JPH06329036A - 車両の後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の後輪操舵装置において、制御手段に対
する電源の低下に際し、簡単な構成で、適切に発電制動
を行ない得るようにする。 【構成】 後輪Ｗに連結した操舵機構ＳＭを、複数の相
の巻線を有する電動モータＭによって駆動制御する装置
であって、巻線の各々の相のハイサイド側及びローサイ
ド側に設けたスイッチング素子ＨＳＷ，ＬＳＷに対し並
列にコンデンサＣ１を設け、制御手段Ｍ２によって相切
換手段Ｍ１を制御し、スイッチング素子の各々に対し相
切換信号を出力してスイッチング素子の各々を駆動制御
する。そして、制御手段に対する電源を監視する電源監
視手段Ｍ３によって電源の低下が検出されたときには、
コンデンサＣ１を電源として発電制動制御手段Ｍ４によ
りスイッチング素子ＬＳＷを駆動し、巻線の各々の相の
ローサイド側を短絡して電動モータＭによる発電制動を
行なう。

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に連結した操
舵機構を電動モータによって駆動制御する車両の後輪操
舵装置に関し、特に発電制動制御手段を備えた装置に係
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両の前輪操舵に加え、後輪
を電動モータによって操舵可能とし、車両の操舵性能を
向上させる後輪操舵装置が知られている。この装置によ
って後輪操舵制御中に、例えば制御手段に対する電源系
統が断線すると、電動モータが制御不能となるので車両
挙動が不安定となる。このような場合には、後輪を中立
位置に復帰させるように制御することが望ましいが、急
激な復帰作動は却って新たな問題を惹起することとな
る。このため、電源系統の故障時に後輪が急激に中立位
置に復帰することを防止し、発電制動によって緩やかに
中立位置に復帰させるようにした装置が提案されてい
る。例えば実開平１−１７２９６６号公報には、通常の
制御が中止された時にＨブリッジ回路を短絡させ、Ｈブ
リッジ回路に接続されたモータに発電制動をかけて２輪
操舵に復帰させる電気式４輪操舵装置において、Ｈブリ
ッジ回路を構成するパワートランジスタを駆動するパワ
ートランジスタ駆動段の電源線を二重化した４輪操舵装
置が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報においては、
上述の構成とすることにより、１系統のヒューズが溶断
しても別の１系統のヒューズが生きているので、後輪が
急激に中央位置へ復帰されることがないとしている。然
し乍ら、上記公報に記載の装置においては、電源系統は
比較的長い配線となるので配線の複雑化を招くことにな
る。

【０００４】そこで、本発明は、車両の後輪操舵装置に
おいて、制御手段に対する電源の低下に際し、簡単な構
成で、適切に発電制動を行ない得るようにすることを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、図１９に構成の概要を示すよう
に、後輪Ｗに連結した操舵機構ＳＭを、複数の相の巻線
を有する電動モータＭによって駆動制御する装置であっ
て、巻線の各々の相のハイサイド側及びローサイド側に
設けたスイッチング素子ＨＳＷ，ＬＳＷと、これらのス
イッチング素子ＨＳＷ，ＬＳＷに対し並列に設けたコン
デンサＣ１と、スイッチング素子ＨＳＷ，ＬＳＷの各々
に対し相切換信号を出力する相切換手段Ｍ１と、この相
切換信号に応じてスイッチング素子ＨＳＷ，ＬＳＷの各
々を駆動制御するように相切換手段Ｍ１を制御する制御
手段Ｍ２と、この制御手段Ｍ２に対する電源を監視する
電源監視手段Ｍ３と、この電源監視手段Ｍ３によって制
御手段Ｍ２に対する電源の低下が検出されたときに、コ
ンデンサＣ１を電源としてスイッチング素子ＨＳＷ，Ｌ
ＳＷのうち巻線の各々の相のローサイド側に設けたスイ
ッチング素子ＬＳＷを駆動し、巻線の各々の相のローサ
イド側を短絡して電動モータＭによる発電制動を行なう
発電制動制御手段Ｍ４とを備えることとしたものであ
る。

