JPH0811536B2

JPH0811536B2 - モータ駆動用電流制御装置

Info

Publication number: JPH0811536B2
Application number: JP23732489A
Authority: JP
Inventors: 良三正木; 俊之小寺沢; 和雄田原; 邦夫宮下; 喜一星; 正行久米
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1989-09-14
Publication date: 1996-02-07
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPH0399979A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、PWM制御を行うモータ駆動用電流制御装置
に係わり、特に信頼性が要求される自動車用電動式パワ
ーステアリング装置に好適なモータ駆動用電流制御装置
に関する。

［従来の技術］パワーステアリング装置に用いる電動機（以下モータ
という）は、特開昭60−35664、同61−271168号に示さ
れているように、モータをスイッチング素子で構成した
ブリッジ回路に負荷として接続し、モータの回転方向に
応じて定まる一対の対向スイッチング素子を通して駆動
される。そしてモータ電流は、オン状態とされるスイッ
チング素子の一方を継続してオンとし、他方をPWM制御
（パルス幅変調制御）とすることにより制御される。こ
のように、オンとする素子の一方のみをPWM変調する方
法を片側チョッパ方式と呼ぶと、この片側チョッパ方式
はモータ電流の脈動を少なくすることができ、わずかな
トルク変動でもフィーリングに影響する電動式パワース
テアリング装置に適している。

［発明が解決しようとする課題］上記した従来技術では、高速で回転しているモータを
急に反転させたとき、つまりハンドルを一方向に転舵中
に急に逆方向に転舵したとき、スイッチング素子のPWM
制御が行われていても、モータの逆起電力によりモータ
に過電流が流れるという問題点があった。この問題点を
第５図及び第６図を用いて以下に詳しく説明する。

第５図（ａ）はブリッジ回路を用いた従来の電流制御
装置の構成を示したもので、第５図（ｂ）〜（ｇ）はそ
の動作モードを示したものである（電流の流れている素
子のみを示している）。ブリッジ回路はバッテリー８
（電圧V_B）を電源とし、モータ９を負荷とするブリッジ
構成となっており、バッテリー８の正極側に接続された
スイッチング素子12a,12b、バッテリー８の負極側に接
続されたスイッチング素子12c,12d及びスイッチング素
子に逆並列に接続されたダイオード13a〜13dから構成さ
れている。

このブリッジ回路を駆動するために、電流脈動が少な
い片側チョッパ方式が用いられるが、これを第６図のタ
イムチャートを用いて説明する。第６図は一方向に一定
トルクを発生しているときに急に逆方向に一定トルクを
発生するような指令が出た場合のタイムチャートであ
り、例えば、電動式パワーステアリングでは一方向に転
舵中に急に逆方向にハンドルを転舵することに相当す
る。まず、時刻t₀から時刻t₁までの期間Ｉでは、スイッ
チング素子12aをオンさせる信号SaをPWM動作させ、スイ
ッチング素子12dをオンさせる信号Sdを継続的にオンと
することにより、一方向に一定トルクを発生させてい
る。このときスイッチング素子12b,12cはいずれもオフ
状態である。この期間Ｉでのブリッジ回路の動作モード
は、信号Saがオンの間は第５図（ｂ）、オフの間は第５
図（ｃ）となり、モータ電流i_Mが流れる。なお、モータ
９内に示した矢印はモータから発生する逆起電圧v₀の方
向を表す。モータ印加電圧v_Mは、信号Saがオンの間＋
V_B、オフの間０となるから、信号SaのPWM信号としての
通流率αにより、平均的にはモータ印加電圧v_Mは＋αV_B
となる。モータ電流i_Mは通流率αにより制御される。

次に、時刻t₁でモータが発生するトルクを急に逆にす
る指令が出されたとする。そのとき信号Sa,Sdがオフす
ると、信号Sb,Scのオンオフに係わらず動作モードは第
５図（ｄ）のようになり、モータ電流i_Mが零になるまで
ダイオード13b,13cがオンし続け、バッテリー８にモー
タ電流i_Mを回生する。モータ電流i_Mが０になる時刻t₂ま
でが期間IIである。

