JPH06293267A - 後輪操舵装置 - Google Patents

後輪操舵装置

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JPH06293267A
JPH06293267A JP8083493A JP8083493A JPH06293267A JP H06293267 A JPH06293267 A JP H06293267A JP 8083493 A JP8083493 A JP 8083493A JP 8083493 A JP8083493 A JP 8083493A JP H06293267 A JPH06293267 A JP H06293267A
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motor
microprocessor
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steering angle
rear wheel
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Application number
JP8083493A
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English (en)
Inventor
Tsukasa Watanabe
辺 司 渡
Fumio Kojima
島 史 雄 児
Takehiko Fushimi
見 武 彦 伏
Hisayasu Mase
瀬 久 康 間
Takeshi Goto
藤 武 志 後
Mizuho Sugiyama
山 瑞 穂 杉
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Toyota Motor Corp
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リターンスプリングを用いず、かつ、モータ
をより小型化するとともに、後輪の中立復帰を確実にす
る。 【構成】 モータ軸41、該モータ軸に固着された磁石
42、磁石の周囲に配置された第1の巻線44a,44
b,44cおよび第2の巻線44d,44e,44f、
モータ軸の回転により制御される後輪操舵機構11、第
1の巻線への通電を制御する第1モータドライバー5、
第2の巻線への通電を制御する第2モータドライバー
6、第1マイクロプロセッサ1は、第1モータードライ
バー,第2モータードライバー,第1巻線,第2巻線の
異常を検出するとともに、第1及び第2モータドライバ
ーを同時に制御可能な制御手段である第1マイクロプロ
セッサ1を備え、一方の系の異常検出後、車速が所定値
以上の場合に他方の出力により後輪を中立位置に復帰さ
せる後輪操舵装置。

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を操舵する装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、車両の前輪操舵に加え、後輪
も操舵させることにより車両の操縦性能を向上させる後
輪操舵装置が開発されている。例えば、特開平3−14
3773号公報には、マイクロプロセッサを使ったコン
トロールユニットで後輪の舵角量を演算し、演算結果に
応じて後輪操舵機構を作動させる。後輪操舵機構はDC
モータで制御している。コントロールユニットに異常が
発生した場合には、DCモータと後輪操舵機構間に配置
されたクラッチを開く。クラッチを開くと、後輪操舵機
構内に設けられたリターンスプリングにより後輪は中立
位置に復帰される。これに対して、2つのモータを設
け、一方のモータの制御系統に異常が発生した場合に他
方のモータで後輪舵角を中立位置に復帰させる技術が実
開昭64−14565号公報に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】車両においては、電動
モータの電力源はバッテリーから得ることになる。車両
のバッテリーの容量には限りがある。そこで、後輪を駆
動する電動モータも省電力であることが望ましい。しか
しながら、異常時の中立復帰用にリターンスプリングを
設けると、リターンスプリングのばね力に抗して後輪を
操舵しなくてはならない。このため、従来は、電動モー
タのエネルギーの損失が大きく、車両には、通常に比べ
大容量のバッテリーを積まなければならなかった。バッ
テリーが大容量になると、その重量も増え、結果として
加速性能や燃費が悪化することになる。また、リターン
スプリングのばね力に抗して後輪を操舵すると、制御性
が悪くなる。制御性を良くするには、更に電動モータを
大型化しなければならなかった。
【0004】そこで、実開昭64−14565号公報に
開示された技術のように2つのモータを配置することが
考えられるが、これでも、モータを2つ使用するため、
重量がかさんでしまう。
【0005】そこで、本発明においては、リターンスプ
リングを用いず、かつ、モータをより小型化するととも
に、後輪の中立復帰を確実にすることを第1の課題とす
る。
【0006】また、電動モータを使用する場合、後輪が
路面から受ける反力に抗して後輪を希望する位置に移動
・固定しておく必要がある。この路面からの力を電動モ
ータだけで受けるには、かなり大型の電動モータが必要
になってしまう。ここで、電動モータと後輪を駆動する
ラック軸の間に逆効率ゼロのハイポイドギヤを設けるこ
とが考えられるが、従来のリターンスプリングはラック
軸に設けられているので、電動モータをフリーにして
も、ラック軸の移動はハイポイドギヤに阻まれ、中立位
置に復帰できなくなる。このため、駆動系に故障が生じ
ると後輪が転舵状態に固定されてしまう。
【0007】そこで、本発明においては、逆効率ゼロの
ハイポイドギヤを設けても、後輪を中立位置に復帰でき
るようにすることを第2の課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記第1の課題を解決す
るために、請求項1の発明においては、モータ軸、該モ
ータ軸に固着された磁石、該磁石の周囲に配置された第
1の巻線および第2の巻線、前記モータ軸の回転により
制御される後輪操舵機構、前記第1の巻線への通電を制
御する第1モータドライバー、前記第2の巻線への通電
を制御する第2モータドライバー、前記第1及び第2モ
ータドライバーを同時に制御可能な制御手段を備えた。
また、制御手段に、第1モータードライバー,第2モー
タードライバー,第1巻線,第2巻線の異常を検出する
異常検出手段を備え、一方の系の異常検出後、車速が所
定値以上の場合に他方の出力により後輪を中立位置に復
帰させるようにした。
【0009】上記第1の課題に加えて第2の課題を解決
するために、請求項2の発明においては、請求項1の発
