JPH08168288A - 電気モータの電流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】モ−タ通電ル−プに電流検出器を介挿又は接続
することなく、モ−タ電流値を、所定の電流制限値以下
に抑制する。 【構成】電気モ−タの巻線に通電するためのモータドラ
イバ；電気モ−タ印加電圧指示信号Vcを発生するサ−ボ
コントロ−ラ；電気モータの回転速度Ｎを検出する速度
検出手段；速度検出手段が検出する回転速度Nおよび電
流制限値ILに対応する電気モ−タ印加電圧上限信号VLを
算出する手段；および、前記指示信号Vcが表わす値が前
記上限信号VLが表わす値を越えるときには前記上限信号
Vout=VLを、前記指示信号Vcが表わす値が前記上限信号V
Lが表わす値以下のときには前記指示信号Vout=Vcを、モ
−タドライバに与える通電制御手段61B；を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気モータに通電され
る電流の制御を行なう装置に関し、特に電気モータに制
限値を越える電流が流れるのを防ぐ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気モータに通電される電流を監
視し、過電流が流れるのを防ぐ方法として一般的には電
気モータを駆動するモ−タドライバに流れる電流又は直
接電気モータに通電されている電流を、電流検出器等、
何らかの検出手段により検出し、検出値が制限値以下に
なるようにモ−タ電流をフィ−ドバック制御する（例え
ば特公昭６−１５３３１号公報）。特開平６−２８４７
７７号公報においては、モ−タ回転速度Ｎm，電源電圧
Ｖpsおよびモ−タのＰＷＭ通電デュ−ティ比Ｄrに基づ
いて、モ−タ電流基準値Ｉsを算出し、電流検出器が検
出するモ−タ電流Ｉmを監視して、ＩmがＩs±αの範囲
を外れるとモ−タに異常があると判定するモ−タ異常検
出が提示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】モ−タ電流異常検出
（短絡異常の検出や断線異常の検出）のためには、モ−
タ通電ル−プに電流検出器を介挿又は接続してモ−タ電
流を監視するのが、最も確実な方法であるが、電流検出
器における電流消費（電圧降下）があるとか、これが実
質上無い電流検出器は高価であるとかの問題がある。

【０００４】モ−タ，モ−タドライバ，サ−ボコントロ
−ラおよび／又は電源の過負荷（過電流）を防止するた
めの電流制限（電流リミッタ）においては、価格の面の
みならず、設計上又は使用上の理由から電流検出器を使
用しにくい場合とか、過電流検出を必ずしも必要としな
い場合がある。例えば、モ−タ＋モ−タドライバ＋サ−
ボコントロ−ラ＋電源の組合せにおいて、どれか少くと
も一者が、他の電力容量よりも少い場合，一時的に少く
したい場合，あるいは、応答速度を抑制する場合、もし
くは、モ−タ駆動制御上、上述の組合せにかかるモ−タ
制御系の外の他の制御系から上述の組合せの消費電力抑
制，機能抑制あるいは応答性抑制をする場合等では、過
電流検出を省略し、電流制限（電流リミッタ）のみで支
障がないことがある。

【０００５】本発明は、モ−タ通電ル−プに電流検出器
を介挿又は接続することなく、モ−タ電流値を、所定の
電流制限値以下に抑制する電流制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電気モータの電
流制御装置は、電気モ−タ(12)の巻線(44)に通電するた
めのモータドライバ(5)；電気モ−タ印加電圧指示信号
(Vc)を発生するサ−ボコントロ−ラ(61A)；電気モータ
の回転速度(N)を検出する速度検出手段(63)；速度検出
手段が検出する回転速度(N)および電流制限値(IL)に対
応する電気モ−タ印加電圧上限信号(VL)を算出する手段
(61B)；および、前記指示信号(Vc)が表わす値が前記上
限信号(VL)が表わす値を越えるときには前記上限信号(V
out=VL)を、前記指示信号(Vc)が表わす値が前記上限信
号(VL)が表わす値以下のときには前記指示信号(Vout=V
c)を、モ−タドライバに与える通電制御手段(61B)；を
備える。なお、カッコ内の記号は、図面に示す実施例の
対応要素又は対応事項に付した記号である。

