JPS63247165A - Motor driving device - Google Patents

Motor driving device

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JPS63247165A
JPS63247165A JP62083375A JP8337587A JPS63247165A JP S63247165 A JPS63247165 A JP S63247165A JP 62083375 A JP62083375 A JP 62083375A JP 8337587 A JP8337587 A JP 8337587A JP S63247165 A JPS63247165 A JP S63247165A
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steering
switching element
motor
switching
output
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Tomoaki Aotani
青谷 知昭
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Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

PURPOSE:To simplify structure and improve reliability by detecting the driving current of a motor using series resistances without causing voltage drop or heat generation and, when a defined current flows, lowering a current flowing in said motor. CONSTITUTION:First to fourth switching elements which conduct at the time of operating in right-left directions are formed with pairs of upper and lower FET's 25-28 respectively, while mutually connecting each of which by bridge circuits to connect a steering motor 6 via terminals 4a, 4b. And, current detecting circuits 29, 30 are connected to the lower FET's 27, 28 respectively and their outputs are given to a comparator 31. The comparator 31 gives its compared output to a delay timer 32 when a current value is above a defined value. Further, the delay timer 32 gives its output to a control signal output part 33 when the signals is continuously given for a defined time. On the other hand, the control signal output part 33 gives control signals which are gradually lowered to a voltage comparing circuit 14.

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
ータによって駆動するパ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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a power steering motor drive device for driving a steering wheel of a vehicle by a steering motor.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

(従来技術) 従来電動式パワーステアリングのモータ駆動装置は、特
願昭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導通する第1.第2及び第3.第
4のトランジスタ等の制御素子を用いてステアリングモ
ータを中心としてブリッジ回路として接続されている。
(Prior Art) As shown in Japanese Patent Application No. 59-156863, a conventional electric power steering motor drive device has a first motor drive device which is electrically connected during left and right steering. 2nd and 3rd. The steering motor is connected as a bridge circuit using a control element such as a fourth transistor.

そして右操舵時には操舵トルクの検出に基づいて第1.
第2のトランジスタを同時に導通させてモータに正方向
の駆動電流を流し、左操舵時には操舵トルクの検出に基
づいて第3.第4のトランジスタを同時に導通させてモ
ータに逆方向の駆動電流を流して制御している。
When steering to the right, the first control is performed based on the detection of the steering torque.
The second transistor is made conductive at the same time to supply a positive driving current to the motor, and when steering to the left, the third transistor is turned on based on the detection of the steering torque. The fourth transistor is made conductive at the same time to flow a drive current in the opposite direction to the motor for control.

そしてこのようなモータの駆動では、ハンドルがロック
した場合等に強い操舵力が加わると、ステアリングの負
荷が大きいため、ステアリングモータに過大電流が流れ
ることとなるという欠点があった。
Such a motor drive has the disadvantage that when a strong steering force is applied, such as when the steering wheel is locked, the load on the steering is large and an excessive current flows through the steering motor.

一般的には例えば数十A程度の比較的大きな電流をスイ
ッチング素子で制御し、その電流を検出するために第7
図に示すようにFET等のスイッチング素子に直列に電
流検出用抵抗ROを接続し、その両端の電圧に基づいて
駆動電流を検出することが広く行われている。
Generally, a relatively large current of, for example, several tens of amperes is controlled by a switching element, and a seventh
As shown in the figure, it is widely practiced to connect a current detection resistor RO in series with a switching element such as an FET, and to detect a drive current based on the voltage across the resistor RO.

(発明が解決しようとする問題点) 従ってステアリングモータに直列に抵抗を接続し、その
抵抗値の変化によってモータに流れる電流を検出してモ
ータに過大電流が流れることを防止することが考えられ
る。しかしながら所定の過電流を越えた時点で直ちにス
テアリングモータへの通電を停止すると、急激にハンド
ルが重くなって却って不都合となる。又ステアリングモ
ータに流れる電流を検出するためにスイッチング素子に
直列に接続された抵抗の電圧変化に基づいて電流を検出
しようとすれば、大電流が流れると抵抗の両端に電圧降
下が生じる。車両では電源電圧が例えば12Vに限られ
ているため、ステアリングモータ等の制御に用いると負
荷に供給される電圧が低くなるという欠点がある。又抵
抗に生じる電圧降下によって発熱することとなり、電力
損失が大きくなるという問題点もあった。又モータに流
れる過大電流を放置した場合には、モータが焼損したリ
スイツチング素子が破損することがあるという問題点が
あった。
(Problems to be Solved by the Invention) Therefore, it is conceivable to connect a resistor in series with the steering motor and detect the current flowing through the motor based on a change in the resistance value to prevent excessive current from flowing through the motor. However, if the power supply to the steering motor is immediately stopped when a predetermined overcurrent is exceeded, the steering wheel suddenly becomes heavy, which is rather inconvenient. Furthermore, if an attempt is made to detect the current flowing through the steering motor based on voltage changes in a resistor connected in series with a switching element, a voltage drop will occur across the resistor when a large current flows. In a vehicle, the power supply voltage is limited to, for example, 12V, so when used to control a steering motor or the like, there is a drawback that the voltage supplied to the load becomes low. There is also the problem that heat is generated due to the voltage drop that occurs in the resistor, resulting in increased power loss. Furthermore, if the excessive current flowing through the motor is left unattended, there is a problem in that the switching element that burns out the motor may be damaged.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明はこのようなモータ駆動装置の問題点に鑑みてな
されたものであって、モータの駆動電流を直列抵抗を用
いず電圧降下や発熱等を生じさせることなく検出し、所
定電流が流れた場合には一定時間後に徐々にモータに流
れる電流を低下させるようにすることを技術的課題とす
る。
The present invention has been made in view of these problems with motor drive devices, and detects the drive current of the motor without using a series resistor and without causing voltage drop or heat generation, and allows a predetermined current to flow. In some cases, the technical challenge is to gradually reduce the current flowing through the motor after a certain period of time.

