JPH0615333B2

JPH0615333B2 - 電動式パワ−ステアリングの制御装置

Info

Publication number: JPH0615333B2
Application number: JP18691186A
Authority: JP
Inventors: 直樹斉藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1986-08-11
Filing date: 1986-08-11
Publication date: 1994-03-02
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: JPS6343865A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ステアリングホイールの操舵トルクに応じ
て操舵補助トルクを発生するパワーステアリング用電動
機を有する電動式パワーステアリングにおいて、パワー
ステアリング用電動機の作動により、バッテリ電圧が低
下したときにこれを補償するようにした電動式パワース
テアリングの制御装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の電動式パワーステアリングにおいては、ステア
リングギヤ機構に連結したパワーステアリング用電動機
によってステアリングホイールの操舵トルクに応じた操
舵補助トルクを発生させ、これによりステアリングホイ
ールの操舵力の軽減を計るようにしている（例えば特開
昭５８−８４６７号公報参照）。このため、パワーステ
アリング用電動機の定格出力が車両に搭載されている他
の電動機例えばワイパーモータ、パワーウィンドモータ
等に比較して遥かに高く選定されているのが一般的であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の電動式パワーステアリングに
おいては、パワーステアリング用の電動機の定格出力が
大きいので、これによる電力消費量も当然大きくなり、
車両に搭載された電源（オルタネータ及びバッテリ）の
負担が増加する。

このため、例えば冬期の夜間で降雨時のような状況で
は、ヘッドライト、ワイパー、ヒーターブロワ、リヤデ
フォッガーなどの比較的電力消費量の多い電気機器を作
動させており、しかもバッテリは低温のためにその能力
が低下しているので、この状態で電動式パワーステアリ
ングで据切りを行うと、パワーステアリング用電動機の
電力消費量が多いことから電源の電圧が下がり、同一電
源から電力を供給しているうエンジン制御系が不作動状
態となってエンジン停止状態となるおそれが高いという
問題点があった。

この問題点を解決するために、バッテリ及びオルタネー
タを大容量のものに変更することも考えられるが、この
場合には、バッテリ及びオルタネータを既存のものと交
換する必要があり、製造コストが嵩むと共に、重量の増
加やスペースの確保の難点があり、実用的ではない。

また、パワーステアリング用の電動機を、寸法的に大形
化して、特性上より効率のよい作動点で電動機が作動す
るようにすることも考えられるが、この場合も上記と同
様に製造コストが嵩むと共に、重量の増加やスペースの
確保の難点があり、実用化は困難である。

本発明は、上記従来例の問題点に鑑みなされたものであ
って、パワーステアリング用の電動機による電力消費量
が増加して、電源電圧が降下したときに、車両の走行状
態に支障を来さないパワーステアリング用電動機を含む
電気機器に対する電力供給を制限することにより、電源
電圧を所定値以上に維持し、もって上記従来例の問題点
を解決することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では、上記問題点を解決するために、ステアリン
グホイールの操舵トルクに応じて操舵補助トルクを発生
するパワーステアリング用電動機を有する電動式パワー
ステアリングにおいて、前記パワーステアリング用電動
機に供給するバッテリの電源電圧が所定値以上のの正常
状態であるか所定値未満の異常状態であるかを検出する
電源電圧異常検出回路と、該電源電圧異常検出回路の検
出結果が異常状態であるときに、前記バッテリに接続さ
れた車両の走行に支障のない前記パワーステアリング用
電動機以外の電気機器に対する電力供給を所定の優先順
位で順次制限し、最終制限状態で当該電源電圧異常検出
回路の検出結果が異常状態を継続するときに前記パワー
ステアリング用電動機に供給する電力を制限する電力制
限回路とを備えたことを特徴とする〔作用〕本発明の作用は、バッテリの電源電圧を電源電圧異常検
出回路で検出し、ステアリングホイールを操舵せず、パ
ワーステアリング用電動機が非作動状態にある通常状態
では、バッテリの電圧不足でない限り他の電気機器での
電力消費量がさほど多くないので、バッテリの電源電圧
は所定電圧以上となっており、電源電圧異常検出回路か
らは、正常状態を表す検出信号が出力され、この状態
で、使用されている電気機器に所定の電力を供給する。

この状態で、ステアリングホイールを操舵することによ
り、パワーステアリング用電動機が作動状態となって操
舵補助力を発生する状態となると、このパワーステアリ
ング用電動機の消費電力によってバッテリの電源電圧が
低下する。このとき、バッテリが定格電圧を維持してい
る状態では、その電源電圧の低下分によって所定値未満
となることがなく、上記と同様にパワーステアリング用
電動機及び他の電気機器が正常に作動される。

しかしながら、ステアリングホイールの操舵によるパワ
ーステアリング用電動機の作動によって、バッテリの電
源電圧が所定値未満となると、これが電源電圧異常検出
回路で検出され、この電源電圧異常検出回路から異常検
出信号が出力される。この異常検出信号が電力制限回路
に供給されると、この電力制限回路で、車両の走行に支
障のない電気機器例えばヒータブロア，リヤデフォッガ
等にバッテリから供給する電力を所定の優先順位に従っ
て制限する。これによってバッテリの消費電力を順次低
下させて、パワーステアリング用電動機の作動を確保す
る。