時刻t₂からモータ電流i_Mが逆に流れ始めて電流指令i_r
と一致する時刻t₃までの期間IIIの動作モードを第５図
（ｅ），（ｆ）に示す。信号Sb,Scがオンしているとき
には、第５図（ｅ）に示すように、スイッチング素子12
b,12cがオンし、モータ電流i_Mを矢印の方向に流し始め
る。しかしこの時点では、モータの機械系の時定数は電
機子回路の時定数よりも一般に大きいので、モータ電流
がi_Mが逆に流れ出してもモータの回転方向は第６図に示
すように時刻t₁と同じ方向である。そのため、モータの
逆起電圧v₀の方向は第５図（ｅ）のようにモータ電流i_M
の方向と一致する。また、PWM動作の信号Sbがオフして
いる間は、スイッチング素子12bがオフし、ダイオード1
3dがオンする。つまり第５図（ｆ）の回路でモータ電流
i_Mが流れる。このときも逆起電圧v₀はモータ電流i_Mの方
向と一致する。そのためモータ電流i_Mは増加し続ける
が、これが電流指令i_rが大きくなると、制御回路（ここ
では図示を省略）が働いて信号Sbは常にオフにされ、モ
ータ電流i_Mを小さくしようとする。しかしこのときは第
５図（ｆ）の状態が続くから、モータの逆起電圧v₀によ
りモータ電流i_Mは非常に大きい値となる。そして、モー
タの回転エネルギーがモータ電流i_Mにより電機子回路の
抵抗等で消費されると、モータの回転数ｎは徐々に低下
していく。従って、第５図（ｆ）の動作モードはモータ
回転数n0となる時刻t₄まで続き、この時刻t₃からt₄まで
の期間IVは長く続き、しかもこの間はPWM制御に関係な
くモータ９に過電流が流れてしまう。モータ９が逆方向
に回転を始める時刻t₄以降は、モータ９の逆起電圧の方
向も第５図（ｇ）のようになる。従って信号Sbをオンす
るときには、スイッチング素子12bがオンしてモータ電
流i_Mが増加し、信号Sbをオフするときはダイオード13d
がオンするためモータ電流i_Mが減少する。つまり時刻t₄
以降の期間Ｖでは、信号SbのPWM動作によりモータ電流i
_Mを制御することができる。

以上のように、片側チョッパ方式により、モータ電流
の制御を行うと、高速に回転しているモータを急に逆方
向に回転した場合に過電流が流れるという問題点があっ
た。特に電動式パワーステアリング装置ではこのような
使い方を頻繁に行うから、信頼性の点からも問題とな
る。

本発明の目的は、高速に回転しているモータを急に逆
方向に回転させても過電流が流れないようとしたモータ
駆動用電流制御装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段］上記の目的を達成するために、モータを駆動するブリ
ッジ回路において、モータの回転方向（モータ電流の方
向）に応じて定まる一対の対向スイッチング素子を、モ
ータ電流が予め定めた一定値以下のときには前記片側チ
ョッパ方式で駆動し、モータ電流が上記一定値を越えた
ときには上記一対の対向スイッチング素子を双方同時に
PWM駆動するところの上下チョッパ方式により駆動する
ようにした。このときもう一方の対向スイッチング素子
は無論停止とする。

また上記の目的を達成するために、モータ速度検出器
の出力、あるいはモータ印加電圧とモータ電流から逆起
電圧を推定し、その逆起電圧の大きさと方向、及び電流
指令の方向により、過電流が流れると予想されるとき
は、上記モータの回転方向に応じて定まる一対の対向ス
イッチング素子を上記の上下チョッパ方式により駆動
し、過電流が流れると予想されないときは片側チョッパ
方式により駆動する。

