JP2540149B2 - Motor drive - Google Patents
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- JP2540149B2 JP2540149B2 JP8929987A JP8929987A JP2540149B2 JP 2540149 B2 JP2540149 B2 JP 2540149B2 JP 8929987 A JP8929987 A JP 8929987A JP 8929987 A JP8929987 A JP 8929987A JP 2540149 B2 JP2540149 B2 JP 2540149B2
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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。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a power steering motor drive device for driving a steering handle of a vehicle by a steering motor.
（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
駆動電流を流して制御している。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信号によってモータ
が制御されておりその負荷に基づいた帰還がかけられて
いなかった。(Prior Art) A motor drive device for a conventional electric power steering is
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-156863, a bridge centering around a steering motor is formed by using control elements such as first, second, third and fourth transistors which are electrically connected when steering in the left and right directions. Connected as a circuit. Then, when steering to the right, the first and second transistors are simultaneously turned on based on the detection of the steering torque to allow a positive drive current to flow through the motor, and during steering to the left, the third and fourth transistors are detected based on the detection of the steering torque. Are simultaneously conducted, and a drive current in the opposite direction is supplied to the motor for control. In driving such a motor, the motor is controlled by a signal from the torque sensor and feedback based on the load is not applied.
（発明が解決しようとする問題点） このようにステアリングモータの制御はトルクセンサ
からの信号に基づいて制御されているため、ステアリン
グモータの負荷が重くなればステアリングモータの回転
数が大幅に低下してステアリングの回転が遅れたり、負
荷が軽くなればステアリングが急激に回転し、ステアリ
ングモータの駆動トルクが安定しないという問題点があ
った。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, since the steering motor is controlled based on the signal from the torque sensor, if the load of the steering motor is heavy, the rotation speed of the steering motor is significantly reduced. Therefore, there is a problem that the steering torque is not stable because the steering wheel rotates rapidly if the steering wheel rotation is delayed or the load is lightened.
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、モータの駆動電流とステアリン
グハンドルのトルクを検出するトルクセンサの出力に基
づいてステアリングモータを定トルクで駆動できるよう
にすることを技術的課題とする。The present invention has been made in view of the problems of such a motor drive device, and it is possible to drive a steering motor with a constant torque based on the output of a torque sensor that detects the drive current of the motor and the torque of the steering wheel. Is a technical issue.
（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、右操舵高速スイッチング用の第１のス
イッチング素子，右操舵導通保持用の第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
操舵高速スイッチング用の第３のスイッチング素子，左
操舵導通保持用の第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２又は第４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、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より
検出される電流信号の信号の差分値を算出し、モータの
回転方向に応じて極性の異なる信号として出力する第１
の差動増幅器と、第１の差動増幅器より出力される電流
信号とトルクセンサからの出力との差を増幅する第２の
差動増幅器と、第２の差動増幅器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
御部と、を具備することを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The present invention relates to a motor drive device for an electric power steering having a torque sensor connected to a steering shaft to detect a rotational torque of the steering shaft, and a steering motor for rotating a steering wheel. , Fig. 1, Fig. 3 and Fig. 4
As shown in the figure, the first switching element for high speed right steering switching and the second switching element for maintaining right steering continuity are connected symmetrically with respect to the steering motor, and the third switching element for high speed left steering switching is connected. Element, a fourth switching element for maintaining left steering continuity, which is symmetrically connected to a steering motor, and a second or fourth bridge circuit based on detection of left and right steering torques obtained from a torque sensor. Continuity holding control section which selectively conducts the switching elements of, the first, third switching elements, and the second and fourth switching elements are selectively connected in parallel and connected in parallel. The fifth and sixth switching elements, which are driven simultaneously with the switched switching elements, and are connected in series and in parallel to the fifth and sixth switching elements, respectively. And a pair of current detecting means having a current detecting resistor for detecting a current flowing through the first, third or second and fourth switching elements, and a difference value between signals of current signals detected by the pair of current detecting means. To calculate and output as a signal with different polarity depending on the rotation direction of the motor.
Differential amplifier, a second differential amplifier for amplifying a difference between the current signal output from the first differential amplifier and the output from the torque sensor, and the second differential amplifier based on the output of the second differential amplifier. And a high-speed switching control unit that selectively applies a signal having a pulse width corresponding to the output level to the first or third switching element.