また、少なくとも電力制限回路で、車両の走行に支障の
ない電気機器に対する電力を制限してもなおバッテリの
電源電圧が所定値より低下する場合には、パワーステア
リング用電動機に供給する電力を制限することにより、
バッテリの電源電圧を所定値以上に維持してエンジン制
御回路等の車両の走行に必要な電気機器の作動を維持す
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明による電動式パワーステアリングの制御
装置の一実施例を示すブロック図である。

図中、１はステアリングホイールの操舵に応じて生じる
操舵トルクを検出するトルクセンサであって、このトル
クセンサ１は、ステアリングホイールが中立状態にある
状態で、所定値の中立電圧Ｖ_Ｎを出力し、これよりステ
アリングホイールを右切りすると、そのときの操舵トル
クに応じて中立電圧Ｖ_Ｎより高い電圧Ｖ_Ｈを、右切りす
ると中立電圧Ｖ_Ｎより低い電圧Ｖ_Ｌをそれぞれトルク検
出信号として出力する。２は連速に応じたパルス信号を
出力する車速センサである。

トルクセンサ１のトルク検出信号は、バッファアンプ３
を介して、車速センサ２の車速検出信号は周波数−電圧
変換回路４を介してそれぞれパワーステアリング制御装
置５に入力される。

このパワーステアリング制御装置５は、パワーステアリ
ング用電動機６の制御特性を選定する制御特性選定回路
７と、この制御特性選択回路７の出力電圧が供給される
電動機駆動回路８と、電動機６の負荷電流を検出する電
流検出器９と、この電流検出器９から出力される検出電
流値に比例した出力電圧Ｖ_Ｄが供給される電流制限回路
１０、大電流時間制限回路１１及び電動機電流異常検出
回路１２と、バッテリＢに接続された電源リレーを含む
電源回路１３と、バッテリＢの電源電圧を検出し、これ
が所定値以上であるか否かを検出する電源電圧異常検出
回路１４と、この電源電圧異常検出回路１４の異常検出
信号に応じて電動機６及び他の車両の走行に支障を生じ
ない例えばヒータブロア，リヤデフォッガ等の電力を制
限する電力制限回路１５と、トルクセンサ１の中立電圧
を検出したときに、論理値“０”の検出信号を出力する
中立検出回路１６及びトルクセンサ１の異常を検出する
トルクセンサ異常検出回路１７とを備えている。

制御特性選定回路７は、第２図に示すように、トルクセ
ンサ１のトルク検出信号がバッファアンプ３を介して入
力される入力端子７ａとこの入力端子７ａに抵抗Ｒ_１を
介して接続された出力端子７ｂと、抵抗Ｒ_１と出力端子
７ｂとの接続点と接地との間に接続された抵抗Ｒ_２とフ
ォトカプラ７ｃを構成するフォトトランジスタＴr₁との
並列回路と、周波数−電圧変換回路４で電圧に変換され
た車速検出信号ＤＶ、電流制限回路１０の出力ＲＩ及び
大電流時間制限回路１１の出力ＲＴ、及び電力制限回路
１５から出力される異常検出出力Ａ_３がそれぞれダイオ
ードＤ_１〜Ｄ_４を介して非反転入力側に入力されるオペ
アンプ７ｄと、その出力側にベースが接続されたトラン
ジスタＴr₂とを備えている。そして、トランジスタＴr₂
のコレクタがフォトカプラ７ｃを構成する発光ダイオー
ドＤ_５を介してコントローラ電源に、エミッタが抵抗Ｒ
_３を介して接地にそれぞれ接続され、且つトランジスタ
Ｔr₂のエミッタの前記オペアンプ７ｄの負の入力側とが
接続されている。

電動機駆動回路８は、制御特性選定回路７の出力が供給
されると共に、前記電動機６の端子間電圧を検出する端
子電圧検出回路８ａの電圧検出出力がフィードバック信
号として供給される例えば作動増幅回路で構成されたフ
ィードバック回路８ｂと、その出力が供給されこれに応
じたデューティ比のパルス出力Ｐａ及びその反転パルス
出力Ｐｂをそれぞれ出力するパルス幅変調回路８ｃと、
そのパルス出力Ｐａ及び反転パルス出力Ｐｂを接地に側
路するバイパス回路８ｄと、電動機６の両端子間に接続
されたトランジスタブリッジ回路８ｅとを備えている。
ここで、パルス幅変調回路８ｃは、そのパルス基本周波
数が可聴範囲以下となる役１５〜２０kHzに選択され、
且つフィードバック回路８ｂの出力に応じて、トルクセ
ンサ１の出力が中立電圧Ｖ_Ｎであるときには、パルス出
力Ｐａのオン・オフ比が５０：５０となり、従って反転
パルス出力Ｐｂのオン・オフ比も５０：５０となり、ス
テアリングホイールを右切り状態（又は左切り状態）と
すると、パルス出力Ｐａがそのときのトルク値に応じて
オン・オフ比が５０：５０から１００：０（又は０：１
００）（直流レベル）まで連続的に変化し、反転パルス
出力Ｐｂがその反転出力となる。

