JP3172601B2 - 後輪操舵装置 - Google Patents

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
応じて後輪舵角機構を作動させる。後輪舵角機構は電動
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、電動モータと後輪制御機構間に配置
されたクラッチを開き、後輪舵角機構内に設けられたリ
ターンスプリングにより後輪を中立位置に復帰させる。

【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ので、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
なくてはならないため、電動モータのエネルギーの損失
が大きく、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
を操舵すると、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、後輪を中立位置に戻すことができなくな
る。

【０００５】後輪が左右いずれかの方向に操舵されたま
ま放置されると、前輪の操縦性能が低下する。

【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、コントロールユニットの異常に
対しても後輪を中立位置に復帰できるようにすることを
第１の課題とする。

【０００７】また、電動モータを使用する場合、車輪が
路面から受ける反力に抗して車輪を希望する位置に移動
・固定しておく必要がある。この路面からの力を電動モ
ータだけで受けるには、かなり大型の電動モータが必要
になってしまう。ここで、電動モータと車輪を駆動する
ラック軸の間に逆効率ゼロのハイポイドギヤを設けるこ
とが考えられるが、従来のリターンスプリングはラック
軸に設けられているので、電動モータをフリーにして
も、ラック軸の移動はハイポイドギヤに阻まれ、中立位
置に復帰できなくなる。このため、駆動系に故障が生じ
ると後輪が転舵状態に固定されてしまう。

【０００８】そこで、本発明においては、逆効率ゼロの
ハイポイドギヤを設けても、後輪を中立位置に復帰でき
るようにすることを第２の課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決す
るために用いた請求項１の発明においては、多相のブラ
シレスモータから成るモータ；前記モータの回転により
制御される後輪操舵機構；前記モータを独立に回転させ
るモータドライバー；第１電源で作動するマイクロプロ
セッサから成り、前記モータドライバーを制御可能な主
制御手段；第２電源で作動するバックアップ用マイクロ
プロセッサから成り、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
方を接続する切換手段；主制御手段の異常を検出する異
常検出手段；主制御手段の異常時に主制御手段側から副
制御手段側へ切換手段を切り換える選択手段；を備え
た。ここで、主制御手段は車両の状態に応じて後輪舵角
を調整する。また、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。

【００１０】また、上記第１の課題を解決するために用
いた請求項２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；該モータドライバーに接続された切換
手段；車両状態に応じて後輪の舵角量を演算し、前記切
換手段を介して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；該第１マイクロプロセッサと同一演算
を行う第２マイクロプロセッサ；前記切換手段を介して
モータドライバーを制御可能なバックアップ用マイクロ
プロセッサ；前記切換手段を切り換える選択手段；を備
えた。ここで、第１マイクロプロセッサは、前記第２マ
イクロプロセッサの演算結果と自己の演算結果を比較
し、第１マイクロプロセッサまたは第２マイクロプロセ
ッサのいずれかが異常であることを識別し、いずれかが
異常であった場合、第１異常信号を出力する。また、第
２マイクロプロセッサは、前記第１マイクロプロセッサ
の演算結果と自己の演算結果を比較し、第１マイクロプ
ロセッサまたは第２マイクロプロセッサのいずれかが異
常であることを識別し、いずれかが異常であった場合、
第２異常信号を出力する。また、選択手段は、第１およ
び第２異常信号のいずれか一方を受けたとき、第１マイ
クロプロセッサ側からバックアップ用マイクロプロセッ
サ側へ切換手段を切り換える。更に、バックアップ用マ
イクロプロセッサは、第１および第２異常信号のいずれ
か一方を受けたとき、後輪を中立位置に復帰させる。

【００１１】また、上記第２の課題を解決するために用
いた請求項３の発明においては、請求項１または２の構
成において、後輪操舵機構に、横方向の移動量に応じて
後輪を転舵させるラック軸と、回転により前記ラックを
横方向移動させるピニオンと、該ピニオンに固定され、
前記モータにより回転する逆効率ゼロのハイポイドギヤ
とを備えた。

【００１２】

【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、主制御手段が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、異常検出手段が異常を検出し、これに応じて選択手
段が副制御手段とモータドライバー間を接続する。副制
御手段は、後輪を中立位置に復帰させる。したがって、
主制御手段が異常時には、副制御手段によって後輪が中
立位置に復帰される。

