JPH02246870A - 電動機の電流検出回路 - 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〕 本発明は、電動機の電流検出回路に関し、例えば自動車
の操舵輪を操作した場合に操舵軸に作用するトルクに関
連して、操舵軸の操作力を補助する電動機の電流を検出
するのに好適な電動機の電流検出回路を提案するもので
ある。

〔従来の技術〕

本願出願人は、操舵力を補′助する電動機の電流を検出
して電動機を回転制御する電動パワーステアリング装置
の制御回路を特願昭６２−２２２８２８号により提案し
ている。

第３図はその電動パワーステアリング装置の制御回路の
要部の概略図である。トランジスタＴＩ。

Ｔ３の直列回路とトランジスタＴ２．７４の直列回路と
を並列接続してトランジスタＴ１．　Ｔ２．　Ｔ３．　
Ｔ４のブリッジ回路を形成しており、トランジスタＴＩ
、　Ｔ３の接続点と、トランジスタＴ２．　Ｔ４の接続
点との間に操舵力を補助する電動機Ｍを短絡させて介装
している。トランジスタＴ１．　Ｔ２の接続点はバッテ
リからなる直流電源Ｅと接続される。トランジスタＴ３
．　Ｔ４の接続点は電流検出抵抗Ｒ５を介して接地され
、またピークホールド回路１と接続される。ピークホー
ルド回路１の出力は増幅回路２へ入力され、その出力は
、例えばトランジスタＴＩ又はＴ２の導通をＰＷＭ制御
する駆動信号のフィードバック制御に用いられる。

次にこの電動パワーステアリング装置の制御回路の動作
を説明する。

操舵輪を操作して操舵軸にトルクが作用した場合には、
そのトルクを図示しないトルクセンサが検出する。そし
て検出したトルクに関連してＰＷＭ制御された駆動信号
を、電動機台を矢符方向（又は矢符と反対方向）へ回転
させる場合にはトランジスタＴＩ　（又はＴ２）に与え
る。また電動機Ｍを駆動する期間中は直流の駆動信号を
トランジスタＴ４（又はＴ３）に与えて、それをオンさ
せる。そうすると直流電源ＥからトランジスタＴＩ　（
又はＴ２）、電動機Ｍ、トランジスタＴ４　（又はＴ３
）及び電流検出抵抗ＲＳを通る２つの回路が形成されて
、ＰＷＭ制御された電圧により電動機Ｍが矢符方向（又
は矢符と反対方向）へ回転し、操舵力を補助することに
なる。そして電流検出抵抗Ｒ５には、ＰＷＭ制御された
電動機Ｍの電流に関連するパルス電圧が発生し、そのパ
ルス電圧をピークホールド回路１へ与える。ピークホー
ルド回路１は人力されたパルス電圧のピーク値を検出し
て、そのピーク値信号を増幅回路２５人力する。増幅回
路２はピーク値信号を増幅して、その出力を図示しない
信号補正回路へ入力して、トランジスタＴｌ　（又はＴ
２）に与える駆動信号を補正する。

