JPS63258269A - モ−タ駆動装置 - 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】 〔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。

〔従来技術とその問題点〕

（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
開昭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。

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
ータに逆方向の駆りＪ電流を流して制御している。

（発明が解決しようとする問題点） そしてこのようなモータの駆動では、トルクセンサから
の出力信号にノイズが重畳された場合にはその方向に微
小な駆動電流が流れる。特にステアリングを回転させ駆
動輪を一定方向に回動させた後、手放し状態でステアリ
ングを元の位置に復帰させようにする場合にはこのよう
なノイズが重畳され易い。そしてノイズが重畳されると
ステアリングモータが駆動されるため、駆動輪の元の位
置への復帰が遅れるという問題点があった。

〔発明の目的〕

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、このようなノイズの影響な（ステ
アリングの復帰を速やかに行うようにすることを技術的
課題とする。

〔発明の構成と効果〕

（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検出信号が与え
られその極性を判別するヒステリシスを有する極性判別
回路を含み、該極性反転回路の出力に基づいて第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
が所定の閾値レベルを越える場合に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
子に択一的に与える高速スイッチング制御部と、を有す
ることを特徴とするものである。

（作用） このような特徴を有する本発明によれば、トルクセンサ
からの出力は電圧比較回路及び極性判定回路に設けられ
た閾値レベル以下の信号であれば電力制御用のスイッチ
ング素子に伝えられることがない。そしてこの閾値レベ
ルを越えるトルクセンサからの信号のみが導通保持制御
部及び高速スイッチング制御部を介してスイッチング素
子に伝え−られる。

（発明の効果） そのため本発明によれば、運転者がステアリングハンド
ルを回転させた場合には一定以上のトルクセンサ出力が
高速スイッチング制御部と導通保持制御部に伝わるため
、その信号に基づいてステアリングモータを駆動し操舵
輪を回転させることができる。しかし操舵した後ハンド
ルを操作しない場合等、地面の傾きや凹凸によってトル
クセンサに微小なレベルの信号が生じても、閾値レベル
以下であればスイッチング素子には信号が伝えられない
ためモータに負荷トルクが生じることはなく、ステアリ
ングの戻りを速くすることができるという効果が得られ
る。

〔実施例の説明〕

（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１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。

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。極性判定回路１３
はトルクセンサから得られる出力を一定のヒステリシス
を持って正又は負の極性を判定するものである。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。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。電圧比較回路１４は一
定電圧の直流成分を重畳させた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１
８はアンド回路１３ａ、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１
９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ｉａａ、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。フォトカップラ２１．
２２の出力は夫々＋側アッパＦＥＴ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２
６を夫々駆動するものであり、ＦＥＴドライバ１９゜２
０は夫々右側及び左側のロアＦＥＴ２７，２８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Ｆ　Ｅ　Ｔを示している。

又ＦＥＴドライバ１９，２０，２３．２４に示されるｒ
＋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。ＦＥＴ２５〜２８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、ＦＢ’Ｔ２５．２７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４ａ、４ｂを介してステアリングモータ６が接続
される。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゜２４は、トルクセンサ２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部
２９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１５．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１
９．２０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３０を構成している。

次に４つのＦＥＴがブリッジ接続されたＦＥＴ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。

ここでＦＥＴ２５，２６のｒル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。

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〜
２８のドレイン・ゲート間にはダイオ−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。

次に第４図は入力端子１１に接続される極性判定回路１
３と電圧比較回路１４の詳細な構成を示す回路図である
。本図において、電圧比較回路１４は演算増幅器１４ａ
によって構成され、全波整流回路１２から与えられる整
流されたトルクセンサの信号と積分回路１６から得られ
る三角波を比較している。ここで演算増幅器１４ａの反
転入力端子には抵抗Ｒ１と可変抵抗Ｒ２によって分圧さ
れた電圧が抵抗Ｒ３を介して接続されている。これによ
って積分回路１６の出力に所定レベルの直流電圧を加算
し、電圧比較の閾値の最低レベルＶｒｅｆｌを定めるよ
うにしている。又演算増幅器１４ａの非反転入力端子に
は全波整流回路１２からの出力が与えられる。電圧比較
回路１４の出力は抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７の分圧回路を介
してドライブロジック回路１８に伝えられる。又極性判
定回路１３は２つの演算増幅器１３ａ、１３ｂを有して
おり、入力端子１１から与えられるトルクセンサ信号は
抵抗Ｒ８，Ｒ９を介して演算増幅器１３ａ。

１３ｂの非反転入力端子及び反転入力端子に夫々伝えら
れる。そしてこれらの演算増幅器１３，１４を交互に動
作させると共にヒステリシスを付けるために、演算増幅
器１３ａの出力端を抵抗Ｒ１０を介して演算増幅器１３
ｂの反転入力端子に接続し、又演算増幅器１３ｂの出力
端を抵抗Ｒ１１を介して演算増幅器１３ａの反転入力端
子に接続している。ここで抵抗ＲＩＯ，Ｒ１１の値を変
えることによって極性判定回路１３０入力電圧に対する
上下の閾値レベルＶｒｅｆ２．　　Ｖｒｅｆ３を設定す
ることができる。演算増幅器１３ａ、１３ｂの出力は夫
々フォトカップラ２１．２２とドライブロジック回路１
８に伝えられる。

