JPH0487879A

JPH0487879A - 電動式操舵装置

Info

Publication number: JPH0487879A
Application number: JP2201947A
Authority: JP
Inventors: Masato Fukino; 真人吹野; Kazunori Mori; 森　和典; Hideaki Inoue; 秀明井上; Yoshinori Nakano; 良宣中野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1992-03-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、電動モータで車両の前輪あるいは後輪を補
助的に転舵する電動式操舵装置に関する。

従来の技術電動式操舵装置の例としては、車両の走行状態に応じて
後輪を電動モータにより補助的に転舵する４輪操舵装置
がある（特開昭６２−１３９７５６号公報）。

第６図は、上述した４輪操舵装置の概略図、第７図は後
輪舵角制御装置のブロック図である。

図において、５０はステアリングホイール、５１はステ
アリングシャフト、５２は前輪舵角センサ、５３は車速
センサである。そして、前輪舵角センサ５２によって検
出された前輪５８Ｌおよび５８、の舵角値信号が制御回
路５４に供給されるとともに、車速センサ５３によって
検出された車速値信号が制御回路５４に供給される。す
ると、この制御回路５４は、前輪５８Ｌおよび５８．の
舵角値と車速値とから後輪５９Ｌ、５９．の転舵角値を
算出する。この算出された後輪転舵角値は、制御回路５
４から駆動回路５５に供給され、駆動回路５４は供給さ
れた後輪転舵角値に応じた駆動信号を電動モータ５６に
供給する。そして、電動機５６が上記駆動信号に従って
、後輪５９Ｌ、５９゜を転舵する。５７は後輪舵角セン
サであり、この後輪舵角センサ５７によって検出された
後輪５９Ｌ。

５９鼠の実転舵角値信号が制御回路５４に供給され、後
輪５９．．５９．の転舵角がフィードバック制御される
。なお、前輪舵角センサ５２．車速センサ５３．後輪舵
角センサ５７からのそれぞれの検出信号は、第７図に示
すようにＡ／Ｄ変換回路６２によってＡ／Ｄ変換された
後に制御回路５４に供給される。

そして、上記第６図および第７図に示した従来例におい
ては、前輪舵角センサ５２．車速センサ５３、後輪舵角
センサ５７の異常や、駆動回路５５から電動モータ５６
にかけての回路の断線等の異常を検出する異常検出部が
制御回路５４に設けられている。この異常検出部が異常
を検出した場合には、電動モータ５６の作動を停止させ
るとともに、ブレーキ６１により後輪の舵角を固定する
ようにして、異常時の安全性を確保している。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の電動式操舵装置にあっては、
センサ５２，５３．５７や駆動回路５５から電動モータ
５６にかけての回路と、それを検出すべき制御回路５４
とに、同時に異常が発生した場合は前者側の異常を検出
することができず、電動モータが勝手に作動してしまい
操縦安定性に悪影響を及ぼすという不都合があった。

課題を解決するための手段そこで、この発明は上記問題点を解決するため、車両の
前輪または後輪を電動モータにより転舵する電動式操舵
装置において、電動モータと接続され、この電動モータ
に流れる電流を制御する電流制御素子と、電流制御素子
を駆動する駆動電位と電動モータと電流制御素子との接
続点の電位とに基づいて、電流制御素子が異常であるか
否かを検出する異常検出論理回路と、異常検出論理回路
により電流制御素子が異常であることが検出されたとき
、電動モータへの電流供給を停止する電流供給停止手段
と、を備えたことを特徴としている。

作用電流制御素子の駆動電位と、電流制御素子と電動モータ
の接続点の電位との電位レベル関係は、電流制御素子が
異常である場合と、正常である場合とで異なったものと
なる。異常検出論理回路は、上記電位レベル関係に基づ
いて、電流制御素子が異常であるか否かを検出する。し
たがって、電流制御素子の異常を適確に判断することが
できる。

