JPH03218293A - 電動モータ駆動装置のフェールセーフ装置 - Google Patents

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】 〈産業七の利用分野〉 本発明は、電動モータの通電極性をモニターしてフェー
ルセーフを行う装置に関する。

〈従来の技術〉 近年、車両において操縦安定性を高めるため、操舵時に
前輪転舵方向と同一方向に後輪も転舵させるようにした
自動安定操縦装置を備えたものがある（実開平１−８　
１　３　７　９号等参照）。

このものでは、後輪転舵の駆動を油圧で行っていたが、
油圧配管を引き回す必要があり、コスト的にも難点があ
る。そこで、電動モータにより後輪転舵の駆動を行うも
のが提案された。

その概要を第８図に基づいて説明すると、コントロール
ユニット１は、前輪２の舵角及び車速の信号を入力して
後輪３の目標舵角を決定し、該目標舵角と電動モータ４
から入力される実際の後輪の舵角との偏差に応じた転舵
制御信号をモータ駆動回路５に出力する。モータ駆動回
路５は、前記制御信号に応じて電動モータ４を駆動し、
ギヤ機構６を介して後輪を目標舵角に一致させるまで転
舵する。

ところで、前記方式のものでは、電動モータ４を正転又
は逆転させて後輪の転舵方向を変えている。この場合、
電動モータ４の回転方向が正しく制御できないと、後輪
転舵方向が逆となり車両の運転感覚に違和感を招く惧れ
がある。

このため、現状では第９図に示すように電動モータ４の
一方の電極端子Ｏ，の信号を積分器７により積分し、該
積分信号を比較器８によりスライスレヘルと比較して得
られる極性モニター信号を出力して電動モータ４の回転
方向の異常診断を行い、異常時には電動モータ４の通電
を停止させるフェールセーフ制御を行っている。

即ち、前記電極端子Ｏ，から他方の電極端子０２方向に
通電する場合（図示Ｉの場合）は、電極端子０，に出力
されるデューティ信号のパルスが積分されることにより
、積分４１がスライスレヘルを超えるのでハイレヘルの
モニター信号が出力され、逆方向に通電する場合（図示
■の場合）は、電極端子Ｏ，の信号はローレベルに維持
されるので、積分仙はスライスレベルを下回り極性モニ
ター信号はローレベルに維持される。かかる、極性モニ
タ｛Ｋ　号のレベルをコントロールユニット１からの極
性指令値（目標舵角に含まれる）と比較し、レベルが一
致していれば、正常、不一致の場合は異常と判定する（
第１０図参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、かかる従来の診断方式では極性指令信号
が反転してから極性モニター信号が反転するまでに、デ
ューティ信号パルスの積分値がスライスレベルを超える
までの遅れ（デイレー時間）を生じる。そして、小さい
デューティでも異常診断を行えるようにするには、それ
だけディレー時間が長引くため、フェールセーフの判定
時期を遅らせる必要がある。

このため、電動モータの通電極性（回転方向）が異常と
判定されてから直ちに電動モータを停ＩＦしても、判定
されるまでの間は電動モータが逆点されることとなる。

これば、低速時には運転感覚に影響がないが、高速時に
は運転感覚に違和感を生じることがある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、通電極性の異常時には電動モータを停止させる通常
のフェールセーフが行われる前に電動モータへの通電電
流の上昇を抑制し、或いは通電電流を減少させるフェー
ルセーフが行われるようにした電動モータ駆動装置のフ
エールセーフ装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため請求項１に係る発明における電動モータ駆動装
置のフエールセーフ装置は、第１図に示すように、 電動モータによって位置制御される制御対象の目標制御
位置と実際の制御位置とを比較し、両者の偏差を蟇本と
して設定される電流を電動モータに通電し、且つ、通電
極性を変えることで動作方向を可変に電動モータを駆動
する一方、電動モータの通電極性をモニターする極性モ
ニター信号を出力し、通電極性の指令値と極性モニター
信号とを指令値が反転してから所定のディレー時間経過
後に比較し、極性が不一致であるときには電動モータを
停止させる機能を備えた電動モータの駆動装置において
、電動モータの通電極性の指令イ１台と、前記極性モニ
ター信号とを指令値の反転偵後から比較する比較手段と
、比較された極性が不一致のときは通電電流の上限を規
制する通電電流規制手段と、を含んで構成した。