【０００７】

【作用】速度検出手段(63)が電気モータの回転速度(N)
を検出し、算出手段(61B)が、速回転速度(N)および電流
制限値(IL)に対応する電気モ−タ印加電圧上限信号(VL)
を算出する。電気モ−タの回転速度Ｎおよび電流Ｉと発
生トルクＴとの間には、図１５に示す関係があり、モ−
タ印加電圧Ｖと回転速度Ｎおよび電流Ｉとの間には、Ｖ
＝Ｒ・Ｉ＋Ｋ・Ｎ なる関係がある。Ｒはモ−タの電気
抵抗値、Ｋはモ−タによって定まる定数である。この電
流Ｉを電流制限値ＩＬにするモ−タ印加電圧ＶＬは、Ｖ
Ｌ＝Ｒ・ＩＬ＋Ｋ・Ｎであり、モ−タ電流ＩをＩＬ以下
に抑制するには、モ−タ印加電圧ＶをＶＬ＝Ｒ・ＩＬ＋
Ｋ・Ｎ以下に抑制すればよい。本発明の後述の実施例で
は、これに従って、電気モ−タ印加電圧上限信号(VL)
を、 ＶＬ＝Ｒ・ＩＬ＋Ｋ・Ｎ によって算出する。

【０００８】通電制御手段(61B)が、サ−ボコントロ−
ラ(61A)が発生する電気モ−タ印加電圧指示信号(Vc)が
表わす値が前記上限信号(VL)が表わす値を越えるときに
は上限信号(Vout=VL)を、指示信号(Vc)が表わす値が上
限信号(VL)が表わす値以下のときには指示信号(Vout=V
c)を、モ−タドライバ(5)に与える。すなわち、サ−ボ
コントロ−ラ(61A)からモ−タドライバ(5)に与える電気
モ−タ印加電圧指示信号(Vout)を上限信号(VL)に制限す
る。これにより、実施例に従って説明すると、モ−タ印
加電圧Ｖout＝Ｒ・Ｉ＋Ｋ・Ｎ≦ＶＬ＝Ｒ・ＩＬ＋Ｋ・
Ｎとなり、Ｒ・Ｉ≦Ｒ・ＩＬ、すなわちモ−タ電流Ｉ≦
電流制限値ＩＬとなる。

【０００９】サ−ボコントロ−ラ(61A)を用いるモ−タ
駆動制御装置には一般的にモ−タの回転速度を検出する
手段（例えばロ−タリエンコ−ダ）が備わっており、速
度検出手段(63)としてこれを用いればよいので、速度検
出手段(63)の採用は格別な負担増とはならない。従来必
要であった電流検出器本体及び、それを駆動し、データ
を処理するためのセンシング回路が省略となり、電流制
限システムのコスト削減とシステムの小規模化が実現で
きる。のみならず、電気モ−タ印加電圧上限信号(VL)を
算出する手段(61B)に与える、又は設定する、電流制限
値(IL)を変更することにより、モ−タ電流上限値を変更
することができるので、電流上限値設定，変更の自由度
が高く、他の制御系の出力で電流制限値(IL)を変更する
ことも容易である。

【００１０】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の、実施例の説明より明らかになろう。

【００１１】

【実施例】図１に、本発明の一実施例を搭載した車両
の、前後輪操舵系の構成を示す。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（前輪の操舵駆動のための操作軸）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。

【００１２】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、ブラシレスモータ１
２の動力で動作する。モータ１２の端部には、モータ１
２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
の後輪操舵センサ２１が後輪を操舵駆動する操作軸２５
に結合されている。