明において、後輪操舵機構を、横方向の移動量に応じて
後輪を転舵させるラック軸と、回転により前記ラックを
横方向移動させるピニオンと、該ピニオンに固定され、
前記ブラシレスモータのモータ軸により回転する逆効率
ゼロのハイポイドギヤとから構成するようにした。
【0010】
【作用】上記請求項1の発明によれば、制御手段が第1
及び第2モータドライバーに同時に出力を行うので、第
1及び第2の巻線に同時に通電され、モータ軸が回転す
る。第1及び第2モータドライバーのいずれか一方また
は第1及び第2の巻線のいずれか一方が故障しても、他
方により後輪の舵角を中立位置まで復帰させることがで
きる。更に、異常時には所定の車速以上において中立復
帰が行われる。一般に、車速が高くなれば後輪にかかる
負荷が軽くなるので、故障時にモータが1系統となって
出力が半分になっても、確実に後輪を中立位置に復帰さ
せることができる。
【0011】上記請求項2の発明によれば、後輪操舵機
構に逆効率零のハイポイドギヤを備えたので、後輪の車
輪側から力を受けてもモータ軸は回転しない。モータド
ライバーがモータを駆動したときのみラック軸が移動し
後輪を転舵させることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
【0013】図1に本発明の後輪操舵装置を搭載した車
両の構成を示す。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。
【0014】後輪15,16は後輪操舵機構11により
操舵される。後輪操舵機構11はモータ12の回転に応
じて動作する。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15,16の実際の舵角を検出するための後輪
舵角センサ21が後輪操舵軸としてのラック軸25に設
けられている。この後輪舵角センサ21は後輪操舵機構
11の内部に内蔵してもよい。
【0015】更に、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及び車両のヨーレ
ートを測定するヨーレートセンサ24が備えられてい
る。
【0016】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
輪舵角センサ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、
モータ12の回転量を定め、モータ12に制御信号を送
り制御する。
【0017】後輪操舵機構11を図2に示す。ここで
は、後輪舵角センサ21を後輪操舵機構11内に内蔵し
た例を示す。後輪操舵機構11には、磁極センサ18,
モータ12のモータハウジング40及び後輪舵角センサ
21がハウジング38に固定されるカバー36上に一体
に設けられている。図3は、図2の後輪操舵機構11の
背面からみた部分断面図である。ラック軸25が車両の
進行方向に対して直角に設けられている。ラック軸25
の両端部はボールジョイント53を介して後輪のナック
ルアームに接続されている。ラック軸25の両端部はブ
ーツ28により保護されている。ハウジング38の図示
右端にはチューブ39がはめ込まれている。チューブ3
9を交換することでラック軸25の長さが変わってもハ
ウジング38を変更せずに対応できる。ラック軸25に
はラック26が刻まれていて、ラック26は車両の前後
方向に延びるピニオン27と噛み合う。ラックガイドカ
バー32がハウジング38に固定され、ラックガイド3
1をラック26に向けてばね付勢することでラック26
をピニオン27側へ押しつける。ピニオン27は図4に
示すようにギヤ29に焼きばめ(圧入)により固定さ
れ、ピン37により相対回転が阻止される。
【0018】ギヤ29の面と平行に後輪舵角センサ21
が設けられる。後輪舵角センサ21はポテンショメータ
を内蔵し、軸54の回転角度を検出する。軸54には、
レバー33を介してピン34が設けられている。ピン3
4は、ギヤ29に設けられた孔35にはめ込まれてい
る。これにより、ギヤ29が回転すると軸54も一緒に
回転する。ギヤ29の回転量はラック軸25の横移動量
に比例するため、後輪の舵角量が後輪舵角センサ21に
より検出できる。
【0019】図3に示すように、ギヤ29はモータ12
のモータ軸41の先端に設けられたピニオン30と噛み
合う。ピニオン30とギヤ29は、ハイポイドギヤを構
成する。このハイポイドギヤはモータ12のモータ軸4
1の回転をギヤ29の回転として伝えるが、ラック軸2
5側からギヤ29を回転させようとしたとき、モータ1
2のモータ軸41は回転しないように逆効率零になるよ
うに設定されている。
【0020】また、ピニオン30とギヤ29は、減速比
を大きくとるようにHRH(ハイレシオハイポイド)ギ
ヤを形成している。ギヤ比はモータ12の極数や、操舵
角の分解能等により定められるため、車両によって異な
るが、本実施例では67対1に設定されている。
【0021】モータ12の断面を図5に示す。モータ軸
41はモータハウジング40内に回動可能に支持され
る。モータ軸41の回りには4極の磁石42が固定され
ている。また、モータハウジング40には、磁石42に
対向してコア43が固定されており、コア43にはモー
タ巻線44が巻かれている。図6に、図5のモータ12
のA−A断面を示す。コア43には内部に向けて延びる
12本の突起43aが形成されており、モータ巻線44
はこの突起43aに巻かれる。図7は磁極センサ18側
からモータ巻線44を見た図である。モータ巻線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。巻線44a,44b,44cを1系統
目、巻線44d,44e,44fを2系統目としてい
る。巻線44a,44b,44c,44d,44e及び
44fの一端はそれぞれ端子U1,V1,W1,U2,
V2及びW2から出力される。巻線44a,44b,4
4cの他端は電気的に接続されている。また、巻線44
d,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。モータ巻線44はそれぞれの系統ごとにターミ
ナル45を介してワイヤーハーネス46に接続されてい
る。
【0022】図5において、モータハウジング40の一
端は開口端となっており、ここに磁極センサ18が取付
けられる。基板49のホルダ47は、モータハウジング
40の開口端に固定される。基板49上には3個のホー
ルIC50が設けられている。また、モータ12のモー
タ軸41の端部にはローター52が固定される。このロ
ーター52には磁石51が設けられている。ホルダ47
はカバー48により蓋をされる。磁石51は、図8に示
すように、4極の円板状に形成されている。基板49に
は、図9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I
