(57)【要約】【課題】部品点数や車両質量の増大を抑制しながら、フォールトトレラントなステアバイワイヤ車両を実現する。【解決手段】ステアバイワイヤ車両は、ステアリングホイールの操作に応じて操舵を行うステアバイワイヤ方式のステアリング装置と、トランスミッション装置とを備える。トランスミッション装置は、変速モードとして、自動モードと、シフト操作手段の手動操作に基づくマニュアルモードとを有する。ステアリングホイールの操作量が検知不能となった場合、トランスミッション装置は自動モードに設定され、ステアリング装置は、ステアリングホイールの操作の代わりにシフト操作手段の操作に応じて操舵を行う。【選択図】図１
2018199402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操作に応じて操舵を行うステアバイワイヤ方式のステアリング装置と、
変速比を自動的に切り替える自動モードと、シフト操作手段の手動操作に応じて前記変速比を切り替えるマニュアルモードとを、変速モードとして有するトランスミッション装置と
を備え、
前記ステアリングホイールの操作量が検知不能となった場合、
前記トランスミッション装置は、前記自動モードに設定され、
前記ステアリング装置は、前記ステアリングホイールの操作の代わりに前記シフト操作手段の操作に応じて操舵を行う
ステアバイワイヤ車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアバイワイヤ（Steer-by-Wire）方式で操舵を行うステアバイワイヤ車両に関する。特に、本発明は、フォールトトレラント（fault tolerant）なステアバイワイヤ車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアバイワイヤ方式で操舵を行うことができるステアバイワイヤ車両が知られている。ステアバイワイヤ方式では、ステアリングホイールの回転力を駆動輪の車軸に機械的に伝達する機械的リンク（ステアリングシャフト等）は用いられない。その代わり、ドライバによるステアリングホイールの操作に応じてモータを駆動することによって、駆動輪の車軸を動かし、駆動輪の舵角を変える。より詳細には、センサを用いることによって、ステアリングホイールの操舵角や操舵トルクが検知される。そして、検知された操舵角や操舵トルクに基づいて、ドライバの意図を反映した操舵が実現されるようなモータ制御量が算出され、算出されたモータ制御量に従ってモータが駆動される。
【０００３】
このようなステアバイワイヤ車両において、例えば操舵角を検知するための舵角センサが故障した場合、ステアバイワイヤ方式での操舵は不可能となる。従って、故障発生に備えて、代替手段（バックアップ）を予め用意しておくことが望ましい。すなわち、フォールトトレラントなステアバイワイヤ車両が望ましい。
【０００４】
特許文献１は、ステアバイワイヤ方式のステアリングシステムに使用される車両用操舵装置を開示している。その車両用操舵装置は、ドライバの操舵を伝える第１ステアリングシャフトと、第１ステアリングシャフトを動かす第１アクチュエータと、転舵輪を転舵する転舵機構を動かす第２アクチュエータと、第１ステアリングシャフトの回転を転舵機構に伝達する第２ステアリングシャフトと、クラッチ機構（連結機構）とを備える。クラッチ機構は、第１ステアリングシャフトと第２ステアリングシャフトとを一体回転可能に接続、または、第１ステアリングシャフトと第２ステアリングシャフトとの接続を遮断することができるように構成されている。第１アクチュエータと第２アクチュエータのいずれか一方が故障している場合、車両用操舵装置は、連結機構を結合作動させ、第１ステアリングシャフトと第２ステアリングシャフトとを一体回転可能に接続する。これにより、機械的リンク方式で操舵を継続することが可能となる。
【０００５】
特許文献２は、車両の自動退避装置を開示している。その自動退避装置は、制動制御機構と、退避制御手段とを備えている。制動制御機構は、車輪に付与するブレーキ力の大きさを制御可能である。ハンドル操作に連動して車輪を転舵させるステアリングシステムに故障が発生した場合、退避制御手段は、制動制御機構の動作制御を行い、左右の車輪に付与するブレーキ力を制御して車両の進路を変更することにより、車両を所定の退避領域に停止させる。
【０００６】
特許文献３は、操舵輪の操舵量の微調整を行うことが可能な車両用操舵装置を開示している。その車両用操舵装置は、ステアリングホイールと、操舵輪とステアリングホイールとの間に設けられ、アクチュエータ及び減速機を有する伝達比可変手段と、ステアリングホイール上に設けられた操舵スイッチとを備える。車両用操舵装置は、操舵スイッチの操作に基づいて伝達比可変手段のアクチュエータを駆動して、操舵輪の操舵を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１３２２６４号公報
【特許文献２】特開２００３−０６３３７３号公報
【特許文献３】特開２００１−２３９９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の通り、ステアバイワイヤ方式での操舵において必要な操舵用部品が故障した場合に備えて、代替手段（バックアップ）をステアバイワイヤ車両に搭載しておくことが望ましい。
【０００９】
特許文献１に開示された技術の場合、故障発生時には、ステアバイワイヤ方式の代わりに機械的リンク方式により操舵が可能である。しかしながら、そのためには、第１ステアリングシャフト、第２ステアリングシャフト、及びクラッチ機構をバックアップとして車両に搭載しておくことが必要となる。すなわち、従来の機械的リンクの場合と同等あるいはそれ以上の部品が、バックアップとして必要となる。このことは、部品点数、車両質量、及びコストの増加を招き、好ましくない。
