JPH07172332A

JPH07172332A - 後輪操舵装置

Info

Publication number: JPH07172332A
Application number: JP32551092A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakajima; 島洋中; Fumiaki Ota; 田文昭太; Takehiko Fushimi; 見武彦伏; Takeshi Hatano; 武羽田野; Hisayasu Mase; 瀬久康間; Mizuho Sugiyama; 山瑞穂杉
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1995-07-11

Abstract

(57)【要約】【目的】リターンスプリングを用いず、かつ、電源系
の異常に対しても過転舵を防止できるようにする。【構成】後輪操舵機構１１を制御するモータ１２を回
転させるモータドライバー５，６、モータドライバーを
制御可能な第１マイクロプロセッサ１とバックアップ用
マイクロプロセッサ３、第１マイクロプロセッサ又はバ
ックアップ用マイクロプロセッサとモータドライバー間
を接続する第１，第２リレー７，８、第１マイクロプロ
セッサ用の第１定電圧レギュレータ５５、バックアップ
用マイクロプロセッサ用の第２定電圧レギュレータ５６
を備え、第１マイクロプロセッサ又は第１定電圧レギュ
レータの異常時に第１，第２リレーをバックアップ用マ
イクロプロセッサ側へ切り換え、また、一定時間だけ第
３，第４リレーを切り換えてモータ停止信号を送信させ
る後輪操舵装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の後輪を操舵する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両の前輪操舵に加え、後輪
も操舵させることにより車両の操縦性能を向上させる後
輪操舵装置が開発されている。例えば、特開平３−１４
３７７３号公報には、マイクロプロセッサを使ったコン
トロールユニットで後輪の舵角量を演算し、演算結果に
応じて後輪操舵機構を作動させる。後輪操舵機構はＤＣ
モータで制御している。コントロールユニットに異常が
発生した場合には、ＤＣモータと後輪操舵機構間に配置
されたクラッチを開く。クラッチを開くと、後輪操舵機
構内に設けられたリターンスプリングにより後輪は中立
位置に復帰される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】車両においては、電動
モータの電力源はバッテリーから得ることになる。車両
のバッテリーの容量には限りがある。そこで、後輪を駆
動する電動モータも省電力であることが望ましい。しか
しながら、異常時の中立復帰用にリターンスプリングを
設けると、リターンスプリングのばね力に抗して後輪を
操舵しなくてはならない。このため、従来は、電動モー
タのエネルギーの損失が大きく、車両には、通常に比べ
大容量のバッテリーを積まなければならなかった。バッ
テリーが大容量になると、その重量も増え、結果として
加速性能や燃費が悪化することになる。また、リターン
スプリングのばね力に抗して後輪を操舵しなくてはなら
ないため、応答性や制御性が悪くなる。制御性を良くす
るには、更に電動モータを大型化しなければならなかっ
た。

【０００４】しかし、単純に従来の技術からリターンス
プリングを取り除くと、コントロールユニットに異常が
発生した場合、モータの制御がきかなくなり、過転舵し
てしまうおそれがある。

【０００５】これに対して、リターンスプリングを取り
除くには、マイクロプロセッサの異常を検出して、コン
トロールユニットの異常時にモータを停止させたり、中
立復帰させたりする第２のマイクロプロセッサを配置す
ることが考えられる。しかし、電源系が異常になると、
第２のマイクロコンピュータも停止してしまうおそれが
ある。

【０００６】そこで、本発明においては、リターンスプ
リングを用いず、かつ、電源系の異常に対しても過転舵
を防止することを第１の課題とする。

【０００７】また、簡単な構成でモータを停止させるこ
とを第２の課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決す
るために、請求項１の発明においては、モータ；該モー
タにより制御される後輪操舵機構；前記モータを回転さ
せるモータドライバー；前記モータドライバーを制御可
能な主制御手段；前記モータドライバーを制御可能な副
制御手段；前記主制御手段，副制御手段及びモータドラ
イバーに接続され、主制御手段とモータドライバー間ま
たは副制御手段とモータドライバー間のいずれか一方を
接続する第１切換手段；前記主制御手段に電力を供給す
る第１電源回路；前記副制御手段に電力を供給する第２
電源回路；第１電源回路の異常を検出する電源監視手
段；前記主制御手段の異常または前記第１電源回路の異
常時を検出し、異常時に異常信号を発し、前記第１切換
手段を主制御手段側から副制御手段側へ切り換えさせる
選択手段；前記第１切換手段とモータドライバー間に配
置され、モータドライバーにモータ停止信号を送信可能
な第２切換手段；前記選択手段が異常信号を出力してか
ら一定時間だけ前記第２切換手段を切り換えてモータ停
止信号を送信させるタイマー回路；を備えた。ここで、
前記主制御手段は車両の状態に応じて後輪舵角を調整す
るとともに、前記副制御手段は主制御手段の異常時に後
輪を中立位置に復帰させるようにした。