そのようにしてトランジスタＴｌ　（又はＴ２）の駆動
信号と、増幅回路２の出力信号Ｐとの差を解消すべくト
ランジスタＴＩ　（又はＴ２）の駆動信号をＰＷＭ制御
して、検出したトルクに相応する電動機トルクを電動機
Ｍが出力する。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した電動パワーステアリング装置の制御回路におい
ては、電動機Ｍに印加される電圧をＰＷＭ制御している
からそれによってトランジスタＴｌ（又はＴ２）がオン
してしる期間は、電動機Ｍにバッテリより供給された電
流が流れるとともに電動機Ｍのコイルには電磁エネルギ
ーが蓄えられることになる。またトランジスタＴｌ　（
又はＴ２）がオフしている期間は、この蓄えられた電磁
エネルギーによりトランジスタＴ４　（又はＴ３）と、
トランジスタＴ３　（又はＴ４）に並列接続されている
フライホイールダイオードＤ３　（又はＤ４）を通って
実線で示したフライホイール電流が流れる。つまり電流
検出抵抗Ｒ５にはトランジスタＴｌ　（又はＴ２）がオ
ンしている期間にのみ電流が流れるために、モータ電流
を検出するためのピークホールド回路にてその値を補正
する必要があり、そのためにモータに実際に流れている
電流との間には誤差が生じた。また電流検出抵抗１？Ｓ
が、電動機Ｍの回転方向を決定するトランジスタＴ３．
　Ｔ４に共通に接続されているために、電流検出抵抗Ｒ
Ｓの各端子の電位の極性が一定しており、その極性から
電動機の電流方向を検出することができず、操舵輪の操
作方向と電動機Ｍの回転方向との対応関係を知ることが
できないという問題がある。

本発明は前述した問題に鑑みスイッチ素子のブリフジ回
路を橋絡しており、スイッチ素子の導通をＰＷＭ制御し
て駆動する電動機の実効電流を、補正回路を用いずに正
確に検出でき、また電動機の電流方向も検出できる電動
機の電流検出回路を提供することを第１の目的とする。

更に電動機の電流に関連する電位を与える差動アンプの
同相信号除去比の影響をうけずに差動・アンプを単電源
で安定に動作させ得る電動機の電流検出回路を提供する
ことを第２の目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１発明に係る電動機の電流検出回路は、スイッチ素子
のブリッジ回路を橋絡すべく接続してあり、前記スイッ
チ素子の導通をｐｗｎ　ＩＪ御した電圧により駆動され
る電動機の電流検出回路において、前記電動機に電流検
出抵抗を直列接続してあることを特徴とする。第２発明
に係る電動機の電流検出回路は、スイッチ素子のブリッ
ジ回路を橋絡すべく電動機を接続してあり、前記スイッ
チ素子の導通をＰＷＭ制御した電圧により駆動される電
動機の電流検出回路において、前記電動機に直列接続し
た電流検出抵抗と、該電流検出抵抗の各端子の電位を入
力すべき差動アンプとを備え、前記ブリフジ回路はその
導通をＰＷＭ制御されるスイッチ素子の直列回路と、電
動機の回転方向に応じて選択的に連続導通されるスイッ
チ素子の直列回路とからなり、該スイッチ素子の接続部
と前記電動機と接続されていない方の前記電流検出抵抗
の端子とを接続してあることを特徴とする。

〔作用〕

第１発明では、導通をＰＷＭ制御するスイッチ素子がオ
ン、オフした場合に電動機に流れる全ての電流は、電動
機と直列接続した電流検出抵抗に流れる。電流検出抵抗
の各端子の電位差により電動機電流が検出され、またそ
の各端子の電位差の極性から電動機の電流方向が検出さ
れる。

第２発明では、選択的に連続導通されるスイッチ素子の
接続部の電位は常に安定する。この安定した電位が差動
アンプの一方の入力端子に与えられて、差動アンプは高
周波数域における同相信号除去比の影響をうけず、差動
アンプの動作が安定する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。

第１図は本発明に係る電動機の電流検出回路の回路図で
ある。

スイッチ素子たるトランジスタＴ１．　Ｒ３の直列回路
と、スイッチ素子たるトランジスタＴ２．　Ｒ４の直列
回路とを並列接続してブリッジ回路を形成しており、ト
ランジスタＴｌ、　Ｒ２の接続点をバッテリからなる直
流電源Ｅと接続している。またトランジスタＴ３．丁４
の接続点を接地している。各トランジスタＴＩ、　Ｒ２
，Ｒ３，Ｒ４にはフライホイールダイオードＤＩ、　Ｄ
２．　Ｄ３．　Ｄ４を各別に並列接続している。トラン
ジスタＴＩ、　Ｒ３の接続点と、トランジスタＴ２゜Ｒ
４の接続点との間に、操舵力を補助する電動機Ｍとその
電動機Ｍの電流を検出する電流検出抵抗Ｒ５との直列回
路を介装させている。電動機Ｍと電流検出抵抗ＲＳとの
接続点は、抵抗Ｒ１とＲ３，！、の直列回路を介して差
動アンプ３の負入力端子−と接続されている。

