JPH06127418A - 車両の後輪操舵装置の異常時制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、後輪操舵を電動モータによって行
うシステムにおいて、特にモータ回路部分に異常が発生
した場合のモータの停止システムを改良した車両の後輪
操舵装置の異常時制御装置を提供することを目的とす
る。 【構成】ステアリングセンサ16、車速センサ21、モータ
回転角および後輪舵角センサ22からの検出信号に基づき
ＥＣＵ19は後輪舵角を求め、ドライバ回路25によってブ
リッジ接続したＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 を選択的に制御し
て、後輪操舵する電動モータ14を回転制御する。電流検
出抵抗ＲによってＥＣＵ19が異常を検出したとき、ＦＥ
Ｔ１およびＦＥＴ3 をオフすると共に、ＦＥＴ2 および
ＦＥＴ4 をオンし、電動モータ14の両端を短絡して回生
制動するものであり、モータ電流が減少された状態でリ
レー回路16を切り換えて電動モータ14の両端が短絡さ
れ、この電動モータ14が停止され、後輪が中立位置に設
定されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電動機モータによっ
て後輪を操舵する４輪操舵装置において、特に後輪を駆
動する後輪操舵機構に異常が生じた場合のフェイルセー
フを行わせる車両の後輪操舵装置の異常時制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両の４輪操舵装置においては、ステア
リングの操作角度や走行速度に対応して後輪の操舵角並
びに操舵方向が求められるもので、その後輪操舵目標に
対応して後輪操舵機構を制御するようにしている。

【０００３】この様な後輪操舵機構において、例えば特
開平２−７４４７０号公報に示されるように電動モータ
を用いることが考えられているもので、車速センサやス
テアリングセンサからの検出信号に基づいて後輪の目標
操舵角を求め、この求められた目標操舵角に対応して電
動モータを駆動するようにしている。この様な４輪操舵
を行う場合、特に後輪は車両の操縦安定性のために非常
に重要な作用をするものであるため、その操舵角が異常
に設定されるようになることが非常に問題となる。

【０００４】この点、電動モータを用いることによって
精度の高い後輪舵角制御が実行できるものであるが、も
しモータ回路等に短絡等の障害が発生した場合、後輪の
操舵角が異常に設定されて安定操舵が行えなくなるもの
であり、異常発生時には速やかにモータの両端を電気的
に短絡し、逆起電力を発生させることによりモータを停
止させ、例えば後輪の舵角を安全な中立位置に自動的に
設定されるようにしている。

【０００５】例えば、電子制御ユニットから電動モータ
に駆動電力を供給する回路に常閉の第１のリレー回路を
設けると共に、電動モータの両端を短絡する回路に常開
の第２のリレー回路を設け、異常検出時に第１のリレー
回路を開いて駆動電力を遮断すると共に、第２のリレー
回路を閉じてモータの両端を短絡し、回生制動が作用し
て電動モータが速やかに停止されるようにしている。

【０００６】しかし、この様にリレー回路のみによって
電動モータの両端を短絡するように構成したのでは、異
常事態の代表的な例であるモータ回路のショートによっ
て大電流が発生した状態においては、この大電流によっ
て第１のリレー回路の常閉の接点部が焼き付いて開路で
きなくなり、モータの停止制御が行えなくなる。またモ
ータの動作中に駆動電流が流れている第１のリレー回路
をオフさせ、第２のリレー回路をオンして短絡回路が形
成されるようにすることにより、この第２のリレー回路
に大電流が流されるようになってその接点回路が焼き付
き、この第２のリレー回路をオフさせてモータを再度動
作させることができなくなる等の実用上の問題を有す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、後輪操舵機構を駆動する電
動モータ等に異常が発生した場合に確実にこの電動モー
タを停止制御することができるようにするものであり、
この場合リレー回路に焼き付き等に障害が発生されるこ
とを確実に防止して、信頼性の高い後輪操舵が実行され
るようにした車両の後輪操舵装置の異常時制御装置を提
供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る車両の後
輪操舵装置の異常時制御装置は、４個のスイッチング素
子をブリッジ接続し、このブリッジ回路の出力端間に後
輪操舵機構を駆動する電動モータが設定されるようにし
たモータ駆動回路を備え、後輪操舵角および操舵方向を
求める電子制御ユニットからの操舵指令の供給されるド
ライバ回路によって前記モータ駆動回路を構成するブリ
ッジ回路の対角線上に位置するそれぞれ１対のスイッチ
ング素子を操舵方向に対応してオンもしくはオフ制御す
る。また常時は前記ブリッジ回路の出力端の相互間に電
動モータを接続し、異常発生時に前記電動モータの両端
を短絡する切り換え端子を有するリレー装置を設け、前
記電子制御ユニットが異常を検出した時にはこの電子制
御ユニットがまず前記ブリッジ回路の２個のスイッチン
グ素子をオンして前記電動モータの両端を短絡し、その
後前記リレー装置を切り換えるようにしている。

