JPH01273768A - 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のトルク信号インタフェース回路（以下、トル
ク信号［／Ｆ回路という）であり、このトルク信号１／
Ｆ回路２を経由して、トルク検出器１の出力信号がＣＰ
Ｕ（マイクロコンピュータ）３に入力されている。

このＣＰＵ３はモータ１４の制御の中心となるものであ
る。

４はモータの右方向駆動インタフェース回路で、これを
経由してＣＰＵ３の右方向駆動信号がモータ駆動回路１
０に人力されている。

同様に５はモータ１４の左方向駆動インタフェース回路
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（３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、ＣＰＵ３のトルク１３号がＤ／Ａ変換され、ア
ナログ信号として入力されている。

また、誤差増幅器７の他方の入力端子には、モータ電源
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）変調器８を駆動してモータ１４のＰ　
Ｖｔ／　Ｍ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。

なお、この第３図では、図示されていないが、電磁フラ
ンチはモータ１４とステアリングシャフトを結び、通常
はフランチドライバによりＯＮ状態にある。

次に従来例におけるモータ制御の一例を述べると、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あ
り、横軸に左右操舵トルクを、縦軸にトルク信号用ツノ
を示したものである６　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。

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あり、
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
あり、■。は中立点出力、■２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。

また、操舵トルクの中立点Ｔ０の両側Ｔ、〜Ｔ２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示
したものである。

この第５図において、ｖｏはトルク検出器の中立点出力
、■２は右方向制御ｎ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ｖ２〜■ユ間でモータ
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■。〜■２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、■１　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〜Ｖ６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、■６〜Ｖ５間はモータ出力ゼロ、
■、を越えると、モータ出力は一定（ａ（Ｐｍａｘ）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
り述べると、キースイッチ（図示せず）がＯＮされると
、電磁フランチが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、トルク信号１／Ｆ回路２を経由してＣＰ
Ｕ３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に入力されて、この出力はさらに次段のＰＷ
Ｍ変調器８に入力され、ＰＷＭ基準発振器９により変調
されて前記トルク検出器１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１６のＣＰＵ　（マ
イコン）３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になるという問題点があった。

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、マイクロコンピュータの誤動作時における制
御不能状態を回逃しその安全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の出力信号を微分する微分回路
と、この微分回路の出力を受けて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側御回路を制御する
マイクロコンピュータと、操舵トルク検出回路の第２の
出力信号からトルク信号方向を判別するモータ回転駆動
判別ブロックと、マイクロコンピュータとモータ回転駆
動判別ブロックの判別信号が一致したときのみモータを
駆動させかつ一致しないときはモータとステアリングシ
ャフトを連結する電磁をしゃ断制御する論理回路とを設
けたものである。

〔作　用〕

この発明における操舵トルク検出器の第１の出力信号を
微分回路で微分して、その微分出力によりマイクロコン
ピュータでモータのトルクと駆動方向を判別し、操舵ト
ルク検出器の第２の出力信号によりモータ回転駆動判別
ブロックでモータの駆動方向を判別し、このモータ回転
駆動判別ブロックとマイクロコンピュータとの判別が一
致したときのみ論理回路の出力によりモータを駆動する
とともに、電磁クラッチをＯＮにし、不一致のとき、電
磁クラッチをしゃ断する。

〔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３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から出力される第１の出力信号φ
１は微分回路２ａを通してＣＰＵ３に入力するようにな
っているとともに、トルク検出器１の第２の出力信号φ
２はモータ回転駆動判別ブロック１７を構成するトルク
信号４’ｌｌ別回路１７Ａに入力されるようになってい
る。

このトルク信号方向判別回路１７Ａから右方向駆動信号
１７Ｂ、左方向駆動信号１７Ｇが出力されるようになっ
ている。右方向駆動信号１７Ｂ、左方向駆動信号１７Ｃ
はそれぞれ２人力のアンドゲート２ＯＡ、２０Ｂの第２
入力端に入力されるようになっている。

アンドゲート２０Ａ、２０Ｂの各第１入力端には、モー
タ右方向駆動出力インタフェース回路４、モータ左方向
駆動出力インタフェース４、モータ左方向駆動出力イン
タフェース回路５から出力される右方向駆動信号、左方
向駆動信号がそれぞれ入力されるようになっている。こ
のアンドゲート２ＯＡ、２０Ｂの出力はモータ駆動回路
１０に出力するようになっている。

