JPS6325174A

JPS6325174A - 電動パワ−ステアリングの制御装置

Info

Publication number: JPS6325174A
Application number: JP61167042A
Authority: JP
Inventors: Seiji Komamura; 駒村　清二; Katsukuni Kata; 加太　克邦; Bunichi Sugimoto; 杉本　文一
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1986-07-16
Filing date: 1986-07-16
Publication date: 1988-02-02
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JP2523285B2

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）この発明は、ハンドルの正逆回転信号及びＰＷＭ回路か
らの出力信号に応じて、電動モータを制御する電動パワ
ーステアリングの制御装置に関する。

（従来の技術）この種の装置として特開昭６０−３５６６４号公報所載
の発明が従来らか知られているが、この従来の装置を簡
略化して示したのが、第６図のブロック図である。

この第６図に示した従来の装置は、信号処理回路１から
の出力信号に応じて、トランジスタＱ＋〜Ｑ４を動作さ
せるようにしている。例えば、信号処理回路１から正転
信号が出力されると、トランジスタＱ４が常時オンにな
るとともに、トランジスタＱ１がＰＷＭ信号に応じてオ
ン、オフ動作を繰り返し、このＰＷＭ信号のデユーティ
比に応じて電動モータＤＭを制御する。

（本発明が解決しようとする問題点）上記のようにした従来の装置では、トランジスタＱ１が
オフのときにも、トランジスタＱ４がオンの状態を保つ
ので、第６図の矢印で示すような閉回路を構成し、モー
タが外力によフて回転させられると矢印のように電流が
流れ、当該電動モータＤＭにトルクが発生するが、それ
は制御系と全く関係なく発生する。

この制御系と関係なく発生した電動モータのトルクは、
例えば、セルファライニングトルクによってハンドルが
戻るときに、ブレーキ作用をするので、ハンドルが戻り
にくくなるという問題があった。

そこで、上記トランジスタＱ４をＰＷＭ制御のパルス幅
に応じて、オン・オフさせることも考えられる。しかし
、この場合には、ＰＷＭ信号の周波数が増加すると、Ｐ
ＷＭ信号のデユーティ比と電動モータの出力トルクとの
リニアリティが、第７図に示すようにくずれてしまい、
当該パワーステアリングの制御性が悪くなるという別の
問題が発生する。

つまり、第８図に示すように、当該ＰＷＭ信号の周波数
が増加すると、１パルス当りのエネルギーが小さくなる
。そのために上記デユーティ比と電動モータの出力トル
クとのリニアリティがくずれてしまい、上記したように
当該パワーステアリングの制御性が悪くなるという問題
があった。

この発明の目的は、例えば、セルファライニングトルク
によってハンドルが戻されるときなどに、当該電動モニ
タがブレーキ作用をせず、しかも、ＰＷＭ信号のデユー
ティ比と電動モータの出力トルクとのリニアリティを保
つ制御装置を提供することで°ある。

（問題点を解決する手段）上記の目的を達成するために、この発明は、４つのトラ
ンジスタと電動モータとでブリッジ回路を構成するとと
もに、ＰＷＭ回路からのＰＷＭ信号及び上記ハンドルの
正転信号が入力したときオンになる第１トランジスタと
、ＰＷＭ信号及び上記ハンドルの逆転信号が人力したと
きオンになる第２トランジスタと、ハンドルを正転させ
たときオンになる第３トランジスタと、ハンドルを逆転
させたときオンになる第４トランジスタとを備えた電動
パワーステアリングの制御装置において、上記電動モー
タに供給される電流を検出する検出回路と、この検出回
路の出力信号と走行条件に応じて出力される制御信号と
を比較し、それら両者の差を補正する信号を出力する補
正回路とを備えた構成にしている。

（本発明の作用）上記のように構成したので、当該ハンドルを正逆いずれ
かに回転させているとき、第３トランジスタあるいは第
４トランジスタがオンの状態を維持する。したがって、
これら第３．４トランジスタを介して回生電流が流れる
。

モータに流れる電流は、検出回路によフて検出されると
ともに、この検出回路からは上記電流に応じた信号が出
力される。

この検出回路から出力された信号は、補正回路において
、当該車両の走行条件に応じて出力される制御信号と比
較される。そして、当該制御信号に対して検出回路から
の信号が小さければ、それを大きくする方向に補正し、
逆に、制御信号に対して検出回路からの信号が大きけれ
ば、それを小さくする方向に補正する。

したがって、電動モータの出力トルクをゼロにするため
の制御信号が出力されているときに、上記回生電流が流
れれば、補正回路が機能して、この回生電流をゼロにす
る方向に補正する。