【００１３】上記請求項２の発明によれば、第１マイク
ロプロセッサおよび第２マイクロプロセッサは、車両状
態に応じて後輪の舵角量を演算し、切換手段を介してモ
ータドライバーを制御可能する。ここで、第１マイクロ
プロセッサまたは第２マイクロプロセッサのいずれか一
方が異常となったとき、第１マイクロプロセッサと第２
マイクロプロセッサの演算結果が異なるようになるの
で、第１マイクロプロセッサから第１異常信号が出力さ
れるか、または、第２マイクロプロセッサから第２異常
信号が出力される。このとき、選択手段は、第１マイク
ロプロセッサ側からバックアップ用マイクロプロセッサ
側へ切換手段を切り換え、バックアップ用マイクロプロ
セッサは、後輪を中立位置に復帰させる。

【００１４】上記請求項３の発明によれば、後輪操舵機
構に逆効率零のハイポイドギヤを備えたので、後輪の車
輪側から力を受けてもモータ軸は回転しない。モータド
ライバーがモータを駆動したときのみラック軸が移動し
後輪を転舵させることができる。

【００１５】

【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。

【００１６】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の回動走査に応じて操舵
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。

【００１７】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は後輪舵角機構
１１の内部に内蔵してもよい。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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により相対回転を阻止する。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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２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２極２系統のブラシレスモータと
なっている。このため、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。

【００２５】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、２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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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，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
Ｇ１１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
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，ＴＢ
１１，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。

【００３１】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８
８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，Ｌ
Ｂ２１，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，ＴＢ２
１，ＴＣ２１は、モータＭ１の３相の各端子Ｕ１，Ｖ
１，Ｗ１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，Ｔ
Ｃ１１，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。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，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Ｇ
１１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，ＴＡ２
１，ＴＢ２１，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，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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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１５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。

【００３５】

【表１】

【００３６】尚、第２モータドライバー６もほぼ同一構
成である。ただし、相切換信号ＬＡ１１，ＬＢ１１，Ｌ
Ｃ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１からなる相切換
信号群Ｌ１の代わりに相切換信号ＬＡ１２，ＬＢ１２，
ＬＣ１２，ＬＡ２２，ＬＢ２２，ＬＣ２２からなる相切
換信号群Ｌ２が入力され、パルス幅変調信号ＰＷＭ１の
代わりにパルス幅変調信号ＰＷＭ２が入力されてモータ
Ｍ２の３相の各端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に出力される点で
異なる。

【００３７】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。

【００３８】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Ｌ１（Ｌ１は相切換信号ＬＡ１１，ＬＢ１１，Ｌ
Ｃ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１からなる信号
群）およびパルス幅変調信号ＰＷＭ１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，
ＬＣ１１，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だけリレー７５を遮断
する。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Ｌ１，Ｌ３およびパルス幅変調信号
ＰＷＭ１，ＰＷＭ３が与えられず、モータＭ１にはブレ
ーキがかかる。

【００３９】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Ｌ１お
よびパルス幅変調信号ＰＷＭ１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だけリレー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Ｌ１，Ｌ３およびパルス幅変調
信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ３が与えられず、モータＭ２には
ブレーキがかかる。

【００４０】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。

【００４１】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Ｌ１およびパル
ス幅変調信号ＰＷＭ１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。

【００４２】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
１およびパルス幅変調信号ＰＷＭ１に応じてモータＭ
１，Ｍ２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Ｖｃｃ１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Ｍ１，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。

【００４３】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と第２マイクロプロセッサ２はほぼ
同一の構成をしており、第１マイクロプロセッサ１の出
力信号が第１リレー７，第２リレー８に送られる点にお
いて異なる。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。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６４，第２マイクロプロセッサ監
視部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６６，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。

【００４４】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の出力の中立点を求
め、中立点を求めた後は第２前輪舵角センサ２０の出力
をステアリング角θｓとする。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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０．１２ｄｅｇ以下の場合には微
分ゲインは０に、微分値ＳＡＧＬＡの絶対値が０．４８
ｄｅｇ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０．１２〜０．４８ｄｅｇの場
合には微分ゲインは０〜４の値になる。モータＭ１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の中立点を求め、中立点
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ＲＡ
ＧＬ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ΔＡＧＬの
絶対値が所定値Ｅ２ＰＭＡＸ以下の場合に舵角偏差値Ｅ
ＴＨ２を０として処理するものであり、舵角偏差ΔＡＧ
Ｌ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９
４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。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、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Ｍ１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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】