実施例第１図は、この発明の一実施例のブロック図であり、電
動式４輪操舵装置に適用した場合の例である。

同図において、１は前輪舵角センサ、２は車速センサ、
３は後輪変位センサ、４はマグネット式電動モータ８の
電流を検出する電流センサ、５は電動モータ８や電流制
御素子であるＦＥＴ１２゜１２’、１３．１３’の温度
を検出する温度センサである。そして、これらセンサ１
〜５からの検出信号がマイクロコンピュータ（マイコン
）６に供給される。２２は減算回路であり、この減算回
路２２はマイコン６からの電流指令値１１と電流センサ
４から実電流値ｉを減算する。７はＰＷＭ制御回路であ
り、このＰＷＭ制御回路７はマイコン６からの回転方向
指令信号Ｓ、、Ｓｂと減算回路２２からの偏差ｅ１とに
基づいてＰＷＭ信号Ｐ１゜Ｐ、を出力する。また、ＦＥ
Ｔ１２のゲートにはマイコン６からの回転方向指令信号
Ｓ、が供給され、ＦＥＴ１２’のゲートには回転方向指
令信号Ｓｂが供給される。そして、ＦＥＴ１２のドレイ
ン−ソース間にはフライホイールダイオード１１が接続
され、ＦＥＴ１２’　のドレイン−ソース間にはフライ
ホイールダイオード１１′が接続されている。また、Ｆ
ＥＴ１２のドレインとＦＥＴ１２’のドレインとは接続
されるとともに、このＦＥＴ１２および１２′のドレイ
ンはリレー９の接点を介してバッテリ１０に接続される
。さらに、ＦＥＴ１２のソースは電動モータ８の一方端
に接続され、ＦＥＴ１２’のソースは電動モータ８の他
方端に接続される。また、ＦＥＴ１３’のゲートには、
ＰＷＭ制御回路７からのＰＷＭ信号信号炉供給され、Ｆ
ＥＴ１３のゲートにはＰＷＭ信号Ｐ、が供給される。そ
して、ＦＥＴ１３’　のドレインはＦＥＴ１２のソース
とモータ８の一方端トの接続中点に接続され、ＦＥＴ１
３のドレインはＦＥＴ１２’のソースとモータ８の他方
端トの接続中点に接続される。また、ＦＥＴ１３のソー
スとＦＥＴ１３’のソースは抵抗１４を介して接地され
ている。つまり、モータ８はＦＥＴ１２，１２’、１３
．１３’　とともにＨ形ブリッジを形成し、左右再回転
可能となっている。なお、電動モータ８が一方の方向に
回転される場合は、ＦＥＴ１２’　　　１３’がオフと
され、ＦＥＴＩ２，１３がオンとされて、図示したよう
に電流ｉがＦＥＴ１２−モータ８−ＦＥＴ１３→抵抗１
４に流れる。

また、電動モータ８が他方の方向に回転される場合は、
ＦＥＴ１２．１３がオフ、ＦＥＴ１２’１３′がオンと
されて、電流ｉがＦＥＴ１２’→モータＦ３−ＦＥＴ１
３’−抵抗４に流れる。ＦＥＴ１２または１２′がオフ
の間にはフライホイールダイオード１１または１１′に
より電流は還流されるようになっている。

また、１９はアンド回路１．１７は排他的論理和回路で
あり、この排他的論理和回路１７の入力端には、ＦＥＴ
１３のゲートのＢ点におけるＦＥＴ１３の駆動電位レベ
ル信号と、モータ８の他端Ｃ点における電位レベル信号
とが供給される。そして、アンド回路１９の入力端には
、排他的論理和回路１７からの出力信号と、ＦＥＴ１２
のゲートのＡ点におけるＦＥＴ１２の駆動電位レベル信
号とが供給される。

また、２０はアンド回路、１８は排他的論理和回路であ
り、この排他的論理和回路１８の入力端には、ＦＥＴ１
３’のゲートのＢ′点におけるＦＥＴ１３’の駆動電位
レベル信号と、モータ８の一方端Ｃ′点における電位レ
ベル信号とが供給される。そして、アンド回路２０の入
力端には、排他的論理和回路１８からの出力信号と、Ｆ
ＥＴ１２’のゲートのＡ′点におけるＦＥＴ１２’の駆
動電位レベル信号とが供給される。２１はオア回路であ
り、このオア回路２１の入力端にはアンド回路１９およ
び２０からの出力信号が供給される。