また、バイパス回路８ｄは、中立検出回路１６の中立検
出信号Ｓ_Ｎがインバータ８ｆを介して供給されると共
に、後述する車速判定回路２５の判定出力が供給され、
これらの何れかが論理値“１”であるときに、パルス出
力Ｐａ及びＰｂを接地に側路する。

さらに、トランジスタブリッジ回路８ｅは、４個のトラ
ンジスタＴr₃〜Ｔr₆が正の直流電源及び接地間にトラン
ジスタＴr₃及びＴr₄の直列回路とトランジスタＴr₅及び
Ｔr₆の直流回路とが並列に接続され、トランジスタＴr₃
及びＴr₄の接続点とトランジスタＴr₅及びＴr₆の接続点
との間に前記パワーステアリング用電動機６が接続され
ている。そして、トランジスタＴr₃及びＴr₆のベースに
パルス幅変調回路８ｃのパルス出力Ｐａが、トランジス
タＴr₄及びＴr₅のベースにパルス幅変調回路８ｃの反転
パルス出力Ｐｂがそれぞれ供給されている。

大電流時間制限回路１１は、モータ駆動電流が通常使用
される最大値に近い設定されたレベルに達し、さらにそ
れ以上電流が流れ続けようとするとき、その通電時間を
設定し、通電時間経過後に一定の特性のもとに電流値を
減少させてモータ及び駆動トランジスタの保護を行うた
めの回路であって、第３図に示すように構成されてい
る。

すなわち、電流検出器９から出力される検出電流値に比
例した出力電圧Ｖ_Ｄが供給され、これと予め設定された
時間制限を作動させる設定電流値に比例した設定電圧Ｖ
_Ｒとを比較し、Ｖ_Ｄ＞Ｖ_Ｒとなって検出電流値が設定電
流値を越えたときに検出信号を出力する大電流検出部３
１と、その検出信号を受けて予め設定された時間後に信
号を出力するタイマー部３２と、その出力信号を受けて
定常の出力信号レベルに対して予め設定された変化率で
出力信号レベルを徐々に変化させる出力暫増回路３３と
を備え、タイマー部３２及び出力暫増回路３３のそれぞ
れに操舵状態が中立位置に戻ったことを検出する中立検
出回路１６の中立検出信号がリセット信号として供給さ
れている。出力暫増回路３３の出力が大電流時間制限出
力ＲＴとして、前記制御特性選定回路７に対して出力さ
れ、この出力に基づき制御特性選定回路７は、所定の出
力特性に従ってモータを駆動する電流を減少させるよう
に作動する。

この大電流時間制限回路１１の具体的な実施例を第４図
に示す。

大電流検出部３１は、比較回路としてのオペアンプ３１
ａ、可変抵抗３１ｂ及びプルアップ抵抗３１ｃで構成さ
れ、オペアンプ３１ａで、その反転入力側に入力される
電流検出器９からのモータ駆動電流に比例した出力電圧
Ｖ_Ｄと、非反転入力側に入力される可変抵抗器３１ｂに
よって設定された設定電圧Ｖ_Ｒとを比較し、検出電圧Ｖ
_Ｄが設定電圧Ｖ_Ｒを越えた時に出力側から出力される大
電流検出信号Ｓ_Ｌを論理値“１”から論理値“０”に反
転させる。

タイマー部３２は、モノステーブルマルチバイブレータ
３２ａと、Ｄ型フリップフロップ３２ｂと、インバータ
３２ｃと、モノステーブルマルチバイブレータ３２ａ側
の抵抗３２ｄ，可変抵抗３２ｅ及びコンデンサ３２ｆで
なる時定数回路と、Ｄ型フリップフロップ３２ｂ側の抵
抗３２ｇ及びコンデンサ３２ｈでなる微分回路とで構成
され、大電流検出部３１の検出信号Ｓ_Ｌが論理値“０”
に反転すると、抵抗３２ｄ，可変抵抗３２ｅの各抵抗値
及びコンデンサ３２ｆの容量で決定される設定時間経過
後にＤ型フリップフロップ３２ｂの出力信号が論理値
“１”から論理値“０”に反転する。なお、Ｄ型フリッ
プフロップ３２ｂの出力側には、ダイオード３２ｉを介
して大電流検出部３１の検出信号Ｓ_Ｌが供給されてお
り、検出信号Ｓ_Ｌが論理値“１”であるときには、常に
タイマー出力Ｓ_Ｔが論理値“１”となるようにされてい
る。

出力暫増回路３３は、ベースにタイマー出力Ｓ_Ｔが抵抗
３３ｅを介して供給されるＰＮＰ型トランジスタ３３ａ
と、そのエミッタに介挿された抵抗３３ｂ及びコンデン
サ３２ｃと、コンデンサ３２ｃと並列に接続されたツェ
ナーダイオード３３ｄとを備えており、タイマー出力Ｓ
_Ｔがう論理値“０”に反転すると、トランジスタ３３ａ
が導通状態となり、抵抗３３ｂを介してコンデンサ３３
ｃが充電され、抵抗３３ｂとコンデンサ３３ｃの接続点
の電圧が、抵抗３３ｂの抵抗値とコンデンサ３３ｃの容
量とによって決定される充電電圧特性に応じて上昇し、
この電圧が大電流時間制限出力ＲＴとして制御特性選定
回路７に出力される。