［作用］片側チョッパ方式において無制御状態が生じてモータ
電流が急増する原因は、モータを急に反転しようとした
ときに発生する逆起電圧が、従来例で説明したようにモ
ータ印加電圧v_Mの可変範囲（V_B,0）または（−V_B,0）を
越えてしまうためである。（V_Bはバッテリー電圧）。一
方、上下チョッパ方式では、後に詳述するように、モー
タ印加電圧はPWM信号のオンオフにともなって＋V_B〜−V
_Bの間で変化し、その絶対値が常にV_Bを越えないモータ
の逆起電圧をいつまでも制御できる。従って、モータ電
流が一定値を越えたとき、あるいはモータ速度から過電
流が流れると判断されるときに上下チョッパ方式とすれ
ば、その方式でのPWM制御によりモータ電流を常に制御
でき、過電流を防ぐことができる。なお、片側チョッパ
方式は上述のようにモータ印加電圧の変化範囲が、PWM
信号のオンオフによりV_B〜０の間にあり、それは上下チ
ョッパ方式の半分であるために、モータ電流の脈動が小
さくなる。このためモータ電流が一定値以下あるいは過
電流の恐れがないときには片側チョッパ方式で制御して
操作性を向上できる。

［実施例］以下、本発明を実施例により説明する。第２図は電動
式パワーステアリング装置に適用したときの実施例であ
る。運転者がハンドル１と操舵すると、ハンドル軸２に
取り付けたトルク検出器３により操舵トルクτが検出さ
れる。この操舵トルクτと電流検出器５から得られるモ
ータ電流i_Mは制御回路４に入力され、これらの値から制
御演算が行われる。この演算結果にもとづいて、スイッ
チング素子を駆動する駆動信号Sa〜Sdが制御回路４から
出力され、ドライブ回路６を通してブリッジ回路７へ印
加される。その駆動信号に応じて、ブリッジ回路７はバ
ッテリー８（電圧V_B）を電源としてモータ９に印加する
モータ印加電圧v_MをPWM方式により制御する。モータ９
は、ステアリング機構部材10a,10bを通して、タイヤ11
a,11bを転向する補助力を発生する。この一連の動作に
より、運転者が軽い力でハンドルを操舵しても、自由に
タイヤ11a,11bを転向させることができる。

制御回路４で行う演算処理は本発明の特徴とするもの
で、この演算処理方法の一実施例を第１図のフローチャ
ートに示す。このフローチャートの実行は、ソフトウェ
ア制御でもハードウェア制御でもよいが、ここではマイ
クロコンピュータを用いたソフトウェア制御とする。第
１図において、ステップ101で操舵トルクτとモータ電
流i_Mが入力されると、ステップ102で操舵トルクτに応
じた最適な補助力をモータ９から出力するための電流指
令i_Rを演算する。その電流指令i_Rとモータ電流i_Mにより
電流制御演算を行い、モータ９に印加する電圧指令v_Rを
ステップ103で計算する。

次のステップ104から本発明の特徴であるチョッパ方
式の切替えを行う部分である。ステップ104はモータ電
流i_Mの絶対値と後述するモータ切替電流i₀とを比較す
る。その結果、 |i_M|≦i₀ のときには、片側チョッパ方式を行うためのステップ10
5以降を処理する。このときは、モータ電流i_Mは過電流
となっていないので、従来と同様の処理を行えばよい。
即ちステップ105では、片側チョッパ方式において電圧
指令v_RとなるようにPWM制御の通流率αを決定する。次
にモータ切替電流i₀の値を片側チョッパ時切替電流i₀₁
に設定する。ステップ107では、電流指令i_Rの正負を判
断している。電流指令i_Rが正のときには、ステップ108
で信号Sb,Scがオフ、信号Sdがオン、信号Saが通流率α
のPWM信号となるように出力を設定する。従って、第２
図においてスイッチング素子13aがPWM動作、スイッチン
グ素子13dがオン状態となるので、片側チョッパ方式の
動作をする。また、電流指令i_Rが負のときには、ステッ
プ109で信号Sa,Sdがオフ、信号Scがオン、信号Sbが通流
率αのPWM信号となるように設定するので、モータ９に
印加されるモータ印加電圧v_Mがi_R＞０のときと逆の片側
チョッパ方式となる。また、i_R＝０のときにはステップ
115で信号Sa〜Sdのすべてをオフとする。