電動機Ｍと接続していない方の電流検出抵抗ＲＳの端子
は、抵抗Ｒ２とＲ４との直列回路を介して前記差動アン
プ３の正入力端子子と接続されている。

抵抗Ｒ１とＲ３との接続中間点はコンデンサＣ１を介し
て接地されており、抵抗Ｒ２とＲ４との接続中間点はコ
ンデンサＣ２を介して接地されている。そして抵抗Ｒ１
，Ｒ２、コンデンサＣ１，Ｃ２によりサージ吸収用のフ
ィルタを構成している。また抵抗Ｒ１とＲ３との接続点
と、抵抗Ｒ２とＲ４との接続点との間に、リップル吸収
用のコンデンサＣ３を介装させている。基準電圧ｖ、、
。、を抵抗Ｒ６を介して差動アンプ３の正入力端子子へ
入力している。差動アンプ３の出力端子３ａは、抵抗Ｒ
５を介してその負入力端子−と接続されており、また同
一抵抗値としている抵抗Ｒ７゜Ｒ８の直列回路を介して
接地されている。差動アンプ３の電源端子３ｂには制御
電源■２を接続しており、接地端子３ｃを接地している
。

抵抗Ｒ８にはノイズ吸収用のコンデンサＣ４が並列接続
されている。差動アンプ３の出力は抵抗Ｒ７を介して電
流検出信号Ａとして出力される。

次にこのように構成した電動機の電流検出回路の動作を
説明する。

図示しない操舵輪の操作により発生したトルクを図示し
ないトルクセンサが検出すると、そのトルク及び回転方
向に関連してトランジスタＴ１．　Ｒ２゜Ｒ３，Ｒ４を
選択して、そのトル・りに応じたデユティ比のパルスか
らなる駆動信号をトランジスタＴ１（又はＲ３）へ与え
、トランジスタＴ４　（又はＲ２）には電動機Ｍを駆動
する期間中、直流の駆動信号を与えることになる。即ち
、操舵輪の操作方向に操舵軸を回転させるべく電動機Ｍ
を例えば右回転（又は左回転）させる場合は、トランジ
スタＴｌ（又はＲ３）に助勢トルクに応じてＰＷＭ制御
された駆動信号ｓｐを与え、トランジスタＴ４　（又は
Ｒ２）に電動機Ｍを駆動する期間、連続した駆動信号Ｓ
Ｄを与える。そうすると直流電源ＥからトランジスタＴ
ｌ　（又はＴ２）、電動機Ｍ、電流検出抵抗Ｉｔｓ及び
トランジスタＴ４　（又はＴ２）を通ってＰＷＭ制御に
よるパルス電流が流れて、電動機Ｍは右回転（又は左回
転）する。それにより操舵軸が操舵操作されている方向
へ回転して操舵力を補助する。

このようにして電動機Ｍが駆動されると、電流検出抵抗
ＲＳには電動機Ｍを駆動している期間中の全ての電流が
同方向へ流れる。つまり、トランジスタＴＩ　（又はＴ
３）がオフしているときに、電動機Ｍに蓄えられた電磁
エネルギーによりトランジスタＴ３　（又はＴｌ）に並
列接続されたフライホイールダイオード０３　（又はＤ
ｉ）を通って流れるフライホイール電流も、トランジス
タＴＩ　（又はＴ３）がオンしているときに流れる電流
と同方向で電流検出抵抗Ｒ５に流れる。それにより電流
検出抵抗ＲＳの両端間には、電動機Ｍに流れている電流
の方向に相応する極性を有し、その電流値に相応する電
圧が発生する。トランジスタＴ４　（又はＴ２）はその
導通をＰＷＭ制御せずに導通制御されるから、トランジ
スタＴ２とＴ４との接続点の電位、つまり差動アンプ３
の正入力端子Ｔの電位は、トランジスタＴ４がオンした
場合には接地電位に安定し、トランジスタＴ２がオンし
た場合には直流電源Ｅの電位に安定することになる。

