JPH03186477A - 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、操舵輪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機の電流検出回路を特願平
１−６７１４６号により提案している。

第３図はその電動機の電流検出回路の回路図である。ト
ランジスタＴＩ、Ｔ２．Ｔ３．Ｔ４をブリッジ接続して
おり、トランジスタＴＩとＴ２との接続点を直流電源Ｅ
と接続し、トランジスタＴ３とＴ４との接続点を接地し
ている。トランジスタＴ１とＴ３との接続点は、電動機
Ｍと抵抗Ｒ３と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。

またトランジスタＴ２とＴ４との接続点は抵抗Ｒ４を介
して差動アンプ３の正入力端子中と接続されている。各
トランジスタＴＩ、Ｔ２．　Ｔ３．Ｔ４にはフライホイ
ールダイオードＤｉ　、　Ｄ２．　Ｄ３．　Ｄ４が各別
に並列接続されている。電動機Ｍと抵抗Ｒ３との接続点
は電流検出抵抗１？ｓを介してトランジスタＴ２とＴ４
との接続点と接続されている。差動アンプ３の出力端子
３ａは抵抗Ｒ５とコンデンサＣ６との並列回路を介して
その負入力端子−と接続されている。差動アンプ３の正
入力端子中には、基準電圧Ｖ　ｒ’ｏｒを抵抗Ｒ６とコ
ンデンサＣ５との並列回路を介して与えている。

差動アンプ３の出力端子３ａは抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ８と
コンデンサＣ４との並列回路を介して接地されており、
差動アンプ３の出力は抵抗Ｒ７を介して電動機Ｍの電流
検出信号Ａとして出力される。

次にこの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Ｔｌ、Ｔ２゜Ｔ３．Ｔ４を選択し
て、そのトルクに応じて、　ＰＷＭ制御した駆動信号を
Ｔｌ　（又はＴ３）へ与え、トランジスタＴ４　（又は
Ｔ２）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。つまり、操舵輪の操作方向に操舵軸を回転さ
せるべく電動機Ｍを右回転（又は左回転）させる場合は
、トランジスタＴＩ（又はＴ３）に検出トルクに応じて
ＰＷＭ制御された駆動４３月ＳＰを与え、トランジスタ
Ｔ４　（又はＴ２）に電動機Ｍを駆動する期間、連続し
た駆動信号ＳＤを与える。そうすると直流電源Ｅから（
−ランジスタＴｌ　（又はＴ２）、電動機Ｍ、電流検出
抵抗Ｒ５及びトランジスタＴ４　（又はＴ３）を通って
パルス電流が流れて、電動機Ｍを右回転（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−５
回転して操舵力を補助する。

そうすると、電流検出抵抗Ｒ５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Ｔ３）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ＴＩ）に並列接続されたフライ
ホイールダイオードＤ３　（又はＤｉ）を通って流れる
フライホイール電流も、トランジスタＴｌ（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１？Ｓに流れる。それにより、電流検出抵抗Ｒ３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生じる。トラ
ンジスタＴ４　（又はＴ２）は直流駆動信号により導通
制御されるから、ｌ・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の正入力端子子の電位は、
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型ｔｊ、Ｅ
の電位に安定することになる。

このようにして電流検出抵抗ＲＳの両端に生じた電圧は
抵抗Ｒ３及びＲ４を各別に介して差動アンプ３に与えら
れて差動増幅され、それにより電動機Ｍの電流に関連し
た電流検出信号Ａが得られる。

この差動アンプ３の出力、即ち電流検出信号Ａは、パワ
ーステアリング装置に用いる場合、検出した操舵トルク
に応じて駆動している電動機に流れる電流の大きさと方
向とを検出する信号となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した電動機の電流検出回路によれば、電動機の電流
を高精度に検出できるが、回路部品の特性値のバラツキ
及び差動アンプのバイアス電流等のバラツキにより、電
動機に電流が流れていない場合にも電流検出信号が存在
することがあり、またその電流検出信号の大きさが電流
検出回路の個々について異なる。そのため電動機に流れ
る電流の方向と大きさとを誤検出すら虞れ２がある。そ
のようなことから回路部品の特性値のバラツキが極めて
少ないものを使用すればよいが、そうすると電流検出回
路が大幅にコストアンプするという問題がある。