また、請求項２に係る発明における電動モータ駆動装置
のフェールセーフ装置は、第２図に示すように、 同上の電動モータの駆動装置において、電動モータの通
電極性の指令稙と、前記極性モニター信号とを指令値の
反転直後から比較する比較手段と、比較された極性が不
一致のときは当該不一致の継続時間に比例して通電電流
を減少させる極性モニター依存項を含んで通電電流を補
正する電流補正手段と、を含んで構成した。

更に、前記請求項２に係る発明における電動モータ駆動
装置のフェールセーフ装置では、車画操舵時に後輪を前
輪転舵方向と同一方向に車両運転条件に応じた角度転舵
制御する自動安定操縦装置を制御対象としたものにおい
て、前記電流補正手段における極性モニター依存項の比
例係数を車速に応じて可変に設定する構成としてもよい
。

〈作用〉 請求項１に係る発明における電動モータ駆動装置のフェ
ールセーフ装置では、比較手段により電動モータの通電
極性の指令値と、前記極性モニター信号とが指令値の反
転直後から比較され、比較された極性が不一致のときは
、電動モータが正常時とは逆方向に動作するため、制御
対象の目標制御位置と実際の制御位置とは電動モータが
動作ずればするほど離れてしまい、両者の偏差は拡大す
る。

したがって、前記偏差を基本として通電電流を設定する
と正常時は減少するのに異常時は上昇してしまうが、通
電電流規制手段により上限が規制されるので、指令値が
反転してから所定のディレー時間経過して停止されるま
での間の電動モータの逆方向の動作量が過大となること
を抑制できる。

また、請求項２に係る発明における電動モータ駆動装置
のフェールセーフ装置では、前記同様比較手段で比較さ
れる極性が不一致の時には、制御対象の目標制御位置と
実際の制御位置との偏差が拡大するため、該偏差を基本
とする通電電流の設定では通電電流は増大することにな
るが、電流補正手段により、極性が不一致のときは当該
不一致の継続時間に比例して通電電流を減少させる極性
モニター依存項により通電電流を減少させることができ
るので、指令値が反転してから所定のディレー時間経過
して停止されるまでの間の電動モータの逆方向の動作量
を可及的に低減できる。

更に、前記請求項２に係る発明における電動モータ駆動
装置のフェールセーフ装置を、車両操舵時に後輪を前輪
転舵方向と同一方向に車両運転条件に応じた角度転舵制
御する自動安定操縦装置を制御対象としたものに適用し
たもので、前記電流補正手段における極性モニター依存
項の比例係数を車速に応じて可変に設定するものでは、
例えば車速の高速時には低速時より電流減少補正割合を
大きくすること等により、自動安定操縦装置の機能をよ
り高めることができる。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

従来例同様の自動安定操縦装置に適用したー実施例の構
成を示す第１図において、コントロールユニット１１に
は、車両に装着された図示しない各種センサによって検
出される前輪舵角信号、後輪舵角信号、車速信号、エン
ジン回転数信号、当該自動安定操縦装置の作動をＯＮ，
ＯＦＦするスイッチ（ＳＷ）からの信号、電動モータの
極性モニター信号が入力される。

コントロールユニット１１は、前記入力信号に基づいて
後輪の目標舵角を内蔵のマイクロコンビュ１０ ？タにて演算し、ごれに応した電動モータ１２の極性指
令信号をＦＥＴブリッジ駆動同路１３に出力ずると共に
、電流指令信号をＦ’　Ｗ　Ｍ制御回路ｌ４に出力する
。また、前記極性指令信号と極性モニター信号とを比較
し、指令｛ｉｔ）とモニターイＡの極性か不一致である
時には、後述するように本発明６こ係るフェールセーフ
機能を含むソエールセーフ制御が実行される。

電動モータ１２の電極端子Ｏ，，０■は、夫々、電源Ｖ
ｌｌに対してスイッチＳ，，Ｓ２を介して接続されると
共に、スイッチＳ，，Ｓ４及び電流モニター用抵抗ｒを
介して接地されている。

