JP3216388B2 - 電動モータ駆動式四輪操舵装置 - Google Patents

電動モータ駆動式四輪操舵装置

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JP3216388B2 JP01077294A JP1077294A JP3216388B2 JP 3216388 B2 JP3216388 B2 JP 3216388B2 JP 01077294 A JP01077294 A JP 01077294A JP 1077294 A JP1077294 A JP 1077294A JP 3216388 B2 JP3216388 B2 JP 3216388B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電動モータにより後輪
舵角を制御する電動モータ駆動式四輪操舵装置、特に後
輪舵角センサの異常検知技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電動モータを用いたパワーステア
リング制御システムで、フィードバック情報として制御
に用いられる操舵角センサの異常検知技術としては、例
えば、特開昭６３−８２８７５号公報に記載のものが知
られている。
【０００３】上記従来出典には、２個の操舵角センサを
用い、各センサ毎に変化率を算出する手段を有し、各セ
ンサ毎の変化率に差を生じた時に最小の変化率を示した
センサを異常とする異常検知技術が示されているし、ま
た、２個の操舵角センサからのセンサ出力が予め設定し
てある所定範囲を超えた時、超えたセンサを異常とする
異常検知技術が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術にあっては、２つの操舵角センサのうち一方をサ
ーボ制御に用いるメインセンサとし他方を故障監視に用
いるサブセンサとする２重系の構成となっているもので
あるため、コスト上不利であるという問題があった。
【０００５】そこで、サーボ制御に用いる操舵角センサ
をただ１つ設けてこのセンサ異常検知を行なう場合を考
えると、対比するセンサ信号がないことで、断線時でゼ
ロ信号が長時間継続して出力され続ける場合やショート
時で最大信号が長時間出力され続ける場合にのみ異常検
知ができるに過ぎない。
【０００６】このように、検知できる異常モードが限ら
れてしまうし、また、誤検知を防止するには異常が発生
してから相当の時間を要した後でなければ異常検知であ
ることを出力することができない。
【０００７】すなわち、電動モータ駆動式四輪操舵装置
では、後輪舵角センサの異常により意図しない車両挙動
に結びつくことがあるので、センサ信号のオフセット異
常を含むあらゆる異常モードについて、誤検知なく異常
の発生からできるだけ早期に異常を検知することが要求
されるのに対し、この異常検知手法ではこの要求に応え
ることができない。
【０００８】本発明は、上記課題に着目してなされたも
ので、第１の目的とするところは、電動モータにより後
輪舵角を制御する電動モータ駆動式四輪操舵装置におい
て、後輪舵角センサをただ１つ用いるだけのコスト的に
有利なシステムとしながら、誤検知なく異常発生レベル
に応じた適切な時期に後輪舵角センサの異常を検知する
ことにある。
【０００９】第２の目的とするところは、後輪舵角セン
サをただ１つ用いるだけのコスト的に有利なシステムと
しながら、わずかな信号オフセット出力の異常発生に対
しても精度良く後輪舵角センサの異常を検知することに
ある。
【００１０】第３の目的とするところは、後輪舵角セン
サをただ１つ用いるだけのコスト的に有利なシステムと
しながら、後輪舵角目標偏差の微小偏差発生時を含む様
々の異常モードに対応し、要求性能を満足する検知時期
や検知精度により後輪舵角センサの異常を検知すること
にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため請求項１記載の第１の発明の電動モータ駆動式四
輪操舵装置では、図１(イ) のクレーム対応図に示すよう
に、モータ制御電流の印加による駆動で後輪舵角を制御
する電動モータａと、前記電動モータａと後輪ｂとの間
に介装される後輪ステアリング機構ｃと、前記電動モー
タａまたは後輪ステアリング機構ｃに設けられ、そのセ
ンサ値を後輪舵角制御の位置決めフィードバック情報と
して制御に用いる後輪舵角センサｄと、各種車両運動状
態から後輪舵角目標値を算出する後輪舵角目標値算出手
段ｅと、後輪舵角センサ値と後輪舵角目標値との偏差を
算出する後輪舵角目標偏差算出手段ｆと、後輪舵角目標
偏差がゼロとなるように前記電動モータａに対しサーボ
電流を出力する後輪舵角駆動制御手段ｇと、後輪舵角偏
差とその偏差発生継続時間とが偏差が大きいほど時間を
短くする関係で表されるセンサ異常判定領域が設定され
ているセンサ異常判定領域設定手段ｈと、算出される後
輪舵角目標偏差の大きさと測定される時間がセンサ異常
判定領域に属するとの判断時、後輪舵角センサｄが異常
であると検知する第１後輪舵角センサ監視手段ｉと、を
備えていることを特徴とする。
【００１２】上記第２の目的を達成するため請求項２記
載の第２の発明の電動モータ駆動式四輪操舵装置では、
図１(ロ) のクレーム対応図に示すように、モータ制御電
流の印加による駆動で後輪舵角を制御する電動モータａ
と、前記電動モータａと後輪ｂとの間に介装される後輪
ステアリング機構ｃと、前記電動モータａまたは後輪ス
テアリング機構ｃに設けられ、そのセンサ値を後輪舵角
