JPH01257676A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、モータのトルク検出回路部乞こトルク方向
判別回路部を２系統構成となし、その安全性の向上を計
った自動車用の電動式パワーステアリング装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の電動式パワーステアリング装置のブロッ
ク図であり、図において、１は操舵トノしり検出器、（
以下、トルク検出器という）、１６はモータ制御回路部
であり、１５Ａ、１５Ｂはモータ制御回路部１６の入力
端子であり、この入力端子１５Ａ、１５Ｂを経由してト
ルク検出器１の出力がＣＰＵ　（マイクロコンビニ−タ
）３に入力される。

ｃｐｕａの出力はモータ右方向駆動インターフェース回
路４、モータ左方向駆動インターフェース回路５、Ｄ／
Ａ　（ディジタル／アナログ）変換回路６に送出するよ
うになっており、ＣＰＵ３の右方向駆動信号は右方向駆
動インターフェース回路４を経由してモータ駆動回路１
０に入力されるようになっている。

同様にして、ＣＰＵ３の左方向駆動信号は左方向駆動イ
ンターフェース回！８５を経由してモータ駆動回路１０
に入力されている。

１３Ａ、１３Ｂはモータ駆動回路１０の出力端子で、こ
れを経由してモータ１４が駆動制御される。モータ１４
は結合手段（図示せず）を介してステアリングシャフト
に結合されるとともに、ステアリングシャフトに操舵補
助を与えるためのモータである。

一方、７はモータ制御のための誤差増幅器であり、その
一方の入力端には、ＣＰＵ３のトルク信号がＤ／Ａ変換
回路６でＤ／Ａ変換されたアナログ信号として入力され
ている。

誤差増輻讐７の他方の入力端には、モータ電流検出回路
１１の出力信号が入力されている。誤差増幅器７はＤ／
Ａ変換回路６の出力信号とモータ電流検出回路１１の出
力との誤差を増幅して、次段のＰＷＭ　（パルス輻変調
）変調器８の一方の入力端に出力する。

ＰＷＭ変調器８の他方の入力端には、基準発振−として
のＰＷＭ用発原発振回路９力が入力されており、ＰＷＭ
変調晋８は誤差増幅器７の出力とＰＷＭ用発原発振回路
９力とを比較して、モータ駆動回路１０に対して、モー
タ１４のＰＷＭ信号を発生させている。

また、モータ駆動回路１０とアース間には検出抵抗１２
が接続されており、この検出抵抗１２で検出された電流
に相当する電圧がモータ電流検出回路１１に加えるよう
にしている。

２５はモータ１４とステアリングシャフトを結ぶ電磁ク
ラッチで、通常はクラッチドライバ２３によりモータ制
ｔｉ１回路部１６の出力端子２４Ａ。

２４Ｂを介してＯＮ状態にある。

次に動作について説明する。第４図はトルク検出器の出
力特性の一例を示したもので、横軸に左右操舵トルクを
縦軸にトルク信号出力を示したもので、Ｔｏが操舵トル
クの中立点（零トルク点）を示し、この点より右方向に
右回転操舵トルクを左方向に左回転操舵トルクを示す。

また、Ｔ２は右方向の制御開始点操舵トルクを、Ｔ、は
左方向の制御開始点操舵トルクを示したもので、縦軸が
操舵トルクに対応したトルク出力を示したもので、乳は
中立点出力、ｖ２は右方向制御開始点出力、■、は左方
向制御開始点出力を示しており、トルク出力特性は制御
範囲内ではほぼリニアとする。

なお、操舵トルクの中立点Ｔ０の両側１１〜１２間は制
御の不感帯である。

第５図はモータの制御出力特性の一例を示したもので、
横軸にトルク信号出力を、縦軸にモータ出力を示したも
ので、ｖｏはトルク検出器の中立点出力、ｖ２は右方向
制御開始点出力、ｖ３は右方向飽和点トルク出力で、ト
ルク出力信号がｖ２〜Ｖ３ｒｒＲでモータ出力はトルク
出力に対してほぼ直線的な制御がなされる。

また、トルク出力７０〜７２間はモータ出力はゼロとさ
れるとともに、トルク出力がＶを越えると、モータ出力
は一定値（Ｐｍａｘ）に制御される。同様にＶ、は左方
向制御開始点トルクでｖ４は左方向飽和点トルクを示し
、操舵トルクがｖ１〜ｖ４間ではモータ出力は右回転時
とほぼ対称的に直線的な制御がなされるとともに、７０
〜７１間はモータ出カゼ四、ｖ４を越えるとモータ出力
は一定値（ＰＩＩＩＸ）に制御が行なわれる。

次にモータのトルク制御の全体的なフローを第３図によ
り述べる。キースイッチがＯＮされると、電磁クラッチ
２５がＯＮされモータ１４の出力軸とステアリング軸が
連絡される。

