JPH08282520A

JPH08282520A - 後輪操舵装置

Info

Publication number: JPH08282520A
Application number: JP8559495A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Fushimi; 見武彦伏; Hisayasu Mase; 瀬久康間; Takeshi Hatano; 武羽田野
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 1996-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】後輪舵角の中立点検出を二重化した場合に、
センサ故障を検出し安全性の向上を図る。【構成】車両状態検出手段（１７，２０，２２，２
３，２４）、舵角制御手段（９，ＳＶＵ）、電動モータ
（１２）を含む後輪操舵機構（１１）、後輪舵角の中立
点検出を行う舵角検出手段（２１）を備えた操舵制御装
置において、舵角検出手段は二重系（２１ａ，２１ｂ）
の構成とし、舵角検出手段から舵角制御手段の機能が欠
陥した場合には、異なった信号を出力する故障検知手段
（Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５）を、前記舵角検出手段と前
記舵角制御手段に設けて故障検知を行う後輪操舵装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、後輪操舵車両における
後輪操舵制御装置、特に故障に対する安全対策に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、後輪操舵制御装置は、例えば、車
輪速センサ、前輪舵角センサ、後輪舵角センサ等で構成
される各種センサ群と後輪操舵を行うアクチュエータ
と、ドライバを含む電子制御ユニットで構成され、後輪
舵角の中立点検出が重要となっている。この後輪舵角の
中立点を検出するためにセンサを２つ持つものとして
は、特開平５−９７０４６号公報に記載されるように、
後輪舵角の中立点検出のため電動モータのモータ軸側に
メインセンサ、後輪操舵を行うアクチュエータ側にサブ
センサを設け、２つのセンサを用いた後輪の中立点検出
法が開示されているが、この方法によると、センサから
電子制御ユニットへ配線を引っぱらなければならなくな
るし、配線もセンサの電源２本と信号線１本の組が２組
必要となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来は後輪
操舵装置の場合、車輪速センサ、前輪舵角センサ、後輪
舵角センサ等で構成される各種センサ群、後輪操舵を行
うアクチュエータ、マイクロコンピュータと電動モータ
を駆動するドライバを含む電子制御ユニットで構成され
る。一般的に、電子制御ユニットは車内に配置し、後輪
操舵を行うアクチュエータは電動モータと共に後輪の近
傍に、また後輪舵角の中立点検出を行う後輪舵角センサ
はアクチュエータ近傍である車外に配置する構成になっ
ている。このような構成にした場合、電子制御ユニット
とアクチュエータとの配線、及び電子制御ユニットと後
輪の中立点を検出するセンサ等の配線の長さが長くな
り、電子制御ユニットの電動モータを駆動するドライバ
から電動モータに対し大きな電流が流れるために、配線
の太さを太くしなければならないし、また、配線の長さ
が長くなることにより、電気ノイズによる影響等の問題
が出てくる。

【０００４】このような問題を解決するために、電子制
御ユニットの一部の機能を後輪操舵を行うアクチュエー
タに内蔵したシステム（サーボユニット化）を考える。
以下に、このサーボユニット化について説明する。

【０００５】サーボユニット化とは、前輪舵角センサ、
車輪速センサ等の情報に基づいて、後輪の目標操舵量に
関する情報を出力する第１のデジタルプロセッサを持つ
電子制御ユニットと、この電子制御ユニットと通信を行
い、電子制御ユニットが出力した後輪の目標操舵量に関
する情報により後輪操舵信号を出力する第２のデジタル
プロセッサを設け、この第２のデジタルプロセッサの出
力する後輪操舵信号により電動モータを駆動するドライ
バを含むサーボユニットＳＶＵを備えたものであり、後
輪を操舵するアクチュエータである後輪操舵機構には、
サーボユニットＳＶＵ、磁極センサ、電動モータ、及び
後輪舵角の中立点の検出を行うセンサを持つような構成
としたものである。

【０００６】このような構成にした場合には、後輪操舵
を行うアクチュエータである後輪操舵機構に電子制御ユ
ニットの一部の機能を持たせたサーボユニットＳＶＵ、
後輪舵角の中立点を検出するセンサが搭載されるため
に、大きさが小さくなくてはいけないといった問題点が
挙げられる。

【０００７】また、後輪操舵制御を行うにあたっては、
後輪舵角の中立点検出が重要となる。例えば、後輪操舵
制御の基となる後輪舵角の中立点がずれると、車両を運
転するドライバは、真っすぐ進もうと思っても後輪の中
立位置がずれているため、ハンドルで修正しながら運転
しなければいけなくなるし、後輪を最大角操舵する指令
が電子制御ユニットより発せられた場合には、後輪操舵
機構に内蔵されている歯車の噛み込みが発生して、歯車
がロックしてしまうという状態が発生するために、正確
な後輪操舵制御ができなくなってしまう。また、後輪舵
角の中立点を検出するセンサを安全性を考えて二重化し
た場合には、以下に示すような問題が発生する。電源を
含めた二重化は、センサ電源２本と信号線１本の組が２
組必要になり、配線の長さは倍になる。配線を少なくす
るため電源を共通化した場合、電源の接続が故障する
と、２つのセンサは同じ出力状態を示す。この場合、電
子制御ユニットは、センサ出力が正常であるとみなし、
故障であるにもかかわらず間違ったセンサ出力に応じた
制御を行ってしまうために正確な後輪操舵制御ができな
くなってしまう。このようなことを防止するために、セ
ンサの二重化を考えた場合には、いずれかセンサ、また
は、配線が故障した場合に、センサ故障を検出しなけれ
ばならない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、車両の状態を検出する車両状態検出手段（１
７，２０，２２，２３，２４）、前記車両状態検出手段
の情報に基づき後輪を駆動する信号を生成する舵角制御
手段（９，ＳＶＵ）、前記舵角制御手段が生成した信号
により駆動される電動モータ（１２）を含み後輪の操舵
駆動を行う後輪操舵機構（１１）、前記後輪操舵機構に
より操舵駆動され、後輪舵角の中立点検出を行う舵角検
出手段（２１）を備えた操舵制御装置において、前記舵
角検出手段は二重系（２１ａ，２１ｂ）の構成とし、前
記舵角制御手段との接続により機能するものであり、前
記舵角検出手段からの機能が欠陥した場合には、二重系
の出力が互いに異なった信号を出力する故障検知手段
（Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５）を、前記舵角検出手段と前
記舵角制御手段に設けて故障検知を行うことを特徴とす
る車両の後輪操舵制御装置である。

