JPH06115445A - 電動式の４輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は後輪を電動モータによって操舵する
４輪操舵装置に係るものであって、操舵制御部の暴走等
によって後輪が不要に操舵されることが確実に阻止され
るようにする４輪操舵装置を提供することを目的とす
る。 【構成】極性によって方向が表現されたモータ電流指令
信号から信号分離回路25で方向信号を分離し、この方向
信号をディジタル状の方向信号と比較回路27で比較す
る。信号分離回路25で分離された電流信号の絶対値は、
モータ駆動回路26に対して供給するものであり、このモ
ータ駆動回路26ではディジタル状の方向信号と電流信号
とによって、後輪操舵の駆動源である電動モータ15を制
御する。そして、比較回路27で入力された２つの方向信
号が不一致であることを検知する出力が得られたとき
に、モータ駆動回路26に動作禁止指令を出力し、電動モ
ータ15を動作停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に電動モータを正
逆回転制御することによってアクチュエータを駆動し、
後輪操舵する電動式の４輪操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開昭６１−１４６６８１号に示
されるように、電動モータを用いて後輪を操舵する車両
の４輪操舵装置が提案されている。この様な電動モータ
を用いた後輪操舵装置にあっては、ステアリングの操作
方向並びに量、さらに車速等に基づいて電子制御ユニッ
トにおいて後輪操舵方向並びに量を算出し、電動モータ
に駆動指令を出力する。

【０００３】この様に後輪操舵を電動モータによって行
う４輪操舵装置にあっては、電動モータを制御する駆動
回路として、例えばバイポーラトランジスタや電界効果
型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成したＨブリッジ
回路を用いているもので、このブリッジ回路を構成する
トランジスタを電子制御ユニットからの出力、もしくは
ハードウエアによるベース駆動回路によって、各トラン
ジスタを駆動するようにしている。

【０００４】この様に構成される電動モータの駆動回路
において、例えば電子制御ユニットに異常が生じた場合
や駆動回路の出力に異常が生じた場合等において、電動
モータを正常に制御することが困難となり、後輪操舵が
正常に行われなくなる。車両において、後輪は直進性等
を保つために重要な要素であるため、これは大きな問題
となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、後輪操舵の制御を行う電子
制御ユニットや、モータ駆動回路を構成するトランジス
タ回路のベース駆動回路に異常が発生したような場合
に、電動モータの暴走等が確実に防止され、信頼性の高
い後輪操舵が行われるようにする電動式の４輪操舵装置
を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電動式の
４輪操舵装置は、電動モータで後輪操舵アクチュエータ
を駆動し、この電動モータを操舵方向並びに操舵量に対
応して駆動するモータ駆動手段を備えた装置において、
アナログ量によって操舵量と共に操舵方向を表現した第
１の後輪操舵信号、およびディジタル量によって後輪操
舵方向を表現した第２の後輪操舵信号を発生する手段を
備え、信号分離手段で前記第１の後輪操舵信号から操舵
方向の成分を分離すると共に、比較手段で信号分離手段
により分離した操舵方向成分の信号と前記第２の後輪操
舵信号とを比較し、その一致状態が判別されない状態
で、前記モータ駆動手段に後輪操舵禁止指令が出力され
るようにしている。

【０００７】

【作用】この様に構成される４輪操舵装置においては、
ステアリングの操作状況や車速等に基づいて、電子制御
ユニットで後輪操舵方向並びに操舵量が求められるもの
で、この後輪操舵情報に基づいてアナログ量による第１
の後輪操舵信号とディジタル量による第２の後輪操舵信
号が発生され、第１の後輪操舵信号のアナログ量による
操舵量の絶対値によりモータ駆動手段が制御される。ま
た、この第１の信号の操舵方向を表現した信号が分離さ
れて、第２の信号による操舵方向と比較されるもので、
この第１および第２の信号で表現される操舵方向が一致
されたときにのみ、モータ駆動手段により電動モータが
駆動され後輪操舵される。しかし、第１の信号の方向信
号と第２の操舵信号の方向信号とが不一致の状態ではモ
ータ駆動手段に禁止指令が与えられ、電動モータの動作
が禁止されて、例えば後輪の操舵方向が中立位置に設定
されるようになり、操舵安定性が確保されるようにして
いる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は４輪操舵される車両のシステム構成を
示すもので、ステアリング11によって前輪12が操舵さ
れ、後輪13は後輪操舵アクチュエータ14によって操舵さ
れるもので、この後輪操舵アクチュエータ14はブラシレ
スの電動モータ15によって駆動されるようになってい
る。