【００１３】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が備
わっている。

【００１４】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，
後輪操舵センサ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、これらのセンサ出力に応じて現在のモータ１２の回
転数Ｎ（回転数／分）すなわち回転速度を演算し、回転
数Ｎにおいてモータ１２に通電される電流が電流制限値
ＩLを越えないように、モータ１２を駆動するモータド
ライバ５に出力する制御信号ＰＷＭ１を制御する。

【００１５】後輪操舵機構１１の主要部を図２に示す。
車両の進行方向に対して直角に設けられている操作軸２
５の両端部には、ボールジョイント５３を介して後輪の
ナックルアーム（図示せず）が接続されている。操作軸
２５の両端部はブーツ２８により保護されている。

【００１６】操作軸２５は、ブラシレスモ−タ１２の中
空回転軸２７を貫通している。操作軸２５には略円筒状
の雄ねじ部材２６が固着されている。中空回転軸２７の
大径に膨出した箇所の内周面には台形雌ねじ２７ｓｆが
刻まれており、雄ねじ部材２６の大径に膨出した箇所の
外周面には、台形雌ねじ２７ｓｆに螺合する台形雄ねじ
２７ｓｍが刻まれており、これらの台形雌ねじ２７ｓｆ
および台形雄ねじ２７ｓｍが図２に示すＥ２の箇所で螺
合している。操作軸２５に一体に固着された雌ねじ部材
２６には、ロ−タリポンテンショメ−タでなる後輪舵角
センサ２１の回転軸に一端が固着された、半径方向に延
びるア−ムの先端が係合している。操作軸２５の軸心に
対して後輪舵角センサ２１の回転軸は、図２紙面に垂直
な方向に、略該ア−ムの長さ分ずれている。これによ
り、操作軸２５がその軸心が延びる方向（操舵駆動方
向）に往，復動すると、後輪舵角センサ２１の回転軸が
正，逆回転し、後輪舵角センサ２１の出力信号レベル
が、操作軸２５の位置（後輪舵角）に対応する。

【００１７】モータ１２の中空回転軸２７は、４極の円
筒状の磁石４２を貫通しかつそれに固着されている。磁
石４２の側周面を略円筒状の磁性体ヨ−ク４３が取り囲
んでおり、磁性体ヨ−ク４３より磁石４２に向けて磁極
４３ａ（図３）が突出しており、磁極４３ａに電気コイ
ル４４が巻かれている。

【００１８】図３に、図２の３Ａ−３Ａ線断面を示す。
ヨ−ク４３からは磁石４２に向けて１２本の磁極４３ａ
が突出しており、電気コイル４４の各コイルは、３本の
突起を一単位にした磁極グル−プのそれぞれに巻かれて
いる。電気コイル４４の巻き方を図４に示す。図４は磁
極センサ１８（図２）側から電気コイル４４を見た図で
ある。電気コイル４４は６相に巻かれている。電気コイ
ル４４ａと４４ｄは端子Ｕに，電気コイル４４ｂと４４
ｅは端子Ｖに，また、電気コイル４４ｃと４４ｆは端子
Ｗにそれぞれ接続される。このように、モータ１２は３
相４極のブラシレスモータとなっている。電気コイル４
４はそれぞれの系統ごとに、ターミナルおよびワイヤー
ハーネスを介して、モ−タドライバ５（図９）に接続さ
れている。

【００１９】図２に示す磁極センサ１８を図５に示す。
基板４９のホルダ４７は、モータハウジングに固定され
ている。基板４９上には３個のホールＩＣ５０が設けら
れている。基板４９には、図５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ＩＣ５０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。

【００２０】モ−タ１２の中空回転軸２７（以下モ−タ
軸２７と称す）が回転すると、図６の磁石４２の回転状
態に示すようにホールＩＣ（図示Ａ，Ｂ，Ｃ）に対して
磁石４２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６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，Ｈ
Ｂ，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電気コイル４４の各電気コイル
の電流を切り換えれば、磁石４２すなわちロ−タが回転
する。ロ−タを回転駆動する時の電流方向については後
述する。