次に操舵トルクに比例したトルク信号がトルク検出器１
より出力され、ＣＰＵ３に入力される。

次にＣＰＵ３は前記トルク信号をディジタル信号として
出力し、次段のＤ／Ａ変換回Ｉ８６により再びアナログ
信号に変換される。

また、トルク信号出力はＣＰＵ３内部でレベル判定され
て、右回転駆動信号はモータ右方向駆動インターフェー
ス回１ｓ４に入力されるとともに、左回転駆動（コ号は
モータ左方向駆動インターフェース回路５に入力される
。

モータ駆動回路１０には左右の回転駆動信号が各々入力
され、モータの回転方向が指示されるとともに、Ｄ／Ａ
変換回路６によりトルク信号がアナログ化されて、誤差
増幅器７に入力されて、この出力はさらに次段のＰＷＭ
変ｉ：ｌｌ＃８に入力され、ＰＷＭ用発振回路９により
変調されて、前記トルク検出Ｎ１の出力に比例したパル
ス巾の制御信号として次段のモータ駆動回路１０に出力
されて、その出力回路に接続されたモータ１４のトルク
制御がなされろ。

また、モーフ電流は検出抵抗１２により検知され、モー
タ電流検出回路１１によりそのレベル制限またはカット
ＯＦＦがなされる。

従来、モータを用いたＭａａ式パワーステアリング装置
においては、その操舵トルク制御のためのトルク検出器
を設け、このトルク検出器の出力に略比例した補助トル
クをモータにより発生させ、ステアリングシャフトに供
給し、そのｇ！舵力の補助を行い、ハンドル操舵力を軽
減させる構成となしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前記モータの回転方向はトルク検出器１の出
力を受けて、前記モータ制御回路部１６のＣＰＵ３の内
部でそのレベル判定を行い、モータ１４の回転方向を決
定する方法が用いられていた。

したがって、ＣＰＵ３が外来ノイズなどにより、その回
転判別機能を失なった場合は、モータ１４の回転方向が
定まらず、モータの逆回転またはモータの振動などの極
めて危険な状態を呈することになるなどの問題点があっ
た。

この発明は上記のような問題点を解消すべくなされたも
ので、ＣＰＵ瞑動作時における制御不能状態を回避し、
その安全性を増すとともに制御の応答性を速くすること
ができる電動式パワーステアリング装置を得ることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る電動式パワーステアリング装置は、操舵
トルク検出器からの出力信号を微分する微分回路と、こ
の微分回路の出力信号に基づきモータ右方向駆動信号お
よびモータ左方向駆動信号を出力するＣＰＵと、操舵ト
ルク検出器の出力信号から右方向駆動信号および左方向
駆動信号を出力するモータ回転駆動判別ブロックと、Ｃ
ＰＵから出力される右方向駆動信号とモータ回転駆動判
別ブロックから出力される右方向駆動信号との一致を判
別する第１のアンド回路と、ＣＰＵから出力される左方
向駆動信号とモータ駆動判別ブロックから出力される左
方向駆動信号との一致を判別する第２のアンド回路と、
ＣＰＵとモータ駆動判別ブロックから出力されるそれぞ
れの右方向駆動信号同志と左方向駆動信号同志とが不一
致のときにクラッチをしゃ断する論理回路とを設けたも
のである。

〔作　用〕

この発明においては、微分回路で操舵トルク検出器の出
力を微分し、その微分パルスをＣＰＵに入力して応答性
を速くしてＣＰＵから左右方向駆動信号を出力させ、第
１．第２のアンド回路でそれぞれＣＰＵとモータ駆動判
別ブロックとからそれぞれ出力される右方向駆動信号同
志、左方向駆動信号同志の一致を判別して一致したとき
それぞれモータの右回転駆動方向、左回転駆動方向を指
定し、かつ右方向駆動信号同志と左方向駆動信号同志と
の両者の一致、不一致を論理回路で判別して不一致時に
電磁クラッチをしゃ断させる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図に基づき説明する。第１
図において、第３図と同一部分には同一符号を付して構
成の説明を省略し、第３図とは異なる部分を主体に述べ
る。

この第１図において、符号１，３〜１６で示す部分は第
３図と同様であり、符号２と１７以降で示す部分が第３
図とは異なり、この実施例の特徴をなす部分である。

すなわち、２はモータ制御回路部１６に設けられ、トル
ク検出Ｍ１の出力信号を微分してＣＰＵ３に出力する微
分回路である。

また、１７はモータ回転駆動方向判別ブロックであり、
トルク信号方向判別回路１？Ａを有している。このトル
ク信号方向判別回路１７Ａには、トルク検出器１の出力
信号が入力されるようになっており、この出力信号によ
りトルク信号方向判別回路１７Ａから右方向駆動信号１
７Ｂ、左方向駆動信号１’７Ｇが出力されるようになっ
ている。

