JPH01257677A - 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にトルク方向判
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、１は操舵トルク検出器（以下、トルク捜出
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、３はＣＰＵ
　（マイクロコンビエ−タ）である。

ＣＰＵ３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
ンターフェース回路５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。

誤差増幅器７の他方の入力端には、モータ電流検出回路
１１の出力信号が人力されている。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（パルス幅変ｍ＞
変調器８の一方の入力端に出力する。

ＰＷＭ、ｆ：調器８の他方の入力端には、基準発振器と
してのパルス幅変調用発振回路９の出力が入力されてお
り、ＰＷＭ変調器８は誤差増幅器７の出力とＰＷＭ用発
振回路９の出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Ｉ４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
御回路部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１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、Ｔ、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、Ｔ、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ており、縦軸が操
舵トルクに対応したトルク出力を示している。

この第４図、第５図において、　ｖｏは中立点出力、■
、は右方向制御開始点出力、ｖｌ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。

また、操舵トルクの中立点Ｔ、の両側Ｔ　Ｉ””　Ｔ　
を間は制御の不感帯である。

第５図はモータ１４の制御出力特性の一例を示したもの
であり、横軸にトルク信号出力を、縦軸にモータ出力を
とって示したものである。この第５図のＶ、はトルク検
出器１の中立点出方、ｖ２は右方向制御開始点出方、■
、は右方向飽和点トルク出力で、トルク出力信号がＶ、
〜Ｖ８間でモータ出力はトル′り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ｖ０〜Ｖ！間においては、モータ出力
はゼロとされるとともに、トルク出力がｖ３を越えると
、モータ出力は一定値（Ｐｍａｘ）に制御される。

同様に、ｖｌは左方向制御開始点トルクで■４は左方向
飽和点トルクを示し、操舵トルクがｖ１〜Ｖ１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、■、〜■。

間はモータ出力ゼロ、ｖ４を越えると、モータ出力は一
定値（Ｐｅ＋ａｘ）に制御が行なわれる。

次にモータ１４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
グ軸が連結される。

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ジタル信号として出
力し、次段のＤ／Ａ変換回路６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の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
ース回路４に入力されるとともに、左回転駆動信号はモ
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
変調器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器１の出力に比例したパルス幅の制
御信号として次段のモータ駆動回路１０に出力される。

このモータ駆動回路１０の出力によりモータ１４のトル
ク制御がなされる。

また、モータ電流は検出抵抗１２により検出され、モー
タｉｔ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。

このような従来のモータを用いた電動式パワーステアリ
ング装置においては、その操舵１−ルク制御のためのト
ルク検出器１を設け、このトルク検出器１の出力に略比
例した補助トルクをモータＩ４により発生させ、ステア
リングシャフトに供給し、その操舵力の補助を行い、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！！Ｉｆｆ）ところで、前記
モータ１４の回転方向はトルク検出器１の出力を受けて
、モータ制御回路部１６１７１ｃＰＵ３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と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るためになされ
たもので、ＣＰＵ誤動作時における制御不能状態を回避
し、その安全性およびより一層の信頼性を増すことがで
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第１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ＣＰ
Ｕと、操舵トルク検出器の第２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
方向判別ブロックと、ＣＰ　ｔＪから出力される右方向
駆動信号とモータ回転駆動方向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回
転駆動方向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のアンド回路とを設けたもので
ある。

〔作　用〕

二の発明においては、操舵トルク検出器から出力される
２系統の出力信号のうちの第１の出力信号をｃｐｖに入
力させ、ＣＰＵがら左右方向駆動信号を出力し、操舵ト
ルク検出器からの第２の出力信号をモータ回転駆動方向
判別ブロックに入力して左右方向駆動信号を出力し、第
１．第２のアンド回路でそれぞれＣＰＵとモータ回転駆
動方向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
方向を指定する。

〔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３〜１６で示す部分は第３図
と同様であり、符号１．２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、トルク検出器ｌより独立した二つの第１、第
２の出力信号φｌ、φ２が出力され、第１の出力信号φ
１はモータ制御回路部１６内に新たに設けたトルク信号
入力インターフェース回路２（以下、トルク信号人力１
／Ｆ回路という）に入力されるようになっている。

この第１の出力信号φ１はトルク信号人力１／Ｆ回路２
を介してＣＰＵ３に入力されるようになっており、また
、トルク検出器１の第２の出力信号φ２はモータ回転駆
動方向判別ブロック１７に入力されるようになっている
。

このモータ回転駆動方向判別ブロック１７はトルク信号
方向判別回路１７Ａ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の上記出力信号φ
２が入力されるようになっており、この出力信号φ２に
よりトルク信号方向判別回路１７Ａから右方向駆動信号
１７Ｂ１左方向駆動信号１７Ｃ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２ＯＡ
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
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
端に人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５から出力され
る左方向駆動信号はアンド回路２０Ｂの第１入力端に入
力されるようになっている。

アンド回路２ＯＡ、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。

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。トルク検出器１の第１の
出力信号φ１がトルク信号人力１／Ｆ回路２を経てＣＰ
Ｕ３に入力されるとともに、第２の出力信号φ２がモー
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から出力される右方向駆動信号とをアン
ド回路２ＯＡ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から出力される左方向駆動信号
とをアンド回路２０Ｂでアンドをとって一致判定を行い
、一致しているとき、アンド回路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。

この入力端３０は右方向信号検出回路３１（コンパレー
タ）の（へ）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り、抵抗３３と
３４との接続点で得られる基準電圧Ｅ、は右方向信号検
出回路３１の（ト）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Ｅ□は左
方向信号検出回路３２の日入力端に印加されるようにな
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３２から左方向
駆動信号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
検出器１よりの出力信号が入力端３ｏ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＋、Ｅｘと比較されて、Ｘ＊を圧Ｅ、より大なるとき
は右方向駆動信号已Ｘ１７Ｂとして、また基準電圧Ｅ、
より小なるときは左方向駆動信号ＥＹ１７Ｃとして次段
のアンド回路２０Ａ、２０Ｂに入力されて、ＣＰＵ３よ
りの駆動方向信号と一致判定される。なお、Ｅ、＝Ｅ１
−Ｅ、が不惑帯巾である。

次にこの発明の実施例が従来例に比して長所とする点を
以下に列挙する。

（１）　　非操舵（トルク検出器１の出力ζ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、データは駆動
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ＣＰ　Ｕ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
。

（３）トルク検出器１より第２の出力信号φ２が出力さ
れ、この第２の出力信号φ２がモータ回転駆動方向判別
ブロックに入力されるため、信顧性が向上する。

（発明の効果〕 以」−のように、この発明によれば、トルク検出器から
出力される第１の出力信号をＣＰ　ＩＪに入力し、この
ＣＰＵから出力される左右方向駆動信号と、トルク検出
器から出力される第２の出力信号をモータ回転駆動方向
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駆動方向を指定するよう
に構成したので、ｃｐｕの左右駆動方向信号とモータ回
転駆動方向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、従来例に比して、その
安全性が著しく向上し、その実用」二のメリットは大で
ある。

さらに、モータ回転駆動方向判別ブロックの制御信号が
トルク検出器より出力される第２出力信号により行なわ
れるので、その信頼性はさらに高くなるなどの効果があ
る。

【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、３・・・ＣＰＵ、１０・・
・モータ駆動回路、１４・・・モータ、１６・・・モー
タ制御回路部、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、２ＯＡ、
２０Ｂ・・・アンド回路。 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から
   出力される独立した二つの第１、第２の出力信号のうち
   の第１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マイクロコンピュータと
   、前記操舵トルク検出器の前記第２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
   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。