（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。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。そして負荷電流となるモータの電流値を第１の差動
増幅器により差動増幅することによって、ステアリング
モータの回転方向に応じて正又は負に変化する電圧信号
として検出することができる。この電流信号とトルクセ
ンサからの出力との差を第２の差動増幅器によって検出
し、第２の差動増幅出力によってPWM制御を行い、モー
タへの通電を制御している。(Operation) According to the present invention having such a feature, the fifth, sixth switching elements connected in series to the steering motor for power control are connected in parallel with the first, third or second, and fourth switching elements, respectively. Since a switching element and a current detection resistor 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 according to the current flowing through the switching element. Therefore, the load current is detected as a voltage change across the current detecting resistor. Then, by differentially amplifying the current value of the motor as the load current by the first differential amplifier, it can be detected as a voltage signal that changes positively or negatively according to the rotation direction of the steering motor. The difference between this current signal and the output from the torque sensor is detected by the second differential amplifier, and PWM control is performed by the second differential amplified output to control the energization of the motor.
（発明の効果） そのため本発明によれば、モータに流れる電流がフィ
ードバックされてトルクセンサからの電圧との差が高速
スイッチング制御部に与えられてモータ駆動電流とな
る。従ってステアリングモータはトルクセンサからの出
力に対応したトルクで駆動される。そのため負荷にかか
わらずトルクセンサからの信号に忠実に対応したトルク
でステアリングモータを駆動することができ、ステアリ
ングの操作感を向上させることが可能となる。(Effect of the Invention) Therefore, according to the present invention, the current flowing in the motor is fed back, and the difference from the voltage from the torque sensor is given to the high-speed switching control unit to become the motor drive current. Therefore, the steering motor is driven with the torque corresponding to the output from the torque sensor. Therefore, regardless of the load, the steering motor can be driven with a torque that faithfully corresponds to the signal from the torque sensor, and the feeling of steering operation can be improved.
（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。(Structure of Embodiment) FIG. 2 is a schematic view of a power steering mechanism to which the present invention is applied, and FIG. 1 is a block diagram showing an entire structure of a motor drive circuit thereof. In FIG. 2, a steering wheel 1 is connected with a torque sensor 2 and a transmission mechanism 3 for transmitting a steering force from the steering wheel 1.
The torque sensor 2 detects the lateral torque of the steering wheel 1, and its output is given to the motor drive circuit 4. The motor drive circuit 4 is connected to the battery 5 of the vehicle, and controls the steering motor 6 which is driven in the left-right direction in response to the torque signal in the left-right direction given from the torque sensor 2, and together with the transmission mechanism 3. The steered wheels 7 are rotated in the left-right direction by a predetermined angle.
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を介して第２の差動増幅器12に与えられる。差動増
幅器12には後述する対のスイッチング素子に流れる電流
の差を増幅する第１の差動増幅器13からの出力が与えら
れている。差動増幅器12はこれらの出力差を全波整流回
路14及び極性判定回路15に伝える。全波整流回路14は入
力信号を全波整流して電圧比較回路16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17が設けられており、その出力は
積分回路18及びDC−DCコンバータ19に与えられる。積分
回路18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16に基準電圧と
して与える。電圧比較回路16は三角波を基準電圧として
全波整流回路14の出力を比較するため、差動増幅器12の
レベル変化をデュ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20
に与えられる。ドライブロジック回路20には又極性判定
回路15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20はアンド回路20a,20b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16から得られ
るパルス幅変調された信号を＋側アッパFETドライバ21
又は−側アッパFETドライバ22に選択的に与えるもので
ある。又極性判定回路15は正又は負の極性判定によりア
ンド回路20a,20b及びフォトカップラ23,24に選択的に信
号を与えるものである。フォトカップラ23,24の出力は
夫々＋側ロアFETドライバ25,−側ロアFETドライバ26に
与えられている。FETドライバ21,22は夫々右側及び左側
のアッパFET27,28を駆動するものであり、FETドライバ2
5,26は夫々フォトカップラ23又は24からの出力に基づい
て右側及び左側のロアFET29及び30を夫々駆動するもの
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FE
Tを示している。又FETドライバ21,22,25,26に示される
「＋」，「−」は極性判定回路15によって判定された正
電圧又は負電圧に対応している。FET27〜30は夫々パワ
ーMOSFETによって構成されたスイッチング素子であっ
て、FET27,29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、FET28及び30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。そしてロアFET29,30には夫々導