そして、前記スイッチＳ１　とスイッチＳ４とは前記Ｆ
ＥＴブリッジ駆動回路ｌ３の出力端子Ｄ，に接続されて
、該出力端子Ｄ１の出力レヘルかハイの時にＯＮとなり
、スイッチＳ２とスイッチＳ，とはＦＥＴフリッジ駆動
回路１３の出力端子Ｄ２に接続されて、該出力端子Ｄ２
の出力レヘルかハ・１の時にＯＮとなるように設定され
ている。

前記ＰＷＭ制１１１１回路１４は、前記電流モニター用
ｌ１ 抵抗ｒの端子間に接続された電流モニター回路１５から
の電流モニター信号を入力し、前記コンｌ一ロールユニ
ーツ１〜１ｌからのモータ電流指令信号と電流モニター
信号とを比較しつつ、電動モータ１２に出力されるデュ
ーティ信号のデューテイ比を設定してＦＥＴブリノン駆
動回路１３に出力する。

また、前記一方の電極端子０．の信号を、積分器１２に
入力し、該積分器１２で積分された信号を比較器１３に
よりスライスレー・ルと比較して得られる極性モニター
信号を出力する．，該極性モニター信号はコントロール
ユニノ目１に入力される。

次に、コントロールユニット１１による前述したフエー
ルセーフ制御を図に示したフローチャ−１に従って説明
する。

第４図は、請求項１に係る発明の実施例におＧＪるフェ
ールセーフ制御ルーチンを示す。

図において、ステップ（図ではＳと記す）１では、後述
する極性異常検出時に立てられるＮＧフラグがセットさ
れているか否かを判定する。

そしてセノトされている場合には、ステップ２１２ へ進んで、電動モータ１２の通電電流Ｉ１をＯにセット
する。即ち、電動モータ１２の回転が停止される。

また、ＮＧフラグがセッＩ・されていない時にはステッ
プ３へ進んで通電電流Ｉ，を次式により演算する。

１，　＝Ｇ　（θ−θｐ）一αθい ステップ４では、極性指令信号の指令値が反転した直後
か否かを判定する。

反転直後の場合は、ステップ５でタイマ′ＦをＯＪセッ
トしてから、ヌ向後以外は直接ステソブ６へ進む。

ステップ６では、前記タイマＴの値が反転してからの所
定のディレー時間Ｔ。に達しているか否かを判定する。

Ｔ．に達する前はステップ７へ進み、極性指令信号と極
性モニター信号とを比較する。

そして、双方の極性が一致していない場合は、ステップ
８へ進み、ステソブ３で設定された通電電流Ｉ．を異常
用に設定された上限イ１η■、４８と比１３ 較する。

その結果、Ｉ，＜Ｉ，，，，Ｘであるときには、ステソ
ブ９へ進み、ステンブ３で演算された通電電流Ｉ１をそ
のまま出力する。

また、正．≧１８，、であるときには、ステップ１０へ
進み、通電電流■，をＩ　ＩＩＶＭＡＸに書き換えた後
ステップ９へ進んで、このＩ１を出力する。

また、ステップ７で双方の極性か一致していると判定さ
れた場合も、ステップ９へ進んで、ステップ３の演算値
を通電電流■。の最終値として出力する。

一方、ステノプ６でＴ。に達していると判定された場合
は、ステップ１１へ進み、再度極性指令信号と極性モニ
ター信号とを比較する。

そして、双方の極性が一致する場合は、ステップ９へ進
んで引き続きステップ３で設定される通電電流■．をセ
ッ卜するが、一致しない場合は、極性が異常であると診
断してステップ１２へ進み、ＮＧフラグをセソトして、
このルーチンを終了する。

１４ これにより、前述したように以降の電動モータ１２への
通電が停止される。

また、ステップ９を経た後は、ステップ１３でＮＧフラ
グを０リセッ１〜して、このルーチンを終了する。

次に本実施例の作用を説明する。

今、後輪の転舵方向が右方向の時に極性信屑かハイレベ
ルとなり、そのときの電動モータ１２の通電極性（回転
方向）が正常であるときにモニタ一信号がハイレベルに
なるように設定しておく。