【０００９】上記第１の課題に加えて第２の課題を解決
するために、請求項２の発明においては、請求項１の発
明において、モータドライバーを入力が開放されたとき
モータにブレーキをかけるようにした。また、第２切換
手段をタイマー回路が作動しているとき前記第１切換手
段とモータドライバー間を切り離すようにした。

【００１０】

【作用】上記請求項１の発明によれば、主制御手段が正
常の時は、主制御手段はモータドライバーを駆動してモ
ータを回転させる。ここで、主制御手段が異常になる
と、選択手段が異常を検出し、主制御手段とモータドラ
イバー間を切り離し、副制御手段とモータドライバー間
を接続する。また、異常検出から一定時間だけタイマー
回路が作動し、第２切換手段がモータドライバーにモー
タ停止信号を送信する。これによりモータにはブレーキ
がかかるのでモータは停止する。一定時間後は、第２切
換手段は第１切換手段とモータドライバーを接続する。
このため、副制御手段とモータドライバー間が接続さ
れ、副制御手段により後輪が中立復帰される。

【００１１】ここで、第１電源回路が異常になった場合
も同様にモータブレーキがかかりその後中立復帰が行わ
れる。ここで、副制御手段は第２電源回路により作動し
ているので、中立復帰が確実に行える。

【００１２】上記請求項２の発明においては、モータに
ブレーキをかけるにはモータドライバーの入力を開放す
るだけでよい。主制御手段または第１電源回路が異常と
なった場合にはタイマー回路が作動している時間だけモ
ータドライバーの入力が開放されモータブレーキがかか
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。モータ巻線４４は６相に巻かれて
いるが、半分の３相を１系統とした２系統となってい
る。巻線４４ａ，４４ｂ，４４ｃを１系統目、巻線４４
ｄ，４４ｅ，４４ｆを２系統目としている。巻線４４
ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅおよび４４ｆの一
端はそれぞれ端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２および
Ｗ２から出力される。巻線４４ａ，４４ｂ，４４ｃの他
端は電気的に接続されている。また、巻線４４ｄ，４４
ｅ，４４ｆの他端も電気的に接続されている。このよう
に、モータ１２は３相４極２系統のブラシレスモータと
なっているので、１系統が故障により動かなくても、他
の系統によりモータを回転させることができる。また、
２系統を同時に作動させれば、パワーが下がることはな
い。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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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、ヒューズおよ
びリレー７７を介して電源端子ＰＩＧＡに、ヒューズお
よびリレー７８を介して電源端子ＰＩＧＢに、接続され
ている。リレー７７および７８はそれぞれリレー駆動回
路７９および８０により開閉される。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ＩＧＳＷ
を介して電源端子ＩＧＡ，ＩＧＢに接続されている。電
源端子ＩＧＡ，ＩＧＢはそれぞれ第１定電圧レギュレー
タ５５および第２定電圧レギュレータ５６に接続されて
いる。第１定電圧レギュレータ５５は定電圧Ｖｃｃ１を
出力する。第２定電圧レギュレータ５６は定電圧Ｖｃｃ
２を出力する。

【００２６】電子制御装置９は、主制御手段である第１
マイクロプロセッサ１，第２マイクロプロセッサ２，副
制御手段であるバックアップ用マイクロプロセッサ３の
３つのマイクロプロセッサを備える。第１マイクロプロ
セッサ１，第２マイクロプロセッサ２は定電圧Ｖｃｃ１
により作動する。バックアップ用マイクロプロセッサ３
は定電圧Ｖｃｃ２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の出力はインターフェース５７を介して
それぞれ第１マイクロプロセッサ１，第２マイクロプロ
セッサ２に入力されている。また、後輪舵角センサ２１
の出力はインターフェース５８を介して第１マイクロプ
ロセッサ１，第２マイクロプロセッサ２およびバックア
ップ用マイクロプロセッサ３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θ
ｒとしている。

【００２７】前述したように電子制御装置９は３相２系
統のモータ１２を制御する。ここでは２系統のモータを
それぞれＭ１，Ｍ２として説明する。モータＭ１の各相
の端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は電子制御装置９の第１モータ
ドライバー５に接続されている。モータＭ２の各相の端
子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は電子制御装置９の第２モータドラ
イバー６に接続されている。

【００２８】ここで、第１モータドライバー５の詳細を
図１２を参照して説明する。第１モータドライバー５は
相切換信号ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，
ＬＢ２１，ＬＣ２１からなる相切換信号群Ｌとパルス幅
変調（Pulse Width Modulation) 信号ＰＷＭ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ＬＡ
１１，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，ＴＢ１１，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Ｇ
１１は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，ＴＢ１１，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Ｔ
Ｃ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Ｍ１の３相の各端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に供給可能
に配置されている。尚、トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１
１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，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Ｍ
ＯＳＦＥＴ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、これを防ぐためで
ある。尚、この場合には、リレー７７，７８のオフとト
ランジスタの駆動信号をオフする処理も行い、回路の保
護を行っている。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Ｍ１の３相の各端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ
１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，ＴＣ１
１，ＴＡ２１，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。