通時にその電流を検出する電流検出回路31,32が接続さ
れており、その出力は前述した差動増幅器13に与えられ
る。差動増幅器13はこれらの電流検出信号の出力差を増
幅するものであって、その出力を差動増幅器12の一方の
入力端に与えている。ここでDC−DCコンバータ19と極性
判定回路15及びフォトカップラ23,24,＋側及び−側ロア
FETドライバ25,26は、差動増幅器12から得られる左右の
操舵トルクの検出に基づいて第２又は第４のスイッチン
グ素子を択一的に導通させる導通保持部33を構成してい
る。又全波整流回路14,電圧比較回路16,方形波発振回路
17,積分回路18とドライブロジック回路20,＋側及び−側
アッパFETドライバ21,22は、差動増幅器12からの信号に
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34を構成している。Next, the configuration of the motor drive circuit 4 will be described with reference to FIG. In the figure, the torque detection signal from the torque sensor 2 is a signal of a level corresponding to the torque which becomes positive when rotating to the right and becomes negative when rotating to the left, and is a signal of the second level via the input terminal 11. It is provided to the differential amplifier 12. The differential amplifier 12 is provided with an output from a first differential amplifier 13 that amplifies a difference between currents flowing through a pair of switching elements, which will be described later. The differential amplifier 12 transmits these output differences to the full-wave rectification circuit 14 and the polarity determination circuit 15. The full-wave rectifier circuit 14 full-wave rectifies the input signal and supplies it to the voltage comparison circuit 16. Further, the motor drive circuit 4 is provided with an oscillating circuit 17 for oscillating a square wave having a constant frequency, for example, 20 KHz, and its output is given to an integrating circuit 18 and a DC-DC converter 19. The integrating circuit 18 integrates this square wave signal and converts it into a triangular wave, and supplies its output to the voltage comparing circuit 16 as a reference voltage. Since the voltage comparison circuit 16 compares the output of the full-wave rectification circuit 14 with the triangular wave as a reference voltage, it outputs the level change of the differential amplifier 12 as a pulse signal whose duty changes, and its output is the drive logic circuit 20.
Given to. The drive logic circuit 20 is also supplied with the polarity determination output of the polarity determination circuit 15. The drive logic circuit 20 has AND circuits 20a and 20b, and outputs a pulse width modulated signal obtained from the voltage comparison circuit 16 based on the positive or negative polarity determination output to the + side upper FET driver 21.
Alternatively, it is selectively given to the − side upper FET driver 22. The polarity determination circuit 15 selectively gives a signal to the AND circuits 20a, 20b and the photocouplers 23, 24 by positive or negative polarity determination. The outputs of the photocouplers 23 and 24 are given to the + side lower FET driver 25 and the-side lower FET driver 26, respectively. The FET drivers 21 and 22 drive the right and left upper FETs 27 and 28, respectively.
Reference numerals 5 and 26 respectively drive the right and left lower FETs 29 and 30 based on the output from the photocoupler 23 or 24, respectively. Here, “upper” means the side closer to the power supply terminal of the motor drive circuit 4, and “lower” means the FE farther from the power supply terminal.
Shows T. Further, “+” and “−” shown in the FET drivers 21, 22, 25 and 26 correspond to the positive voltage or the negative voltage judged by the polarity judging circuit 15. The FETs 27 to 30 are switching elements each composed of a power MOSFET, and the FETs 27 and 29 are the first and second FETs that conduct when operated rightward.
The FETs 28 and 30 constitute third and fourth switching elements which are conducted when operated in the leftward direction. These FETs are connected in a bridge circuit, and the steering motor 6 is connected in the middle between them through terminals 4a and 4b. The lower FETs 29 and 30 are respectively connected to current detection circuits 31 and 32 that detect the current when the FETs are conductive, and the outputs thereof are given to the above-mentioned differential amplifier 13. The differential amplifier 13 amplifies the output difference of these current detection signals, and supplies the output to one input end of the differential amplifier 12. Here, the DC-DC converter 19, the polarity determination circuit 15, and the photocouplers 23, 24, + side and-side lowers.
