JPH0487880A

JPH0487880A - 電動式操舵装置

Info

Publication number: JPH0487880A
Application number: JP2201948A
Authority: JP
Inventors: Masato Fukino; 真人吹野; Kazunori Mori; 森　和典; Hideaki Inoue; 秀明井上; Yoshinori Nakano; 良宣中野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1992-03-19

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】産業上の利用分野この発明は、電動モータで車両の前輪あるいは後輪を補
助的に転舵する電動式操舵装置に関する。

従来の技術電動式操舵装置の例としては、車両の走行状態に応じて
後輪を電動モータにより補助的に転舵する４輪操舵装置
がある（特開昭６２−１３９７５６号公報）。

第４図は、上述した４輪操舵装置の概略図、第５図は後
輪舵角制御装置のブロック図である。

図において、５０はステアリングホイール、５１はステ
アリングシャフト、５２は前輪舵角センサ、５３は車速
センサである。そして、前輪舵角センサ５２によって検
出された前輪５８Ｌおよび５８獄の舵角値信号が制御回
路５４に供給されるとともに、車速センサ５３によって
検出された車速値信号が制御回路５４に供給される。す
ると、この制御回路５４は、前輪５８Ｌおよび５８．の
舵角値と車速値とから後輪５９Ｌ、５９．の転舵角値を
算出する。この算出された後輪転舵角値は、制御回路５
４から駆動回路５５に供給され、駆動回路５４は供給さ
れた後輪転舵角値に応じた駆動信号を電動モータ５６に
供給する。そして、電動機５６が上記駆動信号に従って
、後輪５９Ｌ、５９゜を転舵する。５７は後輪舵角セン
サであり、この後輪舵角センサ５７によって検出された
後輪５９Ｌ。

５９１の実転舵角値信号が制御回路５４に供給され、後
輪５９Ｌ、５９．の転舵角がフィードバック制御される
。なお、前輪舵角センサ５２．車速センサ５３．後輪舵
角センサ５７からのそれぞれの検出信号は、第５図に示
すようにＡ／Ｄ変換回路６２によってＡ／Ｄ変換された
後に制御回路５４に供給される。

そして、上記第４図および第５図に示した従来例におい
ては、前輪舵角センサ５２．車速センサ５３、後輪舵角
センサ５７の異常や、駆動回路５５から電動モータ５６
にかけての回路の断線等の異常を検出する異常検出部が
制御回路５４に設けられている。この異常検出部が異常
を検出した場合には、電動モータ５６と電流源（図示せ
ず）との間に接続されたリレースイッチ（図示せず）を
オフとすることによって、電動モータ５６の作動を停止
させるとともに、ブレーキ６１により後輪の舵角を固定
するようにして、異常時の安全性を確保している。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の電動式操舵装置にあっては、
リレースイッチをオフすることにより電動モータ５６の
作動を停止するように構成されていたため、リレースイ
ッチのコイルのインダクタンスによって、異常検出部が
異常を検出してから、実際にリレースイッチがオフとな
る迄に数１０ｍ５ｅｃの時間遅れが発生してしまってい
た。したがって、駆動回路５５の電流制御素子（トラン
ジスタ）が短絡故障している場合には、上記数１０ｍ５
ｅｃの間に、電動モータ５６に電流が流れ電動モータ５
６が作動してしまい、操縦安定性に悪影響を及ぼしてし
まっていた。これは、特に高速走行時に顕著となる。

課題を解決するための手段そこで、この発明は上記問題点を解決するため、電動モ
ータの一方端と電源のプラス側との間に接続され、回転
方向指令信号により駆動される第１のスイッチング素子
と、電動モータの他方端と電源のプラス側との間に接続
され、回転方向指令信号により駆動される第２のスイッ
チング素子と、電動モータの一方端と電源のマイナス側
との間に接続される第１の電流制御素子と、電動モータ
の他方端と電源のマイナス側との間に接続される第２の
電流制御素子と、前記電動モータを作動させるべき電気
系統の異常を検出する異常検出手段と、を有し、車両の
前輪または後輪を電動モータにより転舵する電動式操舵
装置であって、異常検出手段からの異常検出信号に従っ
て第１および第２のスイッチング素子をオフとするスイ
ッチング素子オフ手段を備え、このスイッチング素子オ
フ手段により第１および第２のスイッチング素子がオフ
とされることによって、電源と電動モータとか遮断され
、電動モータの作動が停止されるように構成したことを
特徴としている。