〔発明の構成と効果〕[Structure and effects of the invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明は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、第1図、第3図及び第4図
に示すように、右操舵導通保持用の第1のスイッチング
素子、右操舵高速スイッチング用の第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
舵導通保持用の第3のスイッチング素子、左操舵高速ス
イッチング用の第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ッジ回路
と、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、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たパルス幅の信号を
第2又は第4のスイッチング素子に選択的に与える高速
スイッチング制御部と、第1.第3のスイッチング素子
と、第2.第4のスイッチング素子とのいずれか一方に
択一的に並列接続され、並列接続されたスイッチング素
子と同時に駆動される第5゜第6のスイッチング素子、
及び該第5.第6のスイッチング素子に夫々直列に接続
され並列接続されている第1.第3又は第2.第4のス
イッチング素子を流れる電流を検出する電流検出用抵抗
を有する一対の電流検出手段と、一対の電流検出手段の
出力が与えられ所定の闇値を越え、ろ過電流を検出する
比較手段と、比較手段の出力を一定時間遅延させる遅延
タイマと、遅延タイマの出力が与えられ所定時間後に徐
々に低下する制御信号を高速スイッチング制御部に与え
る制御信号出力部と、を有することを特徴とするもので
ある。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a motor drive device for electric power steering, which includes a torque sensor connected to a steering shaft and detects its rotational torque, and a steering motor that rotates the steering wheel. , as shown in FIGS. 1, 3, and 4, a first switching element for right steering continuity maintenance and a second switching element for right steering high-speed switching are connected symmetrically to the steering motor. , a bridge circuit configured by connecting a third switching element for maintaining left steering continuity, and a fourth switching element for left steering high-speed switching symmetrically to the steering motor, and left and right steering obtained from a torque sensor. a conduction maintenance control section that selectively makes the first or third switching element conductive based on torque detection; a high-speed switching control section that selectively applies switching to the switching elements of the first to fourth switching elements; a third switching element; a second switching element; 5th and 6th switching elements that are alternatively connected in parallel to either one of the fourth switching elements and driven simultaneously with the parallel-connected switching elements;
and the fifth. The first switching elements are connected in series and in parallel to the sixth switching element, respectively. Third or second. a pair of current detection means having a current detection resistor for detecting the current flowing through the fourth switching element; a comparison means for detecting a filtered current when the output of the pair of current detection means is given and exceeds a predetermined dark value; A device characterized in that it has a delay timer that delays the output of the comparison means for a certain period of time, and a control signal output section that provides the output of the delay timer and gives a control signal that gradually decreases after a predetermined period of time to the high-speed switching control section. It is.

(作用) このような特徴を有する本発明によれば、ステアリング
モータに直列に接続される電力制御用の第1.第3又は
第2.第4のスイッチング素子に夫々並列に第5.第6
のスイッチング素子と電流検出用抵抗を設け、これらの
スイッチング素子の駆動時に電流検出が必要となるので
第5.第6のスイッチング素子を同時に閉成するように
している。そうすれば電力制御用のスイッチング素子に
流れる電流に応じてその両端の電圧が変化する。
(Function) According to the present invention having such characteristics, the first motor for power control connected in series to the steering motor. Third or second. The fifth switching element is connected in parallel with the fourth switching element. 6th
5. Switching elements and current detection resistors are provided, and current detection is required when driving these switching elements. The sixth switching element is closed at the same time. Then, the voltage across the switching element for power control changes depending on the current flowing through the switching element.

従って負荷電流は電流検出用抵抗の両端の電圧変化とし
て検出されることとなって比較手段に与えられる。そし
て負荷電流が所定の閾値を越える場合には遅延タイマに
よって定まる一定時間経過後にトルクセンサからの信号
に代えて、徐々に低下する制御信号を高速スイッチング
制御部に与えることによりモータの駆動電流を徐々に低
下させるようにしている。
Therefore, the load current is detected as a voltage change across the current detection resistor and is provided to the comparison means. When the load current exceeds a predetermined threshold, a control signal that gradually decreases is given to the high-speed switching control section after a certain period of time determined by a delay timer, instead of the signal from the torque sensor, to gradually reduce the motor drive current. I am trying to lower it to .