一方、ステップ104において |i_M|＞i₀ のときには、上下チョッパ方式を行うためのステップ11
0以降の処理を行う。即ちステップ110データでは、上下
チョッパ方式においてもモータ印加電圧v_Mが電圧指令v_R
となるように通流率αを計算する。次のステップ111で
はモード切替電流i₀を上下チョッパ時切替電流i₀₂に設
定する。i₀₂を前述のi₀₁よりも低い値に設定することに
より、モード切替電流にヒステリシスを持たせることが
でき、片側チョッパ方式と上下チョッパ方式の間のモー
ド切替が頻繁になることを避けられる。ステップ112で
は、ステップ107と同様に電流指令i_Rの正負により、モ
ータ印加電圧v_Mの方向を判断する。即ちi_R＞０のときに
はステップ113で信号Sb,scをオフ、信号Sa,Sdをともに
通流率αのPWM信号となるように設定する。同様に、i_R
＜０のときにはステップ114において信号Sa,Sdをオフ、
信号Sb,Scをともに通流率αのPWM信号となるように設定
する。これにより、ブリッジ回路７の動作は上下チョッ
パ方式となる。なお、i_R＝０のときにはステップ115で
信号Sa〜Sdをすべてオフする。以上が制御回路４の動作
である。

次に、第１図のフローチャートにもとづく制御を行っ
たときのモータの動作を説明する。第３図は、モータ９
が一方向に回転中に急にそれを逆方向に回転させたとき
の動作を示すタイムチャート、第４図はブリッジ回路７
の動作モードを示すものである。時刻t₀から時刻t₂まで
の期間I,IIは第５図及び第６図に示す従来例と同じ動作
をする。つまり、第４図（ｂ）（Saオン,Sdオフ）と第
４図（ｃ）（Saオフ,Sdオン）の動作モードを信号SaのP
WM信号により繰り返したのち（以上期間Ｉ）、時刻t₁以
降はすべてスイッチング素子がオフとなり、第４図
（ｄ）の動作モードがモータ電流i_Mが０になるまで続く
（期間II）。次に、時刻t₂から時刻t_3Aまでの期間III A
では、モータ電流i_Mが小さく、モータ切替電流i₀はi₀₁
に設定されている。そのため、モータ電流i_Mがi₀₁を越
えるまでは、従来と同様に片側チョッパ方式で動作す
る。第４図（ｅ），（ｆ）の動作モードがこのをPWM動
作させる片側チョッパ方式に変更され、従来と同様の電
流制御が行われる。

以上のように、この実施例を用いることにより、モー
タを急に逆回転した場合にも過電流が流れることはな
く、常に最適のトルク制御を行うことができる。従っ
て、本実施例の電動式パワーステアリングのように、ハ
ンドル操作で常に反転を繰り返す必要のあるシステムで
は、この実施例により信頼性を向上させることができ
る。なお、上下チョッパ方式を常に用いる方法も考えら
れるが、片側チョッパ方式の方がモータ印加電圧の変化
幅が小さく、ハンドル操作のフィーリングに影響する電
流脈動を減らせるから、両者を併用した本実施例は電動
式パワーステアリングの駆動装置用として適している。

第７図は、第２図の実施例の変形例を示すもので、制
御回路のPWM出力端子を少なくしたものである。制御回
路としてPWM出力端子を有するワンチップマイコンを用
いるのが好ましいが、ワンチップマイコンの場合、高周
波数のスイッチング動作（例えば20kHz程度）が可能なP
WM出力端子は一般に少ない。例えば、日立製のワンチッ
プマイコンH8/532では、PWM出力端子は３本である。従
ってこのマイコンそのままでは、第２図の制御回路４
（Sa〜Sdは全てPWM出力可能）としては利用できない。
そこで、第７図の制御回路4Aでは、信号Sa,Sbの２つはP
WM信号を出力する端子から直接とり、信号Sf,Seの２本
は片側チョッパ方式と上下チョッパ方式の切替えを行う
信号であり、これは通常のディジタル出力端子から出力
している。第８図はこれらの出力信号Sa,Sb,Se,sfのタ
イムチャートを示したものである。スイッチング素子12
a,12dによってモータを駆動する場合は、片側チョッパ
方式のとき信号SaをPWM信号、信号Sfをオンとしてオア
回路14aの出力Sdが信号Sfと同じ（一定値）となるよう
にし、上下チョッパ方式のとき信号SaをPWM信号、信号S
fをオフとしてオア回路14aの出力Sdを信号Saと同じPWM
信号となるようにする。同様にスイッチング素子12b,12
cによってモータを駆動する場合は、片側チョッパ方式
のとき信号SbをPWM信号、信号Seをオンとして、オア回
路14bの出力Scが信号Seと同じ（一定値）となるように
し、上下チョッパ方式のとき信号SbをPWM信号、信号Se
をオフとしてオア回路14bの出力Scを信号Sbと同じPWM信
号となるようにする。