The FET drivers 25 and 26 configure a conduction holding unit 33 that selectively conducts the second or fourth switching element based on the detection of the left and right steering torques obtained from the differential amplifier 12. Full wave rectifier circuit 14, voltage comparison circuit 16, square wave oscillator circuit
17, the integrator circuit 18 and the drive logic circuit 20, the + side and-side upper FET drivers 21, 22 generate a pulse width signal corresponding to the output level of the first or third side based on the signal from the differential amplifier 12. The high-speed switching control unit 34 that selectively applies to the switching elements is configured.
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FET27,28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FET3
0及び29のドレインに接続される。又FET27,30の共通接
続端とFET28,29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、FET29,30の
ソース端は接地されている。本図において各FET27〜30
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。Next, an FET bridge in which four FETs are bridge-connected and a current detection circuit will be described with reference to FIG. Here, the drains of the FETs 27 and 28 are connected to the positive terminal of the battery 5 via a relay circuit, and the source terminals thereof are respectively FET3.
Connected to the drains of 0 and 29. Also, the motor connection terminals 4a, 4b are provided at the common connection ends of the FETs 27, 30 and the FETs 28, 29.
The steering motor 6 is connected via the, and the source ends of the FETs 29 and 30 are grounded. In this figure, each FET 27-30
A surge absorbing circuit composed of a diode and a Zener diode is connected between the drain and the gate of, and a flywheel diode is connected between the drain and the source.
FET29,30に接続される電流検出回路31,32は夫々トラ
ンジスタTr1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。トランジスタTr1,Tr2はコレクタ端がF
ET29,30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25,26の電圧制御入力端に接続
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、更に夫々のエミ
ッタ端子は差動増幅器13に接続される。The current detection circuits 31 and 32 connected to the FETs 29 and 30 are composed of a transistor Tr1 and a resistor R1, respectively, and a transistor Tr2 and a resistor R2. The collector ends of the transistors Tr1 and Tr2 are F
The bases are connected to the drains of the ETs 29 and 30 through resistors R3 and R4 and to the voltage control input terminals of the + and − side lower FET drivers 25 and 26. Further, emitter resistors R1 and R2 having the same resistance value are respectively connected to the emitters, and further, respective emitter terminals are connected to the differential amplifier 13.
第４図は差動増幅器12,13の構成を示す回路図であ
る。本図において差動増幅器13はトランジスタTr1,Tr2
のエミッタ端が抵抗R5,R6を介して夫々非反転入力端及
び反転入力端に接続された演算増幅器13aにより構成さ
れ、その出力端と反転入力端には帰還用抵抗R7が接続さ
れる。差動増幅器13はこれらの電圧の差を出力すること
によってモータの正転及び逆転を検出し、右側への回転
時には正方向、左側への回転時には負方向のステアリン
グモータ６に流れる電流値に対応した信号を出力するも
のである。この差動増幅器13の出力は抵抗R8を介して差
動増幅器12の反転入力端に与えられる。差動増幅器12は
入力端子11から与えられるトルクセンサ２からの信号が
切換スイッチ35aを介して非反転入力端に接続された演
算増幅器12aから構成されている。差動増幅器12の出力
端と反転入力端間にはフィードバック抵抗R9及びコンデ
ンサC1が接続され、パルス駆動されているステアリング
モータ６の信号を平滑すると共にその差動出力をスイッ
チ35bに与えている。スイッチ35a,35bは連動スイッチで
あって、高速スイッチング制御部34の入力をトルクセン
サ２からの入力のままとするか、又は差動増幅器12の出
力とするかを切換えるものである。FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the differential amplifiers 12 and 13. In the figure, the differential amplifier 13 includes transistors Tr1 and Tr2.