C50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。
【0023】モータ軸41が回転すると、図10の磁石
51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51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
10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,HB,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モータ巻線44の巻
線電流を切り換えればモータが回転する。モータの回転
時の電流方向については後述する。
【0024】次に、図11を参照して電子制御装置9の
詳細を説明する。電子制御装置9は車載のバッテリー5
9に接続されている。バッテリー59は、ヒューズおよ
び第5リレー77を介して電源端子PIGAに、ヒュー
ズおよび第6リレー78を介して電源端子PIGBにそ
れぞれ接続されている。第5リレー77および第6リレ
ー78はそれぞれ第5リレー駆動回路79および第6リ
レー駆動回路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IGA,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。第2定電圧レギュレータ56は定電圧Vcc
2を出力する。
【0025】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に出力されている。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に出力されている。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。
【0026】前述したように電子制御装置9は3相2系
統のモータ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
ドライバー5に接続されている。モータM2の各相の端
子U2,V2,W2は電子制御装置9の第2モータドラ
イバー6に接続されている。
【0027】ここで、第1モータドライバー5の詳細を
図12を参照して説明する。第1モータドライバー5は
相切換信号LA11,LB11,LC11,LA21,
LB21,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LA
11,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、第5,第6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LA2
1,LB21,LC21をそれぞれパルス幅変調信号P
WM1と合成する。ゲート駆動回路G21はMOSFE
T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U
1,V1,W1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,TB1
1,TC11,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PI
GM1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TA11,TB11,TC11,TA21,TB
21,TC21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TA2
1,TB21,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。
【0028】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。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TA1
1,TB11,TC11,TA21,TB21,TC2
1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FE
Tの安全動作領域内となるように設定するとよい。
【0029】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。
【0030】出力信号MOC1,出力信号MS1,ピー
ク信号MI1,電圧PIGM1,昇圧電圧値RV1はモ
ニター信号群NON1として第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に出力される。
【0031】次に、再び図10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10の図示Aの範囲の状態を示す。磁極センサ18の
磁石51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HC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51は図示時計方向に回転する。磁石51が30度
程回転すると、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(LA1
1,LB11,LC11,LA21,LB21,LC2
1)=(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。
【0032】
【表1】
【0033】尚、第2モータドライバー6もほぼ同一構
成である。第2モータドライバー6ではモータM2の3
相の各端子U2,V2,W2に出力される。
【0034】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。
【0035】図11において、第1モータドライバー5
は電源端子PIGAおよびIGAから電力を得る。第1
モータドライバー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,LC1
1,LA21,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,LC1
1,LA21,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モータドライバー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67は、図24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替わったとき所定時間T
