３及びＰＮＰトランジスタ８４をオン及びオフする、単位時間当たりの時間は短い。これに応じて、Ｎチャネル形ＦＥＴ９２、９３及び９４が、単位時間当たりにオンする時間も短く、電動モータＭに印加される平均電圧は低い。
【００４０】
電圧制御回路６の出力が大きいとき（パワーモードのとき）、ＰＷＭ制御信号のデューティ比は大きく、ＮＰＮトランジスタ８３及びＰＮＰトランジスタ８４をオン及びオフする、単位時間当たりの時間は長い。これに応じて、Ｎチャネル形ＦＥＴ９２、９３及び９４が、単位時間当たりにオンする時間も長く、電動モータＭに印加される平均電圧は高い。
【００４１】
モータ電流検出回路１ａの抵抗９５の両端電圧は、接続節点Ａを介して、モータ電流検出回路１ａ及び平滑回路１ｂに与えられ、モータ電流が検出される。
モータ電流検出回路１ａ及び平滑回路１ｂは、抵抗４７、コンデンサ４８及び抵抗５０からなる平滑回路と、非反転入力端子に電源電圧Ｖｃｃの抵抗４９，５０による分圧が印加され、反転入力端子に他方が接地された抵抗５１が接続されたＯＰアンプ５０ａとから構成されている。ＯＰアンプ５０ａの出力端子には、ダイオード５３が順接続され、ＯＰアンプ５０ａは、抵抗５１により負帰還がかけられている。
ダイオード５３のカソードには抵抗５４ａと他方が接地されたコンデンサ５４が接続され、コンデンサ５４の一方は、接続節点Ｈを介して、無負荷電流検出回路２及び差動アンプ３の各入力端子に接続されている。
【００４２】
コンデンサ５４の一方（モータ電流検出回路１ａ及び平滑回路１ｂの出力端子）は、抵抗５５を介して、ＯＰアンプ５７の反転入力端子に接続され、ＯＰアンプ５７の非反転入力端子には、電源電圧Ｖｃｃの抵抗５８，５９による分圧が印加されている。ＯＰアンプ５７は、コンデンサ５６により負帰還がかけられ、その出力端子は、逆接続されたダイオード６０を通じて、モータ駆動回路７のＯＰアンプ８２の非反転入力端子に接続されている。
【００４３】
電動モータＭの＋側端子及び−側端子は、それぞれ接続節点Ｃ及びＤを介して、モータ電圧検出回路８の抵抗６４及び６８に接続されている。
モータ電圧検出回路８は、抵抗６４、コンデンサ６６及び抵抗６５からなる平滑回路が反転入力端子に接続され、抵抗６８、コンデンサ６７、抵抗６９及びコンデンサ７１からなる平滑回路及び分圧回路が接続されたＯＰアンプ６３を備えている。
ＯＰアンプ６３は、抵抗６２とコンデンサ６１との並列回路により負帰還をかけた差動増幅器であり、電動モータＭの＋側端子及び−側端子間の電圧を検出して、電圧制御回路へ出力する。
【００４４】
リセット回路９は、カソードにバッテリー電圧Ｖｂが印加されたツェナーダイオード１１のアノードに、エミッタ接地されたＮＰＮトランジスタ１２のベースが接続され、ＮＰＮトランジスタ１２のコレクタは、他方が電源Ｖｃｃに接続された抵抗１２ａと、エミッタ接地されたＮＰＮトランジスタ１３，１４の各ベースとに接続されている。
ＮＰＮトランジスタ１４のコレクタは、他方が接地されたコンデンサ１５と、他方がＰＮＰトランジスタ１６のベースに接続された抵抗１５ａとに接続されている。ＰＮＰトランジスタ１６のエミッタは電源Ｖｃｃに、コレクタは無負荷電流検出回路２のＯＰアンプ１７の反転入力端子にそれぞれ接続されている。
ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタは、接続節点Ｇを介して、モータ駆動回路７のＯＰアンプ８２の出力端子に接続されている。
【００４５】
リセット回路９は、起動時に電源がオンされると、ＮＰＮトランジスタ１２がオンになり、ＰＮＰトランジスタ１６もオンになって、ＯＰアンプ１７の反転入力端子と抵抗１８ａ及びコンデンサ２１の接続点とに略電源電圧Ｖｃｃを与え、コンデンサ２１を充電する。しかし、抵抗１５ａにより制限されたＰＮＰトランジスタ１６のベース電流により、コンデンサ１５が充電され、ＰＮＰトランジスタ１６のベース電位が上昇すると、ＰＮＰトランジスタ１６はオフになり、ＯＰアンプ１７の反転入力端子の電位は、抵抗１８ａとコンデンサ２１との接続点の電位となる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明に係るパワーステアリング装置によれば、電動モータの低回転速度／高回転速度の切り換えが、作動油の粘性の影響を小さくして行える。また、始動直後で作動油が低温のときでも確実に低回転速度への切り換えが行え、消費エネルギーが少ない。これらにより、ポンプアッセンブリの温度変化と製造時のバラツキとを吸収でき、電動モータの低回転速度／高回転速度の切り換えのための閾値を安定的に無負荷電流に近づけることができるので、急操舵時の応答性の向上及び緩慢操舵時の抜け感の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパワーステアリング装置の１形態の要部構成例を示すブロック図である。
【図２】無負荷時の、モータ印加電圧に対するモータ電流の温度特性を示す特性図である。
【図３】本発明に係るパワーステアリング装置の回路の一例を示す回路図である。
【図４】本発明に係るパワーステアリング装置の回路の一例を示す回路図である。
【図５】従来のパワーステアリング装置の１例の要部構成を示すブロック図である。
【図６】作動油が常温のとき及び低温のときにおけるモータ電流の相違を説明するための説明図である。
【図７】スタンバイモードとパワーモードにおけるモード切換閾値を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ａモータ電流検出回路（電動モータの電流を検出する手段）
１ｂ平滑回路
２無負荷電流検出回路（無負荷電流検出手段）
３差動アンプ
４目標電圧決定回路
５ａ閾値設定回路（閾値設定手段）
７モータ駆動回路
９リセット回路
１０油圧ポンプ