Is formed by an operational amplifier 13a connected to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal via resistors R5 and R6, respectively, and a feedback resistor R7 is connected to the output terminal and the inverting input terminal thereof. The differential amplifier 13 detects the forward and reverse rotations of the motor by outputting the difference between these voltages, and corresponds to the current value flowing in the steering motor 6 in the positive direction when rotating to the right and in the negative direction when rotating to the left. It outputs the signal. The output of the differential amplifier 13 is given to the inverting input terminal of the differential amplifier 12 via the resistor R8. The differential amplifier 12 is composed of an operational amplifier 12a in which the signal from the torque sensor 2 given from the input terminal 11 is connected to the non-inverting input terminal via the changeover switch 35a. A feedback resistor R9 and a capacitor C1 are connected between the output terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier 12 to smooth the signal of the steering motor 6 which is pulse-driven and to provide its differential output to the switch 35b. The switches 35a and 35b are interlocking switches, and switch between whether the input of the high speed switching control unit 34 is the input from the torque sensor 2 or the output of the differential amplifier 12.
（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
T27,28に電源が供給される。又方形波発振回路17は例え
ば20KHzの方形波の信号を発振している。ここで全波整
流回路14の入力端には差動増幅器12の出力が与えられる
ようにスイッチ35が切換えられているものとする。さて
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
（ａ）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、動作開始時にはステアリングモータ６には電流
は流れていないため差動増幅器13の出力は零レベルであ
る。従って第５図（ｂ），（ｃ）に示すように差動増幅
器12を介してトルクセンサ２からの出力がそのまま全波
整流回路14に伝えられる。そして第５図（ｄ）に示すよ
うにその信号が全波整流されて電圧比較回路16に与えら
れる。又方形波発振回路17の方形波信号は積分回路18を
介して三角波に変換されて電圧比較回路16に伝えられ
る。従って電圧比較回路16よりトルクセンサ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t1〜t2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15によってその極性が判定されてドライブ
ロジック回路20のアンド回路18aに“H"レベルの信号が
伝わる。従ってアンド回路20aを介して＋側アッパFETド
ライバ21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23を介して＋側ロアFETドライバ25が連続
的に駆動される。従って第５図（ｅ），（ｆ）に示すよ
うにFET27はパルス駆動されFET29は連続してオン状態と
なる。従って第５図（ｉ）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。(Operation of Embodiment) Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the waveform charts of FIGS. 5 and 6. Upper FE when power is turned on
Power is supplied to T27, 28. The square wave oscillator circuit 17 oscillates a square wave signal of 20 KHz, for example. Here, it is assumed that the switch 35 is switched so that the output of the differential amplifier 12 is applied to the input terminal of the full-wave rectifier circuit 14. When the driver operates the steering wheel 1, a change in the torque is detected by the torque sensor 2 and given to the motor drive circuit 4. 5 and 6 are waveform charts showing waveforms at various parts of the motor drive circuit 4. When a signal from the torque sensor 2 as shown in FIG. 5 (a) is transmitted, the output of the differential amplifier 13 is at zero level because no current is flowing through the steering motor 6 at the start of the operation. Therefore, as shown in FIGS. 5B and 5C, the output from the torque sensor 2 is directly transmitted to the full-wave rectifier circuit 14 via the differential amplifier 12. Then, as shown in FIG. 5D, the signal is full-wave rectified and given to the voltage comparison circuit 16. Further, the square wave signal of the square wave oscillating circuit 17 is converted into a triangular wave via the integrating circuit 18 and transmitted to the voltage comparing circuit 16. Therefore, the voltage comparison circuit 16 produces a signal having a pulse width corresponding to the voltage level of the torque sensor 2, and the pulse width is modulated. Here, when a + side input signal is given from the torque sensor 2 as shown from time t 1 to t 2 ,
The polarity determination circuit 15 determines the polarity, and the “H” level signal is transmitted to the AND circuit 18a of the drive logic circuit 20. Therefore, this pulse signal is transmitted to the + side upper FET driver 21 via the AND circuit 20a. Similarly, the + side lower FET driver 25 is continuously driven through the photocoupler 23. Therefore, as shown in FIGS. 5 (e) and 5 (f), the FET 27 is pulse-driven and the FET 29 is continuously turned on. Therefore, as shown in FIG. 5 (i), the steering motor 6 is pulse-driven.