電流検出抵抗ＲＳに生じた両端子の電位は抵抗Ｒ１゜Ｒ
３または抵抗Ｒ２，Ｒ４を介して差動アンプ３に入力さ
れ差動増幅される。差動アンプ３の出力は抵抗Ｒ７を介
して電流検出信号Ａとして出力される。この電流検出信
号Ａは、それを電動パワーステアリング装置の電動機の
制御に用いる場合には、検出した操舵トルクに相応する
電動機電流を得るためのフィードバック信号として、Ｐ
ＷＭ制御回路へ与える。

ところで差動アンプ３の出力電圧■。は差動アンプ３の
負入力端子−の電位をＶｌ＋正入正入力端子型位をＶｔ
とすると、 ｖ。−・　（Ｖｔ　　−Ｖｔ）＋Ｖｒ、ｆ　・　（ｔ）
となる。また差動アンプ３の出力側に設けた抵抗値が等
しい抵抗Ｒ７，Ｒ８の分圧抵抗によって、電流検出信号
Ａの電圧■えは となる・。

従って、電流検出信号Ａの電圧■、は、電動機Ｍを駆動
していない場合には、Ｖ、、Ｖｔが０であるから基準電
圧■、。、の１／２になる。また電動機Ｍに流れる電流
の方向に関連して電流検出抵抗ＲＳの各端子の電位の極
性が異なることになる。それによって電流検出信号への
電圧■、は、その電圧■えの１／２　Ｖ、。、を基準に
して増加又は減少することになり、電動機Ｍの電流及び
電動機Ｍの電流方向即ち回転方向を正確に検出できる。

電流検出信号Ａの電圧■、をアナログ／ディジタル変換
回路へ与える場合において、その変換回路の基準電圧を
Ｖ　ｒｅｆ又はこれと同電源から得た電圧とする場合は
、これら両型圧の変動が連動するので、その変動に拘ら
ず■、に応じたディジタル出力が得られる。

また前述のように差動アンプ３の一方の入力端子の電位
は回転方向によって固定されるので同相信号除去比（Ｃ
ＭＲＲ）が高周波数域で悪化するものであっても何らの
支障なく用いられる。つまり一般に正負両型源を要する
差動アンプはＣＭＲＲが高周波数域でも良好であるが高
価である。これに対して単電源の差動アンプは高周波数
域のＣＭＲＲが劣るが安価である。本発明によればこの
ような単電源の安価な差動アンプを用い得、また電源回
路も簡素化できる。

なお、抵抗Ｒ１，Ｒ２とコンデーンサＣ１，Ｃ２とから
なるフィルタにより、電動機Ｍの通電回路に発生したサ
ージ電圧が吸収される。またコンデンサＣ３により、電
流検出抵抗Ｒ５に発生した電圧のリップルが吸収される
。そのため、差動アンプ３の入力端子に入力される電位
はサージ電圧又はリップルにより変動しないことになる
。更にまた電動機Ｍの電流方向が検出できるから、この
電流検出回路を電動パワーステアリング装置に用いた場
合には、操舵輪を操作して電動機Ｍの回転方向と操舵輪
の繰作方向との対応関係を調べることにより、トランジ
スタの故障又はトランジスタの駆動回路の断線又は短絡
等による異常動作であるかを簡単に判定できる。