上述した排他的論理和回路１７．１８、アンド回路１９
，２０、オア回路２１により異常検出論理回路４３が構
成される。また、１６はアンド回路であり、このアンド
回路１６の入力端には、マイコン６からのリレー駆動信
号Ｒ１とオア回路２１からのリレー駆動信号Ｒ２とが供
給される。なお、リレー駆動信号Ｒ４は電流指令値ｉ、
と実電流値りとの偏差ｅ１が所定範囲内で“Ｈ″レベル
なり、所定範囲外で“Ｌ゛レベルなる。アンド回路１６
からの出力信号はトランジスタ１５のベースに供給され
る。このトランジスタ１５のエミッタは接地され、コレ
クタはリレー９のコイルを介してバッテリ１０に接続さ
れている。このトランジスタ１５がオンの場合にはリレ
ー９もオンとなって接点は閉となり、トランジスタ１５
がオフの場合にはリレー９もオフとなり接点は開となる
。なお、トランジスタ１５とリレー９とにより電流供給
停止手段が構成される。

第２図は、第１図例のマイコン６における４輪操舵の制
御ブロック図である。

第２図において、前輪舵角センサ１からの舵角信号θは
、４ＷＳ制御則回路２３．１次微分回路２４．２次微分
回路２５に供給される。そして、１次微分回路２４から
の１次微分信号θと２次微分回路２５からの２次微分信
号θとが４ＷＳ制御則回路２３に供給される。また、車
速センサ２からの車速信号Ｖも４ＷＳ制御則回路２３に
供給されており、４ＷＳ制御則回路２３は、舵角信号θ
。

１次微分信号θ、２次微分信号θ、車道信号Ｖに基づい
て、後輪変位目標値δ、。を演算しこの目標値δ、。を
減算回路２６に供給する。この減算回路２６には後輪変
位センサ３からの後輪実変位値δ１も供給されており、
変位目標値δ、。から実変位値δ、が減算され、その減
算結果である変位偏差ｅ６が演算回路２７に供給される
。この演算回路２７は、上記減算結果ｅ６からベーシッ
クな電流指令値ｉ、を演算し、減算回路２８に供給する
。

この減算回路２８には演算回路２９からの電気的な等価
減衰電流値ｉ、も供給されている。この等価減衰電流値
ｉ、は、後輪変位センサ３からの後輪実変位値δ７を１
次微分回路３０によって微分した値δ７から、演算回路
２９によって算出される。この等価減衰電流値ｉ。は、
後述する後輪制御装置３２が機械的バネ−マス系で構成
され機械的減衰項が弱い場合に、システムの共振を抑え
て安定性を増すために付加される。そして、等価減衰電
流値ｉ。は、減算回路２８において、ベーシックな電流
指令値ｉ、から減算され、電流指令値ｉ、が得られる。

マイコン６からの電流指令値１１は、減算回路２２にお
いて、電流センサ４からのモータ実電流値ｉと減算され
、その減算結果ｅｌがＰＩ制御回路３１を介してＰＷＭ
制御回路７に供給される。

そして、ＰＷＭ制御回路７の制御に従って、印加電圧Ｖ
、が電動モータ８に供給される。電動モータ８は印加電
圧Ｖ、に応じてモータ出力トルクＴ１を発生し、このモ
ータ出力トルクＴＭによって後輪制御装置３２が後輪を
転舵する。

次に、第１図における異常検出について説明する。

まず、ＦＥＴ１２，１２’　、１３．１３’等に異常が
生じ電流指令値１．と実電流値ｉとの偏差ｅ、が所定範
囲外となると、マイコン６は異常が発生したと判断しリ
レー駆動信号Ｒ，を“Ｌ°レベルとする。すると、アン
ド回路１６の出力レベルも“Ｌ”となり、トランジスタ
１５がオフとなる。このトランジスタ１５がオフとなる
と、リレー９もオフとなり、電動モータ８への電流供給
が停止される。したがって、電動モータ８の動作は停止
され、後輪舵角は一定値に固定され、不安定な作動が防
止される。