作用異常検出部が第１または第２の電流制御素子の異常を検
出したとほぼ同時に第１および第２のスイッチング素子
がオフとされる。そして、電源と電動モータとが遮断さ
れて電動モータの作動が停止される。したがって、電動
モータの不安定な作動が防止され、車両の操縦安定性が
向上される。

実施例第１図は、この発明の一実施例のブロック図であり、電
動式４輪操舵装置に適用した場合の例である。

同図において、１は前輪舵角センサ、２は車速センサ、
３は後輪変位センサ、４はマグネット式電動モータ８の
電流を検出する電流センサ、５は電動モータ８や第１お
よび第２のスイッチング素子であるＦＥＴ１２，１２’
　、第１および第２の電流制御素子であるＦＥＴ１３，
１３’の温度を検出する温度センサである。そして、こ
れらセンサ１〜５からの検出信号がマイクロコンピュー
タ（マイコン）６に供給される。２２は減算回路であり
、この減算回路２２はマイコン６からの電流指令値ｉ３
と電流センサ４から実電流値ｉを減算する。７はＰＷＭ
制御回路であり、このＰＷＭ制御回路７はマイコン６か
らの回転方向指令信号Ｓ、。

Ｓ、と減算回路２２からの偏差ｅｌとに基づいてＰＷＭ
信号Ｐ　、、　Ｐ　ｂを出力する。３４はアンド回路で
あり、このアンド回路３４の入力端には、上記指令信号
Ｓ、と後述する異常検出信号Ｒ，，Ｒ２が供給されてい
る。３３はアンド回路であり、このアンド回路３３の入
力端には、上記指令信号Ｓ。

と異常検出信号Ｒ，，Ｒ２が供給されている。これらア
ンド回路３３．３４によってスイッチング素子オフ手段
が構成される。そして、ＦＥＴ１２のゲートにはアンド
回路３４からの出力信号が供給され、ＦＥＴ１２’のゲ
ートにはアンド回路３３からの出力信号が供給される。

ＦＥＴ１２のドレイン−ソース間にはフライホイールダ
イオード１１が接続され、ＦＥＴ１２’のドレイン−ソ
ース間にはフライホイールダイオード１１′が接続され
ている。また、ＦＥＴ１２のドレインとＦＥＴ１２′の
ドレインとは接続されるとともに、このＦＥＴ１２およ
び１２′のドレインはリレー９の接点を介してバッテリ
（電源）１０のプラス側に接続される。さらに、ＦＥＴ
１２のソースは電動モータ８の一方端に接続され、ＦＥ
Ｔ１２’のソースは電動モータ８の他方端に接続される
。また、ＦＥＴ１３’のゲートには、ＰＷＭ制御回路７
からのＰＷＭ信号Ｐ、が供給され、ＦＥＴＩ　３のゲー
トにはＰＷＭ信号Ｐ、が供給される。そして、ＦＥＴ１
３’のドレインはＦＥＴ１２のソースとモータ８の一方
端との接続中点に接続され、ＦＥＴ１３のドレインはＦ
ＥＴ１２’　のソースとモータ８の他方端との接続中点
に接続される。また、ＦＥＴ１３のソースとＦＥＴ１３
’のソースは抵抗１４を介して接地されバッテリ１０の
マイナス側に接読されている。つまり、モータ８はＦＥ
Ｔ１２．１２’、１３．１３’　とともにＨ形ブリッジ
を形成し、左右面回転可能となっている。なお、電動モ
ータ８が一方の方向に回転される場合は、ＦＥＴ１２’
、１３’がオフとされ、ＦＥＴ１２゜１３がオンとされ
て、図示したように電流ｌがＦＥＴ１２→モータ８−Ｆ
ＥＴ１３−抵抗１４に流れる。また、電動モータ８が他
方の方向に回転される場合は、ＦＥＴ１２，１３がオフ
、ＦＥＴ１２’、１３’がオンとされて、電流ｉがＦＥ
ＴＩ２′−モータ８−ＦＥＴ１３’−抵抗４に流れる。