【０００９】この電動モータ15は電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）16からの指令によって回転制御されもので、この
ＥＣＵ16にはステアリング11に対応して設定される操舵
角センサ17、後輪操舵アクチュエータ14に設置された後
輪舵角センサ18、車速センサ19、さらに前輪12に対応し
て設置された車輪速センサ20それぞれからの検出信号が
供給される。また、電動モータ15の磁極に対応して設定
された磁極センサ21からの検出信号も、モータ15の回転
角信号としてＥＣＵ16に供給される。

【００１０】ＥＣＵ16においてはＣＰＵが内蔵されてい
るもので、各センサ類からの検出信号に基づいて後輪操
舵のためのモータ制御信号を演算しているものであり、
このモータ制御のためのアナログ状のモータ電流指令信
号と、ディジタル状のモータ回転方向信号とが出力され
るようにしている。ここでモータ電流指令信号は、その
絶対値がモータに通電すべき電流値を表現し、その極性
がモータの回転方向を指示しているものである。またモ
ータ回転方向信号は、例えば５Ｖのハイレベルと０Ｖの
ローレベルの信号で構成され、ハイレベルもしくはロー
レベルによって回転方向、すなわち後輪操舵方向が指示
されるようにしている。

【００１１】図２はこの様な信号の入力される電動モー
タ15の駆動制御回路を示すもので、アナログ状の（駆動
信号＋方向信号）のモータ電流指令信号は信号分離回路
25に供給され、モータ電流値に対応する絶対値の駆動信
号と、極性に対応した方向信号とに分離される。そし
て、絶対値信号による駆動信号はモータ駆動回路26に供
給される。

【００１２】また、ディジタル状の方向信号はモータ駆
動回路26に供給されると共に、比較回路27に供給される
もので、この比較回路27では信号分離回路25からの方向
信号と比較される。すなわち、アナログ状のモータ電流
指令信号に含まれる方向成分と、ディジタル状の方向信
号とが比較されるもので、この両者が一致しなかったと
きには、モータ駆動回路26に対して駆動禁止信号が供給
され、電動モータ15の制御が禁止されるようにしてい
る。

【００１３】ここで、電動モータ15の制御が禁止された
場合には、例えば後輪操舵アクチュエータ14に含まれる
機構によって、後輪13の操舵位置が中立位置に強制的に
設定させるようになっているもので、電動モータ14の制
御が禁止された状態では、後輪が中立操舵位置に設定さ
れる。

【００１４】図３はモータ電流指令信号ａとモータ回転
方向信号ｄとを用いた電動モータ15の制御回路を示すも
ので、モータ電流指令信号ａは例えば０Ｖを中心にして
正の電圧がモータの右方向回転を示し、負の電圧が同じ
くモータの左方向回転を示しており、前述したように絶
対値がモータ電流値を表現している。また、モータ回転
方向信号ｄは、５Ｖのハイレベルが右回転方向を示し、
０Ｖのローレベルが左回転方向を指示している。

