JPH06178586A - ブラシレスモータの異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブラシレスモータにおいて、信号状態の遷移
に応じて異常を検出できるようにする。 【構成】 モータ軸の回転を検出する磁極センサと、回
転センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換え
て出力する相切換制御部６２とを備えるブラシレスモー
タにおいて、相切換制御部が相切換パターンＬ１を切り
換えて出力した後、ブラシレスモータが右回転または左
回転した場合に予想される前記回転センサの予想信号に
対して実際の磁極センサの出力信号が異なっていた場
合、異常と判断する磁極センサ異常判定部６３を備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はブラシレスモータの異常
を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、位置検出を行いブラシレスモ
ータの異常を検出する装置が開発されている。例えば、
特開昭６４−７４０８９号公報に開示された技術におい
ては、３相の位置検出器から得られる信号の組み合わせ
があり得ない組み合わせであった場合にドライバーの出
力を禁止するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記技術にお
いては、位置検出器の内の１つに異常があっても、異常
と判断されない組み合わせも存在する。この場合、モー
タが１サイクル回転するだけの信号を送れば、その内の
いずれかにおいて異常を判断できるが、モータを微小範
囲で制御しているときには異常検出できないおそれがあ
る。いずれ異常を検出できるが、検出時期が遅れてしま
い、緊急な異常回避が必要な場合には問題がある。ま
た、複数の位置検出手段が同時に故障した場合において
も、異常検出できないおそれがある。

【０００４】そこで、本発明においては、信号状態の遷
移に応じて異常を検出できるようにすることを課題とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明においては、モータ軸と、該モータ
軸の回転を検出する回転センサと、該回転センサの出力
変化に応じて相切換パターンを切り換えて出力する相切
換制御手段とを備えるブラシレスモータにおいて、前記
相切換制御手段が相切換パターンを切り換えて出力した
後、前記ブラシレスモータが右回転または左回転した場
合に予想される前記回転センサの予想信号に対して実際
の回転センサの出力信号が異なっていた場合、異常と判
断する異常判定手段を備えた。

【０００６】

【作用】上記請求項１の発明によれば、ブラシレスモー
タが正常であれば、相切換制御手段が相切換パターンを
切り換えて出力した後、ブラシレスモータが右回転また
は左回転した場合に予想される回転センサの予想信号の
いずれかに実際の回転センサの出力信号が一致する。し
かし、出力を切り換えたにもかかわらずモータ軸が回転
しない場合には、ブラシレスモータが右回転または左回
転した場合に予想される回転センサの予想信号に対して
実際の回転センサの出力信号が異なってくる。また、回
転センサがリニアセンサの場合には、回転センサが故障
すると出力が変化しないので、すぐに故障を検出でき
る。また、回転センサが複数のホール素子や磁気抵抗素
子などから構成され、複数の素子の出力の組み合わせか
ら回転を検出するタイプの回転センサにおいては、各々
の素子の出力が変化する時点で故障を検出できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明のブラシレスモータの異常検出
装置を後輪操舵装置に搭載した実施例について図面を参
照しながら説明する。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】車両には、他に、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および
車両のヨーレートを測定するヨーレートセンサ２４を備
える。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。モータ巻線４４の巻き方
を図７に示す。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。巻線４４ａと４４ｄ，４４ｂと４
４Ｅ，４４ｃと４４ｆの一端はそれぞれ端子Ｕ，Ｖ，Ｗ
に接続される。巻線４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，巻線４４
ｄ，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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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、ヒューズを介
して電源端子ＰＩＧＡに接続されている。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ＩＧ
ＳＷを介して電源端子ＩＧＡに接続されている。電源端
子ＩＧＡは定電圧レギュレータ５５に接続されている。
定電圧レギュレータ５５は定電圧Ｖｃｃ１を出力する。

【００２０】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を備える。第１マイクロプロセッサ１は
定電圧Ｖｃｃ１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および後輪舵角センサ２１の出力はインタ
ーフェース５７を介して第１マイクロプロセッサ１に入
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θｒとしている。

【００２１】前述したように電子制御装置９はモータ１
２を制御する。ここではモータをＭとして説明する。モ
ータＭの各相の端子Ｕ，Ｖ，Ｗは電子制御装置９のモー
タドライバー５に接続されている。ここで、モータドラ
イバー５の詳細を図１２を参照して説明する。モータド
ライバー５は相切換信号ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１
１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１からなる相切換信号
群Ｌ１とパルス幅変調（Pulse Width Modulation) 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。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，ＴＢ１
１，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Ｇ１１は昇圧電圧を昇圧電圧値ＲＶ
１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Ｐ
Ｈ，チョークコイルＴＣ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Ｍの３相の各端子Ｕ，Ｖ，
Ｗに供給可能に配置されている。尚、トランジスタＴＡ
１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ
２１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ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間電圧が２０
Ｖ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。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ＬＡ２１，ＬＢ２
１，ＬＣ２１をそれぞれパルス幅変調信号ＰＷＭ１と合
成する。ゲート駆動回路Ｇ２１はＭＯＳＦＥＴ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Ｍの３相の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗ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，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２
１，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ＰＩＧＭ１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，ＴＢ
１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，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，ＴＢ２
１，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ＴＡ２１，ＴＢ２１，Ｔ
Ｃ２１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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】次に、再び図１０を参照してモータＭ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Ｍは回転する。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。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，ＬＢ１
１，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。

【００２５】

【表１】

【００２６】このモータＭ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Ｍ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。