(発明の効果) そのため本発明によれば、抵抗をステアリングモータ及
び電力制御用スイッチング素子に直列に接続する必要は
な(なる。そのためステアリングモータに印加される電
圧が低下することがなく電力ロスを改善することができ
る。又電圧検出用抵抗にはほとんど電流が流れないので
無駄な電力を消費することがなく、電力効率を改善する
ことができる。そしてステアリングモータに過大電流が
流れた場合には所定時間にステアリングモータへの電源
供給を徐々に低下させるようにしているため、ハンドル
がロックした場合にも運転者に急激に負荷が増加する不
自然な操作感を与えることがなく、ステアリングモータ
の焼損やスイッチング素子の焼損を未然に防止すること
ができる。
(Effects of the Invention) Therefore, according to the present invention, there is no need to connect a resistor in series with the steering motor and the switching element for power control.Therefore, the voltage applied to the steering motor does not drop and power loss is reduced. In addition, since almost no current flows through the voltage detection resistor, there is no wasted power consumption, and power efficiency can be improved.And when excessive current flows to the steering motor, Since the power supply to the steering motor is gradually reduced over a predetermined period of time, even if the steering wheel locks, the driver does not feel an unnatural operation caused by a sudden increase in load, and the steering motor is Burnout and switching element burnout can be prevented.

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

(実施例の構成) 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
を示すブロック図である。第2図においてステアリング
ハンドル1にはトルクセンサ2及びステアリングハンド
ルlからの操舵力を伝える伝動機構3が接続される。ト
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は車両のバッ
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と共に操舵輪7を左右方向に所定角度回動させる
ものである。
(Configuration of Embodiment) FIG. 2 is a schematic diagram of a power steering mechanism to which the present invention is applied, and FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of its motor drive circuit. In FIG. 2, a torque sensor 2 and a transmission mechanism 3 for transmitting a steering force from a steering handle 1 are connected to a steering handle 1. The torque sensor 2 detects the torque of the steering wheel 1 in the left and right direction, and its output is given to the motor drive circuit 4. The motor drive circuit 4 is connected to a battery 5 of the vehicle, and controls a steering motor 6 that drives in the left-right direction in response to a left-right torque signal given from the torque sensor 2. The steering wheel 7 is rotated by a predetermined angle in the left-right direction.

次にモータ駆動回路4の構成を第1図を参照しつつ説明
する。本図において、トルクセンサ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
なるトルクに対応したレベルの信号であって、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14に与える。又このモータ駆動
回路4は一定の周波数、例えば20KHzの方形波を発
振する発振回路15が設けられており、その出力は積分
回路16及びDC−DCコンバータ17に与えられる。
Next, the configuration of the motor drive circuit 4 will be explained with reference to FIG. In this figure, the torque detection signal from the torque sensor 2 is a signal with a level corresponding to the torque that is positive when rotating to the right and negative when rotating to the left, and the output is fully output via the input terminal 11. The signal is transmitted to the wave rectifier circuit 12 and the polarity determination circuit 13. The full-wave rectifier circuit 12 performs full-wave rectification on the input signal and supplies it to the voltage comparison circuit 14 . Further, this motor drive circuit 4 is provided with an oscillation circuit 15 that oscillates a square wave of a constant frequency, for example, 20 KHz, and the output thereof is given to an integration circuit 16 and a DC-DC converter 17.

積分回路16はこの方形波の信号を積分して三角波に変
換するものであって、その出力を電圧比較回路14に基
準電圧として与える。
The integrating circuit 16 integrates this square wave signal and converts it into a triangular wave, and supplies its output to the voltage comparison circuit 14 as a reference voltage.

電圧比較回路14は三角波を基準電圧として全波整流回
路12の出力を比較するため、トルクセンサ2のレベル
変化をデユーティが変化するパルス信号として出力する
ものであり、その出力はドライブロジック回路18に与
えられる。ドライブロジック回路18には又極性判定回
路13の極性判定出力が与えられている。ドライブロジ
ック回路18はアンド回路18a、18bを有しており
、正又は負の極性判定出力に基づいて電圧比較回路14
から得られるパルス幅変調された信号を+側ロアFET
ドライバ19又は−側ロアFETドライバ20に選択的
に与えるものである。又極性判定回路13は正又は負の
極性判定によりアンド回路18a、18b及びフォトカ
ップラ21.22に選択的に信号を与えるものである。
In order to compare the output of the full-wave rectifier circuit 12 using a triangular wave as a reference voltage, the voltage comparison circuit 14 outputs the level change of the torque sensor 2 as a pulse signal whose duty changes, and the output is sent to the drive logic circuit 18. Given. The drive logic circuit 18 is also provided with the polarity determination output of the polarity determination circuit 13. The drive logic circuit 18 has AND circuits 18a and 18b, and based on the positive or negative polarity determination output, the voltage comparison circuit 14
The pulse width modulated signal obtained from the + side lower FET
It is selectively applied to the driver 19 or the negative side lower FET driver 20. Further, the polarity determination circuit 13 selectively provides signals to the AND circuits 18a, 18b and the photocouplers 21 and 22 by determining whether the polarity is positive or negative.

