JP3206783B2 - 車両の後輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の後輪の操舵を電
気モ−タの動力で行なう後輪操舵装置に関し、特に、こ
れに限る意図ではないが、車両の主操舵車輪である前輪
の操舵に連動して、補助操舵車輪である後輪を電気モ−
タの動力で操舵駆動するいわゆる自動車の４輪操舵シス
テムの、後輪自動操舵機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の操舵装置の代表的なものでは、
電気モ−タの回転動力を、ウォ−ムおよびホィ−ルで減
速してピニオンに伝達し、該ピニオンで、車輪を操舵駆
動するための出力ラックすなわち操作軸を直線駆動する
（例えば実開平１−１７６５７８号公報や特開平３−１
６４３８２号公報）。ウォ−ムおよびホィ−ルで高減速
比を得てパワ−が比較的に小さい電気モ−タで大きな駆
動力を発生しようとするが、ウォ−ムおよびホィ−ルに
よる力の伝達はほとんど滑り接触で行なわれるので、焼
付防止の為、ホィ−ルには、リン青銅，アルミニュ−ム
青銅等の軟金属が使用される。したがって、歯面疲れ強
さは一般に低く、潤滑条件，歯面精度および組付精度に
多くの注意を払う必要があると共に、大きな力に耐える
ために、ウォ−ムとホィ−ルの噛合いを深くしてホィ−
ルのギアでウォ−ムを包み込むように、両者の接触面積
を大きくする必要がある。これは動力伝達効率を低くす
るので、その分電気モ−タはパワ−が大きい大型のもの
となる。また、操舵装置は後輪２輪間に車両の左右方向
に延びて配置されるため、操舵装置を配置するスペ−ス
は、一般に左右方向には余裕があるが車両の前後方向に
つまっている。従って、操舵装置は車両の前後方向の幅
を小さくしなければならない。このような観点から、出
力ラックに噛合う出力ピニオンにハイポイドギアを固着
し、このハイポイドギアをピニオンを介して電気モ−タ
で回転駆動する操舵装置が提案されている（例えば、特
開平５−１６２６５３号公報）。

【０００３】ところで、このような操舵装置では、その
電気モ−タに通電するコントロ−ラが故障又は誤動作す
る場合、電気モ−タへの通電を停止するが、操舵装置が
中立舵角で停止した場合には実質上問題ないが、ある程
度の転舵状態で通電が停止されると、後輪が転舵のまま
となる。これを避けるために、出力ラックと駆動機構の
間にクラッチを介挿し、あるいは駆動機構を、出力ラッ
クの移動により出力回転軸が回転しうる双方向駆動が可
能なものとし、リタ−ンスプリングで出力ラックを中立
位置に押す操舵装置が提案されている。コントロ−ラが
故障のときクラッチを切離するとリタ−ンスプリングで
出力ラックが中立位置に戻される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】リタ−ンスプリングを
用いると、その力に抗して後輪を操舵しなくてはならな
い。このため、従来は、電動モ−タのエネルギ−の損失
が大きく、車両に通常に比べ大容量のバッテリを搭載し
ていた。バッテリ−が大容量になると、その重量が増
え、結果として車両の加，減速性能や燃費が悪化する。
また、リタ−ンスプリングのばね力に抗して後輪を転舵
すると、後輪操舵の制御性が劣化する。リタ−ンスプリ
ングを省略すると、電気モ−タから出力ラックは駆動し
うるがその逆の駆動は不可能な駆動機構を用いた操舵装
置では、コントロ−ラ等の異常に対応して電気モ−タの
通電を停止すると、後輪が転舵のままとなるという問題
を生じ、電気モ−タの通電が停止しているとき出力ラッ
クが駆動機構を逆駆動しうる操舵装置の場合には、コン
トロ−ラ等の異常に対応して電気モ−タの通電を停止す
ると、路面から車輪に加わる復元力により車輪が中立位
置に戻る可能性はあるが、操舵において電気モ−タに
は、路面から車輪に加わる力（時として衝撃的である）
に打勝って操舵するためのトルクが必要となり、電気モ
−タが大型化する。

【０００５】本発明の第１の目的は、外形がコンパクト
になり、電気モ−タの所要トルクが低く、しかも電気モ
−タの非通電時においても後輪から操作軸に加わる力に
よる操作軸の移動を実質上生じない後輪操舵装置を提供
することであり、第２の目的は、上記特徴に加えて、リ
タ−ンスプリングを省略しえてしかも中立復帰が可能な
後輪操舵装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、車輪(15,16)
を操舵駆動するための操作軸(25)；電気モ−タ(12)；該
電気モ−タ(12)の回転動力を前記操作軸(25)が延びる方
向の直線駆動力に変換し該方向に操作軸(25)を駆動する
歯車機構(26,27)；および、前記電気モ−タ(12)に通電
するモ−タドライバ(5,6)および該モ−タドライバ(5,6)
に通電制御信号を与えるコントロ−ラ(1,2,3)を含む電
気制御装置(9)；を備える車両の後輪操舵装置におい
て、前記電気モ−タ(12)は、ｍ≧３，ｎ≧２なるｍ相ｎ
系統の、各系統を独立に通電しうるｍ×ｎ個の電気コイ
ル(44a-44f)および中空回転軸(27)を有する、ブラシレ
ス電気モ−タ(12)であって前記操作軸(25)が前記中空回
転軸(27)の内部をその軸が延びる方向に貫通し；前記歯
車機構(26,27)は、前記中空回転軸(27)と同心である台
形雌ねじ(27sf)、および、前記操作軸(25)と一体で同心
であり、前記台形雌ねじ(27sf)に螺合した台形雄ねじ(2
6sm)を含み；前記モ−タドライバ(5,6)は、それぞれが各系統の電気
コイルに通電するｎ個のモ−タドライバ(5,6)を含み； 前記電気制御装置(9)は、コントロ−ラ(1,2,3)からｎ個
のモ−タドライバのそれぞれへの通電制御信号の供給を
選択的に遮断するためのｎ組のスイッチング手段(75,7
6)を含む； ことを特徴とする。

【０００７】なお、理解を容易にするために、カッコ内
には、図面に示し後述する実施例の対応要素に付した記
号を、付記した。以下も同様である。

【０００８】

【作用】モ−タドライバ(5,6)が電気モ−タ(12)に通電
すると、電気モ−タ(12)の中空回転軸(27)が回転し、台
形雌ねじ(27sf)が回転する。この回転により、台形雌ね
じ(27sf)に螺合した台形雄ねじ(26sm)が中空回転軸(27)
の延びる方向に移動する。すなわち台形雄ねじ(26sm)が
一体となった操作軸(25)が、中空回転軸(27)の延びる方
向に移動する。操作軸(25)の両端をそれぞれ左，右輪の
それぞれに、従来の連結態様と同様に連結することによ
り、操作軸(25)の上記移動により、後左，右輪が操舵さ
れる。

【０００９】電気モ−タの中空回転軸(27)を操作軸(25)
が貫通しているので、本発明の後輪操舵装置は、操作軸
(25)と直交する方向のサイズ（幅）は極く小さくし、そ
れによって出力トルクが少くなる分を、電気モ−タを操
作軸(25)の延びる方向に長いものとすることにより補う
ことができ、後輪操舵装置は、操作軸(25)を中心にした
小径のものにしうる。

【００１０】台形ねじ結合（27sf／26sm）では、雌ねじ
(26sf)と雄ねじ(26sm)との相対的な回転により、両者が
相対的にそれらの軸心の延びる方向に移動し、これによ
り上述のように後輪操舵が行なわれるが、両者（27sf／
26sm）間に該方向に相対的な力が加わっても、これによ
っては両者（27sf／26sm）のいずれも回転せず、両者
（27sf／26sm）の一方が軸心の延びる方向に関しては固
定されていると、両者（27sf／26sm）共に該方向には移
動しない。したがって、本発明の後輪操舵装置では、後
輪から操作軸(25)に、該操作軸(25)が直線移動可能な方
向に力が加わっても、これによって電気モ−タの負荷が
増大することはない。したがって操舵のための所要トル
クは低くてもよく、しかも電気モ−タの非通電時におい
ても車輪から操作軸(25)に加わる力による操作軸(25)の
移動は、台形ねじ結合（27sf／26sm）により阻止され
る。

【００１１】この後輪操舵装置に、前述のクラッチおよ
びリタ−ンスプリングを備えない場合には、前述のよう
に、コントロ−ラ等の異常に対応して電気モ−タの通電
を停止すると、後輪が転舵のままとなるという問題を生
ずる可能性がある。そこで本発明では、電気モ−タ(12)
は、ｍ≧３，ｎ≧２なるｍ相ｎ系統の、各系統を独立に
通電しうるｍ×ｎ個の電気コイル(44a-44f)を有するも
のとし、モ−タドライバ(5,6)は、それぞれが各系統の
電気コイルに通電するｎ個のモ−タドライバ(5,6)を含
むものとし、電気制御装置(9)は、コントロ−ラ(1,2,3)
からｎ個のモ−タドライバのそれぞれへの通電制御信号
の供給を選択的に遮断するためのｎ組のスイッチング手
段(75,76)を含むものとした。