【００２９】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であるトランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，
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ＲＶ
１との差が所定値以下となったら全トランジスタＴＡ１
１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２
１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，ＴＣ２１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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】次に、再び図１０を参照してモータＭ１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Ｍ１は回転する。時計方向の回転（Ｃ
Ｗ）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，ＬＢ
１１，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。

【００３３】

【表１】

【００３４】尚、第２モータドライバー６もほぼ同一構
成である。第２モータドライバー６ではモータＭ２の３
相の各端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に出力される。

【００３５】このモータＭ１，Ｍ２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Ｍ１，
Ｍ２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。

【００３６】図１１において、第１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。第１
モータドライバー５の入力には第３リレー７５を介して
第１リレー７が接続されている。第１リレー７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Ｌ（Ｌは相切換信号ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１
１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１からなる信号群）お
よびパルス幅変調信号ＰＷＭと、バックアップ用マイク
ロプロセッサ３から出力された信号である相切換信号群
Ｌ３（Ｌ３は相切換信号ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１
１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１からなる信号群）お
よびパルス幅変調信号ＰＷＭ３とのいずれか一方を第３
リレー７５に与える。また、第３リレー７５は、第１リ
レー７と第１モータドライバー５間の接続・遮断を行
う。第１リレー７はセレクタ４からの信号Ｓ３により切
り換えられる。また、第３リレー７５はブレーキ信号発
生回路６７の信号Ｓ５により制御される。ブレーキ信号
発生回路６７は、図２４に示すように、セレクタ４から
の信号Ｓ３がローレベルに切り替わったとき所定時間Ｔ
ｍｂだけ信号Ｓ５をローレベルとし、第３リレー７５を
遮断する。第３リレー７５が遮断すると、第１モータド
ライバー５には相切換信号群Ｌ，Ｌ３およびパルス幅変
調信号ＰＷＭ，ＰＷＭ３が与えられず、モータＭ１には
ブレーキがかかる。所定時間Ｔｍｂが経過すると第３リ
レー７５は閉じるが、このときには第１リレー７がバッ
クアップ用マイクロプロセッサ３側に切り替わってお
り、モーターはバックアップ用マイクロプロセッサ３に
より制御される。

【００３７】同様に、モータＭ２の各相の端子Ｕ２，Ｖ
２，Ｗ２は電子制御装置９の第２モータドライバー６に
接続されている。第２モータドライバー６は電源端子Ｐ
ＩＧＢおよびＩＧＢから電力を得る。第２モータドライ
バー６の入力には第４リレー７６を介して第２リレー８
が接続されている。第２リレー８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Ｌおよ
びパルス幅変調信号ＰＷＭと、バックアップ用マイクロ
プロセッサ３から出力された信号である相切換信号群Ｌ
３およびパルス幅変調信号ＰＷＭ３とのいずれか一方を
第４リレー７６に与える。また、第４リレー７６は、第
２リレー８と第２モータドライバー６間の接続・遮断を
行う。第２リレー８はセレクタ４からの信号Ｓ４により
切り換えられる。また、第４リレー７６はブレーキ信号
発生回路６８の信号Ｓ６により制御される。ブレーキ信
号発生回路６８は、図２４に示すように、セレクタ４か
らの信号Ｓ４がローレベルに切り替わったとき所定時間
Ｔｍｂだけ信号Ｓ５をローレベルとし、リレー７６を遮
断する。リレー７６が遮断すると、第２モータドライバ
ー６には相切換信号群Ｌ，Ｌ３およびパルス幅変調信号
ＰＷＭ，ＰＷＭ３が与えられず、モータＭ２にはブレー
キがかかる。所定時間Ｔｍｂが経過すると第４リレー７
６は閉じるが、このときには第２リレー８がバックアッ
プ用マイクロプロセッサ３側に切り替わっており、モー
ターはバックアップ用マイクロプロセッサ３により制御
される。

【００３８】セレクタ４は第１マイクロプロセッサ１か
ら信号Ｓ１を受け、また、第２マイクロプロセッサ２か
ら信号Ｓ２を受け、信号Ｓ３およびＳ４をそれぞれ第１
リレー７，第２リレー８に出力する。信号Ｓ３およびＳ
４はバックアップ用マイクロプロセッサ３にも送られ
る。

【００３９】第２マイクロプロセッサ２は第１マイクロ
プロセッサ１の出力である相切換信号群Ｌおよびパルス
幅変調信号ＰＷＭを傍受している。また、第２マイクロ
プロセッサ２は第１マイクロプロセッサ１とデータ送受
信している。