【００１０】
クラッチ機構やステアリングシャフトを用いる代わりに、ステアバイワイヤシステム自体を二重化することも考えられる。しかしながら、この場合も、ステアバイワイヤシステムの構成部品が全て２倍となるため、部品点数、車両質量、及びコストが増大する。
【００１１】
本発明の１つの目的は、部品点数や車両質量の増大を抑制しながら、フォールトトレラントなステアバイワイヤ車両を実現することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの観点において、ステアバイワイヤ車両が提供される。
そのステアバイワイヤ車両は、
ステアリングホイールの操作に応じて操舵を行うステアバイワイヤ方式のステアリング装置と、
変速比を自動的に切り替える自動モードと、シフト操作手段の手動操作に応じて前記変速比を切り替えるマニュアルモードとを、変速モードとして有するトランスミッション装置と
を備える。
前記ステアリングホイールの操作量が検知不能となった場合、
前記トランスミッション装置は、前記自動モードに設定され、
前記ステアリング装置は、前記ステアリングホイールの操作の代わりに前記シフト操作手段の操作に応じて操舵を行う。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ステアリングホイールの操作量が検知不能となった場合、代替手段を用いることにより代替ステアが行われる。具体的には、シフト操作手段が代替手段として用いられる。つまり、ステアリング装置は、ステアリングホイールの操作の代わりにシフト操作手段の操作に応じて操舵を行う。これにより、フォールトトレラントなステアバイワイヤ車両が実現される。
【００１４】
シフト操作手段が代替手段として用いられている間、シフト操作手段を本来の用途で用いることはできない。しかし、トランスミッション装置は自動モードに設定され、変速比の切り替えは自動的に行われるため、車両走行に特に問題は生じない。
【００１５】
シフト操作手段は、車両に一般的に搭載されている既存部品である。そのようなシフト操作手段を代替手段として利用するため、部品点数や車両質量の増大が抑制される。すなわち、部品点数や車両質量の増大を抑制しながら、フォールトトレラントなステアバイワイヤ車両を実現することが可能となる。
【００１６】
更に、シフト操作手段は、ステアリングとは本来関係しない既存部品であり、ステアリング装置からは独立している。従って、シフト操作手段とステアリング装置が同時に故障する可能性は極めて低い。言い換えれば、通常系とバックアップ系とが同時に故障する可能性は極めて低い。このことは、本発明に係るステアバイワイヤ車両の信頼性が高いことを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるパドルシフトスイッチを示す概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるシフトレバーの操作を説明するための概念図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両の構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両の代替ステアモードを要約的に示すテーブル図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両の構成を概略的に示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両の構成を概略的に示すブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両の代替ステアモードを要約的に示すテーブル図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両の構成の一例を概略的に示すブロック図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両の構成の他の例を概略的に示すブロック図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両の代替ステアモードを要約的に示すテーブル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
１．第１の実施の形態
１−１．構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両１の構成を概略的に示すブロック図である。ステアバイワイヤ車両１は、ステアバイワイヤ方式で操舵を行うことができる車両である。図１に示されるように、本実施の形態に係るステアバイワイヤ車両１は、ステアリング装置１０、トランスミッション装置２０、車輪３０、及び代替ステア制御装置１００を備えている。
【００２０】
＜ステアリング装置１０＞
ステアリング装置１０は、操舵（車輪３０の転舵）を行うための装置である。本実施の形態に係るステアリング装置１０は、ステアバイワイヤ方式で操舵を行うように構成されている。より詳細には、ステアリング装置１０は、ステアリングホイール（ハンドル）１１、舵角センサ１２、ステアリングコントローラ１３、及びステアリングアクチュエータ１４を含んでいる。
【００２１】
ステアリングホイール１１は、操舵の際にドライバが操作する部材である。舵角センサ１２は、ステアリングホイール１１の操舵角、すなわち、ドライバによるステアリングホイール１１の操作量を検知するために設けられている。舵角センサ１２は、検知情報をステアリングコントローラ１３に送る。