次に、マイコン６が故障した場合のＦＥＴの異常判断に
ついて第１図および第３図を参照して説明する。

電動モータ８の左回転および右回転は対称的な動作とな
るので、ここでは、ＦＥＴＩ　２’　、１３’はオフで
、ＦＥＴ１２．１３がオン帝オフ動作される場合を説明
する。ただし、ＦＥＴ１２をオンとするかＦＥＴ１２’
　をオンとするかの選択は変位偏差ｅ６の符号で決まる
が、ＦＥＴ１２とＦＥＴ１２′とを同時に゛Ｈ°レベル
または“Ｌ”レベルとすることは無い。

ＦＥＴ１２のＡ点の電位が“Ｈ”レベルの時、ＦＥＴ１
２はオンとなる。この場合、Ｂ点の電位が“Ｈ”レベル
となると、モータ８に電流１が流れ０点の電位は“Ｌ”
レベルとなる（ケース２）。

この場合、Ａ点の電位が°Ｈ”レベルで排他的論理・和
回路１７の出力が“Ｈ”レベルであるので、アンド回路
１９の出力レベルも“Ｈ”となり、信号Ｒ２のレベルも
“Ｈ”となる。したがって、信号Ｒ１が“Ｈ”レベルで
あれば、リレー９はオンの状態を保持する。

Ｂ点の電位がＨ“レベルであるにも拘らず、０点の電位
が″Ｈ″レベルの場合は、ＦＥＴ１３がオープンモード
故障となっている（ケース１）。

この場合、Ｂ点および０点の電位が共に“Ｈ“レベルと
なっているので排他的論理和回路１７の出力は“Ｌ“レ
ベルとなり、アンド回路１９の出力レベルも′Ｌ″とな
る。したがって、信号Ｒ２も“Ｌ°レベルとなってトラ
ンジスタ１５がオフとなり、リレー９がオフとなる。

次にＡ点の電位か“Ｈ”レベルで、Ｂ点の電位が″Ｌ°
レベルの時には、ＦＥＴＩ　３はオフとなるので、モー
タ８に電流ｌは流れず、０点の電位は“Ｈ″レベルなる
（ケース３）。この場合、Ａ点の電位が“Ｈ″レベル、
排他的論理和回路１７の出力も“Ｈ°レベルであるので
、アンド回路１９の出力も“Ｈ″レベルなる。したがっ
て、信号Ｒ２も“Ｈルベルとなるので、信号Ｒ１が″Ｈ
″レベルであれば、リレー９はオンの状態を保持する。

Ｂ点の電位が“Ｌ”　レベルであるにも拘らず、０点の
電位が“Ｌ”レベルの場合は、ＦＥＴ１３がショートモ
ード故障となっている（ケース４）。

この場合、Ｂ点および０点の電位が共に“Ｌ”レベルと
なっているので排他的論理和回路１７の出力は“Ｌ”レ
ベルとなり、アンド回路１９の出力レベルも“Ｌ”とな
る。したがって、信号Ｒ２も“Ｌ”レベルとなって、ト
ランジスタ１５がオフとなり、リレー９がオフとなる。

なお、Ａ′点、Ｂ′点、Ｃ′点の電位の変化に伴う、Ｆ
ＥＴ１３’の故障判断は、上述したＦＥＴ１３の故障判
断と同様であるので、説明は省略する。また、Ａ点また
はＡ′点の電位が“Ｌ”レベルの場合は、Ｂ点、０点ま
たはＢ′点　Ｑ　７点の電位からＦＥＴ１３又は１３′
の故障判断をすることはできない。したがって、Ａ点ま
たはＡ′点の電位レベルが“Ｈ”の場合に、ＦＥＴ１３
またはＦＥＴ１３’の故障判断を行うものである。

上述したように、ＦＥＴ１３または１３′が正常であれ
ば、Ａ点またはＡ′点の電位が“Ｈ”レベルの場合、Ｂ
点と０点またはＢ′点とＣ′点の電位はどちらか一方の
みが“Ｈ″となっているので、アンド回路１９または２
０の出力レベルは“Ｈ“となり、リレー駆動信号Ｒ２も
“Ｈ°レベルとなる。したがって、リレー９はオンとな
っている。また、ＦＥＴ１３または１３′が異常であれ
ば、Ｂ点と０点またはＢ′点とＣ′点の電位は共に″Ｈ
″レベルまたは″Ｌ″レベルとなっているので、アンド
回路１９または２０の出力レベルは′Ｌ″となって、リ
レー駆動信号Ｒ２も“Ｌ”レベルとなり、リレー９はオ
フとなる。