ここでFET29の駆動時には同時に＋側ロアFETドライバ
25によってトランジスタTr1が駆動される。そしてFET29
の両端の電圧はFET29に流れる電流変化に対応するた
め、抵抗R1の両端の電圧変化を読取ることによってFET2
9に流れる電流を検出することができる。こうして検出
されたステアリングモータ６に流れる電流検出信号は差
動増幅器13に与えられる。従って差動増幅器13より第５
図（ｂ）に示すような信号が出力されて差動増幅器12に
伝えられる。従って差動増幅器12の出力は第５図（ｃ）
に示すように変化しそれが全波整流回路14に伝えられる
ため、トルクセンサ２のトルクレベルに対応した電流を
モータに供給することができる。At the same time when driving FET 29, the + side lower FET driver
The transistor Tr1 is driven by 25. And FET29
The voltage across FET2 corresponds to the change in current flowing through FET29, so by reading the voltage change across R1
The current flowing in 9 can be detected. The current detection signal flowing through the steering motor 6 thus detected is given to the differential amplifier 13. Therefore, the fifth from the differential amplifier 13
A signal as shown in FIG. 3B is output and transmitted to the differential amplifier 12. Therefore, the output of the differential amplifier 12 is shown in FIG.
Since it changes as shown in FIG. 2 and is transmitted to the full-wave rectification circuit 14, a current corresponding to the torque level of the torque sensor 2 can be supplied to the motor.
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、同様にして第５図（ｇ），（ｈ）
に示すように−側アッパFETドライバ22によってFET28が
パルス駆動され、−側アッパFETドライバ26によってロ
アFET30が連続駆動される。従ってステアリングモータ
６には第５図（ｉ）に示すような電流が供給される。こ
の場合にもFET30の駆動時にはトランジスタTr2が同時に
駆動されるため、FET30の両端の電圧はそこを流れる電
流変化に対応する。従って抵抗R2の両端の電圧変化が電
圧検出回路32によって読取られ差動増幅器13に与えられ
る。従って差動増幅器13より第５図（ｂ）に示すような
信号が差動増幅器12に与えられ、その全波整流出力が高
速スイッチング制御部に伝えられる。このようにモータ
に流れる電流値によって差動増幅器13を介して電流帰還
がかけられることとなる。第６図は負荷が重い場合の第
５図と同一のトルクセンサ２からの出力に対応した各部
の波形を示す波形図である。本図に示すように差動増幅
器13の出力は第５図の場合に比べて振幅が大きくピーク
値が高いものとなっている。従ってこの出力を差動増幅
器12で平滑し差動出力を得る場合には、第６図（ｃ）に
示すように低レベルの信号が得られる。そしてこの信号
が電圧比較回路16に加えられFET27がパルス点灯され
る。このときステアリングモータ６の負荷が重いため各
周期ではピーク値の高い電流が第６図（ｂ）に示すよう
に流れるが、差動増幅器13に与えられて平滑されトルク
センサ２の出力との差動出力をとるため、電圧比較回路
16に与えられる入力信号は小さくなる。従って第６図
（ｅ）に示すようにFET27の駆動時間は第５図に示すも
のよりも短くなる。そしてこの電流を積分してステアリ
ングモータに流れる電流は第５図に示す場合とほぼ同一
の値となる。When the output from the torque sensor 2 as shown at time t 3 ~t 4 is negative, the FIG. 5 in the same manner as (g), (h)
As shown in, the − side upper FET driver 22 pulse-drives the FET 28, and the − side upper FET driver 26 continuously drives the lower FET 30. Therefore, the steering motor 6 is supplied with a current as shown in FIG. Also in this case, since the transistor Tr2 is simultaneously driven when the FET 30 is driven, the voltage across the FET 30 corresponds to the change in the current flowing therethrough. Therefore, the voltage change across the resistor R2 is read by the voltage detection circuit 32 and applied to the differential amplifier 13. Therefore, a signal as shown in FIG. 5 (b) is given from the differential amplifier 13 to the differential amplifier 12, and its full-wave rectified output is transmitted to the high speed switching controller. In this way, current feedback is applied via the differential amplifier 13 according to the value of the current flowing through the motor. FIG. 6 is a waveform diagram showing the waveform of each part corresponding to the output from the torque sensor 2 which is the same as in FIG. 5 when the load is heavy. As shown in this figure, the output of the differential amplifier 13 has a larger amplitude and a higher peak value than that in the case of FIG. Therefore, when this output is smoothed by the differential amplifier 12 to obtain a differential output, a low level signal is obtained as shown in FIG. 6 (c). Then, this signal is applied to the voltage comparison circuit 16 and the FET 27 is pulse-lighted. At this time, since the load of the steering motor 6 is heavy, a current having a high peak value flows in each cycle as shown in FIG. 6 (b), but the difference from the output of the torque sensor 2 is given to the differential amplifier 13 and smoothed. Voltage comparison circuit to obtain dynamic output
The input signal provided to 16 will be small. Therefore, as shown in FIG. 6 (e), the driving time of the FET 27 is shorter than that shown in FIG. The current flowing through the steering motor by integrating this current has almost the same value as in the case shown in FIG.