【００２２】
ステアリングアクチュエータ１４は、車輪３０を転舵するためのアクチュエータであり、その動作はステアリングコントローラ１３によって制御される。典型的には、ステアリングアクチュエータ１４は、車輪３０の車軸を動かすためのモータを含んでいる。そのモータの動作は、ステアリングコントローラ１３によって制御される。モータ動作によって車輪３０の車軸が動き、それにより車輪３０の転舵が実現される。
【００２３】
ステアリングコントローラ１３は、舵角センサ１２によって検知されたステアリングホイール１１の操舵角（操作量）に応じてステアリングアクチュエータ１４を制御する制御装置である。
【００２４】
例えば、ステアリングコントローラ１３は、ステアリングホイール１１の操舵角を含む入力パラメータと車輪３０の目標舵角との対応関係を示すマップを保持している。ステアリングコントローラ１３は、そのマップを用いることによって、入力パラメータに応じた目標舵角（あるいは目標ヨーモーメント）を算出する。更に、ステアリングコントローラ１３は、算出した目標舵角に応じて、ステアリングアクチュエータ１４のモータを制御するためのモータ制御量を算出する。そして、ステアリングコントローラ１３は、算出したモータ制御量を含むモータ制御信号をステアリングアクチュエータ１４に出力する。ステアリングアクチュエータ１４のモータは、ステアリングコントローラ１３からのモータ制御信号に従って駆動され、それにより車輪３０が転舵する。ステアリングコントローラ１３は、目標舵角に相当する目標ヨーモーメントと実ヨーモーメントとの差分に基づいてフィードバック制御を行ってもよい。
【００２５】
このようなステアリングコントローラ１３は、典型的にはＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって実現される。ＥＣＵは、プロセッサ、記憶装置、及び入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。プロセッサが記憶装置に格納された制御プログラムを実行することによって、各種のデータ処理及び制御処理が実現される。
【００２６】
このように、ステアリング装置１０は、ドライバによるステアリングホイール１１の操作に応じて操舵を行う。ここで、ステアバイワイヤ方式の場合、ステアリングホイール１１の回転力を車輪３０の車軸に機械的に伝達する機械的リンク（ステアリングシャフト等）は用いられないことに留意されたい。その代わりに、舵角センサ１２及びステアリングアクチュエータ１４が用いられる。すなわち、ステアバイワイヤ方式のステアリング装置１０は、舵角センサ１２及びステアリングアクチュエータ１４を用いることによって、機械的リンクを介さずに操舵を行う。
【００２７】
本実施の形態に係るステアリング装置１０は、更に、故障検出部１５を含んでいる。故障検出部１５は、ステアバイワイヤ方式での操舵に必要な操舵用部品の故障を検出するために設けられている。例えば、故障検出部１５は、舵角センサ１２やステアリングアクチュエータ１４の故障を検出する。
【００２８】
＜トランスミッション装置２０＞
トランスミッション装置２０は、変速機構２４を含んでいる。その変速機構２４における変速比（ギア比）は切り替え可能である。本実施の形態に係るトランスミッション装置２０は、変速比を切り替える変速モードとして、「自動モード」と「マニュアルモード」の２つを有している。
【００２９】
自動モードにおいて、トランスミッション装置２０は、変速比を自動的に切り替える。例えば、トランスミッション装置２０は、車速やエンジン回転速度に応じて、変速比を自動的に切り替える。一方、マニュアルモードにおいて、トランスミッション装置２０は、ドライバによる手動操作に応じて変速比を切り替える。
【００３０】
より詳細には、図１に示されるように、トランスミッション装置２０は、シフト操作手段２１、トランスミッションコントローラ２３、及び変速機構２４を含んでいる。
【００３１】
シフト操作手段２１は、上記のマニュアルモード時にドライバが変速比を切り替えるために手動操作する部材である。シフト操作手段２１としては、周知のパドルシフトスイッチやシフトレバーが例示される。シフト操作手段２１は、ドライバによって操作されると、その操作に応じたシフト操作信号をトランスミッションコントローラ２３に出力する。シフト操作信号としては、シフトアップ操作を示すシフトアップ信号や、シフトダウン操作を示すシフトダウン信号が考えられる。
【００３２】
トランスミッションコントローラ２３は、変速機構２４における変速比の切り替えを制御するための制御装置である。このトランスミッションコントローラ２３は、上記の２つの変速モード（すなわち、自動モードとマニュアルモード）のいずれかで変速比を切り替える。自動モードの場合、トランスミッションコントローラ２３は、変速比を自動的に切り替える。一方、マニュアルモードの場合、トランスミッションコントローラ２３は、ドライバによるシフト操作手段２１の手動操作に応じて変速比を切り替える。つまり、マニュアルモードの場合、トランスミッションコントローラ２３は、シフト操作手段２１から出力されるシフト操作信号に従って変速比を切り替える。このようなトランスミッションコントローラ２３は、例えばＥＣＵによって実現される。
【００３３】
トランスミッション装置２０は、更に、故障検出部２５を含んでいる。故障検出部２５は、トランスミッション装置２０の部品の故障を検出するために設けられている。例えば、故障検出部２５は、シフト操作手段２１の故障を検出する。
【００３４】
＜代替ステア制御装置１００＞