フォトカップラ21.22の出力は夫々+側アッパFB
Tドライバ23.−側アッパFETドライバ24に与え
られている。FETドライバ23.24はフォトカップ
ラ21又は22からの出力に基づいて右側及び左側のア
ッパFET25及び26を夫々駆動するものであり、F
ETドライバ19.20は夫々右側及び左側のロアFE
T27,28を駆動するものである。ここで「アッパ」
とはモータ駆動回路4の電源端子に近い側を、「ロア」
とは電源端子から遠い方のFETを示している。又FE
Tドライバ19,20,23.24に示される[+J、
r−jは極性判定回路13によって判定された正電圧又
は負電圧に対応している。FET25〜27は夫々パワ
ーMOS F ETによって構成されたスイッチング素
子であって、FET25゜27は右方向の操作時に導通
する第1及び第2のスイッチング素子を構成しており、
FET26及び28は左方向への操作時に導通する第3
及び第4のスイッチング素子を構成している。そしてこ
れらのFETはブリッジ回路接続されその中間に端子4
a、4bを介してステアリングモータ6が接続される。
The outputs of photo couplers 21 and 22 are respectively positive side upper FB.
T driver 23. − side upper FET driver 24. The FET drivers 23 and 24 drive the right and left upper FETs 25 and 26, respectively, based on the output from the photocoupler 21 or 22, and
ET drivers 19 and 20 are lower FE on the right and left sides respectively.
This drives T27 and T28. "Appa" here
"lower" refers to the side of the motor drive circuit 4 near the power supply terminal.
indicates the FET farther from the power supply terminal. Also FE
[+J,
rj corresponds to the positive voltage or negative voltage determined by the polarity determining circuit 13. FETs 25 to 27 are switching elements each constituted by a power MOS FET, and FETs 25 to 27 constitute first and second switching elements that are conductive when operated in the right direction,
FETs 26 and 28 are the third transistors that conduct when operated to the left.
and a fourth switching element. These FETs are connected in a bridge circuit with terminal 4 in the middle.
A steering motor 6 is connected via a and 4b.

−そしてロアFET27,2Bには導通時にその電流を
検出する電流検出回路29.30が接続されており、そ
の出力は比較器31に与えられる。比較器31は電流検
出回路29.30から得られる電流値が所定値を越える
場合に比較出力を遅延タイマ32に与えるものである。
- Current detection circuits 29 and 30 are connected to the lower FETs 27 and 2B to detect the current when they are conductive, and the output thereof is given to the comparator 31. The comparator 31 provides a comparison output to the delay timer 32 when the current value obtained from the current detection circuit 29, 30 exceeds a predetermined value.

遅延タイマ32は一定時間連続して信号が与えられた場
合に制御信号出力部33に出力を与えるものである。制
御信号出力部33は遅延タイマ32から信号が与えられ
ているときに、徐々に低下する制御信号を電圧比較回路
14に与えるようにしている。ここでDC−DCコンバ
ータ17と極性判定回路13及びフォトカップラ21,
22.  +側及び−側アッパFETドライバ23.2
4は、トルクセンサ2による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
一的に導通させる導通保持部34を構成している。又全
波整流回路12.電圧比較回路14.方形波発振回路1
5.積分回路16とドライブロジック回路18.+側及
び−側ロアFETドライバ19.20は、トルクセンサ
2又は制御信号出力部33からの出力に基づいてその出
力レベルに対応したパルス幅の信号を第1又は第3のス
イッチング素子に選択的に与える高速スイッチング制御
部35を構成している。
The delay timer 32 provides an output to the control signal output section 33 when a signal is continuously provided for a certain period of time. The control signal output section 33 is configured to provide a gradually decreasing control signal to the voltage comparator circuit 14 when a signal is provided from the delay timer 32 . Here, a DC-DC converter 17, a polarity determination circuit 13, a photocoupler 21,
22. + side and - side upper FET driver 23.2
Reference numeral 4 constitutes a conduction holding portion 34 that selectively conducts the first or third switching element based on the detection of left and right steering torque obtained by the torque sensor 2. Also, full wave rectifier circuit 12. Voltage comparison circuit 14. Square wave oscillation circuit 1
5. Integrating circuit 16 and drive logic circuit 18. The + side and - side lower FET drivers 19 and 20 selectively send a signal with a pulse width corresponding to the output level to the first or third switching element based on the output from the torque sensor 2 or the control signal output section 33. A high-speed switching control section 35 is configured.

次に4つのFETがブリッジ接続されたFBTブリッジ
と電流検出回路について第3図を参照しつつ説明する。
Next, an FBT bridge in which four FETs are bridge-connected and a current detection circuit will be explained with reference to FIG.

ここでFET25,26のドレインはリレー回路を介し
てバッテリー5の正極端に接続されており、そのソース
端は夫々FET28及び27のドレインに接続される。
Here, the drains of FETs 25 and 26 are connected to the positive end of battery 5 via a relay circuit, and the source ends thereof are connected to the drains of FETs 28 and 27, respectively.

又FET25゜28の共通接続端とFET26,27の
共通接続端にはモータ接続端子4a、4bを介してステ
アリングモータ6が接続され、FET27,28のソー
ス端は接地されている。本図において各FET25〜2
8のドレイン・ゲート間にはダイオード及びツェナダイ
オードから成るサージ吸収回路が接続され、ドレイン・
ソース間にはフライホイルダイオードが接続されている
Further, the steering motor 6 is connected to the common connection ends of the FETs 25 and 28 and the common connection ends of the FETs 26 and 27 via motor connection terminals 4a and 4b, and the source ends of the FETs 27 and 28 are grounded. In this figure, each FET25 to 2
A surge absorption circuit consisting of a diode and a Zener diode is connected between the drain and gate of 8.
A flywheel diode is connected between the sources.