【００４０】セレクタ４の構成を図１３に示す。セレク
タ４には電源電圧を監視するコンパレータＣＯＭＰ１が
備えられている。コンパレータＣＯＭＰ１は電源端子Ｉ
ＧＡおよびＩＧＢからダイオードＤ１およびＤ２を介し
て電源電圧を得ている。この電源電圧が抵抗により分圧
されて基準電圧ｒｅｆが生成される。基準電圧ｒｅｆは
前述の定電圧Ｖｃｃ１よりも若干高い電圧に設定されて
いる。本実施例の場合、Ｖｃｃ１は約５Ｖの出力を行
う。そこで、基準電圧ｒｅｆを７Ｖ程度に設定してい
る。コンパレータＣＯＭＰ１はこの基準電圧ｒｅｆと定
電圧Ｖｃｃ１の電圧値を比較する。定電圧Ｖｃｃ１の電
圧値が正常であれば、コンパレータＣＯＭＰ１はローレ
ベルの電圧を出力する。定電圧Ｖｃｃ１の電圧値が基準
電圧ｒｅｆ以上に高くなるとコンパレータＣＯＭＰ１は
ハイレベルの電圧を出力する。コンパレータＣＯＭＰ１
の出力は反転されてアンド回路ＡＮＤ１およびアンド回
路ＡＮＤ２に入力される。第１マイクロプロセッサ１か
らの出力Ｓ１と第２マイクロプロセッサ２からの出力Ｓ
２も同様に反転されアンド回路ＡＮＤ１およびアンド回
路ＡＮＤ２に入力される。第１マイクロプロセッサ１の
出力Ｓ１は第１マイクロプロセッサ１内で異常判定が行
われたときハイレベルとなり、それ以外はローレベルと
なる。また、第２マイクロプロセッサ２の出力Ｓ２は第
２マイクロプロセッサ２内で異常判定が行われたときハ
イレベルとなり、それ以外はローレベルとなる。したが
って、アンド回路ＡＮＤ１の出力Ｓ３およびアンド回路
ＡＮＤ２の出力Ｓ４は、定電圧Ｖｃｃ１の値が異常上昇
したとき、第１マイクロプロセッサ１が異常判定したと
き、または、第２マイクロプロセッサ２が異常判定した
とき、ローレベルとなる。第１リレー７は信号Ｓ３がロ
ーレベルのときバックアップ用マイクロプロセッサ３側
に切り換わる。また、第２リレー８は信号Ｓ４がローレ
ベルのときバックアップ用マイクロプロセッサ３側に切
り換わる。定電圧Ｖｃｃ１，第１マイクロプロセッサ
１，第２マイクロプロセッサ２共に正常のときには信号
Ｓ３およびＳ４はハイレベルとなる。第１リレー７は信
号Ｓ３がハイレベルのとき第１マイクロプロセッサ１側
に切り換わる。また、第２リレー８は信号Ｓ４がハイレ
ベルのとき第１マイクロプロセッサ１側に切り換わる。
これにより、定電圧Ｖｃｃ１，第１マイクロプロセッサ
１，第２マイクロプロセッサ２等のシステムが正常のと
きには、第１モータドライバー５，第２モータドライバ
ー６は第１マイクロプロセッサ１からの相切換信号群Ｌ
およびパルス幅変調信号ＰＷＭに応じてモータＭ１，Ｍ
２を回転させる。また、システムに異常が発生したとき
には、第１モータドライバー５，第２モータドライバー
６はバックアップ用マイクロプロセッサ３からの相切換
信号群Ｌ３およびパルス幅変調信号ＰＷＭ３に応じてモ
ータＭ１，Ｍ２を回転させる。よって、システム異常時
にもバックアップ用マイクロプロセッサ３によりモータ
の制御ができる。バックアップ用マイクロプロセッサ３
の電源には定電圧Ｖｃｃ２を使っているので、定電圧Ｖ
ｃｃ１が異常時でもモータ制御が可能である。また、定
電圧Ｖｃｃ２が異常のときには、第１マイクロプロセッ
サ１でモータ制御ができる。尚、信号Ｓ３，Ｓ４が切り
替わってから所定時間はモータブレーキ発生回路６７，
６８により所定時間だけリレー７５，７６がオフし、モ
ータＭ１，Ｍ２にはブレーキがかかるため、モータＭ
１，Ｍ２は停止する。こののち、バックアップ用マイク
ロプロセッサ３によるモータの中立復帰が行われる。

【００４１】次に、第１マイクロプロセッサ１および第
２マイクロプロセッサ２の構成を図１４に示す。第１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６
４，第２マイクロプロセッサ監視・出力部６５およびス
イッチＳＷ１からなる。尚、第２マイクロプロセッサ２
の制御も同様にブロック図で表すと、目標舵角演算部６
６，モータサーボ制御部７０，相切換制御部７１，磁極
センサ異常判定部７２，オープン制御部７３，第１マイ
クロプロセッサ監視部７４およびスイッチＳＷ２からな
る。