【００２７】図１１において、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。モータド
ライバー５の入力には第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Ｌ１（Ｌ１は相切換信
号ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２
１，ＬＣ２１からなる信号群）およびパルス幅変調信号
ＰＷＭが与えられる。

【００２８】次に、マイクロプロセッサ１の構成を図１
３に示す。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６
１，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およびスイッチＳＷ１からなる。以
下、マイクロプロセッサ１の構成について説明する。

【００２９】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。

【００３０】図１４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
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１
００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ΔＡＧ
Ｌ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Δ
ＡＧＬの値が小さいとき、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ＰＡＧＬＡ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ＳＥ
ＴＨ２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。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Ａ
ＮＧを与える。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、モータドライバー５
に送られる。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を回転させる。このように、モータＭ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ＰＤ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Ｍ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。

【００３１】マイクロプロセッサの磁極センサ信号Ｈ
Ａ，ＨＢ，ＨＣの入力端子には、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ＥＸＯ
Ｒ１の出力端子はイクスクルーシブＯＲ回路ＥＸＯＲ２
の入力端子に接続されている。磁極センサ信号ＨＡ，Ｈ
Ｂ，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。

【００３２】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、マイクロプロセッサ１は、
図１６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１３
の磁極センサ異常判定部６３の機能を果たしている。

【００３３】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。

【００３４】図１６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１
６のステップ２０３ではこの前回予測値と実際の前回値
とを比較する。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。前回予
測値と前回値は一致しておれば、ステップ２０４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Ｆ
ａｂｎ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に異常があったことがわかる。

【００３５】

【表２】

【００３６】図１３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１７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。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，ＬＢ
１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝
（Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ）を出力すればよい。

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】

【００３９】図１３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１８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Ｆｏｐ１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Ｆｏｐ１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，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ
２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝（Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ，
Ｈ）、（ＬＡ１２，ＬＢ１２，ＬＣ１２，ＬＡ２２，Ｌ
Ｂ２２，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、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。次に、ステップ２２８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（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。

【００４０】

【表５】

【００４１】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。

【００４２】以上説明したように、本実施例において
は、モータ軸４１と、該モータ軸の回転を検出する回転
センサである磁極センサ１８と、該回転センサの出力変
化に応じて相切換パターンを切り換えて出力する相切換
制御手段である相切換制御部６２とを備えるブラシレス
モータ１２，Ｍにおいて、相切換制御部が相切換パター
ンＬ１を切り換えて出力した後、前記ブラシレスモータ
が右回転または左回転した場合に予想される前記回転セ
ンサの予想信号に対して実際の磁極センサの出力信号が
異なっていた場合、異常と判断する異常判定手段である
磁極センサ異常判定部６３を備えた。よって、出力を切
り換えたにもかかわらずモータ軸４１が回転しない場合
や磁極センサ１８が故障した場合に、速やかに異常を検
出できる。

【００４３】よって、その後のモータ１２，Ｍの停止処
理（ステップ２２４）やオープン制御（ステップ２２
７）による中立復帰等を確実に行うことができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
おいては、出力を切り換えたにもかかわらずモータ軸が
回転しない場合や回転センサが故障した場合に、速やか
に異常を検出できる。よって、その後のモータの停止や
オープン制御等を確実に行うことができる。

【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

【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の電子制御装置のマイクロプロセッサ
の機能ブロック図

【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

【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

【図１６】図１３の磁極センサ異常判定部のフローチャ
ート

【図１７】図１３の相切換制御部のフローチャート

【図１８】図１３のオープン制御部のフローチャート

【符号の説明】

１ マイクロプロセッサ ５ モータドライバー 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（ブ
ラシレスモータ） 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（回転センサ） 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 ４１ モータ軸 ４２ 磁石 ４３ コア ４３ａ 突起 ４４ モータ巻線 ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆ 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 定電圧レギュレータ ５７ インターフェース ５９ バッテリー 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（異常判定手段） 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 ＡＮＧ 制御量 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 電源端子 ＩＧＳＷ イグニッションスイッチ Ｌ１ 相切換信号
群 ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，
ＬＣ２１ 相切換信号 Ｍ モータ（ブラシレスモータ） 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 電源端子 ＰＩＧＭ１ 電圧 ＰＷＭ１ パルス幅変調信号 ＲＡＧＬ 実舵角
値 Ｒｓ 抵抗 ＲＶ１ 昇圧電圧
値 ＳＡＧＬＡ 微分値 ＳＥＴＨ２ 舵角
偏差微分値 ＳＷ１ スイッチ ＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，
ＴＣ２１ トランジスタ ＴＣ チョークコイル Ｕ，Ｖ，Ｗ 端子 Ｖ 車速 Ｖｃｃ１ 定電圧 ＹＴＤＩＦＧＡＩＮ 微分ゲイン ΔＡＧＬ 舵角偏
差 γ ヨーレート値 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 田 村 和 孝 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 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 (72)発明者 塚 秀 守 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】 モータ軸と、該モータ軸の回転を検出す
   る回転センサと、該回転センサの出力変化に応じて相切
   換パターンを切り換えて出力する相切換制御手段とを備
   えるブラシレスモータにおいて、 前記相切換制御手段が相切換パターンを切り換えて出力
   した後、前記ブラシレスモータが右回転または左回転し
   た場合に予想される前記回転センサの予想信号に対して
   実際の回転センサの出力信号が異なっていた場合、異常
   と判断する異常判定手段を備えるブラシレスモータの異
   常検出装置。