(57)【要約】【課題】各車輪の操舵角を独立に制御可能な操舵制御装置において、異常が検出されても操舵不能に陥ることを防止できる操舵制御装置、操舵角制御ユニットを提供することができる。【解決手段】各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲ毎に独立に操舵角θａ〜θｄを制御できる操舵制御装置１００において、車輪舵角センサ１９ａの異常が検出された車輪Ａの操舵角Ａを、異常検出前の車輪Ａの操舵角Ａに最も近い操舵角Ｂを検出する車輪舵角センサ車輪舵角センサ１９ｂ〜１９ｄの検出値を用いて制御する制御部１４、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2009023561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各車輪毎に独立に操舵角を制御できる操舵制御装置において、
車輪舵角センサの異常が検出された車輪Ａの操舵角Ａを、異常検出前の前記車輪Ａの前記操舵角Ａに最も近い操舵角Ｂを検出する車輪舵角センサの検出値を用いて制御する制御部、を有する、
ことを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
少なくとも１つの車輪の操舵角を、他の車輪のセンサにより検出された値を用いてその場旋回するよう制御する操舵制御装置において、
その場における旋回時、該旋回時に検出される物理量が検出されるように、異常のある前記車輪の前記操舵角を制御する制御部、を有する、
ことを特徴とする操舵制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記旋回時、異常のある前記車輪Ａの車輪速Ａが、他のいずれかの前記車輪の車輪速Ｂと略一致するように前記車輪Ａの前記操舵角を制御する、
ことを特徴とする請求項２記載の操舵制御装置。
【請求項４】
ハンドル操作角に応じて操舵角を制御する操舵制御装置において、
前記車輪の車輪速と横Ｇが所定の関係を満たすように、異常のある前記車輪の前記操舵角を制御する制御部、を有する、
ことを特徴とする操舵制御装置。
【請求項５】
ハンドル操作角に応じて操舵角を制御する操舵制御装置において、
操舵角に応じてステアリングホイールに反力トルクを生じさせるアクチュエータと、
ハンドル操作角と前記反力トルクが所定の関係を満たすように、異常のある前記車輪の前記操舵角を制御する制御部と、
を有することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項６】
各車輪毎に独立に操舵アクチュエータを制御する操舵角制御ユニットにおいて、
異常が検出された車輪Ａの操舵角Ａを、異常検出前の前記車輪Ａの前記操舵角Ａに最も近い操舵角Ｂを検出する車輪舵角センサの検出値により補正する操舵角補間手段、
を有することを特徴とする操舵角制御ユニット。
【請求項７】
少なくとも１つの車輪の操舵角を、他の車輪のセンサにより検出された値を用いてその場旋回するよう制御する操舵角制御ユニットにおいて、
その場における旋回時、該旋回時に検出される物理量が検出されるように、異常のある前記車輪の前記操舵角を制御する操舵角設定手段、
を有することを特徴とする操舵角制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四輪の操舵角を独立に制御可能な操舵制御装置等に関し、特に、異常が生じた場合にフェールセーフ制御する操舵制御装置及び操舵角制御ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置は、ステアリングホイールからタイロッドまでをギアボックスなどを介して連結し運転者のハンドル操作角を物理的に操舵角に変換する形態が多いが、運転者のハンドル操作角に応じた操舵角となるよう目標操舵角を算出し、アクチュエータにより車輪を駆動するステアリング・バイ・ワイヤが知られている。かかる操舵方法を用いれば操舵角をより柔軟に制御することが可能となり、例えば、四輪の各車輪にアクチュエータを独立に設け、各車輪の操舵角を独立に制御することができる（以下、四輪独立操舵という）。
【０００３】