【００２１】図７に、図２に示す電子制御装置９の構成
を示す。電子制御装置９は車載のバッテリー５９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に接続されており、リレ
ー７７はリレー駆動回７９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に接続されている。
電源端子ＩＧＡはそれぞれ定電圧レギュレータ５５に接
続されており、定電圧レギュレータ５５は定電圧Ｖｃｃ
１を出力する。

【００２２】電子制御装置９は、主制御手段であるマイ
クロプロセッサ１を備えており、マイクロプロセッサ１
は定電圧Ｖｃｃ１により作動する。電子制御装置９に
は、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の出力の出力が入力される。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Ｖ
１，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（以
後、磁極センサ信号）をＨＡ，ＨＢ，ＨＣ，後輪舵角セ
ンサ２１の出力をθｒとしている。第１前輪舵角センサ
１７の出力θｆ１と第２前輪舵角センサ２０の出力θｆ
２は電子制御装置９内部の信号処理回路Ｐ１に入力さ
れ、信号処理回路Ｐ１は、それら出力値θｆ１とθｆ２
に基づいてステアリング角θｓを演算する。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。
第１車速センサ２２の出力Ｖ１と第２車速センサ２３の
出力Ｖ２は電子制御装置９内部の信号処理回路Ｐ２に入
力され、信号処理回路Ｐ２は、それらの出力値Ｖ１とＶ
２に基づいて車速Ｖを演算する。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。

【００２３】ステアリング角θｓ，車速Ｖ，ヨーレート
センサ２４の出力γ，磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢ，Ｈ
Ｃ，後輪舵角センサ２１の出力θｒはインターフェース
５７を介してそれぞれマイクロプロセッサ１に入力され
ている。

【００２４】インターフェース５７から出力された磁極
センサ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣは、マイクロプロセッサ１
と並列にイクスクルーシブＯＲ回路Ｐ３に同時入力され
る。図８にイクスクルーシブＯＲ回路Ｐ３の内部ロジッ
クを示す。図７及び図８に示すように、マイクロプロセ
ッサ１の磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣの通常入力端
子Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃには、インターフェース５７より出
力される磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣがそれぞれ直
接入力され、割り込み端子にはイスクルーシブＯＲ回路
Ｐ３より出力される割り込みデータＳ１が入力される。
マイクロプロセッサ１より引き出される磁極センサ信号
ＨＡ，ＨＢの出力データラインはマイクロプロセッサ１
の通常入力端子Ｈａ，Ｈｂと並列にイクスクルーシブＯ
Ｒ回路ＥＸＯＲ１の入力端子に接続されている。インタ
ーフェース５７より出力される磁極センサ信号ＨＣのデ
ータラインはマイクロプロセッサ１の通常入力端子Ｈｃ
と並列にイクスクルーシブＯＲ回路ＥＸＯＲ２の入力端
子の一方に接続され、イクスクルーシブＯＲ回路ＥＸＯ
Ｒ２のもう一方の入力端子には、イクスクルーシブＯＲ
回路ＥＸＯＲ１の出力端子が接続されている。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。

【００２５】マイクロプロセッサ１は、入力される各デ
ータ（θｓ，Ｖ，γ，Ｓ１，ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ，θｒ）
より制御信号ＰＷＭ１及びＬ１を演算し、モータドライ
バ５を介してモータ１２を制御する。ここで、マイクロ
プロセッサ１の機能の理解を容易にする為にモータドラ
イバ５及びモータ１２の機能について説明する。