本実施の形態に係るステアバイワイヤ車両１は、ステアバイワイヤ方式のステアリング装置１０が故障した場合に備えて、代替手段（バックアップ）を搭載している。その代替手段を用いた操舵は、以下「代替ステア」と呼ばれる。代替ステア制御装置１００は、その代替ステアを制御する制御装置である。
【００３５】
例えば、本実施の形態に係る代替ステア制御装置１００は、ＥＣＵによって実現される。代替ステア制御装置１００、ステアリングコントローラ１３、及びトランスミッションコントローラ２３は、単一のＥＣＵによって実現されてもよいし、それぞれ別のＥＣＵによって実現されてもよい。本実施の形態に係る代替ステア制御が実現される限りにおいて、代替ステア制御装置１００の構成は任意である。
【００３６】
ステアバイワイヤ車両１が代替ステアを行うモードは、「代替ステアモード」である。以下、本実施の形態に係る代替ステアモードについて詳しく説明する。
【００３７】
１−２．代替ステアモード
本実施の形態では、ステアリング装置１０の舵角センサ１２が故障した場合を考える。舵角センサ１２が故障した場合、ドライバによるステアリングホイール１１の操作量を検知することができなくなり、そのままではステアバイワイヤ方式での操舵が不可能となる。この場合、代替ステア制御装置１００は、ステアバイワイヤ車両１を代替ステアモードに設定する。
【００３８】
代替ステアモードでは、舵角センサ１２とは別の手段を用いることによって、ドライバの操舵意思が検知される。具体的には、上記の「シフト操作手段２１」をバックアップとして利用することによって、ドライバの操舵意思の検知が行われる。
【００３９】
一例として、図２を参照して、シフト操作手段２１がパドルシフトスイッチ２１−１である場合を考える。パドルシフトスイッチ２１−１は、ステアリングホイール１１に取り付けられている。このパドルシフトスイッチ２１−１は、シフトアップ用のシフトアップスイッチ２１−１Ｕと、シフトダウン用のシフトダウンスイッチ２１−１Ｄのペアで構成されている。通常のマニュアルモード時、ドライバは、シフトアップスイッチ２１−１Ｕ及びシフトダウンスイッチ２１−１Ｄのそれぞれを操作することによって、シフトアップ及びシフトダウンを手動で行うことができる。
【００４０】
舵角センサ１２が故障して、ステアリングホイール１１の操作量が検知不能となった場合、ドライバは、ステアリングホイール１１の代わりにパドルシフトスイッチ２１−１を用いて、操舵意思をステアバイワイヤ車両１に伝える。例えば、ドライバから見て右側に位置するシフトアップスイッチ２１−１Ｕの連続操作が、「右方向操舵」に対応付けられる。一方、ドライバから見て左側に位置するシフトダウンスイッチ２１−１Ｄの連続操作が、「左方向操舵」に対応付けられる。更に、シフトアップスイッチ２１−１Ｕとシフトダウンスイッチ２１−１Ｄの同時操作が、「舵角中点（舵角０点）への復帰」に対応付けられる。
【００４１】
他の例として、図３を参照して、シフト操作手段２１がフロアに設置されたシフトレバー２１−２である場合を考える。通常時、ドライバがシフトレバー２１−２を「Ｄポジション」に入れると、変速モードは自動モードになる。一方、ドライバがシフトレバー２１−２を「Ｍポジション」に入れると、変速モードはマニュアルモードとなる。通常のマニュアルモード時、ドライバは、シフトレバー２１−２を「Ｍポジション」から「＋ポジション」及び「−ポジション」にそれぞれ動かすことによって、シフトアップ及びシフトダウンを手動で行うことができる。
【００４２】
舵角センサ１２が故障して、ステアリングホイール１１の操作量が検知不能となった場合、ドライバは、ステアリングホイール１１の代わりにシフトレバー２１−２を用いて、操舵意思をステアバイワイヤ車両１に伝える。例えば、「＋ポジション」へのシフトレバー２１−２の移動操作が、「右方向操舵」に対応付けられる。一方、「−ポジション」へのシフトレバー２１−２の移動操作が、「左方向操舵」に対応付けられる。更に、シフトレバー２１−２を「Ｍポジション」から「Ｄポジション」に戻す操作が、「舵角中点（舵角０点）への復帰」に対応付けられる。
【００４３】
再度図１を参照して、本実施の形態に係る代替ステアモードについて更に詳しく説明する。まず、故障検出部１５は、舵角センサ１２の故障を検出する。舵角センサ１２の故障を検出すると、故障検出部１５は、当該故障を示すエラー信号を代替ステア制御装置１００に出力する。そのエラー信号に応答して、代替ステア制御装置１００は、ステアバイワイヤ車両１（ステアリング装置１０及びトランスミッション装置２０）を代替ステアモードに設定する。
【００４４】
代替ステアモードにおいて、代替ステア制御装置１００は、トランスミッション装置２０の変速モードを「自動モード」に設定する。これは、上述の通り、シフト操作手段２１が代替ステアに利用され、シフト操作手段２１に基づくマニュアルモード（マニュアルシフト）が使用不可能になるためである。代替ステアモードではシフト操作手段２１を本来の用途で用いることはできないが、トランスミッション装置２０が自動モードに設定され、変速比の切り替えは自動的に行われるため、車両走行に特に問題は生じない。
【００４５】
代替ステア制御装置１００は、通知装置２００を用いて、各種通知をドライバに提供してもよい。各種通知としては、「ステアリングに異常が発生したこと」、「マニュアルモード（マニュアルシフト）の禁止」、「シフト操作手段２１を利用した操舵方法」などが考えられる。通知装置２００としては、ディスプレイ、スピーカ等が例示される。
【００４６】
ドライバは、ステアリングホイール１１の代わりにシフト操作手段２１を操作して、操舵を行う（図２、図３参照）。シフト操作手段２１は、ドライバによって操作されると、その操作に応じたシフト操作信号をトランスミッションコントローラ２３に出力する。シフト操作信号としては、シフトアップ操作を示すシフトアップ信号や、シフトダウン操作を示すシフトダウン信号が考えられる。代替ステア制御装置１００は、シフト操作手段２１から出力されるシフト操作信号をステアリングコントローラ１３に転送するよう、トランスミッションコントローラ２３に指示する。