【０００６】

【作用】上記の構成になる車両の後輪操舵装置において
は、操舵機構ＭＳは電動モータＭによって駆動制御され
る。巻線の各々の相のハイサイド側及びローサイド側に
設けられたスイッチング素子の各々に対し相切換手段Ｍ
１から相切換信号が出力され、これらの相切換信号に応
じてスイッチング素子ＨＳＷ，ＬＳＷの各々が駆動制御
される。この間、スイッチング素子ＨＳＷ，ＬＳＷに対
し並列に設けられたコンデンサＣ１が充電される。一
方、電源監視手段Ｍ３によって制御手段Ｍ２に対する電
源の低下が検出されたとき（例えば、印加電圧が所定値
以下となったとき）には、コンデンサＣ１を電源として
ローサイド側のスイッチング素子ＬＳＷが駆動され、こ
れにより巻線の各々の相のローサイド側が短絡されて電
動モータＭによる発電制動が行なわれる。而して、後輪
Ｗは緩やかに中立位置に復帰する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る車両の後輪操
舵装置について図面を参照しながら説明する。図１は後
輪操舵装置を搭載した車両の構成を示すもので、前輪１
３，１４は前輪操舵機構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。前輪操舵機構１
０には、そのラックの移動量を検出する第１前輪舵角セ
ンサ１７が設けられると共に、ステアリングホイール１
９が取り付けられた操舵軸に、第２前輪舵角センサ２０
が設けられており、これらのセンサにより前輪の操舵量
が検出される。第１前輪舵角センサ１７としては、例え
ばポテンショメータ等のリニアセンサが用いられ、第２
前輪舵角センサ２０としては、回転時にパルスを発する
ロータリエンコーダ等のステアリングセンサが用いられ
ている。

【０００８】後輪１５，１６には後輪操舵機構１１が接
続されており、モータ１２の回転に応じて操舵される。
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、後輪操舵軸
たるラック軸２５に後輪舵角センサ２１が設けられてお
り、これにより後輪１５，１６の実際の舵角が検出され
る。この後輪舵角センサ２１は後輪操舵機構１１に内蔵
することとしてもよい。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が設
けられている。上記モータ１２は電子制御装置９からの
信号によって制御されるように構成されている。即ち、
電子制御装置９には、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２
１、第１車速センサ２２及び第２車速センサ２３、並び
にヨーレートセンサ２４の各センサ出力が供給され、こ
れらの出力に応じてモータ１２の回転量が設定され、モ
ータ１２に制御信号が供給される。

【０００９】本実施例の後輪舵角センサ２１は図２に示
すように後輪操舵機構１１内に内蔵されている。後輪操
舵機構１１のハウジング３８にはカバー３６が固定され
ており、このカバー３６上に、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
一体に設けられている。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図３に明らかなように、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お
り、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によって保護されている。ハ
ウジング３８の図示右端にはチューブ３９が嵌着されて
いる。異なる長さのラック軸２５を設ける場合には、チ
ューブ３９を交換することにより、ハウジング３８を変
更することなく対応することができる。ラック軸２５に
はラック２６が形成されており、このラック２６は、車
両の前後方向に延びるピニオン２７と噛合する。そし
て、ラックガイド３１がラック２６方向に付勢された状
態で、ラックガイドカバー３２がハウジング３８に固定
され、これによりラック２６がピニオン２７側に押圧さ
れている。尚、ピニオン２７は図４に示すようにギヤ２
９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。

【００１０】図４に示すように、後輪舵角センサ２１は
ポテンショメータを内蔵し、ギヤ２９の面と平行に設け
られている。軸５４には、レバー３３を介してピン３４
が設けられ、このピン３４は、ギヤ２９に形成された孔
３５に嵌合されている。これにより、ギヤ２９が回転す
ると軸５４も回転し、この軸５４の回転角度が後輪舵角
センサ２１によって検出される。一方、軸５４の回転角
度即ちギヤ２９の回転量はラック軸２５の横移動量に比
例する。而して、後輪舵角センサ２１により後輪の舵角
量が検出されることとなる。

【００１１】図３に示すように、モータ１２のモータ軸
４１の先端にピニオン３０が設けられており、このピニ
オン３０にギヤ２９が噛合し、ハイポイドギヤを構成し
ている。このハイポイドギヤは、モータ１２のモータ軸
４１の回転をギヤ２９の回転として伝えるが、ラック軸
２５（図４）側からギヤ２９に回転力が加えられたとき
には、モータ１２のモータ軸４１が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。また、ピニオン３
０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）ギヤを構成している。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。