本発明は斯かる問題に鑑み、誤差が少ない高価な回路部
品を用いずに、電動機に流れる電流の方向と大きさとを
常に正確に求め得る電動機の電流検出回路を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 本発明に係る電動機の電流検出回路は、スイソヂ素子の
ブリッジ回路を橋絡すべく接続している電動機の電流を
電２ｉｔ検出部により検出すべく構成している電動機の
電流検出回路において、前記電動機を駆動していないと
きの前記電流検出部の電流検出信号を、電動機の電流が
零の状態と対応づける手段を備えていることを特徴とす
る。

〔作用〕

電動機に電流が流れると電流検出部に電流検出信号が発
生する。電動機の電流を零と対応づける手段は電動機を
駆動していないときの電流検出部の電流検出信号を、電
動機電流が零の状態と対応づける。

これにより回路部品の特性値及び差動アンプのバイアス
電流にバラツキがあっても電動機の電流が零の状態の電
流検出信号の大きさが求まる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面により詳述する。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。車速センサ１及び舵角センサ２の出力はインタフェ
イス３を介して中央演算処理装置たるＣＰｔ１４へ与え
られる。トルクセンサ５の出力はアンプ６及びアナログ
／デジタルコンバータ（Ａ／Ｄ）　　７を介して前記Ｃ
ＰＵ　４へ与えられる。

ＣＰＵ　４が出力するパルス幅変調（ＰＷＭ）の駆動信
号ｓｐは電動機駆動回路８・＼与えられる。この電動機
駆動回路８はトランジスタ８ａ、　８ｂ、　８ｃ、　８
ｄのブリ・ノジ回路を備えており、そのブリッジ回路Ｂ
Ｒを橋絡するように電動機９と電流検出部たる電流検出
抵抗１０との直列回路が接続されている。トランジスタ
８ａと８ｂとの接続点は直流電源Ｖと接続されており、
トランジスタ８ｃと８ｄとの接続点は接地されている。

電流検出抵抗１０の両端電圧は差動アンプ１１に人力さ
れており、その出力はアナログ／デジタルコンバータ（
Ａ／Ｄ）　１２を介して前記ＣＰＵ　４へ人力されてい
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
ＣＩ’ｌｌ　４の制御内容を示す第２図のフローチャー
トとともに説明する。

自動車が走行すると、その走行速度を車速センサ１が検
出する。また図示しない操舵輪を操作すると、その操舵
角を舵角センサ２が検出する。更に操舵により操舵軸に
作用したトルクをトルクセンサ５が検出する。ＣＰＩＪ
４は、その各センサの出力値から演算により目標のモー
タ電流値を設定する。

この目標値と、電流検出回路により検出した実際に流れ
ている電流から、ＰＩＤ演算によりモータ出力値を設定
する。このモータ出力値に対応する電動機９の回転方向
に応じてトランジスタ８ａ　＋　８ｂ　＋　８Ｃ＋８ｄ
を選択し７て、その大きさに応したデユーティ比のパル
スからなる駆動信号ＳＰをトランジスタ８ａ（又は８ｅ
）へ与え、トランジスタ８ｄ　（又は３ｂ）　番ごは電
動機９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補助をさせるべく
電動機９を例えば右回転（又は左回転）させる場合は、
トランジスタ８ａ　（又は８ｃ）に検出トルクに応して
ＰＷＭ制御された駆動信号ＳＰを与え、トランジスタ８
ｄ　（又は８ｂ）には、電動機９を駆動する期間中、連
続した直流の駆動信号を与える。そうすると直流電源Ｖ
からトランジスタ８ａ（又は８ｂ）、電流検出抵抗１０
（又は電動機９）、電動機９（又は電流検出抵抗１０）
及びトランジスタ８ｄ　（又は８ｃ）を通ってＰＷＭ制
御によるパルス電流が流れて、電動機９は右回転（又は
左回転）して操舵力を補助する。