この右方向駆動信号１７Ｂは２人力のアンド回路２０Ａ
の第２入力端と２人力の排他的論理和回路２１Ａの第２
入力端に入力されるようになっており、左方向駆動信号
１７Ｃは２人力のアンド回路２０Ｂの第２入力端と２人
力の排他的論理和回路２１Ｂの第２入力端に入力される
ようになっている。

また、モータ右方向駆動インターフェース回路４から出
力される右方向駆動信号はアンド回路２０Ａの第１入力
端と排他的論理和回路２１Ａの第１入力端に入力される
ようになっている。

モータ左方向駆動インターフェース回路４から出力され
る左方向駆動信号はアンド回路２０Ｂの第１入力端と排
他的論理和回路２１Ｂの第２入力端に入力されるように
なっている。

アンド回路２０Ａ、２０Ｂの出力はそれぞれ２人力のア
ンドがとれたとき、モータ１４の駆動方向が指定するた
めの出力であり、この出力はモータ駆動回路１０に送出
されるようになっている。

また、排他的論理和回路２１Ａ、２１Ｂの出力はそれぞ
れ２人力のアンド回路２２の第１、第２入力端に導入さ
れるようになっており、このアンド回路２２の出力でク
ラッチドライバ２３を制御するようになっている。かく
して、排他的論理和回路２１Ａ、２１Ｂおよびアンド回
路２２とにより、クラッチドライバ２３を制御し、ひい
ては電磁クラッチ２５−のしゃ断制御を行う論理回路を
構成している。

次に動作について説明する。この動作の説明に際し、第
３図と同じ動作の部分の説明を省略し、この実施例の特
徴をなす部分を主に説明する。トルク検出ｉｌｌの出力
信号が微分回路で微分されてＣＰＵ３に入力される。ま
た、トルク検出Ｗｉ１の出力信号はモータ回転駆動方向
判別ブロック１７のトルク信号方向判別回路１７Ａに入
力されて、右方向駆動信号１７Ｂおよび左方向駆動信号
１７Ｃが出力される。

この右方向駆動信号１７Ｂとモータ右方向駆動インター
フェース回路４から出力される微分回路２で応答性が速
められた右方向駆動信号とをアンド回路２０Ａでアンド
をとって一致判定を行い、一致しているとき、アンド回
路２０Ａからモータ駆動回路１０にモータ１４の右方向
回転駆動の指定を行う出力信号が出力される。

同様にして、左方向駆動信号１７Ｃとモータ左方向駆動
インターフェース回路５から出力される微分回路２で応
答性が速められた左方向駆動信号とアンド回路２０Ｂで
アンドをとって一致判定を行い、一致しているとき、ア
ンド回＄２０Ｂからモータ駆動回路１０にモータ１４の
左方向回転駆動の指定を行う出力信号が出力されろ。

また、排他的論理和回路２１Ａはモータ右方向駆動、イ
ンターフェース回路４から出力されろ右方向駆動信号と
右方向駆動信号１７Ｂとの排他的論理和をとってアンド
回路２２の第１入力端に出力する。

全（同様にして、モータ左方向駆動インターフェース回
路５から出力される左方向駆動信号と左方向駆動信号１
７Ｇとの排他的論理和をとってアンド回路２２の第２入
力端に出力する。

アンド回路２２は両排他的論理和回路２１Ａ。

２１Ｂのアンドをとって、両右方向駆動信号および両左
方向駆動信号の一致、不一致を判別し、不一致のときに
は電磁クラッチ２５をしゃ断するようにクラッチドライ
バ２３を制御する。

第２図はトルク信号方向判別回路１７Ａの具体的実施例
の構成を示す回路図である。この第２図において、３０
は入力端であり、第１図のトルク検出器１の出力信号が
入力されるようになっている。

この入力＃３０は右方向信号検出回路３１　（コンパレ
ータ）の（ハ）入力端と左方向信号検出回路３２（コン
パレータ）の（ト）入力端に接続されている。

また、正電圧３６とアース間には基準電圧作成のための
抵抗３３〜３５が直列に接続されておゆ、抵抗３３と３
４との接続点で得られる基準電圧Ｅｌは右方向信号検出
口＄３１の０１入力端に印加されるようになっている。

抵抗３４と３５との接続点に得られる基準電圧Ｅ２は左
方向信号検出回路３２の（ハ）入力端に印加さねるよう
になっている。右方向信号検出回路３１から右方向駆動
信号１７Ｂが出力され、左方向信号検出回路から左方向
駆！ｅ１４ｉ号１７Ｃが出力されるようになっている。