mb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
ライバー5には相切換信号群L,L3およびパルス幅変
調信号PWM,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は閉じるが、このときには第1リレー7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、モーター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。
【0036】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モータドライバー6に
接続されている。第2モータドライバー6は電源端子P
IGBおよびIGBから電力を得る。第2モータドライ
バー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L
3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モータドライバー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24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、第4リレー76
を遮断する。第4リレー76が遮断すると、第2モータ
ドライバー6には相切換信号群L,L3およびパルス幅
変調信号PWM,PWM3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、モーター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】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,第2リレー8に出力する。信号S3およびS
4はバックアップ用マイクロプロセッサ3にも送られ
る。
【0038】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。
【0039】セレクタ4の構成を図13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。
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モータドライバー5,第2モータドライバ
ー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,M
2を回転させる。また、システムに異常が発生したとき
には、第1モータドライバー5,第2モータドライバー
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M1,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V
cc1が異常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第3,第4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,M2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。
【0040】次に、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の構成を図14に示す。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62,磁極センサ異常判定部63,オープン制御部6
4,第2マイクロプロセッサ監視・出力部65,モータ
ー異常判定部102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7
4,モーター異常判定部103およびスイッチSW2か
らなる。
【0041】以下、第1マイクロプロセッサ1の構成に
ついて説明する。
【0042】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AGLA
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θf1,θ
f2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。
【0043】目標舵角演算部60の制御ブロック図を図
15に示す。ステアリングゲイン設定部82及びヨーレ
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),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K
1(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K
2(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及びヨーレート制御量
θ3を加算し目標舵角AGLAを得る。
【0044】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を大きく回した
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。
【0045】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8
3はヨーレートゲインK2(V)を、車速が例えば30
Km/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。
【0046】図16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ΔAGLを求める。この
舵角偏差ΔAGL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ΔA
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
ΔAGLの値が小さいとき、制御を停止させるものであ
る。
【0047】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。
【0048】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1.5deg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A
NG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モータドライバー5に送られる。第1モ
ータドライバー5はパルス幅変調信号に応じてモータM