Ｍ電動モータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a power steering device that uses a hydraulic pump driven by an electric motor as a source of operating hydraulic pressure and performs steering assistance with the operating hydraulic pressure.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a block diagram showing a simplified configuration example of a main part of a power steering apparatus described in Japanese Patent Application No. 7-50072 filed by the applicant of the present invention. In this power steering device, a target voltage determination circuit 4 determines a target voltage according to a target value of the rotation speed of the electric motor M. The motor drive circuit 7 drives the electric motor M according to the target voltage, whereby the hydraulic pump 10 is driven to generate an operating oil pressure.
[0003]
A motor current detection circuit 1a for detecting a current flowing through the electric motor M is provided between the motor drive circuit 7 and the electric motor M. The motor current detection signal is smoothed by the smoothing circuit 1b, and then the no-load current Input to the detection circuit 2.
The no-load current detection circuit 2 detects the minimum value of the input signal and holds and outputs the signal. When the input signal is larger than the signal that is being held and output, the signal that is being held and output according to predetermined characteristics. Is gradually increased toward a predetermined value. Thus, the no-load current detection circuit 2 detects and holds and outputs the motor current that is the minimum current flowing in the electric motor M when the electric motor M is rotating at a low speed and there is no steering input and there is no load.
The no-load current detection circuit 2 is connected to a reset circuit 9 for resetting the output of the no-load current detection circuit 2 at startup to a predetermined value.
[0004]
The signal held and output by the no-load current detection circuit 2 is input to the differential amplifier 3. The differential amplifier 3 detects a difference between a signal output by the smoothing circuit 1 b and a signal held and output by the no-load current detection circuit 2 and supplies the difference to the target voltage determination circuit 4.
Based on this difference, the target voltage determination circuit 4 switches between a standby mode in which the electric motor M is driven and controlled at a low voltage / low rotation speed and a power mode in which the electric motor M is driven and controlled at a high voltage / high rotation speed. The target voltage to be applied to the motor M is determined and instructed.
[0005]
Further, in order to improve the response of the steering assist, the target voltage determination circuit 4 includes a threshold setting circuit 5 for setting the threshold between low and high in the standby mode and the power mode as shown in FIG. Have. The threshold setting circuit 5 distinguishes between the standby mode and the power mode based on the output signal of the differential amplifier 3.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In such a power steering device, the threshold value setting circuit 5 sets each threshold value with a constant difference between each threshold value and the no-load current.