この実施例を用いれば、PWM出力端子が２個以上ある
ワンチップマイコンであれば、制御回路として使えるか
ら、回路の小形化ができる。電動式パワーステアリング
の場合には、制御回路の小形化により、ハンドル軸上に
モータ、制御回路、トルク検出器等をすべて一体化して
の装着が可能になり、その効果は大きい。

第９図は本発明の別の実施例であり、片側チョッパ方
式と上下チョッパ方式を切替えるための判定処理を、第
１図及び第２図の実施例とは異なってハードウェア、即
ち過電流検出器15で行い、また切替回路16を設けること
により、制御回路4Bとしては、PWM出力が２個でよい片
側チョッパ方式専用のもの（従来と同じ）を用いて上下
チョッパ方式による制御も行えるようにしたものであ
る。制御回路4Bの出力は、第10図に示されており、スイ
ッチング素子12a,12dの対向組が駆動されるときには信
号Sgオン、信号SaがPWM信号となり、スイッチング素子1
2b,12cの対向組が駆動されるときは信号Shオン、信号Sb
がPWM信号となる。過電流検出器15で過電流が流れてい
ないと判断された場合には、切替回路16をイ側に接続
し、信号Sc,Sdをそれぞれ信号Sg,Shとするから、このと
きは片側チョッパ方式でブリッジ回路７が動作する。ま
た、過電流検出器15で過電流が流れていると判断された
場合には、切替回路16をロ側に接続して信号Sc,Sdをそ
れぞれ信号Sb,Saと同じにする。このときは上下チョッ
パ方式でブリッジ回路７を動作させることができる。な
お、PWM信号の通流率αとモータ印加電圧v_Mの平均値の
関係は片側チョッパ方式と上下チョッパ方式では異なる
が、電流制御演算によるフィードバックループの働きが
あるため、モータ電流i_Mの平均値はいずれもほぼ電流指
令i_Rにすることができる。

この実施例を用いれば、制御回路4Bとしてワンチップ
マイコンを用いたときのソフトウェアの処理を軽減する
ことができ、サンプリング時間を低減できる。そのた
め、制御特性をさらに改善できる。

なお、本実施例の切替回路を用いた上下チョッパ方式
時のPWM信号出力方法は第２図にも適用可能で、このと
きは切替回路16の切替えをソフトウェアによる電流判定
結果により行う構成とすればよく、制御回路のPWM出力
数を減らせるのは第７図の場合と同じである。また第７
図の駆動信号出力方法と本実施例の過電流のハードウェ
ア検出を組み合わせることもできる。さらに過電流検出
器15による過電流検出の域値も、第１図の場合と同様に
ヒステリシス特性を持たせて、２つのチョッパ方式の間
の頻繁な切替えを防ぐようにすることもできる。

第11図は第１図に示したソフトウェア処理の実施例の
変形例を示したもので、モータ電流の絶対値が所定値を
越えたとき、タイマで設定した時間だけ、上下チョッパ
方式を用いるようにし、それ以外のときには常に片側チ
ョッパ方式で動作させるものである。まず、トルク、モ
ータ電流を取り込み、電流指令と電圧指令を算出した後
（ステップ101〜103）、ステップ120でタイマがオンし
ているかを判断する。オンしていない場合は、ステップ
104に飛ぶ。タイマがオンしている場合には、タイマ時
間が一定時間Tcを越えているかをステップ121で調べ
る。タイマ時間が一定時間Tcを越えていない場合は、上
下チョッパ方式を続けるため、ステップ110で通流率α
を求める。タイマ時間が一定時間Tcを越えた場合には、
ステップ122でタイマをオフする。その次のステップ104
では、モータ電流i_Mの絶対値とモード切替電流i₀を比較
する。

|i_M|≦i₀ のときには、過電流が流れていないので、片側チョッパ
方式を行うため、ステップ105で通流率αを求める。

|i_M|＞i₀ のときには、過電流が流れると見なし、上下チョッパ方
式でブリッジ回路７を動作させるように、ステップ123
でタイマをオンし、ステップ110へ進む。ステップ107以
降の片側チョッパ方式の制御及びステップ112以降の上
下チョッパ方式の制御は第１図と全く同じである。