ＦＥＴ１２または１２′がオフの間にはフライホイール
ダイオード１１または１１′により電流は還流されるよ
うになっている。

また、１９はアンド回路、１７は排他的論理和回路であ
り、この排他的論理和回路１７の入力端には、ＦＥＴ１
３のゲートのＢ点におけるＦＥＴ１３の駆動電位レベル
信号と、モータ８の他端Ｃ点における電位レベル信号と
が供給される。そして、アンド回路１９の入力端には、
排他的論理和回路１７からの出力信号と、ＦＥＴ１２の
ゲートのＡ点におけるＦＥＴ１２の駆動電位レベル信号
とが供給される。

また、２０はアンド回路、１８は排他的論理和回路であ
り、この排他的論理和回路１８の入力端には、ＦＥＴ１
３’のゲートのＢ′点におけるＦＥＴ１３’の駆動電位
レベル信号と、モータ８の一方端Ｃ′点における電位レ
ベル信号とが供給される。そして、アンド回路２０の入
力端には、排他的論理和回路１８からの出力信号と、Ｆ
ＥＴＩ２′のゲートのＡ′点におけるＦＥＴ１２’の駆
動電位レベル信号とが供給される。２１はオア回路であ
り、このオア回路２１の入力端にはアンド回路１９およ
び２０からの出力信号が供給される。

上述した排他的論理和回路１７．１８、アンド回路１９
，２０、オア回路２１により異常検出論理回路３５（異
常検出手段）が構成される。オア回路２１の出力信号で
ある異常検出信号Ｒ２は、上記アンド回路３３．３４の
入力端に供給されるとともに、アンド回路１６の入力端
にも供給される。

このアンド回路１６の入力端には、異常検出信号Ｒ７の
他に、マイコン６の異常検出部６ａ（異常検出手段）か
らのリレー駆動信号Ｒ，が供給される。

なお、この異常検出信号Ｒ１は上記アンド回路３３．３
４の入力端にも供給されている。異常検出部６ａは、電
流指令値１１と実電流値ｉとの偏差ｅ１を算出し、この
偏差ｅ３が所定範囲内であれば、電動モータ８を作動さ
せるべき電気系統は正常と判断し、検出信号Ｒ１を“Ｈ
”レベルとし、所定範囲外であれば、異常と判断し、“
Ｌ″レベルする。そして、アンド回路１６からの出力信
号はトランジスタ１５のベースに供給される。このトラ
ンジスタ１５のエミッタは接地され、コレクタはリレー
９のコイルを介してバッテリ１０に接続されている。こ
のトランジスタ１５がオンの場合にはリレー９もオンと
なって接点は閉となり、トランジスタ１５がオフの場合
にはリレー９もオフとなり接点は開となる。なお、トラ
ンジスタ１５とリレー９とにより電流供給停止手段が構
成される。

第２図は、第１図例のマイコン６における４輪操舵の制
御ブロック図である。

第２図において、前輪舵角センサ１からの舵角信号θは
、４ＷＳ制御則回路２３．１次微分回路２４．２次微分
回路２５に供給される。そして、１次微分回路２４から
の１次微分信号θと２次微分回路２５からの２次微分信
号θとが４ＷＳ制御則回路２３に供給される。また、車
速センサ２からの車速信号Ｖも４ＷＳ制御則回路２３に
供給されており、４ＷＳ制御則回路２３は、舵角信号θ
。

１次微分信号θ、２次微分信号θ、車速信号■に基づい
て、後輪変位目標値δ７゜を演算しこの目標値δ７゜を
減算回路２６に供給する。この減算回路２６には後輪変
位センサ３からの後輪実変位値δ７も供給されており、
変位目標値δ７゜から実変位値δ７が減算され、その減
算結果である変位偏差ｅ６が演算回路２７に供給される
。この演算回路２７は、上記減算結果ｅ６からベーシッ
クな電流指令値ｊｂを演算し、減算回路２８に供給する
。