制御の位置決めフィードバック情報として制御に用いる
後輪舵角センサｄと、各種車両運動状態から後輪舵角目
標値を算出する後輪舵角目標値算出手段ｅと、後輪舵角
センサ値と後輪舵角目標値との偏差を算出する後輪舵角
目標偏差算出手段ｆと、後輪舵角目標偏差がゼロとなる
ように前記電動モータａに対しサーボ電流を出力する後
輪舵角駆動制御手段ｇと、前記サーボ電流を電動モータ
ａに与えた時に後輪ステアリング機構ｃにより与えられ
る舵角を電動アクチュエータの動特性に基づいて推定す
る後輪舵角推定値算出手段ｍと、後輪舵角センサ値と後
輪舵角推定値との偏差を算出する後輪舵角推定偏差算出
手段ｎと、前記サーボ電流が単調変化しているかどうか
を判断するサーボ電流変化判断手段ｏと、前記後輪舵角
推定偏差が単調変化しているかどうかを判断する後輪舵
角推定偏差変化判断手段ｐと、サーボ電流と後輪舵角推
定偏差の変化方向が同一であるかどうかを判断する変化
方向判断手段ｑと、サーボ電流の単調変化と、後輪舵角
推定偏差の単調変化と、サーボ電流と後輪舵角推定偏差
の同一方向変化とを共に満足する時、前回までの後輪舵
角推定偏差に今回算出された後輪舵角推定偏差の変化量
を加算する後輪舵角推定偏差変化量加算手段ｒと、積算
された後輪舵角推定偏差の変化量加算値が所定のしきい
値以上である時、後輪舵角センサｄが異常であると検知
する第２後輪舵角センサ監視手段ｓと、を備えているこ
とを特徴とする。
【００１３】上記第３の目的を達成するため請求項３記
載の第３の発明の電動モータ駆動式四輪操舵装置では、
図１(ハ) のクレーム対応図に示すように、請求項１記載
の第１後輪舵角センサ監視手段ｉと請求項２記載の第２
後輪舵角センサ監視手段ｓとが併せて搭載された電動モ
ータ駆動式四輪操舵装置であって、前記第１後輪舵角セ
ンサ監視手段ｉは、後輪舵角目標偏差が所定の偏差以上
の時、請求項１記載の装置に設定されているセンサ異常
判定領域による判断に基づいてセンサ異常監視情報を出
力すると共に、後輪舵角目標偏差が所定の偏差未満の微
小偏差の時、センサ異常判定領域による判断に代えて、
微小偏差の発生継続時間が所定時間以上経過した時点で
センサ異常監視情報を出力し、前記第２後輪舵角センサ
監視手段ｓは、積算された後輪舵角推定偏差の変化量加
算値が所定のしきい値以上である時、センサ異常監視情
報を出力し、両センサ監視手段ｉ，ｓからセンサ異常監
視情報が共に出力される時、後輪舵角センサｄが異常で
あると検知する第３後輪舵角センサ監視手段ｔを備えて
いることを特徴とする。
【００１４】
【作用】第１の発明の作用を説明する。
【００１５】旋回走行時、後輪舵角目標値算出手段ｅに
おいて、各種車両運動状態から後輪舵角目標値が算出さ
れ、後輪舵角偏差算出手段ｆにおいて、後輪舵角センサ
ｄからの後輪舵角センサ値と後輪舵角目標値との偏差が
算出され、後輪舵角駆動制御手段ｇにおいて、後輪舵角
目標偏差がゼロとなるように電動モータａに対しサーボ
電流を出力する、つまり、後輪舵角センサ値を後輪舵角
制御の位置決めフィードバック情報として用いることで
後輪舵角が制御される。
【００１６】そして、後輪舵角センサｄからのセンサ値
が固定故障等により異常となった時には、センサ異常判
定領域判断手段ｉにおいて、算出される後輪舵角目標偏
差の大きさと測定される時間が、センサ異常判定領域設
定手段ｈに設定されているセンサ異常判定領域に属する
かどうかが判断され、後輪舵角センサ監視手段ｋにおい
て、センサ異常判定領域であるとの判断時、後輪舵角セ
ンサｄが異常であると検知される。
【００１７】このように、後輪舵角目標偏差の大きさと
その発生時間に基づいてセンサ異常を検知する方式とし
ていることで、ただ１つの後輪舵角センサｄを用いるシ
ステムにて、しかも、後輪舵角目標偏差の瞬間的な発生
に対してはセンサ異常の誤検知を防止しながら、後輪舵
角センサｄの異常が検知される。
【００１８】また、後輪舵角目標偏差とその偏差発生継
続時間とが偏差が大きいほど時間を短くする関係で表さ
れるセンサ異常判定領域に基づく異常検知としているこ
とで、偏差が大きいと短い偏差発生継続時間を待った時
点で、また、偏差が小さいと長い偏差発生継続時間を待
った時点で後輪舵角センサｄの異常が検知されるという
ように、異常により発生する偏差の大きさにかかわらず
偏差に基づく後輪の実舵角がほぼ同程度、つまり、車両
挙動への影響度合いをほぼ同程度に抑えた適切な時期に
後輪舵角センサｄの異常が検知される。
【００１９】第２の発明の作用を説明する。
【００２０】後輪舵角センサｄからのセンサ値が固定故
障等により異常となった時には、後輪舵角推定値算出手
段ｍにおいて、サーボ電流を電動モータａに与えた時に
後輪ステアリング機構ｃにより与えられる舵角が電動ア
クチュエータの動特性に基づいて推定され、後輪舵角推
定偏差算出手段ｎにおいて、後輪舵角センサ値と後輪舵
角推定値との偏差が算出され、サーボ電流変化判断手段
ｏにおいて、サーボ電流が単調変化しているかどうかが
判断され、後輪舵角推定偏差変化判断手段ｐにおいて、
後輪舵角推定偏差が単調変化しているかどうかが判断さ
れ、変化方向判断手段ｑにおいて、サーボ電流と後輪舵
角推定偏差の変化方向が同一であるかどうかが判断さ
れ、後輪舵角推定偏差変化量加算手段ｒにおいて、サー
ボ電流の単調変化と、後輪舵角推定偏差の単調変化と、
サーボ電流と後輪舵角推定偏差の同一方向変化とを共に
満足する時、前回までの後輪舵角推定偏差に今回算出さ
れた後輪舵角推定偏差の変化量が加算され、第２後輪舵