However, since the viscosity of the hydraulic oil changes depending on the temperature, the load on the hydraulic pump 10 varies depending on the temperature, and the motor current becomes larger when the hydraulic oil is at a normal temperature than at a normal temperature, as shown in FIG. In particular, there is a large difference between the motor current in the normal mode and the low temperature state in the no-load state where there is no steering input in the power mode. Therefore, in the conventional power steering device, at the threshold value set at the normal temperature, when the hydraulic oil is low immediately after the start, the motor current in the no-load state cannot be reduced, and the power steering device may not return to the standby mode. As a result, energy wasted wasted and the steering feeling deteriorated.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can reduce the influence of the viscosity of hydraulic oil on switching between a low rotation speed and a high rotation speed of an electric motor. It is an object of the present invention to provide a power steering device that can reliably switch to a low rotation speed even in the case of above, has excellent energy saving performance, and has a good steering feeling.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
DepartureClearlySuch a power steering device,No steering input,Load of hydraulic pump driven by electric motorWhen there is no, at low speed, when there is a steering input, when there is the load, at high speed,Rotation speed of the electric motorTurn offIn a power steering apparatus that performs switching control and assists steering by hydraulic pressure generated by the hydraulic pump, a means for detecting a current of the electric motor, and a rotation speed of the electric motor based on the motor current detected by the means. ToSaid low speed or high speedThreshold setting means for setting a threshold of the motor current for switching toAnd a no-load current detecting means for detecting the motor current when the electric motor is in a low-speed rotation state and there is no steering input and no load, and wherein the threshold value setting means is configured to detect the no-load current detected by the no-load current detecting means. As the load current increases, the difference between the no-load current and the threshold increases, and in response to the decrease in the no-load current detected by the no-load current detection means, the no-load current and the threshold The threshold is set so that the difference from the threshold is small.It is characterized by that.
[0009]
In this power steering device, the current of the electric motor is detected as load information of the hydraulic pump driven by the electric motor, and the rotation speed of the electric motor is switched between high and low based on the detected motor current. Further, based on the motor current, a threshold value of the motor current for switching the rotation speed of the electric motor between high and low is set.You.
[0011]
thisIn the power steering device, the no-load current detecting means detects the motor current at the time of no load when there is no steering input when the electric motor is rotating at a low speed. The threshold value setting means sets the threshold value so that the difference between the no-load current and the motor current detection threshold value changes in a large / small manner according to the increase / decrease of the no-load current detected by the no-load current detection means. I do.
[0012]
The motor current also increases and decreases depending on the level of the viscosity of the hydraulic oil, separately from the increase and decrease of the load. In addition, when the electric motor is rotating at a low speed, the motor current at the time of no load with no steering input is stable with little influence other than the viscosity of the hydraulic oil.
Therefore, the threshold value setting means sets the above-described threshold value according to the increase or decrease of the motor current at the time of no-load at the time of low-speed rotation, so that the low-speed / high-speed switching of the electric motor based on the load can be performed. In addition, the effect of the viscosity of hydraulic oil can be reduced.
[0013]
In particular, as shown in FIG. 6, there is a large difference between the motor current at normal temperature and the low temperature at no load at the time of high rotational speed and no steering input. Therefore, with the threshold value set at the normal temperature, when the operating oil is at a low temperature immediately after the start, the motor current in the no-load state cannot be reduced, and the rotation speed may not return to the low rotation speed. However, as described above, the above-described threshold value is adjusted to be higher or lower according to the increase / decrease of the motor current at the time of no-load during low-speed rotation, so that the threshold value is reliably reduced even at a low temperature. Since the rotation speed can be switched, the energy consumption is reduced and the steering feeling is improved.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing the embodiments.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a main part of one embodiment of a power steering device according to the present invention. In this power steering device, a target voltage determination circuit 4 determines a target voltage according to a target value of the rotation speed of the electric motor M. The motor drive circuit 7 drives the electric motor M according to the target voltage, whereby the hydraulic pump 10 is driven to generate an operating oil pressure.
[0015]
A motor current detection circuit 1a is provided between the motor drive circuit 7 and the electric motor M to detect a current flowing through the electric motor M. The motor current detection signal is smoothed by a smoothing circuit 1b. It is input to the no-load current detection circuit 2.