この減算回路２８には演算回路２９からの電気的な等価
減衰電流値ｉ。も供給されている。この等価減衰電流値
ｉ、は、後輪変位センサ３からの後後輪実変位値δ７を
１次微分回路３０によって微分した値８．から、演算回
路２９によって算出される。この等価減衰電流値ｌ。は
、後述する後輪制御装置３２が機械的バネ−マス系で構
成され機械的減衰項が弱い場合に、システムの共振を抑
えて安定性を増すために付加される。そして、等価減衰
電流値ｉ、は、減算回路２８において、ベーシックな電
流指令値１１から減算され、電流指令値ｊ＋が得られる
。

マイコン６からの電流指令値ｉ、は、減算回路２２にお
いて、電流センサ４からのモータ実電流値ｉと減算され
、その減算結果ｅ１がＰＩ制御回路３１を介してＰＷＭ
制御回路７に供給される。

そして、ＰＷＭ制御回路７の制御に・従って、印加電圧
ｖ１が電動モータ８に供給される。電動モータ８は印加
電圧ｖｌに応じてモータ出力トルクＴＭを発生し、この
モータ出力トルクＴＭによって後輪制御装置３２が後輪
を転舵する。

次に、第１図における異常検出について説明する。

まず、電動モータ８を作動させるべき電気系統、例えば
ＦＥＴ１３，１３’に異常が生じ電流指令値１１と実電
流値ｉとの偏差ｅ１が所定範囲外となると、マイコン６
の異常検出部６ａは電動モータ８を作動させるべき電気
系統に異常か発生したと判断し異常検出信号Ｒ１を“Ｌ
”レベルとする。

すると、アンド回路３３．３４の出力レベルか“Ｌ′と
なり、ＦＥＴ１２，１２’かオフとなるとともに、アン
ト回路１６の出力レベルも“Ｌ”となり、トランジスタ
１５がオフとなる。この場合、まず、ＦＥＴ１２．１２
”のオフにより電動モータ８への電流供給が停止され、
続いて、トランジスタ１５のオフにより、リレー９もオ
フとなる。したがって、異常検出部６ａが異常を検出し
たとほぼ同時に電動モータ８の動作は停止され、後輪舵
角は一定値に固定され、不安定な作動が防止される。な
お、リレー９をもオフとするのは、ＦＥＴ１２またはＦ
ＥＴ１２’に万が−短絡故障が発生した場合のバックア
ップのためである。

次に、マイコン６の異常検出部６ａが故障して、検出信
号Ｒ１が″Ｈ°レベルのままとなった場合のＦＥＴ１３
，１３’の異常判断について第１図および第３図を参照
して説明する。

電動モータ８の左回転および右回転は対称的な動作とな
るので、ここでは、ＦＥＴＩ　２’　、１３’はオフで
、ＦＥＴ１２，１３がオン・オフ動作される場合を説明
する。

ＦＥＴ１２のＡ点の電位がＨ”レベルの時、ＦＥＴ１２
はオンとなる。この場合、Ｂ点の電位が“Ｈ″レベルな
ると、モータ８に電流ｉが流れＣ点の電位は“Ｌ“レベ
ルとなる（ケース２）。

この場合、Ａ点の電位か“Ｈ″レベル排他的論理和回路
１７の出力が“Ｈ”レベルであるので、アンド回路１９
の出力レベルも“Ｈ”となり、信号Ｒ２のレベルも“Ｈ
”となる。したがって、信号Ｒ，が“Ｈ″レベルあれば
、アンド回路３４の出力レベルは“Ｈ”でＦＥＴ１２は
オン、トランジスタ１５もオンであり、リレー９はオン
の状態を保持する。

Ｂ点の電位が“Ｈ°レベルであるにも拘らず、Ｃ点の電
位が“Ｈ”レベルの場合は、ＦＥＴ１３がオーブンモー
ド故障となっている（ケース１）。

この場合、Ｂ点およびＣ点の電位が共に“Ｈ“レベルと
なっているので排他的論理和回路１７の出力は“Ｌ”レ
ベルとなり、アンド回路１９の出力レベルも“Ｌ”とな
る。したがって、信号Ｒ２も“Ｌ”レベルとなってアン
ド回路３４の出力レベルはＬ″でＦＥＴ１２はオフ、ト
ランジスタ１５もオフとなり、リレー９がオフとなる。