【表２】

【００５３】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。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。

【００５４】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（ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１
１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝（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として出力さ
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として出力される。

【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Ｌ
１），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、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、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。

【００６０】第２マイクロプロセッサ２の第１マイクロ
プロセッサ監視部７４も第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とほぼ同一の動作を行
う。

【００６１】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
し、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またはＳ４がローレベルになる
まで待機する。信号Ｓ３またはＳ４がローレベルになる
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６４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、バックアップ用マイクロプロセッ
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ま
たはＳ４がローレベルになると、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】上記実施例でモータに流れる電流が大き
く、第１マイクロプロセッサ１，第２マイクロプロセッ
サ２および第３マイクロプロセッサ３側と、モータドラ
イバー５，６のＦＥＴの間でグランドレベルが異なるよ
うな場合には、それぞれのグランドを別に設け、信号線
の中間にグランドレベル補正回路を設けてもよい。

【００６５】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。

【００６６】本実施例に対して、第１，第２マイクロプ
ロセッサを相互監視するとともに、第１マイクロプロセ
ッサ１でモータＭ１を制御し、第２マイクロプロセッサ
２でモータＭ２を制御するようにしてもよい。しかし、
双方の同期をとることが難しい。同期がずれるとモータ
出力が低下してしまう。そこで、本実施例においては、
モータを２分割し、それぞれを駆動する２つのモータド
ライバー５，６を１つのマイクロプロセッサ（第１マイ
クロプロセッサ１）の出力を分配して制御している。し
たがって、２系統のモータの同期を確実にとることがで
きる。

【００６７】以上説明したように、本実施例において
は、モータ１２，Ｍ１，Ｍ２、モータの回転により制御
される後輪操舵機構１１、モータを独立に回転させるモ
ータドライバー５，６、モータドライバーを制御可能な
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
モータドライバー間のいずれか一方を接続する切換手段
であるリレー７，８、第１マイクロプロセッサ１の異常
を検出する異常検出手段である第２マイクロプロセッサ
２、第１マイクロプロセッサ１の異常時に第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側へリレー７，８を切り換える選択手段であるセレク
タ４を備え、前記第１マイクロプロセッサ１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の異常時に後輪を中立位置に復帰させる。

【００６８】よって、第１マイクロプロセッサ１が故障
したときリターンスプリングを使用せずに後輪舵角を中
立位置に復帰できる。したがって、後輪操舵機構１１に
リターンスプリングが不要となり、モータ１２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】この場合、第１マイクロプロセッサ１の異
常を検出する異常検出手段である第２マイクロプロセッ
サ２は、相互監視により第１マイクロプロセッサ１の異
常を判断しているが、第１マイクロプロセッサ１のモー
タドライバーへの出力を監視して異常を検出するように
してもよい。この場合には、セレクタ４やリレー７，
８，７５，７６の故障も検出できる。

【００７０】また、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１
１、モータを回転させるモータドライバー５，６、モー
タドライバーに接続された切換手段であるリレー７，
８、車両状態に応じて後輪の舵角量を演算し、前記切換
手段を介して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、第１マイクロプロセッサと同一演算を
行う第２マイクロプロセッサ２、前記リレー７，８を介
してモータドライバーを制御可能なバックアップ用マイ
クロプロセッサ３、前記リレー７，８を切り換える選択
手段であるセレクタ４を備える。ここで、前記第１マイ
クロプロセッサ１は、前記第２マイクロプロセッサ２の
演算結果と自己の演算結果を比較し、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のいずれかが
異常であることを識別し、いずれかが異常であった場
合、第１異常信号Ｓ１を出力する。また、前記第２マイ
クロプロセッサ２は、前記第１マイクロプロセッサ１の
演算結果と自己の演算結果を比較し、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のいずれかが
異常であることを識別し、いずれかが異常であった場
合、第２異常信号Ｓ２を出力する。更に、前記セレクタ
４は、第１および第２異常信号のいずれか一方を受けた
とき、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側へリレー７，８を切り換える。
また、前記バックアップ用マイクロプロセッサ３は、第
１および第２異常信号のいずれか一方を受けたとき、後
輪を中立位置に復帰させる。