【０００９】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。

【００１０】

【作用】後輪舵角の中立点を検出するセンサを二重系の
構成とすることにより、一方のセンサが欠陥した場合に
は、電子制御ユニットのポート入力を高レベル電圧（Ｈ
ｉ）に固定し、またもう一方が欠陥した場合には、電子
制御ユニットのポート入力を低レベル電圧（Ｌｏ）に固
定することで、互いに異なった信号出力にする故障検知
回路を設けることによりセンサ故障が判別できる。

【００１１】また、後輪操舵機構に後輪の中立点を検出
するセンサを設け、二重化したセンサに供給する電源を
共通化することにより配線の長さを短くすることが可能
となり、コストの低減がはかれる。

【００１２】

【実施例】本発明を実施する自動車の操舵系の構成を図
１に示す。図１において、１３が左前輪、１４が右前
輪、１５が左後輪、１６が右後輪を示している。ステア
リングホイール１９の操舵軸は、前輪操舵機構１０と連
結されて、前輪操舵機構１０には、ラック＆ピニオン機
構が内蔵されており、ステアリングホイール１９に連動
してピニオンが回動すると、それと噛み合うラックが形
成されたラック軸１０ａが軸方向（左右方向）に移動
し、ラック軸１０ａが動くと、それに連結された前輪１
３及び１４の舵角が変わる。

【００１３】この実施例では、前輪舵角を検出するため
に、前輪の舵角検出器１７及び２０が設置してある。前
輪の舵角検出器１７は、ラック軸１０ａの軸方向の位置
を検出する前輪舵角センサであり、舵角検出器２０は、
ステアリングホイール１９の操舵軸の回転に伴ってパル
スを発生するロータリーエンコーダである。前輪の舵角
検出器１７及び２０が出力する信号は、車内に設置され
た電子制御ユニット９に入力される。車速を検出するた
めに、２種類の車速検出器２２及び２３が設置してあ
る。車速検出器２２は実際の車輪の回転速度に基づいて
車速を検出し、車速検出器２３は、変速機の出力軸の回
転速度に基づいて車速を検出する。車速検出器２２、２
３が出力する信号、及び、ヨーレート検出器２４が出力
する信号は、各々、電子制御ユニット９に入力される。

【００１４】後輪１５及び１６は、ラック軸２５に連結
され、ラック軸上に磁石を持つ後輪の舵角の中立点を検
出する舵角検出器２１が設けてあり、この磁石の移動を
舵角検出器２１で検出する。つまり、後輪を操舵するこ
とにより起電力を発生するホール効果を利用した、小型
のホールＩＣのセンサが付いている。舵角検出器２１の
信号は、サーボユニットＳＶＵに入力される。ラック軸
２５の軸方向（左右方向）の移動に伴って後輪１５及び
１６の舵角が変わる。ラック軸２５は後輪操舵機構１１
に連結されている。後輪操舵機構１１は、操舵駆動用の
電動モータ（ブラシレスモータ）１２、モータの回転位
置を検出する磁極センサ１８、サーボユニットＳＶＵ、
及び前記に示した舵角検出器２１を含み減速機を内蔵す
る。サーボユニットＳＶＵは、電子制御ユニット９から
入力される目標舵角情報に基づいて、電動モータ１２を
駆動する。電動モータ１２を駆動すると、減速器を介し
て連結されたラック軸２５が移動し、後輪の舵角が変わ
る。

【００１５】イグニションスイッチＩＧを介しバッテリ
ー２と接続された第１の電源ラインＤＩＧは、電子制御
ユニット９とサーボユニットＳＶＵに接続されている。

【００１６】図１に示した装置の実際の後輪操舵機構１
１の構成を図２に示す。

【００１７】サーボユニットＳＶＵ、電動モータ１２、
磁極センサ１８、及び舵角検出器２１は、後輪舵角機構
１１の同一ハウジング内に内蔵されている。サーボユニ
ットＳＶＵは、コネクタＣＮを介し、マイクロコンピュ
ータ８からのリレー駆動信号と電子制御ユニット９のマ
イクロコンピュータ１の出力するサーボユニット許可信
号ＥＮＢの２つの信号の論理積によりリレー信号が作ら
れ、リレードライバＤＶ１を介しリレー３に接続されて
サーボユニットＳＶＵに電源を供給するように接続され
ている。

【００１８】図１の電子制御ユニット９の構成を図３に
示し、サーボユニットＳＶＵの構成を図４に示す。まず
図３を参照し、電子制御ユニット９の構成について説明
を行う。電子制御ユニット９は、マイクロコンピュータ
１、電源ユニット４、電源監視回路６、インターフェー
スＩＦ１、ＩＦ２を備えていて、マイクロコンピュータ
１は、Ａ／Ｄ変換器、タイマ及びシリアル通信回路を内
蔵している。電源ユニット４は、安定化された５Ｖ電源
を出力し、パワーオン時とか電源電圧低下時にリセット
信号を出力するリセット回路と、ウオッチドッグ回路を
備えている。インターフェースＩＦ１、ＩＦ２は、信号
の波形整形、増幅、レベル調整をする信号処理回路であ
る。