そして、中立検出回路１６から中立検出信号が出力され
ると、これがリセット信号としてタイマー部３２のモノ
ステーブルマルチバイブレータ３２ａに直接、Ｄ型フリ
ップフロップ３２ｂにインバータ３２ｊを介してそれぞ
れ供給され、これらがリセットされて定常状態に復帰す
ると共に、出力暫増回路３３のコンデンサ３３ｃが放電
される。

電源回路１３は、第２図に示すように、バッテリＢの正
極側に接続される入力端子１３ａと、この入力端子１３
ａにダイオードＤ_６を介して接続された出力端子１３ｂ
と、この出力端子１３ｂ及びダイオードＤ_６の接続点及
び接地間に介挿されたツェナダイオードＤ_７と、入力端
子１３ａ及びダイオードＤ_６の接続点に接続された電源
リレー１３ｃとを備えており、ダイオードＤ_６及びツェ
ナダイオードＤ_７によって、コントローラに対する、逆
接続及び異常高電圧の保護を行うようにしている。ここ
で、電源リレー１３ｃは、そのリレーコイルｌの一端が
前記ツェナダイオードＤ_７及び出力端子１３ｂの接続点
に、他端がリレー駆動回路を構成するスイッチングトラ
ンジスタＴr₇を介して接地にそれぞれ接続されている。
なお、Ｄ_８はリレーコイルｌのサージ電圧吸収用のダイ
オードである。

電源電圧異常検出回路１４は、第２図に示すように、電
源回路１３のダイオードＤ_８のカソード及び接地間に直
列に接続された抵抗Ｒ_３〜Ｒ_５と、ダイオードＤ_８及び
抵抗Ｒ_３の接続点と接地との間に直列に介挿されたツェ
ナダイオードＤ_９及び抵抗Ｒ_６と、ツェナダイオードＤ
_９及び抵抗Ｒ_６の接続点にベースが接続されエミッタが
接地に、コレクタ抵抗Ｒ_３及び抵抗Ｒ_４の接続点にそれ
ぞれ接続されたトランジスタＴr₈とで構成され、抵抗Ｒ
_４及び抵抗Ｒ_５の接続点の分圧電圧Ｖ_１が異常検出信号
として前記電源回路１３のトランジスタＴr₇のベースに
供給されている。

電力制限回路１５は、第２図に示すように、電源電圧異
常検出回路１４の抵抗Ｒ_３及びＲ_４の接続点の分圧電圧
Ｖ_１が異常検出信号として供給されるコンパレータ１５
ａ及び１５ｂと、それらの出力と中立検出回路１６の中
立検出信号Ｓ_Ｎとが入力されるＡＮＤ回路１５ｅ及び１
５ｆと、ＡＮＤ回路１５ｅ及び１５ｆの出力がセット信
号として、中立検出信号Ｓ_Ｎがインバータ１５ｇ及び１
５ｈによって反転されてリセット信号としてそれぞれ供
給されるＲＳフリップフロップ１５ｉ及び１５ｊと、電
源電圧異常検出回路１４の分圧電圧Ｖ_１が抵抗Ｒ_７を介
して反転入力側に供給される反転増幅器１５ｃと、電源
電圧異常検出回路１４の抵抗Ｒ_３及びＲ_４の接続点及び
接地間に接続されたサイリスタ１５ｄとで構成されてい
る。ここで、コンパレータ１５ａ及び１５ｂのそれぞれ
は、反転入力側に可変抵抗ＶＲ_１で分圧された設定電圧
Ｖ_L1及びＶ_L2を供給することにより、非反転入力側に供
給される電源電圧異常検出回路１４の分圧電圧Ｖ_１に対
して出力が高レベルとなる電圧が設定されて電力制限出
力Ａ_１，Ａ_２がそれぞれ出力される。なお、コンパレー
タ１５ａ及び１５ｂの設定電圧は、コンパレータ１５ａ
の設定電圧Ｖ_L1がコンパレータ１５ｂの設定電圧Ｖ_L2に
比較して高い値に設定されている。また、反転増幅器１
５ｃは、その反転入力側に可変抵抗ＶＲ_２及び抵抗Ｒ_９
によって調整される電源電圧が印加され、これによって
反転入力側に供給される電源電圧異常検出回路１４から
の入力電圧Ｖ_１が前記コンパレータ１５ｂの設定値より
小さい値となったときに、これに応じた反転出力を出力
するように構成されている。さらに、サイリスタ１５ｄ
には、そのゲートにパワーステアリング用電動機６の電
流異常検出回路１２及びトルクセンサ１の異常検出回路
１７からの異常検出信号が供給され、これらが例えば論
理値“１”であるときに導通状態となる。

そして、電力制限回路１５のＲＳフリップフロップ１５
ｉ及び１５ｊから出力される電力制限出力Ａ_１及びＡ_２
がそれぞれヒータブロア１８及びリヤデフォッガ１９の
電源回路に介挿されたリレー２０及び２１を駆動するリ
レー駆動回路２２及び２３のスイッチングトランジスタ
Ｔr₉及びＴr₁₀に供給される。