【００２６】モータドライバ５の詳細を図１７を参照し
て説明する。モータドライバ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ＬＡ１１，ＬＢ１１，Ｌ
Ｃ１１はゲート駆動回路Ｇ１１に入力される。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−オフ駆動すると
ともに昇圧も行い、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，ＴＣ１
１は、電源端子ＰＩＧＡからパターンヒューズＰＨおよ
びチョークコイルＴＣを介して得られる高電圧を、それ
ぞれモータ１２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，ＬＢ２１，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ＭＯ
ＳＦＥＴであるトランジスタＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ
２１をオン−オフ駆動する。これらのトランジスタＴＡ
２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１は、モータ１２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，ＴＢ１
１，ＴＣ１１，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ＰＩ
ＧＭ１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，ＴＢ
２１，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，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ＴＡ２
１，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。

【００２７】次に、再び図６を参照してモータ１２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１２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６の図示Ａの範囲の状態を示す。磁石４２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Ｈ
Ｃ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４２は図示時計
方向に回転する。磁石４２が３０度回転すると、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（ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１
１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝（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。

【００２８】

【表１】

【００２９】図９に、マイクロプロセッサ１の構成を示
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、ＰＷＭ信号作成部９９（以後、ＰＷＭ９
９）およびスイッチＳＷ１からなる。

【００３０】次に、マイクロプロセッサ１の機能につい
て説明する。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。目標舵角演算部６０は車速Ｖの値に応じてス
テアリングゲインおよびヨーレートゲインを設定する。
ステアリングゲインとステアリング角θｓとを積算し、
ステアリング制御量θ２を得るとともに、ヨーレートゲ
インとヨーレートγとを積算し、ヨーレート制御量θ３
を得て、ステアリング角θｓから逆相制御量θ１を得
る。そして内蔵の加算部において逆相制御量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。

【００３１】図１０に磁極センサ異常判定６３の動作を
表すフローチャートを示す。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、割り込み
信号Ｓ１が変化して磁極センサ異常判定６３は、図１０
に示すような割り込みルーチンを実行する。ここでは、
割り込みがある度に、前回割り込みから今回割り込みま
での時間差ΔＴを演算して（ステップ２０２）、時間差
ΔＴとモータにより予め定められている係数Ｋ_Tとから
モータ１２の回転数が演算された後、磁極センサ信号の
状態が判別され、今回値として記憶されると共に、これ
まで記憶されていた今回値が前回値として更新される。
即ち、先ずステップ２０３において、磁極センサ信号Ｈ
Ａ，ＨＢ，ＨＣの何れかの信号のエッジからエッジまで
の時間差に基づいて、モータ１２の回転数Ｎが演算され
る。そして、ステップ２０４にて、これまで記憶されて
いた磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣが前回値として更
新される。次に、ステップ２０５にて、磁極センサ信号
ＨＡ，ＨＢ，ＨＣの入力端子Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃの状態が
読み込まれ、今回値として記憶される。そしてステップ
２０６にて、表２に示すマップから前回予測値が読み出
される。後述するように、磁極センサ１８は磁極センサ
信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣのうち何れか一つが順に変化する
よう構成されている。従って、前回値と今回値に対し
て、磁極センサ信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣのうちの何れか一
つが変化したものとなる。

【００３２】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１０のステップ２０７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が一致しておれば、ステッ
プ２０８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２０９
で異常フラグＦａｂｎを１とする。

【００３３】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。本実施例では、今
回値から前回値が正しいか否かを比較判定するようにし
ているが、今回値から次回値を予測しておき、次回の信
号入力時に比較判定するようにしてもよい。

【００３４】

【表２】

【００３５】図１１に、図９に示す相切換制御部６２の
動作を示すフローチャートを示す。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
する。ＨＰＩＤ＞０であれば方向フラグＤＩ＝ＣＣＷ，
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。

【００３６】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。

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】

【００３９】図１２に、図９におけるオープン制御部６
４の動作を示すフローチャートを示す。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Ｆｏｐｌ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Ｆｏｐｌ
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Ｆｏｐｌの状態を判断
し、オープン制御実施中フラグＦｏｐｌ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,LA21,LB21,LC21)＝(L,L,L,H,H,H)、 (LA12,LB12,LC12,LA22,LB22,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Ｆｏｐｌ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、 (LA11,LB11,LC11,LA21,LB21,LC21)＝(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。