【００１２】これにより本発明によれば、電気モ−タ(1
2)の電気コイルの一系統，一方のモ−タドライバ(5）又
はそれを制御するコントロ−ラに故障又は異常を生じた
時に該一系統の電気コイルの通電をスイッチング手段(7
5,76)で選択的に遮断して停止出来る。停止しても、他
方のモ−タドライバ(6)を使用して第２系統の電気コイ
ルに通電をして転舵を行なったりあるいは中立舵角への
戻しを行なうことができる。すなわち、一系統の回転付
勢系の故障の場合に、後輪が転舵のままとなるという事
態を回避することができる。

【００１３】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の、実施例の説明より明らかになろう。

【００１４】

【実施例】図８に、本発明の一実施例を搭載した車両
の、前後輪操舵系の構成を示す。前輪１３，１４は前輪
操舵装置１０によりステアリングホイール１９の回動操
作に応じて操舵される。前輪の操舵量は、前輪操舵装置
１０のラック（前輪の操舵駆動のための操作軸）の移動
量を検出する第１前輪舵角センサ１７とステアリングホ
イール１９が取り付けられた操舵軸に設けられた第２前
輪舵角センサ２０により検出される。第１前輪舵角セン
サ１７には、例えばポテンショメータ等のようなリニア
センサを用い、第２前輪舵角センサ２０には、回転時に
パルスを発するロータリエンコーダ等のようなステアリ
ングセンサを用いている。

【００１５】後輪１５，１６は、本発明の一実施例の主
要部である後輪操舵機構１１により操舵される。後輪操
舵機構１１は、ブラシレスモータ１２の動力で動作す
る。モータ１２の端部には、モータ１２の回転角度を検
出する磁極センサ１８が設けられている。また、後輪１
５，１６の実際の舵角を検出するための後輪操舵センサ
２１が後輪を操舵駆動する操作軸２５に結合されてい
る。

【００１６】車両には、他に、車両の速度を検出する２
系統の第１車速センサ２２，第２車速センサ２３および
車両のヨーレートを測定するヨーレートセンサ２４が備
わっている。

【００１７】モータ１２は、電子制御装置９からの信号
により制御される。電子制御装置９は、第１前輪舵角セ
ンサ１７，第２前輪舵角センサ２０，磁極センサ１８，
後輪操舵センサ２１，第１車速センサ２２，第２車速セ
ンサ２３，ヨーレートセンサ２４の各センサ出力を受
け、前輪の舵角および車両の走行状態に対応した後輪の
所要舵角を算出し、該所要舵角を実現するようにモータ
１２を駆動する。

【００１８】後輪操舵機構１１の主要部を図１に示す。
車両の進行方向に対して直角に設けられている操作軸２
５の両端部には、ボールジョイント５３を介して後輪の
ナックルアーム（図示せず）が接続されている。操作軸
２５の両端部はブーツ２８により保護されている。

【００１９】操作軸２５は、ブラシレスモ−タ１２の中
空回転軸２７を貫通している。操作軸２５には略円筒状
の雄ねじ部材２６が固着されている。中空回転軸２７の
大径に膨出した箇所の内周面には台形雌ねじ２７ｓｆが
刻まれており、雄ねじ部材２６の大径に膨出した箇所の
外周面には、台形雌ねじ２７ｓｆに螺合する台形雄ねじ
２７ｓｍが刻まれており、これらの台形雌ねじ２７ｓｆ
および台形雄ねじ２７ｓｍが図１に示すＥ２の箇所で螺
合している。該Ｅ２の箇所の拡大断面を図２に示す。

【００２０】再度図１を参照すると、操作軸２５に一体
に固着された雌ねじ部材２６には、ロ−タリポンテンシ
ョメ−タでなる後輪舵角センサ２１の回転軸に一端が固
着された、半径方向に延びるア−ムの先端が係合してい
る。操作軸２５の軸心に対して後輪舵角センサ２１の回
転軸は、図１紙面に垂直な方向に、略該ア−ムの長さ分
ずれている。これにより、操作軸２５がその軸心が延び
る方向（操舵駆動方向）に往，復動すると、後輪舵角セ
ンサ２１の回転軸が正，逆回転し、後輪舵角センサ２１
の出力信号レベルが、操作軸２５の位置（後輪舵角）に
対応する。

【００２１】モータ１２の中空回転軸２７は、４極の円
筒状の磁石４２を貫通しかつそれに固着されている。磁
石４２の側周面を略円筒状の磁性体ヨ−ク４３が取り囲
んでおり、磁性体ヨ−ク４３より磁石４２に向けて磁極
４３ａ（図３）が突出しており、磁極４３ａに電気コイ
ル４４が巻かれている。

【００２２】図３に、図１の３Ａ−３Ａ線断面を示す。
ヨ−ク４３からは磁石４２に向けて１２本の磁極４３ａ
が突出しており、電気コイル４４の各コイルは、３本の
突起を一単位にした磁極グル−プのそれぞれに巻かれて
いる。電気コイル４４の巻き方を図４に示す。図４は磁
極センサ１８（図１）側から電気コイル４４を見た図で
ある。電気コイル４４は６相に巻かれているが、半分の
３相を１系統とした２系統となっている。電気コイル４
４ａ，４４ｂ，４４ｃを１系統目、電気コイル４４ｄ，
４４ｅ，４４ｆを２系統目としている。電気コイル４４
ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅおよび４４ｆの一
端は、それぞれ端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２およ
びＷ２から出力される。電気コイル４４ａ，４４ｂ，４
４ｃの他端は電気的に接続されている。また、電気コイ
ル４４ｄ，４４ｅ，４４ｆの他端も電気的に接続されて
いる。このように、モータ１２は３相４極２系統のブラ
シレスモータとなっているので、１系統が故障により動
かなくても、他の系統によりモータを回転させることが
できる。また、２系統を同時に作動させれば、パワーが
下がることはない。電気コイル４４はそれぞれの系統ご
とに、ターミナルおよびワイヤーハーネスを介して、モ
−タドライバ５，６（図９）に接続されている。

【００２３】図１に示す磁極センサ１８を図５に示す。
基板４９のホルダ４７は、モータハウジングに固定され
ている。基板４９上には３個のホールＩＣ５０が設けら
れている。基板４９には、図５に示すように、３個のホ
ールＩＣ５０が、それぞれ６０度ずつずれて配置されて
いる。３個のホールＩＣ５０の出力は、後述の電子制御
装置９において、磁極信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣとして使用
される。

【００２４】モ−タ１２の中空回転軸２７（以下モ−タ
軸２７と称す）が回転すると、図６の磁石４２の回転状
態に示すようにホールＩＣ（図示Ａ，Ｂ，Ｃ）に対して
磁石４２が回転し、磁極センサ１８の３本の出力である
磁極信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣが図示のようにハイレベル
（Ｈ）とローレベル（Ｌ）間で変化する。図６はモータ
が時計回り（ＣＷ）に回転している状態を示す。モータ
が反時計回り（ＣＣＷ）に回転するときには図示右から
左へ向かう方向に磁極センサ１８の磁極信号ＨＡ，Ｈ
Ｂ，ＨＣが切り換わる。この磁極信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ
の切り換わりに同期して電気コイル４４の各電気コイル
の電流を切り換えれば、磁石４２すなわちロ−タが回転
する。ロ−タを回転駆動する時の電流方向については後
述する。

【００２５】図８に、図１に示す電子制御装置９の構成
を示す。電子制御装置９は車載のバッテリー５９に接続
されている。バッテリー５９は、ヒューズおよびリレー
７７を介して電源端子ＰＩＧＡに、ヒューズおよびリレ
ー７８を介して電源端子ＰＩＧＢに、接続されている。
リレー７７および７８はそれぞれリレー駆動回７９およ
び８０により開閉される。また、バッテリー５９は、ヒ
ューズおよびイグニッションスイッチＩＧＳＷを介して
電源端子ＩＧＡ，ＩＧＢに接続されている。電源端子Ｉ
ＧＡ，ＩＧＢはそれぞれ第１定電圧レギュレータ５５お
よび第２定電圧レギュレータ５６に接続されている。第
１定電圧レギュレータ５５は定電圧Ｖｃｃ１を出力す
る。び第２定電圧レギュレータ５６は定電圧Ｖｃｃ２を
出力する。