（本発明の効果）この発明の制御装置によれば、例えば、セルファラニン
グトルクによって、当該ハンドルを戻すときに回生電流
が流れていても、それをゼロにするように制御機能が発
揮されるので、当該回生電流の作用で、電動モータがブ
レーキ作用をしなくなる。したがって、当該パワーステ
アリングの制御性が悪くなるようなこともなくなる。

また、回生電流を積極的に流すようにしているので、Ｐ
ＷＭ周波数が高くなっても電流の流れが断続的になるこ
とはない。したがって、電動モータの出力トルクとＰＷ
Ｍ信号のデユーティ比とのリニアリティか維持される。

（本発明の実施例）第１〜５図に示したこの発明の実施例は、ハンドルＨに
連結した人力軸２の先端にピニオン３を連結するととも
に、このピニオン３をラック６にかみ合わせている。こ
のラック６の両側は、サイドロッド５を介してナックル
アーム４に連結している。

また、正逆転可能にした電動モータｍには減速機７を連
結するとともに、この減速機７の出力軸８にピニオン９
を設け、このとニオン９を上記ラック６にかみ合せてい
る。

さらに、当該車両の車速を検出する車速センサーＩＯと
入力軸２に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ
ー１１とを設けているが、これら両センサー１０．１１
を信号処理装置１２に接続している。この信号処理装置
１２は、モータ制御装置ａに接続しているが、このモー
タ制御装置ａの具体的な構成は第２図のブロック図に示
すとおりである。

このモータ制御装置ａには、当該車両の走行条件に応じ
た制御信号Ｖｃが入力する補正回路すを設けているが、
この補正回路すは差動入力型のオペ・アンプ１３を有し
、その一方の入力端子１３ａに上記制御信号ＶＣが人力
し、他方の入力端子１３ｂには検出回路１４を接続して
いる。この検出回路１４は、電動モータｍに流れる電流
を検出し、それを電圧信号■ｉとして出力するものであ
る。このようにした補正回路すには３つの抵抗Ｒａ、Ｒ
ｓ、Ｒｆを設けるとともに、抵抗Ｒｆを抵抗Ｒｓに対し
て十分に大きくしている。

上記のようにした補正回路すに、上記制御信号Ｖｃと電
圧信号Ｖｉとがオペ・アンプ１３に入力すると、そのと
きの出力電圧ＶｏはＶｏ　＝Ｖｃ　＋　（Ｒｆ　／Ｒｓ　）　（Ｖｃ　−Ｖ
ｉ　）となる。

したがって、制御信号Ｖｃと電圧信号ｖｉとが等しいと
きには、上記出力信号ＶｏがＶｃと等しくなる。また、
検出回路１４からの電圧信号Ｖｉが制御信号Ｖｃよりも
大きくなれば、出力信号Ｖ。

を小さくし、逆に信号Ｖｉ小さくなれば、出力信号ＶＯ
を大きくする。

上記のようにした補正回路すには、正負判定回路１５と
絶対値回路１６とを接続している。

上記正負判定回路１５は、第１．２アンドゲート１７．
１８に接続するとともに、ノットゲート１９を介して第
３．４アンドゲート２０．２１にも接続している。

上記第１．３アンドゲート１７．２０には、所定のパル
ス信号を出力する発振回路２２を接続しているが、第２
．４アンドゲート１８．２１には、上記絶対値回路１６
に接続したＰＷＭ回路２３を接続している。

いま、例えば、正負判定回路１５から正転信号Ａが出力
されると、この正転信号Ａは第１．２アンドゲート１７
．１８に入力する。しかし、この正負判定回路１５から
正転信号以外の信号すなわち逆転信号が出力されると、
ノットゲート１９が機能して逆転信号λを出力するとと
もに、この逆転信号人が第３．４アンドゲート２０．２
１に人力する。

したがって、正負判定回路１５からの正転信号Ａが第１
アンドゲート１７に人力すると、その正転信号Ａが入力
している間、発振回路２２のパルス信号Ｉと同一のパル
ス信号Ｃが第１アンドゲート１７から出力される。また
、ノットゲート１９から出力される逆転信号λが第３ア
ンドゲート２０に人力すると、その逆転信号が入力して
いる間、上記パルス信号Ｉと同一のパルス信号りかこの
第３アンドゲート２０から出力される。

また、正転信号Ａが第２アンドゲート１８に入力してい
るときには、その正転信号が入力している間、当該第２
アンドゲート１８からＰＷＭ信号信号比力される。また
、ノットゲート１９からの逆転信号Ａが第４アンドゲー
ト２１に入力していると、その逆転信号が人力している
間、当該第４アンドゲート２１からＰＷＭ信号信号比力
される。