【００４０】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。

【００４１】

【表５】

【００４２】図１３にモータサーボ制御部６１内部の機
能ブロック図を示す。モータサーボ制御部６１は、モー
タサーボ制御機能６１Ａと電流制限機能６１Ｂに分かれ
ており、図１４にモータサーボ制御機能６１Ａの制御ブ
ロック図を示す。微分部９０は目標舵角演算６０より入
力される目標舵角値ＡＧＬＡを微分し、微分値ＳＡＧＬ
Ａ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ＹＴＤＩＦＧＡＩＮ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１２ｄｅｇ／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／Ｓｅｃ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△ＡＧＬを求める。この舵角偏差△ＡＧＬ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△ＡＧＬ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△ＡＧＬの値が小さい
とき、制御を停止させるものである。

【００４３】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が得られる。舵角値相当のモ
−タ印加電圧指示電圧Ｖｃが電流制限機能６１Ｂに送ら
れて、電流制限のためのモ−タ印加電圧制限がかけられ
る。電流制限機能６１Ｂは、指示電圧Ｖｃが、そのとき
のモ−タ回転数Ｎおよび電流制限値ＩＬ対応の電圧制限
値ＶＬを越えるかをチェックして、越える場合には、電
圧指令出力Ｖoutを、指示電圧Ｖｃから電圧制限値ＶＬ
に切換える。この電圧指令出力ＶoutはＰＷＭ９９に与
えられる。ＰＷＭ９９は、Ｖps・Ｄｒ＝Ｖoutなるパル
スデュ−ティ比Ｄｒなるパルス幅変調信号ＰＷＭ１を生
成してモ−タドライバ５に与える。なお、Ｖpsは電源電
圧である。モータドライバ５は、パルス幅変調信号ＰＷ
Ｍ１に応じてモータ１２を回転付勢(通電)する。このよ
うに、モータ１２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１２の回転角度
は電源電圧Ｖps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ＡＧ
Ｌを補正するようにしてもよい。

【００４４】図１６に、電流制限機能６１Ｂの処理内容
を示す。まず、ステップ３００において、磁極センサ異
常判定６３において演算したモータ回転数Ｎをメモリよ
り読み出し、そしてモータ回転数Ｎと、メモリに設定さ
れている電流制限値ＩLに基づいて、電流制限値ＩL対応
のモ−タ印加電圧制限値ＶＬを次式のように算出する。

【００４５】 ＶL＝Ｒ・ＩＬ＋Ｋ・Ｎ ・・・（１） 次に、モータサーボ制御機能６１Ａで算出した、モ−タ
印加電圧指示電圧ＶｃがＶＬ以上かをチェックして（ス
テップ３０２）、ＶＬ未満であると指示電圧Ｖｃを電圧
指令出力ＶoutとしてＰＷＭ９９に与え（ステップ３０
３）、ＶＬ以上であると電圧制限値ＶＬを電圧指令出力
ＶoutとしてＰＷＭ９９に与える（ステップ３０４）。
こうしてモータ１２に通電される電流Ｉは、その回転数
Ｎに応じてその制限値ＩLを越えないようにソフトウエ
ア処理により常に制御される。これにより、モ−タ印加
電圧Ｖout＝Ｒ・Ｉ＋Ｋ・Ｎ≦ＶＬ＝Ｒ・ＩＬ＋Ｋ・Ｎ
となり、Ｒ・Ｉ≦Ｒ・ＩＬ、すなわちモ−タ電流Ｉ≦電
流制限値ＩＬとなる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、電流制限のためには、
従来必要であった電流検出器本体及び、それを駆動し、
データを処理するためのセンシング回路が省略となり、
電流制限システムのコスト削減とシステムの小規模化が
実現できる。のみならず、電気モ−タ印加電圧上限信号
(VL)を算出する手段(61B)に与える、又は設定する、電
流制限値(IL)を変更することにより、モ−タ電流上限値
を変更することができるので、電流上限値設定，変更の
自由度が高く、他の制御系の出力で電流制限値(IL)を変
更することも容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を組込んだ前後輪操舵シス
テムの構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明の一実施例の機構主要部の縦断面図で
ある。