【００２６】電子制御装置９は、主制御手段である第１
マイクロプロセッサ１，第２マイクロプロセッサ２，副
制御手段であるバックアップ用マイクロプロセッサ３の
３つのマイクロプロセッサを備える。第１マイクロプロ
セッサ１，第２マイクロプロセッサ２は定電圧Ｖｃｃ１
により作動する。バックアップ用マイクロプロセッサ３
は定電圧Ｖｃｃ２により作動する。前述した第１前輪舵
角センサ１７，第２前輪舵角センサ２０，第１車速セン
サ２２，第２車速センサ２３，ヨーレートセンサ２４，
磁極センサ１８の出力はインターフェース５７を介して
それぞれ第１マイクロプロセッサ１，第２マイクロプロ
セッサ２に入力されている。また、後輪舵角センサ２１
の出力はインターフェース５８を介して第１マイクロプ
ロセッサ１，第２マイクロプロセッサ２およびバックア
ップ用マイクロプロセッサ３に入力されている。ここで
は、第１前輪舵角センサ１７の出力をθｆ１，第２前輪
舵角センサ２０の出力をθｆ２，第１車速センサ２２の
出力をＶ１，第２車速センサ２３の出力をＶ２，ヨーレ
ートセンサ２４の出力をγ，磁極センサ１８の３本の出
力をＨＡ，ＨＢ，ＨＣ，後輪舵角センサ２１の出力をθ
ｒとしている。

【００２７】前述したように電子制御装置９は３相２系
統のブラシレスモータ１２を制御する。ここでは２系統
のモータをそれぞれＭ１，Ｍ２（モ−タ１２＝モ−タＭ
１＋モ−タＭ２）として説明する。モータＭ１の各相の
端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は電子制御装置９の第１モータド
ライバ５に接続されている。モータＭ２の各相の端子Ｕ
２，Ｖ２，Ｗ２は電子制御装置９の第２モータドライバ
６に接続されている。

【００２８】ここで、第１モータドライバ５の詳細を図
９を参照して説明する。第１モータドライバ５は相切換
信号ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２
１，ＬＣ２１からなる相切換信号群Ｌとパルス幅変調
（Pulse Width Modulation）信号ＰＷＭにより制御され
る。ハイサイド側を制御するための相切換信号ＬＡ１
１，ＬＢ１１，ＬＣ１１は異常電流制限回路８８を介し
てゲート駆動回路Ｇ１１に入力される。異常電流制限回
路８８は通常は入力信号をそのまま出力側から出力す
る。ゲート駆動回路Ｇ１１はパワーＭＯＳＦＥＴである
トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１をオン−オ
フ駆動する。また、ゲート駆動回路Ｇ１１は昇圧も行
い、トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１のゲー
トに昇圧した電圧を与える。同時に、ゲート駆動回路Ｇ
１１は昇圧電圧を昇圧電圧値ＲＶ１として出力する。ト
ランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１は、電源端子
ＰＩＧＡからパターンヒューズＰＨ，チョークコイルＴ
Ｃおよび抵抗Ｒｓを介して得られる高電圧を、それぞれ
モータＭ１の３相の各端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に供給可能
に配置されている。尚、トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１
１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１のゲート
とソース間には、ツェナーダイオードが挿入されてお
り、パワーＭＯＳＦＥＴの保護を行っている。これは、
電源電圧が何らかの原因で２０Ｖを越えると、パワーＭ
ＯＳＦＥＴのゲート−ソース間電圧が２０Ｖを越え、パ
ワーＭＯＳＦＥＴが破壊されるので、これを防ぐためで
ある。尚、この場合には、リレー７７，７８のオフとト
ランジスタの駆動信号をオフする処理も行い、回路の保
護を行っている。一方、ローサイド側を制御するための
相切換信号ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１は、パルス幅
変調信号合成回路８９および異常電流制限回路８８を介
してゲート駆動回路Ｇ２１に接続されている。パルス幅
変調信号合成回路８９は相切換信号ＬＡ２１，ＬＢ２
１，ＬＣ２１をそれぞれパルス幅変調信号ＰＷＭ１と合
成する。ゲート駆動回路Ｇ２１はＭＯＳＦＥＴであるト
ランジスタＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１をオン−オフ
駆動する。これらのトランジスタＴＡ２１，ＴＢ２１，
ＴＣ２１は、モータＭ１の３相の各端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ
１とバッテリー５９のグランド間を接続可能に配置され
ている。各トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１
１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１には保護用のダイオ
ードＤ３〜８がそれぞれ接続されている。トランジスタ
ＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１に与えられる電圧は電圧
ＰＩＧＭ１として出力される。この電圧ＰＩＧＭ１と、
ゲート駆動回路Ｇ１１の昇圧電圧値ＲＶ１との差が２Ｖ
程度に下がると、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタＴＡ
１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ
２１のオン抵抗が増え、異常発熱をおこす場合がある。
したがって、電圧ＰＩＧＭ１と、ゲート駆動回路Ｇ１１
の昇圧電圧値ＲＶ１との差が所定値以下となったら全ト
ランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，
ＴＢ２１，ＴＣ２１をオフさせるようにするとよい。
尚、グランドに接続されるトランジスタＴＡ２１，ＴＢ
２１，ＴＣ２１のソースには大電流が流れるので、マイ
クロプロセッサ等の弱電回路部のグランドとは別系統で
グランドを配線するのがよい。

【００２９】抵抗Ｒｓの両端には、電流検出回路８６が
設けられており、抵抗Ｒｓに流れる電流値を検出する。
更に、電流検出回路８６は抵抗Ｒｓに流れる電流値が１
８Ａ以上のとき過電流と判定し、出力信号ＭＯＣ１から
過電流信号を出力する。また、電流検出回路８６は抵抗
Ｒｓに流れる電流値が２５Ａ以上のとき異常電流と判定
し、出力信号ＭＳ１から異常電流信号を出力する。過電
流が発生したときにはパルス幅変調信号合成回路８９に
過電流信号を与え、ローサイド側で制限をかける。

【００３０】また、異常電流が発生した場合には異常電
流制限回路８８に異常電流信号を与え、ハイサイドおよ
びローサイド側で制限をかける。この場合、全てのトラ
ンジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，Ｔ
Ｂ２１，ＴＣ２１を異常電流検出時から一定時間オフさ
せてやればよい。この一定時間は、予想される最大電流
に対してＦＥＴの安全動作領域内となるように設定する
とよい。

【００３１】電流検出回路８６により検出された電流値
はピークホールド回路１０１に与えられる。ピークホー
ルド回路１０１は電流値のピーク値をピーク信号ＭＩ１
として出力する。ピークホールド回路１０１はリセット
信号ＤＲ１が切り替わるタイミングでリセットされる。

【００３２】次に、再び図６を参照してモータＭ１の回
転動作について説明する。相切換信号のパターンは、磁
極信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣの状態に応じて表１のように設
定するとモータＭ１は回転する。時計方向の回転（Ｃ
Ｗ）は右切り、反時計方向の回転（ＣＣＷ）は左切りに
設定してある。表１における右回転の順１のように、磁
極信号が（ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ）＝（Ｈ，Ｌ，Ｈ）の場合
を想定する。このとき、相切換信号に（ＬＡ１１，ＬＢ
１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝
（Ｈ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｌ）が出力される。この状態は
図６の図示Ａの範囲の状態を示す。磁石４２の回転状態
に示すように、３つのホールＩＣの内磁極信号ＨＡとＨ
Ｃがハイレベルとなっている。巻線電流の方向はＵから
Ｖとなり、このときモータが回転し磁石４２は図示時計
方向に回転する。磁石４２が３０度回転すると、磁極信
号ＨＡがハイレベルからローレベルに切り換わる。これ
に合わせて相切換信号を（ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１
１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝（Ｈ，Ｌ，Ｌ，
Ｌ，Ｈ，Ｌ）に切り換えるとモータは連続して回転する
ようになる。このように、時計方向の回転（ＣＷ）また
は反時計方向の回転（ＣＣＷ）をモータに与えるには、
表１の順にしたがって相切換信号のパターンを切り換え
ればよい。

【００３３】

【表１】

【００３４】尚、第２モータドライバ６も第１モ−タド
ライバ５とほぼ同一構成である。第２モータドライバ６
ではモータＭ２の３相の各端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に出力
される。

【００３５】このモータＭ１，Ｍ２の故障は上記の異常
電流値の他に、ピークホールド回路１０１のピークホー
ルド値によっても検出することができる。モータＭ１，
Ｍ２では、Ｕ相−Ｖ相間，Ｖ相−Ｗ相間，または、Ｗ相
−Ｕ相間のいずれかに電流が流れるので、相切換毎にモ
ータに流れる電流をピークホールドすれば、ピーク値は
常に同じレベルになるはずである。ここで、例えば、Ｕ
相が断線すると、Ｕ相−Ｖ相間またはＷ相−Ｕ相間では
電流が流れず、Ｖ相−Ｗ相間に流れるときだけ、電流の
ピーク値が高くなる。また、Ｕ相が短絡すると、Ｕ相−
Ｖ相間またはＷ相−Ｕ相間では電流が倍増し、Ｖ相−Ｗ
相間に流れるときだけ、電流のピーク値が低くなる。し
たがって、相切換毎のピーク値が３回連続して同じレベ
ルでなければ、いずれかの相が異常であると判断でき
る。また、モータ回転速度とＰＷＭからモータ電流を推
測することができる。電流のピークホールド値がこの推
測値に対してずれた場合にもモータの異常と判断するこ
とができる。

