JP2847406B2 - 電動機の電流検出回路 - Google Patents

電動機の電流検出回路

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電動機の電流検出回路に関し、例えば自動車
の操舵輪を操作した場合に操舵軸に作用するトルクに関
連して、操舵輪の操作力を補助する電動機の電流を検出
するのに好適な電動機の電流検出回路を提案するもので
ある。
〔従来の技術〕
本願出願人は、操舵力を補助する電動機の電流を検出
して電動機を回転制御する電動機の電流検出回路を特願
平1−67146号により提案している。
第3図はその電動機の電流検出回路の回路図である。
トランジスタT1,T2,T3,T4をブリッジ接続しており、ト
ランジスタT1とT2との接続点を直流電源Eと接続し、ト
ランジスタT3とT4との接続点を接地している。トランジ
スタT1とT3との接続点は、電動機Mと抵抗R3との直列回
路を介して差動アンプ3の負入力端子−と接続されてい
る。
またトランジスタT2とT4との接続点は抵抗R4を介して
差動アンプ3の正入力端子+と接続されている。各トラ
ンジスタT1,T2,T3,T4にはフライホイールダイオードD1,
D2,D3,D4が各列に並列接続されている。電動機Mと抵抗
R3との接続点は電流検出抵抗RSを介してトランジスタT2
とT4との接続点と接続されている。差動アンプ3の出力
端子3aは抵抗R5とコンデンサC6との並列回路を介してそ
の負入力端子−と接続されている。差動アンプ3の正入
力端子+には、基準電圧Vrefを抵抗R6とコンデンサC5と
の並列回路を介して与えている。差動アンプ3の出力端
子3aは抵抗R7及び抵抗R8とコンデンサC4との並列回路を
介して接地されており、差動アンプ3の出力は抵抗R7を
介して電動機Mの電流検出信号Aとして出力される。
次にこの電動機の電流検出回路の動作を説明する。図
示しない操舵輪の操作により発生したトルクを図示しな
いトルクセンサが検出すると、そのトルク及び回転方向
に関連してトランジスタT1,T2,T3,T4を選択して、その
トルクに応じて,PWM制御した駆動信号をT1(又はT3)へ
与え、トランジスタT4(又はT2)には電動機Mを駆動す
る期間中、直流の駆動信号を与える。つまり、操舵輪の
操作方向に操舵軸を回転させるべく電動機Mを右回転
(又は左回転)させる場合は、トランジスタT1(又はT
3)に検出トルクに応じてPWM制御された駆動信号SPを与
え、トランジスタT4(又はT2)に電動機Mを駆動する期
間、連続した駆動信号SDを与える。そうすると直流電源
EからトランジスタT1(又はT2)、電動機M、電流検出
抵抗RS及びトランジスタT4(又はT3)を通ってパルス電
流が流れて、電動機Mを右回転(又は左回転)する。そ
れにより操舵軸が操舵操作されている方向へ回転して操
舵力を補助する。
そうすると、電流検出抵抗RSには電動機Mを駆動して
いる期間中の全ての電流が同方向へ流れる。つまりトラ
ンジスタT1(又はT3)がオフしているときに、電動機M
に蓄えられた電磁エネルギーによりトランジスタT3(又
はT1)に並列接続されたフライホイールダイオードD3
(又はD1)を通って流れるフライホイール電流も、トラ
ンジスタT1(又はT3)がオンしているときに流れる電流
と同方向で電流検出抵抗RSに流れる。それにより、電流
検出抵抗RSの両端間には、電動機Mに流れている電流の
方向に相応する極性を有し、その電流値に相応する電圧
が生じる。トランジスタT4(又はT2)は直流駆動信号に
より導通制御されるから、トランジスタT2とT4との接続
点の電位、つまり差動アンプ3の正入力端子+の電位
は、トランジスタT4がオンした場合には接地電位に安定
し、トランジスタT2がオンした場合には直流電源Eの電
位に安定することになる。
このようにして電流検出抵抗RSの両端に生じた電圧は
抵抗R3及びR4を各別に介して差動アンプ3に与えられて
差動増幅され、それにより電動機Mの電流に関連した電
流検出信号Aが得られる。
この差動アンプ3の出力、即ち電流検出信号Aは、パ
ワーステアリング装置に用いる場合、検出した操舵トル
クに応じて駆動している電動機に流れる電流の大きさと
方向とを検出する信号となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述した電動機の電流検出回路によれば、電動機の電