FET27,28に接続される電流検出回路29.30
は夫々トランジスタTriと抵抗R1及びトランジスタ
Tr2と抵抗R2から構成されている。
Current detection circuit 29.30 connected to FET27, 28
are each composed of a transistor Tri and a resistor R1, and a transistor Tr2 and a resistor R2.

トランジスタTrL Tr2はコレクタ端がFET27
.28のドレインに、ベースが抵抗R3,R4を介して
+側及び−側ロアFETドライバ19゜20の制御入力
端に接続される。そしてエミッタには同一の抵抗値を有
するエミッタ抵抗R1,R2が夫々接続されており、更
にエミッタより抵抗R5,R6を介して共通接続されて
電流検出信号として比較器31に与えられる。
The collector end of transistor TrL Tr2 is FET27
.. The drain of 28 and the base are connected to the control input terminals of the + and - side lower FET drivers 19 and 20 via resistors R3 and R4. Emitter resistors R1 and R2 having the same resistance value are connected to the emitter, respectively, and are further commonly connected from the emitter through resistors R5 and R6 to be applied to a comparator 31 as a current detection signal.

第4図は比較器31.遅延タイマ32.制御信号出力部
33とその出力によって入力電圧を変化させる電圧比較
回路14の構成を示す回路図である。本図において比較
器31は抵抗R7,R8の分圧によって定まる閾値レベ
ルVreflが一方の入力端に与えられた演算増幅器3
1aから成り立っており、その検出出力を遅延タイマ3
2に与える。
FIG. 4 shows the comparator 31. Delay timer 32. 3 is a circuit diagram showing the configuration of a control signal output section 33 and a voltage comparison circuit 14 that changes the input voltage according to the output thereof. FIG. In this figure, the comparator 31 is an operational amplifier 3 whose one input terminal is given a threshold level Vrefl determined by the voltage division of resistors R7 and R8.
1a, and its detection output is sent to delay timer 3.
Give to 2.

遅延タイマ32は抵抗R9,コンデンサCIによって時
定数回路が形成され、その出力は演算増幅器32aの非
反転入力端に与えられている。演算増幅器32aの反転
入力端には電源電圧を分圧する抵抗RIO,R11によ
って定まる闇値レベルVref2の電圧が与えられてお
り、この闇値を越えるまでの時間だけ信号を遅延させて
制御信号出力部33と発光ダイオードD1から成る警報
表示器に与えるものである。制御信号出力部33は遅延
タイマ32からの出力が与えられる抵抗R12とコンデ
ンサC2から成る時定数回路を有しており、その出力端
は演算増幅器33aの反転入力端に接続されている。演
算増幅器33aの非反転入力端は抵抗R13,R14を
分圧した電圧が与えられ、入出力端間には帰還抵抗R1
5が接続されている。
The delay timer 32 has a time constant circuit formed by a resistor R9 and a capacitor CI, and its output is given to the non-inverting input terminal of an operational amplifier 32a. A voltage at a dark value level Vref2 determined by resistors RIO and R11 that divides the power supply voltage is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier 32a, and the signal is delayed by the time until this dark value is exceeded to output the control signal. 33 and a light emitting diode D1. The control signal output section 33 has a time constant circuit consisting of a resistor R12 and a capacitor C2 to which the output from the delay timer 32 is applied, and its output terminal is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 33a. A voltage divided by resistors R13 and R14 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 33a, and a feedback resistor R1 is connected between the input and output terminals.
5 is connected.

演算増幅器33aは反転増幅器であって、その出力は抵
抗R16,R17の分圧回路に与えられる。
The operational amplifier 33a is an inverting amplifier, and its output is given to a voltage dividing circuit including resistors R16 and R17.

そして抵抗R16,R17の中点はダイオードD2を介
して全波整流回路12の出力と共通接続され、電圧比較
回路14の演算増幅器14aの非反転入力端に接続され
ている。電圧比較回路14は反転入力端子に積分回路1
6より三角波信号が与えられ、全波整流回路12又は制
御信号出力部33より与えられる出力を選択して三角波
信号と比較するものである。電圧比較回路14はこれら
の信号を比較することによって入力信号に対応したパル
ス幅の信号をドライブロジック回路18に与えている。
The midpoint of the resistors R16 and R17 is commonly connected to the output of the full-wave rectifier circuit 12 via the diode D2, and is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 14a of the voltage comparator circuit 14. The voltage comparator circuit 14 has an inverting input terminal connected to the integrator circuit 1.
A triangular wave signal is given from 6, and the output given from the full wave rectifier circuit 12 or the control signal output section 33 is selected and compared with the triangular wave signal. The voltage comparison circuit 14 compares these signals and provides the drive logic circuit 18 with a signal having a pulse width corresponding to the input signal.

(実施例の動作) 次に本実施例の動作について第5図及び第6図の波形図
を参照しつつ説明する。電源が投入されるとアッパFE
T25,26に電源が供給される。
(Operation of Example) Next, the operation of this example will be explained with reference to the waveform diagrams of FIGS. 5 and 6. When the power is turned on, the upper FE
Power is supplied to T25 and T26.