【００１９】マイクロコンピュータ１の入力ポートに
は、インターフェースＩＦ１を介して車輪速、前輪舵
角、ヨーレート、変速機車速に関する信号が入力され
る。前輪舵角、ヨーレートの信号はアナログ信号である
ため、マイクロコンピュータ１に内蔵のＡ／Ｄ変換器に
より、所定周期毎にサンプリングされ記憶される。

【００２０】電子制御ユニット９とサーボユニットＳＶ
Ｕとの間は通信線ＴＸＤ、ＲＸＤで互いに接続されてい
る。信号線ＴＸＤ、ＲＸＤは、インターフェースＩＦ２
を介して、マイクロコンピュータ１のシリアル通信回路
と接続されている。ＴＸＤで送信し、ＲＸＤで受信して
マイクロコンピュータ１とサーボユニットＳＶＵ間で情
報の通信を行っている。

【００２１】例えば、ここに記載される電子制御ユニッ
ト９は後輪操舵用の電子制御ユニットに限ったものでは
なく、車両のシャシーを総合的に制御する電子制御ユニ
ット、又は、アンチロック、トラクション、サスペンシ
ョンなどのいずれかの電子制御ユニットでもよく、後輪
操舵機構の駆動に対し必要な情報を渡せるものならば限
定されない。

【００２２】電子制御ユニット９から出力されるサーボ
ユニットＳＶＵ許可信号ＥＮＢは、通信状態を監視し通
信が正常に行われている場合には高レベル電圧（Ｈｉ）
を出力し、通信異常時には低レベル電圧（Ｌｏ）を出力
して、サーボユニットＳＶＵに電動モータ１２を駆動す
るドライバＤＶ３に対してパワー電源ＰＩＧの供給を行
うか否かを決める信号である。

【００２３】次に、図４を参照してサーボユニットＳＶ
Ｕを説明する。サーボユニットＳＶＵは、マイクロコン
ピュータ８、電源ユニット７１、インターフェースＩＦ
３、抵抗器Ｒ１、ドライバＤＶ２、ＤＶ３及びリレード
ライバＤＶ１を備えている。

【００２４】また、Ａ／Ｄ変換器及びシリアル通信回路
を内蔵していて、電源ユニット７１は、安定化された５
Ｖの電圧を出力する安定化電源と、パワーオン時及び電
圧低下時にリセットをかけるウオッチドッグタイマ回路
を持っている。また、インターフェースＩＦ３は、信号
の波形整形、増幅、レベル調整を行う信号処理回路であ
る。

【００２５】電子制御ユニット９とサーボユニットＳＶ
Ｕを接続する信号線、及びサーボユニットＳＶＵ許可信
号ＥＮＢは、インターフェースＩＦ３を介し、マイクロ
コンピュータ８と接続されており、マイクロコンピュー
タ８は、信号線ＴＸＤで送信し、ＲＸＤで受信を行う。

【００２６】ドライバＤＶ２は、増幅器７４、電流レベ
ル検出器ＭＳ、ＭＯＣ、昇圧回路７５、論理回路７２は
ＰＷＭ合成回路を含み、電流制限回路ＣＬ１、ＣＬ２、
ゲートドライバ７６、７７で構成されている。ドライバ
ＤＶ３は、スイッチング素子（パワーＭＯＳＦＥＴ）
と保護用のダイオードでなる６組のスイッチングユニッ
トＵ１１、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ２１、Ｕ２２、Ｕ２３で
構成されており、その出力に電動モータ１２のスター接
続された３相のコイルＵ、Ｖ、Ｗの各端子が接続されて
いる。

【００２７】抵抗器Ｒ１はドライバＤＶ３に流れる電流
に応じた電圧を出力し、この電圧レベルを増幅器７４が
増幅する。電流レベル検出器ＭＳ、ＭＯＣは、増幅器７
４の出力電圧を、しきい値ｒｅｆ１、ｒｅｆ２と比較し
て、電流が過大か否かを判別し、ＭＳ、ＭＯＣが出力す
る信号Ｓ１及びＳ２は、マイクロコンピュータ８及び電
流制限回路ＣＬ１、ＣＬ２に入力される。

【００２８】電動モータ１２を駆動するためには、Ｕ→
Ｖ、Ｖ→Ｗ、Ｗ→Ｕ、Ｖ→Ｕ、Ｗ→Ｖ、Ｕ→Ｗのいずれ
かの端子間に電流を流し、電流を流す端子を順次切り換
える必要がある。６組のスイッチングユニットＵ１１、
Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ２１、ＵＵ２２、Ｕ２３の１対をオ
ンすることで、電動モータの１２の端子間に電流を流す
ことができる。但し、スイッチングユニットＵ１１とＵ
２１、Ｕ１２とＵ２２、Ｕ１３とＵ２３の対になったト
ランジスタを同時にオンすると、電源ラインＰＩＧとＰ
ＧＮＤ間がショートしてしまうため、そのような状況は
避けなければならない。

【００２９】通常、マイクロコンピュータ８は、出力ポ
ートＬＡ１、ＬＢ１、ＬＣ１、ＬＡ２、ＬＢ２、ＬＣ２
に信号を出力し電動モータ１２の端子間に電流を流すの
で、電源ラインＰＩＧとＰＧＮＤ間のショートは生じな
いが、論理回路７２で入力信号の組合せを識別し、マイ
クロコンピュータ８の動作に異常が生じた場合でも、Ｕ
１１とＵ２１、Ｕ１２とＵ２２、Ｕ１３とＵ２３の対に
なったトランジスタが同時にオンしないように制御す
る。また、論理回路７２にはインターフェースＩＦ３を
通ったサーボユニットＳＶＵ許可信号ＥＮＢも入力さ
れ、電動モータ１２を電磁的に固定することができる。