【００３６】図８において、第１モータドライバ５は電
源端子ＰＩＧＡおよびＩＧＡから電力を得る。第１モー
タドライバ５の入力には第３リレー７５を介して第１リ
レー７が接続されている。第１リレー７は、第１マイク
ロプロセッサ１から出力された信号である相切換信号群
Ｌ（Ｌは相切換信号ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，Ｌ
Ａ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１からなる信号群）およびパ
ルス幅変調信号ＰＷＭと、バックアップ用マイクロプロ
セッサ３から出力された信号である相切換信号群Ｌ３
（Ｌ３は相切換信号ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，Ｌ
Ａ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１からなる信号群）およびパ
ルス幅変調信号ＰＷＭ３とのいずれか一方を第３リレー
７５に与える。また、第３リレー７５は、第１リレー７
と第１モータドライバ５間の接続／遮断を行う。第１リ
レー７はセレクタ４からの信号Ｓ３により切り換えられ
る。また、第３リレー７５はブレーキ信号発生回路６７
の信号Ｓ５により制御される。ブレーキ信号発生回路６
７は、図２１に示すように、セレクタ４からの信号Ｓ３
がローレベルに切り換わったとき所定時間Ｔｍｂだけ信
号Ｓ５をローレベルとし、第３リレー７５を遮断する。
第３リレー７５が遮断すると、第１モータドライバ５に
は相切換信号群Ｌ，Ｌ３およびパルス幅変調信号ＰＷ
Ｍ，ＰＷＭ３が与えられず、モータＭ１にはブレーキが
かかる。所定時間Ｔｍｂが経過すると第３リレー７５閉
じるが、このときには第一リレー７がバックアップ用マ
イクロプロッセサ３側に切り替わっており、モータ１２
はバックアップ用マイクロプロセッサ３により制御され
る。

【００３７】同様に、モータＭ２の各相の端子Ｕ２，Ｖ
２，Ｗ２は電子制御装置９の第２モータドライバ６に接
続されている。第２モータドライバ６は電源端子ＰＩＧ
ＢおよびＩＧＢから電力を得る。第２モータドライバ６
の入力には第４リレー７６を介して第２リレー８が接続
されている。第２リレー８は、第１マイクロプロセッサ
１から出力された信号である相切換信号群Ｌおよびパル
ス幅変調信号ＰＷＭと、バックアップ用マイクロプロセ
ッサ３から出力された信号である相切換信号群Ｌ３およ
びパルス幅変調信号ＰＷＭ３とのいずれか一方を第４リ
レー７６に与える。また、第４リレー７６は、第２リレ
ー８と第２モータドライバ６間の接続／遮断を行う。第
２リレー８はセレクタ４からの信号Ｓ４により切り換え
られる。また、第４リレー７６はブレーキ信号発生回路
６８の信号Ｓ６により制御される。ブレーキ信号発生回
路６８は、図２１に示すように、セレクタ４からの信号
Ｓ４がローレベルに切り替わったとき所定時間Ｔｍｂだ
け信号Ｓ５をローレベルとし、リレー７６を遮断する。
リレー７６が遮断すると、第２モータドライバ６には相
切換信号群Ｌ，Ｌ３およびパルス幅変調信号ＰＷＭ，Ｐ
ＷＭ３が与えられず、モータＭ２にはブレーキがかか
る。所定時間Ｔｍｂが経過すると第４リレー７６は閉じ
るが、このときには第２リレー８がバックアップ用マイ
クロプロセッサ３側に切り替わっており、モータ１２は
バックアップ用マイクロプロセッサ３により制御され
る。

【００３８】セレクタ４は第１マイクロプロセッサ１か
ら信号Ｓ１を受け、また、第２マイクロプロセッサ２か
ら信号Ｓ２を受け、信号Ｓ３およびＳ４をそれぞれ第１
リレー７および第２リレー８に出力する。信号Ｓ３およ
びＳ４はバックアップ用マイクロプロセッサ３にも送ら
れる。

【００３９】第２マイクロプロセッサ２は第１マイクロ
プロセッサ１の出力である相切換信号群Ｌおよびパルス
幅変調信号ＰＷＭを傍受している。また、第２マイクロ
プロセッサ２は第１マイクロプロセッサ１とデータ送受
信している。

【００４０】セレクタ４の構成を図１０に示す。セレク
タ４には電源電圧を監視するコンパレータＣＯＭＰ１が
備えられている。コンパレータＣＯＭＰ１は電源端子Ｉ
ＧＡおよびＩＧＢからダイオードＤ１およびＤ２を介し
て電源電圧を得ている。この電源電圧が抵抗により分圧
されて基準電圧ｒｅｆが生成される。基準電圧ｒｅｆは
前述の定電圧Ｖｃｃ１よりも若干高い電圧に設定されて
いる。本実施例の場合、Ｖｃｃ１は約５Ｖの出力を行
う。そこで、基準電圧ｒｅｆを７Ｖ程度に設定してい
る。コンパレータＣＯＭＰ１はこの基準電圧ｒｅｆと定
電圧Ｖｃｃ１の電圧値を比較する。定電圧Ｖｃｃ１の電
圧値が正常であれば、コンパレータＣＯＭＰ１はローレ
ベルの電圧を出力する。定電圧Ｖｃｃ１の電圧値が基準
電圧ｒｅｆ以上に高くなるとコンパレータＣＯＭＰ１は
ハイレベルの電圧を出力する。コンパレータＣＯＭＰ１
の出力は反転されてアンド回路ＡＮＤ１およびアンド回
路ＡＮＤ２に入力される。第１マイクロプロセッサ１か
らの出力Ｓ１と第２マイクロプロセッサ２からの出力Ｓ
２も同様に反転されアンド回路ＡＮＤ１およびアンド回
路ＡＮＤ２に入力される。第１マイクロプロセッサ１の
出力Ｓ１は第１マイクロプロセッサ１内で異常判定が行
われたときハイレベルとなり、それ以外はローレベルと
なる。また、第２マイクロプロセッサ２の出力Ｓ２は第
２マイクロプロセッサ２内で異常判定が行われたときハ
イレベルとなり、それ以外はローレベルとなる。したが
って、アンド回路ＡＮＤ１の出力Ｓ３およびアンド回路
ＡＮＤ２の出力Ｓ４は、定電圧Ｖｃｃ１の値が異常上昇
したとき、第１マイクロプロセッサ１が異常判定したと
き、または、第２マイクロプロセッサ２が異常判定した
とき、ローレベルとなる。第１リレー７は信号Ｓ３がロ
ーレベルのときバックアップ用マイクロプロセッサ３側
に切り換わる。また、第２リレー８は信号Ｓ４がローレ
ベルのときバックアップ用マイクロプロセッサ３側に切
り換わる。定電圧Ｖｃｃ１、第１マイクロプロセッサ
１、第２マイクロプロセッサ２共に正常のときには信号
Ｓ３およびＳ４はハイレベルとなる。第１リレー７は信
号Ｓ３がハイレベルのとき第１マイクロプロセッサ１側
に切り換わる。また、第２リレー８は信号Ｓ４がハイレ
ベルのとき第１マイクロプロセッサ１側に切り換わる。

【００４１】これにより、定電圧Ｖｃｃ１、第１マイク
ロプロセッサ１、第２マイクロプロセッサ２等のシステ
ムが正常のときには、第１モータドライバ５、第２モー
タドライバ６は第１マイクロプロセッサ１からの相切換
信号群Ｌおよびパルス幅変調信号ＰＷＭに応じてモータ
Ｍ１，Ｍ２を回転させる。

【００４２】また、システムに異常が発生したときに
は、第１モータドライバ５、第２モータドライバ６はバ
ックアップ用マイクロプロセッサ３からの相切換信号群
Ｌ３およびパルス幅変調信号ＰＷＭ３に応じてモータＭ
１，Ｍ２を回転させる。よって、システム異常時にもバ
ックアップ用マイクロプロセッサ３によりモータの制御
ができる。バックアップ用マイクロプロセッサ３の電源
には定電圧Ｖｃｃ２を使っているので、定電圧Ｖｃｃ１
が異常な時でもモータ制御が可能である。また、定電圧
Ｖｃｃ２が異常のときには、第１マイクロプロセッサ１
でモータ制御ができる。尚、信号Ｓ３，Ｓ４が切り替わ
ってから所定時間はモータブレーキ発生回路６７，６８
により所定時間だけリレー７５，７６がオフし、モータ
Ｍ１，Ｍ２にはブレーキがかかるため、モータＭ１，Ｍ
２は停止する。こののち、バックアップ用マイクロプロ
セッサ３によるモータの中立復帰が行われる。