【０００９】

【作用】この様に構成される後輪操舵装置の異常時制御
装置によれば、異常が検出されたときにはまずブリッジ
回路のスイッチング素子が制御されて、電動モータの両
端が短絡され、逆起電力が発生されて回生制動が作用す
るようになる。そして、この短絡電流が減少した状態で
リレー回路が切り換えられて、電動モータの両端を短絡
する回路が形成されるもので、リレー回路に流れる短絡
電流量が確実に低減された状態でリレーの切り換えが行
われ、このリレー回路の接点が常閉側に焼き付くことな
く回生制動が実現される。また、スイッチング素子が破
壊されるような異常時においても、リレー回路によって
回生制動が実現でできる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は後輪操舵装置のシステム構成を示すも
ので、ステアリング11によって前輪12が操舵されるもの
であり、また後輪13は電動モータ14によって駆動される
後輪操舵機構15によって操舵される。ステアリング11に
は、その操作量を検出するステアリングセンサ16が設け
られ、また電動モータ14にはモータ回転角センサ17が設
けられている。さらに後輪13部には後輪舵角センサ18が
設けられて、後輪の操舵角が検出されているものであ
り、これら各センサ16〜18からの検出信号は、電子制御
ユニット（ＥＣＵ）19に入力される。

【００１１】このＥＣＵ19には、さらに車速センサ21か
らの検出信号が入力され、このＥＣＵ19において後輪操
舵角が算出されるようにするもので、このＥＣＵ19によ
って電動モータ14が駆動制御されるようにする。すなわ
ち、ステアリング11の操作角さらに車速等の情報に基づ
いて後輪13の目標操舵角が求められ、この目標操舵角に
対応して電動モータ14が駆動されて、後輪操舵機構15に
よって後輪13の舵角が制御されるようになる。ＥＣＵ19
においては、この様な後輪操舵装置の異常発生も監視し
ているもので、異常発生を検知した場合には、例えば警
報ランプ22を点灯する。

【００１２】図２は電動モータ14の駆動制御回路を示す
もので、ＥＣＵ19にはモータ回転角並びに後輪操舵角の
センサ機構22からの検出信号、さらにステアリングセン
サ16および車速センサ21からの検出信号が入力され、こ
れらの入力信号に基づいて後輪の操舵角目標値を演算
し、この目標値に対応した後輪操舵指令が出力され、ド
ライバ回路25に供給される。

【００１３】このドライバ回路25はそれぞれ半導体スイ
ッチング素子である４個のＦＥＴ1〜ＦＥＴ4 のそれぞ
れゲートに対して信号を供給し、これらＦＥＴ1 〜ＦＥ
Ｔ4をそれぞれオン・オフ制御する。この４個のＦＥＴ1
〜ＦＥＴ4 はブリッジ接続されているもので、このブ
リッジ回路の一方の入力端は検出抵抗Ｒを介して電源に
接続され、他方は接地点に接続されるもので、その出力
端子間に電動モータ14が接続されるようにする。この場
合、各ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 のそれぞれソースとドレイン
との間には寄生ダイオードＤ1 〜Ｄ4 が存在する。