【００１２】図５に示すように、モータ１２のモータ軸
４１はモータハウジング４０内に回動可能に支持されて
いる。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が巻回されている。図５のＡ−Ａ断面を示
す図６に明らかなように、コア４３には中心方向に延出
する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に巻回される。モータ巻線４４の
結線は、磁極センサ１８側からモータ巻線４４を見た図
７に示すように、巻線４４ａと４４ｄ，４４ｂと４４
ｅ，４４ｃと４４ｆの一端はそれぞれ端子Ｕ，Ｖ，Ｗに
接続されている。巻線４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，巻線４
４ｄ，４４ｅ，４４ｆの他端は電気的に接続されてい
る。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。

【００１３】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。磁極
センサ１８の基板４９は、ホルダ４７（図９に示す）に
よって、モータハウジング４０の開口端に固定され、こ
の開口端にカバー４８が設けられる。一方、モータ１２
のモータ軸４１の端部にはロータ５２が固定されてお
り、このロータ５２には磁石５１が設けられている。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。これら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、磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ
として使用される。

【００１４】即ち、モータ軸４１が回転すると、図１０
に「磁石５１回転状態」として示すように、ホールＩＣ
（図示ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ）に対して相対的に磁石５１が
回転し、磁極センサ１８の三つの出力である磁極センサ
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１２
が時計回り（ＣＷ）に回転している状態を示す。モータ
１２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の磁極センサ信号
ＨＡ，ＨＢ，ＨＣが切り換わる。而して、この磁極セン
サ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣの切り換わりに同期してモータ
巻線４４の巻線電流を切換えればモータ１２が回転す
る。尚、図１０に示したモータ１２の回転時の巻線電流
の方向については後述する。

【００１５】図１１は電子制御装置９の構成を示すもの
で、電子制御装置９には車載のバッテリ５９が接続され
ている。即ち、バッテリ５９が、ヒューズ及び電源端子
ＰＩＧＡを介してモータドライバ５に接続されると共
に、ヒューズ、イグニッションスイッチＩＧＳＷ及び電
源端子ＩＧＡを介してモータドライバ５及び定電圧レギ
ュレータ５５に接続されている。この定電圧レギュレー
タ５５から定電圧Ｖｃｃ１が出力される。

【００１６】電子制御装置９は、制御手段であるマイク
ロプロセッサ１を有し、このマイクロプロセッサ１は定
電圧Ｖｃｃ１により作動する。前述の第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２
２、第２車速センサ２３、ヨーレートセンサ２４、磁極
センサ１８及び後輪舵角センサ２１の出力が、インター
フェース５７を介してマイクロプロセッサ１に入力され
る。ここでは、第１前輪舵角センサ１７の出力をθｆ
１、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１
８の三つの出力信号をＨＡ，ＨＢ，ＨＣ、そして後輪舵
角センサ２１の出力をθｒとしている。

【００１７】尚、電子制御装置９に接続されるモータ
は、前述の機構では１２で表したが、図１１以後の回路
図においてはモータをＭで表わす。モータＭの各相の端
子Ｕ，Ｖ，Ｗは電子制御装置９のモータドライバ５に接
続されている。モータドライバ５に対しては電源端子Ｐ
ＩＧＡ及びＩＧＡから電力が供給される。そして、モー
タドライバ５には、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Ｌ１（Ｌ１は相切換信号ＬＡ
１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ
２１からなる信号群）及びパルス幅変調（Pulse Width
Modulation）信号ＰＷＭ１が入力される。

【００１８】モータドライバ５は図１２に示すように構
成されており、上述の相切換信号群Ｌ１及びパルス幅変
調信号ＰＷＭ１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ＬＡ１１，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。通常は、これらの入力信号が異常電流制限
回路８８を介してそのまま出力側から出力される。ゲー
ト駆動回路Ｇ１１はパワーＭＯＳＦＥＴのトランジスタ
ＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１をオン−オフ駆動する回
路である。また、ゲート駆動回路Ｇ１１は昇圧も行な
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と共に、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，ＴＢ
１１，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ＴＣ及び抵抗Ｒｓを介して得
られる高電圧が、それぞれモータＭの三相の各端子Ｕ，
Ｖ，Ｗに供給されるように接続されている。尚、トラン
ジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ
２１，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の保護に
供されている。即ち、電源電圧が何らかの原因で２０Ｖ
を越えると、パワーＭＯＳＦＥＴ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、これを防ぐためにツェナーダイオードが配設されて
いる。更に、ＭＯＳＦＥＴのトランジスタＴＡ１１，Ｔ
Ａ２１、トランジスタＴＢ１１，ＴＢ２１並びにトラン
ジスタＴＣ１１，ＴＣ２１に対して並列に、これらＭＯ
ＳＦＥＴ駆動時に低インピーダンスとするためのコンデ
ンサＣ１（例えば３０００μＦ）が設けられている。