【００４７】
代替ステアモードにおいて、代替ステア制御装置１００は、ステアリングホイール１１の操作の代わりにシフト操作手段２１の操作に応じて操舵を行うよう、ステアリング装置１０に指示する。具体的には、ステアリングコントローラ１３は、トランスミッション装置２０から上記のシフト操作信号を受け取る。代替ステア制御装置１００は、そのシフト操作信号に基づいてステアリングアクチュエータ１４を制御するよう、ステアリングコントローラ１３に指示する。
【００４８】
例えば、ステアリングコントローラ１３は、シフトアップ信号とシフトダウン信号の一方を「右方向操舵」に対応付け、他方を「左方向操舵」に対応付ける（図２、図３参照）。また、ステアリングコントローラ１３は、特定のシフト操作信号を「舵角中点（舵角０点）への復帰」に対応付ける（図２、図３参照）。このような対応付けにより、ステアリングコントローラ１３は、シフト操作信号をステアリングホイール１１の操舵角（操作量）の代わりとして用いることができる。目標舵角の算出やステアリングアクチュエータ１４のモータの制御については、通常時と同様である。
【００４９】
１−３．効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、舵角センサ１２が故障して、ステアリングホイール１１の操作量が検知不能となった場合、代替手段を用いることにより代替ステアが行われる。具体的には、シフト操作手段２１が代替手段として用いられる。つまり、ステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１の操作の代わりにシフト操作手段２１の操作に応じて操舵を行う。これにより、フォールトトレラントなステアバイワイヤ車両１が実現される。
【００５０】
代替ステアモードにおいてシフト操作手段２１が代替手段として用いられている間、シフト操作手段２１を本来の用途で用いることはできない。しかし、トランスミッション装置２０は自動モードに設定され、変速比の切り替えは自動的に行われるため、車両走行に特に問題は生じない。
【００５１】
シフト操作手段２１は、車両に一般的に搭載されている既存部品である。そのようなシフト操作手段２１を代替手段として利用するため、部品点数や車両質量の増大が抑制される。すなわち、部品点数や車両質量の増大を抑制しながら、フォールトトレラントなステアバイワイヤ車両１を実現することが可能となる。
【００５２】
更に、シフト操作手段２１は、ステアリングとは本来関係しない既存部品であり、ステアリング装置１０からは独立している。従って、シフト操作手段２１とステアリング装置１０が同時に故障する可能性は極めて低い。言い換えれば、通常系とバックアップ系が同時に故障する可能性は極めて低い。このことは、本実施の形態に係るステアバイワイヤ車両１の信頼性が高いことを意味する。
【００５３】
仮にシフト操作手段２１が故障したとしても、ステアリング装置１０は正常のままである可能性が高い。ステアリング装置１０が正常な間にシフト操作手段２１が修理されることが多いため、ステアリング装置１０とシフト操作手段２１の二重故障に発展する可能性は極めて低い。
【００５４】
また、シフト操作手段２１を含むトランスミッション装置２０は、これ自体が車両走行に重要であるため、単独で極めて高い信頼性を有している。そのようなトランスミッション装置２０をバックアップとして利用することにより、極めて高い信頼性を有するステアバイワイヤ車両１を実現することが可能となる。
【００５５】
本実施の形態の効果をより詳しく説明するために、比較例との対比を行う。
【００５６】
まず、第１の比較例として、特許文献１（特開２０１６−１３２２６４号公報）に開示された技術を考える。第１の比較例の場合、故障発生時には、ステアバイワイヤ方式の代わりに機械的リンク方式により操舵が行われる。しかしながら、そのためには、第１ステアリングシャフト、第２ステアリングシャフト、及びクラッチ機構をバックアップとして車両に搭載することが必要となる。すなわち、従来の機械的リンクの場合と同等あるいはそれ以上の部品が必要となる。このことは、部品点数、車両質量、及びコストの増加を招く。
【００５７】
また、ステアバイワイヤ方式で操舵が行われているとき、ステアリングホイール１１の操舵角と車輪３０の舵角との間の関係は、機械的リンク方式で操舵が行われる場合とは異なっている可能性がある。よって、故障発生時、ステアリングホイール１１の舵角中点位置と車輪３０の舵角中点位置とがズレた状態で、ステアバイワイヤ方式から機械的リンク方式に移行する可能性がある。すなわち、舵角中点ズレが発生するおそれがある。この問題に対処するためには、クラッチ機構に更に工夫を加える必要があるが、それはシステムの複雑化及びコストの増大を招く。
【００５８】
一方、本実施の形態によれば、故障発生時のバックアップとして、機械的リンクは用いられない。従って、第１の比較例の場合のような問題は発生しない。また、機械的リンクを無くすことにより、車室内やエンジンコンパートメントの設計自由度を向上させることができる。
【００５９】
次に、第２の比較例として、ステアバイワイヤシステム自体を二重化することを考える。しかしながら、この場合、ステアバイワイヤシステムの構成部品が全て２倍となるため、部品点数、車両質量、及びコストがやはり増大する。
【００６０】