角センサ監視手段ｓにおいて、積算された後輪舵角推定
偏差の変化量加算値が所定のしきい値以上である時、後
輪舵角センサｄが異常であると検知される。
【００２１】このように、サーボ電流と後輪舵角推定偏
差の単調変化および同一変化方向に基づいてセンサ異常
を検知する方式としていることで、ただ１つの後輪舵角
センサｄを用いるシステムにて、しかも、正常時の瞬間
的な単調変化および同一変化方向に対しては積算された
後輪舵角推定偏差の変化量加算値が所定のしきい値以上
であるかどうかの判断によりセンサ異常の誤検知を防止
しながら、後輪舵角センサｄの異常が検知される。
【００２２】また、後輪舵角目標偏差に基づき出力され
るサーボ電流には後輪舵角目標偏差情報が含まれること
で、第１の発明と同様に、適切な時期に後輪舵角センサ
ｄの異常が検知されると共に、後輪舵角センサ値と電動
アクチュエータの動特性に基づいて推定される後輪舵角
推定値との後輪舵角推定偏差を用いた検知としているこ
とで、第１の発明のように、後輪舵角目標偏差に基づく
異常検知の場合には微小目標偏差が発生するような異常
モードでは検知精度上限界があるのに対し、わずかな偏
差を見逃さない後輪舵角推定偏差を用いることで、検知
精度の限界が高められ、精度良くセンサ異常が検知され
る。
【００２３】第３の発明の作用を説明する。
【００２４】後輪舵角センサｄの異常により後輪舵角目
標偏差が所定の偏差以上となるような時には、第１後輪
舵角センサ監視手段ｉにおいて、設定されているセンサ
異常判定領域による判断に基づいてセンサ異常監視情報
が出力され、また、第２後輪舵角センサ監視手段ｓにお
いて、必然的に積算された後輪舵角推定偏差の変化量加
算値が所定のしきい値以上となることでセンサ異常監視
情報が出力され、第３後輪舵角センサ監視手段ｔにおい
て、両センサ監視手段ｉ，ｓからセンサ異常監視情報が
共に出力されることで、後輪舵角センサｄが異常である
と検知される。
【００２５】また、後輪舵角センサｄの異常により後輪
舵角目標偏差が所定の偏差未満の微小偏差となる時に
は、第１後輪舵角センサ監視手段ｉにおいて、その微小
偏差の発生継続時間が所定時間以上経過した時点でセン
サ異常監視情報が出力され、また、第２後輪舵角センサ
監視手段ｓにおいて、積算された後輪舵角推定偏差の変
化量加算値が所定のしきい値以上となった時、センサ異
常監視情報が出力され、第３後輪舵角センサ監視手段ｔ
において、両センサ監視手段ｉ，ｓからセンサ異常監視
情報が共に出力される時、後輪舵角センサｄが異常であ
ると検知される。
【００２６】このように、第１の発明の異常検知手法を
検知精度が保証される後輪舵角目標偏差が所定の偏差以
上の領域で用い、良好な検知精度という特長を持つ第２
の発明の異常検知手法を後輪舵角目標偏差が所定の偏差
未満の微小偏差領域で用いるようにしていることで、共
通の特長である後輪舵角センサｄをただ１つ用いるだけ
のコスト的に有利なシステムとしながら、後輪舵角目標
偏差の微小偏差発生時を含む様々の異常モードに対応
し、要求性能を満足する検知時期や検知精度により後輪
舵角センサｄの異常が検知される。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【００２８】まず、構成を説明する。
【００２９】図２は第１の発明〜第３の発明に対応する
実施例の電動モータ駆動式四輪操舵装置が適用された車
両を示す全体システム図、図３は実施例の電動モータ駆
動式四輪操舵装置の電動式後輪ステアリング機構を示す
図、図４は実施例装置の４ＷＳコントロールユニットを
中心とする電子制御系システム図である。
【００３０】図２において、１，２は前輪、３，４は後
輪（後輪ｂに相当）、５は機械式前輪ステアリング機
構、６は電動式後輪ステアリング機構（後輪ステアリン
グ機構ｃに相当）である。
【００３１】前記機械式前輪ステアリング機構５は、ド
ライバによって操舵されるステアリングホイール７から
ステアリングシャフト８を介して入力される操舵角を図
外のパワーステアリングにより増大し、増大した操舵角
をラックシャフト９からサイドロッド１０，１１及びナ
ックルアーム１２，１３を介して伝達し、前輪１，２に
舵角を与える機構としている。
【００３２】前記電動式後輪ステアリング機構６は、４
ＷＳコントロールユニット１４からのモータ出力によっ
て制御されるハイキャスモータ１５（電動モータａに相
当）の回転力をウォーム１６及びウォームホイール１７
により減速し、ウォームホイール１７の回転運動をピニ
オンシャフト１８のギア部とラックシャフト１９のギア
部との噛合によりラックシャフト１９の直線運動に変換
し、ラックシャフト１９からサイドロッド２０，２１及
びナックルアーム２２，２３を介して伝達し、後輪３，
４に舵角を与える機構としている。
【００３３】前記４ＷＳコントロールユニット１４は、
図４に示すように、電源回路１４ａ、センサ電源回路１
４ｂ、入力インターフェース１４ｃ、ＣＰＵ１、ＣＰＵ
２、監視回路１４ｄ、Ｄ／Ａ変換１４ｅ，１４ｆ，１４
ｇ，１４ｈ，１４ｉ、ＣＰＵ出力監視回路１４ｊ、リレ
ー出力ドライバ１４ｋ、モータ出力ドライバ１４ｍ、パ
ワステソレノイド出力ドライバ１４ｎを有する。
【００３４】前記電源回路１４ａには、バッテリ２４か
ら直接のバッテリ電源と、イグニッションスイッチ２５
からのイグニッション電源が入力される。
【００３５】前記入力インターフェース１４ｃには、ポ
テンショメータによるリア舵角センサ２６（後輪舵角セ
ンサｄに相当）からのセンサ信号と、ステアリングセン