【００４２】以下、第１マイクロプロセッサ１の構成に
ついて説明する。

【００４３】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。

【００４４】目標舵角演算部６０の制御ブロック図を図
１５に示す。ステアリングゲイン設定部８２およびヨー
レートゲイン設定部８３は車速Ｖの値に応じてそれぞれ
ステアリングゲインＫ１（Ｖ），ヨーレートゲインＫ２
（Ｖ）を設定する。積算部８４はステアリングゲインＫ
１（Ｖ）とステアリング角θｓとを積算し、ステアリン
グ制御量θ２を得る。積算部８５はヨーレートゲインＫ
２（Ｖ）とヨーレートγとを積算し、ヨーレート制御量
θ３を得る。一方、逆相量設定部８１はステアリング角
θｓから逆相制御量θ１を得る。加算部８７は逆相制御
量θ１，ステアリング制御量θ２およびヨーレート制御
量θ３を加算し目標舵角ＡＧＬＡを得る。

【００４５】ここで、逆相量設定部８１はステアリング
角θｓが約２００度以下の場合には逆相制御量θ１を零
とし、ステアリング角θｓが約２００度以上となったと
き所定のゲインを掛けるよう設定している。これによ
り、運転者がステアリングホイール１９を大きく回した
場合、目標舵角ＡＧＬＡは逆相になり、車両は小回りが
きくようになる。尚、高速走行中はステアリングホイー
ル１９を２００度以上回すことはないので、高速走行中
には後輪は逆相になることはない。

【００４６】ステアリングゲイン設定部８２はステアリ
ングゲインＫ１（Ｖ）を、車速が例えば３０Km/h以下で
は零とし、３０〜４０Km/h程度で負の値とし、４０Km/h
以上で正の値とする。また、ヨーレートゲイン設定部８
３はヨーレートゲインＫ２（Ｖ）を、車速が例えば３０
Km/h以下では零とし、３０〜４０Km/h程度以上で正の値
とする。尚、具体的な数値は車両により異なる。これに
より、約３０Km/hの低速走行中には後輪の舵角制御量を
前述の逆相制御量θ１のみとし、高車速になるとステア
リング角とヨーレートの量に応じた同相制御を行う。こ
こで、ステアリングゲインＫ１（Ｖ）を３０〜４０Km/h
程度で負の値とするのは、走行中の操舵時に一瞬だけ逆
相制御し、その後同相にする（ヨーレートが出始めると
同相に戻る）位相反転制御を行うためである。尚、ヨー
レート制御量θ３は、操舵フィーリングを増すために、
所定量以上でリミッタをかけるようにしてもよい。

【００４７】図１６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
１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
１００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ΔＡ
ＧＬ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、制御を停止させるものであ
る。

【００４８】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ＰＡＧ
ＬＡ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ＳＥＴＨ２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。

【００４９】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ＡＮＧを与える。制御量Ａ
ＮＧ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、第１モータドライバー５に送られる。第１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
１を回転させる。このように、モータＭ１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Ｐ
Ｄ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Ｍ１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。

【００５０】第１マイクロプロセッサ１の磁極センサ信
号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣの入力端子には、図１７に示すよう
に、第１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ＥＸＯＲ１の出力端子はイクスクルーシブＯＲ回路Ｅ
ＸＯＲ２の入力端子に接続されている。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、
イクスクルーシブＯＲ回路ＥＸＯＲ２の出力が変化す
る。

【００５１】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、第１マイクロプロセッサ１
は、図１８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
１４の磁極センサ異常判定部６３の機能を果たしてい
る。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。図
１８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１８のステップ２
０３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Ｆａｂｎを１とす
る。

【００５２】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。

【００５３】

【表２】

【００５４】図１４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１９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
相切換パターンは第１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。尚、第２マイクロ
プロセッサ２においては相切換信号群Ｌ２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，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２
１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝（Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，
Ｌ）を出力すればよい。

【００５５】

【表３】

【００５６】

【表４】

【００５７】図１４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２０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。