以上の処理を行うことにより、モータ電流i_Mが一定の
モード切替電流i₀を越え、過電流が流れる可能性がある
場合、上下チョッパ方式による制御を一定時間Tcだけ続
ける。その間にモータの回転数ｎが徐々に低下し、逆起
電圧v₀が十分小さくなるように時間Tcを定めれば、その
後片側チョッパ方式にしても過電流は流れない。なお、
この実施例では、時間Tcより短い時間ではモード切替え
はおこらないから、第１図の実施例のようなモード切替
電流i₀にヒステリシスを持たせる必要はない。また本実
施例や第１図の実施例では２つのモード切替えの頻発を
避けるために、タイマ機能やヒステリシス機能を持たせ
たが、PWM制御演算のサンプリング時間が短い場合には
そのような機能は不必要で、第９図の実施例のようにモ
ード切替だけを行えばよい。また、駆動信号の出力方法
は第２図と同じとしたが、第７図あるいは第９図に示し
た出力方法を適用すれば、２個のPWM信号出力をもつチ
ップを利用できる。

第12図は、速度検出器を用いた本発明の他の実施例で
ある。今まで述べた実施例はすべて過電流の発生をモー
タ電流の大きさから検出したものであったが、本実施例
はモータの回転方向及びモータ電流の方向が一致してい
るか否かにより、過電流の発生を検出するものである。
このため、モータ９の回転数を検出する速度検出器17を
モータ９に取り付け、速度検出器17の出力、つまりモー
タ回転数を制御回路4Cに入力している。第13図に制御回
路4Cで行われる処理のフローチャートを示す。電圧指令
v_Rを演算するステップ103までは第１図，第11図と同じ
処理である。ステップ130でモータ回転数ｎを入力し、
次のステップ131において電流指令i_Rの符号とモータ回
転数の符号を比べる。符号が同じ場合には、第３図の期
間Ｉの状態と見なせるので、片側チョッパ方式の処理を
行うためのステップ105に飛ぶ。また、i_Rとｎの符号が
異なる場合は、ステップ110に飛んで上下チョッパ方式
の処理を行う。以下の処理はやはり第１図，第11図の場
合と同じである。

この実施例では、モータ電流i_Mの大きさに関係なく、
過電流が流れることをモータ回転数（回転方向）により
余地できるので、モータ電流i_Mの検出遅れの心配なしに
過電流を防止することができる。

また、モータの回転数が小さいときには、逆起電圧は
小さく、過電流が流れない。そこで、モータ回転数があ
る一定値以下のときには、i_Rとｎの符号にかかわらず、
常に片側チョッパ方式とすることもできる。更に、速度
検出器の代わりにモータ電流i_M、モータ印加電圧v_Mから
モータ回転数ｎを推定するオブザーバーを用いてもよ
い。さらに第13図のように、回転方向だけがわかればい
い場合は、速度検出器でなく、回転方向判別手段を用い
てもよい。回転方向判別手段の一例としては、位相の９
度異なる２つのパルスを有するエンコーダから容易に得
る方法がある。

なお、本実施例の駆動信号出力方法は第２図と同じと
しているが、この場合にも第７図あるいは第９図の出力
方法が可能で、そうすれば２個のPWM出力を持つチップ
の利用ができ、小形化が図れる。