【００４３】図１１に、第１マイクロプロセッサ１およ
び第２マイクロプロセッサ２の構成を示す。第１マイク
ロプロセッサ１の制御はブロック図で表すと、目標舵角
演算部６０、モータサーボ制御部６１、相切換制御部６
２、磁極センサ異常判定部６３、オープン制御部６４、
第２マイクロプロセッサ監視・出力部６５およびスイッ
チＳＷ１からなる。尚、第２マイクロプロセッサ２の制
御も同様にブロック図で表すと、目標舵角演算部６６、
モータサーボ制御部７０、相切換制御部７１、磁極セン
サ異常判定部７２、オープン制御部７３、第１マイクロ
プロセッサ監視部７４およびスイッチＳＷ２からなる。

【００４４】次に、第１マイクロプロセッサ１の構成に
ついて説明する。目標舵角演算部６０はヨーレート値
γ、車速Ｖおよびステアリング角θｓから目標舵角値Ａ
ＧＬＡを求める。図示していないが、車速Ｖは２つの車
速センサ２２、２３の出力値Ｖ１，Ｖ２から求める。こ
のとき、２つの車速値の平均を車速Ｖとしてもよいし、
２つの車速値の内最大値を車速Ｖとしてもよい。車速を
２系統で検出することにより、車速センサの異常を検出
することができる。また、図示していないが、前輪舵角
θｓは２つの前輪舵角センサ１７，２０の出力値θｆ
１，θｆ２から求める。通常は第１前輪舵角センサ１７
にポテンショメータを用いるが、ポテンショメータは精
度が荒い。また、第２前輪舵角センサ２０にロータリエ
ンコーダを用いると、舵角量を精度よく検出できるが、
初期舵角量を検出することができない。そこで、第１前
輪舵角センサ１７で第２舵角センサ２０の出力の絶対値
を求め、絶対値を求めた後は第２前輪舵角センサ２０の
出力をステアリング角θｓとする。

【００４５】図１２に、目標舵角演算部６０の制御ブロ
ック図を示す。ステアリングゲイン設定部８２およびヨ
ーレートゲイン設定部８３は車速Ｖの値に応じてそれぞ
れステアリングゲインＫ１（Ｖ）およびヨーレートゲイ
ンＫ２（Ｖ）を設定する。積算部８４はステアリングゲ
インＫ１（Ｖ）とステアリング角θｓとを積算し、ステ
アリング制御量θ２を得る。積算部８５はヨーレートゲ
インＫ２（Ｖ）とヨーレートγとを積算し、ヨーレート
制御量θ３を得る。一方、逆相量設定部８１はステアリ
ング角θｓから逆相制御量θ１を得る。加算部８７は逆
相制御量θ１，ステアリング制御量θ２およびヨーレー
ト制御量θ３を加算し目標舵角ＡＧＬＡを得る。

【００４６】ここで、逆相量設定部８１はステアリング
角θｓが約２００度以下の場合には逆相制御量θ１を零
とし、ステアリング角θｓが約２００度以上となったと
き所定のゲインを掛けるよう設定している。これによ
り、運転者がステアリングホイール１９を大きく廻した
場合、目標舵角ＡＧＬＡは逆相になり、車両は小回りが
きくようになる。尚、高速走行中はステアリングホイー
ル１９を２００度以上回すことはないので、高速走行中
には後輪は逆相になることはない。

【００４７】ステアリングゲイン設定部８２はステアリ
ングゲインＫ１（Ｖ）を、車速が例えば３０ｋｍ／ｈ以
下では零とし、３０〜４０ｋｍ／ｈ程度で負の値とし、
４０ｋｍ／ｈ以上で正の値とする。また、ヨーレートゲ
イン設定部８３はヨーレートゲインＫ２（Ｖ）を、車速
が３０ｋｍ／ｈ以下では零とし、３０〜４０ｋｍ／ｈ程
度以上で正の値とする。尚、具体的な数値は車両により
異なる。これにより、約３０ｋｍ／ｈの低速走行中には
後輪の舵角制御量を前述の逆相制御量θ１のみとし、高
車速になるとステアリング角とヨーレートの量に応じた
同相制御を行う。ここで、ステアリングゲインＫ１
（Ｖ）を３０〜４０ｋｍ／ｈ程度で負の値とするのは、
走行中の操舵時に一瞬だけ逆相制御し、その後同相にす
る（ヨーレートが出始めると同相に戻る）位相反転制御
を行うためである。尚、ヨーレート制御量θ３は、操舵
フィーリングを増すために、所定量以上でリミッタをか
けるようにしてもよい。

【００４８】図１３にモータサーボ制御部６１の制御ブ
ロック図を示す。微分部９０は目標舵角値ＡＧＬＡを微
分し、微分値ＳＡＧＬＡを得る。微分ゲイン設定部９１
は目標舵角値の微分値ＳＡＧＬＡから微分ゲインＹＴＤ
ＩＦＧＡＩＮを求める。ここでは微分値ＳＡＧＬＡの絶
対値から微分ゲインＹＴＤＩＦＧＡＩＮを得る。微分値
ＳＡＧＬＡの絶対値が４ｄｅｇ／Ｓｅｃ以下の場合には
微分ゲインは０に、微分値ＳＡＧＬＡの絶対値が１２ｄ
ｅｇ／Ｓｅｃ以上の場合には微分ゲインは４に設定さ
れ、微分値ＳＡＧＬＡの絶対値が４〜１２ｄｅｇ／Ｓｅ
ｃの場合には微分ゲインは０〜４の値になる。モータＭ
１の回転角度θｍは磁極センサ１８の出力から得る。図
示していないが、モータ回転角度θｍは磁極センサ１８
の出力値ＨＡ，ＨＢ，ＨＣと後輪舵角センサ２１の出力
値θｒから求める。通常は後輪舵角センサ２１にポテン
ショメータを用いるが、ポテンショメータは精度が荒
い。また、磁極センサ１８は舵角量を精度よく検出でき
るが、初期舵角量を検出することができない。そこで、
後輪舵角センサ２１で磁極センサ１８の絶対値を求め、
絶対値を求めた後は磁極センサ１８の出力変化からモー
タ回転角度θｍを求めている。回転角度θｍはバッファ
１００を介して実舵角値ＲＡＧＬとして減算部９２に与
えられる。減算部９２は目標舵角値ＡＧＬＡから実舵角
値ＲＡＧＬを減算し、舵角偏差△ＡＧＬを求める。この
舵角偏差△ＡＧＬは偏差舵角不感帯付与部９３を介して
処理される。偏差舵角不感帯付与部９３は舵角偏差△Ａ
ＧＬの絶対値が所定値Ｅ２ＰＭＡＸ以下の場合に舵角偏
差値ＥＴＨ２を０として処理するものであり、舵角偏差
△ＡＧＬの値が小さいとき、制御を停止させるものであ
る。

【００４９】得られた舵角偏差値ＥＴＨ２は比例部９６
および微分部９４に送られる。比例部９６は舵角偏差値
ＥＴＨ２を所定の比例ゲインだけ積算し、比例項ＰＡＧ
ＬＡを得る。また、微分部９４は舵角偏差値ＥＴＨ２を
微分し、舵角偏差微分値ＳＥＴＨ２を得る。舵角偏差微
分値ＳＥＴＨ２と前述の微分ゲインＹＴＤＩＦＧＡＩＮ
とが積算部９５により積算され、微分項ＤＡＧＬＡが得
られる。比例項ＰＡＧＬＡと微分項ＤＡＧＬＡは加算部
９７により加算され舵角値ＨＰＩＤが得られる。舵角値
ＨＰＩＤは偏差舵角リミッタ９８により舵角制限がかけ
られる。偏差舵角リミッタ９８は制御量ＡＮＧが舵角値
ＨＰＩＤに比例して与えられ、かつ、制御量が１．５ｄ
ｅｇ以上または−１．５ｄｅｇ以下にならないように、
制御量ＡＮＧを与える。制御量ＡＮＧはパルス幅変調変
換部９９にてパルス幅変調信号に変換され、第１モータ
ドライバ５に送られる。第１モータドライバ５はパルス
幅変調信号に応じてモータＭ１を回転させる。このよう
に、モータＭ１はサーボ制御される。また、舵角偏差は
ＰＤ制御される。この内、微分項の微分ゲインは目標舵
角値の微分値に応じて変更される。微分ゲインは目標舵
角値の微分値が小さいとき０となり、制御は比例項のみ
によりなされる。尚、上記ＰＤ制御に積分項を追加する
ようにしても構わない。また、モータＭ１の回転角度は
電源電圧の変動によっても変化するので、バッテリー電
圧を測定し、バッテリー電圧に応じて制御量ＡＧＬを補
正するようにしてもよい。

【００５０】第１マイクロプロセッサ１の磁極センサ信
号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣの入力端子には、図１４に示すよう
に、第１マイクロプロセッサ１の割込み端子と通常入力
端子を使用している。磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢはイク
スクルーシブＯＲ回路ＥＸＯＲ１の入力端子に接続され
ている。磁極センサ信号ＨＣとイクスクルーシブＯＲ回
路ＥＸＯＲ１の出力端子はイクスクルーシブＯＲ回路Ｅ
ＸＯＲ２の入力端子に接続されている。磁極センサ信号
ＨＡ，ＨＢ，ＨＣのうちいずれか１つに変化があると、
イクスクルーシブＯＲ回路ＥＸＯＲ２の出力が変化す
る。