The no-load current detection circuit 2 detects the minimum value of the input signal and holds and outputs the signal. When the input signal is larger than the signal that is being held and output, the signal that is being held and output according to predetermined characteristics. Is gradually increased toward a predetermined value. Thus, the no-load current detection circuit 2 detects, holds, and outputs the motor current when the electric motor M is rotating at a low speed and there is no steering input and there is no load.
The no-load current detection circuit 2 is connected to a reset circuit 9 for resetting the output of the no-load current detection circuit 2 at startup to a predetermined value.
[0016]
The signal held and output by the no-load current detection circuit 2 is input to the differential amplifier 3. The differential amplifier 3 detects a difference between a signal output by the smoothing circuit 1 b and a signal held and output by the no-load current detection circuit 2 and supplies the difference to the target voltage determination circuit 4.
Based on this difference, the target voltage determination circuit 4 switches between a standby mode in which the electric motor M is driven and controlled at a low voltage / low rotation speed and a power mode in which the electric motor M is driven and controlled at a high voltage / high rotation speed. The target voltage to be applied to the motor M is determined and instructed.
[0017]
Further, in order to improve the response of the steering assist, the target voltage determination circuit 4 includes a threshold setting circuit 5a for setting the threshold between low and high in the standby mode and the power mode as shown in FIG. Have.
The output of the no-load current detection circuit 2 is given to the threshold setting circuit 5a. As a result, when switching from the standby mode to the power mode, the threshold setting circuit 5a sets the no-load current in the power mode corresponding to the no-load current in the standby mode at that time as shown in FIG. (For example, if the no-load current at 6 V is known, the temperature of the hydraulic oil can be specified and the no-load current at 12 V can be found) from the temperature characteristics of the motor current with respect to the motor applied voltage. A current value slightly larger than the no-load current in the mode is set as the threshold value in the power mode.
[0018]
When switching from the power mode to the standby mode, the threshold setting circuit 5a sets the threshold value in the standby mode and the difference from the no-load current in the standby mode as in the related art.
Note that the difference between the normal and low temperatures of the motor current in the no-load state in the standby mode is not as large as in the power mode as shown in FIG. Alternatively, a current value slightly larger than the no-load current in the standby mode at that time may be used as the threshold value in the standby mode.
[0019]
When the output signal of the differential amplifier 3 exceeds a value larger than the threshold value in the power mode by a predetermined value, the threshold value setting circuit 5a switches the threshold value to the threshold value in the power mode, and sets the value smaller than the threshold value in the standby mode by a predetermined value. When the value falls below the threshold value, the threshold value is switched and set to the threshold value in the standby mode. This prevents occurrence of hunting between the power mode and the standby mode.
[0020]
Hereinafter, the operation of the power steering device having such a configuration will be described.
In this power steering apparatus, the motor drive circuit 7 drives the electric motor M according to a voltage value instructed by the target voltage determination circuit 4 according to the target value of the rotation speed of the electric motor M, and the electric motor M To generate operating hydraulic pressure.
The motor current detection circuit 1a detects a current flowing in the electric motor M, and the motor current detection signal is input to the no-load current detection circuit 2 after being smoothed by the smoothing circuit 1b.
[0021]
The no-load current detection circuit 2 detects and holds and outputs the minimum value of the smoothed motor current detection signal. If the input signal is larger than the held / output signal, the no-load current detection circuit 2 outputs the held value in accordance with predetermined characteristics. Signal is gradually increased toward a predetermined value. At this time, if the input signal becomes smaller than the signal being held and output, the output signal follows the input signal.
The reset circuit 9 resets the output of the no-load current detection circuit 2 to a predetermined value (a value larger than the value corresponding to the no-load current at startup) at the time of startup, and the no-load current detection circuit 2 resets the output to no load at startup. The value is gradually increased to a value corresponding to the current so that no time is spent.
[0022]
The differential amplifier 3 detects a difference between a signal output by the smoothing circuit 1 b and a signal held and output by the no-load current detection circuit 2 and supplies the difference to the target voltage determination circuit 4.
Based on this difference, the target voltage determination circuit 4 controls switching between a standby mode in which the electric motor M is driven and controlled at a low voltage / low rotational speed and a power mode in which the electric motor M is driven and controlled at a high voltage / high rotational speed. Specify the voltage to be applied to
At this time, the threshold setting circuit 5a switches the threshold of the target voltage determination circuit 4 for switching between the standby mode and the power mode between low and high between the standby mode and the power mode.