サ２８からのセンサ信号と、車速センサ２９からのセン
サ信号と、ストップランプスイッチ３０，ブレーキスイ
ッチ３１及びインヒビットスイッチ３２からのスイッチ
信号が入力される。ここで、リア舵角センサ２６は前記
ピニオンシャフト１８の回転量を検出するセンサであ
り、そのセンサ値を後輪舵角制御の位置決めフィードバ
ック情報として制御に用いられる。
【００３６】前記リレー出力ドライバ１４ｋは、監視回
路１４ｄからの監視出力とワーニングバルブ３３からの
ワーニングバルブ出力を入力し、ハイキャスリレー３４
に対しハイキャスリレー出力を送出する。
【００３７】前記モータ出力ドライバ１４ｍは、ハイキ
ャスリレー３４を介したモータ電源により駆動され、Ｃ
ＰＵ１からＤ／Ａ変換１４ｇ，１４ｈを介した後輪舵角
指令を入力し、ハイキャスモータ１５に対しモータ出力
を送出する。
【００３８】前記パワステソレノイド出力ドライバ１４
ｎは、ＣＰＵ１からＤ／Ａ変換１４ｉを介したパワステ
指令を入力し、パワステソレノイド３５に対しパワステ
ソレノイド出力を送出する。
【００３９】次に、作用を説明する。
【００４０】［後輪舵角制御作動］図５は４ＷＳコント
ロールユニット１４のＣＰＵ１及びＣＰＵ２により所定
の制御周期にて行なわれる後輪舵角制御作動の流れを示
すフローチャートで、以下、各ステップについて説明す
る。
【００４１】ステップ５０では、車速センサ２９からの
車速Ｖと、ステアリングセンサ２８からのステアリング
舵角θと、リア舵角センサ２６からのリア舵角センサ値
δRが読み込まれる。
【００４２】ステップ５１では、車速Ｖとステアリング
舵角θにより目標後輪舵角δR*が算出される（後輪舵角
目標値算出手段ｅに相当）。この目標後輪舵角δR*は、
例えば、旋回開始時に後輪を一瞬逆相に転舵して積極的
にヨーを加えて初期回頭性を確保し、その後、同相側に
反転しヨーレイトが増加するのを抑えて車体を安定させ
る位相反転制御則等により得る。
【００４３】ステップ５２では、ステップ５１で算出さ
れた目標後輪舵角δR*とリア舵角センサ値δR の差であ
る後輪舵角目標偏差Δδ* が算出される。
【００４４】ステップ５３では、後輪舵角目標偏差Δδ
* を得るサーボ電流ＩA がハイキャスモータ１５に出力
される（後輪舵角駆動制御手段ｇに相当）。
【００４５】［リア舵角センサ異常監視作動］図６(イ)
は４ＷＳコントロールユニット１４の監視回路１４ｄに
より行なわれるリア舵角センサ異常監視作動の流れを示
すフローチャートで、以下、各ステップについて説明す
る。
【００４６】ステップ６０では、第１異常監視フラグＦ
ＬＡＧ１（センサ異常監視情報）がＦＬＡＧ１＝０に、
偏差カウント時間がゼロにリセットされる。
【００４７】ステップ６１では、図５の処理で算出され
る後輪舵角目標偏差Δδ* の大きさとその継続時間をカ
ウントし、図８に示すフェイル判定領域マップを用いて
フェイル判定が行なわれる。
【００４８】ここで、図８に示すフェイル判定領域マッ
プは、予めメモリに記憶設定されている（センサ異常判
定領域設定手段ｈに相当）。また、フェイル判定領域マ
ップの決め型について説明すると、図７に示すように、
本システムが搭載される車両を用い、後輪舵角目標偏差
Δδ* を０．９°，０．６°，０．３°，０．２°，
０．１°というように与えた時、それぞれについて後輪
実舵角が０．２４°（フェイル判定仮しきい値）に達す
る時間を測定する。この測定により得られたデータを、
縦軸に後輪舵角目標偏差Δδ* をとり横軸に偏差発生時
間をとった２次元平面上にプロットし、そのプロットし
た点を滑らかな曲線にて接続して作成する。尚、後輪舵
角目標偏差Δδ* 未満の領域では目標偏差による検知の
場合、精度上の限界であるので、この領域はフェイル判
定領域から除く。
【００４９】ステップ６２では、ステップ６１でフェイ
ル判定領域に属すると判断された時、第１異常監視フラ
グＦＬＡＧ１がＦＬＡＧ１＝１にセットされる。
【００５０】尚、ステップ６１及びステップ６２は、請
求項１記載の第１後輪舵角センサ監視手段ｉに相当す
る。
【００５１】ステップ６３では、後輪舵角目標偏差Δδ
* が微小偏差領域である０＜Δδ*＜０．０５°の状態
が１２５msec継続したかどうかが判断される。この判断
でＹＥＳの場合には、ステップ６２へ進み、ＦＬＡＧ１
＝１にセットされる。
【００５２】尚、ステップ６１〜ステップ６３は、請求
項３記載の第１後輪舵角センサ監視手段ｉに相当する。
【００５３】ステップ６４では、ＦＬＡＧ１＝１、且
つ、ＦＬＡＧ２＝１かどうかが判断される。尚、ＦＬＡ
Ｇ２は、後述する第２の検知処理にて立てられる。
【００５４】ステップ６５では、ステップ６４の判断で
ＹＥＳの場合、リア舵角センサ２６が故障であると判定
され、サーボ電流ＩA の出力が遮断されると共に、警告
灯を点灯する指令が出力される。尚、ステップ６４及び
ステップ６５は、請求項３記載の第３後輪舵角センサ監
視手段ｔに相当する。
【００５５】［第２のセンサ異常検知処理作動］図６
(ロ) は４ＷＳコントロールユニット１４の監視回路１４
ｄにより行なわれる第２のセンサ異常検知処理作動の流
れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて
説明する。
【００５６】ステップ６６では、第２異常監視フラグＦ
ＬＡＧ２（センサ異常監視情報）がＦＬＡＧ２＝０に、
後輪舵角推定偏差加算値∫Δδ# がゼロにリセットされ
る。ステップ６７では、サーボ電流ＩA とアクチュエー