さらに、電動モータｍを介して、第１〜４電界効果トラ
ンジスタ２４〜２７（以下には第１〜４ＦＥＴという）
でブリッジ回路を構成している。そして、第１．３ＦＥ
Ｔ２４．２６のケート側は、電圧変換回路２８．２９を
介して第１．３アンドゲート１７．２０に接続し、第２
ＦＥＴ２５のゲート側を前記ノットゲート１９に直接接
続し、第４ＦＥＴ２７のゲート側を前記正負反対回路１
５に直接接続している。

上記のようにしたブリッジ回路の第１．３ＦＥＴ２４．
２６間をバッテリ３０のプラス側に接続し、第２．４Ｆ
ＥＴ２５．２７間の電圧Ｖ３、Ｖ４をアース電位にして
いる。さらに、上記電動モータｍの電圧Ｖ１、■２を、
電圧変換回路２８．２９に導くようにしている。

上記のようにした電圧変換回路２８．２９は、第１．３
ＦＥＴ２４．２６のゲート電圧Ｇ、Ｈを確保するための
ものである。すなわち、第２．４ＦＥＴ２５．２７のソ
ース電圧■３、Ｖ４は、常に、アース電位であるが、第
１．３ＦＥＴ２４．２６のソース電圧Ｖ１、■２は、最
大でバッテリ３０の電圧まで変化する。そこで、電圧変
換回路２８．２９を機能させて、第１．３ＦＥＴ２４．
２６のゲート電圧Ｇ、Ｈとソース電圧■１、■２との相
対差を保つようにしている。

上記電圧変換回路２８と第１ＦＥＴ２４間を、第５ＦＥ
Ｔ３１及びノットゲート３２を介して第２アンドゲート
１８に接続しているが、この第５ＦＥＴ３１のドレイン
側をアース電位にしている。また、電圧変換回路２９と
第３ＦＥＴ２６間を、第６ＦＥＴ３３及びノットゲ・−
ト３４を介して第４アンドゲート２１に接続しているが
、この第６ＦＥＴ３３のドレイン側もアース電位にして
いる。

いま例えば、正負判定回路１５から正転信号Ａが出力さ
れたとすると、この正転信号が出力している間、第１ア
ンドゲート１７からパルス信号Ｃが出力されるとともに
、このパルス信号Ｃが電圧変換回路２８に入力する。電
圧変換回路２８にパルス信号Ｃが入力すると、この電圧
変換回路２８から第１ＦＥＴ２４に対するゲート電圧Ｇ
を出力する。

さらに、上記のように正転信号Ａが出力されると、その
正転信号Ａが第２アンドゲート１８にも人力するので、
ＰＷＭ回路２３からの出力信号Ｂがこの第２アンドゲー
ト１８からＰＷＭ信号信号片て出力される。このように
して第２アンドゲート１８から出力されたＰＷＭ信号信
号片ットゲート３２に入力するが、このノットゲート３
２からは、ＰＷＭ信号がオフのときオンとなり、ＰＷＭ
信号がオンのときオフとなるノット信号百が出力され、
そのノット信号が第５ＦＥＴ３１のゲート側に入力する
。この第５ＦＥＴ３１のゲート側に入力したノット信号
がオンのときには、換言すればＰＷＭ信号信号片フのと
きには、第５ＦＥＴ３１のゲート側に電圧が印加され、
当該第５ＦＥＴ３１がオンとなる。

このように第５ＦＥＴ３１がオンになれば、第１ＦＥＴ
２４のゲート側がアースされるので、電圧変換回路２８
から出力されていたゲート電圧Ｇが、第１ＦＥＴ２４の
ゲート側に供給されなくなる。

反対に、このノット信号Ｅがオフのときには、換言すれ
ば、ＰＷＭ信号信号片ンのときには、第５ＦＥＴ３１の
ゲート側に電圧が印加されない。そのためにＰＷＭ信号
信号片ンの間は、この第５ＦＥＴ３１に通電されず、上
記電圧変換回路２８からゲート電圧Ｇが第１ＦＥＴ２４
に印加され続ける。

したがって、第３図のタイムチャート図からも明らかな
ように、第１ＦＥＴ２４も、上記ＰＷＭ信号Ｅのデユー
ティ比に応じてオン、オフ制御されることになる。

また、正負判定回路１５から正転信号ではない信号が入
力すると、ノットゲート１９から逆転信号Ａが出力され
るとともに、この逆転信号が第３アンドゲート２０に入
力する。そしてこの逆転信号が第３アンドゲート２０に
入力している間、第３アンドゲート２０からパルス信号
りが出力されるとともに、このパルス信号りが電圧変換
回路２９に入力する。電圧変換回路２９にパルス信号り
が入力すると、この電圧変換回路２９から第３ＦＥＴ２
６に対するゲート電圧Ｈを出力する。