1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P
D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。
【0049】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17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。
【0050】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18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
14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。図
18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、後述するが、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18のステップ2
03ではこの前回予測値と実際の前回値とを比較する。
モータ軸41が回転し、かつ磁極センサ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は一致しておれば、ステップ2
04で異常フラグFabn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。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の出力に異常があったことがわか
る。
【0051】
【表2】
【0052】図14にモータ異常判定部102の動作を
示すフローチャートを図25に示す。ステップ260〜
264では第1モータM1および第1モータドライバー
5の異常を判断する。ステップ260では、モータM1
の電流値が正常かどうかを判断する。ここでは第1モー
タドライバー5の電流検出回路86からの出力信号MS
1が異常電流を示すとき、ステップ263で第5リレー
77を開とし、異常フラグFabnを1とする。ステッ
プ262では、モータM1のピーク電流値が正常かどう
かを判断する。前述したように、相切換毎のピーク値が
3回連続して同じレベルでない場合や電流のピークホー
ルド値が推測値に対してずれた場合にモータの異常と判
断できる。この場合にもステップ263で第5リレー7
7を開とし、異常フラグFabnを1とする。ステップ
265〜269では第1モータM1および第1モータド
ライバー5の異常を判断する。これらのステップはステ
ップ260〜264と同様に判断し、異常時にはステッ
プ268で第6リレー78を開とし、異常フラグFab
nを1とする。それぞれ異常のあったモータ側のリレー
を開とすることで、異常のあったモータへの電力供給を
遮断し、安全を図っている。
【0053】図14における相切換制御部62の動作を
示すフローチャートを図19に示す。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
できる。HPID>0であれば方向フラグDI=CC
W,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。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(L
A11,LB11,LC11,LA21,LB21,L
C21)=(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,LB11,LC11,LA2
1,LB21,LC21)=(L,L,L,L,L,
L)を出力すればよい。
【0054】
【表3】
【0055】
【表4】
【0056】図14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図20に示す。ステップ220
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の出
力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の出力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の出力の
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F
op1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Fop1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Fop
1の状態を判断し、オープン制御実施中フラグFop1
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,LB1
1,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
Fop1が1にセットされる。次に、車速Vが所定値V
set以上であれば、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。そして、ステップ2
28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,LB11,LC11,LA21,LB2
1,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。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。
ステップ244を抜けた後、車速Vが所定値Vset以
下であると、車速Vが所定値Vset以上になるまでス
テップ226の判断を継続する。これは、車速が低いと
車輪の負荷が大きいためである。モータに十分な馬力が
あればステップ226は不要になる。所定値Vset
は、例えば15Km/h程度に設定しておけばよい。
【0057】
【表5】
【0058】次に、図14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図21に
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232
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は第1リレー7,第2リレー8を駆動して第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。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ので演算されたパルス幅変