【００３０】電動モータ１２の駆動トルクは、コイルに
流す電流をＰＷＭ（パルス幅変調）制御することにより
調整される。電流のパルス幅を決定するＰＷＭ信号は、
マイクロコンピュータ８の出力ポートＰＷＭから出力さ
れる。論理回路７２の内部のＰＷＭ合成回路は、ＰＷＭ
信号とポートＬＡ２、ＬＢ２、ＬＣ２に出力する相切換
信号とを合成し、下側のスイッチングユニットＵ２１、
Ｕ２２、Ｕ２３の制御を行う信号を生成する。

【００３１】ポートＬＡ１、ＬＢ１、ＬＣ１に出力する
相切換信号は、論理回路７２、電流制限回路ＣＬ１、ゲ
ートドライバ７６を介し、スイッチングユニットＵ１
１、Ｕ１２、Ｕ１３のゲート端子に入力され、ポートＬ
Ａ２、ＬＢ２、ＬＣ２に出力される相切換信号は、論理
回路７２に含まれるＰＷＭ合成回路、電流制限回路ＣＬ
１、ＣＬ２、ゲートドライバ７７を介し、スイッチング
ユニットＵ２１、Ｕ２２、Ｕ２３のゲート端子に入力さ
れる。スイッチングユニットＵ１１、Ｕ１２、Ｕ１３、
Ｕ２１、Ｕ２２、Ｕ２３は、各々、ゲート端子に入力さ
れる信号レベルに応じて制御される。

【００３２】電動モータ１２は、ブラシレスモータであ
り、回転子が永久磁石で構成され、固定子が電気コイル
になっている。従って、電動モータの回転子の磁極の位
置を検出し、磁極の位置と動かす方向に応じて電流を流
すコイルを切換える必要がある。この実施例では、電動
モータ１２の回転子の磁極の位置を検出する磁極センサ
１８が、電動モータ１２に付いている。この磁極センサ
１８は、検出した３相の信号をＨＡ、ＨＢ、ＨＣに入力
する。マイクロコンピュータ８は、入力ポートＨＡ、Ｈ
Ｂ、ＨＣの信号を参照して磁極の位置を検出し、検出し
た位置に基づいて生成した相切換信号をポートＬＡ１、
ＬＢ１、ＬＣ１、ＬＡ２、ＬＢ２、ＬＣ２に出力する。

【００３３】後輪舵角の中立点を検出する舵角検出器２
１は、舵角による信号をサーボユニットＳＶＵのＨＳ
１、ＨＳ２に入力される。マイクロコンピュータ８は入
力ポートの電圧レベルを検出し、中立点を決める舵角検
出器２１によって最初に検出した舵角初期値と、磁極セ
ンサ１８が出力する信号をカウントして求められる舵角
変化量により、後輪の実舵角値を得ている。

【００３４】次に、図５について説明する。図５に示さ
れるように、サーボユニットＳＶＵに入力される舵角検
出器２１の故障検知を行うセンサ故障検知回路である。
舵角検出器２１は、後輪の中立点検出用として、小型の
ホールＩＣよりなるセンサであり、二重系の構成となっ
ている。このセンサに供給される電源はサーボユニット
ＳＶＵの電源ユニット７１から５Ｖ電源（Ｖ_CC）で共通
化され、それぞれのホールＩＣ２１ａ，２１ｂに電源が
供給されている。ここで、サーボユニットＳＶＵ側から
説明すると、ホールＩＣが出力した信号はサーボユニッ
トＳＶＵにＨＳ１，ＨＳ２としてマイクロコンピュータ
８の入力ポートに入力されている。サーボユニットＳＶ
Ｕ内部ではＨＳ１と電源ユニット７１からの５Ｖ電源Ｖ
_CCの間に抵抗Ｒ２が接続され、ＨＳ２には抵抗Ｒ３を介
してサーボユニットＳＶＵのアース（ＧＮＤ）に接続さ
れている。また、舵角検出器２１について説明すると、
後輪舵角の中立点を検出するホールＩＣは、安全性を考
え二重系の構成とし、メインセンサ２１ａ，サブセンサ
２１ｂとする。メインセンサのＨＳ１とセンサ電源のア
ース（ＧＮＤ）の間には抵抗Ｒ４が接続され、サブセン
サのＨＳ２とセンサ電源Ｖ_CCの間には抵抗Ｒ５が接続さ
れている構成となっている。舵角検出器２１とサーボユ
ニットＳＶＵの接続方法は、ホールＩＣ２１ａ，２１ｂ
と抵抗Ｒ４，Ｒ５を載せたセンサ基板とサーボユニット
ＳＶＵの基板をワイヤーボンディングで接続する方法を
取り、後輪操舵機構１１に設けることにより配線を減ら
し、舵角検出器２１と舵角制御を行うサーボユニットＳ
ＶＵの接続がされた状態ではじめてセンサとして機能
し、センサの故障検知を行う回路となるようにした。例
えば、センサ電源Ｖ_CCが断線した場合には、サーボユニ
ットＳＶＵのマイクロコンピュータ８の信号ＨＳ１は抵
抗Ｒ２によりＨｉになり、一方、ＨＳ２は抵抗Ｒ３によ
りＬｏになる。またメインセンサ２１ａの信号線が、舵
角検出器２１とサーボユニットＳＶＵ間で断線した場合
には、サーボユニットＳＶＵ内部の抵抗Ｒ２でＨＳ１は
プルアップされているために、マイクロコンピュータ８
のポートにはＨｉの信号が入力される。また、サブセン
サ２１ｂの信号線が舵角検出器２１とサーボユニットＳ
ＶＵ間で断線した場合には、サーボユニットＳＶＵ内部
の抵抗Ｒ３でプルダウンされているために、マイクロコ
ンピュータ８のポートにはＬｏの信号が入力される。こ
のことにより、舵角検出器２１の信号線、または電源線
が断線等によりセンサ故障状態になった時には、互いに
異なった信号出力を出すことにより、センサの故障検知
ができる。