[0023]
The threshold setting circuit 5a receives the output of the no-load current detection circuit 2 and, when switching from the standby mode to the power mode, sets the no-load current in the power mode corresponding to the no-load current in the standby mode at that time. As shown in FIG. 2, a current value slightly larger than the no-load current in the power mode obtained from the temperature characteristics of the motor current with respect to the motor applied voltage at the no-load time is set as the threshold in the power mode.
When switching from the power mode to the standby mode, the threshold value setting circuit 5a determines the threshold value in the standby mode and the difference from the no-load current in the standby mode as in the related art.
[0024]
FIGS. 3 and 4 show an example of a circuit of such a power steering apparatus (however, the voltage control circuit 6 and the motor voltage detection circuit 8 are not shown in FIG. 1).
In the no-load current detection circuit 2, the diode 20 is reversely connected to the output terminal of the OP amplifier 17 via the resistor 18, and the anode of the diode 20 is connected to the inverting input terminal of the OP amplifier 17 to perform negative feedback. The output signals of the integrated motor current detection circuit 1a and the smoothing circuit 1b are supplied to the non-inverting input terminal of the OP amplifier 17 via the connection node H.
The resistor 18a is connected to the anode of the diode 20, and the power supply voltage Vcc is applied to the other of the resistors 18a.
Electrolytic capacitors 19 and 21 whose other ends are grounded are connected to the anode and cathode of the diode 20, respectively.
[0025]
The anode of the diode 20 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 23, and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 23 is connected to the electrolytic capacitor 21 whose other end is grounded. The OP amplifier 23 is a buffer circuit to which negative feedback has been applied.
The no-load current detection circuit 2 is a normal minimum value holding circuit when the resistor 18a is not provided. However, since the resistor 18a is added, the no-load current detection circuit 2 holds and outputs a signal according to a time constant determined by the resistor 18a and the electrolytic capacitor 21. Signal gradually increases toward a predetermined voltage value. The gradually increasing signal is supplied to the differential amplifier 3 and the threshold setting circuit 5a through the buffer circuit of the OP amplifier 23.
[0026]
The differential amplifier 3 is a differential amplifier obtained by applying a negative feedback to an OP amplifier 31 by a parallel circuit of a resistor 30 and a capacitor 29. The holding output signal from the no-load current detection circuit 2 is input to the inverting input terminal of the OP amplifier 31 via the resistor 28, and the smoothing circuit including the resistors 32 and 32 a and the capacitor 33 and the connection node are connected to the non-inverting input terminal. Through H, output signals of the motor current detection circuit 1a and the smoothing circuit 1b are given.
The differential amplifier 3 calculates the difference between the held output signal from the no-load current detection circuit 2 and the output signals of the motor current detection circuit 1a and the smoothing circuit 1b by the differential amplifier of the OP amplifier 31, and sets the threshold value setting circuit 5a. And the target voltage determination circuit 4a.
[0027]
The threshold setting circuit 5a includes a comparator in which the OP amplifier 39 has a positive feedback of a resistor 38 and a differential amplifier in which an OP amplifier 39a has a negative feedback of a resistor 26.
To the non-inverting input terminal of the OP amplifier 39, a divided voltage of the power supply voltage Vcc by the resistors 36 and 37 is applied, and to the inverting input terminal, the output of the OP amplifier 31 of the differential amplifier 3 is grounded. Through a smoothing circuit including a capacitor 35. The output terminal of the OP amplifier 39 is supplied with the power supply voltage Vcc through the resistor 38a, and is connected to the base of the NPN transistor 40 whose emitter is grounded.
[0028]
A voltage divided by the resistors 24 and 25 of the power supply voltage Vcc is applied to the inverting input terminal of the OP amplifier 39a, and the output of the OP amplifier 23 of the no-load current detection circuit 2 is applied to the non-inverting input terminal. The output terminal of the OP amplifier 39a is connected to the anode of the diode 27, and the cathode of the diode 27 is connected to the inverting input terminal of the OP amplifier 39a via the resistor. The anode of the diode 27 is connected to the collector of the NPN transistor 40, and the cathode is connected to the non-inverting input terminal of the OP amplifier 43 of the target voltage determination circuit 4a.
