(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵力を補助するモータの電流を電圧として検出した検出電圧に基づいて、前記モータの電流を制御する電動パワーステアリング装置において、
前記検出電圧が前記モータの電流を制御する範囲の上限値に対応する値に達するまでは、前記モータの電流の変化に対する前記検出電圧の変化の割合を、前記検出電圧が前記上限値に対応する値以上のときの割合より大きくする手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
操舵力を補助するモータの電流を電圧として出力する増幅器を有し、前記手段は、前記増幅器の出力側と電源とを接続すべき電源線との間に介装した逆直列接続の２つのダイオードと、該２つのダイオードの接続中間点と接地との間に介装した抵抗とを有する請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
操舵力を補助するモータの電流を電圧として検出した検出電圧に基づいて、前記モータの電流を制御する電動パワーステアリング装置において、
前記検出電圧が前記モータの電流を制御する範囲の上限値よりは低い値に対応する値に達するまでは検出電圧を実質的にゼロにし、前記検出電圧が前記上限値よりは低い値に対応する値以上では、前記検出電圧を前記モータの電流に応じて変化させる手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵力を補助するモータの電流を電圧に変換して検出し、その検出した電圧に基づいて、前記モータの電流を制御する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
操舵力を検出して、検出した操舵力に応じた電流を、操舵力を補助するモータへ供給して、そのモータの回転力により操舵力を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。
このような電動パワーステアリング装置においては、モータの電流を検出することにより、モータの電流を制御するようにしており、またモータの異常動作を検出してフェイルセーフ動作を行うようにしている。
【０００３】
図６はこのような電動パワーステアリング装置の要部構成を示す回路図である。トランジスタＴ１  （ＦＥＴ）とトランジスタＴ２  （ＦＥＴ）と電流検出抵抗Ｒ１  との直列回路が、トランジスタＴ３  （ＦＥＴ）とトランジスタＴ４  （ＦＥＴ）と電流検出抵抗Ｒ２  との直列回路と並列接続されている。トランジスタＴ１  とＴ３  との接続中間点はモータ電源１と接続され、電流検出抵抗Ｒ１  とＲ２  との接続中間点は接地されている。トランジスタＴ１  とＴ２  との接続中間点と、トランジスタＴ３  とＴ４  との接続中間点との間に、操舵力を補助するモータＭが接続されている。
【０００４】
トランジスタＴ２  と電流検出抵抗Ｒ１  との接続中間点は抵抗Ｒ３  を介して増幅器２の正入力端子＋と接続され、正入力端子＋はコンデンサＣ１  を介して接地されている。増幅器２の負入力端子−は、抵抗Ｒ４  を介して接地され、抵抗Ｒ５  を介して出力端子２ａと接続されている。出力端子２ａは抵抗Ｒ６  を介して検出電圧端子３と接続されている。検出電圧端子３は、コンデンサＣ２  を介して接地され、検出電圧端子３にアノードを接続したクランプダイオードＤを介して直流電源Ｅと接続されている。なお、トランジスタＴ４  と電流検出抵抗Ｒ２  との接続中間点にも、同様の回路が接続される。
【０００５】
次にこの電動パワーステアリング装置の動作を説明する。