調信号PWM1,PWM2と出力中のパルス幅変調信号
PWMとの差を比較する。そして、ステップ234,2
35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23
3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。
【0059】図22に第1マイクロプロセッサ監視部7
4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230〜2
32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P
WM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24
4)を行う。
【0060】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は第1リレー7,第2リレー
8を駆動して第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。
【0061】図23にバックアップ用マイクロプロセッ
サ3の動作を示すフローチャートを示す。まず、ステッ
プ250にて、信号S3かつS4がローレベルになるま
で待機する。信号S3かつS4がローレベルになると、
次に、ステップ251で、タイマーTが0以下になるま
での待機する。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6
4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がローレ
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
による中立復帰が行われることになる。
【0062】尚、本実施例においては、ブラシレスモー
タの回転センサとして、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。
【0063】本実施例においては、モータを2分割し、
モータドライバーを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ー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、第5リレー駆動回路79により第5リレ
ー77を開とする。そして、モータM2を駆動して中立
復帰させる。また、モータM2系統が故障と判断された
とき、第6リレー駆動回路80により第6リレー78を
開とする。そして、モータM1を駆動して中立復帰させ
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、中立復帰は行える。出力の低下によ
り車輪が戻らない場合には、車速がある程度上昇した後
に中立復帰をさせればよい。これは車速がある程度上昇
すると車輪の負荷が下がるためである。
【0064】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。
【0065】以上説明したように、本実施例において
は、モータ軸41、該モータ軸に固着された磁石42、
該磁石の周囲に配置された第1の巻線44a,44b,
44cおよび第2の巻線44d,44e,44f、前記
モータ軸の回転により制御される後輪操舵機構11、前
記第1の巻線への通電を制御する第1モータドライバー
5、前記第2の巻線への通電を制御する第2モータドラ
イバー6、前記第1及び第2モータドライバーを同時に
制御可能な制御手段である第1マイクロプロセッサ1を
備えた。これによれば、第1マイクロプロセッサ1が第
1及び第2モータドライバー5,6に同時に出力を行う
ので、第1の巻線44a,44b,44cおよび第2の
巻線44d,44e,44fに同時に通電され、モータ
軸41が回転する。第1及び第2モータドライバー5,
6のいずれか一方または第1及び第2の巻線のいずれか
一方が故障・断線・短絡等しても、他方により後輪の舵
角を中立位置まで復帰させることができる。
【0066】また、本実施例においては、後輪操舵機構
11を、横方向の移動量に応じて後輪を転舵させるラッ
ク軸25と、回転により前記ラックを横方向移動させる
ピニオン27と、該ピニオンに固定され、前記ブラシレ
スモータのモータ軸により回転する逆効率ゼロのハイポ
イドギヤ29とから構成するようにした。よって、後輪
の車輪側から力を受けてもモータ軸41は回転しない。
モータドライバー5,6がモータを駆動したときのみラ
ック軸25が移動し後輪を転舵させることができる。
【0067】また、本実施例においては、第1の巻線4
4a,44b,44cおよび第2の巻線44d,44
e,44fを、同一ハウジング40内に収納し、それぞ
れが同一コア43上に巻かれた巻線であるようにした。
よって、モータ全体を大きくすることなく、また、リタ
ーンスプリングを設けることなく、中立復帰を行うこと
ができる。
【0068】また、本実施例においては、制御手段であ
る第1マイクロプロセッサ1に、第1モータードライバ
ー,第2モータードライバー,第1巻線,第2巻線の異
常を検出する異常検出手段であるモータ異常判定部10
2を備え、一方の系の異常検出後、図20に示すように
車速が所定値以上の場合(ステップ226参照)に他方
の出力により後輪を中立位置に復帰させるようにした。
よって、異常時には所定の車速(Vset)以上におい
て中立復帰が行われる。一般に、車速が高くなれば車輪
にかかる負荷が軽くなるので、故障時にモータが1系統
となって出力が半分になっても、確実に後輪を中立位置
に復帰させることができる。
【0069】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1,2の発
明においては、第1及び第2モータドライバーのいずれ
か一方または第1及び第2の巻線のいずれか一方が故障
・断線・短絡等しても、他方により後輪の舵角を中立位
置まで復帰させることができる。この際、リターンスプ
リングを用いていないので、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。更に、故障時にモータが1系統となって出
力が半分になっても、確実に後輪を中立位置に復帰させ
ることができる。
【0070】また、請求項2の発明においては、請求項
1の発明の効果に加えて、逆効率零のハイポイドギヤが
使用できるので、ブラシレスモータを更に小型化でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の全体構成図
【図2】本発明の実施例に使用する後輪操舵機構の正面
【図3】図2の後輪操舵機構の部分断面図
【図4】図2の後輪操舵機構の断面図
【図5】本発明の実施例に使用するモータの断面図