【００５１】磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣのうちい
ずれか１つに変化があると、第１マイクロプロセッサ１
は、図１５に示すような、磁極センサ信号エッジ割り込
みルーチンを実行する。この磁極センサ信号エッジ割り
込みルーチンは磁極センサ信号を認識するとともに、図
１１の磁極センサ異常判定部６３の機能を果たしてい
る。ここでは、割り込みがある度に、磁極センサ信号の
状態を読み、今回値として記憶すると共に、今まで記憶
していた今回値を前回値として更新する処理を行う。

【００５２】図１５において、ステップ２００では、今
まで記憶していた磁極センサ信号を前回値として更新す
る。次に、ステップ２０１にて、磁極センサ信号ＨＡ，
ＨＢ，ＨＣの入力端子の状態を読み、今回値として記憶
する。次に、ステップ２０２にて、表２に示すマップか
ら前回予測値を読みだす。磁極センサ１８は、磁極セン
サ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣのうちいずれか１つが順に変化
するよう構成されている。したがって、前回値と今回値
に対して、ＨＡ，ＨＢ，ＨＣのうちのいずれか１つの極
性が変化したものになるはずである。表２のマップの前
回予測値には今回値に対してありうる状態の全て記憶さ
れている。具体的には、今回値が（ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ）
＝（Ｌ，Ｌ，Ｈ）であったとき、前回予測値は（Ｈ，
Ｌ，Ｈ）または（Ｌ，Ｈ，Ｈ）となる。図１５のステッ
プ２０３ではこの前回予測値と実際の前回値とを比較す
る。磁極センサ１８が正常に機能しておれば、前回予測
値と前回値は一致するはずである。前回予測値と前回値
が一致しておれば、ステップ２０４で異常フラグＦａｂ
ｎを０とする。また、前回予測値と前回値は一致してい
なければ、ステップ２０５で異常フラグＦａｂｎを１と
する。

【００５３】この後、磁極センサ信号エッジ割り込みル
ーチンを終了する。これにより、以後の処理において
は、異常フラグＦａｂｎが１となっていれば、磁極セン
サ１８に異常があったことがわかる。

【００５４】

【表２】

【００５５】図１６に、図１１に示す相切換制御部６２
の動作を示すフローチャートを示す。ステップ２１０で
は、前述の異常フラグＦａｂｎが１となっていれば以下
の処理をスキップする。つまり、磁極センサ１８の異常
時には相切換制御ルーチンを実施しない。ステップ２１
１で、前述の磁極センサ信号のエッジ割り込みがあった
か否かを判定する。割り込みがあった場合、ステップ２
１２〜２１４にて、時計方向の回転をすべきであれば方
向フラグＤＩに値ＣＷをセットし、反時計方向の回転を
すべきであれば方向フラグＤＩに値ＣＣＷをセットす
る。回転方向は前述の舵角値ＨＰＩＤが正か負かで判断
する。ＨＰＩＤ＞０であれば方向フラグＤＩ＝ＣＣＷ，
ＨＰＩＤ＜０であれば方向フラグＤＩ＝ＣＷとする。次
に、ステップ２１５にて、下記の表３のマップに基づき
相切換信号パターンをセットする。

【００５６】相切換信号は６ビット信号であり、各ビッ
トは下記の表４のように定められている。各ビットはハ
イレベル「Ｈ」とローレベル「Ｌ」を取りうる。ステッ
プ２１５では、今まで出力していた相切換パターンと方
向フラグＤＩの状態から次回の相切換パターンを設定す
る。例えば、現状値が（ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１
１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝（Ｈ，Ｌ，Ｌ，
Ｌ，Ｈ，Ｌ）であって、ＤＩ＝ＣＷ（時計方向の回転）
であれば、次回値として（Ｈ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｈ）を
セットする。設定された相切換パターンは第１マイクロ
プロセッサ１においては相切換信号群Ｌ１として演算さ
れる。尚、第２マイクロプロセッサ２においては相切換
信号群Ｌ２として演算される。ここで、制御サイクルが
早い場合には、この相切換制御のルーチンを前述の磁極
センサ信号エッジ割り込みルーチン内で行うとよい。
尚、方向フラグの設定の際、舵角値ＨＰＩＤがゼロの場
合には相切換はストップモードとし、（ＬＡ１１，ＬＢ
１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝
（Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ）を出力すればよい。

【００５７】

【表３】

【００５８】

【表４】

【００５９】図１７に、図１１におけるオープン制御部
６４の動作を示すフローチャートを示す。ステップ２２
０では、前述の異常フラグＦａｂｎが０となっていれば
以下の処理をスキップする。つまり、磁極センサ１８の
正常時にはオープン制御ルーチンを実施しない。したが
って、磁極センサ１８の正常時には上述の相切換制御ル
ーチンが実施され、磁極センサ１８の異常時には本オー
プン制御ルーチンが実施される。このオープン制御ルー
チンではオープン制御実施中フラグＦｏｐｌおよびタイ
マーＴを使用する。タイマーＴに所定時間をセットする
と、その後タイマーＴは次第にデクリメントされ、所定
時間後に０となる。オープン制御実施中フラグＦｏｐｌ
は初期状態で０にセットされている。ステップ２２１で
は、オープン制御実施中フラグＦｏｐｌの状態を判断
し、オープン制御実施中フラグＦｏｐｌが０であると、
次にステップ２２２にて、タイマーＴを所定時間（例え
ば１秒）にセットする。そして、タイマーＴが０以下に
なるまでの間、ステップ２２４にて、相切換パターンに
モータブレーキパターンがセットされる。モータブレー
キパターンは、 (LA11,LB11,LC11,LA21,LB21,LC21)＝(L,L,L,H,H,H)、 (LA12,LB12,LC12,LA22,LB22,LC22)＝(L,L,L,H,H,H) に設定される。所定時間を経過すると、ステップ２２５
にて、オープン制御実施中フラグＦｏｐｌが１にセット
される。次に、この状態でタイマーＴは０以下であるの
で、ステップ２２７にて表５に示すマップから次回の相
切換パターンをセットする。次に、ステップ２２８にて
タイマーＴを再びセットする。ステップ２２６ではタイ
マーＴが０以下のときのみステップ２２７を実行させる
ので、ステップ２２７はタイマーＴに設定された所定時
間毎に実行される。ステップ２２７において、次回値は
現状の相切換パターン及び後輪舵角センサ２１の出力す
る後輪舵角値θｒと所定値Ａ１との比較結果に応じて設
定される。Ａ１は零に近い値（例えば０．５度）に設定
してある。例えば、現状の相切換パターンが、(LA11,LB
11,LC11,LA21,LB21,LC21)＝(H,L,L,L,H,L)であり、後輪
舵角値θｒが−１度であった場合には、次回の相切換パ
ターンは（Ｈ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｈ）となる。

【００６０】表５のマップは、後輪舵角値が負の場合は
右回転するように、後輪舵角値が正の場合は左回転する
ように、設定してある。いずれの場合にも後輪舵角の絶
対値が零に近づくように作用する。後輪舵角の絶対値が
所定値Ａ１以下となると、相切換パターンは（Ｌ，Ｌ，
Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ）となる。このパターンの場合、モータ
１２は停止する。よって、オープン制御ルーチンでは、
後輪舵角が零になり中立復帰するように相切換パターン
を制御する。

【００６１】

【表５】

【００６２】図１８に、次に、図１１の第２マイクロプ
ロセッサ監視／出力部６５の動作を示すフローチャート
を示す。第１マイクロプロセッサ１では自分で計算した
パルス幅変調信号（ＰＷＭ１），相切換信号（相切換信
号群Ｌ１），回転方向（ＤＩ１）を有する。また、第２
マイクロプロセッサ２から通信により、第２マイクロプ
ロセッサ２で計算したパルス幅変調信号（ＰＷＭ２），
相切換信号（相切換信号群Ｌ２），回転方向（ＤＩ２）
を得る。これらを相互比較することにより、第１マイク
ロプロセッサ１または第２マイクロプロセッサ２の異常
を検出する。まず、ステップ２３０ではパルス幅変調信
号の差の絶対値を計算し、所定値Ａ２より小さいか否か
を判断する。所定値Ａ２は第１マイクロプロセッサ１，
第２マイクロプロセッサ２での考えられる計算誤差幅か
ら予め定められている。ステップ２３１では相切換信号
が一致しているか否かを判断する。また、ステップ２３
２では回転方向が一致しているか否かを判断する。判断
の結果、第１マイクロプロセッサ１と第２マイクロプロ
セッサ２との間で、パルス幅変調信号の差が小さく、相
切換信号が一致しており、かつ、回転方向が一致してい
る場合、第１マイクロプロセッサ１，第２マイクロプロ
セッサ２共正常であると判断し、ステップ２３６にて信
号Ｓ１をローレベルとする。また、いずれかに不一致が
あった場合、ステップ２３７にて信号Ｓ１をハイレベル
とする。信号Ｓ１がハイレベルになると、前述したセレ
クタ４はリレーを駆動して第１リレー７，第２リレー８
を第１マイクロプロセッサ１側からバックアップ用マイ
クロプロセッサ３側へ切り換える。