【００３５】図３に示した電子制御ユニット９のマイク
ロコンピュータ１の動作を図６に示し、図４に示したサ
ーボユニットＳＶＵのマイクロコンピュータ８の動作を
図７に示す。

【００３６】図６においてマイクロコンピュータ１の動
作を説明する。

【００３７】最初に、電源がオンすると初期化によりＣ
ＰＵのチェック、メモリのクリア、パラメータの初期
化、及び、各種モードの初期設定を実行する。また、信
号線を使用しサーボユニットＳＶＵとの間でデータの送
受信テストを実施し、通信系の異常の有無を調べる。通
信系が正常時、ステップＳ１３でサーボユニットＳＶＵ
許可信号ＥＮＢをＨｉ出力にし、通信系に異常があると
Ｓ１２からＳ１Ｅに進む。ステップＳ１４では、サーボ
系のゲインパラメータの送信を行う。次のステップＳ１
５−Ｓ１６−Ｓ１７−Ｓ１８−Ｓ１９−Ｓ１Ａ−Ｓ１Ｂ
−Ｓ１Ｃ−Ｓ１５−・・・は、何らかの異常が発生する
まで、５ｍｓごとの周期で繰り返し実行される。

【００３８】ステップＳ１５では、目標舵角の今回値を
Ｔ１に記憶し前回値をＴ２を記憶する、また、車速の今
回値をＳ１に記憶し前回値をＳ２に記憶する。そして次
にステップＳ１６では目標舵角の今回値Ｔ１を演算し記
憶する。ステップＳ１７では車速の今回値Ｓ１を演算し
記憶する。次のステップＳ１８では、目標舵角の今回値
Ｔ１と前回値Ｔ２との差分（目標舵角変化）ＴΔを演算
し、また同様に、車速の今回値と前回値との差分（車速
変化）ＳΔを演算し記憶する。そして次のステップＳ１
９で、信号線ＴＸＤ、ＲＸＤを使用し、目標舵角変化Ｔ
Δ、及び車速変化ＳΔの情報をサーボユニットＳＶＵに
対し送信する。つまり、電子制御ユニット９は、５ｍｓ
ごとの周期で目標舵角ＴΔ及び車速変化ＳΔの情報をサ
ーボユニットＳＶＵに対し送信する。

【００３９】電子制御ユニット９と同様に、サーボユニ
ットＳＶＵは５ｍｓの周期でサーボユニットＳＶＵにお
ける目標舵角と実舵角の偏差θｅの情報を電子制御ユニ
ット９に送信する。ステップＳ１Ａでは、マイクロコン
ピュータ１はサーボユニットＳＶＵから送られてきた情
報を受信する。前回受信してから今回受信するまでの１
周期の時間をしきい値と比較し異常の有無を判別する。
１周期の時間が５±１ｍｓの規定の範囲内ならば、正常
とみなしステップＳ１ＢからＳ１Ｃに進むが、そうでな
い場合には、ステップＳ１Ｅに進む。次のステップＳ１
Ｃでは、受信した舵角偏差θｅの値を、予め定められた
舵角偏差上限しきい値θｅｍと比較し、受信した舵角偏
差θｅが、θｅ＞θｅｍなら、時間のカウントを開始す
る。θｅ≦θｅｍになれば時間カウンタはクリアされる
が、θｅ＞θｅｍが長く続くと、継続時間が時間のしき
い値ｔｅｍ以上となり、ステップＳ１Ｅに進む。

【００４０】ステップＳ１Ｅでは、サーボユニットＳＶ
Ｕ許可信号ＥＮＢをＬｏ出力にして、サーボユニットの
駆動を禁止させる。通常はステップＳ１Ｅを実行するこ
とはないが、マイクロコンピュータが暴走したり、通信
回路が故障すると所定時間内に通信情報を受信できなく
なった場合にサーボユニットＳＶＵの動作を止めてしま
う。

【００４１】次に、図７を参照しサーボユニットＳＶＵ
のマイクロコンピュータ８の動作を説明する。電源がオ
ンすると初期化によりＣＰＵのチェック、メモリのクリ
ア、パラメータの初期化、及び、各種モードの初期設定
を実行する。また、信号線を使用しサーボユニットＳＶ
Ｕとの間でデータの送受信テストを実施し、通信系の異
常の有無を調べる。更には、パワー系の異常の有無を調
べる。具体的には、出力ポートＬＡ１、ＬＢ１、ＬＣ
１、ＬＡ２、ＬＢ２、ＬＣ２に出力する相切換信号を順
次切り替え、マイクロコンピュータ８のポートＭＩ及び
ＰＩＧＭに入力される電圧レベルをサンプリングしＡ／
Ｄ変換して入力し、予め定められたしきい値と比較し、
リレー３の状態、スイッチングユニットＵ１１、Ｕ１
２、Ｕ１３、Ｕ２１、Ｕ２２、Ｕ２３の状態、及び電動
モータ１２のコイルの状態（オープン、ショート）につ
いての異常の有無を調べる。