タ伝達特性により推定後輪舵角δR#が下記の式により算
出され（後輪舵角推定値算出手段ｍに相当）、この推定
後輪舵角δR#とリア舵角センサ値δR により後輪舵角推
定偏差Δδ# が下記の式により算出される（後輪舵角推
定ＨＥＮＳＡ算出手段ｎに相当）。
【００５７】ここで、アクチュエータ伝達特性が伝達関
数Ｇで表される場合、推定後輪舵角δR#は、 δR#＝ｆ（ＩA ）・Ｇ の式により算出される。
【００５８】後輪舵角推定偏差Δδ# は、 Δδ# ＝δR#−δR の式により算出される。
【００５９】ステップ６８では、サーボ電流ＩA が単調
に増加変化あるいは減少変化しているかどうかが判断さ
れる（サーボ電流変化判断手段ｏに相当）。
【００６０】ステップ６９では、後輪舵角推定偏差Δδ
# が単調に増加変化あるいは減少変化しているかどうか
が判断される（後輪舵角推定偏差変化判断手段ｐに相
当）。ステップ７０では、サーボ電流ＩA と後輪舵角推
定偏差Δδ# の変化の方向が同じかどうかが判断される
（変化方向判断手段ｑに相当）。
【００６１】ステップ７１では、ステップ６８，６９，
７０の条件を全て満足する時、後輪舵角推定偏差Δδ#
の変化量が加算される（後輪舵角推定偏差変化量加算手
段ｒに相当）。
【００６２】ステップ７２では、後輪舵角推定偏差加算
値∫Δδ# が設定しきい値ａ以上かどうかが判断され
る。
【００６３】ステップ７３では、ステップ７２の条件を
満足する時、第２異常監視フラグＦＬＡＧ２がＦＬＡＧ
２＝１にセットされる。
【００６４】尚、ステップ７２及びステップ７３は、第
２後輪舵角センサ監視手段ｓに相当する。
【００６５】［センサ正常時］リア舵角センサ２６の正
常時には、図５に示す後輪舵角制御作動処理にしたがっ
て、目標後輪舵角δR*を得るべく実後輪舵角が制御され
る。
【００６６】ちなみに、図９には車速１００km/hでのス
ラローム走行時におけるステアリング操舵入力，目標後
輪舵角，実後輪舵角，舵角誤差（実後輪舵角−目標後輪
舵角）の各特性図を示す。
【００６７】この図９において、目標後輪舵角が中立位
置を境にして左右に変動するように与えられると、この
目標後輪舵角に追従するように実後輪舵角が与えられる
ことになり、その舵角誤差（＝後輪舵角目標偏差）は、
０°位置を中心にしてわずかな量の範囲内で往復変動す
る。
【００６８】したがって、リア舵角センサ２６が正常で
あり、実後輪舵角を正確に検出している場合には、所定
の後輪舵角目標偏差Δδ* を持つ状態が継続して発生す
ることはない。
【００６９】このことを逆の観点から見ると、所定の後
輪舵角目標偏差Δδ* を持つ状態が継続して発生する時
には、リア舵角センサ２６が異常であるとみなすことが
でき、この点に着目してなされたのが本発明のセンサ異
常検知処理である。
【００７０】［センサ異常時］リア舵角センサ２６の異
常時には、図６に示すリア舵角センサ異常監視作動処理
にしたがってリア舵角センサ２６の異常が検知され、後
輪舵角制御が禁止される。
【００７１】＊Δδ* ≧０．０５°の時 後輪舵角目標偏差Δδ* が０．０５°以上である時に
は、ステップ６１において、図８のマップを用いて第１
のフェイル判定が行なわれる。
【００７２】 つまり、Δδ* ≧０．９°が２０msec続いたか Δδ* ≧０．８°が２５msec続いたか Δδ* ≧０．７°が３０msec続いたか Δδ* ≧０．６°が３５msec続いたか Δδ* ≧０．５°が４０msec続いたか Δδ* ≧０．４°が５０msec続いたか Δδ* ≧０．３°が５５msec続いたか Δδ* ≧０．２５°が６５msec続いたか Δδ* ≧０．２°が７５msec続いたか Δδ* ≧０．１５°が８５msec続いたか Δδ* ≧０．１°が９５msec続いたか Δδ* ≧０．０５°が１２０msec続いたか 以上のような条件を満足すると、ステップ６２へ進み、
第１異常監視フラグＦＬＡＧ１がＦＬＡＧ１＝１にセッ
トされる。
【００７３】そして、図６(ロ) のフローチャートにした
がった第２のフェイル判定が同時に実行されるが、ステ
ップ６１の条件を満足するような時には、大きな後輪舵
角目標偏差Δδ* の発生が長い時間継続していること
で、通常、第１異常監視フラグＦＬＡＧ１が立つ前に第
２異常監視フラグＦＬＡＧ２が立ってしまい、ステップ
６２でＦＬＡＧ１＝１にセットされると、次のステップ
６４では、必然的にＦＬＡＧ１＝１かつＦＬＡＧ２＝１
の条件を満足し、ステップ６５でセンサ故障と判定され
ることになる。
【００７４】このように、後輪舵角目標偏差Δδ* が
０．０５°以上である時には、第１のフェイル判定を主
体としてセンサ異常の検知が行なわれることになる。
【００７５】＊Δδ* ＜０．０５°の時 後輪舵角目標偏差Δδ* が０．０５°未満である時に
は、ステップ６３において、後輪舵角目標偏差Δδ* が
０．０５°未満である状態が１２５msec続いたかどうか
により第１のフェイル判定が行なわれる。
【００７６】同時に、図６(ロ) のフローチャートにした
がった第２のフェイル判定が行なわれる。この第２のフ
ェイル判定では、ステップ６８のサーボ電流単調変化条
件と、ステップ６９の後輪舵角推定偏差単調変化条件
と、ステップ７０のサーボ電流と後輪舵角推定偏差の同
方向条件と、ステップ７２の後輪舵角推定偏差加算値条
件を全て満足する時、ステップ７３へ進み、第２異常監
視フラグＦＬＡＧ２がＦＬＡＧ２＝１にセットされ、ス
テップ６４では、先にＦＬＡＧ１＝１がセットされてい
ても、ＦＬＡＧ２が立つままで待ってステップ６５でセ