父方形波発振回路15は例えば20 K Hzの方形波
の信号を発振している。ここで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トルクセン
サ2によって検出されてモータ駆動回路4に与えられる
。第5図及び第6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5図ta+に示すようなトルクセ
ンサ2からの信号が伝えられると、全波整流回路12に
よって第5図Tb)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。又方形波発振器15の方形波
信号は積分回路16を介して三角波に変換されて電圧比
較回路14に伝えられる。又制御信号出力部33の演算
増幅器33aは“H”レベルの信号が出力されているた
めダイオードD2は導通しないものとすると、全波整流
回路12の出力がそのまま電圧比較回路14に与えられ
る。従って電圧比較回路14より全波整流回路12の出
力であるトルクセンサ2の電圧レベルに対応したパルス
幅の信号が生じることとなってパルス幅変調される。こ
こで時刻t、〜t2に示すようにトルクセンサ2より+
側の人力信号が与えられた場合には、極性判定回路13
によってその極性が判定されてドライブロジック回路1
8のアンド回路18aに“H”レヘルの信号が伝わる。
The square wave oscillation circuit 15 oscillates a square wave signal of, for example, 20 KHz. Here, when the driver operates the steering wheel 1, the change in torque is detected by the torque sensor 2 and provided to the motor drive circuit 4. 5 and 6 are waveform diagrams showing waveforms of each part of the motor drive circuit 4. FIG. When a signal from the torque sensor 2 as shown in ta+ in FIG. 5 is transmitted, it is full-wave rectified by the full-wave rectifier circuit 12 as shown in FIG. Further, the square wave signal of the square wave oscillator 15 is converted into a triangular wave via the integrating circuit 16 and is transmitted to the voltage comparison circuit 14. Further, since the operational amplifier 33a of the control signal output section 33 outputs an "H" level signal, assuming that the diode D2 is not conductive, the output of the full-wave rectifier circuit 12 is directly applied to the voltage comparator circuit 14. Therefore, the voltage comparison circuit 14 generates a signal having a pulse width corresponding to the voltage level of the torque sensor 2, which is the output of the full-wave rectifier circuit 12, and is pulse width modulated. Here, as shown at time t, ~t2, +
When a human input signal from the side is given, the polarity determination circuit 13
The polarity is determined by the drive logic circuit 1.
The "H" level signal is transmitted to the AND circuit 18a of 8.

従ってアンド回路18aを介して+側ロアFETドライ
バ19にこのパルス信号が伝えられる。同様にしてフォ
トカップラ21を介して+側アッパFETドライバ23
が連続的に駆動される。従って第5図(C1,fdlに
示すようにFET25が連続してオン状態となり、FE
T27はパルス駆動される。従って第5図(glに示す
ようにステアリングモータ6がパルス駆動されることと
なる。
Therefore, this pulse signal is transmitted to the + side lower FET driver 19 via the AND circuit 18a. Similarly, the positive side upper FET driver 23 is connected via the photocoupler 21.
is driven continuously. Therefore, as shown in FIG. 5 (C1, fdl), FET25 is continuously turned on, and FE
T27 is pulse driven. Therefore, the steering motor 6 is pulse-driven as shown in FIG. 5 (gl).

時刻t3〜t4に示すようにトルクセンサ2からの出力
が負側である場合には、同様にしてm個ロアFETドラ
イバ20によってFET、26が連続的に導通し一側ア
ソバFETドライバ24によってロアFET28がパル
ス駆動される。従ってステアリングモータ6には第5図
(g)に示すような電流が供給される。ここでFET2
7,28のパルス駆動時には同時に+側及び−側ロアF
ETドライバ19.20によってトランジスタTri又
はTr2が同様にパルス駆動される。そしてFET27
又は28の両端の電圧は夫々のFETに流れる電流変化
に対応するため、抵抗R1又はR2の両端の電圧変化を
読取ることによってFET27.28に流れる電流を検
出することができる。この検出された電流は比較器3I
に与えられている。
When the output from the torque sensor 2 is on the negative side as shown from time t3 to t4, similarly, the m lower FET driver 20 continuously conducts the m FETs 26, and the one-side absorber FET driver 24 causes the lower FET 28 is pulse driven. Therefore, the steering motor 6 is supplied with a current as shown in FIG. 5(g). Here FET2
When driving the pulses of 7 and 28, the + side and - side lower F at the same time.
The transistor Tri or Tr2 is similarly pulsed by the ET driver 19,20. and FET27
Since the voltage across 28 corresponds to the change in current flowing through the respective FET, the current flowing through FETs 27 and 28 can be detected by reading the voltage change across resistor R1 or R2. This detected current is the comparator 3I
is given to.