一方、本実施の形態によれば、ステアバイワイヤシステムを二重化する必要はない。その代わりに、シフト操作手段２１がバックアップとして利用される。シフト操作手段２１は、車両に一般的に搭載されている既存部品である。その他、本実施の形態に係る代替ステアモードを実現するために必要な追加構成は、わずかな配線とＥＣＵ用のソフトウェア程度である。従って、部品点数や車両質量の増大を抑えながら、代替ステアを実現することが可能となる。
【００６１】
２．第２の実施の形態
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両１の構成を概略的に示すブロック図である。第１の実施の形態と重複する説明は、適宜省略される。
【００６２】
本実施の形態によれば、バックアップとして利用されるシフト操作手段２１が二重化される。具体的には、図４に示されるように、シフト操作手段２１は、パドルシフトスイッチ２１−１（図２参照）とシフトレバー２１−２（図３参照）の両方を含んでいる。従って、パドルシフトスイッチ２１−１とシフトレバー２１−２のいずれか一方が故障した場合であっても、他方をバックアップとして利用することができる。つまり、代替ステアモードにおいて、ステアリング装置１０は、パドルシフトスイッチ２１−１とシフトレバー２１−２のうち故障していない方の操作に応じて操舵を行うことができる。従って、ステアバイワイヤ車両１のフォールトトレランス性及び信頼性が更に向上する。
【００６３】
パドルシフトスイッチ２１−１あるいはシフトレバー２１−２の故障は、故障検出部２５によって検出される。故障検出部２５は、パドルシフトスイッチ２１−１あるいはシフトレバー２１−２の故障を検出した場合、当該故障を示すエラー信号を代替ステア制御装置１００に出力する。代替ステアモードにおいて、代替ステア制御装置１００は、パドルシフトスイッチ２１−１とシフトレバー２１−２のうち故障していない方をバックアップとして選択する。
【００６４】
図５は、本実施の形態に係るステアバイワイヤ車両１の代替ステアモードを要約的に示すテーブル図である。
【００６５】
舵角センサ１２、パドルシフトスイッチ２１−１（バックアップ１）、及びシフトレバー２１−２（バックアップ２）のうちいずれか１つが故障した場合は、「一重故障」である。バックアップが二重化されている場合、一重故障が発生したとしても、通常走行を継続することができる。
【００６６】
舵角センサ１２、パドルシフトスイッチ２１−１、及びシフトレバー２１−２のうち２つが故障した場合は、「二重故障」である。二重故障が発生した後、残された最後の手段も故障してしまうと、操舵不能に陥る。そのようなリスクを考慮して、二重故障が発生した場合は、退避走行が行われる。この退避走行中においても、残された正常な手段を用いて操舵を行うことが可能である。
【００６７】
パドルシフトスイッチ２１−１あるいはシフトレバー２１−２が故障した場合、代替ステア制御装置１００は、通知装置２００を用いて故障部位をドライバに通知し、修理を促してもよい。二重故障が発生した場合、代替ステア制御装置１００は、通知装置２００を用いて、故障部位と共に「速やかに停車し、修理を行うこと」をドライバに通知してもよい。
【００６８】
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、バックアップも二重化される。その結果、上述の第１の実施の形態と比較して、ステアバイワイヤ車両１のフォールトトレランス性及び信頼性が更に向上する。特に、一重故障が発生した場合でもあっても通常走行を継続することが可能となり、好適である。
【００６９】
３．第３の実施の形態
３−１．構成
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両１の構成を概略的に示すブロック図である。第１の実施の形態と重複する説明は、適宜省略される。
【００７０】
本実施の形態に係るステアバイワイヤ車両１は、ヨーモーメント発生装置４０を備えている。ヨーモーメント発生装置４０は、ステアバイワイヤ車両１において所望のヨーモーメントを発生させるための装置である。より詳細には、ヨーモーメント発生装置４０は、制動装置５０と駆動装置６０の少なくとも一方を含んでいる。ヨーモーメント発生装置４０は、制動装置５０と駆動装置６０の組み合わせであってもよい。
【００７１】
制動装置５０は、各車輪３０の制動力を独立に制御可能に構成されている。より詳細には、制動装置５０は、各車輪３０のホイールシリンダに供給するブレーキ液の圧力を独立に制御可能なブレーキアクチュエータを含んでいる。左右の制動力の差を適切に制御することによって、所望のヨーモーメントを発生させることができる。
【００７２】
駆動装置６０は、左右の車輪３０（駆動輪）の駆動力を独立に制御可能に構成されている。例えば、駆動装置６０は、駆動輪の近傍に配置されたインホイールモータである。左右の駆動輪の駆動力の差を適切に制御することによって、所望のヨーモーメントを発生させることができる。
【００７３】
３−２．代替ステアモード
本実施の形態では、ステアリング装置１０のステアリングアクチュエータ１４が故障した場合を考える。ステアリングアクチュエータ１４が故障した場合、ステアリングアクチュエータ１４による車輪３０の転舵が不能となり、そのままではステアバイワイヤ方式での操舵が不可能となる。よって、この場合も、代替ステア制御装置１００は、ステアバイワイヤ車両１を代替ステアモードに設定する。
【００７４】
尚、区別のため、上記の第１及び第２の実施の形態で説明された代替ステアモードを「第１代替ステアモード」と呼び、本実施の形態における代替ステアモードを「第２代替ステアモード」と呼んでもよい。
【００７５】
第２代替ステアモードでは、ステアリングアクチュエータ１４による車輪３０の転舵が不能であるため、別の手段を用いることによって、所望の車両旋回が実現される。具体的には、上記の「ヨーモーメント発生装置４０」をバックアップとして利用することによって、所望のヨーモーメント、すなわち、所望の車両旋回が実現される。