したがって、マイコン６が故障した場合においても、Ｆ
ＥＴＩ　３およびＦＥＴ１３’の異常、正常を判断して
、異常時にはリレー９をオフとしてモータ８への電流供
給が停止され、後輪舵角は一定値に固定されるので、操
舵安定性が向上される。

第４図は、この発明の他の実施例のブロック図であり、
直巻式電動モータ３３を用いた電動式４輪操舵装置に適
用した場合の例である。

同図において、３３は直巻式電動モータ、３４゜３５は
フライホイールダイオード、３６．３７は界磁巻線、３
８．３９は電流制御素子であるＦＥＴである。そして、
電動モータ３３の一方端はリレー９の接点を介してバッ
テリｌＯに接続されている。また、電動モータ３３の他
方端は界磁巻線３６、フライホイールダイオード３４を
介して、電動モータ３３の一方端に接続されている。さ
らに、界磁巻線３６とダイオード３４との接続中点はそ
のソースが接地されたＦＥＴ３８のドレインに接続され
ている。また、電動モータ３３の他方端は界磁巻線３７
．フライホイールダイオード３５を介して、電動モータ
３３の一方端に接続されている。さらに、界磁巻線３７
とダイオード３５との接続中点は、そのソースが接地さ
れたＦ　Ｅ　Ｔ２Ｏのドレインに接続されている。ＦＥ
Ｔ３８のゲートおよびＦＥＴ３９のゲートには、それぞ
れ、図示しないＰＷＭ制御回路からのＰＷＭ信号Ｐ。

およびＰ、が供給される。

界磁巻線３６とダイオード３４との接続中点Ｅの電位レ
ベル信号およびＦＥＴ３８のゲートのＤ点のＦ、ＥＴ３
８の駆動電位レベル信号は排他的論理和回路４０の入力
端に供給される。また、界磁巻線３７とダイオード３５
との接続中点Ｅ′の電位レベル信号およびＦＥＴ３９の
ゲートのＤ′点のＦＥＴ３９の駆動電位レベル信号は排
他的論理和回路４１の入力端に供給される。そして、排
他的論理和回路４０および４１の出力信号はアンド回路
４２の入力端に供給される。これら排他的論理和回路４
０，４１、アンド回路４２により異常検出論理回路４４
が構成される。アンド回路４２の出力信号はリレー駆動
信号Ｒ３として、アンド回路１６の一方の入力端に供給
される。アンド回路１６の他方の入力端には、図示しな
いマイクロコンピュータからのリレー駆動信号Ｒ１が供
給される。このリレー駆動信号Ｒ１は、第１図例と同様
に、電流指令値１１と図示しない電流センサがらのモー
タ実電流値ｌとの偏差ｅ１が所定範囲内であれば“Ｈ″
レベルなり、所定範囲外であれば“Ｌ°レベルとなる。

また、アンド回路１６の出力信号はそのエミッタが接地
されたトランジスタ１５のベースに供給される。このト
ランジスタ１５のコレクタはリレー９のコイルを介して
バッテリｌＯに接続される。このトランジスタ１５がオ
ンの場合は、リレー９もオンとなって接点は閉となり、
トランジスタ１５がオフの場合はリレー９もオフとなり
接点は開となる。このトランジスタ１５およびリレー９
により電流供給停止手段が構成される。

さて、この構成において、第５図に示すように、Ｄ点ま
たはＤ′点の電位レベルが“Ｈ”の場合、ＦＥＴ３８ま
たは３９がオンとなるので、Ｅ点またはＥ′点の電位レ
ベルが“Ｌ”となっていれば、ＦＥＴ３８または３９は
正常である。一方、Ｄ点またはＤ′点の電位レベルが“
Ｈ”の場合であって、Ｅ点またはＥ′点の電位レベルが
“Ｈ”となっていれば、ＦＥＴ３８または３９はオフと
なっており、オープンモード故障が発生している。