四輪独立操舵では角車輪に車輪舵角センサやアクチュエータ等が配置されるので、それらの異常時のフェールセーフ技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。特許文献１には、各車輪にアクチュエータを複数設けることで、車輪の全てのアクチュエータが異常とならない限り走行できる四輪独立操舵装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、各車輪に操舵角を検出する車輪舵角センサを設け、いずれかの車輪舵角センサに異常が検出された場合は、異常の検出されていない車輪舵角センサに基づき、異常の検出された車輪舵角センサが配置された車輪の操舵角を推定し制御する四輪独立操舵装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−０６９４５６号公報
【特許文献２】特開２００１−３２２５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の四輪独立操舵装置のように各車輪のアクチュエータを多重化すると、コスト増及び重量増をもたらすという問題がある。また、特許文献２の四輪独立操舵装置のように、異常が検出されていない車輪の操舵角から異常が検出された車輪の操舵角を適切に制御することは困難な場合が多い。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、各車輪の操舵角を独立に制御可能な操舵制御装置において、異常が検出されても操舵不能に陥ることを防止できる操舵制御装置、操舵角制御ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明は、各車輪毎に独立に操舵角を制御できる操舵制御装置において、車輪舵角センサの異常が検出された車輪Ａの操舵角Ａを、異常検出前の車輪Ａの操舵角Ａに最も近い操舵角Ｂを検出する車輪舵角センサの検出値を用いて制御する制御部、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、その場旋回、かに走り等、四輪に対称な関係がある場合、他の３つの車輪の操舵角のいずれを用いればよいか判断が難しいが、最も差異が少なくなるように異常のある車輪の操舵角を制御できる。
【０００９】
また、本発明は、少なくとも１つの車輪の操舵角を、他の車輪のセンサにより検出された値を用いてその場旋回するよう制御する操舵制御装置において、その場における旋回時、該旋回時に検出される物理量が検出されるように、異常のある車輪の操舵角を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、滑りなく定常旋回している状態であることを利用して、いくつかの物理量を比較して異常のある車輪の操舵角を適切に設定することができる。
【００１１】
また、本発明の一形態において、制御部は、旋回時、異常のある車輪Ａの車輪速Ａが、他のいずれかの車輪の車輪速Ｂと略一致するように車輪Ａの操舵角を制御する、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、車輪速が低速でも異常のある車輪の操舵角のずれを補正できる。
【発明の効果】
【００１３】
各車輪の操舵角を独立に制御可能な操舵制御装置において、異常が検出されても操舵不能に陥ることを防止できる操舵制御装置、操舵角制御ユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、操舵制御装置１００の概略構成図を示す。本実施例の操舵制御装置１００は、四輪のそれぞれに設けられた操舵装置５０ａ〜５０ｄのいずれかに異常が検出された場合、異常の検出されていない操舵装置５０ａ〜５０ｄが検出する操舵角を用いて故障した操舵装置５０ａ〜５０ｄの操舵角を制御する。これにより、いずれかの操舵装置５０ａ〜５０ｄに異常が検出されても、すぐに走行不能となることを防止して操舵装置５０ａ〜５０ｄを制御することができる。
【００１６】