【００４２】ステップＳ２１の結果、通信系に異常が検
出された時には、ステップＳ２２からＳ２６に進み、パ
ワー系の異常が検出された時には、ステップＳ２３から
Ｓ２６に進む。ステップＳ２６では、出力ポートＬＡ
１、ＬＢ１、ＬＣ１、ＬＡ２、ＬＢ２、ＬＣ２に出力す
る相切換信号を制御して、スイッチングユニットＵ１
１、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ２１、Ｕ２２、Ｕ２３を全てオ
フ状態に制御する。

【００４３】異常がない時には、ステップＳ２１−Ｓ２
２−Ｓ２３を通ってＳ２４に進む。

【００４４】ステップＳ２４では、電子制御ユニットか
ら送信される情報を入力し、サーボ系のゲインをセット
する。

【００４５】次のステップＳ２５では、中立点を決める
舵角検出器２１が検出した後輪舵角を、磁極カウンタ８
７に初期値をセットする処理を図７に示し、詳細は後で
述べることにする。つまり、磁極センサ１８により得ら
れる舵角情報は相対的な値であるので、最初に、後輪舵
角の中立点を決める舵角検出器２１が検出した実舵角を
初期値として採用する。続くステップＳ２７、Ｓ２
８、Ｓ２９、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、Ｓ２Ｃ、Ｓ２Ｄ、・・・
は、何らかの異常が検出されるまで、５ｍｓ周期で繰り
返し実行される。

【００４６】ステップＳ２７では、信号線ＴＸＤ、ＲＸ
Ｄを使用し電子制御ユニット９から送信される舵角目標
値の変化情報ＴΔ及び車速の変化情報ＳΔを受信し、レ
ジスタに記憶する。ステップＳ２８では、舵角目標値の
変化情報ＴΔ及び車速の変化情報ＳΔを、前回受信して
から今回受信するまでの１周期の時間を予め定められた
しきい値と比較し異常の有無を判別する。１周期の時間
が５±１ｍｓの範囲内ならば、ステップＳ２９に進み、
そうでない場合には、ステップＳ２Ｆに進む。

【００４７】ステップＳ２Ｆでは、受信異常を示す診断
情報を記憶し、通信線により電子制御ユニット９に送信
する。そして、次にステップＳ２Ｉでは、電動モータ１
２の駆動を停止し、後輪舵角を固定して以後の動作を中
止する。

【００４８】ステップＳ２９では、受信した舵角目標値
の変化情報ＴΔ、及び車速の変化情報ＳΔをそれぞれの
上限しきい値Ｔref 及びＳref と比較し、ＴΔ＜Ｔref
かつＳΔ＜Ｓref の場合には、ステップＳ２Ａに進む
が、上記条件以外の場合には、エラーとみなしてステッ
プＳ２Ｇに進む。

【００４９】この実施例では、５ｍｓの間で目標舵角及
び車速が一瞬のうちに大きく変化することがないため、
受信する舵角情報は目標舵角の最大値よりはるかに小さ
いために、受信した舵角目標値の変化情報ＴΔ及び車速
の変化情報ＳΔのどちらかが大きい時には、データ伝送
上のエラーが生じている可能性が高いと判断し、予め定
められたしきい値以上になった場合に異常とする。

【００５０】ステップＳ２Ｇでは、データエラーを示す
診断情報を記憶し、信号線ＴＸＤ、ＲＸＤを使用し電子
制御ユニットに送信する。次のステップＳ２Ｉでは、電
動モータ１２の駆動を停止し、後輪の舵角を固定して以
後の動作を中止する。

【００５１】ステップＳ２Ａでは、サーボユニットＳＶ
Ｕの目標舵角Ｔθに、受信した最新の舵角ＴΔを加算し
て目標舵角Ｔθを更新する。

【００５２】ステップＳ２Ｂでは、更新された目標舵角
Ｔθを上限しきい値Ｔmax と比較し、Ｔθ＜Ｔmax なら
次にステップＳ２Ｃに進み、そうでなければＳ２Ｈに進
む。

【００５３】ステップＳ２Ｈでは、目標舵角異常を示す
診断情報を記憶し、電子制御ユニット９に送信する。次
のステップＳ２Ｉでは、電動モータ１２の駆動を停止
し、後輪舵角を固定する。

【００５４】ステップＳ２Ｃでは、電動モータのサーボ
系の制御を行い、このサーボ系の構成を図１０に示す。

【００５５】つぎのステップＳ２Ｄでは、最新の目標舵
角Ｔθと、舵角検出器２１により検出された実舵角との
差分を舵角偏差θｅとして記憶し、ステップＳ２Ｅで、
舵角偏差θｅの情報を電子制御ユニット９に送信する。
ステップＳ２Ｄにおける実舵角として、図９に示す磁極
カウンタ８７により算出されるＲＡＧＬを採用してもよ
い。その場合、θｅ＝ΔＡＧＬになる。

【００５６】次に、磁極カウンタに後輪舵角検出値を初
期値としてセットする処理を図９を参照して図８につい
て説明を行う。図９は中立点を検出する舵角検出器２１
にホールＩＣを用いた時の出力を示し、本実施例におい
て中立点を検出する舵角検出器２１には、故障検知のた
めに２つのホールＩＣを用いて後輪舵角の検出を行って
いる。

【００５７】ここでは後輪舵角の状態を検出するため
に、舵角検出器２１であるメインセンサ２１ａとサブセ
ンサ２１ｂを用いている。図９においてこのセンサ出力
は、後輪が右側に向いている時にＬｏを出力し、左側に
向いている時にＨｉを出力するように設定されている。
メインセンサ２１ａを基準として、ヒステリシスを持つ
センサ出力変化状態により検出を行う方法を示す。図８
では、磁極カウンタに後輪舵角の検出値を初期値として
セットを行う。まず最初にステップＳ３１では、メイン
センサ２１ａのＨＳ１の状態によりセンサのチェックを
行うためにＨＳ１が左右どちらかの状態を示しているか
どうかを判断する。後輪が左転舵状態の時にステップＳ
３２を行い、右転舵状態の時にステップＳ３８を行う。