トランジスタＴ１  とＴ４  とをオンさせるとモータＭの駆動電流が電流検出抵抗Ｒ２  に流れる。またトランジスタＴ３  とＴ２  とをオンさせるとモータＭの駆動電流が電流検出抵抗Ｒ１  に流れる。そしてモータＭはトランジスタＴ１  （Ｔ３  ），Ｔ４  （Ｔ２  ）がオンした場合は、正転（逆転）する。それによりモータＭが逆転している場合は、電流検出抵抗Ｒ１  に、モータＭの駆動電流に応じた電圧が発生して、増幅器２の正入力端子＋に入力されて、入力された電圧が増幅器２で増幅され検出電圧端子３へ出力される。検出電圧端子３へ出力された電流検出電圧が直流電源Ｅの電圧を超えるとクランプダイオードＤに順方向電流が流れ始めて、検出電圧端子３の電流検出電圧は電源Ｅの電圧に抑制される。このようにして、検出電圧端子３には図７に示すようにモータＭの駆動電流の変化に応じて変化する電流検出電圧が得られる。そして、この電流検出電圧によりモータＭの電流を安定させるべく制御する。
【０００６】
また、モータＭの電流が８０Ａ以上で、３０ｍｓｅｃの期間連続しているか、または、０．５ｍｓｅｃ周期でモータＭの駆動電流を５０回サンプリングしたうちで１００Ａ以上を１０回以上検出した場合には、モータの駆動電流が過電流であるとして、例えばモータの駆動電流を遮断するフェイルセーフ動作を行わせる。
なお、モータＭが正転している状態においても同様の動作を行わせる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の電動パワーステアリング装置における電流検出回路は、モータの駆動電流と、それを検出した電流検出電圧との関係が図７に示すようにモータの駆動電流が変化する全域にわたって、モータの駆動電流の変化に対する電流の検出電圧の変化の割合が一定となっている。しかも、電流検出回路に用いる半導体回路の許容最大電圧が５Ｖであるから、モータの最大駆動電流に対する電流検出電圧を５Ｖにして、モータの駆動電流に対する電流検出電圧を示す直線の勾配は一義的に定まり、その勾配を大きくすることができない。そのため、モータの駆動電流を検出する精度が悪く、検出誤差を含んでモータの駆動電流を制御する結果、モータの電流変化が大きくなり、異常音及び振動を発生させる虞れがあるという問題がある。
【０００８】
本発明は斯かる問題に鑑み、モータの駆動電流の検出精度を高めて、モータの駆動電流を高精度に制御し、モータから異常音及び振動が発生することがない電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵力を補助するモータの電流を電圧として検出した検出電圧に基づいて、前記モータの電流を制御する電動パワーステアリング装置において、前記検出電圧が前記モータの電流を制御する範囲の上限値に対応する値に達するまでは、前記モータの電流の変化に対する前記検出電圧の変化の割合を、前記検出電圧が前記上限値に対応する値以上のときの割合より大きくする手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
第１発明では、モータの電流に応じて、モータの電流を電圧として検出した検出電圧が変化する。具体的には、検出電圧がモータの電流を制御する範囲の上限値に対応する値に達するまでは、モータの電流変化に対し、検出電圧がモータの電流を制御する範囲の上限値に対応する値以上のときより大きく変化する。従って逆に、検出電圧がモータの電流を制御する範囲の上限値に対応する値以上では、モータの電流変化に対し、検出電圧がモータの電流を制御する範囲の上限値に対応する値に達するまでより小さく変化する。
【００１１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵力を補助するモータの電流を電圧として出力する増幅器を有し、前記手段は、前記増幅器の出力側と電源とを接続すべき電源線との間に介装した逆直列接続の２つのダイオードと、該２つのダイオードの接続中間点と接地との間に介装した抵抗とを有することを特徴とする。
【００１２】
