JPH02237866A - モータ駆動装置 - 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】 〔発明の分野〕 本発明は車両のステアリングハンドルをステアリングモ
ータによって駆動ずるバワーステアリングのモータ駆動
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来電動式パワーステアリングのモータ駆動装置は、特
開昭５９　−　１５６８６３号に示されているように、
左右方向への操舵時に夫々−’ｔｌＸ＝４する第１，第
２及び第３．第４の｛・ランジスタ等の制御素子を用い
てステアリングモークを中心としてブリッジ回路として
接続されている。そして右操舵時には操舵Ｉ・ルクの検
出に基づいて第１，第２の１・ランジスタを同時に導通
させＣモーク（７ご正方向の駆動電流４流し２、左操舵
時には操舵［・ルクの検出に基づいて第３，第，｝の１
・ランジスタを同時に導通させでモータに逆方向の駆動
電流を流し２て制御している。

又実願昭６２−５１２３６号等に示されているように，
、１・ルクセンサの出力によりパルス幅変調し２て千ー
タ電流を制御するようにし７たモータ駆動装胃も提案さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

そしてこのよ・うな従来の１一夕駆動装置においては、
ステアリングモータに直列に抵抗を接続し、その抵抗の
両端の電圧変化によって十ータに流れる電流を検出して
，、所定の閾値庖越えるときに干一タに流れる過大電流
を防止するよ・うにしている。

しかしながらＰＷＭ変調によりスイノチング素子を駆動
する際には駆動直後に鋭いピーク電圧が生じ易く、電流
検出用抵抗の両端の電圧をそのまりｔ、順値と比較した
場合には鋭いスパイクパルス状の電圧やノ・イズ等によ
って誤動作するこ七があるという欠点かあ．った。又こ
のような欠点を防止するために電流検出回路より得られ
る電流出力をー・◇：１．１平滑し、その出力を闇値と
比較するようにすればノイズによる誤動作を防止するこ
とができる。しかし、平滑回路が含まれる場合には、Ｐ
　Ｗ　Ｍ変調の周期より長い期間で１５、か応答するこ
とができず、その間ではスイッチング素子やステアリン
グモータにｉ１３人電流が流れることがあるとい・う欠
点があった。

本発明はこのようなモータ駆動装置の問題点乙１（−鑑
みてなされたものであって、ノイズの影響を受け難く応
答性の良い過電流保護機能を有するモータ駆動装置とす
ることを技術的課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はステアリング軸に接続ざれその回転トルクを検
出する１・ルクセンザと、ステアリングを回動させるス
テアリングモータと、を有する電動式パワーステアリン
グのモータ駆動装置であって、右操舵用の第１，第２の
スイッチング素子をステアリングモータに対して対称に
接続し、左操舵用の第３，第４のスイッチング素子をス
テアリングモータに対して対称に接続して構成されたブ
リフジ回路と、［・ルクセンサより得られる左右の操舵
トルクの検出に基づいて第１又は第３のスイッチング素
子を択一的に導通させる４通保持制御部と、トルクセン
サからの出力に基づいてその出力レベルに対応してパル
ス幅変調された信号を第２又は第４のスイッチング素子
に選択的に与えて導通させる高速スイッチング制御部と
、ステアリングモータに流れるモ・一夕電流を検出する
電流検出手段と、高速スイッチング制御部のＰＷＭ信号
の周ル１より短い間隔で電流検出手段の出力をり”ンブ
リングするサンプリング手段と、サンプリング出力に基
づいてステアリングモータに流れる平均電流を算出する
平均値算出手段と、平均４Ｆａ算出手段より得られる平
均値が所定の闇値レベルを越えるか否かを判別する判別
手段と、判別出力に基づいてブリノジ回路一、の電流を
遮断する過電流遮断手段と、を有することを特徴とする
ものである。

〔作用〕

この上・うな特徴を有する本発明によれば、電流検出手
段によってステアリングモータに流れる電流を検出して
おり、この電流がＰＷＭ変調の周朋より短い間隔でサン
プリング手段によってサンプリングされ、ステアリング
モータの平均電流が算出される。そｊ−てこの平均電流
が所定レ・＼ルを越えるときにはステアリングモータに
与える電源を遮断するようにしている。