【００６３】また、第１マイクロプロセッサ１，第２マ
イクロプロセッサ２共正常であると判断したとき、ステ
ップ２３３にて、第１マイクロプロセッサ１と第２マイ
クロプロセッサ２で演算されたパルス幅変調信号ＰＷＭ
１，ＰＷＭ２の大小を比較する。そして、ステップ２３
４，２３５にて、ＰＷＭ１，ＰＷＭ２とで小さい方を、
改めてパルス幅変調信号ＰＷＭに設定する。次にステッ
プ２３３が実行されるときにはこの更新されたパルス幅
変調信号ＰＷＭとの比較が行われる。

【００６４】図１９に、図１１に示す第１マイクロプロ
セッサ監視部７４の動作を示すフローチャートを示す。
判断を行うステップ２４０〜２４２は、第１マイクロプ
ロセッサ１の第２マイクロプロセッサ監視部６５のステ
ップ２３０〜２３２と同一である。判断の結果、第１マ
イクロプロセッサ１と第２マイクロプロセッサ２との間
で、パルス幅変調信号の差が小さく、相切換信号が一致
しており、かつ、回転方向が一致している場合、第１マ
イクロプロセッサ１，第２マイクロプロセッサ２共正常
であると判断する。ここで、更に、出力しているパルス
幅変調信号ＰＷＭと演算したパルス幅変調信号ＰＷＭ２
との比較（ステップ２４３）、および、出力している相
切換信号群Ｌと演算した相切換信号群Ｌ２との比較（ス
テップ２４４）を行う。

【００６５】出力しているパルス幅変調信号ＰＷＭと演
算したパルス幅変調信号ＰＷＭ２との差が所定値以内で
あり、出力している相切換信号群Ｌと演算した相切換信
号群Ｌ２とが一致していれば、第１マイクロプロセッサ
１の出力ポートが正常であると判断する。いずれも正常
である場合には、ステップ２４５にて信号Ｓ２をローレ
ベルとする。また、いずれかに不一致があった場合、信
号Ｓ２をハイレベルとする。信号Ｓ２がハイレベルにな
ると、前述したセレクタ４はリレーを駆動して第１リレ
ー７，第２リレー８を第１マイクロプロセッサ１側から
バックアップ用マイクロプロセッサ３側へ切り換える。

【００６６】図２０に、バックアップ用マイクロプロセ
ッサ３の動作を示す。まず、ステップ２５０にて、プロ
セッサ３は、信号Ｓ３かつＳ４がハイレベルになるまで
待機する。信号Ｓ３かつＳ４がハイレベルになると、次
に、ステップ２５１で、タイマーＴが０以下になるまで
待機する。タイマーＴは時間毎にカウントダウンされる
タイマーであり、最初は所定値に設定されている。タイ
マーＴが０以下になると、ステップ２５２にて、前述の
表５に示すマップから次回の相切換パターンをセットす
る。次に、ステップ２５３にてタイマーＴを所定時間
（例えば１秒）にセットする。ステップ２５１ではタイ
マーＴが０以下のときのみステップ２５２を実行させる
ので、以後、ステップ２５２はタイマーＴに設定された
所定時間毎に実行される。ステップ２５２において、次
回値は現状の相切換パターン及び後輪舵角センサ２１の
出力する後輪舵角値θｒと所定値Ａ１との比較結果に応
じて設定される。ここでは、前述のオープン制御部６４
にて使用した表５のパターンをそのまま使用している。
したがって、バックアッププロセッサ３の制御において
も、後輪舵角が零になり中立復帰するように相切換パタ
ーンが制御される。尚、信号Ｓ３かつＳ４がハイレベル
になると、前述のブレーキ信号発生回路６７，６８及び
第３，第４リレー７５，７６を用いたハードウェア構成
により所定時間だけモータＭ１，Ｍ２にブレーキがかか
る。その後、バックアップ用マイクロプロセッサ３によ
る、モ−タ１２の、中立復帰のための駆動が行われるこ
とになる。

【００６７】尚、本実施例においては、ブラシレスモー
タ１２の回転センサとして、ホ−ルＩＣを用いる磁極セ
ンサ１８を使用しているが、発光ダイオードを利用した
光パルス式のセンサ等のエンコーダを用いても構わな
い。

【００６８】本実施例においては、モータ１２を２系統
の電気コイルを備えるものとして、制御上は仮想的にモ
−タＭ１とＭ２に２分割し、モータドライバを２系統と
している。これは、片方のモータやモータドライバに故
障が生じた場合でも他方を駆動して中立復帰ができるよ
うにするためである。モータＭ１系統が故障と判断され
たとき、例えば、モータＭ１のモータドライバー５内で
異常電流が検出されたような場合には、リレー駆動回路
７９によりリレー７７を開とする。そして、モータＭ２
を駆動して、後輪操舵系を中立復帰させる。また、モー
タＭ２系統が故障と判断されたとき、リレー駆動回路８
０によりリレー７８を開とする。そして、モータＭ１を
駆動して後輪操舵系を中立復帰させる。これらの場合、
片方のモータだけでの駆動になるので出力は下がるが、
後輪操舵系にクラッチやリタ−ンスプリングを備えなく
ても、中立復帰が実現する。

【００６９】また、本実施例においては、第１マイクロ
プロセッサ１と第２マイクロプロセッサ２のそれぞれが
演算したパルス幅変調信号，相切換信号，回転方向を比
較してコントロールユニットである第１マイクロプロセ
ッサ１および第２マイクロプロセッサ２の異常を判断し
ているが、更に、それぞれが演算した車速信号等の入力
信号を互いに比較して異常を検出するようにしてもよ
い。

【００７０】以上説明したように、本実施例において
は、モータ１２（Ｍ１＋Ｍ２），モータの回転により制
御される後輪操舵機構１１，モータを回転させるモータ
ドライバ５，６、モータドライバを制御可能な主制御手
段である第１マイクロプロセッサ１、第１マイクロプロ
セッサ１の異常を検出する異常検出手段である第２マイ
クロプロセッサ２、第１マイクロプロセッサ１の異常時
に第１マイクロプロセッサ１側からモータドライバへの
出力を遮断し、ブレーキ信号をモータドライバに出力す
る切換手段であるブレーキ信号発生回路６７，６８及び
第３，第４リレー７５，７６を備えている。よって、第
１マイクロプロセッサ１が異常時には、モータの回転が
停止し、後輪の舵角が維持されるため、クラッチおよび
リターンスプリングを用いず、かつ、コントロールユニ
ットの異常に対しても過転舵を防止できる。リターンス
プリングがないことにより、モータの駆動トルクを小さ
くでき、小型化ができる。また、操舵速度を速くするこ
とができる。

【００７１】また、上記実施例によれば、後輪操舵機構
１１は、横方向に移動して後輪を転舵させる操作軸２５
をブラシレスモ−タの回転軸２７に通しているので、機
構１１は、操作軸２５の延びる方向（横方向）には比較
的に長いが、該方向に直交する方向には短い（幅が狭
い）、スリムなものとなっている。

【００７２】

【発明の効果】電気モ−タの中空回転軸(27)を操作軸(2
5)が貫通しているので、本発明の後輪操舵装置は、操作
軸(25)と直交する方向のサイズ（幅）は極く小さくし、
それによって出力トルクが少くなる分を、電気モ−タを
操作軸(25)の延びる方向に長いものとすることにより補
うことができ、操舵装置は、操作軸(25)を中心にした小
径のものにしうる。

【００７３】台形ねじ結合（27sf／26sm）では、雌ねじ
(26sf)と雄ねじ(26sm)との相対的な回転により、両者が
相対的にそれらの軸心の延びる方向に移動し、これによ
り上述のように操舵が行なわれるが、両者（27sf／26s
m）間に該方向に相対的な力が加わっても、これによっ
ては両者（27sf／26sm）のいずれも回転せず、両者（27
sf／26sm）の一方が軸心の延びる方向に関しては固定さ
れていると、両者（27sf／26sm）共に該方向には移動し
ない。したがって、本発明の後輪操舵装置では、後輪か
ら操作軸(25)に、該操作軸(25)が直線移動可能な方向に
力が加わっても、これによって電気モ−タの負荷が増大
することはない。したがって操舵のための所要トルクは
低くてもよく、しかも電気モ−タの非通電時においても
車輪から操作軸(25)に加わる力による操作軸(25)の移動
は、台形ねじ結合（27sf／26sm）により阻止される。