第２発明では、モータの電流に応じた電圧を増幅器で増幅すると、モータの電流変化に応じて増幅器の出力電圧が変化する。電源からそれに接続された電源側のダイオードと抵抗とを通って電流が流れて、２つのダイオードの接続中間点の電圧は、電源電圧から前記電流が流れる電源側のダイオードの順方向電圧降下分を差し引いた電圧Ｖ1 になる。モータの電流が変化し増幅器の出力電圧が前記接続中間点の電圧Ｖ1 に達するまで、つまり増幅器の出力電圧がモータの電流がモータを制御する範囲の上限値に対応する値に達するまでは、前記接続中間点の電圧Ｖ1 により増幅器の出力側に接続されたダイオードが非導通であるから増幅器の出力電圧は、モータの電流が変化するとそれに応じて変化する。モータの電流がモータを制御する範囲の上限値以上になると、増幅器の出力電圧が、前記接続中間点の電圧Ｖ1 以上になるので、増幅器の出力側に接続されたダイオードと抵抗とを通って電流が流れ始めて、増幅器の出力側に接続されたダイオードの順方向電圧降下と、２つのダイオードに接続された抵抗の電圧降下とが生じて、増幅器の出力側の電圧の変化は、モータの電流変化に応じた電圧変化の割合よりも小さくなる。
【００１３】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵力を補助するモータの電流を電圧として検出した検出電圧に基づいて、前記モータの電流を制御する電動パワーステアリング装置において、前記検出電圧が前記モータの電流を制御する範囲の上限値よりは低い値に対応する値に達するまでは検出電圧を実質的にゼロにし、前記検出電圧が前記上限値よりは低い値に対応する値以上では、前記検出電圧を前記モータの電流に応じて変化させる手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
第３発明では、モータの電流に応じて、モータの電流を電圧として検出した検出電圧が変化する。特に、検出電圧がモータの電流を制御する範囲の上限値よりは低いある値に対応する値に達するまでは検出電圧が実質的にゼロに維持され、検出電圧がモータの電流がモータを制御する範囲の上限値よりは低いある値に対応する値以上では、検出電圧はモータの電流に応じて変化する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を発明の実施の形態を示す図面により詳述する。
〔発明の実施の形態１〕
図１は第１，第２発明に係る電動パワーステアリング装置の要部構成を示す発明の実施の形態１の回路図である。
トランジスタＴ１  （ＦＥＴ）とトランジスタＴ２  （ＦＥＴ）と電流検出抵抗Ｒ１  との直列回路が、トランジスタＴ３  （ＦＥＴ）とトランジスタＴ４  （ＦＥＴ）と電流検出抵抗Ｒ２  との直列回路と並列接続されている。トランジスタＴ１  とＴ３  との接続中間点はモータ電源１と接続され、電流検出抵抗Ｒ１  とＲ２  との接続中間点は接地されている。トランジスタＴ１  とＴ２  との接続中間点と、トランジスタＴ３  とＴ４  との接続中間点との間に、操舵力を補助するモータＭが接続されている。
【００１６】
トランジスタＴ２  と電流検出抵抗Ｒ１  との接続中間点は抵抗Ｒ３  を介して増幅器２の正入力端子＋と接続され、正入力端子＋はコンデンサＣ１  を介して接地されている。増幅器２の負入力端子−は、抵抗Ｒ４  を介して接地され、抵抗Ｒ５  を介して出力端子２ａと接続されている。出力端子２ａは抵抗Ｒ６  を介して検出電圧端子３と接続されている。検出電圧端子３は、コンデンサＣ２  を介して接地される。また、検出電圧端子３は、それにアノードを接続したクランプダイオードＤ１  と抵抗Ｒ１０との直列回路を介して接地されており、クランプダイオードＤ１  のカソードと抵抗Ｒ１０との接続中間点は、それにカソードを接続したクランプダイオードＤ２  を介して直流電源Ｅと接続されている。そしてクランプダイオードＤ１  ，Ｄ２  と抵抗Ｒ１０とによりクランプ回路１０を構成している。
なお、トランジスタＴ４  と電流検出抵抗Ｒ２  との接続中間点にも、同様の回路が接続される。
【００１７】
次にこの電動パワーステアリング装置の動作を説明する。