【００５８】

【表５】

【００５９】次に、図１４の第２マイクロプロセッサ監
視／出力部６５の動作を示すフローチャートを図２１に
示す。第１マイクロプロセッサ１では自分で計算したパ
ルス幅変調信号（ＰＷＭ１），相切換信号（相切換信号
群Ｌ１），回転方向（ＤＩ１）を有する。また、第２マ
イクロプロセッサ２から通信により、第２マイクロプロ
セッサ２で計算したパルス幅変調信号（ＰＷＭ２），相
切換信号（相切換信号群Ｌ２），回転方向（ＤＩ２）を
得る。これらを相互比較することにより、第１マイクロ
プロセッサ１または第２マイクロプロセッサ２の異常を
検出する。まず、ステップ２３０ではパルス幅変調信号
の差の絶対値を計算し、所定値Ａ２より小さいか否かを
判断する。所定値Ａ２は第１マイクロプロセッサ１，第
２マイクロプロセッサ２での考えられる計算誤差幅から
予め定められている。ステップ２３１では相切換信号が
一致しているか否かを判断する。また、ステップ２３２
では回転方向が一致しているか否かを判断する。判断の
結果、第１マイクロプロセッサ１と第２マイクロプロセ
ッサ２との間で、パルス幅変調信号の差が小さく、相切
換信号が一致しており、かつ、回転方向が一致している
場合、第１マイクロプロセッサ１，第２マイクロプロセ
ッサ２共正常であると判断し、ステップ２３６にて信号
Ｓ１をローレベルとする。また、いずれかに不一致があ
った場合、ステップ２３７にて信号Ｓ１をハイレベルと
する。信号Ｓ１がハイレベルになると、前述したセレク
タ４はリレーを駆動して第１リレー７，第２リレー８を
第１マイクロプロセッサ１側からバックアップ用マイク
ロプロセッサ３側へ切り換える。また、第１マイクロプ
ロセッサ１，第２マイクロプロセッサ２共正常であると
判断したとき、ステップ２３３にて、第１マイクロプロ
セッサ１と第２マイクロプロセッサ２ので演算されたパ
ルス幅変調信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２と出力中のパルス幅
変調信号ＰＷＭとの差を比較する。そして、ステップ２
３４，２３５にて、ＰＷＭ１，ＰＷＭ２とで小さい近い
方を、改めてパルス幅変調信号ＰＷＭに設定する。次に
ステップ２３３が実行されるときにはこの更新されたパ
ルス幅変調信号ＰＷＭとの比較が行われる。

【００６０】図２２に第１マイクロプロセッサ監視部７
４の動作を示すフローチャートを示す。判断を行うステ
ップ２４０〜２４２は、第１マイクロプロセッサ１の第
２マイクロプロセッサ監視部６５のステップ２３０〜２
３２と同一である。判断の結果、第１マイクロプロセッ
サ１と第２マイクロプロセッサ２との間で、パルス幅変
調信号の差が小さく、相切換信号が一致しており、か
つ、回転方向が一致している場合、第１マイクロプロセ
ッサ１，第２マイクロプロセッサ２共正常であると判断
する。ここで、更に、出力しているパルス幅変調信号Ｐ
ＷＭと演算したパルス幅変調信号ＰＷＭ２との比較（ス
テップ２４３）、および、出力している相切換信号群Ｌ
と演算した相切換信号群Ｌ２との比較（ステップ２４
４）を行う。

【００６１】出力しているパルス幅変調信号ＰＷＭと演
算したパルス幅変調信号ＰＷＭ２との差が所定値以内で
あり、出力している相切換信号群Ｌと演算した相切換信
号群Ｌ２とが一致していれば、第１マイクロプロセッサ
１の出力ポートが正常であると判断する。いずれも正常
である場合には、ステップ２４５にて信号Ｓ２をローレ
ベルとする。また、いずれかに不一致があった場合、信
号Ｓ２をハイレベルとする。信号Ｓ２がハイレベルにな
ると、前述したセレクタ４はリレーを駆動して第１リレ
ー７，第２リレー８を第１マイクロプロセッサ１側から
バックアップ用マイクロプロセッサ３側へ切り換える。

【００６２】図２３にバックアップ用マイクロプロセッ
サ３の動作を示すフローチャートを示す。まず、ステッ
プ２５０にて、信号Ｓ３かつＳ４がハイレベルになるま
で待機する。信号Ｓ３かつＳ４がハイレベルになると、
次に、ステップ２５１で、タイマーＴが０以下になるま
での待機する。タイマーＴは時間毎にカウントダウンさ
れるタイマーであり、最初は所定値に設定されている。
タイマーＴが０以下になると、ステップ２５２にて、前
述の表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２５３にてタイマーＴを所定時
間（例えば１秒）にセットする。ステップ２５１ではタ
イマーＴが０以下のときのみステップ２５２を実行させ
るので、以後、ステップ２５２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２５２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。ここでは、前述のオープン制御部６
４にて使用した表５のパターンをそのまま使用してい
る。したがって、バックアッププロセッサ３の制御にお
いても、後輪舵角が零になり中立復帰するように相切換
パターンが制御される。尚、信号Ｓ３かつＳ４がハイレ
ベルになると、前述のブレーキ信号発生回路６７，６８
及び第３，第４リレー７５，７６を用いたハードウェア
構成により所定時間だけモータＭ１，Ｍ２にブレーキが
かかる。その後、バックアップ用マイクロプロセッサ３
による中立復帰が行われることになる。