【００５８】最初に後輪が左に向いている場合には、ス
テップＳ３２で右転舵を行いメインセンサＨＳ１のセン
サチェックを行う。右転舵を行った状態で、センサの出
力変化状態を調べる。ステップＳ３３では、いずれかの
センサ出力に変化があったかどうかを検出し、センサ出
力に変化があった場合には、ステップＳ３４を行い、セ
ンサ出力変化がなかった場合には、ステップＳ３２に戻
りもう一度右転舵を繰り返す。ステップＳ３４では、ど
ちらかのセンサ出力が変化してから、もう一方のセンサ
出力が変化するまでのステップ数をカウントするステッ
プ演算を行う。

【００５９】ステップＳ３５ではステップ演算を行った
値が予め定められたしきい値であるＨＳref と比較を行
い、前記しきい値よりもセンサ出力ステップ数の値が小
さい場合にステップＳ３６を行い、大きい時にはステッ
プＳ３７を行う。ステップＳ３６では、メインセンサＨ
Ｓ１が右転舵状態か否かを判断し、右転舵状態の時には
ステップＳ３８で、ステップ演算を行っているカウンタ
をクリアして、ステップＳ３９に移り、左転舵状態の時
にステップＳ３２をもう一度実行する。ステップＳ３７
では、１つのセンサ出力が変化してから、もう一方のセ
ンサ出力が変化するステップ数を調べ、予め定められた
ステップ数だけ電動モータを駆動してもセンサ出力が変
化しないことによりセンサ異常とみなしてセンサ異常診
断情報を送信する。次に、Ｓ２Ｉにより電動モータ１２
の駆動を停止し後輪舵角を固定する。ステップＳ３９
では後輪が最初、右側を向いていることにより左側に転
舵を行いセンサの出力状態のチェックを行う。次のステ
ップＳ３Ａでは、メインセンサＨＳ１とサブセンサＨＳ
２のどちらかにセンサ出力変化があったかどうかを判断
し、いずれかのセンサ出力が変化した場合にステップＳ
３Ｂを行い、どちらのセンサ出力も変化しない場合には
ステップＳ３９をもう一度実行する。ステップＳ３Ｂで
は、どちらかのセンサ出力が変化してから、もう一方の
センサ出力が変化するまでのステップ数をカウントする
ステップ演算を行う。ステップＳ３Ｃでは、ステップ演
算を行った値が予め定められたしきい値であるＨＳref
と比較を行い、前記しきい値よりもセンサ出力ステップ
数の値が小さい場合にステップＳ３Ｄを行い、大きい場
合にはステップＳ３Ｅを行う。ステップＳ３Ｄでは、メ
インセンサＨＳ１が左転舵状態か否かを検出し、ＨＳ１
が左転舵状態の時にステップＳ３Ｆを実行し、右転舵状
態の時にはステップＳ３９をもう一度実行する。ステッ
プＳ３Ｆでは、転舵を実行してセンサの出力状態の変化
を検出することによりセンサが正常に作動しているか否
かを調べ、センサの出力状態が変化した時点で磁極カウ
ンタのクリアを行い、この点を後輪舵角の中立点として
いる。また、ステップＳ３Ｅでは、１つのセンサ出力が
変化してからもう一方のセンサ出力が変化するステップ
数を調べ、予め定められたステップ数だけ電動モータを
駆動し、転舵を行ってもセンサ出力が変化しないために
センサ異常とみなし、センサ異常診断情報を送信する。
次に、Ｓ２Ｉにより電動モータ１２の駆動を停止し、後
輪舵角を固定する。

【００６０】この実施例では、電動モータを１ステップ
動かす毎に、ホールＩＣの出力状態を調べることを行っ
ている。この様にすることで、ホールＩＣの出力検出に
は、ホールＩＣの出力検出のためにデジタルプロセッサ
で割り込みをかけ、割り込み処理で出力検出を行わなく
てよいという利点がある。

【００６１】次に、図１０を参照してサーボユニットＳ
ＶＵのサーボ系を説明する。

【００６２】目標舵角Ｔθは、微分部９０及び減算部９
２に入力される。微分部９０では、目標舵角Ｔθの時間
微分値ＳＡＧＬＡを計算し、微分ゲイン設定部９１に入
力する。微分ゲイン設定部９１は、ＳＡＧＬＡの絶対値
から微分ゲインＹＴＤＩＦＧＡＩＮを求める。なお、微
分ゲイン設定部９１の各ブロック中に示したグラフは、
横軸が入力値で縦軸が出力値の関係を示している。

【００６３】この例では、微分値ＳＡＧＬＡの絶対値が
４ deg/sec以下の場合には、微分ゲインは０に、また、
微分値ＳＡＧＬＡの絶対値が１２ deg/sec以上の場合に
は、微分ゲインが４にセットされ、上記以外では、微分
ゲインは０〜４の範囲の値になる。

【００６４】減算部９２は、目標舵角Ｔθと実舵角ＲＡ
ＧＬとの偏差である舵角偏差ΔＡＧＬを演算する。実舵
角ＲＡＧＬは、磁極カウンタ８７から出力される。磁極
カウンタ８７は、磁極センサ１８が出力する３相のパル
ス信号間の位相差から電動モータ１２の回転方向を識別
し、パルス信号のパルス数をそれまでのカウント値に加
算又は減算して舵角値を検出する。磁極センサ１８から
の信号により得られる舵角値は相対値である。この例で
は、図６のステップＳ２５で最初に舵角検出器２１が検
出した実舵角を磁極カウンタ８７に予めセットしてある
ため、磁極カウンタ８７が出力する値ＲＡＧＬは実舵角
になる。