ンサ故障と判定されることになる。
【００７７】このように、後輪舵角目標偏差Δδ* が
０．０５°未満である時には、第２のフェイル判定を主
体としてセンサ異常の検知が行なわれることになる。
【００７８】［第１のフェイル判定］ステップ６１によ
る第１のフェイル判定では、後輪舵角目標偏差Δδ* の
大きさとその発生時間に基づいてセンサ異常を検知する
方式としていることで、ただ１つのリア舵角センサ２６
を用いるシステムにて、しかも、後輪舵角目標偏差Δδ
* の瞬間的な発生に対してはセンサ異常の誤検知を防止
しながら、リア舵角センサ２６の異常が検知される。
【００７９】また、後輪舵角目標偏差Δδ* とその偏差
発生継続時間とが偏差が大きいほど時間を短くする関係
で表されるセンサ異常判定領域（図８）に基づく異常検
知としていることで、偏差が大きいと短い偏差発生継続
時間を待った時点で、また、偏差が小さいと長い偏差発
生継続時間を待った時点でリア舵角センサ２６の異常が
検知されるというように、異常により発生する偏差の大
きさにかかわらず偏差に基づく後輪３，４の実舵角がほ
ぼ同程度、つまり、車両挙動への影響度合いをほぼ同程
度に抑えた適切な時期にリア舵角センサ２６の異常が検
知される。
【００８０】［第２のフェイル判定］図６(ロ) のフロー
チャートに示す第２のフェイル判定では、サーボ電流Ｉ
A と後輪舵角推定偏差Δδ# の単調変化および同一変化
方向に基づいてセンサ異常を検知する方式としているこ
とで、ただ１つのリア舵角センサ２６を用いるシステム
にて、しかも、正常時の瞬間的な単調変化および同一変
化方向に対しては後輪舵角推定偏差加算値∫Δδ# が設
定しきい値ａ以上であるかどうかの判断によりセンサ異
常の誤検知を防止しながら、リア舵角センサ２６の異常
が検知される。また、後輪舵角目標偏差Δδ* に基づき
出力されるサーボ電流ＩA には後輪舵角目標偏差情報が
含まれることで、第１のフェイル判定と同様に、適切な
時期にリア舵角センサ２６の異常が検知されると共に、
サーボ電流ＩA とアクチュエータ伝達特性により算出さ
れる推定後輪舵角δR#とリア舵角センサ値δR との差で
ある後輪舵角推定偏差Δδ# を用いた検知としているこ
とで、第１のフェイル判定のように、後輪舵角目標偏差
Δδ* に基づく異常検知の場合には微小目標偏差が発生
するような異常モードでは検知精度上限界があるのに対
し、わずかな偏差を見逃さない後輪舵角推定偏差Δδ#
を用いることで、検知精度の限界が高められ、精度良く
センサ異常が検知される。
【００８１】［第１と第２の組み合わせによるフェイル
判定］実施例装置では、上記第１のフェイル判定手法を
検知精度が保証される後輪舵角目標偏差Δδ* が０．０
５°以上の領域で用い、良好な検知精度という特長を持
つ第２のフェイル判定手法を後輪舵角目標偏差Δδ* が
０．０５°未満の微小偏差領域で用いるようにしてい
る。
【００８２】これにより、共通の特長であるリア舵角セ
ンサ２６をただ１つ用いるだけのコスト的に有利なシス
テムとしながら、後輪舵角目標偏差Δδ* の微小偏差発
生時を含む様々の異常モードに対応し、要求性能を満足
する検知時期や検知精度によりリア舵角センサ２６の異
常が検知される。
【００８３】［センサ異常の具体例］図１０に様々なモ
ードのセンサ異常時におけるタイムチャートを示す。
【００８４】図１０(イ) は、目標後輪舵角δR*が０°で
あるにもかかわらず、センサのオフセット故障により一
定の後輪舵角目標偏差Δδ* が出力される場合で、この
場合、最下段に示す時期に第２のフェイル判定が行なわ
れる。尚、この故障モードでΔδ* ＜０．０５°が維持
される時には、第２のフェイル判定が有用となる。
【００８５】図１０(ロ) は、目標後輪舵角δR*が０°で
あるにもかかわらず、センサ故障により次第に増大する
後輪舵角目標偏差Δδ* が出力される場合で、この場
合、最下段に示す時期に第２のフェイル判定が行なわれ
る。尚、この故障モードで後輪舵角目標偏差Δδ* が大
きい領域に入ると第１のフェイル判定が有用となる。
【００８６】図１０(ハ) は、センサ系断線故障等により
リア舵角センサ値δR がゼロのままであるにもかかわら
ず、一定の目標後輪舵角δR*が算出されることで、負側
で一定の後輪舵角目標偏差Δδ* が出力される場合で、
この場合、最下段に示す時期に第２のフェイル判定が行
なわれる。尚、この故障モードでΔδ* ＜０．０５°の
時には第２のフェイル判定が有用となる。
【００８７】図１０(ニ) は、センサ系断線故障等により
リア舵角センサ値δR がゼロのままであるにもかかわら
ず、次第に増大する目標後輪舵角δR*が算出されること
で、減少する後輪舵角目標偏差Δδ* が出力される場合
で、この場合、最下段に示す時期に第２のフェイル判定
が行なわれる。尚、この故障モードで後輪舵角目標偏差
Δδ* が大きい領域に入ると第１のフェイル判定が有用
となる。
【００８８】次に、効果を説明する。
【００８９】（１）ハイキャスモータ１５により後輪舵
角を制御する電動モータ駆動式四輪操舵装置において、
後輪舵角目標偏差Δδ* の大きさとその発生時間に基づ
いてセンサ異常を検知する第１のフエイル判定を行なう
装置としたため、リア舵角センサ２６をただ１つ用いる
だけのコスト的に有利なシステムとしながら、誤検知な
く異常発生レベルに応じた適切な時期にリア舵角センサ
２６の異常を検知することができる。
【００９０】（２）ハイキャスモータ１５により後輪舵
角を制御する電動モータ駆動式四輪操舵装置において、