その場合、各種検出信号に基づいてコン１・ロールユニ
ット１１により、後輪を右方向に所定舵角転舵する決定
が為されると、ハイレヘルの極性指令信号が出力される
と共に、目標舵角に応じた電流指令信号が出力される。

すると、ＦＥＴブリッシ駆動回路１３は、一方の出力端
子Ｄ１からＰＷＭ制御回路１４により設定されたデュー
ティを有するデューテイ信号を出力する。一方、電極端
子Ｄ２はローレベルに保持される。

１５ ？れにより、前記デューティ信号のパルスに同期してス
イッチＳ．，Ｓ．がＯＮとなり、正常時には電極端子０
１から電極端子０２方向（図示矢印方向）に通電される
。

そしで、この時電極端子０１を通じてデューティ信例の
パルスが積分器１６に積分されるが、積分仙がスライス
レヘルを超えるまでは極性モニター信号はローレベルに
維持されるので、極性指令信号のハイＬ／ヘルとは一致
しない。

したがって、前記第４図ではステップ８へ進むが、上限
仙■、■は、異常時に合わせて大きめに設定されている
ので、正常時はこの値Ｔ　ＩＩＭＡＸを超えることなく
ステップ９へ進んで、正常時の通電制御が支障なく開始
される。積分値がスライスレヘルを超えてハイレヘルと
なり、極性指令信号と一致した後は、ステンプ７からス
テップ９へ進み、又、Ｔ≧Ｔｏとなってからもステンプ
１１からステップ９へ進んで引き続き正常時の通電制御
が実行される。

また、通電極性が異常である場合は、電極端子１６ ０１側はローレヘルに保持されるので、積分値かスライ
スレベルを超えることはなく、極性モニター信号はロー
レベルに保持され続ける。

この場合、電動モータ１２は正常時とは逆方向に回転ず
るので、後輪の目標転舵角度（目標制御位置）θと実際
の転舵角度θ９との偏差が電動モタ１２の回転によって
拡大し、この拡大された偏差を基本としてステップ３で
演算される通電電流■イは増大ずる。

しかし、ＴがＴ。に達して電動モータ１２か停止される
前に、ステップ８の判断で、■１かＩ　ｆｆｌＭＡＸ以
下に規制されるので、その間の電動モータ１２の誤動作
量を一定量以下に押さえることができ、後輪の逆方向の
転舵を抑制できるので安全性が向上する。

第５図は、−ヒ記制御による通電電流特性を従来と比較
して示したものである。尚、第４図で、ステップ７の機
能が比較手段に相当し、ステップ８，ステップ１０の機
能が通電電流規制手段に相当する。

次に、請求項２に係り、目，つ請求項３に係る発］　　
’７ 明内容を含む発明の実施例における制１コ１１ルーチン
を第６図に示したフローチャートに従って説明する。

ステ・ンフ゜１〜ステ・ンフ゜７及びステンフ゜９〜ス
テップ１３は、第４図に示した同一番号ステップと同一
の機能であるので説明を省略する。

ステソプ７で両信号の極性が不一致と判定された時には
ステップ２１へ進み、車速に応じて後述する通電電流補
正のための比例係数ＫＦＳをＲＯＭに記憶されたマップ
テーブルから検索する。ここで比例係数ＫＦＳは、車速
か高速であるほど大きな仙に設定されている。

次いで、ステップ２２へ進み、極性不一致の継続時間で
ある現状にタイマＴの値と前記比例係数とを乗じた極性
モニター依存項Ｋ，．Ｔを、設定すると共に、前記ステ
ップ３で設定される通電電流■１から前記Ｋ　Ｆ　Ｓ　
Ｔを減算した稙を新たな通電電流Ｉヨとして書き換えた
後、ステップ９へ進む。

この実施例では、通電極性が異常である場合はＴがＴ。

に達して電動モータ１２が停止される前に】　８ 偏差拡大に伴うステップ３での通電電流エイの増大演算
を、ステップ２１．　２２で設定される極性モニター依
存項ＫＦＳＴによって減少方向に大きく補正することが
できるため、前記実施例にＪ〉増して電動モータ１２の
誤動作量を軽減できる。