さて第6図に示すように時刻t5以後にハンドルがロッ
クしてFET25.27に大電流、例えば数+A程度の
大電流が流れる場合がある。その場合に電流値が電圧の
変化として検出されるため、第6図(d)に示すように
電流に対応した信号が比較器31に与えられる。そして
検出信号が第6図(e)に示すように所定の閾値レベル
Vreflを越える時刻t6以後に比較器31は比較出
力を遅延タイマ32に与える。遅延タイマ32は抵抗R
9,コンデンサCIで定まる所定遅延時間TI経過後の
時刻t7に第6図(f)に示す出力を制御信号出力部3
3に与える。従って警報表示器Diが点灯してハンドル
のロック状態を運転者に報知する。更にハンドルのロッ
ク状態が継続する場合には抵抗R12を介してコンデン
サC2が徐々に充電されるため、その端子電圧は第6図
fglに示すように徐々に上昇することとなる。そして
この電圧変化が反転増幅器33aによって増幅されて第
6図(hlに示す出力が得られる。前述したように制御
信号出力部33の出力が高ければダイオードD2は導通
しておらず全波整流回路12の出力がそのまま電圧比較
回路14に伝えられる。しかし制御信号出力部33の出
力が第6図fh)に示すように徐々に低下する場合には
、電圧比較回路14への入力電圧も第6図+a+に実線
で示すように徐々に低下することとなる。
Now, as shown in FIG. 6, the handle may be locked after time t5 and a large current, for example, a large current of approximately several +A, may flow through the FETs 25 and 27. In this case, since the current value is detected as a change in voltage, a signal corresponding to the current is given to the comparator 31 as shown in FIG. 6(d). Then, after time t6 when the detection signal exceeds a predetermined threshold level Vrefl as shown in FIG. 6(e), the comparator 31 provides a comparison output to the delay timer 32. The delay timer 32 is a resistor R.
9. The control signal output unit 3 outputs the output shown in FIG. 6(f) at time t7 after the predetermined delay time TI determined by the capacitor CI has elapsed.
Give to 3. Therefore, the alarm indicator Di lights up to notify the driver of the locked state of the steering wheel. Further, if the handle continues to be locked, the capacitor C2 is gradually charged via the resistor R12, so that the terminal voltage thereof gradually increases as shown in FIG. 6fgl. This voltage change is then amplified by the inverting amplifier 33a to obtain the output shown in FIG. 12 is directly transmitted to the voltage comparison circuit 14. However, when the output of the control signal output section 33 gradually decreases as shown in FIG. It gradually decreases as shown by the solid line in Figure +a+.

尚第6図+alにおいて破線は全波整流回路12の整流
出力電圧を示している。そして電圧比較回路1 。
In FIG. 6+al, the broken line indicates the rectified output voltage of the full-wave rectifier circuit 12. And voltage comparison circuit 1.

4への入力信号が第6図(a)に示すように時刻t、〜
t8までの間(T2)に徐々に低下するため、FET2
7のパルス幅は第6図tel、 fdlに示すように徐
々に短くなり、ステアリングモータ6に供給される電流
も低下する。そしてコンデンサC2が飽和する時刻tl
lには演算増幅器33aの出力も低下するが、抵抗R1
6,R17の分圧した信号が残留することとなって第6
図(h)に示すように一定の低いレベルの電圧がそのま
ま電圧比較回路14に与えられる。このようにステアリ
ングモータ6のロック時には、徐々に駆動電流が小さく
なるように制御される。そのため操作者に違和感を与え
ることなくモータやスイッチング素子の焼損を防止する
ことができる。
As shown in FIG. 6(a), the input signal to
Since it gradually decreases until t8 (T2), FET2
The pulse width of 7 becomes gradually shorter as shown in FIG. 6 tel and fdl, and the current supplied to the steering motor 6 also decreases. And the time tl when capacitor C2 is saturated
The output of the operational amplifier 33a also decreases when the resistor R1
6, the divided signal of R17 remains and the 6th
As shown in Figure (h), a constant low level voltage is directly applied to the voltage comparator circuit 14. In this manner, when the steering motor 6 is locked, the drive current is controlled to gradually decrease. Therefore, burnout of the motor and switching elements can be prevented without giving the operator a sense of discomfort.