さらに、モータ右方向駆動出力インタフェース回路４お
よびトルク信号方向判別回路１７Ａから出力される右方
向駆動信号１７Ｂはそれぞれ排他的論理和回路１２１Ａ
の第１、第２入力端に加わるようになっている。

同様にして、モータ左方向駆動出力インタフェース回路
５の左方向駆動信号およびトルク信号方向判別回路１７
Ａの左方向駆動信号１７Ｃはそれぞれ排他的論理和回路
１２１Ｂの第１、第２入力端に加わるようになっている
。

この排他的論理和回路１２１Ａ、１２１Ｂの出力はアン
ドゲート１２２の第１、第２入力端に加わるようになっ
ている。

アンドゲート１２２の出力およびＣＰＵ３の出力はクラ
ッチドライバ２３に加わるようになっており、クラッチ
ドライバ２３の出力は出力端子２４Ａ、２４Ｂを介して
電磁クラッチ２５に加えるようになっている。

電磁クラッチ２５はモータ１４とステアリングシャフト
（図示せず）を結ぶものであり、通常はクラッチドライ
バ２３により、ＯＮ状態にある。

上記アンドゲート２０Ａ、２０Ｂ、１２２、排他的論理
和回路１２１Ａ、１２１Ｂとにより論理回路を構成して
いる。

なお、その他の構成は第３図と同様である。

第２図は上記トルク信号方向判別回路１７Ａの内部構成
を示す回路図であり、右方向信号検出回路３１、左方向
信号検出回路３２を主体に構成されている。この第２図
において、右方向信号検出回路３１の（ハ）入力端と左
方向信号検出回路３２の（ト）入力端（よ入力端子３０
に接続されており、この入力端子３０に第１図のトルク
検出器１の第２の出力信号φ２が入力されるようになっ
ている。

また、電源の正電圧３６とアース電位３７間には、基Ｙ
＄雷電圧作成するための抵抗３３〜３５が直列に接続さ
れており、抵抗３３と３４との接続点に発生する基準電
圧Ｅｌは右方向信号検出回路３１の（→入力端に加わる
ようになっている。

同様にして、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）入力端に加
えられている。

右方向信号検出回路３１の出力端より出力信号、すなわ
ち、右方向駆動信号（ＥＸ）１７Ｂが出力されるように
なっており、左方向信号検出回路３２の出力端より左方
向駆動信号（ＥＹ）１７Ｃが出力されるようになってい
る。

次に動作について説明する。トルク検出器ｌの第１の出
力信号φ１が微分回路２ａで微分された後ＣＰＬＪ３に
人力されるとともに、第２の出力信号φ２がモータ回転
駆動判別ブロック１７のトルク信号方向判別口！ｉ′３
１．７　Ａに入力されて、右方向駆動信号１．７　Ｂお
よび左方向駆動信号１７Ｃが出力される。

ＣＰＵ３は微分回路２ａの出力を人力してモータ１４の
トルクの大きさ、ｌ・ルク方向の判別を行ってモータ右
方向駆動出力インタフェース回路４、モータ左方向駆動
出力インタフェース回路５およびＤ／Ａ変換器６に出力
する。

このモータ右方向駆動出力インタフェース回路４、モー
タ左方向駆動出力インタフェース回路５から出力される
左方向駆動信号、右方向駆動信号はそれぞれ排他的論理
和回路１２１Ａ、１２１Ｂの第１入力端およびアンドゲ
ート２０Ａ、２０Ｂの第１入力端に加えられ、トルク信
号方向判別回路１７Ａから出力される右方向駆動信号１
７Ｂ、左方向駆動信号１７Ｃはそれぞれ排他的論理和回
路１２１Ａ、１２１Ｂの第２入力端とアンドゲート２０
Ａ、２０Ｂの第２入力端に加えられる。

この結果、モータ右方向駆動出力インタフェース回路４
とトルク信号判方向別回路１７Ａの右方向駆動信号とが
一致したときのみ、あるいはモータ左方向駆動出力イン
タフェース回路５、トルク信号方向判別回路１７Ａの左
方向駆動信号か−・致したときのみ、アントゲ−１−２
０Ａまたは２０Ｂで一致判定されて両信号が一致したと
きのみ、モ−タ駆動回路１０に左または右方向の回転駆
動信号として出力されて、モータ１４の回転駆動方向が
Ｉ指定される。