【００７４】更に本発明では、電気モ−タ(12)は、ｍ≧
３，ｎ≧２なるｍ相ｎ系統の、各系統を独立に通電しう
るｍ×ｎ個の電気コイル(44a-44f)を有するものとし、
モ− タドライバ(5,6)は、それぞれが各系統の電気コイ
ルに通電するｎ個のモ−タドライバ(5,6)を含むものと
し、電気制御装置(9)は、コントロ−ラ(1,2,3)からｎ個
のモ−タドライバのそれぞれへの通電制御信号の供給を
選択的に遮断するためのｎ組のスイッチング手段(75,7
6)を含むものとしたので、電気モ−タ(12)の電気コイル
の一系統，一方のモ−タドライバ(5）又はそれを制御す
るコントロ−ラに故障又は異常を生じた時に該一系統の
電気コイルの通電をスイッチング手段(75,76)で選択的
に遮断して停止出来る。停止しても、他方のモ−タドラ
イバ(6)を使用して第２系統の電気コイルに通電をして
転舵を行なったりあるいは中立舵角への戻しを行なうこ
とができる。すなわち、一系統の回転付勢系の故障の場
合に、後輪が転舵のままとなるという事態を回避するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の機構主要部の縦断面図で
ある。

【図２】 図１に示す螺合部Ｅ２の拡大縦断面図であ
る。

【図３】 図１の３Ａ−３Ａ線拡大断面図である。

【図４】 図３に示すモータの電気コイル４４の分布を
示す、図１の６Ａ−６Ａ線の、矢印方向とは逆方向に見
た横断面図である。

【図５】 図１の６Ａ−６Ａ線拡大断面図である。

【図６】 図１に示すブラシレスモータ１２の磁石４２
の回転角と電気コイル通電信号の関係を示すタイムチャ
−トである。

【図７】 本発明の一実施例を組込んだ後輪操舵システ
ムの構成を示すブロック図である。

【図８】 図７に示す電子制御装置９の構成を示すブロ
ック図である。

【図９】 図８に示すドライバ５の構成を示すブロック
図である。

【図１０】 図８に示すセレクタ４の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１１】 図８に示すマイクロプロセッサ１および２
の機能構成を示すブロック図である。

【図１２】 図１１に示す目標舵角演算部６０の機能構
成を示すブロック図である。

【図１３】 図１１に示すモータサーボ制御部６１の機
能構成を示すブロック図である。

【図１４】 図８に示すインタ−フェイス５７の中の磁
極センサ用入力回路を示す電気回路図である。

【図１５】 図１１に示す磁極センサ異常判定６３の内
容を示すフロートチャートである。

【図１６】 図１１に示す相切換制御６２の内容を示す
フロートチャートである。

【図１７】 図１１に示すオープン制御６４の内容を示
すフロートチャートである。

【図１８】 図１１に示すＣＰＵ監視（第２マイクロプ
ロセッサ監視）の内容を示すフロートチャートである。

【図１９】 図１１に示すＣＰＵ監視（第１マイクロプ
ロセッサ監視）の内容を示すフロートチャートである。

【図２０】 図８に示すバックアップ用マイクロプロセ
ッサ３の動作内容を示すフロートチャートである。

【図２１】 図８に示すブレーキ信号発生回路６７，６
８の入，出力信号を示すタムチャ−トである。

【符号の説明】

１：第１マイクロプロセッサ ２：第２マイクロ
プロセッサ ４：セレクタ ３：バックアップ
用マイクロプロセッサ ５，６：第１，第２モータドライバ ７，８：第１，第
２リレー ９：電子制御装置 １０：前輪操舵装
置 １１：後輪操舵機構 １２：モータ １３，１４：前輪 １５，１６：後輪 １７，２０：第１，第２前輪舵角センサ １８：磁極センサ １９：ステアリン
グホイール ２１：後輪舵角センサ ２２，２３：第
１，第２車速センサ ２４：ヨーレートセンサ ２５：操作軸 ２６：雄ねじ部材 ２７：回転軸 ２８：ブーツ ４２：磁石 ４３：コア ４３ａ：突起 ４４：モータ巻線 ４４a,４４b,４４c,４４d,４４e,４４ｆ：巻線 ４７：ホルダ ４９：基板 ５０：ホールＩＣ ５３：ボールジョ
イント ５５，５６：第１，第２定電圧レギュレータ ５７，５８：インターフェース ５９：バッテリー ６０，６６：目標舵角演算部 ６１，７０：モー
タサーボ制御部 ６２，７１：相切換制御部 ６３，７２：磁極
センサ異常判定部 ６４，７３：オープン制御部 ６５：第２マイクロプロセッサ監視・出力部 ６７，６８：ブレーキ信号発生回路 ７５，７６：第
３，第４リレー ７４：第１マイクロプロセッサ監視部 ７７，７８：リレー ７９，８０：リレ
ー駆動回路 ８１：逆相量設定部 ８２：ステアリン
グイン設定部 ８３：ヨーレートゲイン設定部 ８４，８５，９
５：積算部 ８６：電流検出回路 ８７，９７：加算
部 ９０，９４：徴分部 ８８：異常電流制
限回路 ８９：パルス幅変調信号合成回路 ９１：徴分ゲイン
設定部 ９２：減算部 ９３：偏差舵角不
感帯付与部 ９６：比例部 ９８：偏差舵角リ
ミッタ ９９：パルス幅変調変換部 １００：バッファ １０１：ピークホールド回路 AGLA：目標舵角値 AND1,AND2：アンド回路 ANG：制御量 COMP1：コンパレータ D1〜8：ダイオード DAGLA：徴分項 DR1：リセット信号 E2PMAX：所定値 ETH2：舵角偏差値 EXOR1,EXOR2：イクスクルーシブＯＲ回路 G11,G21：ゲート駆動回路 HA,HB,HC：磁極信
号 HPID：舵角値 IGA,IGB：電源端子 IGSW：イグニッションスイッチ K1(V)：ステアリン
グゲイン K2(V)：ヨーレートゲイン L,L1,L2,L3：相切
換信号群 LA11,LB11,LC11,LA21,LB21,LC21:相切換信号 M1,M2：モータ MI1：ピーク信号 MOC1,MS1：出力信号 PAGLA：比例項 PH：パターンヒューズ PIGA,PIGB：電源端
子 PIGM1：電圧 PWM,PWM1,PWM2：パル
ス幅変調信号 RAGL：実舵角値 ref：基準電圧 S1,S2,S3,S4,S5,S6：信号 Rs：抵抗 RV1：昇圧電圧値 SAGLA：徴分値 SETH：舵角偏差徴分値 SW1,SW2：スイッチ TA11,TB11,TC11,TA21,TB21,TC21：トランジスタ TC：チョークコイル U1,V1,W1,U2,V2,W
2：端子 V：車速 Vcc1,Vcc2：定電圧 YTDIFGAIN：徴分ゲイン ΔAGL：舵角偏差 γ：ヨーレート値 θ1：逆相制御量 θ2,θ3：ステアリング制御量 θm：回転角度 θs：ステアリング角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤 田 耕 造 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 審査官 小関 峰夫 (56)参考文献 特開 昭60−206782（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−103763（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−139560（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−62833（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−37112（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−65055（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪を操舵駆動するための操作軸；電気モ
   −タ；該電気モ−タの回転動力を前記操作軸が延びる方
   向の直線駆動力に変換し該方向に操作軸を駆動する歯車
   機構；および、前記電気モ−タに通電するモ−タドライ
   バおよび該モ−タドライバに通電制御信号を与えるコン
   トロ−ラを含む電気制御装置；を備える車両の後輪操舵
   装置において、 前記電気モ−タは、ｍ≧３，ｎ≧２なるｍ相ｎ系統の、
   各系統を独立に通電しうるｍ×ｎ個の電気コイルおよび
   中空回転軸を有する、ブラシレス電気モ−タであって前
   記操作軸が前記中空回転軸の内部をその軸が延びる方向
   に貫通し；前記歯車機構は、前記中空回転軸と同心であ
   る台形雌ねじ、および、前記操作軸と一体で同心であ
   り、前記台形雌ねじに螺合した台形雄ねじを含み；前記モ−タドライバは、それぞれが各系統の電気コイル
   に通電するｎ個のモ−タドライバを含み； 前記電気制御装置は、コントロ−ラからｎ個のモ−タド
   ライバのそれぞれへの通電制御信号の供給を選択的に遮
   断するためのｎ組のスイッチング手段を含む； ことを特
   徴とする車両の後輪操舵装置。
2. 【請求項２】前記コントロ−ラは、通電制御信号をモ−
   タドライバに与える第１マイクロプロセッサ，該第１マ
   イクロプロセッサの動作を監視し異常動作を検知すると
   異常信号を発生する第２マイクロプセロッサ、および、
   異常信号に応答して通電制御信号を発生する第３マイク
   ロプロセッサを含み； 前記電気制御装置は、第１マイクロプロセッサが発生す
   る通電制御信号と第３マイクロプロセッサが発生する通
   電制御信号を選択的に、前記ｎ組のスイッチング手段を
   介してモ−タドライバに与えるための切換手段を含む ；
   請求項１記載の車両の後輪操舵装置。