【００１５】入力されるモータ電流指令信号ａは、絶対
値回路31およびコンパレータ32の非反転側端子に入力さ
れるもので、このコンパレータ32の反転側端子には入力
信号電流の中心（０Ｖ）に対応した比較信号Ｖref が供
給され、このコンパレータ32で信号分離回路25が構成さ
れるようにしている。すなわち、入力電流指令信号の電
圧が正の状態でコンパレータ32から右方向回転を指示す
るハイレベル（例えば５Ｖ）の信号が出力され、入力電
流指令信号の電圧が負の状態でコンパレータ32から左方
向回転を指示するローレベルの信号が方向信号ｃとして
出力される。

【００１６】絶対値回路31において、入力電流指令信号
の０Ｖを中心にした両極性の電圧信号は、正の電圧範囲
の信号に変換されて、適宜フィードバック回路（図示せ
ず）を通ってパルス幅変調（ＰＷＭ）回路33に供給す
る。そして、電圧値の絶対値に対応したパルス幅変調信
号に変換する。

【００１７】ディジタル状の回転方向信号ｄは、相切替
え回路34および比較手段を構成するエクスクルーシブノ
ア回路によって構成したコンパレータ35の一方の入力に
供給される。このコンパレータ35の他方の入力にはコン
パレータ33からの出力である方向信号ｃが供給されるも
ので、このコンパレータ33からの出力は２つの入力の論
理レベルがともにハイレベルもしくはローレベルの状態
でハイレベルの出力を発生し、２つの入力論理が不一致
の状態でローレベルを出力する。

【００１８】すなわち、ディジタル状の回転方向信号ｄ
と、アナログ状のモータ電流指令信号に含まれる方向成
分とが一致したときに、コンパレータ35からの出力がハ
イレベルに設定されるもので、この両方向信号が不一致
のときにコンパレータ35からの出力がローレベルとなっ
て、相切替え回路34に駆動禁止信号ｅを出力するように
なる。

【００１９】相切替え回路34には、ブラシレスモータで
ある電動モータ15の磁極センサ21からの検出信号が供給
される。この磁極センサ21は、ブラシレスの電動モータ
15の回転子の位置を検出するもので、３相の磁極それぞ
れに対応して設定される。

【００２０】この相切替え回路34は、ブラシレスの電動
モータ15の駆動回路26とされる３相ブリッジを構成する
６個のバイポーラトランジスタもしくはＦＥＴでなるス
イッチング素子に対する駆動信号を、磁極センサ21から
の信号および回転方向に基づいて作成するもので、６個
のゲート駆動信号を出力する。そして、この相切替え回
路34に対してコンパレータ35からの禁止信号（ローレベ
ル）が与えられたときには、例えば全ての出力ゲート駆
動信号レベルをローレベルとして、３相ブリッジの全て
のスイッチング素子がオフされるようにして、電動モー
タ15に対する通電を中止させるようにしている。

【００２１】モータ駆動回路26を構成する３相ブリッジ
の６個のスイッチング素子に対しては、６個の駆動回路
361 〜366 が設定されるもので、この３相ブリッジの上
側、もしくは下側のいずれか一方の３個のスイッチング
素子駆動用の相切替え回路34からの３つの出力は、駆動
回路361 〜363 に直接入力する。また残りの３つの出力
は、それぞれアンド回路371 〜373 にそれぞれゲート信
号として供給するもので、このアンド回路371 〜373 そ
れぞれからの出力が残りの駆動回路364 〜366にそれぞ
れ入力する。このアンド回路371 〜373 には、ＰＷＭ回
路33からのＰＷＭ信号が供給されるもので、駆動回路36
4 〜366 からはＰＷＭ信号が出力されるようにしてい
る。

【００２２】図４はモータ駆動回路26部の具体的な回路
例を示すもので、それぞれスイッチング素子を構成する
６個の電界効果型トランジスタＦＥＴ1 〜ＦＥＴ6 で３
相ブリッジ回路が構成されるようにしている。ＦＥＴ1
〜ＦＥＴ6 はそれぞれ寄生ダイオードＤ1 〜Ｄ6 を備え
るもので、このＦＥＴ1 〜ＦＥＴ6 で構成された３相ブ
リッジの入力端にはバッテリ電源40が接続され、３相出
力端にはブラシレスの電動モータ15が接続されるように
なっている。