一方、車速センサ２のパルス信号を電圧に変換する周波
数−電圧変換回路４の出力が車速判定回路２５に供給さ
れ、この車速判定回路２５で車速が所定設定車速以上と
なると、出力がクラッチ駆動回路２６に出力され、これ
によって前記パワーステアリング用電動機６及びステア
リングギヤ機構間に介挿されたクラッチ２７を断状態に
制御すると共に、前記電動機駆動回路８のバイパス回路
８ｃを作動状態に制御する。

以上が本発明の一実施例の構成であるが、次にその動作
を説明する。

今、車両が停車状態にあって、バッテリＢの出力電圧が
略定格電圧であり、ステアリングホイールを操舵してお
らず、トルクセンサ１から所定の中立電圧Ｖ_Ｎが出力さ
れており、且つ車速センサ２からパルス出力が得られ
ず、周波数−電圧変換回路３の出力が零であるものとす
る。この停車状態では、電源回路１３から定格電圧Ｖ_Ｓ
が出力されており、これに応じて電源電圧異常検出回路
１４の抵抗Ｒ_４及びＲ_５による分圧電圧Ｖ_２が比較的大
きな値となっているので、リレー駆動回路を構成するト
ランジスタＴr₇がオン状態となって、バッテリＢからの
定格電圧が電源リレー１３ｃのリレーコイルｌに通電さ
れ、これによってその接点が閉じてこの電源リレー１３
ｃから電動機駆動トランジスタブリッジ８ｅ及びクラッ
チ回路２６に定格電圧Ｖ_Ｓが印加され、且つ電力制限回
路１５の反転増幅器１５ｃの出力は、抵抗Ｒ_３と抵抗Ｒ
_４とによる分圧電圧Ｖ_１が比較的高電圧となっているの
で、略零である。

そして、この状態では、バッファアンプ３の出力がトル
クセンサ１の中立電圧Ｖ_Ｎに比例した値となっているの
で、これが制御特性選定回路７に供給される。この制御
特性選定回路７では、これに入力される他の電流制限回
路１０、大電流時間制限回路１１からの出力が略零であ
り、電力制限回路１５の反転増幅器１５ｃからの出力も
略零であるため、トランジスタＴr₂がオフ状態を維持
し、フォトカプラ７ｃのフォトトランジスタＴr₁もオフ
状態であるので、その抵抗Ｒ_１及びＲ_２の接続点での分
圧電圧Ｖ_３が中立電圧となり、これが電動機駆動指令値
として電動機駆動回路８に供給される。

一方、バッファアンプ３の出力が中立電圧であるので、
中立検出回路１６からの論理値“０”の検出信号Ｓ_Ｎが
電動機駆動回路８のバイパス回路８ｄにインバータ８ｆ
を介して出力されており、このバイパス回路８ｄが作動
状態となって、パルス幅変調回路８ｃのパルス出力Ｐａ
及びＰｂをそれぞれ接地に側路しているので、トランジ
スタブリッジ回路８ｅの各トランジスタＴr₃〜Ｔr₆が全
てオフ状態を維持し、パワーステアリング用電動機６が
停止状態に維持される。このように、一番電力消費量の
多いパワーステアリング用電動機６が停止状態であるの
で、バッテリＢの出力電圧は、定格状態を維持する。こ
のとき、車速判定回路２５の出力は、車速が設定値まで
達せず、論理値“０”の状態にあるので、クラッチ駆動
回路２６によってクラッチ２７は接続状態に制御され
る。

一方、電力制限回路１５のコンパレータ１５ａ及び１５
ｂは、電源電圧異常検出回路１４の電圧Ｖ_１が設定電圧
Ｖ_L1及びＶ_L2を越えているので出力が論理値“０”とな
り、ＡＮＤ回路１５ｅ及び１５ｆの出力は中立検出回路
１６の検出信号Ｓ_Ｌにかかわらず論理値“０”となり、
これがＲＳフリップフロップ１５ｉ及び１５ｊのセット
側に供給される。このとき、中立検出回路１６の検出信
号Ｓ_Ｎは、中立状態であるので論理値“０”であり、こ
れがインバータ１５ｇ及び１５ｈで論理値“１”に反転
されてＲＳフリップフロップ１５ｉ及び１５ｊのリセッ
ト側に供給される。したがって、ＲＳフリップフロップ
１５ｉ及び１５ｊの出力Ａ_１及びＡ_２は、セット側が論
理値“０”、リセット側が論理値“１”となるので論理
値“０”となり、リレー駆動回路２２及び２３のトラン
ジスタＴr₉及びＴr₁₀が導通状態となって、リレー２０
及び２１がオン状態となり、ヒータブロア１８及びリア
デフォッガ１９に電力を供給し得る状態となる。したが
って、これらヒータブロア１８及びリヤデフォッガ１９
の電源スイッチ（図示せず）をオン状態とすることによ
り、これらヒータブロア１８及びリヤデフォッガ１９を
作動状態とすることができる。