【００１４】この様に構成されるモータ駆動回路の電動
モータ14の一端とブリッジ回路の一方の出力との間は、
切り換えリレー回路26の励磁時に閉じられる常開側接点
ｂを介して接続されているもので、このリレー回路26の
非励磁時に閉じられている常閉側の端子ａは、電動モー
タ14の両端を短絡するように接続されている。このリレ
ー回路26はＥＣＵ19からの指令によって切り換え動作さ
れるもので、ＥＣＵ19においては抵抗Ｒの端子電圧を検
出し、電動モータ14の回路に所定値以上の大電流が流れ
た時にこれを検知して異常と判断し、この異常判断時に
リレー回路26に動作指令を出力するようにしている。

【００１５】図３はこの様に構成される後輪操舵装置の
制御動作の流れを示すもので、まずステップ101 で初期
状態としてリレー回路26をオン設定し、その常開側接点
ｂが図で示すようにオンされてブリッジ回路の出力端の
相互間に電動モータ14が接続設定されるようにする。こ
の状態でステップ102 で各種センサからの検出信号を入
力し、後輪目標操舵角を求めてステップ103 で電動モー
タ14を制御する。

【００１６】例えばＦＥＴ1 とＦＥＴ2 をオン制御し、
ＦＥＴ3 とＦＥＴ4 とをオフ制御することにより駆動電
流がＦＥＴ1 を介してモータ14に供給され、さらにＦＥ
Ｔ2を介して接地に流れるようになって、例えば電動モ
ータ14が正転される。また逆にＦＥＴ3 およびＦＥＴ4
をオンすると共に、ＦＥＴ1 とＦＥＴ2 をオフすれば電
動モータ14は逆転され、この電動モータ14の正転もしく
は逆転によって、後輪が正逆方向に操舵されるようにな
る。この後輪操舵に伴ってモータ回転角センサ17および
後輪操舵角センサ18の出力を監視し、後輪目標操舵角ま
で後輪が操舵されるまで、電動モータ14が回転駆動され
るようになる。

【００１７】ステップ104 では電流検出抵抗Ｒに発生す
る電圧を監視して、異常が発生したか否かを判定してい
る。このステップ104 において異常が判定されなければ
ステップ102 に戻って後輪操舵が継続される。ステップ
104 において異常が検出されたときには、ステップ105
に進んでＦＥＴ1 およびＦＥＴ3 をオフ制御すると共
に、ＦＥＴ2 およびＦＥＴ4 をオン制御する。したがっ
て、この状態では定常状態に設定されているリレー回路
26を介して電動モータ14の両端が短絡接続されるように
なり、回生制動が実現される。

【００１８】ステップ106 では、この様な回生制動の状
態の経過時間を設定された所定時間と比較しているもの
で、ＦＥＴ2 およびＦＥＴ4 による回生制動回路が形成
されてから所定時間が経過したことが確認されたなら
ば、ステップ107 に進んでリレー回路26を非励磁状態に
制御する。すなわち、リレー回路26の常閉側接点ａを介
して電動モータ14の両端が接続され、このリレー回路26
によって回生制動回路が形成されるようにする。

【００１９】すなわち、異常が検出されたならばまずＦ
ＥＴ3 およびＦＥＴ4 によって回生制動回路が形成さ
れ、電動モータ14の両端が短絡されることによって流れ
る電流が減少した状態でリレー回路26によって短絡回路
が形成される。すなわち、ＦＥＴ3 およびＦＥＴ4 によ
る回生制動でモータ電流が減少してからリレー回路26に
よって短絡回路が形成されるものであるため、リレー回
路26の閉じられた接点に大電流が流れることがなく、し
たがって接点部に焼き付きを生ずることなく回生制動が
実現される。

【００２０】また、電動モータ14の回路のショート等に
よって大電流が流れ、リレー回路26の常開側の接点ｂが
焼き付いてその常閉側の接点ａに接続することができな
くなっても、ステップ105 においてＦＥＴ3 およびＦＥ
Ｔ4 によって電動モータ14の回生制動回路が形成されて
いるものであるため、リレー回路26が作動しなくとも電
動モータ14の停止制御が実行され、後輪の舵角が安全サ
イドに設定される。さらにＦＥＴ回路が破壊された場合
においても、今度はリレー回路26によって電動モータ14
の回生制動が行われる。