サーボ電流ＩA と後輪舵角推定偏差Δδ# とが同一方向
の単調変化であり、後輪舵角推定偏差加算値∫Δδ# が
設定しきい値ａ以上である時にセンサ異常を検知する第
２のフエイル判定を行なう装置としたため、リア舵角セ
ンサ２６をただ１つ用いるだけのコスト的に有利なシス
テムとしながら、わずかな信号オフセット出力の異常発
生に対しても精度良くリア舵角センサ２６の異常を検知
することができる。
【００９１】（３）ハイキャスモータ１５により後輪舵
角を制御する電動モータ駆動式四輪操舵装置において、
第１のフェイル判定手法を検知精度が保証される後輪舵
角目標偏差Δδ* が０．０５°以上の領域で用い、良好
な検知精度という特長を持つ第２のフェイル判定手法を
後輪舵角目標偏差Δδ* が０．０５°未満の微小偏差領
域で用いる装置としたため、リア舵角センサ２６をただ
１つ用いるだけのコスト的に有利なシステムとしなが
ら、後輪舵角目標偏差Δδ* の微小偏差発生時を含む様
々の異常モードに対応し、要求性能を満足する検知時期
や検知精度によりリア舵角センサ２６の異常を検知する
ことができる。
【００９２】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。
【００９３】例えば、実施例では、第１のフェイル判定
手法と第２のフェイル判定手法とを組み合わせた第３の
発明に相当する例を示したが、第１のフェイル判定手法
と第２のフェイル判定手法とをそれぞれ独立で適用する
場合にも第１の発明と第２の発明とにそれぞれ含まれる
のは勿論である。
【００９４】
【発明の効果】請求項１記載の第１の発明にあっては、
電動モータにより後輪舵角を制御する電動モータ駆動式
四輪操舵装置において、後輪舵角目標偏差とその偏差発
生継続時間とが偏差が大きいほど時間を短くする関係で
表されるセンサ異常判定領域が設定されているセンサ異
常判定領域設定手段と、算出される後輪舵角目標偏差の
大きさと測定される時間がセンサ異常判定領域に属する
との判断時、後輪舵角センサが異常であると検知する第
１後輪舵角センサ監視手段と、を備えている装置とした
ため、後輪舵角センサをただ１つ用いるだけのコスト的
に有利なシステムとしながら、誤検知なく異常発生レベ
ルに応じた適切な時期に後輪舵角センサの異常を検知す
ることができるという効果が得られる。
【００９５】請求項２記載の第２の発明にあっては、電
動モータにより後輪舵角を制御する電動モータ駆動式四
輪操舵装置において、サーボ電流を電動モータに与えた
時に後輪ステアリング機構により与えられる舵角を電動
アクチュエータの動特性に基づいて推定する後輪舵角推
定値算出手段と、後輪舵角センサ値と後輪舵角推定値と
の偏差を算出する後輪舵角推定偏差算出手段と、サーボ
電流が単調変化しているかどうかを判断するサーボ電流
変化判断手段と、後輪舵角推定偏差が単調変化している
かどうかを判断する後輪舵角推定偏差変化判断手段と、
サーボ電流と後輪舵角推定偏差の変化方向が同一である
かどうかを判断する変化方向判断手段と、サーボ電流の
単調変化と、後輪舵角推定偏差の単調変化と、サーボ電
流と後輪舵角推定偏差の同一方向変化とを共に満足する
時、前回までの後輪舵角推定偏差に今回算出された後輪
舵角推定偏差の変化量を加算する後輪舵角推定偏差変化
量加算手段と、積算された後輪舵角推定偏差の変化量加
算値が所定のしきい値以上である時、後輪舵角センサが
異常であると検知する第２後輪舵角センサ監視手段と、
を備えている装置としたため、後輪舵角センサをただ１
つ用いるだけのコスト的に有利なシステムとしながら、
わずかな信号オフセット出力の異常発生に対しても精度
良く後輪舵角センサの異常を検知することができるとい
う効果が得られる。
【００９６】請求項３記載の第３の発明にあっては、電
動モータにより後輪舵角を制御する電動モータ駆動式四
輪操舵装置において、第１後輪舵角センサ監視手段は、
後輪舵角目標偏差が所定の偏差以上の時、請求項１記載
の装置に設定されているセンサ異常判定領域による判断
に基づいてセンサ異常監視情報を出力すると共に、後輪
舵角目標偏差が所定の偏差未満の微小偏差の時、センサ
異常判定領域による判断に代えて、微小偏差の発生継続
時間が所定時間以上経過した時点でセンサ異常監視情報
を出力し、第２後輪舵角センサ監視手段は、積算された
後輪舵角推定偏差の変化量加算値が所定のしきい値以上
である時、センサ異常監視情報を出力し、両センサ監視
手段からセンサ異常監視情報が共に出力される時、後輪
舵角センサが異常であると検知する第３後輪舵角センサ
監視手段を備えている装置としたため、後輪舵角センサ
をただ１つ用いるだけのコスト的に有利なシステムとし
ながら、後輪舵角目標偏差の微小偏差発生時を含む様々
の異常モードに対応し、要求性能を満足する検知時期や
検知精度により後輪舵角センサの異常を検知することが
できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動モータ駆動式四輪操舵装置を示す
クレーム対応図である。
【図２】本発明実施例の電動モータ駆動式四輪操舵装置
が適用された車両を示す全体システム図である。
【図３】実施例の電動モータ駆動式四輪操舵装置の電動
式後輪ステアリング機構を示す図である。
【図４】実施例装置の４ＷＳコントロールユニットを中
心とする電子制御系システム図である。
【図５】実施例装置の４ＷＳコントロールユニットのＣ
ＰＵ１及びＣＰＵ２で行なわれる後輪舵角制御作動の流
れを示すフローチャートである。