[0029]
In the target voltage determination circuit 4a, the non-inverting input terminal of the OP amplifier 43 is applied with the voltage divided by the resistors 41 and 42 of the power supply voltage Vcc, and the output of the OP amplifier 31 of the differential amplifier 3 is applied to the inverting input terminal. Has been given.
The output terminal of the OP amplifier 43 is connected to an electrolytic capacitor 44 whose other end is grounded, and to the bases of PNP transistors 45 and 46 whose power supply voltage Vcc is applied to the emitter.
[0030]
When the output of the differential amplifier 3 is smaller than a predetermined value (determined by the voltage division of the resistors 36 and 37 and the output of the OP amplifier 39), the threshold setting circuit 5a sets the output of the OP amplifier 39 to approximately + Vcc, The transistor 40 is turned on. As a result, the anode of the diode 27 becomes substantially 0 V and the output of the OP amplifier 39a is blocked, so that the output of the OP amplifier 43 is divided by the resistors 41 and 42 (corresponding to the threshold value in the standby mode). And the PNP transistors 45 and 46 are turned off or on.
[0031]
When the PNP transistors 45 and 46 are turned on to enter the power mode and the output of the differential amplifier 3 becomes larger than a predetermined value, the threshold setting circuit 5a sets the output of the OP amplifier 39 to approximately -Vcc, The NPN transistor 40 is turned off. Therefore, the output of the OP amplifier 39a is supplied to the non-inverting input terminal of the OP amplifier 43 through the diode 27, and the voltage division by the resistors 41 and 42 is forcibly increased (corresponding to the threshold value in the power mode). Further, the predetermined value given to the non-inverting input terminal of the OP amplifier 39 is reduced due to the output of the OP amplifier 39 being substantially -Vcc.
[0032]
At this time, the output of the OP amplifier 39a increases according to the magnitude of the held output signal from the no-load current detection circuit 2, and the voltage applied to the non-inverting input terminal of the OP amplifier 43 increases.
In this state, the output of the OP amplifier 43 turns the PNP transistors 45 and 46 off or on depending on whether the voltage applied to the non-inverting input terminal is larger or smaller than the output of the differential amplifier 3. In the power mode, the input of the no-load current detection circuit 2 increases, but the output of the no-load current detection circuit 2 is not affected. Further, the PNP transistor 45 is turned on, and the electrolytic capacitor 19 is charged at approximately + Vcc through the connection node E. However, the output of the no-load current detection circuit 2 is not affected by the diode 20.
[0033]
When the PNP transistors 45 and 46 are turned off to enter the standby mode and the output of the differential amplifier 3 becomes smaller than a predetermined value (smaller as described above), the threshold setting circuit 5a operates the OP amplifier 39. Becomes approximately + Vcc and the NPN transistor 40 is turned on. As a result, the anode of the diode 27 becomes substantially 0 V and the output of the OP amplifier 39a is blocked, so that the output of the OP amplifier 43 is divided by the resistors 41 and 42 (corresponding to the threshold value in the standby mode). And the PNP transistors 45 and 46 are turned off or on. Further, the predetermined value given to the non-inverting input terminal of the OP amplifier 39 is increased due to the output of the OP amplifier 39 being substantially + Vcc.
[0034]
When a transition is made from the power mode to the standby mode, a voltage due to the back electromotive force is generated in the electric motor M due to the inertial force of the hydraulic pump. However, the no-load current detection circuit 2 removes this undershoot by discharging the electrolytic capacitor 19. As described above, the electrolytic capacitor 19 is charged by the PNP transistor 45 in the power mode.
[0035]
When the PNP transistor 46 of the target voltage determination circuit 4a is turned on (when the power mode is set), the voltage division of the power supply voltage Vcc of the target voltage determination circuit 4b by the resistors 75 and 76 is forced through the connection node B. To approximately + Vcc. The increased voltage is supplied to the voltage control circuit 6.
The voltage control circuit 6 is an integration circuit in which the OP amplifier 74 is subjected to negative feedback by the capacitor 73. The output of the motor voltage detection circuit 8 is applied to the inverting input terminal via the resistor 72.
In the standby mode, the non-inverting input terminal of the OP amplifier 74 receives a voltage division of the power supply voltage Vcc by the resistors 75 and 76, and the output of the OP amplifier 74 is small. In the power mode, the forced + Vcc is applied, and the output of the OP amplifier 74 is large.