次にＡ点の電位が“Ｈ”レベルで、Ｂ点の電位が“Ｌ°
レベルの時には、ＦＥＴ１３はオフとなるので、モータ
８に電流ｉは流れず、Ｃ点の電位は“Ｈ”レベルとなる
（ケース３）。この場合、Ａ点の電位が“Ｈ”レベルで
、排他的論理和回路１７の出力も“Ｈ″レベルあるので
、アンド回路１９の出力も“Ｈ”レベルとなる。したが
って、信号Ｒ２も′Ｈ”レベルとなるので、信号Ｒ１が
“Ｈ“レベルであれば、アンド回路３４の出力レベルは
“Ｈ″でＦＥＴ１２はオン、トランジスタ１５もオンで
あり、リレー９はオンの状態を保持する。

Ｂ点の電位が“Ｌ″レベルあるにも拘らず、Ｃ点の電位
が“Ｌ”レベルの場合は、ＦＥＴ１３がショートモード
故障となっている（ケース４）。

この場合、Ｂ点およびＣ点の電位が共に“Ｌ°レベルと
なっているので排他的論理和回路１７の出力は“Ｌ”レ
ベルとなり、アンド回路１９の出力レベルも“Ｌ”とな
る。したかって、信号Ｒ２も“Ｌ”レベルとなって、ア
ンド回路３４の出力レベルは“Ｌ“でＦＥＴ１２はオフ
、トランジスタ１５もオフとなり、リレー９がオフとな
る。

なお、Ａ′点、Ｂ′点、Ｃ′点の電位の変化に伴う、Ｆ
ＥＴ１３’の故障判断は、上述したＦＥＴ１３の故障判
断と同様であるので、説明は省略する。また、Ａ点また
はＡ′点の電位が“Ｌ”レベルの場合は、Ｂ点、Ｃ点ま
たはＢ′点、Ｃ′点の電位からＦＥＴ１３又は１３′の
故障判断をすることはできない。したがって、Ａ点また
はＡ′点の電位レベルが“Ｈ″の場合に、ＦＥＴ１３ま
たはＦＥＴ１３′の故障判断を行うものである。

上述したように、ＦＥＴＩ　３または１３′か正常であ
れば、Ａ点またはＡ′点の電位が“Ｈ″レベル場合、Ｂ
点とＣ点またはＢ′点とＣ′点の電位はどちらか一方の
みが”Ｈ”となっているので、アンド回路１９または２
０の出力レベルは“Ｈｌとなり、信号Ｒ２も”Ｈ”レベ
ルとなる。

したがって、アンド回路３３または３４の出力レベルは
“Ｈ”でＦＥＴ１２または１２′はオン、トランジスタ
１５もオンであり、リレー９はオンとなっている。また
、ＦＥＴ１３または１３′が異常であれば、Ｂ点とＣ点
またはＢ′点とＣ′点の電位は共に“Ｈ゛レベルたは“
Ｌ”レベルとなっているので、アンド回路１９または２
０の出力レベルはＬ″となって、信号Ｒ２も“Ｌ″レベ
ルなり、ＦＥＴ１２および１２′がオフとなり、リレー
９もオフとなる。

したがって、マイコン６の異常検出部６ａが故障した場
合においても、電動モータ８を作動させるべきＮ気系統
の一部であるＦＥＴＩ　３およびＦＥＴ１３’に関して
はその異常、正常を判断して、異常時には瞬時にＦＥＴ
１２および１２′をオフとして電動モータ８への電流供
給が停止され、後輪舵角は一定値に固定されるので、不
安定な作動が防止され、操縦安定性が向上される。リレ
ー９をもオフとするのは、上述したように、ＦＥＴ１２
またはＦＥＴＩ　２’に万が一短絡故障が発生した場合
のバックアップのためである。