このとき第４アンドゲート２１にも逆転信号へが入力す
るので、ＰＷＭ回路２３からの出力信号Ｂが、この第４
アンドゲート２１からＰＷＭ信号Ｆとして出力される。

そして、このＰＷＭ信号Ｆがノットゲート３２に人力し
、このノットゲート３２から出力されるノット信号Ｆで
第６ＦＥＴ３３を制御すること、上記第５ＦＥＴ３１の
場合と同様である。

したがって、第３ＦＥＴ２６も、上記ＰＷＭ信号Ｆのデ
ユーティ比に応じてオン、オフ制御されることになる。

上記のことからも明らかなように、第１．３ＦＥＴ２４
．２６がＰＷＭ信号に応じてオン・オフ動作するが、第
２．４ＦＥＴ２５．２７は、ハンドルＨを左右いずれか
に切り替えている間、オンの状態を維持する。例えば、
正転信号Ａが出力されている間、第４ＦＥＴ２７はオン
の状態を維持する。したがって、ＰＷＭ信号がオフのと
きでも、電動モータｍには、矢印３５方向の回生電流が
流れる。この電動モータｍに流れる電流Ｉは、前記検出
回路１４で検出される。そして、この検出回路１４から
は、上記電流Ｉに比例した電圧信号Ｖｉが出力され、当
該信号Ｖｉが補正回路すにフィードバックされる。

この補正回路すでは、前記したように制御信号Ｖｃと電
圧信号Ｖ１とを比較し、電圧信号Ｖｉが制御信号Ｖｃに
対して大きすぎるとき、例えば、制御信号Ｖｃの値がゼ
ロにもかかわらず、上記電圧信号■ｉがゼロ以上の値の
ときは、電動モータｍに供給される電流■がゼロになる
ように出力電圧ＶＯを制御する。

つまり、電動モータｍの回転数に関係なく制御信号Ｖｃ
が一定であれば、電動モータｍの回転数に関係なく、電
動モータｍの出力トルクも一定になる（第４図参照）。

このことからも明らかなように、セルファラニングトル
クによってハンドルＨを戻すときに、当該電動モータｍ
の回転数に規制されないので、ハンドルＨの戻り性能が
非常によくなる。

また、この実施例では、ハンドルＨを左右いずれかに切
り替えている最中には、第２．４ＦＥＴ２５．２７が常
時オンの状態を維持し、矢印３５方向の回生電流が流れ
るので、第５図に示すように、電流の流れが断絶するこ
とがない。したがって、ＰＷＭ信号の周波数が増加して
も、エネルギーがパルスごとに細分化されない。そのた
めに上記デユーティ比と電動モータの出力トルクとのり
ニアリティを維持でき、当該パワーステアリングの制御
性を良好に保つことができる。

なお、上記実施例では、電界効果トランジスタを用いた
が、第６図に示した従来の装置にょうな通常のトランジ
スタを用いてもよいこと当然である。要は、電動モータ
ｍに流れる電流を検出して、それを制御信号Ｖｃに応じ
た制御ができれば、トランジスタの種類を問わない。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜５図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は機構図、第２図はモータ制御装置のブロック図、第
３図はモータ制御装置のタイムチャート図、第４図はモ
ータの出力トルクと回転数との関係を示したグラフ、第
５図はＰＷＭ信号のパルスと回生電流との関係を示した
図、第６図は従来の装置の回路図、第７図はＰＷＭ信号
のデユーティ比とモータの出力トルクとの関係を示した
グラフ、第８図は従来のＰＷＭ信号のパルスと回生電流
との関係を示した図である。ｍ・・・電動モータ、ｂ・−補正回路、１４・・−検出
回路、２３−Ｐ　Ｗ　Ｍ回路、２４〜２７・・・第１〜
４電界効果トランジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

４つのトランジスタと電動モータとでブリッジ回路を構
成するとともに、ＰＷＭ回路からのＰＷＭ信号及び上記
ハンドルの正転信号が入力したときオンになる第１トラ
ンジスタと、ＰＷＭ信号及び上記ハンドルの逆転信号が
入力したときオンになる第２トランジスタと、ハンドル
を正転させたときオンになる第３トランジスタと、ハン
ドルを逆転させたときオンになる第４トランジスタとを
備えた電動パワーステアリングの制御装置において、上
記電動モータに供給される電流を検出する検出回路と、
この検出回路の出力信号と走行条件に応じて出力される
制御信号とを比較し、それら両者の差を補正する信号を
出力する補正回路とを備えた電動パワーステアリングの
制御装置。