【００６３】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。

【００６４】本実施例においては、モータを２分割し、
モータドライバーを２系統としている。これは、片方の
モータやモータドライバーに故障が生じた場合でも他方
を駆動して中立復帰ができるようにするためである。モ
ータＭ１系統が故障と判断されたとき、例えば、モータ
Ｍ１のモータドライバー５内で異常電流が検出されたよ
うな場合には、リレー駆動回路７９によりリレー７７を
開とする。そして、モータＭ２を駆動して中立復帰させ
てやればよい。また、モータＭ２系統が故障と判断され
たとき、リレー駆動回路８０によりリレー７８を開とす
る。そして、モータＭ１を駆動して中立復帰させてやれ
ばよい。これらの場合、片方のモータだけでの駆動にな
るので出力は下がるが、中立復帰は行える。

【００６５】また、本実施例においては、第１マイクロ
プロセッサ１と第２マイクロプロセッサ２のそれぞれが
演算したパルス幅変調信号，相切換信号，回転方向を比
較してコントロールユニットである第１マイクロプロセ
ッサ１および第２マイクロプロセッサ２の異常を判断し
ているが、更に、それぞれが演算した車速信号等の入力
信号を互いに比較して異常を検出するようにしてもよ
い。

【００６６】以上説明したように、本実施例において
は、モータ１２，Ｍ１，Ｍ２、モータにより制御される
後輪操舵機構１１、モータを回転させるモータドライバ
ー５，６、モータドライバー５，６を制御可能な主制御
手段である第１マイクロプロセッサ１、モータドライバ
ー５，６を制御可能な副制御手段であるバックアップ用
マイクロプロセッサ３、第１マイクロプロセッサ１，バ
ックアップ用マイクロプロセッサ３及びモータドライバ
ー５，６に接続され、第１マイクロプロセッサ１とモー
タドライバー５，６間またはバックアップ用マイクロプ
ロセッサ３とモータドライバー５，６間のいずれか一方
を接続する第１切換手段である第１，第２リレー７，
８、第１マイクロプロセッサ１に電力を供給する第１電
源回路である第１定電圧レギュレータ５５、バックアッ
プ用マイクロプロセッサ３に電力を供給する第２定電圧
レギュレータ５６、第１定電圧レギュレータ５５の異常
を検出する電源監視手段であるコンパレータＣＯＭＰ
１、第１マイクロプロセッサ１の異常または第１定電圧
レギュレータ５５の異常時を検出し、異常時に異常信号
を発し、第１，第２リレー７，８を第１マイクロプロセ
ッサ１側からバックアップ用マイクロプロセッサ３側へ
切り換えさせる選択手段であるセレクタ４、第１，第２
リレー７，８とモータドライバー５，６間に配置され、
モータドライバー５，６にモータ停止信号を送信可能な
第２切換手段である第３，第４リレー７５，７６、セレ
クタ４が異常信号を出力してから一定時間だけ第３，第
４リレー７５，７６を切り換えてモータ停止信号を送信
させるタイマー回路であるブレーキ信号発生回路６７，
６８を備えている。ここで、第１マイクロプロセッサ１
は目標舵角演算部６０，モータサーボ制御部６１，相切
換制御部６２により車両の状態に応じて後輪舵角を調整
するとともに、バックアップ用マイクロプロセッサ３は
第１マイクロプロセッサ１の異常時にステップ２５０〜
２５３に示すように後輪を中立位置に復帰させるように
した。この構成によれば、リターンスプリングを用い
ず、かつ、電源系の異常に対しても過転舵を防止でき
る。また、その後、後輪の舵角を中立位置に復帰させる
ことができ、その後は車両を安全に走行することができ
る。リターンスプリングがないことにより、モータの駆
動トルクを小さくでき、小型化ができる。また、操舵速
度を速くすることができる。

【００６７】また、本実施例においては、更に、モータ
ドライバー５，６を入力が開放されたときモータにブレ
ーキをかけるようにした。また、第３，第４リレー７
５，７６をタイマー回路であるブレーキ信号発生回路６
７，６８が作動しているとき第１，第２リレー７，８と
モータドライバー５，６間を切り離すようにした。これ
によれば、モータを停止させるにあたって特殊なブレー
キ信号を送る必要がない。また、簡単に構成できる上、
安価にもなる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１，２の発
明においては、リターンスプリングを用いず、かつ、電
源系の異常に対しても過転舵を防止できる。また、その
後、後輪の舵角を中立位置に復帰させることができ、そ
の後は車両を安全に走行することができる。リターンス
プリングがないことにより、モータの駆動トルクを小さ
くでき、小型化ができる。また、操舵速度を速くするこ
とができる。

【００６９】請求項２の発明においては、簡単に構成で
き、安全性が高まる上、安価に構成できる。

【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の電子制御装置のセレクタの回路構成
図

【図１４】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１５】図１４のマイクロプロセッサの目標舵角演算
部の機能ブロック図