【００１９】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及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，ＬＢ２１，ＬＣ
２１をそれぞれパルス幅変調信号ＰＷＭ１と合成する回
路である。ゲート駆動回路Ｇ２１はＭＯＳＦＥＴのトラ
ンジスタＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１をオン−オフ駆
動する回路であり、これらのトランジスタＴＡ２１，Ｔ
Ｂ２１，ＴＣ２１は、モータＭの三相の各端子Ｕ，Ｖ，
Ｗとバッテリ５９のグランド間が接続されるように配置
されている。トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１
１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１の各々には保護用の
ダイオードＤ３乃至Ｄ８が接続されている。トランジス
タＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１に供給される電圧は、
同時に電圧ＰＩＧＭ１として出力される。

【００２０】この電圧ＰＩＧＭ１と、ゲート駆動回路Ｇ
１１の昇圧電圧値ＲＶ１との差が２Ｖ程度に下がると、
ＭＯＳＦＥＴのトランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ
１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１のオン抵抗が増
え、異常発熱をおこす場合がある。従って、電圧ＰＩＧ
Ｍ１と昇圧電圧値ＲＶ１との差が所定値以下となった場
合には全トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，
ＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１をオフさせるようにする
とよい。尚、トランジスタＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２
１のソースには大電流が流れるので、マイクロプロセッ
サ１等の弱電回路部のグランドは、これらのグランドと
は別系統の配線とすることが望ましい。

【００２１】一方、前述のようにマイクロプロセッサ１
に対しては電源端子ＩＧＡ及び定電圧レギュレータ５５
を介して電力が供給されるが、ゲート駆動回路Ｇ１１，
Ｇ２１の電源も電源端子ＩＧＡを介して供給される。図
１２にＶＭで表したものは電圧モニタ回路で、この電源
端子ＩＧＡからの電圧を監視し所定値（例えば５Ｖ）以
下となったときにはモータブレーキ制御回路ＢＲ１に対
し制動開始信号を出力するように構成されている。モー
タブレーキ制御回路ＢＲ１は抵抗Ｒｓを介してコンデン
サＣ１に接続されると共に、ゲート駆動回路Ｇ２１に接
続されている。そして、常時はゲート駆動回路Ｇ２１の
作動に影響を与えることはないが、電源端子ＩＧＡの電
圧が所定値以下となり電圧モニタ回路ＶＭから制動開始
信号が供給されると、ゲート駆動回路Ｇ２１に対しＭＯ
ＳＦＥＴのトランジスタＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１
の全てをオンとする信号が出力されるように構成されて
いる。従って、後者の場合にはモータＭの巻線の各端子
Ｕ，Ｖ，Ｗが共にグランドとなる。

【００２２】抵抗Ｒｓの両端には電流検出回路８６が接
続されており、抵抗Ｒｓに流れる電流値が検出される。
電流検出回路８６は、抵抗Ｒｓに流れる電流値が１８Ａ
以上のとき過電流と判定し、出力信号ＭＯＣ１として過
電流信号を出力すると共に、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、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
として異常電流信号を出力する。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、
ハイサイド及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，ＴＣ１
１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，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。電流検出回路８６にて検出さ
れた電流値はピークホールド回路１０１に与えられ、ピ
ークホールド回路１０１から電流値のピーク値がピーク
信号ＭＩ１として出力される。この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。