また、Ｄ点またはＤ′点の電位レベルが“Ｌ“の場合、
ＦＥＴ３８または３９はオフとなっているので、Ｅ点ま
たはＥ′点の電位レベルが“Ｈ”となっていれば、ＦＥ
Ｔ３８または３９は正常である。一方、Ｄ点またはＤ′
点の電位レベルが“Ｌ゛の場合であって、Ｅ点またはＥ
′点の電位レベルが“Ｌ“となっていれば、ＦＥＴ３８
または３９はショートモート故障となっている。

つまり、ＦＥＴ３８が異常の場合には、Ｄ点とＥ点の電
位レベルはともに“Ｈ”またはＬ°となり、排他的論理
和回路４０の出力レベル“Ｌ”となる。また、ＦＥＴ３
９が異常の場合にはｐ　７点とＥ′点の電位レベルはと
もに“Ｈ”または“Ｌ“となり、排他的論理和回路４１
の出力レベルは“Ｌ”　となる。

したがって、ＦＥＴ３　ｇまたはＦＥＴ３９が異常の場
合は、アンド回路４２からのリレー駆動信号Ｒ３は“Ｌ
″レベルなり、アンド回路１６の出力信号も“Ｌ”レベ
ルとなる。すると、トランジスタ１５がオフとなり、リ
レー９もオフとなって、モード３３の動作が停止される
。

この第４図例によれば、排他的論理和回路４０および４
１、アンド回路４２によって、ＦＥＴ３８および３９の
異常をマイコンとは独立して判断し、異常が発生した場
合には、モータ３３を停止して、後輪舵角値を一定値に
固定するようにしたので、マイコンが故障した場合にお
いても、ＦＥＴ３８，３９の異常を検出して、モータを
停止することができ、操縦安定性を向上することができ
る。

なお、上述した第１図例、第４図例は後輪の舵角を制御
する電動式４輪操舵装置の場合の例を示したが、この発
明は電動式４輪操舵装置のみならず、例えば電動モータ
を用いて前輪の舵角を補助的に制御する操舵装置や、ノ
１ンドルの操舵トルクをアシストする電動式パワーステ
アリング装置にも適用することができる。

発明の効果以上のように、この発明によれば、車両の前輪または後
輪を電動モータにより転舵する電動式操舵装置において
、電動モータと接続され、この電動モータに流れる電流
を制御する電流制御素子と、電流制御素子を駆動する駆
動電位と電動モータと電流制御素子との接続点の電位と
に基づいて、電流制御素子が異常であるか否かを検出す
る異常検出論理回路と、異常検出論理回路により電流制
御素子が異常であることが検出されたとき、電動モータ
への電流供給を停止する電流供給停止手段と、を備える
ようにしたので、たとえ、電動式操舵装置に搭載された
マイクロコンピュータが故障した場合においても電流制
御素子の異常を確実に検出して、電動モータを停止する
ことができ、車両の操縦安定性を向上することかできる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例のブロック図、第２図は
４輪操舵の制御ブロック図、第３図は第１図例の異常判
断説明図、第４図は、この発明の他の実施例のブロック
図、第５図は第４図例の異常判断説明図、第６図は従来
の４輪操舵装置の概略図、第７図は第６図例の後輪舵角
制御装置のブロック図である。８．３３・・・電動モータ、９・・・リレー、１０・・
・バッテリ、１２．１２’、１３．１３’、３８．３９
・・・電流制御素子、１５・・・トランジスタ、１６゜
１９．２０．４２・・・アンド回路、１７，１８，４０
．４１・・・排他的論理和回路、２１・・・オア回路、
４３．４４・・・異常検出論理回路。第４図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）車両の前輪または後輪を電動モータにより転舵す
る電動式操舵装置において、電動モータと接続され、この電動モータに流れる電流を
制御する電流制御素子と、電流制御素子を駆動する駆動電位と、電動モータと電流
制御素子との接続点の電位とに基づいて、電流制御素子
が異常であるか否かを検出する異常検出論理回路と、異常検出論理回路により電流制御素子が異常であること
が検出されたとき、電動モータへの電流供給を停止する
電流供給停止手段と、を備えたことを特徴とする電動式操舵装置。