【００２１】また、ステップ105 において回生制動を行
う場合、例えばＦＥＴ2 を通って短絡電流が流れていく
ときに、ＦＥＴ4 がオンしてもこのＦＥＴ4 に電流は流
れないが、このＦＥＴ4 に付いているダイオードＤ4 で
バイパスして電流が流れるようになり、モータ14の短絡
回路が実現される。

【００２２】このときのダイオードＤ4 は、ＦＥＴ4 に
寄生しているダイオードがそのまま利用できるものであ
るが、新たにダイオードを外付けで接続するように構成
してもよい。

【００２３】短絡電流が逆の向きの場合は、ＦＥＴ4 を
流れていた電流はダイオードＤ2 に流れるようになっ
て、同様に短絡回路が形成される。このダイオードＤ2
もＦＥＴ2 の寄生ダイオードによって構成できるもので
あるが、外付けによった新たにダイオードを接続するよ
うにしてもよい。また、ＦＥＴ1 およびＦＥＴ3 をオン
し、ＦＥＴ2 とＦＥＴ4 をオフして電動モータ14の回生
制動回路を形成することも可能である。

【００２４】ここで、回生制動回路を構成するＦＥＴ2
あるいはＦＥＴ4 がオープン故障したと判定された場
合、具体的にはモータ電流が零と判明した場合には、Ｆ
ＥＴ回路による回生制動はただちに中止し、リレー回路
26による回生制動回路が形成されるようにする。

【００２５】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る後輪操舵装
置の異常時制御装置によれば、後輪操舵を行う電動モー
タの回路に異常が発生した場合、まずモータ電流を制御
するためのスイッチング素子によって電動モータの回生
制動回路が形成されると共に、この回生制動においてモ
ータ電流が減少した状態でリレー回路による回生制動回
路が形成され、特にリレー回路の焼き付き等による事故
の発生は効果的に防止され、安全サイドで後輪操舵が中
立状態に設定されるようになる。また、スイッチング素
子の破壊等が生じた場合においても、リレー回路によっ
て効果的にバックアップされるもので、後輪操舵のフェ
イルセーフが確実に確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る後輪操舵装置を備え
た車両のシステム構成を示す図。

【図２】上記後輪操舵装置の制御回路を示す図。

【図３】この制御回路における制御の流れを説明するフ
ローチャート。

【符号の説明】

11…ステアリング、12…前輪、13…後輪、14…電動モー
タ、 15…後輪操舵機構、16…ステアリングセンサ、17
…モータ回転角センサ、18…後輪舵角センサ、19…電子
制御ユニット（ＥＣＵ）、21…車速センサ、25…ドライ
バ回路、26…リレー回路、ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 …スイッ
チング素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 和洋 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 稲葉 隆史 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 後輪操舵機構を駆動する電動モータと、 ４個のスイッチング素子をブリッジ接続し、このブリッ
   ジ回路の出力端間に前記電動モータが設定されるように
   したモータ駆動回路と、 車両に設定される各種センサからの出力信号に基づき後
   輪操舵角および操舵方向を求める電子制御ユニットと、 この電子制御ユニットからの操舵指令に基づいて、前記
   モータ駆動回路を構成するブリッジ回路の対角線上に位
   置するそれぞれ１対のスイッチング素子を操舵方向に対
   応してオンもしくはオフ制御するドライバ回路と、 前記ブリッジ回路の出力端と前記電動モータとの間に接
   続され、正常時は前記ブリッジ回路の出力端の相互間に
   電動モータを接続し、異常時に前記電動モータの両端を
   短絡する切り換え端子を有するリレー装置とを具備し、 前記電子制御ユニットが異常を検出した時には、この電
   子制御ユニットがまず前記ブリッジ回路の２個のスイッ
   チング素子をオンして前記電動モータの両端を短絡し、
   その後前記リレー装置を切り換えるようにしたことを特
   徴とする車両の後輪操舵装置の異常時制御装置。