【００２３】次に、図１０を参照してモータＭの回転動
作について説明する。磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ
の状態に応じて、相切換信号のパターンを表１のように
設定することによりモータＭが回転する。時計方向の回
転（ＣＷ）は右切り、反時計方向の回転（ＣＣＷ）は左
切りに設定してある。先ず、表１における右回転の順１
のように、磁極センサ信号が（ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ）＝
（Ｈ，Ｌ，Ｈ）の場合には、相切換信号は（ＬＡ１１，
ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）
＝（Ｈ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｌ）として出力される。この
状態は図１０の図示Ａの範囲の状態に対応し、三つのホ
ールＩＣに対する磁石５１の相対的回転位置関係から明
らかなように、磁極センサ信号ＨＡ及びＨＣがハイレベ
ル（Ｈ）となっている。巻線電流の方向はＵ相からＶ相
となり、モータＭの回転に伴い磁石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、磁極セン
サ信号ＨＡがハイレベルからローレベルに切り換わる。
これに応じ、相切換信号が（ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ
１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝（Ｌ，Ｌ，
Ｈ，Ｌ，Ｈ，Ｌ）に切換えられ、モータＭは更に３０度
回転し、磁極センサ信号ＨＢがハイレベルとなる。この
ようにして、図１０の左方の状態から右方の状態に進
み、モータＭが連続して回転することとなる。而して、
モータＭに対し時計方向の回転（ＣＷ）又は反時計方向
の回転（ＣＣＷ）を与えるには、表１の上段又は下段の
順に従って相切換信号のパターンを切換えればよい。

【表１】

【００２４】マイクロプロセッサ１は、図１３に示すよ
うに、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６４及びスイッチＳＷ１を有する。目標舵角演
算部６０はヨーレート値γ、車速Ｖ及びステアリング角
θｓから目標舵角値ＡＧＬＡを求める。図１３には示し
ていないが、車速Ｖは第１及び第２車速センサ２２，２
３の出力値Ｖ１，Ｖ２に基づいて演算される。このと
き、二つの車速値の平均を車速Ｖとしてもよいし、二つ
の車速値の内最大値を車速Ｖとしてもよい。このように
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１３には示していな
いが、前輪舵角θｓは第１及び第２前輪舵角センサ１
７，２０の出力値θｆ１，θｆ２に基づいて演算され
る。この場合において、通常は第１前輪舵角センサ１７
としてポテンショメータが用いられるが、ポテンショメ
ータは精度が荒い。一方、第２前輪舵角センサ２０とし
てロータリエンコーダを用いると、舵角量を精度よく検
出できるものの、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前輪舵角セ
ンサ２０の出力の絶対値を求めることとし、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としている。

【００２５】図１４はモータサーボ制御部６１の制御ブ
ロック図を示すもので、微分部９０において目標舵角値
ＡＧＬＡが微分されて微分値ＳＡＧＬＡが求められ、微
分ゲイン設定部９１にて目標舵角値の微分値ＳＡＧＬＡ
の絶対値に基づき微分ゲインＹＴＤＩＦＧＡＩＮが求め
られる。微分値ＳＡＧＬＡの絶対値が４（ｄｅｇ／ｓｅ
ｃ）以下の場合には微分ゲインは０に、微分値ＳＡＧＬ
Ａの絶対値が１２（ｄｅｇ／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乃至１２（ｄｅｇ／ｓｅｃ）の場合には微分ゲインは
０乃至４の値になる。

【００２６】一方、モータＭの回転角度θｍが磁極セン
サ１８の出力に基づいて演算される。図１４には示して
いないが、モータＭの回転角度θｍは磁極センサ１８の
出力値ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ及び後輪舵角センサ２１の出力
値θｒに基づいて求められる。通常は、後輪舵角センサ
２１としてポテンショメータが用いられるが、ポテンシ
ョメータは精度が荒く、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Ｍの回転角度θｍを求めることとしてい
る。回転角度θｍはバッファ１００を介して実舵角値Ｒ
ＡＧＬとして減算部９２に供給される。尚、本実施例に
おいては、電動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ることとしてもよ
い。

【００２７】減算部９２においては目標舵角値ＡＧＬＡ
から実舵角値ＲＡＧＬが減算され、舵角偏差ΔＡＧＬが
求められる。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９
３は、舵角偏差ΔＡＧＬ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の値が小さいときには制御
を停止させるものである。得られた舵角偏差値ＥＴＨ２
は比例部９６及び微分部９４に送られる。比例部９６で
は舵角偏差値ＥＴＨ２を所定の比例ゲインだけ積算し、
比例項ＰＡＧＬＡを得る。また、微分部９４では舵角偏
差値ＥＴＨ２を微分し、舵角偏差微分値ＳＥＴＨ２を得
る。この舵角偏差微分値ＳＥＴＨ２と前述の微分ゲイン
ＹＴＤＩＦＧＡＩＮとが積算部９５にて積算され、微分
項ＤＡＧＬＡが得られる。そして、比例項ＰＡＧＬＡと
微分項ＤＡＧＬＡが加算部９７にて加算され、舵角値Ｈ
ＰＩＤが得られる。