〔発明の効果〕

そのため本発明によれば、モータ電流にノイズが加わる
瞬間にザンブリング手段によってサンプリングされる可
能性が極めて少なくなり、又ザンブリングされてもサン
プリング数を多くすることによってその影響を極めて小
さくすることができる。従．）でｆ：．確な平均電流く
−算出ずることかでさ、平均電流が所定値を越える場合
には直ちＱ１ニモータ駆動装置を停止することができる
。そのため検出レベルの精度が向コニーシ、応答速度の
速い過電流保護を実現することができるという効果が得
られる。

〔実施例の説明〕

第２図は本発明が適用されるパワーステアリング機構の
概略図であり、第１図はそのモータ駆動回路の全体構成
を示すブロソク図である。第２図においてステアリング
ハンドル１には１・ルクセンザ２及びステアリングハン
ドル１からの操舵力を伝える伝動機構３が接続される．
，Ｉ・ルクセンサ２はステアリングハンドル１の左右方
向のトルクを検出するものであって、その出力はモータ
駆動回路４に与えられている。モータ駆動回路４は車両
のバフテリー５が接続されており、トルクセンサ２から
与えられる左右方向のトルク信号に対応して左右方向に
駆動するステアリングモータ６を制御するものであって
、伝動機構３と共に操舵輸７を左右方向に所定角度回動
させるものである。

次に干一夕駆動回路４の構成を第１図を参照しつ一つ説
明する。本図において、ｌ・ルクセンザ２からのトルク
検出信号は右方向への回転時に正，左方向への回転時に
負となるトルク６こ対応した１ノベルの信号であっζ、
入力端子１１を介して出力は全波整流回路１２及び極性
判定回路１３に伝えられる。全波整流回路１２は入力信
号を全波整流して電圧比較回路１４Ｑこ与える。又この
モータ駆動回路４は一定の周波数、例えば２０ＫＨｚの
三角波を発生ずる三角波発生器１５を有しており、その
出力は電圧比較回路１４に与えられる。電圧比較回路１
４は全波整流出力とその三角波とを比較することによっ
てパルス幅変調された信号を得るものであ．って、その
出力はドライブ回路１６に与えられる。ドライブ回路１
６は極性判定回路１３の出力に基ツいてトルク信号が正
又は負のときパルス幅変調信号を夫々第２又は第４のス
イッチング素子１８．２０に与えると共に、極性判定出
力により［・ルク信号が正又は負のとき第１又は第３の
スイッチング素子１７．１９を択一的に駆動する。

ここで極性判定回路Ｉ３及びドライブ回路１６はＦルク
センザより得られる左右の操舵トルクの検出に基づいて
第１又は第３のスイッチング素子１７．１９を択一的に
導通させる導通保持制御部を構成しており、全波整流回
路１２，電圧比較回路１４．三角波発生器１５及びドラ
イブ回路１６は、トルクセンサからの出力に基づいてそ
の出力レベルに対応してパルス変調されノ，二信号を第
２又は第４のスイッチング素子１８．２０に選択的に与
えて導通させる高速スイッチング制御部を構成している
。第１一第４のスイッチング素子１７〜２ｏは例えばパ
ワーＭ　Ｏ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔから成り、第１と第４のス
イッチング素子１．７，２０、第３，第２のスイッチン
グ素子１９．１８が夫々電源に直列に接続されブリッジ
接続されており、このブリッジ回路の中点にはステアリ
ングモータ６が接続される。第１，第２のスイッチング
素子及び第３．第４のスイッチング素子はステアリング
モ・一夕に対して夫々対称に接続されており、夫々右操
舵用及び左撞舵用のスイッチング素子として用いられる
。

さてステアリングモータ６には直列にモータ電流検出用
の抵抗２１が接続されている。この抵抗２１０両端は増
幅器２２に接続されている。抵抗２１，増幅器２２はス
テアリングモータ６に流れるモータ電流を検出する電流
検出手段であって、その出力はサンプリング手段２３の
Ａ／Ｄ変換器２４に与えられる。ザンブリング手段２３
はサンプリングパルス発生器２５を有しており、その出
力がＡ／Ｄ変換器２４にタイミング信号として与えられ
る。サンプリングパルス発生器２５は三角波発生器１５
の発振周波数より充分高い周波数のサンプリングパルス
をＡ／Ｄ変換器２４に与えるものであり、このサンプリ
ングパルスによって電流値がサンプリングされてデジタ
ル値に変換される。サンプリング手段２３のサンプリン
グ出力は平均値算出手段２６に与えられる。平均値算出
手段２６は電圧検出回路１５より得られるＰＷＭ変調信
号のオン時及びオフ時の電流値の平均を夫々算出するも
のであり、その出力は判別千段２７に与えられる。判別
手段２７は平均電流が所定レベルを越えるかどうかを判
別３″るものであっ゜ζ、その出力はリレー２８に与え
られる。ＩＪ［／−２８はそのリレー接点がバッテリー
５とブリッジ回路の第１，第３のスイッチング素子１７
．１９間に接続されており、判別手段２７からの出力に
よってリレー接点を開放して電源を遮断する過電流遮断
手段を構成している。ここで平均値算出手段２６，判別
千段２７はマイクロコンビ１−夕又はマイクロブロセッ
リ゛とメモリ及び■Ｆ回路等により構成されている。