そして、この停車状態で、ステアリングホイールを例え
ば右切りして所謂据切り状態とすると、トルクセンサ１
からステアリングホイールに加えた操舵トルクに応じた
中立電圧Ｖ_Ｎより高い右切り電圧Ｖ_Ｎが出力される。こ
の右切り電圧Ｖ_Ｈがバッファアンプ３を介して中立検出
回路１６に供給されるので、その出力は、今までの論理
値“１”から論理値“１”に反転され、電動機駆動回路
８のバイパス回路８ｄが非作動状態となると同時に、バ
ッファアンプ３の出力が、制御特性選定回路７に供給さ
れるので、この制御特性選定回路７からトルク検出出力
Ｖ_Ｈに応じた比較的高電圧の電動機駆動指令値が電動機
駆動回路８に出力される。この状態となると、フィード
バック回路８ｂに供給されているフィードバック電圧は
零であるので、このフィードバック回路８ｂから比較的
高電圧の出力がパルス幅変調回路８ｃに供給され、これ
からオン・オフ比を例えば１００：０に近い状態とする
パルス出力Ｐａが出力されると共に、その反転パルス出
力Ｐｂが出力される。これらパルス出力Ｐａ及びＰｂが
それぞれトランジスタブリッジ回路８ｅのトランジスタ
Ｔr₂，Ｔr₅及びＴr₃，Ｔr₄に供給されるので、これらが
パルス出力Ｐａ及びＰｂのオン状態の区間だけ交互にオ
ン状態となり、トランジスタＴr₃，Ｔr₆及びＴr₃，Ｔr₅
のオン状態の継続時間の差に応じてパワーステアリング
用電動機６が正転され、これによって右切りに対する操
舵補助トルクを発生させて、転舵輪を転舵させステアリ
ングホイールに加える操舵トルクを軽減させる。

このように、パワーステアリング用電動機６が作動状態
となると、これによる消費電力が増大し、バッテリＢの
出力電圧が定格電圧より降下するが、通常状態では、そ
の降下分はさほど多きな値となることはなく、電源電圧
異常検出回路１４の各出力は、前記状態を維持する。こ
のとき、据切りによっては中立検出回路１６の検出信号
Ｓ_Ｌが論理値“１”に反転するので、電力制限回路１５
のＲＳフリップフロップ１５ｉ及び１５ｊのリセット側
が論理値“０”となるが、それらの出力は前回の出力状
態を保持することになるので、論理値“０”を維持して
ヒータブロア１８及びリアデフォッガ１９の作動可能状
態を維持する。

しかしながら、例えば寒冷地での冬期のように、バッテ
リＢがおかれた雰囲気温度が低いときには、バッテリＢ
の能力が提起してその出力電圧が定格電圧よりも大分小
さくなり、しかも夜間で降雨時には、ヘッドライト、ワ
イパー、ヒータブロア、リヤデフォッガ等の比較的消費
電力の多い電気機器を作動させるので、これによっても
バッテリＢの出力の出力電圧が低下する。したがって、
この状態で、上記のように、ステアリングホイールを操
舵して、パワーステアリング用電動機６を作動状態とす
ると、この消費力によって、バッテリＢの出力電圧がさ
らに降下することにになる。このとき、バッテリＢの出
力電圧の降下により、電源電圧異常検出回路１４の抵抗
Ｒ_３及びＲ_４間の分圧電圧Ｖ_１が低下し、これが、電力
制限回路１５のコンパレータ１５ａの設定電圧Ｖ_L1以下
となると、このコンパレータ１５ａの出力は、論謂値
“１”となる。このとき、ＡＮＤ回路１５ｄには、操舵
状態であることにより、中立検出回路１６から論理値
“１”の検出信号Ｓ_Ｎが供給されているので、その出力
が論理値“１”となり、これがＲＳフリップフロップ１
５ｉにセット信号として入力される。このため、ＲＳフ
リップフロップ１５ｉは、そのセット側が論理値
“１”、リセット側が論理値“０”となるので、出力Ａ
_１は論理値“１”となり、これによってリレー駆動回路
２２のトランジスタＴr₉がオフ状態となって、リレー２
０もオフ状態となり、ヒータブロア１８の通電路が開路
されてヒータブロア１８が非動作状態となる。

このヒータブロア１８の非作動状態への移行によって、
バッテリーＢの電圧が回復し、これに応じて電源電圧異
常検出回路４の電圧Ｖ_１が上昇し、電力制限回路１５の
コンパレータ１５ａの出力が“０”に反転してＡＮＤ回
路１５ｅの出力も論理値“０”に反転するが、操舵状態
を継続している場合には、中立検出回路１６の検出信号
Ｓ_Ｎが論理値“１”を維持し、ＲＳフリップフロップ１
５ｉのリセット側は論理値“０”を維持しているので、
このＲＳフリップフロップ１５ｉの出力Ａ_１は、前回の
状態即ち論理値“１”を保持し、引き続きヒータブロア
１８の非作動状態を継続する。

この状態で、ステアリングホイールの操舵を終了して操
舵トルクを零とすると、中立検出回路１６の検出信号Ｓ
_Ｎが論理値“０”となるので、電力制限回路１５のＲＳ
フリップフロップ１５ｉのリセット側が論理値“１”と
なり、その出力Ａ_１が論理値“０”となる。したがっ
て、リレー駆動回路２２のトランジスタＴr₉がオン状態
となってリレー２０もオン状態となり、ヒータブロア１
８への導通が再開される。