【００２８】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、
舵角値ＨＰＩＤに比例して制御量ＡＮＧを設定すると共
に、制御量ＡＮＧが１．５ｄｅｇ以上または−１．５ｄ
ｅｇ以下にならないように設定するものである。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、モータドライバ５に供給される。モータド
ライバ５はパルス幅変調信号に応じてモータＭを回転さ
せるもので、これによりモータＭがサーボ制御される。
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には０とな
り、この場合の制御は比例項のみによって行なわれる。
尚、上記ＰＤ制御に積分項を追加することとしてもよ
い。また、モータＭの回転角度θｍは電源電圧の変動に
よっても変化するので、バッテリ電圧を測定し、バッテ
リ電圧に応じて制御量ＡＮＧを補正するようにしてもよ
い。

【００２９】図１５に示すように、マイクロプロセッサ
１の割込み端子と通常入力端子が磁極センサ信号ＨＡ，
ＨＢ，ＨＣの入力用に供されている。磁極センサ信号Ｈ
Ａ，ＨＢはイクスクルーシブＯＲ回路ＥＸＯＲ１に入力
し、磁極センサ信号ＨＣとイクスクルーシブＯＲ回路Ｅ
ＸＯＲ１の出力信号はイクスクルーシブＯＲ回路ＥＸＯ
Ｒ２に入力するように接続されている。而して、磁極セ
ンサ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣの内の何れか一つに変化があ
ると、イクスクルーシブＯＲ回路ＥＸＯＲ２の出力が変
化する。

【００３０】上述のように磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢ，
ＨＣの内の何れか一つに変化があると、図１３の磁極セ
ンサ異常判定部６３において、図１６に示す磁極センサ
信号エッジ割り込みルーチンが実行される。ここでは、
割り込みがある度に、モータＭの回転数が演算された
後、磁極センサ信号の状態が判別され、今回値として記
憶される。即ち、先ず、ステップ２０１において、これ
まで記憶されていた今回値が前回値として更新され、ス
テップ２０２にて、磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣの
入力端子の状態が読み込まれ、今回値として記憶され
る。次に、ステップ２０３にて、表２に示すマップから
前回予測値が読みだされる。後述するように、磁極セン
サ１８は磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣのうち何れか
一つが順に変化するよう構成されている。従って、前回
値と今回値に対して、磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ
のうちの何れか一つの極性が変化したものになるはずで
ある。

【表２】

【００３１】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が記憶されている。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１６のステップ２０４ではこの前回
予測値と実際の前回値とが比較される。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。従って、前回予測値と前回値が一致して
おれば、ステップ２０５で磁極センサ異常フラグＦａｂ
ｎがクリア（０）される。前回予測値と前回値が一致し
ていなければ、ステップ２０６にて磁極センサ異常フラ
グＦａｂｎがセット（１）され、この磁極センサ信号エ
ッジ割り込みルーチンが終了する。而して、以後の処理
においては、磁極センサ異常フラグＦａｂｎが１となっ
ていれば、磁極センサ１８に異常有と判定され、磁極セ
ンサ異常フラグＦａｂｎがクリアされておれば、以下に
説明する図１７のルーチンに従って相切換信号パターン
が設定される。

【００３２】図１３の相切換制御部６２においては、図
１７に示すように処理される。先ず、ステップ２１０に
おいて上記磁極センサ異常フラグＦａｂｎが０か否かが
判定され、これがセットされておれば（１であれば）以
下の処理は行なわれない。即ち、磁極センサ１８に異常
が検出されたときには、相切換制御ルーチンは実行され
ない。磁極センサ異常フラグＦａｂｎがセットされてい
ない場合には、ステップ２１１に進み前述の磁極センサ
信号のエッジ割り込みがあったか否かが判定される。割
り込みがあった場合には、ステップ２１２乃至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がセットされ、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がセットされる。回転方向
は前述の舵角値ＨＰＩＤが正か負かで判断可能であり、
ＨＰＩＤ＞０であれば方向フラグＤＩ＝ＣＣＷとされ、
ＨＰＩＤ＜０であれば方向フラグＤＩ＝ＣＷとされる。