（実施例の動作） 次に本実施例の動作について第５図〜第７図の波形図を
参照しつつ説明する。まず電源が投入されるとアッパＦ
ＥＴ２５，２６に電源が供給される。又方形波発振回路
１５は例えば２０ＫＨｚ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を右回転させ
るように操作すると、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（ａｌ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（ｂｌ
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。父方形波発振回路１５の方形波信号は積分回路１
６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。第６図は電圧比較回路１４の反転入力端及び非
反転入力端に与えられる三角波と金波整流回路１２の出
力及びそれに対応した電圧比較回路の出力波形を示す図
である。

前述したように積分回路１６から与えられる三角波には
一定の閾値Ｖｒｅｆｌが直流成分として重畳されるため
、第６図（ａｌに示すようにこのレベルを越える所定範
囲で信号が変化する三角波が反転入力端に加えられ、非
反転入力端子には全波整流信号が伝わる。従って全波整
流回路１２の出力が閾値レベルＶｒｅｆｌを越えている
場合には、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
こで第５図の時刻１１−１１に示すようにトルクセンサ
２より＋側の入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１８のアンド回路１８ａに“Ｈ”レベルの信号が
伝わる。従うてアンド回路１８ａを介して＋側ロアＦＥ
Ｔ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（Ｃ３，
（ｄ）に示すようにＦＥＴ２５が連続してオン状態とな
り、ＦＥＴ２７はパルス駆動される。従って第５図（幻
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。

又運転者がステアリングハンドル１を左回転させるよう
に操作すると、時刻ｔ３〜ｔ４に示すようにトルクセン
サ２から負側の出力が生じる。この場合にはｍ個ロアＦ
ＥＴドライバ２０によってＦＥＴ２Ｃが連続的に導通し
、−側アッパＦＥＴドライバ２４によってロアＦＥＴ２
８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（川に示すような電流が供給される。時刻ｔ、
以後についても同様の動作が繰り返される。

ここで時刻ｔ１からｔ２までの右側へのハンドル操作の
後、時刻ｔ３までの間ステアリングを放置し自然に元の
状態に復帰するのを待つように操作する場合には、ステ
アリングハンドル１を意識的に操作せず軽く手を添えて
いても地面の凹凸や傾き等によってトルクセンサ２にわ
ずかに信号が生じることがある。第７図は時刻ｔ２から
ｔ３間の範囲を拡大して示す波形図である。本図に示す
ように時刻ｔ２からｔ３の間にトルクセンサ２に微小な
レベルの信号が生じた場合には、積分回路１６の最低レ
ベルを定める直流成分であるＶ　ｒｅｆ　１以下の信号
が生じなければパルス幅変調信号は出力されない。又極
性判定回路１３も同様にして抵抗ＲＩＯ，Ｒ１１によっ
てヒステリシスが付されているため、第７図（ａ）ニ示
す正及び負の閾値Ｖ　ｒｅｆ２．　Ｖ　ｒｅｆ３を越え
る範囲でなければ極性反転信号は出力されない。

従ってこの範囲内の信号がトルクセンサ２より生じても
導通保持用の一方のＦＥＴ、例えば図示のようにＦＥＴ
２５が連続してオン状態となるが、パルス駆動用ＦＥＴ
２７には信号が生じることが°なく、又他方のＦＥＴ２
６及び２８には電流は流れない。従ってステアリングモ
ータ６は通電されず、モータの負荷となることがない。

それ故ハンドルを放置した状態で速やかに駆動輪の方向
を中立位置に戻すことができる。このようなヒステリシ
スがなければトルクセンサ２からの信号に応じてモータ
が左右に駆動されることとなるため、ステアリングの戻
りが悪くなる。

尚本実施例は電圧比較回路の積分回路に一定の電圧を重
畳させることによって三角波の最低レベルを規定するよ
うにしているが、積分回路１６に他の方法で直流成分を
重畳させるようにしてもよいことはいうまでもない。又
この重畳される直流電圧と極性判定回路１３の上下に設
定する閾値レベルとは夫々独立して設定することができ
ることはいうまでもない。

又本実施例は連続駆動及びパルス駆動される対のＦＥＴ
を用いているが、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
。

【図面の簡単な説明】

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
路のブリフジ回路部の構成を示す回路図、第４図は本発
明の一実施例による極性判定回路と電圧比較回路の構成
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図は電圧比較回路に与えられる三角波と
全波整流信号及びそれに対応したパルス変調を示す波形
図、第７図はハンドルを放置した場合の各部の波形を時
間的に拡大して示す波形図である。 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−・
・−モータ駆動回路　　６・−−−−−・ステアリング
モータ　　１１−・−・−・トルク入力端子　　１３　
ａ、　　１３　ｂ、　　１４　ａ−−−−−−一演算増
幅器　　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−・・・−・・アッパＦＥ
Ｔ　（第３のスイッチング素子）　　　２Ｔ−・−口ア
ＦＥＴ（第２のスイッチング素子）　　　　２８−・・
−・ロアＦＥＴ（第４のスイッチング素子）　　　２９
−−−−−−一導通保持制御部　　３０−・−・−高速
スイツチング制御部代理人　弁理士　岡本官喜（他１名
） 第２図 第３図 第　４　図 第５図 第　６　図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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検出信
   号が与えられその極性を判別するヒステリシスを有する
   極性判別回路を含み、該極性反転回路の出力に基づいて
   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が所定
   の閾値レベルを越える場合に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
   に択一的に与える高速スイッチング制御部と、を有する
   ことを特徴とするモータ駆動装置。