さらに以上に述べた各実施例においては、片側チョッ
パ方式として、上側のスイッチング素子12a,12bをPWM制
御するものとしたが、当然下側のスイッチング素子12c,
12dをPWM制御する方式でもよい。しかし電流検出をブリ
ッジ回路で行う場合は、上側でPWM制御する方がアース
等の関係から有利である。またスイッチング素子として
は各図面上ではパワートランジスタを示しているが、こ
れは電解効果トランジスタ（FET）等のパワースイッチ
ング素子も使用できることは言うまでもない。また、実
施例はすべて電動式パワーステアリング装置への適用例
としているが、当然のことながらブリッジ回路を有する
モータ制御装置であれば本発明はいつでも適用できる。

［発明の効果］本発明によれば、通常は電流脈動の少ない片側チョッ
パ方式を用いながら、モータを急に逆回転させたときに
生じる過電流を防止できる。特に頻繁にモータ逆転の発
生する電動式パワーステアリング装置に用いれば、信頼
性を向上できる効果がある。また、モータ回転数または
回転方向の検出によりチョッパ方式の切替えを行えば、
モータ電流の検出遅れの心配なしに過電流を確実に防止
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はモータ電流値によって制御モードを
切替える実施例の制御フローチャート及び装置構成のブ
ロック図、第３図及び第４図は第１の実施例の動作を示
すタイムチャート及び回路説明図、第５図及び第６図は
従来のブリッジ回路の動作状態を示す回路説明図及びタ
イムチャート、第７図及び第８図は制御回路の出力方法
が第１図と異なる他の実施例のブロック図及び動作タイ
ムチャート、第９図及び第10図は過電流検出器を設けた
他の実施例のブロック図及びその動作タイムチャート、
第11図はモータ電流値及びタイマによって制御モードを
切替える他の実施例のフローチャート、第12図及び第13
図は速度検出器17を用いた他の実施例のブロック図及び
制御フローチャートである。 4,4A〜4C……制御回路、５……電流検出器、６……ドラ
イブ回路、７……ブリッジ回路、８……バッテリー、９
……モータ、12a〜12d……スイッチング素子、14a,14b
……オア回路、16……切替回路、17……速度検出器、Sa
〜Sd……駆動信号。