流を高精度に検出できるが、回路部品の特性値のバラツ
キ及び差動アンプのバイアス電流等のバラツキにより、
電動機に電流が流れていない場合にも電流検出信号が存
在することがあり、またその電流検出信号の大きさが電
流検出回路の個々について異なる。そのため電動機に流
れる電流の方向と大きさとを誤検出する虞れがある。そ
のようなことから回路部品の特性値のバラツキが極めて
少ないものを使用すればよいが、そうすると電流検出回
路が大幅にコストアップするという問題がある。
本発明は斯かる問題に鑑み、誤差が少ない高価な回路
部品を用いずに、電動機に流れる電流の方向と大きさと
を常に正確に求め得る電動機の電流検出回路を提供する
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る電動機の電流検出回路は、スイッチ素子
のブリッジ回路を橋絡すべく接続している電動機の電流
を電流検出部により検出すべく構成している電動機の電
流検出回路において、前記電動機を駆動していないとき
の前記電流検出部の電流検出信号を、電動機の電流が零
の状態と対応づける手段を備えていることを特徴とす
る。
〔作用〕
電動機に電流が流れると電流検出部に電流検出信号が
発生する。電動機の電流を零と対応づける手段は電動機
を駆動していないときの電流検出部の電流検出信号を、
電動機電流が零の状態と対応づける。
これにより回路部品の特性値及び差動アンプのバイア
ス電流にバラツキがあっても電動機の電流が零の状態の
電流検出信号の大きさが求まる。
〔実施例〕
以下本発明をその実施例を示す図面により詳述する。
第1図は本発明に係る電動機の電流検出回路の回路図で
ある。車速センサ1及び舵角センサ2の出力はインタフ
ェイス3を介して中央演算処理装置たるCPU4へ与えられ
る。トルクセンサ5の出力はアンプ6及びアナログ/デ
ジタルコンバータ(A/D)7を介して前記CPU4へ与えら
れる。CPU4が出力するパルス幅変調(PWM)の駆動信号S
Pは電動機駆動回路8へ与えられる。この電動機駆動回
路8はトランジスタ8a,8b,8c,8dのブリッジ回路を備え
ており、そのブリッジ回路BRを橋絡するように電動機9
と電流検出回路たる電流検出抵抗10との直列回路が接続
されている。トランジスタ8aと8bとの接続点は直流電源
Vと接続されており、トランジスタ8cと8dとの接続点は
接地されている。電流検出抵抗10の両端電圧は差動アン
プ11に入力されており、その出力はアナログ/デジタル
コンバータ(A/D)12を介して前記CPU4へ入力されてい
る。
次にこのように構成した電動機の電流検出回路の動作
をCPU4の制御内容を示す第2図のフローチャートととも
に説明する。
自動車が走行すると、その走行速度を車速センサ1が
検出する。また図示しない操舵輪を操作すると、その操
舵角を舵角センサ2が検出する。更に操舵により操舵軸
に作用したトルクをトルクセンサ5が検出する。CPU4
は、その各センサの出力値から演算により目標のモータ
電流値を設定する。この目標値と、電流検出回路により
検出した実際に流れている電流から、PID演算によりモ
ータ出力値を設定する。このモータ出力値に対応する電
動機9の回転方向に応じてトランジスタ8a,8b,8c,8dを
選択して、その大きさに応じたデューティ比のパルスか
らなる駆動信号SPをトランジスタ8a(又は8c)へ与え、
トランジスタ8d(又は8b)には電動機9を駆動する期間
中、直流の駆動信号を与えることになる。即ち操舵輪の
操作方向に操舵補助をさせるべく電動機9を例えば右回
転(又は左回転)させる場合は、トランジスタ8a(又は
8c)に検出トルクに応じてPWM制御された駆動信号SPを
与え、トランジスタ8d(又は8b)には、電動機9を駆動
する期間中、連続した直流の駆動信号を与える。そうす
ると直流電源Vからトランジスタ8a(又は8b)、電流検
出抵抗10(又は電動機9)、電動機9(又は電流検出抵
抗10)及びトランジスタ8d(又は8c)を通ってPWM制御
によるパルス電流が流れて、電動機9は右回転(又は左
回転)して操舵力を補助する。
このようにして電動機9が駆動されると、電流検出抵
抗10には電動機Mを駆動している期間中の電流が一方向
に流れる。それにより電流検出抵抗10の両端間には、電
動機9に流れている電流の方向に相応する極性を有し、