なお、図示した例においては異常検出手段を、異常検出
部６ａと異常検出論理回路３５とで２重に構成している
が、この異常検出論理回路３５を省略してもよい。この
場合には、異常検出部６ａの故障時に対処することはで
きないが、ＦＥＴｌ３または１３′を含む電気系統の異
常時には瞬時に電動モータ８を停止することができるの
で電動モータ８の不安定な作動を停止し、操縦安定性の
向上は可能である。

また、図示した例は、異常検出手段により異常が検出さ
れる電気系統としてＦＥＴ１３または１３′を示したが
、マイコン６に設けた異常検出手段としての異常検出部
６ａは、前記Ｆ　Ｅ　Ｔ　１．３または１３′に限らず
ＰＷＭ制御制御回路７等重気系統の異常も検出可能であ
る。

更にまた、図示した例は後輪舵角を制御する電動式４輪
操舵装置の場合の例を示したが、この発明はこれに限る
ものではなく、例えば前記と同様に前輪舵角を電動モー
タで制御する装置や、操舵トルクを制御する電動式パワ
ーステアリング装置等の公知のものにも適用することが
できる。

発明の効果以上のように、請求項１に関わる発明によれば、電動モ
ータの一方端と電源のプラス側との間に接続され、回転
方向指令信号により駆動される第１のスイッチング素子
と、電動モータの他方端と電源のプラス側との間に接続
され、回転方向指令信号により駆動される第２のスイッ
チング素子と、電動モータの一方端と電源のマイナス側
との間に接続される第１の電流制御素子と、電動モータ
の他方端と電源のマイナス側との間に接続される第２の
電流制御素子と、前記電動モータを作動させるべき電気
系統の異常を検出する異常検出手段と、を有し、車両の
前輪または後輪を電動モータにより転舵する電動式操舵
装置であって、異常検出手段からの異常検出信号に従っ
て第１および第２のスイッチング素子をオフとするスイ
ッチング素子オフ手段を備え、このスイッチング素子オ
フ手段により第１および第２のスイッチング素子がオフ
とされることによって、電源と電動モータとが遮断され
、電動モータの作動が停止されるように構成したので、
異常検出手段が電動モータを作動させるべき電気系統、
例えば第１または第２の電流制御素子の異常を検出した
とほぼ同時に第１および第２のスイッチング素子がオフ
とされる。そして、電源と電動モータとが遮断されて電
動モータの動作が停止される。したがって、電動モータ
の不安定な作動が停止され、車両の操縦安定性が向上さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例のブロック図、第２図は
４輪操舵の制御ブロック図、第３図は第１図例の異常判
断説明図、第４図は従来の４輪操舵装置の概略図、第５
図は第４図例の後輪舵角制御装置のブロック図である。６ａ・・・異常検出Ｎ（異常検出手段）、８・・・電動
モータ、１０・・・バッテリ（電源）、１２．１２’・
・・ＦＥＴ　（第１．第２のスイッチング素子）、１３
．１３’　・・・ＦＥＴ　（第１．第２の電流制御素子
）、３３．３４・・・アンド回路（スイッチング素子オ
フ手段）、３５・・・異常検出論理回路（異常検出手段
）、Ｒ，、Ｒ，・・・異常検出信号、Ｓ−、Ｓｂ・・・
回転方向指令信号。第図 ′）ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電動モータの一方端と電源のプラス側との間に接
続され、回転方向指令信号により駆動される第１のスイ
ッチング素子と、電動モータの他方端と電源のプラス側
との間に接続され、回転方向指令信号により駆動される
第２のスイッチング素子と、電動モータの一方端と電源
のマイナス側との間に接続される第１の電流制御素子と
、電動モータの他方端と電源のマイナス側との間に接続
される第２の電流制御素子と、前記電動モータを作動さ
せるべき電気系統の異常を検出する異常検出手段と、を
有し、車両の前輪または後輪を電動モータにより転舵す
る電動式操舵装置であって、異常検出手段からの異常検
出信号に従って第１および第２のスイッチング素子をオ
フとするスイッチング素子オフ手段を備え、このスイッ
チング素子オフ手段により第１および第２のスイッチン
グ素子がオフとされることによって、電源と電動モータ
とが遮断され、電動モータの作動が停止されるように構
成したことを特徴とする電動式操舵装置。