さて第７図はモータの回転数に対するステアリングモ
ータ６に流れる平滑された電流の変化を示す図である。
本図においてVi1〜Vi3は右方向にステアリングハンドル
を回転させたときのトルクセンサ２からの電圧値であ
り、Vi4〜Vi6は同様にして左方向にステアリングハンド
ルを回転させたときのトルクセンサ２からの出力電圧値
であり、夫々の電圧値Vi1〜Vi6に対するステアリングモ
ータ６の電流変化を示している。本図に示すように本実
施例ではロアFET29、30の電流を検出し差動増幅器13,12
を介して入力電圧に対して負帰還をかけているため、前
述したようにトルクセンサ２からの電圧が一定であれば
ステアリングモータ６に流れる電流値は一定となり、負
荷によってステアリングモータの回転数のみが異なるこ
ととなる。そしてトルクセンサ２からの電圧によって得
られるモータのトルクは負荷状態にかかわらず一定であ
るため、定電流、即ち定トルク特性となり運転者の意志
通りに操作輪を回動させることができる。これに対して
のこのようなフィードバック制御を行わない場合には、
第８図に示すようにステアリングモータに流れる電流と
回転数とはほぼ反比例する関係となり、同一のトルクセ
ンサからの出力によっても負荷状態によってステアリン
グモータ６に流れる電流、即ちトルクが大幅に異なるこ
ととなる。従って運転者の意志を忠実に反映させるため
にフィードバック制御を行うことが有効となる。Now, FIG. 7 is a diagram showing changes in the smoothed current flowing through the steering motor 6 with respect to the rotation speed of the motor.
In this figure, V i1 to V i3 are voltage values from the torque sensor 2 when the steering handle is rotated to the right, and V i4 to V i6 are the same when the steering handle is rotated to the left. It is an output voltage value from the torque sensor 2, and shows a change in the current of the steering motor 6 with respect to each voltage value V i1 to V i6 . As shown in the figure, in this embodiment, the currents of the lower FETs 29 and 30 are detected and the differential amplifiers 13 and 12 are detected.
Since the negative feedback is applied to the input voltage via the input voltage, the current value flowing through the steering motor 6 becomes constant if the voltage from the torque sensor 2 is constant as described above, and only the rotation speed of the steering motor varies depending on the load. Will be different. Since the torque of the motor obtained by the voltage from the torque sensor 2 is constant regardless of the load state, it has a constant current, that is, a constant torque characteristic, and the operating wheel can be rotated as the driver desires. If such feedback control is not performed for this,
As shown in FIG. 8, the current flowing through the steering motor and the rotational speed are in an inversely proportional relationship, and the current flowing through the steering motor 6, that is, the torque is significantly different depending on the load state even if the output from the same torque sensor is used. Become. Therefore, it is effective to perform feedback control in order to faithfully reflect the driver's will.
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連続駆動される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、パルス駆動されるFET、本実施例ではF
ET27,28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 is a pair of FETs that are continuously driven and pulse-driven.
The current detection circuit is provided in parallel with the continuously driven FET of the bridge circuit consisting of, and the current flowing therethrough is measured.
It goes without saying that a similar current detection circuit may be connected in parallel to the ETs 27 and 28. In addition, FET as a switching element
However, a power control element such as a power transistor may be used. Further, as the switching element of the current detection circuit connected in parallel to the power control switching element, a switching element such as FET may be used in addition to the transistor shown in this embodiment. In this case as well, the current can be measured by opening and closing the switching element for controlling electric power provided at the same time.