フロントページの続き (72)発明者田原和雄茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者宮下邦夫茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者星喜一茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (72)発明者久米正行茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地３日立オートモテイブエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献特開昭63−43865（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−247165（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−271168（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源に接続されかつモータを負荷とす
るスイッチング素子と逆並列に接続されたダイオードを
用いたブリッジ回路と、上記モータの電流検出器と、上
記ブリッジ回路の対向する辺にあるスイッチング素子の
対向組のいずれか一方を上記電流検出器の出力及び与え
られたトルク目標値に応じて駆動しかつ上記対向組の他
方をオフとするための駆動信号を出力することによりパ
ルス幅変調電圧が上記モータへ印加されるように制御す
る制御手段と、該制御手段の出力する駆動信号を増幅し
て上記スイッチング素子へ印加するドライブ回路とを有
したモータ駆動用の電流制御装置において、上記制御手
段は、モータに過電流が流れるか否かを判定する判定手
段と、該判定手段によってモータに過電流が流れないと
判定されたときには上記オンオフする方の対向組の一方
のスイッチング素子を継続的にオンとしかつ他方のスイ
ッチング素子をオンオフするための第１モード駆動信号
を出力し、上記判定手段によってモータに過電流が流れ
ると判定されたときには上記オンオフする方の対向組の
スイッチング素子の双方を同時にオンオフするための第
２モード駆動信号を切替出力する駆動信号出力手段とか
ら構成したことを特徴とするモータ駆動用電流制御装
置。
【請求項２】前記判定手段は、予め定められたモータ電
流の域値と前記検出器により検出されたモータ電流との
比較を行い、上記検出されたモータ電流の方が上記域値
より小さいときはモータに過電流が流れないと判定し、
上記域値より大きいときはモータに過電流が流れると判
定するものであることを特徴とする請求項１記載のモー
タ駆動用電流制御装置。
【請求項３】前記検出されたモータ電流と前記域値との
比較をソフトウェア手段により行うものであることを特
徴とする請求項２記載のモータ駆動用電流制御装置。
【請求項４】前記検出されたモータ電流と前記域値との
比較をハードウェア手段により行うものであることを特
徴とする請求項２記載のモータ駆動用電流制御装置。
【請求項５】前記域値は、前記判定手段がモータに過電
流が流れないと判定している状態から流れると判定を変
更するときの第１の域値と、モータに過電流が流れると
判定している状態から流れないと判定を変更するときの
第２の域値とから成り、かつ上記第１の域値は上記第２
の域値よりも大きいことを特徴とする請求項２ないし４
のいずれか１つに記載のモータ駆動用電流制御装置。
【請求項６】前記判定手段は、タイマを有し、前記電流
検出器により検出されたモータ電流が予め定められた域
値より大きくなったとき上記タイマをセットすると同時
にモータに過電流が流れると判定し、上記検出されたモ
ータ電流が上記域値より小さくかつ上記タイマがタイム
アップしたときモータに過電流が流れないと判定するも
のであることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動用
電流制御装置。
【請求項７】前記判定手段は、モータの回転方向及びモ
ータ電流の方向を検出する検出手段を有し、上記モータ
の回転方向とモータ電流の方向とがモータの定常運転時
の各方向と一致しているときはモータに過電流が流れな
いと判定し、一致していないときにはモータに過電流が
流れると判定するものであることを特徴とする請求項１
記載のモータ駆動用電流制御装置。
【請求項８】前記駆動信号出力手段は、パルス幅変調さ
れたオンオフ信号及び継続的なオン信号の何れをも出力
可能な、前記ブリッジ回路を構成する４個のスイッチン
グ素子対応に１つずつ設けられた出力回路を有し、前記
判定手段の判定結果に応じて駆動されるスイッチング素
子の上記出力回路から上記オンオフ信号あるいはオン信
号を出力するように構成したものであることを特徴とす
る請求項１ないし７のいずれか１つに記載のモータ駆動
用電流制御装置。
【請求項９】前記駆動信号出力手段は、前記スイッチン
グ素子の対向組ごとに、パルス幅変調されたオンオフ信
号を上記対向組の１つのスイッチング素子へ出力するオ
ンオフ出力回路と、継続的なオン信号を出力するオン信
号出力回路と、上記オンオフ信号及びオン信号のオアを
とって上記対向組のもう１つのスイッチング素子へ出力
するオア回路とを有し、前記判定手段の判定結果に応じ
て駆動される対向組へ前記第１モード駆動信号を出力す
るときには上記対向組対応のオンオフ出力回路及びオン
出力回路の双方から上記オンオフ信号及びオン信号をと
もに出力し、上記判定結果に応じて駆動される対向組へ
前記第２モード駆動信号を出力するときには上記対向組
対応のオンオフ出力回路から上記オンオフ信号を出力し
上記オン信号は出力しないように構成したものであるこ
とを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載
のモータ駆動用電流制御装置。
【請求項１０】前記駆動信号出力手段は、前記スイッチ
ング素子の対向組ごとに、パルス幅変調されたオンオフ
信号を上記対向組の１つのスイッチング素子へ出力する
オンオフ出力回路と、継続的なオン信号を出力するオン
信号出力回路と、上記オンオフ信号かオン信号かの何れ
かを選択して上記対向組のもう１つのスイッチング素子
へ出力するスイッチ回路とを有し、前記判定手段の判定
結果に応じて駆動される対向組に対応する上記オンオフ
出力回路及びオン出力回路から上記オンオフ信号及びオ
ン信号をともに出力し、上記駆動が前記第１モードの駆
動信号によるものであるときには上記スイッチ回路が上
記オン信号を選択し、上記駆動が前記第２モードの駆動
信号によるものであるときには上記スイッチ回路が上記
オンオフ信号を選択するように構成したものであること
を特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の
モータ駆動用電流制御装置。
【請求項１１】前記駆動信号出力手段は、前記対向組の
１つが前記第１モード駆動信号により駆動されるときに
は、当該対向組のスイッチング素子のうち前記ブリッジ
回路の直流電源に正側にその一端が接続された素子がオ
ンオフされるように駆動しかつ他方が継続的にオンされ
るように駆動する構成としたものであることを特徴とす
る請求項１ないし10のいずれか１つに記載のモータ駆動
用電流制御装置。