JPH01266065A - 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、操舵トルク検出器の中立点領域で電流検出
回路が作動した場合にフェールセーフリレーをＯＦＦさ
せ、モータドライブ回路およびクラッチドライブ回路を
ＯＦＦさせ、ハンドル操作をマニアル状態に復元させて
その安全性を向上させた自動車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２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、図中の１は操舵トルク検出器（以下、トル
ク検出器という）、１６はモータ制御回路部、１５Ａ、
１５Ｂはモータ制御回路部１６の入力端子、２はトルク
検出器１のインターフェース回路（以下、トルク信号Ｉ
／Ｆ回路という）で、これを経由してトルク：検出器１
の出力がｃｐｕ　（マイクロコンピュータ）３に入力さ
れている。

４はモータ１４の右方向駆動インターフェース回路で、
これを経由してＣＰＵ３の右方向駆動信号がモータ駆動
回路１０に入力されている。

同様に５はモータ１４の左方向駆動インターフェース回
路で、これを経由してＣＰＵ３の左方向駆動信号がモー
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。６はＣＰＵ
３から出力されるトルク信号をアナログ信号に変換する
Ｄ／Ａ　（ディジタル／アナログ）変換器である。

このモータ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、このステアリン
グシャフトに操舵補助力を与えるためのものである。

７はモータ制御のための誤差増幅器で、その一方の入力
端子にはＣＰｔＪ３のトルク信号が上記Ｄ／Ａ変換器６
でＤ／Ａ変換されたアナログ信号に入力されている。

また、誤差増幅器７の他方の入力端子には、モータ電流
検出回路１１の出力信号が入力されて、次段のＰＷＭ（
パルス幅変調器）変調器８を駆動して、モータのＰＷＭ
信号を発生させている。

９はこのＰＷＭ制御のためのＰＷＭ基準発振器である。

１２は電流検出のための検出抵抗である。この検出抵抗
１２の両端に発生した電圧がモータ電流検出回路１１に
入力されるようになっている。

次に従来例におけるモータ制御の一例を述べると、第３
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）操舵トルクをとり、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、この中立点Ｔ０より右方向に右回転操
舵トルクを示し、左方向に左回転操舵トルクを示す。

Ｔ２は右方向の制御開始点操舵トルクを示し、Ｔ１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ある。

■。は中立点出力、ｖ２は右方向制御開始点出力、■１
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、はぼリニアとする。

また、操舵トルクの中立点Ｔ０の両側Ｔ、〜Ｔ２間は制
御の不惑帯である。

第４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示し、縦軸にモータ出力を示し
たもので、■。はトルク検出器の中立点出力、■２は右
方向制御開始点出力、■、。

は右方向飽和点トルク出力で、トルク出力信号が■２〜
■１間でモータ出力はトルク出力に対して、はぼ直線的
な制御がなされる。

また、トルク出力■。〜Ｖ７間はモータ出力はゼロとさ
れるとともにトルク出力が■、を越えると、モータ出力
は一定値（Ｐ　ｍａｘ）に制御される。

同様にｖｌ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■、〜■４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、ｖ０〜Ｖ１間はモータ出力ゼロ、■４を越
えるとモータ出力は一定値（Ｐ　ｍａｘ）に制御が行わ
れる。

次にモータのトルク制御の全体的なフローを第２図によ
り述べると、操舵トルクに比例したトルク信号がトルク
検出器ｌより出力され、トルク信号１／Ｆ回路２を経由
してＣＰＵ３に人力される。

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変換器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に人力される。

モータ１４のモータ駆動回路１０には、左右の回転駆動
信号が各々入力され、モータ１４の回転方向が指示され
るとともに、Ｄ／Ａ変換器６によりトルク信号がアナロ
グ化されて誤差増幅器７に入力される。誤差増幅器７の
出力はさらに次段のＰＷＭ変調器８に入力され、ＰＷＭ
基準発振器９により変調されて、前記トルクセンサ出力
に比例したパルス幅の制御信号として次段のモータドラ
イバに出力されて、その出力回路に接続されたモータ１
４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。