このようにして電動機９が駆動されると、電流検出抵抗
１０には電動機Ｍを駆動している期間中の電流が一方向
に流れる。それにより電流検出抵抗ＩＯの両端間には、
電動機９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生じる。そしてトランジ
スタ８ｄ　（又は８ｂ）は直流の駆動信号により導通制
御されるから、トランジスタ８ｂと８ｄとの接続点の電
位、つまり差動アンプ１１の正入力端子−トの電位は、
トランジスタ８ｄが導通した場合には接地電位に安定し
、トランジスタ８ｂが導通した場合には直情型：ａ、■
の電位に安定することになる。

そして電流検出抵抗１０の両端の電位は差動アンプ３に
入力されて差動増幅される。差動アンプ１１の出力は電
流検出信号Ｉｎとしてアナログ／デジタルコンバータ１
２を介してＣＰＵ４に与えられ、検出した操舵トルクに
相応して駆動している電動機に流れる電流の方向と大き
さとを検出する信号となる。

次に、ＣＰＵ４の制御は第２図に示すように、先ず直情
型５ｖを接続しくＳｌ）、トランジスタ８ａ＋８ｂ＋８
ｃ。

８ｄをオフにして電動機９の電流を遮断して電動機を駆
動停止状態にする（Ｓ２）。そして、そのときの電流検
出信号ＩＤを検出する（Ｓ３）。そこでＣＰＵ　４は検
出した電流検出信号ＩＤを、電動機電流が零である状態
に対応づけてＣＰｔ１４に設定する（Ｓ４）。そして電
動機の電流検出回路の電流検出信号を、電動機の電流が
零の状態と１度限りの対応づけが行われる。

これにより、電流検出信号１０の大きさから電鉋機電流
が零の状態を求めることができる。そし７設定した電流
検出信号１０の大きさを基準にして、その大きさより大
きい場合には例えば電動機９力左回転、小さい場合には
右回転であることを検はする。そして、このようにして
得られた電流検ｌ信号は、トルクセンサ５の出力に関連
して駆動している電動機９に流れる電流の方向と大きさ
とを検出するのに用いられる。

これにより、夫々の電動機の電流検出回路に℃いて、電
動機を駆動していない状態の電流検出信号ＩＤの大きさ
を正確に求め得て、求めた電流検出信号１０の大きさを
基準にして電動機９の電流方向及び電流値を正確に検出
できることになる。また回路部品の特性値のバラツキ及
び差動アンプ１１のバイアス電流のバラツキも補正され
る。

したがって電動機の電流検出回路に用いる回路部品の特
性値にバラツキが多いものを用いても、電動機の電流方
向及び電流値を常に正確に検出できるから、安価な回路
部品を用いてコストを引下げ得て電動機の電流検出回路
を安価に提供できることになる。

なお、本実施例では電動パワーステアリング装置に用い
る電動機の電流検出について説明したが、他の用途に同
様にして用いている電動機の電流検出回路にも用いるこ
とができるのは言うまでもない。また、電動機の電流検
出回路の完成時に、電動機を駆動していない状態の電流
検出信号を、電動機の電流が零の状態と対応づけたが、
それは例示であり電流検出回路を適宜装置に組込んだ後
で、同様の対応づけを行ってもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば誤差が大きい安価
な回路部品を用いても、電動機の電流の方向及び大きさ
を正確に検出できる。また、回路部品の誤差及び差動ア
ンプのバイアス電流のバラツキ等を補正できる。それに
より、高価な回路部品を使用せずに、電動機の電流方向
及び大きさを正確に検出できる電動機の電流検出回路を
安価に提供できる優れた効果を奏する。

【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ＣＰｔ１の制御内容を示すフローチャート、第
３図は従来の電動機の電流検出回路の回路図である。 ５・・・トルクセンサ　４・・・ＣＰＵ　８・・・電動
機駆動回路　９・・・電動機　１０・・・電流検出抵抗
　１１・・・差動アンプ 特　許　出願人　　光洋精工株式会社

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
   いる電動機の電流を電流検出部により検出すべく構成し
   ている電動機の電流検出回路において、 前記電動機を駆動していないときの前記電 流検出部の電流検出信号を、電動機の電流が零の状態と
   対応づける手段を備えていることを特徴とする電動機の
   電流検出回路。