尚本実施例は連続駆動及びパルス駆動される対のFET
から成るブリッジ回路のうちパルス駆動されるFETに
並列に電流検出回路を設け、そこを流れる電流を測定す
るようにしているが、連続的に駆動されるFET、本実
施例ではFET25゜26に並列に同様の電流検出回路
を接続してもよいことはいうまでもない。又スイッチン
グ素子と・してFETに限らずパワートランジスタ等の
電力制御素子を用いてもよい。更に電力制御用スイッチ
ング素子に並列に接続される電流検出回路のスイッチン
グ素子としても、本実施例に示したトランジスタの他に
FET等のスイッチング素子を用いてもよい。この場合
も併設される電力制御用スイッチング素子と同時に開閉
することによってその電流を測定することが可能である
Note that this embodiment uses a pair of continuously driven and pulse driven FETs.
A current detection circuit is provided in parallel to the pulse-driven FET of the bridge circuit consisting of the FET, and the current flowing through it is measured. It goes without saying that a similar current detection circuit may be connected to. Further, the switching element is not limited to FET, but a power control element such as a power transistor may be used. Furthermore, as the switching element of the current detection circuit connected in parallel to the power control switching element, a switching element such as an FET may be used in addition to the transistor shown in this embodiment. In this case as well, it is possible to measure the current by simultaneously opening and closing the power control switching element provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例によるモータ駆動回路の構成
を示すブロック図、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図は本発明の一実施例によるモータ駆動回
路のブリッジ回路部の構成を示す回路図、第4図は比較
器9遅延タイマ及び制御信号出力部の一実施例を示す回
路図、第5図は通常の動作時の各部の波形を示す波形図
、第6図はハンドルがロックした場合の各部の波形を示
す波形図、第7図は従来の電力制御用素子とその電流を
測定するために挿入される電流検出抵抗を示す回路図で
ある。 1−−−−−−ステアリングハンドル  2−・・−ト
ルクセンサ  3−−−−−−一伝動機構  4−−−
−−・モータ駆動図I?r6−−−−−−ステアリング
モータ  11−−−−−−・トルク入力端子  19
 、 20 、 23 、 24−−−−−−−FET
ドライバ  25−−−−−−−アッパFET (第1
のスイッチング素子)   26−−−−−−−アツパ
FET(第3のスイッチング素子)    21−−−
−−−ロアFET(第2のスイッチング素子)    
28−−−−一ロアFET(第4のスイッチング素子)
   29゜30−−−−−−一電流検出回路(電流検
出手段)31−−−−−−一比較器  32−−−−一
遅延タイマ  33−一−−−−−制御信号出力部  
34−−−−一導通保持制御部35−−−−−〜高速ス
イッチング制御部  Trl−・−スイッチングトラン
ジスタ(第5のスイッチング素子)   Tr2−〜−
−−−スイッチングトランジスタ (第6のスイッチン
グ素子) 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 b 凶 t8 1;IQ− 第7図
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a motor drive circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an electric power steering mechanism to which the motor drive device according to this embodiment is applied, and FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a motor drive circuit according to an embodiment of the present invention. A circuit diagram showing the configuration of a bridge circuit section of a motor drive circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the comparator 9 delay timer and control signal output section, and FIG. A waveform diagram showing the waveforms of each part during operation, Figure 6 is a waveform diagram showing the waveforms of each part when the handle is locked, and Figure 7 is a conventional power control element inserted to measure its current. FIG. 3 is a circuit diagram showing a current detection resistor. 1--------Steering handle 2--Torque sensor 3-------Transmission mechanism 4--
--・Motor drive diagram I? r6------Steering motor 11---Torque input terminal 19
, 20, 23, 24---FET
Driver 25--------Upper FET (1st
(switching element) 26 ------- Atsupa FET (third switching element) 21 ----
---Lower FET (second switching element)
28---One lower FET (fourth switching element)
29° 30 --- Current detection circuit (current detection means) 31 --- Comparator 32 --- Delay timer 33--- Control signal output section
34---Conduction holding control section 35--High speed switching control section Trl--Switching transistor (fifth switching element) Tr2---
---Switching transistor (sixth switching element) Patent applicant Tateishi Electric Co., Ltd. agent Patent attorney Yoshiki Okamoto (and one other person) Part b t8 1; IQ- Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (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、右操舵導通保持用の第1のス
イッチング素子、右操舵高速スイッチング用の第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、左操舵導通保持用の第3のスイッチング素子
、左操舵高速スイッチング用の第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たパルス幅
の信号を前記第2又は第4のスイッチング素子に選択的
に与える高速スイッチング制御部と、 前記第1、第3のスイッチング素子と、前記第2、第4
のスイッチング素子とのいずれか一方に択一的に並列接
続され、前記並列接続されたスイッチング素子と同時に
駆動される第5、第6のスイッチング素子、及び該第5
、第6のスイッチング素子に夫々直列に接続され並列接
続されている前記第1、第3又は第2、第4のスイッチ
ング素子を流れる電流を検出する電流検出用抵抗を有す
る一対の電流検出手段と、 前記一対の電流検出手段の出力が与えられ所定の閾値を
越える過電流を検出する比較手段と、前記比較手段の出
力を一定時間遅延させる遅延タイマと、 前記遅延タイマの出力が与えられ所定時間後に徐々に低
下する制御信号を前記高速スイッチング制御部に与える
制御信号出力部と、を有することを特徴とするモータ駆
動装置。
(1) A motor drive device for electric power steering, which includes a torque sensor connected to a steering shaft and detects its rotational torque, and a steering motor that rotates the steering wheel, the first motor drive device for maintaining right steering continuity. A switching element, a second switching element for right steering high-speed switching, is connected symmetrically to the steering motor, a third switching element for maintaining left steering continuity, and a fourth switching element for left steering high-speed switching. A bridge circuit configured to be symmetrically connected to the steering motor; and conduction that selectively conducts the first or third switching element based on detection of left and right steering torque obtained by the torque sensor. a holding control section; a high-speed switching control section that selectively applies a signal having a pulse width corresponding to the output level of the torque sensor to the second or fourth switching element based on the output from the torque sensor; 3 switching element, and the second and fourth switching elements.
fifth and sixth switching elements that are alternatively connected in parallel to one of the switching elements and driven simultaneously with the parallel-connected switching elements;
, a pair of current detection means having a current detection resistor for detecting the current flowing through the first, third, second, and fourth switching elements, which are connected in series and parallel to the sixth switching element, respectively; , a comparison means that receives the outputs of the pair of current detection means and detects an overcurrent that exceeds a predetermined threshold; a delay timer that delays the output of the comparison means for a predetermined period of time; A motor drive device comprising: a control signal output section that supplies a control signal that gradually decreases thereafter to the high-speed switching control section.
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US20220169307A1 (en) * 2020-11-30 2022-06-02 Steering Solutions Ip Holding Corporation Input power health diagnostic for electric power steering

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JPS6035663A (en) * 1983-08-08 1985-02-23 Aisin Seiki Co Ltd Motor power steering system

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