このように、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、その操舵ト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１４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っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電動式パワーステアリング装置は以上のように構
成されているので、ハンドルの無操舵状態、すなわちト
ルク検出器１の中立点領域で誤ってモータ１４がドライ
ブされた場合には、ドライバの意志に反してハンドル操
作が行われ極めて危険である。

この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、トルク検出器の中立点領域において、もしモ
ータ電流検出回路が作動した場合には、直ちにハンドル
扱作をマニアル状態に復元させ、その安全性の向上を計
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
トルク検出器から出力されるトルク信号によりモータの
トルクの方向、トルクの大きさを判定してモータ駆動回
路を制御するマイクロコンピュータと、モータ駆動回路
に流れる電流よりモータ電流を検出するモータ電流検出
回路と、トルク信号からハンドルの中点状態を検出する
中立点検出回路と、モータ電流検出回路の出力とトルク
中立点検出回路の出力とが一致したときモータ駆動回路
およびクラッチドライバ回路をしゃ断するフェールリレ
ーしゃ断回路とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明におけるマイクロコンピュータはトルク検出器
から出力されたトルク信号を入力してモータの駆動方向
とトルクの大きさを判別してモータ駆動回路を動作させ
、モータ駆動回路に流れる電流からモータ電流検出回路
によりモータ電流を検出するとともに、トルク信号より
トルク中立点検出回路でハンドルの中立状態を検出した
とき、トルク中立点検出回路の出力とモータ電流検出回
路の出力とが一致したとき、フェールリレーしゃ断回路
でフェールリレー回路をしゃ断させ、クラッチドライバ
とモータ駆動回路をしゃ断する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、第２図と同一部分には同一符号を付して述
べる。トルク検出器１から出力されるトルク信号は微分
回路２０とＣＰＵ３　（マイクロコンピュータ）に入力
されるようになっている。

微分回路２０の出力はＣＰＵ３とトルク中立点検出回路
２３に入力されるようになっている。

１０はモータ駆動回路で、４個のパワー１’ＩＯＳ　Ｆ
ＥＴ３７〜４０によりブリッジ回路構成されており、二
つの入力端には、マイコン３からの右方向駆動信号、左
方向駆動信号と、他の二つの入力端には、トルクの大き
さに応じた駆動信号が入力されるようになっている。

さらに、モータ駆動回路ＩＯとアース間には検出抵抗１
２が挿入されている。検出抵抗１２はモータ電流を検出
するためのものである。

１１はモータ電流検出回路であり、検出抵抗１２に流れ
たモータ電流に対応する電圧が検出抵抗１２の両端に現
われる電圧を入力し、それによってモータ電流を検出す
るものである。

２８はモータ電流検出回路１１とトルク中立点検出回路
２３の出力の一致の判別を行うアンド回路、２４は自己
保持回路、２５はフェールリレーしゃ断回路である。

フェールリレーしゃ断回路２５はフェールリレー回路２
５のしゃ断制御を行うものである。このフェールリレー
回路２６は固定端子４１ａ、４１ｂ、可動端子４２、コ
イル４３とにより構成されている。

可動端子４２は固定端子４１ａ、４１ｂ間をＯＮ、ＯＦ
Ｆするものである。２１はクラッチドライバで、固定端
子４１ａに接続されている。固定端子４１ａは上記モー
タ駆動回路１０にも接続されている。４６はキースイッ
チで、固定端子４１ｂと電′ａ３６の正掻間に接続され
ている。電源３６の頁捲はアースされている。

なお、４４．４５はモータ駆動回路１０の出力端子であ
り、上記モータ１４が接続されている。

次に動作について説明する。操舵トルクがトルク検出器
１により検出され、その出力が微分回路２０を経てＣＰ
Ｕ３およびトルク中立点検出回路２３に入力される。

ＣＰＵ３では前記トルク検出器１よりトルク信号を受け
てトルクの方向および大きさを判定し、次段のモータ駆
動回路・１０に駆動信号を出力し、略トルク信号に比例
してモータ１４をドライブし、ステアリングシャフトに
供給し操舵力をアシストする。