次に本実施例の動作について波形図及びタイムチャート
を参照しつつ説明する。運転者がステアリングハンドル
１を操作すると、そのトルクの変化が１・ルクセンサ２
によって検出されてモ・一夕騙動回路４に与えられる。

第３図はモータ駆動回路４の各部の波形を示す波形図で
ある。第３図（ａ）に示すよ・うに時刻１，以後トルク
センサ２からの信号が伝えられると、極性判定回路１３
によって極性が判定され、ドライブ回路１６より時刻ｔ
，〜ｔ，には第１のスイッチング素子１７、時刻ｔ３−
・ｔ４・一には第３のス・イソチング素了１９が第３図
（ｃｌ（０）に示すように駆動される。又トルク信号は
全波整流回路Ｉ２によって第３図ｃｂ）に示すように全
波整流されて電圧比較回路１４に与えられる。又三角波
発生器１５より所定周期の三角波信号が電圧比較回路１
４に与えられるため、電圧比較回路１４はパルス幅変調
された信号を出力しこの信号がドライブ回路１６に与え
られる。従ってドライフ回路ｌ６は第３図（ｄｌ，　（
ｆｌに示すように極性判定回路１３０判定出力に応じて
第２又は第４のスイッチング素子１８．２０を択一的に
駆りＪずる。従って第３図（ｇ＋に示すよう６こパルス
幅変調により１・ルクセンサ２の出力にほぼ対応した信
号がステアリングモータ６に流れることとなる。そして
ステアリングモータ６に流れる電流は電流検出用抵抗２
１０両端の電圧変化となり、その電流値が電圧信号とし
て増幅器２２によって増幅される。そしてザンブリング
パルス発生器２４よりザンブリングパルスが与えられる
毎６こＡ／Ｄ変換が行われる。

Ａ／Ｄ変換出力は平均値算出千段２６に与えられる。

第４図は平均値算出手段２６と判別千段２７の動作をマ
イクロコンピュータを用いて実現した際の動作を示すフ
ローチャ−１・である。木図に示すようにステップ３ｌ
においてＡ／Ｄ変換入方を待受けており、Ａ／Ｄ変換入
力が与えられればステソプ３２に進んで電圧比較回路１
４より得られるｐｗＭ出力がオン状態であるがどう．が
をチェソクする。

第５図はパルス幅変調の拡大図を示す波形図であり、時
刻ｔ，以後にオン状態となる場合にはステソブ３３に進
んでＡ／Ｄ変換ざれた電流の絶対値をレジスタＭ１に加
算する。そしてステップ３４．　３５においてポインタ
Ｐ１をインクリメン［・シて電圧比較回路工４の出カが
オンがらオフ状態にな．ったがどうかをチェックし、オ
フ状態になー，てぃなければステップ３１に戻って同様
の処理を繰り返す。こうすればオン時間内でステアリン
グモータ６に流れる電流を複数回サンプリングすること
ができる。

さて時刻ｔ６に電圧比較出カがオンがらオフ状態になっ
た場合には、ステソプ３５よりステソブ３６に進んでレ
ジスタＭ１に加算された電流値をポインタＰ１のザンブ
リング凹数で除算することによって平均電流｛′ｆｉＩ
　＋　を算出ずるヶこのとき同時にレジスタＭ１とポイ
ンタＰ１をクリアする。そしてステノブ３７に進んでこ
の値■，が閾値Ｔ　ｔｈ＋　を越えているかどうかをチ
ェックし、閾値■い．以下であればステップ３１に戻っ
て同様の処理を繰り返す。