【図１６】図１４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１７】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１８】図１４の磁極センサ異常判定部のフローチャ
ート

【図１９】図１４の相切換制御部のフローチャート

【図２０】図１４のオープン制御部のフローチャート

【図２１】図１４の第２マイクロプロセッサ監視部のフ
ローチャート

【図２２】図１４の第１マイクロプロセッサ監視部のフ
ローチャート

【図２３】図１１のバックアップ用マイクロプロセッサ
のフローチャート

【図２４】図１１のブレーキ信号発生回路６７，６８の
動作を示す動作説明図

【符号の説明】

１第１マイクロプロセッサ（主制御手段）２第２マイクロプロセッサ３バックアップ用マイクロプロセッサ（副制御手段）４セレクタ（選択手段）５，６第１，第２モータドライバー（モータドライバ
ー）７，８第１，第２リレー（第１切換手段）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ＩＣ５１磁石５２ローター５３ボールジョイント５４軸５５第１定電圧レギュレータ（第１電源回路）５６第２定電圧レギュレータ（第２電源回路）５７，５８インターフェース５９バッテリー６０，６６目標舵角演算部６１，７０モー
タサーボ制御部６２，７１相切換制御部６３，７２磁極
センサ異常判定部６４，７３オープン制御部６５第２マイクロプロセッサ監視・出力部６７，６８ブレーキ信号発生回路（タイマー回路）７５，７６第３，第４リレー（第２切換手段）７４第１マイクロプロセッサ監視部７７，７８リレー７９，８０リレ
ー駆動回路８１逆相量設定部８２ステアリン
グゲイン設定部８３ヨーレートゲイン設定部８４，８５，９５
積算部８６電流検出回路８７，９７加算部９０，９４微分
部８８異常電流制限回路８９パルス幅変
調信号合成回路９１微分ゲイン設定部９２減算部９３偏差舵角不感帯付与部９６比例部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ＡＮＤ１，ＡＮＤ
２アンド回路ＡＮＧ制御量ＣＯＭＰ１コンパレータ（電源監視手段）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，ＩＧＢ
電源端子ＩＧＳＷイグニッションスイッチＫ１（Ｖ）ステ
アリングゲインＫ２（Ｖ）ヨーレートゲインＬ，Ｌ１，Ｌ２，
Ｌ３相切換信号群ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，
ＬＣ２１相切換信号Ｍ１，Ｍ２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，ＰＩＧＢ電源端子ＰＩＧＭ１電圧ＰＷＭ，ＰＷＭ１，ＰＷＭ２パルス幅変調信号ＲＡＧＬ実舵角値ｒｅｆ基準電圧Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６信号Ｒｓ抵抗ＲＶ１昇圧電圧
値ＳＡＧＬＡ微分値ＳＥＴＨ２舵角
偏差微分値ＳＷ１，ＳＷ２スイッチＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，
ＴＣ２１トランジスタＴＣチョークコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２端子Ｖ車速Ｖｃｃ１，Ｖｃｃ
２定電圧ＹＴＤＩＦＧＡＩＮ微分ゲイン ΔＡＧＬ舵角偏
差 γ ヨーレート値 θ１逆相制御量 θ２，θ３ステアリング制御量 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)発明者伏見武彦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)発明者杉山瑞穂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

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータ；該モータにより制御される後輪
操舵機構；前記モータを回転させるモータドライバー；
前記モータドライバーを制御可能な主制御手段；前記モ
ータドライバーを制御可能な副制御手段；前記主制御手
段，副制御手段及びモータドライバーに接続され、主制
御手段とモータドライバー間または副制御手段とモータ
ドライバー間のいずれか一方を接続する第１切換手段；
前記主制御手段に電力を供給する第１電源回路；前記副
制御手段に電力を供給する第２電源回路；第１電源回路
の異常を検出する電源監視手段；前記主制御手段の異常
または前記第１電源回路の異常時を検出し、異常時に異
常信号を発し、前記第１切換手段を主制御手段側から副
制御手段側へ切り換えさせる選択手段；前記第１切換手
段とモータドライバー間に配置され、モータドライバー
にモータ停止信号を送信可能な第２切換手段；前記選択
手段が異常信号を出力してから一定時間だけ前記第２切
換手段を切り換えてモータ停止信号を送信させるタイマ
ー回路；を備え、前記主制御手段は車両の状態に応じて
後輪舵角を調整するとともに、前記副制御手段は主制御
手段の異常時に後輪を中立位置に復帰させることを特徴
とする後輪操舵装置。
【請求項２】前記モータドライバーは入力が開放され
たときモータにブレーキをかけ、前記第２切換手段はタ
イマー回路が作動しているとき前記第１切換手段とモー
タドライバー間を切り離すことを特徴とする請求項１記
載の後輪操舵装置。