また、排他的論理和回路１２ＬＡ、１２１Ｂにおいて、
それぞれモータ右方向駆動出力インタフェース回路４、
トルク信号方向判別回路１７Ａの右方向駆動信号と、モ
ータ左方向駆動出力インタフェース回路５とトルク信号
判別回路１７Ａの左方向駆動信号の排他的論理和をとっ
てさらにアントゲ−）１２２で両排他的論理和回路１２
１Ａ。

１２１Ｂの出力の一致をとったときのみクラッチドライ
バ２３を駆動して、電磁クラッチ１２５をＯＮにし、ア
ンドゲート１２２から出力されないときはクラッチドラ
イバ２３が駆動されず、電磁クラッチ２５をしゃ断する
。

第２図のトルク信号方向判別回路１７Ａの動作について
述べる。まずトルク検出器１よりの第２の出力信号φ２
が入力端３０に入力されるとともに右方向信号検出回路
３１および左方向信号検出回路３２の比較端子に入力さ
れるとともに、そのレベルが相異なる基準電圧Ｅｌ、Ｅ
２と比較されて基準電圧Ｅ１より大なる時は右方向駆動
信号ＥＸとして、また基準電圧Ｅ２より小なる時は左方
向駆動信号ＥＹとして次段のＡＮＤゲート２ＯＡ。

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。また、　Ｅ　ｏ　＝Ｅ　ＩＥ　ｚ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その長所とす
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接点出力Ｖ
。）状態において、ＣＰＵ３が左右の誤駆動信号を出力
したとしても、モータ回転駆動制御ブロック１７は出力
されず、したがって、駆動信号はモータ駆動回路１０に
出力されずモータは駆動されない。

（２）　　右方向駆動操舵時にＣＰＵ３が左方向の駆動
信号を発生ずるか、左方向操舵時にＣＰＵ３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）ＣＰＵ３の内部の方向判別信号とモータ回転駆動
判別ブロック信号が不一致の場合は電磁クラッチ２５が
しゃ断され、マニアル操舵状態となる。

（４）　　微分回路２の挿入により、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、トルク検出器の第１
の出力信号を微分回路で微分した後、ＣＰＵに加えてモ
ータのトルクの大きさ、駆動方向を判別して左右方向駆
動方向信号を出力するとともに、トルク検出器の第２の
出力信号よりモータ回転駆動判別ブロックから左右方向
駆動信号を出力し、両者左右方向駆動信号が一致したと
きのみモータを駆動させて電磁クラッチをＯＮにし、不
一致の場合には電磁クラッチをしゃ断するようＣＺ　＋
Ｒ成したので、その安全性が向上するとともに、トルク
検出器入力段の微分回路の挿入により制御の応答性が一
段と向上する等その実用上の効果は入きい。

さらに、方向判別ブロックの制御信号がトルク検出器の
第２出力信号により行なわれるので、その信転性はさら
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内部構成を示す回路図、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
る操舵トルク検出器の特性図、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制御の出力特性図
である。 １・・・操舵トルク検出器、２ａ・・・微分回路、３・
・・ＣＰＵ　（マイクロコンピュータ）、４・・・モー
タ右方向駆動出力インタフェース回路、５・・・モータ
左方向駆動出力インタフェース回路、６・・・Ｄ／Ａ変
換器、１０・・・モータ駆動回路、１　、ｉ・・・モ・
−タ、１７・・・モータ回転駆動制御ブロック、１７Ａ
・・・ドルクイＳ号方向判別回路、２０Ａ、２０Ｂ、１
２２・・・アンドゲート、＋２１Ａ、１２１Ｂ・・・排
他的跪遅相回路。 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　２　図 第４図 右二兵０申云４＆ａａルフー−）−、、ぢ呑口◆云揄革
）Ｃ１−ルり第５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、この電動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
   ら出力される第１の出力信号を微分する微分回路と、こ
   の微分回路の出力により上記モータの回転方向とトルク
   の大きさを判断するマイクロコンピュータと、上記操舵
   トルク検出器の第２の出力信号から上記モータの右方向
   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
   動制御ブロックと、上記モータと上記ステアリングシャ
   フトとを連結する電磁クラッチと、上記コンピュータか
   ら出力される右方向駆動信号および左方向駆動信号と上
   記モータ回転駆動制御ブロックから出力される右方向駆
   動信号および左方向駆動信号のそれぞれと一致の有無を
   判別して一致したときのみ上記モータを駆動する信号を
   出力しかつ不一致のとき上記電磁クラッチをしゃ断する
   信号を出力する論理回路とを備えてなる電動式パワース
   テアリング装置。