同様にｊ７て時刻ｔ，〜ｔ，の間もＡ／Ｄ変換出力が得
られれば電圧比較回路１４の出力がオフ状態であるため
、ステソブ３２からステップ３８に進む。この場合にも
得られた電流への絶対値をＩ／ジスタＭ２に加算し、ス
テップ３９に進んでポインタＰ２をインクリメンｌ・す
る。ぞして電圧比較回路１４の出力がオフからオン状態
に変化したかどうかをチェックし、変化していなければ
ステソブ３１に戻って同様の処理を繰り返Ｊ−。そ１−
て時刻ｔ．に電圧比較出力が再びオフからオン状態にな
れば、ステップ４０よりステソプ４１に進んでオフ状態
での平均電流■２を同様にして算出する。このとき同時
にレジスタＭ２とポインタＰ２をクリ゛１する。そして
ステソブ４２ζ２進んでこの電流の平均値Ｉ２が闇値■
Ｌ｝＋２を越えているかど・うかをヂーエソクし、越え
ていなければステソブ３１に戻っーζ同様の処理を繰り
返す。ここでステップ３７．　４２の閾値Ｉ＋．ｂ＋　
＋　　Ｉｔｈｚは相異なる値にあらか（：／め選択して
おく。さて士−タ電流の平均値がこ｛１，らの闇値を越
える場合１，二は、ステソブ４２に進んで禁止信号を出
力する。禁止信号はリレー２８に与えられ、リレー２８
の付勢によりステアリングモータ６へ、の通電が停止さ
れる。こうすればノイズの影響なく高い応答速度で過電
流状態からステアリングモータやスイッナング素子を保
護することができる。

尚本実施例では判別千段２７の出力によってリレー２８
を駆動するよう６こしているが、判別出力の禁止出力を
電圧比較回路１４又はドライブ回路１６？．こ与えるこ
とによってスイッチング素子への駆動を停止するように
してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−・実施例によるモータ駆動回路の構
成を示すブロソク図、第２図は本実施例によるモータ駆
動装置が適用される電動式パワーステアリング機構の概
略構成図、第３図は本発明の−実施例による千一夕駆動
回路の各部の波形を示す波形図、第４図は平均値算出手
段と判別手段の動作を示すフローチャへ一ト、第５図は
電圧比較回路の出力をサンプリングする状態を示す波形
図である。 １＝−−ステアリングハンドル　　２ ンサ　　３−・−伝動機構　　４ 路　　６−・−　ステアリングモータ 波整流回路　　１４−・−電圧比較回路ドライブ回路　
　１７〜２　０−−−−−スイ素子　　２３・一−一一
一・サンプリング手段平均値算出千段　　２　７−−−
−判別手段リレー ・一　トルクセ モータ駆動回 １２−・一全 １６・ ソチング 特許出願人　　　立石電機株式会社 代理人　弁理士　岡本宜喜（他１名） 第 図 第 図 第　３　凶 第 図 ｔ５ ｔ６ｔ７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリング軸に接続されその回転トルクを検出
   するトルクセンサと、ステアリングを回動させるステア
   リングモータと、を有する電動式パワーステアリングの
   モータ駆動装置であって、右操舵用の第１、第２のスイ
   ッチング素子を前記ステアリングモータに対して対称に
   接続し、左操舵用の第３、第４のスイッチング素子を前
   記ステアリングモータに対して対称に接続して構成され
   たブリッジ回路と、 前記トルクセンサより得られる左右の操舵トルクの検出
   に基づいて前記第１又は第３のスイッチング素子を択一
   的に導通させる導通保持制御部と、前記トルクセンサか
   らの出力に基づいてその出力レベルに対応してパルス幅
   変調された信号を前記第２又は第４のスイッチング素子
   に選択的に与えて導通させる高速スイッチング制御部と
   、前記ステアリングモータに流れるモータ電流を検出す
   る電流検出手段と、 前記高速スイッチング制御部のＰＷＭ信号の周期より短
   い間隔で前記電流検出手段の出力をサンプリングするサ
   ンプリング手段と、 前記サンプリング出力に基づいて前記ステアリングモー
   タに流れる平均電流を算出する平均値算出手段と、 前記平均値算出手段より得られる平均値が所定の閾値レ
   ベルを越えるか否かを判別する判別手段と、 前記判別出力に基づいて前記ブリッジ回路への電流を遮
   断する過電流遮断手段と、を有することを特徴とするモ
   ータ駆動装置。