【図３】 図１の３Ａ−３Ａ線拡大断面図である。

【図４】 図３に示すモータの電気コイル４４の分布を
示す、図１の６Ａ−６Ａ線の、矢印方向とは逆方向に見
た横断面図である。

【図５】 図１の６Ａ−６Ａ線拡大断面図である。

【図６】 図１に示すブラシレスモータ１２の磁石４２
の回転角と電気コイル通電信号の関係を示すタイムチャ
−トである。

【図７】 図１に示す電子制御装置９の構成を示すブロ
ック図である。

【図８】 図７に示すＥＸＯＲ回路Ｐ３の内部回路を示
すブロック図である。

【図９】 図７に示すマイクロプロセッサ１の機能構成
を示すブロック図である。

【図１０】 図９に示す磁極センサ異常判定６３の内容
を示すフロートチャートである。

【図１１】 図９に示す相切換制御６２の内容を示すフ
ロートチャートである。

【図１２】 図９に示すオープン制御６４の内容を示す
フロートチャートである。

【図１３】 図９に示すモータサーボ制御部６１の機能
構成を示すブロック図である。

【図１４】 図１３に示すモータサーボ制御機能６１Ａ
の機能構成を示すブロック図である。

【図１５】 モータ１２の回転数Ｎおよび電流制限値Ｉ
Lと発生トルクＴの関係を示すグラフである。

【図１６】 図１３に示すモータサーボ制御機能６１Ｂ
の処理内容を示すフロートチャートである。

【図１７】 図７に示すドライバ５の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１：マイクロプロセッサ ５：モータドライバ ７：リレー 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 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：操作軸 ２６：雄ねじ部材 ２７：回転軸 ２８：ブーツ ４２：磁石 ４３：コア ４３ａ：突起 ４４：モータ巻線 ４４a,４４b,４４c,４４d,４４e,４４ｆ：巻線 ４７：ホルダ ４９：基板 ５０：ホールＩＣ ５３：ボールジョ
イント 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 ６１Ａ：モータサ
ーボ制御機能 ６１Ｂ：電流制限機能 ６２：相切換制御
部 ６３：磁極センサ異常判定部 ６４：オープン制
御部 ７９：リレー駆動回路 ８９：パルス幅変
調信号合成回路 ９５：積算部 ９０，９４：徴分
部 ９１：徴分ゲイン設定部 ９２：減算部 ９３：偏差舵角不感帯付与部 ９６：比例部 ９７：加算部 ９９：パルス幅変
調変換部（ＰＷＭ） １００：バッファ AGLA：目標舵角値 D1〜8：ダイオー
ド DAGLA：徴分項 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 Ｖｃ：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 P3：ＥＸＯＲ回路 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 S1：割り込みデー
タ RV1：昇圧電圧値 SAGLA：徴分値 SETH：舵角偏差徴分値 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 Ｖout：制御量 YTDIFGAIN：徴分
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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気モ−タの巻線に通電するためのモータ
   ドライバ；電気モ−タ印加電圧指示信号を発生するサ−
   ボコントロ−ラ；電気モータの回転速度を検出する速度
   検出手段；速度検出手段が検出する回転速度および電流
   制限値に対応する電気モ−タ印加電圧上限信号を算出す
   る手段；および、 前記指示信号が表わす値が前記上限信号が表わす値を越
   えるときには前記上限信号を、前記指示信号が表わす値
   が前記上限信号が表わす値以下のときには前記指示信号
   を、モ−タドライバに与える通電制御手段；を備える電
   気モータの電流制御装置。