このように、操舵時にヒータブロア１８への通電が遮断
され、これが操舵を終了するまで継続されるので、バッ
テリー電圧の回復時に電圧変動によってリレー２０がオ
ン・オフを繰り返す所謂ハンチングを防止することがで
きる。

しかしながら、上記ヒータブロア１８への通電を遮断し
た状態でもバッテリＢの出力電圧の降下が停止しない場
合には、その電圧降下によって電源電圧異常検出回路１
４の抵抗Ｒ_３及びＲ_４の分圧電圧Ｖ_１がさらに降下して
電力制限回路１５のコンパレータ１５ｂの設定電圧Ｖ_L2
以下となり、このＲＳフリップフロップ１５ｊの電力制
限出力Ａ_２が論理値“１”に反転し、これによってリヤ
デフォッガ１９のリレー回路２３に介挿されたトランジ
スタＴr₁₁がオフ状態となって、リヤデヘォッガ１９へ
の通電が遮断され、これによりさらにバッテリＢの負担
がさらに軽減される。

このヒータブロア１８及びリヤデフォッガ１９への通電
の遮断によるバッテリＢの負担軽減によってもバッテリ
Ｂの出力電圧の降下が収まらないときには、電源電圧異
常検出回路１４の抵抗Ｒ_３及びＲ_４間の分圧電圧Ｖ_１の
低下によって、電力制限回路１５の反転増幅器１５ｃの
出力が零から上昇することになる。このように反転増幅
器１５ｃの出力が上昇すると、これが制御特性選定回路
７のトランジスタＴr₂にダイオードＤ_４及び増幅器７ｄ
を介して供給されるので、このトランジスタＴr₂がオン
状態となり、反転増幅器１５ｃの出力に応じたコレクタ
電流が流れ、これによってフォトカプラ７ｃの発光ダイ
オードＤ_５が点灯してフォトトランジスタＴr₁がオン状
態となる。これによって、抵抗Ｒ_２に並列に抵抗が介挿
された状態となるので、抵抗Ｒ_１と抵抗Ｒ_２との接続点
における分圧電圧Ｖ_３が降下し、電動機駆動指令値が低
下することになる。このため、電動機駆動回路８のパル
ス幅変調路８ｃから出力されるパルス出力Ｐａのデュー
ティ比が５０：５０に近づくように変更され、その結果
パワーステアリング用電動機６の通電電流が制御されて
その電力消費量が低減される。したがって、ステアリン
グホイールの操舵トルクに対する操舵補助トルクの割合
が減少してステアリングホイールの操舵力は重くなる
が、バッテリＢの端子電圧が設定限度以下に低下するこ
とを防止することができ、エンジン制御装置等の車両の
走行に必要な電気機器に対する定格電圧を確保すること
ができ、エンジン停止等の不測の事態を招くことがな
い。

一方、バッテリＢ側の電源回路例えばオルタネータの故
障によって上記のうようにパワーステアリング用電動機
６の消費電力を低下させてバッテリＢの負荷をより軽減
させても出力電圧の降下が収まらないときには、電源電
圧異常検出回路１４の抵抗Ｒ_４及び抵抗Ｒ_５間の分圧電
圧Ｖ_２が低下するので、トランジスタＴr₇がオフ状態と
なり、電源リレー１３ｃを非付勢状態として、パワース
テアリング用電動機６及びクラッチ駆動回路２６への電
源の供給を遮断し、これによって、電源電圧の低下によ
るトルクセンサ１や制御装置の誤動作によるパワーステ
アリング用電動機６の誤動作を防止することができる。

さらに、トルクセンサ１の異常を検出するトルクセンサ
異常検出回路で、トルクセンサ１の異常状態が検出さ
れ、その異常検出信号が出力されるか又はパワーステア
リング用電動機６の励磁コイルの焼損，トランジスタブ
リッジ８ｅのトランジスタの故障等によって負荷電流を
検出する電流検出回路１２で異常電流が検出され、その
異常検出信号が出力されると、これが電力制限回路１５
のサイリスタ１５ｄのゲートに入力されるので、このサ
イリスタ１５ｄがオン状態となり、電源電圧異常検出回
路１４の抵抗Ｒ_３及びＲ_４間の電圧Ｖ_２が接地電位とな
るので、電源回路１３のトランジスタＴr₇がオフ状態と
なって電源リレー１３ｃが非付勢状態となって、パワー
ステアリング用電動機６及びクラッチ駆動回路２６への
電源の供給が遮断される。この場合は、異常状態を修復
した後に一端電源回路１３の入力端子１３ａ及びバッテ
リＢ間を接続を切り離して電力制御回路１５のサイリス
タ１５ｄをオフ状態としてから再度入力端子１３ａ及び
バッテリＢ間を接続し直す必要がある。