【図6】本発明の実施例に使用するモータの断面図
【図7】図5,6のモータの巻線説明図
【図8】本発明の実施例に使用する磁石の正面図
【図9】本発明の実施例に使用する磁極センサの基板の
正面図
【図10】本発明のブラシレスモータの作動説明図
【図11】本発明の実施例に使用する電子制御装置の回
路構成図
【図12】図11の電子制御装置のドライバーの回路構
成図
【図13】図11の電子制御装置のセレクタの回路構成
【図14】図11の電子制御装置のマイクロプロセッサ
の機能ブロック図
【図15】図14のマイクロプロセッサの目標舵角演算
部の機能ブロック図
【図16】図14のマイクロプロセッサのモータサーボ
制御部の機能ブロック図
【図17】図11の電子制御装置の磁極センサ入力回路
の回路構成図
【図18】図14の磁極センサ異常判定部のフローチャ
ート
【図19】図14の相切換制御部のフローチャート
【図20】図14のオープン制御部のフローチャート
【図21】図14の第2マイクロプロセッサ監視部のフ
ローチャート
【図22】図14の第1マイクロプロセッサ監視部のフ
ローチャート
【図23】図11のバックアップ用マイクロプロセッサ
のフローチャート
【図24】図11のブレーキ信号発生回路67,68の
動作を示す動作説明図
【図25】図14のモータ異常判定部のフローチャート
【符号の説明】
1 第1マイクロプロセッサ(制御手段) 2 第2マイクロプロセッサ 3 バックアップ用マイクロプロセッサ 4 セレクタ 5 第1モータド
ライバー 6 第2モータドライバー 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 ラック軸 26 ラック 27 ピニオン 28 ブーツ 29 ギヤ 30 ピニオン 31 ラックガイ
ド 32 ラックガイドカバー 33 レバー 34 ピン 35 孔 36 カバー 37 ピン 38 ハウジング 39 チューブ 40 モータハウジング(ハウジング) 41 モータ軸 42 磁石(磁石) 43 コア 43a 突起 44 モータ巻線 44a,44b,44c 巻線(第1の巻線) 44d,44e,44f 巻線(第2の巻線) 45 ターミナル 46 ワイヤーハ
ーネス 47 ホルダ 48 カバー 49 基板 50 ホールIC 51 磁石 52 ローター 53 ボールジョイント 54 軸 55 第1定電圧レギュレータ 56 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 第5リレー 78 第6リレー 79 第5リレー駆動回路 80 第6リレー
駆動回路 81 逆相量設定部 82 ステアリン
グゲイン設定部 83 ヨーレートゲイン設定部 84,85,95
積算部 86 電流検出回路 87,97 加算部 90,94 微分
部 88 異常電流制限回路 89 パルス幅変
調信号合成回路 91 微分ゲイン設定部 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 101,102 モータ異常判定部(異常検出手段) AGLA 目標舵角値 AND1,AND
2 アンド回路 ANG 制御量 COMP1 コン
パレータ D1〜8 ダイオード DAGLA 微分
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 MON1,MON
2 モニタ信号群 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 微分値 SETH2 舵角
偏差微分値 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,W2 端子 V 車速 Vcc1,Vcc
2 定電圧 YTDIFGAIN 微分ゲイン 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 尚、括弧内は実施例の構成の名称が対応する請求項の構
成と名称が異なる場合における請求項の構成の名称を表
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伏 見 武 彦 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 間 瀬 久 康 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 後 藤 武 志 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 杉 山 瑞 穂 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータ軸;該モータ軸に固着された磁
    石;該磁石の周囲に配置された第1の巻線および第2の
    巻線;前記モータ軸の回転により制御される後輪操舵機
    構;前記第1の巻線への通電を制御する第1モータドラ
    イバー;前記第2の巻線への通電を制御する第2モータ
    ドライバー;前記第1及び第2モータドライバーを同時
    に制御可能な制御手段;を備える後輪操舵装置におい
    て、 前記制御手段は、第1モータードライバー,第2モータ
    ードライバー,第1巻線,第2巻線の異常を検出する異
    常検出手段を備え、一方の系の異常検出後、車速が所定
    値以上の場合に他方の出力により後輪を中立位置に復帰
    させる後輪操舵装置。
  2. 【請求項2】 前記後輪操舵機構は、横方向の移動量に
    応じて後輪を転舵させるラック軸と、回転により前記ラ
    ックを横方向移動させるピニオンと、該ピニオンに固定
    され、前記ブラシレスモータのモータ軸により回転する
    逆効率ゼロのハイポイドギヤとを備えたことを特徴とす
    る請求項1記載の後輪操舵装置。
JP8083493A 1993-04-07 1993-04-07 後輪操舵装置 Pending JPH06293267A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6008600A (en) * 1996-09-04 1999-12-28 Jidosha Kiki Co., Ltd. Control method and control apparatus for electric power pump type power steering system
JP2004122992A (ja) * 2002-10-03 2004-04-22 Honda Motor Co Ltd 操舵装置の故障検出方法
JP2006273153A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Showa Corp 電動パワーステアリング装置

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