操舵制御装置１００は各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲ毎に操舵装置５０ａ〜５０ｄを有し、操舵装置５０ａ〜５０ｄは操舵角制御ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１４により独立に制御される。まず、操舵装置５０ａ〜５０ｄについて説明する。
【００１７】
前輪ＦＬ、ＦＲに配設されたナックル１５ａ、１５ｃは、車両後方の一端をタイロッド１７ａ、１７ｃと鉛直方向に回動自在に接続されている。後輪ＲＬ、ＲＲに配設されたナックル１５ｂ、１５ｄは、車両前方の一端をタイロッド１７ｂ、１７ｄと鉛直方向に回動自在に接続されている。
【００１８】
タイロッド１７ａ〜１７ｄの他端は、操舵アクチュエータ１８ａ〜１８ｄと連結され、操舵アクチュエータ１８ａ〜１８ｄにより車両幅方向に駆動される。操舵アクチュエータ１８ａ〜１８ｄは、電動モータ及び同モータの回転を直線運動に変換してアーム２１ａ〜２１ｄを車両幅方向に駆動する変換機構をそれぞれ収容している。
【００１９】
タイロッド１７ａ〜１７ｄは、車幅方向内側にてアーム２１ａ〜２１ｄと、車幅方向外側にてナックル１５ａ〜１５ｄと、それぞれ軸線回りに回動可能に連結され、アーム２１ａ〜２１ｄの車幅方向の変位に対し水平面内の揺動を吸収する。したがって、タイロッド１７ａ〜１７ｄ及びナックル１５ａ〜１５ｄを介して各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲがそれぞれ独立に操舵される。
【００２０】
操舵アクチュエータ１８ａ〜１８ｄは、各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの操舵角θａ〜θｄを検出する車輪舵角センサ１９ａ〜１９ｄを一体に有している。車輪舵角センサ１９ａ〜１９ｄは例えばアーム２１ａ〜２１ｄの車幅方向の変位量を検出する変位センサである。操舵角θａ〜θｄは、車両が直進する中立位置をゼロ度とし、左方向の操舵を正で表すとともに、右方向の操舵角を負で表す。
【００２１】
また、操舵装置５０ａ〜５０ｄは、車両の走行速度に応じて操舵角を制御するため車輪速センサ１６ａ〜１６ｄを有し、例えば、各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの車輪速に応じた周期で発生するパルスを数えて各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの車輪速を検出している。
【００２２】
運転者によるステアリングホイール１１のハンドル操作角は、ハンドル舵角センサ１２により検出される。ハンドル舵角センサ１２は、例えば車両が直進する中立位置を基準にハンドル操作角に応じたパルスを出力する非接触なロータリエンコーダである。
【００２３】
また、ステアリングホイール１１には反力アクチュエータ１３が、ステアリングシャフトと同軸に配置されている。反力アクチュエータ１３は、例えば、ステアリングホイール１１及びステアリングシャフトを軸線回りに回転駆動するための電動モータなどを有し、操舵角θａ及びθｃに応じた反力トルクをステアリングホイール１１に生じさせる。
【００２４】
なお、ステアリングシャフトには、トーションバーのような弾性体が介装されており、弾性体により、ステアリングホイール１１のハンドル操作時に弾性体の上下で若干の回転角のずれが生じるようになっている。また、ステアリングシャフトには、運転者がステアリングホイール１１に付与する操舵トルクを検出するための操舵トルクセンサがステアリングシャフトと同軸に配置されている。
【００２５】
操舵制御装置１００は、車両挙動を検出するため、例えば前後方向及び車幅方向の加速度を検出する２軸型のＧセンサ２２を有している。Ｇセンサ２２は、例えば、マイクロマシン加工で形成された静電容量型又はピエゾ抵抗型のセンサである。
【００２６】
操舵角制御ＥＣＵ１４は、プログラムを実行するＣＰＵ、プログラム実行の作業領域となりまた一時的にデータを記憶するＲＡＭ、ブートプログラムやＢＩＯＳを記憶するＲＯＭ、ＯＳやプログラム、ファイルを記憶する不揮発メモリ及びデータを入出力する入出力部、が内部バスにより接続されたコンピュータである。
【００２７】