【図６】実施例装置の４ＷＳコントロールユニットの監
視回路で行なわれるモータ制御電流監視作動の流れを示
すフローチャートである。
【図７】後輪舵角目標偏差を予め与えた場合にある一定
の後輪実舵角が得られる時間を表す測定結果図である。
【図８】第１のフェイル判定で用いるフェイル判定マッ
プ図である。
【図９】センサ正常時におけるステアリング操舵入力，
目標後輪舵角，実後輪舵角，誤差を表すタイムチャート
である。
【図１０】各異常モードでの具体的な値の変化を表すタ
イムチャートである。
【符号の説明】
ａ 電動モータ ｂ 後輪 ｃ 後輪ステアリング装置 ｄ 後輪舵角センサ ｅ 後輪舵角目標値算出手段 ｆ 後輪舵角目標偏差算出手段 ｇ 後輪舵角駆動制御手段 ｈ センサ異常判定領域設定手段 ｉ 第１後輪舵角センサ監視手段 ｍ 後輪舵角推定値算出手段 ｎ 後輪舵角推定偏差算出手段 ｏ サーボ電流変化判断手段 ｐ 後輪舵角推定偏差変化判断手段 ｒ 後輪舵角推定偏差変化量加算手段 ｓ 第２後輪舵角センサ監視手段 ｔ 第３後輪舵角センサ監視手段

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータ制御電流の印加による駆動で後輪
    舵角を制御する電動モータと、 前記電動モータと後輪との間に介装される後輪ステアリ
    ング機構と、 前記電動モータまたは後輪ステアリング機構に設けら
    れ、そのセンサ値を後輪舵角制御の位置決めフィードバ
    ック情報として制御に用いる後輪舵角センサと、 各種車両運動状態から後輪舵角目標値を算出する後輪舵
    角目標値算出手段と、後輪舵角センサ値 と後輪舵角目標値との偏差を算出する
    後輪舵角目標偏差算出手段と、 後輪舵角目標偏差がゼロとなるように前記電動モータに
    対しサーボ電流を出力する後輪舵角駆動制御手段と、 後輪舵角目標偏差とその偏差発生継続時間とが偏差が大
    きいほど時間を短くする関係で表されるセンサ異常判定
    領域が設定されているセンサ異常判定領域設定手段と、 算出される後輪舵角目標偏差の大きさと測定される時間
    がセンサ異常判定領域に属するとの判断時、後輪舵角セ
    ンサが異常であると検知する第１後輪舵角センサ監視手
    段と、 を備えていることを特徴とする電動モータ駆動式四輪操
    舵装置。
  2. 【請求項２】 モータ制御電流の印加による駆動で後輪
    舵角を制御する電動モータと、 前記電動モータと後輪との間に介装される後輪ステアリ
    ング機構と、 前記電動モータまたは後輪ステアリング機構に設けら
    れ、そのセンサ値を後輪舵角制御の位置決めフィードバ
    ック情報として制御に用いる後輪舵角センサと、 各種車両運動状態から後輪舵角目標値を算出する後輪舵
    角目標値算出手段と、後輪舵角センサ値 と後輪舵角目標値との偏差を算出する
    後輪舵角目標偏差算出手段と、 後輪舵角目標偏差がゼロとなるように前記電動モータに
    対しサーボ電流を出力する後輪舵角駆動制御手段と、 前記サーボ電流を電動モータに与えた時に後輪ステアリ
    ング機構により与えられる舵角を電動アクチュエータの
    動特性に基づいて推定する後輪舵角推定値算出手段と、後輪舵角センサ値 と後輪舵角推定値との偏差を算出する
    後輪舵角推定偏差算出手段と、 前記サーボ電流が単調変化しているかどうかを判断する
    サーボ電流変化判断手段と、 前記後輪舵角推定偏差が単調変化しているかどうかを判
    断する後輪舵角推定偏差変化判断手段と、 サーボ電流と後輪舵角推定偏差の変化方向が同一である
    かどうかを判断する変化方向判断手段と、 サーボ電流の単調変化と、後輪舵角推定偏差の単調変化
    と、サーボ電流と後輪舵角推定偏差の同一方向変化とを
    共に満足する時、前回までの後輪舵角推定偏差に今回算
    出された後輪舵角推定偏差の変化量を加算する後輪舵角
    推定偏差変化量加算手段と、積算された後輪舵角推定偏差の変化量 加算値が所定のし
    きい値以上である時、後輪舵角センサが異常であると検
    知する第２後輪舵角センサ監視手段と、 を備えていることを特徴とする電動モータ駆動式四輪操
    舵装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の第１後輪舵角センサ監視
    手段と請求項２記載の第２後輪舵角センサ監視手段とが
    併せて搭載された電動モータ駆動式四輪操舵装置であっ
    て、 前記第１後輪舵角センサ監視手段は、後輪舵角目標偏差
    が所定の偏差以上の時、請求項１記載の装置に設定され
    ているセンサ異常判定領域による判断に基づいてセンサ
    異常監視情報を出力すると共に、後輪舵角目標偏差が所
    定の偏差未満の微小偏差の時、センサ異常判定領域によ
    る判断に代えて、微小偏差の発生継続時間が所定時間以
    上経過した時点でセンサ異常監視情報を出力し、 前記第２後輪舵角センサ監視手段は、積算された後輪舵
    角推定偏差の変化量加算値が所定のしきい値以上である
    時、センサ異常監視情報を出力し、 両センサ監視手段からセンサ異常監視情報が共に出力さ
    れる時、後輪舵角センサが異常であると検知する第３後
    輪舵角センサ監視手段を備えていることを特徴とする電
    動モータ駆動式四輪操舵装置。
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