【００２３】そして、ゲート駆動回路36の駆動回路361
〜363 それぞれからの出力信号が、ＦＥＴ1 、ＦＥＴ3
、ＦＥＴ5 のそれぞれゲートに供給され、オン・オフ
制御されるようにしている。また、駆動回路364 〜366
それぞれからのＰＷＭ信号は、ＦＥＴ2 、ＦＥＴ4 、Ｆ
ＥＴ6 のそれぞれのゲートに供給し、ＰＷＭ信号によっ
て制御されるようにしている。

【００２４】図５は各信号の状態を示しているもので、
(a) のモータ電流指令信号は、例えば０Ｖを中心に正負
の極性が設定されるアナログ信号で構成される。この場
合、必ずしも中心電圧が０Ｖである必要はなく、例えば
正側でのみ電圧の変化する信号で構成することもでき、
この場合には中心電圧が正の適当な値に設定される。そ
して、この様な(a) の電流指令信号を絶対値回路31を通
過させることにより、(b) で示す信号となり、コンパレ
ータ32からの出力は(c) で示すようなディジタル状の方
向信号とされる。

【００２５】これに対してディジタル状の方向信号は
(d) に示すようになるものであり、したがってこの(d)
および(c) の信号の供給されるコンパレータ35からの出
力は、(e) に示すような信号となるもので、アナログ状
電流指令信号(a) で誤って極性が正になっている部分に
おいて、コンパレータ35の出力がローレベルとなり、相
切替え回路34に禁止指令を出力するようになる。

【００２６】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る電動式の４
輪操舵装置によれば、アナログ信号から分離した回転方
向信号と、ディジタル状の回転方向信号との２つの回転
方向信号を比較し、これらの回転方向信号の不一致の場
合にモータ駆動回路を構成するスイッチング素子をオフ
制御して電動モータに対する通電を中止するようにして
いる。したがって、後輪操舵を制御する電子制御ユニッ
トの例えばＣＰＵの暴走や信号の断線、ノイズによる電
動モータの誤動作の発生を未然に防止することができ、
この種の後輪操舵の信頼性が向上されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る電動式の４輪操舵装
置を説明するためのシステム構成図。

【図２】後輪操舵の制御回路部の構成を説明する図。

【図３】上記制御回路を詳細に示す回路構成図。

【図４】モータ駆動回路部の構成を説明する回路構成
図。

【図５】上記制御回路における各部の信号波形を説明す
る図。

【符号の説明】

11…ステアリング、12…前輪、13…後輪、14…後輪操舵
アクチュエータ、15…電動モータ（ブラシレスモー
タ）、16…電子制御ユニット、17…操舵角センサ、18…
後輪舵角センサ、19…車速センサ、20…車輪速センサ、
21…磁極センサ、25…信号分離回路、26…モータ駆動回
路、27…比較回路、31…絶対値回路、32、35…コンパレ
ータ、33…ＰＷＭ回路、34…相切替え回路、36、351 〜
366 …ゲート駆動回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 137:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 後輪操舵アクチュエータを駆動する電動
   モータと、 この電動モータを操舵方向に対応した回転方向に操舵量
   に対応して駆動するモータ駆動手段と、 アナログ量によって操舵量と共に操舵方向を表現した第
   １の後輪操舵信号を発生する手段と、 ディジタル量によって後輪操舵方向を表現した第２の後
   輪操舵信号を発生する手段と、 前記第１の後輪操舵信号から操舵方向の成分を分離する
   信号分離手段と、 この信号分離手段で分離した操舵方向成分の信号と前記
   第２の後輪操舵信号とを比較し、その一致状態を判別す
   る比較手段とを具備し、 この比較手段で一致が判別されない状態で、前記モータ
   駆動手段に後輪操舵禁止指令が出力されるようにしたこ
   とを特徴とする電動式の４輪操舵装置。