次に、この第２図の動作について説明する。まずトルク
検出＠ｉ！１よりの出力信号が入力＃３０に入力される
とともに右方向信号検出回路３１と左方向信号検出回路
３２の比較端子に入力され、そのレベルが相異なる基準
電圧Ｅ、、Ｅ２と比較されて基準電圧Ｅ、より大なると
きは右方向駆動信号ＥＸ（１７Ｂ）として、また基準電
圧Ｅ２より小なるときは左方向駆動信号ＥＹ（１７Ｃ）
として、次段のアンド回路２０Ａ、２０Ｂに入力されて
、ＣＰ　Ｕ　３よりの左右方向駆動信号と一致判定され
る。なお、Ｅｏ＝Ｅ１−Ｅ２が不感帯中である。

次にこの発明の実施例が従来例に比してその長所とする
点を以下に列挙する。

（１）非操舵（トルクセンサ出力す中立点出力■。）状
態において、ＣＰｔＪが左右の誤駆動信号を出力したと
しても第２の駆動方向信号は出力されず、したがって駆
動信号は左右ともに出力されず、モータは駆動されない
。

（２）右方向操舵時にＣＰＵが左方向の駆動信号を発生
するか、左方向操舵時にｃｐｕが右方向の駆動信号を発
生しても、モータは左右どちらにも駆動されない。

（ａ）ｃｐｕ内部の方向判別信号と第２の方向判別信号
が不一致の場合は電磁クラッチがしゃ断され、マニアル
操舵状態となる。

（４）微分回路の挿入によ炒制御の応答性が向上する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、ＣＰＵから出力され
る左右方向駆動信号とモータ回転駆動判別ブロックから
出力される左右方向駆動信号がそれぞれ一致したときに
モータの回転Ｉ［動方向を指定し、かつ両右方向駆動信
号と両弁方向駆動信号が不一致のとき電磁クラッチをし
ゃ断するようにするとともに、ＣＰＵの入力側に微分回
路を押入して、トルク検出器の出力を微分するように構
成したので、ＣＰＵの左右方向駆動信号とモータ回転駆
動判別ブロックの左右方向駆動信号が一致したときのみ
モータが駆動制御され、不一致時には電磁クラッチがし
ゃ断され、マニアル状態となるため、その安全性が向上
するとともに、）・ルク検出晋入力段の微分回路の挿入
により制御の応答性が一段と向上するなどその実用上の
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電動式パワーステア
リング装置のブロック図、第２図は同上実施例における
トルク信号方向判別回路の具体的実施例の回路図、第３
図は従来の電動式パワーステアリング装置のブロック図
、第４図は従来の電動式パワーステアリング装置におけ
るトルク検出器の出力特性図、第５図は従来の電動式パ
ワーステアリング装置におけるモータの制御出力特性図
である。 １・・・操舵トルク検出器、２・・・微分回路、３・・
・ＣＰＵ、１０・・・モータ駆動回路、１４・・・モー
タ、１６・・・モータ制御回＃ｍ、１７・・・モータ回
転駆動方向判別ブロック、１７ａ・・・トルク信号方向
判別回路、２０Ａ、２０Ｂ、２２・・・アンド回路、２
１Ａ。 ２１Ｂ・・・排他的論理和回路。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 結合手段を介してステアリングシャフトに結合されると
   ともに、前記ステアリングシャフトに操舵補助力を与え
   るためのモータと、前記モータの操舵補助力を決定する
   ための操舵トルク検出器と、この操舵トルク検出器の出
   力で前記モータのトルクの制御を行うモータ制御回路部
   とを備えてなる電動式パワーステアリング装置において
   、前記モータ制御回路部に設けられ上記操舵トルク検出
   器の出力信号を微分する微分回路と、この微分回路出力
   信号により前記モータの右方向駆動信号および左方向駆
   動信号を出力するマイクロコンピュータと、前記操舵ト
   ルク検出器の出力信号により前記モータの右方向駆動信
   号および左方向駆動信号を出力するモータ回転駆動方向
   判別ブロックと、前記マイクロコンピュータおよび前記
   モータ回転駆動方向判別ブロックから出力される両右方
   向駆動信号の一致を判別して一致したとき前記モータの
   右方向の回転駆動方向を指定する第１のアンド回路と、
   前記マイクロコンピュータおよび前記モータ回転駆動方
   向判別ブロックから出力される両左方向駆動信号の一致
   を判別して一致したとき前記モータの左方向の回転駆動
   方向を指定する第２のアンド回路と、前記両右方向駆動
   信号の排他的論理和と前記両左方向駆動信号の排他的論
   理和との不一致時に電磁クラッチをしゃ断する論理回路
   とを備えたことを特徴とする電動式パワーステアリング
   装置。