トランジスタＴ１  とＴ４  とをオンさせるとモータＭを通って電流検出抵抗Ｒ２  に駆動電流が流れる。またトランジスタＴ３  とＴ２  とをオンさせるとモータＭを通って電流検出抵抗Ｒ１  に駆動電流が流れる。そしてモータＭはトランジスタＴ１  （Ｔ３  ），Ｔ４  （Ｔ２  ）がオンした場合は、正転（逆転）する。それによりモータＭが逆転している場合は、電流検出抵抗Ｒ１  に、モータＭの駆動電流に応じた電圧が発生して、増幅器２の正入力端子＋に入力されて、入力された電圧が増幅器２で増幅され検出電圧端子３へ出力される。そして検出電圧端子３へ出力された電流検出電圧が、直流電源Ｅの電圧からクランプダイオードＤ２  の順方向電圧降下分の電圧を差し引いた電圧に達するまでは、クランプダイオードＤ１  には電流が流れないためモータＭの駆動電流変化に対して検出電圧端子３の電圧が大きく変化し、モータＭの駆動電流変化に対して電流検出電圧の変化が大きくなる。
【００１８】
そして、横軸をモータＭの駆動電流とし、縦軸を電流検出電圧としている図２に示すように、モータの電流が６０Ａに達するまで、即ちモータＭの電流を制御する電流範囲では、モータＭの駆動電流変化に対し、電流検出電圧が大きく変化する。ところで、電流検出電圧が、直流電源Ｅの電圧からクランプダイオードＤ２  の電圧降下分の電圧を差し引いた電圧以上、即ちモータの駆動電流が所定値以上になると、クランプダイオードＤ１  及び抵抗Ｒ１０を通って電流が流れ始め、電流検出電圧の上昇がクランプダイオードＤ２  の順方向電圧特性により抑制されて、モータＭの駆動電流の変化に対し電流検出電圧の変化が小さくなる。そしてモータＭの駆動電流が６０Ａから１００Ａまで変化する範囲で、電流検出電圧は４Ｖから５Ｖまでの範囲で変化することになって、モータＭの駆動電流の変化に対し、電流検出電圧が小さく変化する。
【００１９】
このようにして、モータＭの駆動電流を制御する６０Ａ未満までの駆動電流の電流範囲では、モータＭの駆動電流の変化に対して、電流検出電圧が大きく変化し、モータの駆動電流の検出精度が高くなって、モータＭの駆動電流を高精度に制御することができる。
なお、直流電源Ｅの電圧を５Ｖとして、この電圧を８ビットでアナログ／ディジタル変換した場合に、モータＭの駆動電流が６０Ａのとき、従来は０．３９Ａ／ｄｉｖであったが、本発明では０．２９Ａ／ｄｉｖとなり、モータＭの駆動電流の分解能を高くできることを確認した。
【００２０】
〔発明の実施の形態２〕
図３は第３発明に係る電動パワーステアリング装置の要部構成を示す発明の実施の形態２の回路図である。
トランジスタＴ２  と電流検出抵抗Ｒ１  との接続中間点は、抵抗Ｒ３  を介して増幅器２Ａ及び増幅器２Ｂの各正入力端子＋と接続されている。増幅器２Ａの負入力端子−は抵抗Ｒ４  を介して接地されている。増幅器２Ａの出力端子２ａは、抵抗Ｒ５  を介して負入力端子−と接続されており、抵抗Ｒ６  を介してモータ電流制御用の検出電圧端子３Ａと接続されている。検出電圧端子３Ａと抵抗Ｒ６  との接続中間点は、それにアノードを接続しているダイオードＤ３  を介して直流電源Ｅと接続され、コンデンサＣ２  を介して接地されている。
【００２１】
増幅器２Ｂの負入力端子−は抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２との直列回路を介して接地されている。抵抗Ｒ１１とＲ１２との接続中間点は抵抗Ｒ１３を介して直流電源Ｅと接続されている。増幅器２Ｂの出力端子２ｂは抵抗Ｒ１４を介して、その負入力端子−と接続されており、抵抗Ｒ１５を介して過電流検出用の検出電圧端子３Ｂと接続されている。検出電圧端子３Ｂと抵抗Ｒ１５との接続中間点は、それにアノードを接続しているダイオードＤ４  を介して直流電源Ｅと接続され、コンデンサＣ３  を介して接地されている。
【００２２】
次にこの電動パワーステアリング装置の動作を説明する。