また、比例係数ＫＦＳの設定をフェールセーフ機能の要
求度が高い車速の高速時程大きいイ１台に設定すること
により、フェールセーフ性能をより高めることができる
。

第７図（Ａ），（Ｂ）は、低車速時と高車速時の前記制
御による通電電流特性を示したものである。尚、第６図
でステップ７の機能は本実施例においても比較手段に相
当し、ステップ２１．　２２の機能は電流補正手段に相
当する。

又、本実施例は、自動安定操縦装置に適用したものを示
したが、駆動機構の頻似したパワーステアリングの駆動
装置に電動モータを使用した場合等にも適用でき、さら
には、回転式の電動モータに限らずリニアモー夕の駆動
装置への適用も可能である。

１９ 〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、電動モータの通電
極性の異常時に通電電流の上限を規制し又は時間に比例
する補正項で減少補正する構成としたため、電動モータ
の誤動作量を可及的に低減できる。特に車両の自動操縦
安定装置に適用したものでは、前記補正項の比例係数を
車速に基づいて設定する構成の採用により、より性能を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、請求項１に係る発明の機能ブロック図、第２
図は、請求項２に係る発明の機能ブロック図、第３図は
、本発明の一実施例のハードウエア構成を示す図、第４
図は、請求項１に係る発明の実施例における制御ルーチ
ンを示すフローチャート、第５図は、同上制御による通
電電流の特性を示す線図、第６図Ｌよ、請求項２に係る
発明の実施例における制御ルーチンを示すフローチャー
ト、第７図（Ａ）．（Ｂ）は、同上制御による低車速時
と高車速時との通電電流の特性を示す線図、第２０ ８図は、従来の自動操縦安定装置の概要を示す平面図、
第９図は、同上装置における電動モータ駆動装置の回転
方向モニタ一方式を示す回路図、第１０図は、同上モニ
タ一方式における各部の状態を示すタイムチャートであ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動モータによって位置制御される制御対象の目
   標制御位置と実際の制御位置とを比較し、両者の偏差を
   基本として設定される電流を電動モータに通電し、且つ
   、通電極性を変えることで動作方向を可変に電動モータ
   を駆動する一方、電動モータの通電極性をモニターする
   極性モニター信号を出力し、通電極性の指令値と極性モ
   ニター信号とを指令値が反転してから所定のディレー時
   間経過後に比較し、極性が不一致であるときには電動モ
   ータを停止させる機能を備えた電動モータ駆動装置にお
   いて、通電極性の指令値と、前記極性モニター信号とを
   指令値の反転直後から比較する比較手段と、比較された
   極性が不一致のときは通電電流の上限を規制する通電電
   流規制手段と、を含んで構成したことを特徴とする電動
   モータ駆動装置のフェールセーフ装置。
2. （２）電動モータによって位置制御される制御対象の目
   標制御位置と実際の制御位置とを比較し、両者の偏差を
   基本として設定される電流を電動モータに通電し、且つ
   、通電極性を変えることで動作方向を可変に電動モータ
   を駆動する一方、電動モータの通電極性をモニターする
   極性モニター信号を出力し、通電極性の指令値と極性モ
   ニター信号とを指令値が反転してから所定のディレー時
   間経過後に比較し、極性が不一致であるときには電動モ
   ータを停止させる機能を備えた電動モータの駆動装置に
   おいて、電動モータの通電極性の指令値と、前記極性モ
   ニター信号とを指令値の反転直後から比較する比較手段
   と、比較された極性が不一致のときは当該不一致の継続
   時間に比例して通電電流を減少させる極性モニター依存
   項を含んで通電電流を補正する電流補正手段と、を含ん
   で構成したことを特徴とする電動モータ駆動装置のフェ
   ールセーフ装置。
3. （３）制御対象は、車両操舵時に後輪を前輪転舵方向と
   同一方向に車両運転条件に応じた角度転舵制御する自動
   安定操縦装置であり、前記電流補正手段における極性モ
   ニター依存項の比例係数を車速に応じて可変に設定して
   なる請求項２に記載の電動モータ駆動装置のフェールセ
   ーフ装置。