モータドライバ駆動回路１０はすでに述べたように４個
のパワーＭＯ５ＦＥＴ　３７〜４ｏによりブリッジ回路
構成されるとともに、ＣＰＵ３の出力によりその出力段
に接続されたモータ１４の電流およびその方向の制御が
行われる。

また、検出抵抗１２にモータ電流に対応する電流が流れ
、その電流に相当する電圧が検出抵抗１２の両端に発生
し、この電圧がモータ電流検出回路１１に加わることに
より、このモータ電流検出回路１１によりモニタ電流の
検出がなされる。

一方、トルク中立点検出回路２３に微分回路２０の出力
が入力されてハンドルの中立状態が検出されるとともに
、その出力が前記モータ電流検出回路の出力とともに次
段のアンド回路２８に入力され一致判定が行われる。

この判定力が次段の自己保持回路２４を経てフェールリ
レーしゃ断回路２５を駆動する。

また、キースイッチ４６が投入されると、フェールリレ
ー回路２６が駆動され、その固定端子４１ａ、４１ｂが
可動端子４２により閉成され、前記モータ駆動回路１０
とクラッチドライバ２１に電源３６が供給されるため、
モータ１４はクラッチ（図示せず）によりステアリング
シャフトに連結されて、アシスト可能状態となる。

しかるに、トルク中立点検出回路２３によりハンドルの
無操舵状態（中立点）が検出されている状態で、モータ
１４がもし駆動された場合には、アンド回路２８より一
致信号が出力されるため、フェールリレーしゃ断回路２
５が作動し、フェールリレー回路２６がしゃ断される。

その結果、クラッチドライバ２１とモータ駆動回路１０
への電′ｌｌＡ３６の供給が断たれ、モータ駆動回路１
０およびクラッチドライバ２１がしゃ断され、モータ１
４の出力軸はステアリングシャフトと切り離されて、マ
ニアル操舵状態となり、ハンドルは直ちに中立位置に復
元され、その安全性が保障され、その実用上の効果は極
めて大である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、トルク検出器の中立
点頭載において電流検出回路が作動した場合には、フェ
ールリレーしゃ断回路によりフェールリレー回路をしゃ
断させてクラッチドライバとモータ駆動回路をしゃ断す
るように構成したので、モータの出力軸はステアリング
シャフトと切り離されてマニアル操舵状態となり、ハン
ドルが中立位置に復元され、安全性と実用性が向上する
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図は従来の電動式パワー
ステアリング装置のブロック図、第３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４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（トルク検出器）、３・・・
ＣＰＵ　（マイクロコンピュータ）、１０・・・モータ
駆動回路、１４・・・モータ、１１・・・モータ電流検
出回路、２１・・・クラッチドライバ、２５・・・フェ
ールリレーしゃ断回路、２６・・・フェールリレー回路
。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。 代理人　　　　大　　岩　　増　　雄 第３因 第４図

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、この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から
   出力されるトルク信号によりモータの回転方向とモータ
   のトルクの大きさを判断して出力するマイクロコンピュ
   ータと、このマイクロコンピュータの出力により制御さ
   れ上記モータを駆動するモータ駆動回路と、上記モータ
   の電流を検出するモータ電流検出回路と、上記トルク信
   号からハンドルの中立領域を検出するトルク中立点検出
   回路と、このトルク中立点検出回路により上記中立領域
   を検出した場合に上記電流検出回路の出力と一致すると
   駆動されフェールリレーをしゃ断してクラッチドライバ
   および上記モータ駆動回路の電源供給をこのフェールリ
   レー回路にしゃ断させるフェールリレーしゃ断回路とを
   備えた電動式パワーステアリング装置。