【００６５】舵角偏差ΔＡＧＬは、舵角偏差不感帯９３
で処理され、舵角偏差値ＥＴＨ２になる。舵角偏差不感
帯９３は、入力値（舵角偏差ΔＡＧＬ）の絶対値が所定
値Ｅ２ＰＭＡＸ以下の場合には、舵角偏差値ＥＴＨ２を
０にし、舵角偏差ΔＡＧＬが小さい時に制御を停止させ
る。舵角偏差不感帯９３が出力舵角偏差値ＥＴＨ２は、
比例部９６及び微分部９４に入力される。

【００６６】比例部９６は、予めセットされた比例ゲイ
ンの値を舵角偏差値ＥＴＨ２に掛けた値を比例制御値Ｐ
ＡＧＬＡとして出力する。微分部９４は、舵角偏差値Ｅ
ＴＨ２を時間微分して舵角偏差微分値ＳＥＴＨ２を求
め、乗算部９５で、舵角偏差微分値ＳＥＴＨ２に微分ゲ
インＹＴＤＩＦＧＡＩＮを掛け、微分制御値ＤＡＧＬＡ
を算出する。加算部９７では、比例制御値ＰＡＧＬＡと
微分制御値ＤＡＧＬＡとを加算した結果を、制御舵角値
ＨＰＩＤとして出力する。

【００６７】制御舵角値ＨＰＩＤは、舵角偏差リミッタ
９８を通り、制御量ＡＮＧになる。

【００６８】舵角偏差リミッタ９８は、入力値に比例し
た出力を生成するとともに、制御量ＡＮＧが１．５ｄｅ
ｇ以上、又は−１．５ｄｅｇ以下にならないように出力
値の範囲を制限する。制御量ＡＮＧは、パルス幅変調変
換部９９に入力され、パルス幅変調信号ＰＷＭ１に変換
される。即ち、周期が一定で制御量ＡＮＧに比例したパ
ルス幅のパルス信号ＰＷＭ１が生成される。このパルス
幅変調信号ＰＷＭ１が、モータドライバに入力される。
モータドライバ５は、パルス幅変調信号ＰＷＭ１に応じ
電動モータ１２のオン／オフのタイミングを決める。従
ってパルス幅変調信号ＰＷＭ１により、電動モータ１２
の駆動トルクが変化する。電動モータ１２が回転する
と、磁極センサ１８がパルスを発生するので、磁極カウ
ンタ８７のカウンタ値、即ち、実舵角値ＲＡＧＬが変わ
り、舵角偏差ΔＡＧＬが変わる。このサーボ系は、舵角
偏差ΔＡＧＬが０に近づくように電動モータ１２を制御
する。

【００６９】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、後輪操舵
の中立点検出を行うセンサに、小型のホールＩＣを二つ
用いて二重化し、どちらかのセンサが故障した場合に
は、互いに異なる信号を出力するように、簡単なセンサ
故障回路を設けることにより、センサ故障の検出が可能
となる。またセンサの二重化に伴い、後輪舵角の中立点
検出を行うセンサとサーボユニットＳＶＵの接続をセン
サ電源の共通化により、完全な二重化よりは配線を減ら
してセンサの故障が検出できるため、コストの低減及び
安全性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の自動車の操舵系の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１の後輪操舵機構１１の外観を示す一部切
欠平面図である。

【図３】図１の電子制御ユニット９の構成を示すブロ
ック図である。

【図４】図１のサーボユニットＳＶＵの構成を示すブ
ロック図である。

【図５】サーボユニットＳＶＵと舵角検出器２１の間
のセンサ故障検知回路である。

【図６】図３の中のマイクロコンピュータ１の動作を
示すフローチャートである。

【図７】図４の中のマイクロコンピュータ８の動作を
示すフローチャートである。

【図８】磁極カウンタの初期値セットの処理を詳細に
示すフローチャートである。

【図９】舵角検出器２１の出力状態を示す図である。

【図１０】実施例のサーボ系の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１：マイクロコンピュータ２：バッテリー３：リレー４：電源ユニット５：モータドライバ８：マイクロコン
ピュータ９：電子制御ユニット１０：前輪操舵機
構１０ａ：ラック軸１１：後輪操舵機
構１２：電動モータ（ブラシレスモータ）１３：左前輪１４：右前輪１５：左後輪１６：右後輪１７，２０：舵角検出器１８：磁極センサ１９：ステアリングホイール２１：舵角検出器２２，２３：車速検出器２４：ヨーレート
検出器２５：ラック軸７１：電源ユニッ
ト８７：磁極カウンタＤＶ１，ＤＶ２，ＤＶ３：ドライバＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３：インターフェースＤＩＧ，ＰＩＧ：電源ラインＳＶＵ：サーボユニット

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ６２Ｄ 137:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の状態を検出する車両状態検出手
段、前記車両状態検出手段の情報に基づき後輪を駆動す
る信号を生成する舵角制御手段、前記舵角制御手段が生
成した信号により駆動される電動モータを含み後輪の操
舵駆動を行う後輪操舵機構、前記後輪操舵機構により操
舵駆動され、後輪舵角の中立点検出を行う舵角検出手段
を備えた操舵制御装置において、前記舵角検出手段は二
重系の構成とし、前記舵角制御手段との接続により機能
するものであり、前記舵角検出手段の機能が欠陥した場
合には、二重系の出力が互いに異なった信号を出力する
故障検知手段を、前記舵角検出手段と前記舵角制御手段
に設けて故障検知を行うことを特徴とする車両の後輪操
舵制御装置。