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図は差動
増幅器とフィードバック回路を示す回路図、第５図はス
テアリングモータの負荷が軽い場合の動作時の各部の波
形を示す波形図、第６図はステアリングモータの負荷が
重い場合の各部の波形を示す波形図、第７図は本実施例
のトルクセンサからの入力に対するステアリングモータ
の回転数と電流との関係を示すグラフ、第８図は本発明
による負帰還制御を行わない場合のモータ回転数とモー
タ電流の関係を示すグラフである。 １……ステアリングハンドル、２……トルクセンサ、３
……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、12,13……差動増
幅器、14……全波整流回路、16……電圧比較回路、21,2
2,25,26……FETドライバ、27……アッパFET（第１のス
イッチング素子）、28……アッパFET（第３のスイッチ
ング素子）、29……ロアFET（第２のスイッチング素
子）、30……ロアFET（第４のスイッチング素子）、31,
32……電流検出回路（電流検出手段）、33……導通保持
制御部、34……高速スイッチング制御部、Tr1……スイ
ッチングトランジスタ（第５のスイッチング素子）、Tr
2……スイッチングトランジスタ（第６のスイッチング
素子）FIG. 1 is a block diagram showing a 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 a motor drive device according to the present embodiment is applied, and FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a bridge circuit portion of a motor drive circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a circuit diagram showing a differential amplifier and a feedback circuit, and FIG. 5 is an operation when a load of a steering motor is light. 6 is a waveform diagram showing the waveforms of the respective portions, FIG. 6 is a waveform diagram showing the waveforms of the respective portions when the load of the steering motor is heavy, and FIG. 7 is the rotation speed and current of the steering motor with respect to the input from the torque sensor of this embodiment. And FIG. 8 is a graph showing the relationship between the motor speed and the motor current when the negative feedback control according to the present invention is not performed. 1 ... Steering handle, 2 ... Torque sensor, 3
...... Transmission mechanism, 4 …… Motor drive circuit, 6 …… Steering motor, 11 …… Torque input terminal, 12,13 …… Differential amplifier, 14 …… Full wave rectification circuit, 16 …… Voltage comparison circuit, 21 , 2
2,25,26 …… FET driver, 27 …… Upper FET (first switching element), 28 …… Upper FET (third switching element), 29 …… Lower FET (second switching element), 30 ...... Lower FET (fourth switching element), 31,
32 ... Current detection circuit (current detection means), 33 ... Continuity holding control section, 34 ... High-speed switching control section, Tr1 ... Switching transistor (fifth switching element), Tr
2 ... Switching transistor (sixth switching element)
Claims (1)
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、 右操舵高速スイッチング用の第１のスイッチング素子，
右操舵導通保持用の第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、左操舵高速スイ
ッチング用の第３のスイッチング素子，左操舵導通保持
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２又は第４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より検出される電流信号の信号
の差分値を算出し、モータの回転方向に応じて極性の異
なる信号として出力する第１の差動増幅器と、 前記第１の差動増幅器より出力される電流信号と前記ト
ルクセンサからの出力との差を増幅する第２の差動増幅
器と、 前記第２の差動増幅器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
と、を具備することを特徴とするモータ駆動装置。1. A motor drive device for an electric power steering system, comprising: a torque sensor connected to a steering shaft to detect a rotational torque of the steering shaft; and a steering motor for rotating a steering wheel. 1 switching element,
The second switching element for holding the right steering conduction is connected symmetrically to the steering motor, and the third switching element for high speed left steering switching and the fourth switching element for holding the left steering conduction are connected to the steering motor. A bridge circuit configured to be symmetrically connected to each other, and a conduction holding control unit that selectively conducts the second or fourth switching element based on detection of left and right steering torques obtained from the torque sensor. And a fifth switching element that is selectively connected in parallel to one of the first and third switching elements and one of the second and fourth switching elements and that is driven simultaneously with the switching elements connected in parallel. A sixth switching element, and the first, third or second and fourth switches connected in series and in parallel to the fifth and sixth switching elements, respectively. A pair of current detecting means having a current detecting resistor for detecting a current flowing through the driving element, and a difference value between the signals of the current signals detected by the pair of current detecting means is calculated, and the polarity is determined according to the rotation direction of the motor. A first differential amplifier that outputs different signals, a second differential amplifier that amplifies a difference between the current signal output from the first differential amplifier and the output from the torque sensor, 2. A high-speed switching control unit that selectively supplies a signal having a pulse width corresponding to the output level of the differential amplifier 2 to the first or third switching element. Drive.
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