また、車両が停車状態から走行を開始すると、これに応
じて車速センサ２から車速パルスが出力され、これが周
波数−電圧変換回路４で電圧に変換される。そして、周
波数−電圧変換回路４の出力電圧が制御特性選定回路７
に入力されるので、車速の増加に応じてフォトカプラ７
ｃによる電流側路分が増加し、パワーステアリング用電
動機６に供給される実質的電流量が減少して、ステアリ
ングホイールの操舵トルクに対するパワーステアリング
用電動機６で発生する操舵補助トルクの割合が減少し、
ステアリングホイールに適度の操舵感を与えて急操舵を
防止し、車速が所定設定車速以上となると、車速判定回
路から検出信号が出力されて電動機駆動回路８のバイパ
ス回路８ｄを作動状態として、パワーステアリング用電
動機６を非作動状態とすると共に、クラッチ駆動回路２
６からの出力を遮断して、クラッチを断状態に制御す
る。

さらに、パワーステアリング制御装置５内の安定化電源
等の電圧に異常が発生した場合にも、電源回路１３のｉ
端子の電圧が下がり、同様にトランジスタＴr₇がオフ状
態となって電源リレー１３ｃが非付勢状態となる。

なお、上記実施例では、パワーステアリング用電動機６
とステアリングキヤ機構との間にクラッチを設けた場合
について説明したが、このクラッチは、パワーステアリ
ング用電動機６の慣性や摩擦トルクの影響或いはシステ
ムの信頼性を確保することができれば必ずしも必要とす
るものではない。

また、上記実施例では、車両の走行に支障のない電気機
器としてヒータブロア及びリヤデフォッガを適用した
が、これらに限定されるものではなく、他のラジオ，カ
セットデッキ、シガーライタ等のアクセサリ類の電気機
器に対する電源の供給を遮断するようにしてもよい。

さらに、上記実施例では、電力制限回路１５で車両の走
行に支障のない電気機器に対する電源供給の遮断、パワ
ーステアリング用電動機への通電量の制限及びパワース
テアリング用電動機への通電の遮断の順序で電力制限を
行う場合について説明したが、これに限定されるもので
はなく、これらの少なくいとも１つを備えてバッテリ電
圧の所定設定電圧以下の低下を防止するようにすればよ
いものである。

またさらに、上記実施例では、電力制限回路１５で中立
検出回路１６の検出信号Ｓ_Ｎを参照して電力制限出力Ａ
_１及びＡ_２を得る場合について説明したが、これに代え
て電流検出器９の出力電圧をコンパレータで処理した信
号を適用するようにしてもよい。

また、電動機駆動回路８も上記実施例の構成に限定され
るものではなく、操舵トルク大きさとその方向に応じて
操舵補助トルクを発生させるようにパワーステアリング
用電動機６を駆動可能な構成を有しさえすれば、他の駆
動回路を適用し得る。

また、電源電圧異常検出回路１４としても上記構成に限
定されるものではなく、電源電圧をディジタル値で検出
し、これをマイクロコンピュータ等の処理装置に入力し
て、電源電圧の低下状態を判定し、その判定結果に応じ
て走行に支障のないパワーステアリング用電動機を含む
電気機器を段階的に電力制限するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、パワーステアリング用
電動機の作動時にバッテリの出力電圧が低下したとき
に、これを電源電圧異常検出回路で検出し、その検出結
果が異常であるときに、電力制限回路で、まず車両の走
行に支障のないパワーステアリング用電動機以外の電気
機器に対する電力の供給を所定の優先順位に従って制限
し、これだけではバッテリの出力電圧の低下を抑制でき
ないときにはパステアリング用電動機に対する供給電力
を制限することにより、バッテリの出力電圧が必要以上
に低下することを確実に防止でき、パワーステアリング
用電動機の作動によって電源電圧が急激に低下して、車
両の走行に必要なエンジン制御装置等の電気機器に対す
る電圧不足によってエンジン停止等の不測の事態を生じ
ることを確実に防止することができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の要部の具体的回路構成を示す回路図、第３図は
大電流時間制限回路の一例を示すブロック図、第４図は
大電流時間制限回路の具体的回路構成を示す回路図であ
る。図中、１はトルクセンサ、２は車速センサ、６はパワー
ステアリング用電動機、７は制御特性選定回路、８は電
動機駆動回路、１０は電動機電流制限回路、１１は大電
流時間制限回路、１３は電源回路、１４は電源電圧異常
検出回路、１５は電力制限回路、Ｂはバッテリ、１８は
ヒータブロア、１９はリヤデフォッガである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングホイールの操舵トルクに応じ
て操舵補助トルクを発生するパワーステアリング用電動
機を有する電動式パワーステアリングにおいて、前記パ
ワーステアリング用電動機に供給するバッテリの電源電
圧が所定値以上の正常状態であるか所定値未満の異常状
態であるかを検出する電源電圧異常検出回路と、該電源
電圧異常検出回路の検出結果が異常状態であるときに、
前記バッテリに接続された車両の走行に支障のない前記
パワーステアリング用電動機以外の電気機器に対する電
力供給を所定の優先順位で順次制限し、最終制限状態で
当該電源電圧異常検出回路の検出結果が異常状態を継続
するときに前記パワーステアリング用電動機に供給する
電力を制限する電力制限回路とを備えたことを特徴とす
る電動式パワーステアリングの制御装置。