【００７６】
図６を参照して、第２代替ステアモードについて更に詳しく説明する。まず、故障検出部１５は、ステアリングアクチュエータ１４の故障を検出する。ステアリングアクチュエータ１４の故障を検出すると、故障検出部１５は、当該故障を示すエラー信号を代替ステア制御装置１００に出力する。そのエラー信号に応答して、代替ステア制御装置１００は、ステアバイワイヤ車両１（ステアリング装置１０及びヨーモーメント発生装置４０）を第２代替ステアモードに設定する。
【００７７】
第２代替ステアモードにおいて、代替ステア制御装置１００は、ドライバが要求する操舵角を示す情報をヨーモーメント発生装置４０に供給するよう、ステアリング装置１０に指示する。本実施の形態では、舵角センサ１２は正常であり、ドライバが要求する操舵角は舵角センサ１２によって検知される。よって、代替ステア制御装置１００は、舵角センサ１２から出力される操舵角信号をヨーモーメント発生装置４０に転送するよう、ステアリングコントローラ１３に指示する。その指示に従い、ステアリングコントローラ１３は、操舵角信号をヨーモーメント発生装置４０に供給する。
【００７８】
また、代替ステア制御装置１００は、ドライバが要求する操舵角に応じた目標ヨーモーメントを発生するよう、ヨーモーメント発生装置４０に指示する。ヨーモーメント発生装置４０は、その指示に従い、ドライバが要求する操舵角に相当する目標ヨーモーメントを発生させる。ヨーモーメント発生装置４０は、実際に発生する実ヨーモーメントを検出し、実ヨーモーメントと目標ヨーモーメントとの差分に基づいてフィードバック制御を行ってもよい。
【００７９】
尚、通常走行時、ヨーモーメント発生装置４０を利用して、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）等の車両安定制御を行うこともできる。第２代替ステアモードでは、ヨーモーメント発生装置４０が代替ステアに使用されるため、そのような車両安定制御の機能は制限される。よって、代替ステア制御装置１００は、通知装置２００を用いて、「ステアリングに異常が発生したこと」と共に「車両安定制御が制限されていること」をドライバに通知してもよい。
【００８０】
３−３．効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、ステアリングアクチュエータ１４による転舵が不能となった場合、その代わりに、ヨーモーメント発生装置４０が目標ヨーモーメントを発生させ、所望の車両旋回を実現する。ヨーモーメント発生装置４０（制動装置５０、駆動装置６０）は、ステアリングとは本来関係しないが、車両に一般的に搭載されている既存部品である。そのようなヨーモーメント発生装置４０をバックアップとして利用することによって、第１の実施の形態と同じ観点の効果が得られる。
【００８１】
４．第４の実施の形態
図７は、本発明の第４の実施の形態に係るステアバイワイヤ車両１の構成を概略的に示すブロック図である。第３の実施の形態と重複する説明は、適宜省略される。
【００８２】
本実施の形態では、ヨーモーメント発生装置４０として制動装置５０が用いられる。制動装置５０は、油圧系統５１を通して、車輪３０のホイールシリンダにブレーキ液を供給する。本実施の形態では、制動装置５０は、独立した２つの油圧系統５１−１、５１−２を有している。
【００８３】
より詳細には、制動装置５０は、第１油圧系統５１−１、第２油圧系統５１−２、ブレーキコントローラ５３、及びブレーキアクチュエータ５４を有している。第１油圧系統５１−１と第２油圧系統５１−２は、例えば、周知のＨ型配管形状を有している。ブレーキアクチュエータ５４は、それら２つの油圧系統５１−１、５１−２を用いて、ブレーキ液の供給を行い、制動力を発生させる。ブレーキコントローラ５３は、ブレーキアクチュエータ５４の動作を制御する制御装置である。典型的には、ブレーキコントローラ５３は、ＥＣＵによって実現される。
【００８４】
第２代替ステアモードにおいて、ステアリング装置１０のステアリングコントローラ１３は、ドライバが要求する操舵角を示す情報をブレーキコントローラ５３に供給する。ブレーキコントローラ５３は、ドライバが要求する操舵角に応じた目標ヨーモーメントを算出する。そして、ブレーキコントローラ５３は、目標ヨーモーメントが実現されるようにブレーキアクチュエータ５４の動作を制御する。
【００８５】
ここで、本実施の形態によれば、２つの油圧系統５１−１、５１−２が存在する。従って、２つの油圧系統５１−１、５１−２のいずれか一方が故障した場合であっても、正常な他方を利用することによって、目標ヨーメントを実現できる可能性がある。すなわち、本実施の形態によれば、ステアリングアクチュエータ１４のバックアップが二重化される。その結果、ステアバイワイヤ車両１のフォールトトレランス性及び信頼性が更に向上する。
【００８６】
第１油圧系統５１−１あるいは第２油圧系統５１−２の故障は、故障検出部５５によって検出される。故障検出部５５は、第１油圧系統５１−１あるいは第２油圧系統５１−２の故障を検出した場合、当該故障を示すエラー信号を代替ステア制御装置１００に出力する。第２代替ステアモードにおいて、代替ステア制御装置１００は、第１油圧系統５１−１と第２油圧系統５１−２のうち故障していない方をバックアップとして選択する。そして、代替ステア制御装置１００は、選択した油圧系統５１を用いて目標ヨーモーメントを発生させるよう、制動装置５０（ブレーキコントローラ５３）に指示する。
【００８７】
図８は、本実施の形態に係るステアバイワイヤ車両１の第２代替ステアモードを要約的に示すテーブル図である。