【００３３】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がセットされる。相
切換信号は６ビット信号であり、各ビットはハイレベル
「Ｈ」又はローレベル「Ｌ」を取り、下記の表４のよう
に定められている。ステップ２１５では、今まで出力し
ていた相切換信号パターンと方向フラグＤＩの状態に基
づき次回の相切換信号パターンが設定される。例えば、
現状値が（ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，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）が設定される。設
定された相切換信号パターンは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。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なうと
よい。尚、方向フラグ設定時に舵角値ＨＰＩＤがゼロと
なった場合には、相切換はストップモードとされ、（Ｌ
Ａ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，Ｌ
Ｃ２１）＝（Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ）とされる。

【表３】

【表４】

【００３４】図１３のオープン制御部６４においては、
図１９に示すように処理される。先ず、ステップ２２０
において、前述の磁極センサ異常フラグＦａｂｎが１か
否かが判定され、０となっていれば以下の処理は行なわ
れない。即ち、磁極センサ１８が正常であるときにはオ
ープン制御ルーチンは実行されない。従って、図１３の
磁極センサ異常判定部６３の判定結果に応じスイッチＳ
Ｗ１が切換えられ、正常時には相切換制御部６２が機能
し上述の相切換制御ルーチンが実行され、異常時にはオ
ープン制御部６４側に切換られオープン制御ルーチンが
実行される。このオープン制御ルーチンにおいては、オ
ープン制御実行中フラグＦｏｐ及びタイマＴが使用され
る。タイマＴに所定時間がセットされると、その後タイ
マＴは次第にデクリメントされ、所定時間後に０とな
る。オープン制御実行中フラグＦｏｐは初期状態で０と
されている。

【００３５】ステップ２２１では、オープン制御実行中
フラグＦｏｐの状態が判定され、オープン制御実行中フ
ラグＦｏｐが０であると、次にステップ２２２にて、タ
イマＴが所定時間（例えば１秒）にセットされる。そし
て、タイマＴが０以下になるまでの間、ステップ２２４
にて、相切換信号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、（ＬＡ１
１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２
１）＝（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
実行中フラグＦｏｐがセット（１）される。この状態で
タイマ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信号パターンがセットさ
れる。次に、ステップ２２８にてタイマＴが再びセット
される。ステップ２２６ではタイマ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Ｔに設定された所定時間毎に実行される。

【００３６】ステップ２２７において、次回値は現状の
相切換信号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、現状の相切換信号パターンが（ＬＡ１
１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２
１）＝（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、次回の相切換信号パタ
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、設定されてい
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、相切換信号パターンは（Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，
Ｌ）となり、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
うに相切換信号パターンが制御される。

【表５】

【００３７】例えば、断線、ヒューズ溶断等の何等かの
原因で、マイクロプロセッサ１に電力が供給できなくな
った場合には、モータＭの制御が不能となり車両挙動が
不安定となるおそれがある。本実施例においては、図１
３に示すように電圧モニタ回路ＶＭによって電源端子Ｉ
ＧＡの電圧が監視されており、所定値以下となるとモー
タブレーキ制御回路ＢＲ１に対し制動開始信号が出力さ
れる。この場合において、コンデンサＣ１には一定の電
圧が充電されているので、仮に電源端子ＰＩＧＡの電圧
が零となってもモータブレーキ制御回路ＢＲ１並びにト
ランジスタＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１に対して所定
の電圧が確保される。