[0036]
The output of the voltage control circuit 6 is provided to a non-inverting input terminal of an OP amplifier 82 of the motor drive circuit 7. The sawtooth output of the multivibrator composed of the OP amplifier 80 and the like is given to the inverting input terminal of the OP amplifier 82.
In the multivibrator, a divided voltage of the power supply voltage Vcc by the resistors 77 and 78 is applied to a non-inverting input terminal of an OP amplifier 80, and a capacitor 81 whose other end is grounded is connected to the inverting input terminal. Positive feedback by the resistor 79 and negative feedback by the resistor 79a are applied to the OP amplifier 80, and the sawtooth output of the multivibrator is output from the inverting input terminal of the OP amplifier 80.
[0037]
A power supply voltage Vcc is applied to the output terminal of the OP amplifier 82 via a resistor 82a, and the bases of an NPN transistor 83 and a PNP transistor 84 whose emitters are connected to each other are connected. Battery voltage Vb is applied to the collector of NPN transistor 83, and the collector of PNP transistor 84 is grounded.
The commonly connected emitters of the NPN transistor 83 and the PNP transistor 84 are connected to the bases of N-channel FETs 92, 93 and 94 via resistors 85, 86 and 87, respectively. The sources of the N-channel FETs 92, 93 and 94 are commonly connected to a resistor 95 of the motor current detection circuit 1a, the other of which is grounded.
[0038]
The drains of the N-channel FETs 92, 93, and 94 are connected to the negative terminal of the electric motor M, and the positive terminal of the electric motor M is connected to the capacitor 90, the other of which is grounded. A diode 91 is reversely connected between the positive terminal and the negative terminal of the electric motor M.
The negative terminal of the electric motor M is connected to the anode of a diode 89, and the cathode of the diode 89 is connected to the cathode of a Zener diode 88. The anode of the Zener diode 88 is connected to the base of the N-channel FET 92.
[0039]
In the motor drive circuit 7, the OP amplifier 82 outputs a PWM control signal whose duty ratio is determined by the output of the voltage control circuit 6 and the sawtooth wave output from the OP amplifier 80. When the output of the voltage control circuit 6 is small (in the standby mode), the duty ratio of the PWM control signal is small (the time during which the OP amplifier 82 outputs a negative voltage is long), and the NPN transistor 83 and the PNP transistor 84 are turned on and off. The time per unit time is short. Accordingly, the time during which the N-channel FETs 92, 93 and 94 are turned on per unit time is short, and the average voltage applied to the electric motor M is low.
[0040]
When the output of the voltage control circuit 6 is large (in the power mode), the duty ratio of the PWM control signal is large, and the time per unit time for turning on and off the NPN transistor 83 and the PNP transistor 84 is long. Accordingly, the N-channel FETs 92, 93 and 94 have a longer ON time per unit time, and the average voltage applied to the electric motor M is higher.
[0041]
The voltage across the resistor 95 of the motor current detection circuit 1a is supplied to the motor current detection circuit 1a and the smoothing circuit 1b via the connection node A, and the motor current is detected.
The motor current detection circuit 1a and the smoothing circuit 1b have a smoothing circuit including a resistor 47, a capacitor 48, and a resistor 50, and a non-inverting input terminal to which a divided voltage of the power supply voltage Vcc by the resistors 49 and 50 is applied, and the other end to an inverting input terminal. And an OP amplifier 50a connected to a grounded resistor 51. A diode 53 is connected in series to the output terminal of the OP amplifier 50a, and the OP amplifier 50a is negatively fed back by the resistor 51.
The cathode of the diode 53 is connected to a resistor 54a and a capacitor 54, the other of which is grounded. One of the capacitors 54 is connected to each input terminal of the no-load current detection circuit 2 and the differential amplifier 3 via a connection node H. Have been.
[0042]
One end of the capacitor 54 (the output terminal of the motor current detection circuit 1a and the output terminal of the smoothing circuit 1b) is connected via a resistor 55 to an inverting input terminal of an OP amplifier 57. A partial voltage of Vcc is applied by resistors 58 and 59. The operational amplifier 57 is negatively fed back by the capacitor 56, and the output terminal is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 82 of the motor drive circuit 7 through the diode 60 connected in reverse.
[0043]
The positive terminal and the negative terminal of the electric motor M are connected to the resistors 64 and 68 of the motor voltage detection circuit 8 via connection nodes C and D, respectively.