【００８８】
ステアリングアクチュエータ１４、第１油圧系統５１−１（バックアップ１）、及び第２油圧系統５１−２（バックアップ２）のうちいずれか１つが故障した場合は、「一重故障」である。バックアップが二重化されている場合、一重故障が発生したとしても、通常走行を継続することができる。
【００８９】
ステアリングアクチュエータ１４、第１油圧系統５１−１、及び第２油圧系統５１−２のうち２つが故障した場合は、「二重故障」である。二重故障が発生した後、残された最後の手段も故障してしまうと、車両旋回不能に陥る。そのようなリスクを考慮して、二重故障が発生した場合は、退避走行が行われる。この退避走行中においても、残された正常な手段を用いて車両旋回を行うことが可能である。
【００９０】
第１油圧系統５１−１あるいは第２油圧系統５１−２が故障した場合、代替ステア制御装置１００は、通知装置２００を用いて故障部位をドライバに通知し、修理を促してもよい。二重故障が発生した場合、代替ステア制御装置１００は、通知装置２００を用いて、故障部位と共に「速やかに停車し、修理を行うこと」をドライバに通知してもよい。
【００９１】
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、バックアップも二重化される。その結果、上述の第３の実施の形態と比較して、ステアバイワイヤ車両１のフォールトトレランス性及び信頼性が更に向上する。特に、一重故障が発生した場合でもあっても通常走行を継続することが可能となり、好適である。
【００９２】
５．第５の実施の形態
本発明の第５の実施の形態は、第１あるいは第２の実施の形態と第３あるいは第４の実施の形態との組み合わせである。このような組み合わせにより、ステアバイワイヤ車両１のフォールトトレランス性及び信頼性が更に向上する。
【００９３】
図９は、本実施の形態に係るステアバイワイヤ車両１の構成の一例を概略的に示すブロック図である。図９に示される例は、第１の実施の形態（図１参照）と第３の実施の形態（図６参照）の組み合わせである。このような組み合わせにより、第１の実施の形態と第３の実施の形態の両方の効果が得られる。
【００９４】
図１０は、本実施の形態に係るステアバイワイヤ車両１の構成の他の例を概略的に示すブロック図である。図１０に示される例は、第２の実施の形態（図４、図５参照）と第４の実施の形態（図７、図８参照）の組み合わせである。このような組み合わせにより、第２の実施の形態と第４の実施の形態の両方の効果が得られる。
【００９５】
図１０に示される構成の場合の代替ステアモードを更に詳しく説明するために、「操舵検知系」と「アクチュエータ系」を定義する。操舵検知系は、舵角センサ１２、パドルシフトスイッチ２１−１（バックアップ１）、及びシフトレバー２１−２（バックアップ２）からなる。一方、アクチュエータ系は、ステアリングアクチュエータ１４、第１油圧系統５１−１（バックアップ１）、及び第２油圧系統５１−２（バックアップ２）からなる。
【００９６】
アクチュエータ系において故障が発生しておらず、操舵検知系において一重故障あるいは二重故障が発生した場合の代替ステアモードは、第２の実施の形態（図５参照）と同じである。一方、操舵検知系において故障が発生しておらず、アクチュエータ系において一重故障あるいは二重故障が発生した場合の代替ステアモードは、第４の実施の形態（図８参照）と同じである。
【００９７】
次に、操舵検知系とアクチュエータ系の各々において一重故障が発生し、全体として二重故障となった場合を考える。図１１は、そのような場合の代替ステアモードを要約的に示すテーブル図である。上述の通り、バックアップが二重化されている場合、一重故障が発生したとしても、通常走行を継続することができる（図５、図８参照）。従って、操舵検知系とアクチュエータ系の各々において一重故障が発生し、全体として二重故障となった場合であっても、通常走行を継続することができる。
【００９８】
このように、本実施の形態によれば、優れたフォールトトレランス性及び信頼性を有するステアバイワイヤ車両１が実現される。
【符号の説明】
【００９９】
１      ステアバイワイヤ車両
１０      ステアリング装置
１１      ステアリングホイール
１２      舵角センサ
１３      ステアリングコントローラ
１４      ステアリングアクチュエータ
１５      故障検出部
２０      トランスミッション装置
２１      シフト操作手段
２１−１  パドルシフトスイッチ
２１−２  シフトレバー
２３      トランスミッションコントローラ
２４      変速機構
２５      故障検出部
３０      車輪
４０      ヨーモーメント発生装置
５０      制動装置
５１      油圧系統
５１−１  第１油圧系統
５１−２  第２油圧系統
５３      ブレーキコントローラ
５４      ブレーキアクチュエータ
５５      故障検出部
６０      駆動装置
１００      代替ステア制御装置
２００      通知装置
【図１】
2018199402.tif 000003
【図２】
2018199402.tif 000004
【図３】
2018199402.tif 000005
【図４】
2018199402.tif 000006
【図５】
2018199402.tif 000007
【図６】
2018199402.tif 000008
【図７】
2018199402.tif 000009
【図８】
2018199402.tif 000010
【図９】
2018199402.tif 000011
【図１０】
2018199402.tif 000012
【図１１】
2018199402.tif 000013