なお、第１発明ではトランジスタＴｌ、　Ｔ３の導通を
ＰＷＭ制御して、電動機と直列接続した電流検出抵抗に
より電動機電流を検出するようにしたが、第３図に示す
ようにトランジスタＴｌ、　Ｔ２の導通をＰＷＭ制御す
る場合においても、電動機に電流検出抵抗を直列接続し
て、その電流検出抵抗により電動機電流を検出する構成
にしても、電動機電流及びその方向を検出できる効果が
得られる。

第２図は本発明の他の実施例を示す電動機の電流検出回
路の回路図である。電流検出抵抗ＲＳの各端子を抵抗Ｒ
３，Ｒ４を各別に介して差動アンプ３の負、正入力端子
−１十と接続している。差動アンプ３の正入力端子子に
は、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ５との並列回路を介して基
準電圧Ｖｒｅｆの電源と接続されている。差動アンプ３
の負入力端子−と出力端子３ａとの間に抵抗Ｒ５とコン
デンサＣ６との並列回路を介装させており、また出力端
子３ａは同一抵抗値としている抵抗Ｒ７，Ｒ８の直列回
路を介して接地されている。抵抗Ｒ８にはノイズ吸収用
のコンデンサＣ４が並列接続されている。差動アンプ３
の出力は抵抗Ｒ７を介して電流検出信号Ａとして出力さ
れる。そして、このように構成した回路部分以外は第１
図に示した回路と同様となっている。

この電動機の電流検出回路においても、前記同様に動作
して同様の効果が得られる。

また本実施例では電動機の電流検出回路を電動パワース
テアリング装置に適用した場合について説明したが、そ
れ以外の用途、例えば電動機電流及びその方向を指示さ
せる目的にも用いることができるのは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように第１発明によれば、電動機の電流を
その補正回路を用いずに直接に検出することができ、そ
の検出精度を大幅に高め得る。また電動機の電流方向、
即ち電動機の回転方向を検出できる。

第２発明によれば、電流検出抵抗の各端子の電位を与え
る差動アンプの一方の入力端子の電位を安定させたから
、差動アンプは、その高周波数域における同相信号除去
比の影響をうけず、差動アンプを安定に動作させること
ができ、また単電源で動作させることができる等の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電動機の電流検出回路の回路図、
第２図は本発明の他の実施例を示す電動機の電流検出回
路の回路図、第３図は従来の電動パワーステアリング装
置の制御回路の概略図である。 ３・・・差動アンプ　　ＴＩ、　Ｔ２．　Ｔ３．　Ｔ４
・・・トランジスタ　　Ｍ・・・電動機　　ＣＩ、　Ｃ
２〜Ｃ６・・・コンデンサＲ１，Ｒ２−Ｒ８・・・抵抗
　　Ｅ・・・直流電源時　許　出願人　光洋精工株式会
社 代理人　弁理士　河　野　　登　夫 図 図 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スイッチ素子のブリッジ回路を橋絡すべく接続して
   あり、前記スイッチ素子の導通をＰＷＭ制御した電圧に
   より駆動される電動機の電流検出回路において、 前記電動機に電流検出抵抗を直列接続して あることを特徴とする電動機の電流検出回路。 ２、スイッチ素子のブリッジ回路を橋絡すべく電動機を
   接続してあり、前記スイッチ素子の導通をＰＷＭ制御し
   た電圧より駆動される電動機の電流検出回路において、 前記電動機に直列接続した電流検出抵抗と、該電流検出
   抵抗の各端子の電位を入力すべき差動アンプとを備え、
   前記ブリッジ回路はその導通をＰＷＭ制御されるスイッ
   チ素子の直列回路と、電動機の回転方向に応じて選択的
   に連続導通されるスイッチ素子の直列回路とからなり、
   該スイッチ素子の接続部と前記電動機と接続されていな
   い方の前記電流検出抵抗の端子とを接続してあることを
   特徴とする電動機の電流検出回路。