In the motor voltage detection circuit 8, a smoothing circuit including a resistor 64, a capacitor 66, and a resistor 65 is connected to an inverting input terminal, and a smoothing circuit including a resistor 68, a capacitor 67, a resistor 69, and a capacitor 71 and a voltage dividing circuit are connected. An OP amplifier 63 is provided.
The OP amplifier 63 is a differential amplifier to which negative feedback is applied by a parallel circuit of the resistor 62 and the capacitor 61, detects a voltage between the + terminal and the − terminal of the electric motor M, and outputs the voltage to the voltage control circuit. I do.
[0044]
The reset circuit 9 has a cathode connected to the anode of the Zener diode 11 to which the battery voltage Vb is applied, a base of an NPN transistor 12 whose emitter is grounded, and a collector connected to the power supply Vcc at the other end. 12a and the bases of the NPN transistors 13 and 14 whose emitters are grounded.
The collector of the NPN transistor 14 is connected to a capacitor 15 whose other end is grounded and a resistor 15a whose other end is connected to the base of a PNP transistor 16. The emitter of the PNP transistor 16 is connected to the power supply Vcc, and the collector is connected to the inverting input terminal of the OP amplifier 17 of the no-load current detection circuit 2.
The collector of the NPN transistor 13 is connected to the output terminal of the OP amplifier 82 of the motor drive circuit 7 via the connection node G.
[0045]
When the power is turned on at the time of start-up, the reset circuit 9 turns on the NPN transistor 12 and also turns on the PNP transistor 16, and substantially connects the inverting input terminal of the OP amplifier 17 and the connection point of the resistor 18 a and the capacitor 21. The power supply voltage Vcc is applied, and the capacitor 21 is charged. However, when the capacitor 15 is charged by the base current of the PNP transistor 16 limited by the resistor 15a and the base potential of the PNP transistor 16 rises, the PNP transistor 16 is turned off, and the potential of the inverting input terminal of the OP amplifier 17 becomes , The potential at the connection point between the resistor 18a and the capacitor 21.
[0046]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the power steering apparatus which concerns on this invention, switching of the low rotation speed / high rotation speed of an electric motor can be performed, making the influence of the viscosity of hydraulic oil small. Further, even when the operating oil is at a low temperature immediately after the start, it is possible to reliably switch to a low rotational speed, and energy consumption is small. As a result, the change in temperature of the pump assembly and the variation during manufacturing can be absorbed, and the threshold value for switching between the low rotation speed and the high rotation speed of the electric motor can be stably approached to the no-load current. It is possible to improve the responsiveness at the time and the feeling of dropout during slow steering.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a main part of one embodiment of a power steering device according to the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a temperature characteristic of a motor current with respect to a motor applied voltage when no load is applied.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a circuit of the power steering device according to the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a circuit of the power steering device according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a main configuration of an example of a conventional power steering device.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a difference in motor current when hydraulic oil is at normal temperature and when it is at low temperature.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a mode switching threshold in a standby mode and a power mode.
[Explanation of symbols]
1a Motor current detection circuit (means for detecting electric motor current)
1b Smoothing circuit
2 No-load current detection circuit (no-load current detection means)
3 Differential amplifier
4 Target voltage determination circuit
5a threshold setting circuit (threshold setting means)
7 Motor drive circuit
9 Reset circuit
10 Hydraulic pump
M electric motor

Claims

No steering input, when the electric motor load of the hydraulic pump is not driven in the low speed, there is the steering input, the high velocity when the load is present, the switching Rikae controlling the rotational speed of the electric motor In a power steering device that performs steering assist by hydraulic pressure generated by the hydraulic pump,
Means for detecting the current of the electric motor, and threshold setting means for setting a threshold of the motor current for switching the rotation speed of the electric motor to the low speed or the high speed based on the motor current detected by the means. And a no-load current detecting means for detecting the motor current when the electric motor is in a low-speed rotation state and there is no steering input and no load, and wherein the threshold value setting means is configured to detect the no-load current detected by the no-load current detecting means. As the load current increases, the difference between the no-load current and the threshold increases, and in response to the decrease in the no-load current detected by the no-load current detection means, the no-load current and the threshold A power steering apparatus characterized in that the threshold value is set so that a difference from the threshold value is reduced .