【００７１】よって、第１マイクロプロセッサ１が故障
したときまたは第２マイクロプロセッサ２が故障したと
き、リターンスプリングを使用せずに後輪舵角を中立位
置に復帰できる。したがって、後輪操舵機構１１にリタ
ーンスプリングが不要となる。これにより、モータ１２
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。

【００７２】また、上記実施例によれば、後輪操舵機構
１１は、横方向の移動量に応じて後輪を転舵させるラッ
ク軸２５と、回転によりラック軸２５を横方向移動させ
るピニオン２７と、ピニオン２７に固定され、モータ１
２により回転する逆効率ゼロのハイポイドギヤ２９とを
備えている。よって、逆効率ゼロのハイポイドギヤが使
用できるので、ブラシレスモータ１２を更に小型化でき
る。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１または２
の発明においては、ブラシレスモータを使用し、コント
ロールユニットが故障したときリターンスプリングを使
用せずに後輪舵角を中立位置に復帰できる。したがっ
て、後輪操舵機構にリターンスプリングが不要となる。
これにより、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。

【００７４】また、請求項３の発明においては、請求項
１および２の発明の効果に加えて、逆効率零のハイポイ
ドギヤが使用できるので、ブラシレスモータを更に小型
化できる。

【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

【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（異常検出手段） 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（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ＩＣ ５１ 磁石 ５２ ローター ５３ ボールジョイント ５４ 軸 ５５，５６ 第１，第２定電圧レギュレータ 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
ロプロセッサ監視部 ６７，６８ ブレーキ信号発生回路 ７５ 第３リレー ７６ 第４リレー 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 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 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 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 (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 137:00 (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 相 澤 博 昭 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 中 島 洋 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 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 審査官 大谷 謙仁 (56)参考文献 特開 平３−164382（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−7284（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 B62D 5/04 B62D 7/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多相のブラシレスモータから成るモー
   タ；前記モータの回転により制御される後輪操舵機構；
   前記モータを独立に回転させるモータドライバー；第１
   電源で作動するマイクロプロセッサから成り、前記モー
   タドライバーを制御可能な主制御手段；第２電源で作動
   するバックアップ用マイクロプロセッサから成り、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切換手段；主
   制御手段の異常を検出する異常検出手段；主制御手段の
   異常時に主制御手段側から副制御手段側へ切換手段を切
   り換える選択手段；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。
2. 【請求項２】 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；
   該モータドライバーに接続された切換手段；車両状態に
   応じて後輪の舵角量を演算し、前記切換手段を介してモ
   ータドライバーを制御可能な第１マイクロプロセッサ；
   該第１マイクロプロセッサと同一演算を行う第２マイク
   ロプロセッサ；前記切換手段を介してモータドライバー
   を制御可能なバックアップ用マイクロプロセッサ；前記
   切換手段を切り換える選択手段；を備え、 前記第１マイクロプロセッサは、前記第２マイクロプロ
   セッサの演算結果と自己の演算結果を比較し、第１マイ
   クロプロセッサまたは第２マイクロプロセッサのいずれ
   かが異常であることを識別し、いずれかが異常であった
   場合、第１異常信号を出力し、 前記第２マイクロプロセッサは、前記第１マイクロプロ
   セッサの演算結果と自己の演算結果を比較し、第１マイ
   クロプロセッサまたは第２マイクロプロセッサのいずれ
   かが異常であることを識別し、いずれかが異常であった
   場合、第２異常信号を出力し、 前記選択手段は、第１および第２異常信号のいずれか一
   方を受けたとき、第１マイクロプロセッサ側からバック
   アップ用マイクロプロセッサ側へ切換手段を切り換え、 前記バックアップ用マイクロプロセッサは、第１および
   第２異常信号のいずれか一方を受けたとき、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。
3. 【請求項３】 前記後輪操舵機構は、横方向の移動量に
   応じて後輪を転舵させるラック軸と、回転により前記ラ
   ックを横方向移動させるピニオンと、該ピニオンに固定
   され、前記モータにより回転する逆効率零のハイポイド
   ギヤとを備えたことを特徴とする請求項１または２記載
   の後輪操舵装置。