【００３８】而して、モータブレーキ制御回路ＢＲ１か
らゲート駆動回路Ｇ２１に対しトランジスタＴＡ２１，
ＴＢ２１，ＴＣ２１をオンとする信号が出力される。こ
れにより、モータＭの巻線の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗが短絡さ
れ、共にグランドとされ、モータブレーキ即ち発電制動
により後輪１５，１６は緩やかに中立位置に復帰する。
このように、本実施例によればＭＯＳＦＥＴのトランジ
スタＴＡ１１等の駆動時に必要なコンデンサＣ１をバッ
クアップ電源として用いることが出来るので、複雑な配
線を必要とすることなく、発電制動による緩やかな中立
復帰制御を行なうことができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で以下に記載の効果を奏する。即ち、本発明において
は、制御手段に対する電源の低下が検出されたときに
は、スイッチング素子に並列に設けられたコンデンサを
電源としてローサイド側のスイッチング素子を駆動し、
電動モータの巻線のローサイド側を短絡することとして
いるので、簡単な構成で適切に電動モータによる発電制
動を行なうことができ、緩やかな中立復帰制御を確保す
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全体構成図である。

【図２】本発明の一実施例に使用する後輪操舵機構の正
面図である。

【図３】図２の後輪操舵機構の部分断面図である。

【図４】図２の後輪操舵機構の断面図である。

【図５】本発明の一実施例に使用するモータの断面図で
ある。

【図６】本発明の一実施例に使用するモータの断面図で
ある。

【図７】図５，６のモータの巻線説明図である。

【図８】本発明の一実施例に使用する磁石の正面図であ
る。

【図９】本発明の一実施例に使用する磁極センサの基板
の正面図である。

【図１０】本発明の一実施例に係る電動モータの作動説
明図である。

【図１１】本発明の一実施例に使用する電子制御装置の
回路構成図である。

【図１２】図１１の電子制御装置のドライバの回路構成
図である。

【図１３】図１１の電子制御装置のマイクロプロセッサ
の機能ブロック図である。

【図１４】図１３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である。

【図１５】図１１の電子制御装置の磁極センサ入力回路
の回路構成図である。

【図１６】本発明の一実施例における磁極センサ信号エ
ッジ割り込みのフローチャートである。

【図１７】本発明の一実施例における相切換制御のフロ
ーチャートである。

【図１８】本発明の一実施例におけるオープン制御のフ
ローチャートである。

【図１９】本発明の構成の概要を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ マイクロプロセッサ ５ モータ
ドライバ ９ 電子制御装置 １２ モータ
（電動モータ） １７，２０ 第１，第２前輪舵角センサ １８ 磁極センサ（回転センサ） ２１ 後輪舵
角センサ ２２，２３ 第１，第２車速センサ ５５ 定電圧
レギュレータ ５７ インターフェース ５９ バッテ
リ ６０ 目標舵角演算部 ６１ モータ
サーボ制御部 ６２ 相切換制御部 ６３ 磁極セ
ンサ異常判定部 ６４ オープン制御部 ８６ 電流検
出回路 ８８ 異常電流制限回路 ８９ パルス
幅変調信号合成回路 ９０，９４ 微分部 ９１ 微分ゲ
イン設定部 ９２ 減算部 ９３ 偏差舵
角不感帯付与部 ９５ 積算部 ９６ 比例部 ９７ 加算部 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 ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ 磁極センサ信号 Ｌ１ 相切換
信号群 ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，
ＬＣ２１ 相切換信号 Ｍ モータ（電動モータ） ＰＷＭ１ パルス幅変調信号 Ｕ，Ｖ，Ｗ
端子 Ｖ 車速 γ ヨーレー
ト値 θｓ ステアリング角 ＶＭ 電圧モニタ回路（電源監視手段） ＢＲ１ モータブレーキ制御回路（発電制動制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽田野 武 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 浜島 茂充 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 松本 只一 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の後輪の操舵機構に連結し複数の相
   の巻線を有する電動モータと、前記巻線の各々の相のハ
   イサイド側及びローサイド側に設けたスイッチング素子
   と、該スイッチング素子に対し並列に設けたコンデンサ
   と、前記スイッチング素子の各々に対し相切換信号を出
   力する相切換手段と、前記相切換信号に応じて前記スイ
   ッチング素子の各々を駆動制御するように前記相切換手
   段を制御する制御手段と、該制御手段に対する電源を監
   視する電源監視手段と、該電源監視手段によって前記制
   御手段に対する電源の低下が検出されたときに、前記コ
   ンデンサを電源として前記スイッチング素子のうち前記
   巻線の各々の相のローサイド側に設けたスイッチング素
   子を駆動し、前記巻線の各々の相のローサイド側を短絡
   して前記電動モータによる発電制動を行なう発電制動制
   御手段とを備えたことを特徴とする車両の後輪操舵装
   置。