その電流値に相応する電圧が生じる。そしてトランジス
タ8d(又は8b)は直流の駆動信号により導通制御される
から、トランジスタ8bと8dとの接続点の電位、つまり差
動アンプ11の正入力端子+の電位は、トランジスタ8dが
導通した場合には接地電位に安定し、トランジスタ8bが
導通した場合には直流電源Vの電位に安定することにな
る。
そして電流検出抵抗10の両端の電位は差動アンプ3に
入力されて差動増幅される。差動アンプ11の出力は電流
検出信号IDとしてアナログ/デジタルコンバータ12を介
してCPU4に与えられ、検出した操舵トルクに相応して駆
動している電動機に流れる電流の方向と大きさとを検出
する信号となる。
次に、CPU4の制御は第2図に示すように、先ず直流電
源Vを接続し(S1)、トランジスタ8a,8b,8c,8dをオフ
にして電動機9の電流を遮断して電動機を駆動停止状態
にする(S2)。そして、そのときの電流検出信号IDを検
出する(S3)。そこでCPU4は検出した電流検出信号ID
を、電動機電流が零である状態に対応づけてCPU4に設定
する(S4)。そして電動機の電流検出回路の電流検出信
号を、電動機の電流が零の状態と1度限りの対応づけが
行われる。
これにより、電流検出信号IDの大きさから電動機電流
が零の状態を求めることができる。そして設定した電流
検出信号IDの大きさを基準にして、その大きさより大き
い場合には例えば電動機9が左回転、小さい場合には右
回転であることを検出する。そして、このようにして得
られた電流検出信号は、トルクセンサ5の出力に関連し
て駆動している電動機9に流れる電流の方向と大きさと
を検出するのに用いられる。
これにより、夫々の電動機の電流検出回路について、
電動機を駆動していない状態の電流検出信号IDの大きさ
を正確に求め得て、求めた電流検出信号IDの大きさを基
準にして電動機9の電流方向及び電流値を正確に検出で
きることになる。また回路部品の特性値のバラツキ及び
差動アンプ11のバイアス電流のバラツキも補正される。
したがって電動機の電流検出回路に用いる回路部品の
特性値にバラツキが多いものを用いても、電動機の電流
方向及び電流値を常に正確に検出できるから、安価な回
路部品を用いてコストを引下げ得て電動機の電流検出回
路を安価に提供できることになる。
なお、本実施例では電動パワーステアリング装置に用
いる電動機の電流検出について説明したが、他の用途に
同様にして用いている電動機の電流検出回路にも用いる
ことができるのは言うまでもない。また、電動機の電流
検出回路の完成時に、電動機を駆動していない状態の電
流検出信号を、電動機の電流が零の状態と対応づけた
が、それは例示であり電流検出回路を適宜装置に組込ん
だ後で、同様の対応づけを行ってもよい。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によれば誤差が大きい安
価な回路部品を用いても、電動機の電流の方向及び大き
さを正確に検出できる。また、回路部品の誤差及び差動
アンプのバイアス電流のバラツキ等を補正できる。それ
により、高価な回路部品を使用せずに、電動機の電流方
向及び大きさを正確に検出できる電動機の電流検出回路
を安価に提供できる優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電動機の電流検出回路の回路図、
第2図はCPUの制御内容を示すフローチャート、第3図
は従来の電動機の電流検出回路の回路図である。 5……トルクセンサ、4……CPU、8……電動機駆動回
路、9……電動機、10……電流検出抵抗、11……差動ア
ンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B62D 5/00 - 5/32

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スイッチ素子のブリッジ回路を橋絡すべく
    接続している電動機の電流を電流検出部により検出すべ
    く構成している電動機の電流検出回路において、 前記電動機を駆動していないときの前記電流検出部の電
    流検出信号を、電動機の電流が零の状態と対応づける手
    段を備えていることを特徴とする電動機の電流検出回
    路。
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