モータＭの駆動電流に応じて電流検出抵抗Ｒ１  に電圧が発生する動作は、図１における動作と同様である。電流検出抵抗Ｒ１  に発生した電圧は、抵抗Ｒ３  を介して増幅器２Ａの正入力端子＋へ入力されて増幅される。そして増幅器２Ａの出力端子２ａには、正入力端子＋に入力された電圧の変化に応じて変化する電圧が出力され、抵抗Ｒ６  を介して検出電圧端子３Ａへ出力される。そして、モータＭの駆動電流の変化に対し、検出電圧端子３Ａへ出力される電流検出電圧は、図４に示すように変化し、モータの駆動電流が０Ａから６０Ａまでの変化に対し、電流検出電圧は０Ｖから５Ｖまでの範囲で変化することになり、モータＭの駆動電流を高精度に検出する。
【００２３】
また電流検出抵抗Ｒ１  に発生した電圧は抵抗Ｒ３  を介して増幅器２Ｂの正入力端子＋へ入力されて増幅されるが、増幅器２Ｂの負入力端子−には、モータＭの駆動電流が例えば５０Ａであるときに抵抗Ｒ１  に生じる電圧と同電圧のオフセット電圧が入力されているため、正入力端子＋に入力された電圧が、モータＭの駆動電流が５０Ａである電流に対応する電圧に達するまで増幅器２Ｂの増幅率が極めて小さく、出力端子２ｂには電圧が出力されず、モータＭの駆動電流が５０Ａ未満では検出電圧端子３Ｂの電流検出電圧は略０Ｖとなる。
【００２４】
しかし、モータＭの駆動電流に応じて抵抗Ｒ１  に生じた電圧がオフセット電圧以上で増幅器２Ｂの正入力端子＋に入力された場合は、増幅器２Ｂの増幅率が大きくなって、モータＭの駆動電流の変化に対して電流検出電圧が図５に示すように大きく変化する。そして、図５に示すようにモータＭの駆動電流が５０Ａから１００Ａまでの変化に対し、電流検出電圧は０Ｖから５Ｖまでの範囲で変化することになり、モータＭの過電流を高精度に検出する。したがって、検出電圧端子３Ａの電流検出電圧によりモータＭの駆動電流を高精度に制御できるとともに、検出電圧端子３Ｂの電流検出電圧に基づいて、モータＭの過電流も高精度に検出してフェイルセーフを正確に行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、第１発明、第２発明によれば、検出電圧がモータの電流を制御する範囲の上限値に対応する値に達するまではモータの電流に対応する検出電圧の分解能が高まるので、モータの電流を高精度に制御できるとともに、検出電圧がモータの電流を制御する範囲の上限値に対応する値以上であっても、モータの電流変化に対し、検出電圧がモータの電流を制御する範囲の上限値に対応する値に達するまでより小さい変化ではあるが、検出することができる。
【００２６】
第３発明によれば、検出電圧がモータの電流を制御する範囲の上限値よりは低いある値に対応する値以上になった場合の過電流検出の分解能が高まり、その検出結果に基づいてフェイルセーフを精度良く行うことができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１，第２発明に係る電動パワーステアリング装置の要部構成を示す実施の形態１の回路図である。
【図２】モータの駆動電流と電流検出電圧との関係を示すグラフである。
【図３】第３発明に係る電動パワーステアリング装置の要部構成を示す実施の形態２の回路図である。
【図４】モータの駆動電流と電流検出電圧との関係を示すグラフである。
【図５】モータの駆動電流と電流検出電圧との関係を示すグラフである。
【図６】従来の電動パワーステアリング装置の要部構成を示す回路図である。
【図７】モータの駆動電流と電流検出電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２  増幅器
３  検出電圧端子
Ｍ  モータ
Ｔ１  〜Ｔ４    トランジスタ（ＦＥＴ）
Ｄ１  ，Ｄ２    クランプダイオード
Ｒ１  〜Ｒ６  ，Ｒ１０  抵抗
Ｃ１  ，Ｃ２    コンデンサ
【図１】
0003613601.tif 000002
【図２】
0003613601.tif 000003
【図３】
0003613601.tif 000004
【図４】
0003613601.tif 000005
【図５】
0003613601.tif 000006
【図６】
0003613601.tif 000007
【図７】
0003613601.tif 000008