ＣＰＵがプログラムを実行することで、ハンドル操作角や車輪速に応じて各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの目標操舵角を算出する目標操舵角演算手段３１、操舵装置５０ａ〜５０ｄの異常を検出する異常検出手段３２、異常が検出された車輪の操舵角を推定する操舵角推定手段３３、推定操舵角θa_estと異常発生時の操舵角θａの角度差を補間する操舵角補間手段３４、が実現される。
【００２８】
続いて、目標操舵角の算出について説明する。操舵角制御ＥＣＵ１４は、ＲＯＭ等にハンドル操作角と目標操舵角の関係を記憶した目標操舵角マップを記憶している。図２（ａ）は目標操舵角マップの一例を、図２（ｂ）は旋回中心Ｏと各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの距離との関係をそれぞれ示す。
【００２９】
走行速度が大きい場合に操舵角が大きいと横Ｇも大きくなり乗り心地が低下するので、目標操舵角は走行速度が大きいほど小さくなるように定められている。なお、ハンドル操作角と目標操舵角の関係は各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲ毎に記憶されている。
【００３０】
目標操舵角の算出方法は種々あるが、ここでは内輪側の目標操舵角を目標操舵角マップから抽出して旋回中心Ｏと内輪の車輪との距離を算出したのち、外輪の操舵角を旋回中心Ｏとの位置関係から算出する。したがって、内輪の目標操舵角は目標操舵角マップから抽出され、外輪の目標操舵角は内輪の目標操舵角と整合性を保つように（例えばスリップ量が最小となるように）算出される。
【００３１】
ステアリングホイール１１が右方向に操作されてハンドル操作角が負である場合、目標操舵角マップから抽出した目標操舵角θＣの符号を逆にして（負にして）旋回内側の前輪に相当する右前輪ＦＲの目標操舵角−θＣとして設定するとともに、目標操舵角マップから抽出した目標操舵角θＤの符号をそのまま旋回内側の後輪に相当する右後輪ＲＲの目標操舵角θＤとして設定する。
【００３２】
次に、車両の旋回中心Ｏから右前輪ＦＲ及び右後輪ＲＲの各中心までの距離Ｌ１，Ｌ４を計算する。この場合、旋回中心Ｏと右前輪ＦＲ及び右後輪ＲＲの回転面とを結ぶ線は直角をなすように設定されている。
【００３３】
したがって、次式（１）（２）の方程式が成立し、同方程式を解くことにより距離Ｌ１、Ｌ４を計算できる。なお、式（２）においてＫは、車両のホイールベースである。
【００３４】
Ｌ１・cos｜θＣ｜＝Ｌ４・cos｜θＤ｜          …  （１）
Ｌ１・sin ｜θＣ｜＋Ｌ４・sin｜θＤ｜＝Ｋ     …  （２）
【００３５】
次に、旋回外側の前後輪である左前輪ＦＬ及び左後輪ＲＬの目標舵角θＡ，θＢを算出する。図２（ｂ）に示すように、左右前輪ＦＬ，ＦＲの操舵方向は共にほぼ同じ方向であるので、左右前輪ＦＬ，ＦＲの目標舵角θＡ、θＣの符号は同一になり、左右後輪ＲＬ，ＲＲの操舵方向もほぼ同じ方向であるので、左右後輪ＲＬ，ＲＬの目標舵角θＢ，θＤの符号も同一になる。
【００３６】
また、同様に、旋回中心Ｏと左前輪ＦＬ及び左後輪ＲＬの回転面とを結ぶ線は直角をなすように設定されている。したがって、旋回中心Ｏから左前輪ＦＬ及び左後輪ＲＬの各中心までの距離をＬ２，Ｌ３とすると、次式（３）〜（６）が成立する。
【００３７】
Ｌ１・sin｜θＣ｜＝Ｌ２・sin｜θＡ｜           …  （３）
Ｌ４・sin｜θＤ｜＝Ｌ３・sin｜θＢ｜           …  （４）
Ｌ２・cos｜θＡ｜＝Ｌ３・cos｜θＢ｜           …  （５）
Ｌ２・sin｜θＡ｜＋Ｌ３・sin｜θＢ｜＝Ｋ       …  （６）
Ｌ１、Ｌ４は式（１）（２）から求められているので、式（３）〜（６）から左前輪ＦＬ及び左後輪ＲＬの各目標舵角θＡ、θＢを算出できる。
【００３８】
図３は、車両の所定部を中心に車体がその場で回転する回転モードにおける各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの操舵角の一例を示す。回転モードには例えば駐停車中に所定の切り替えボタンを操作したり、ハンドル操作角を最大量操作することで切り替えることができる。
【００３９】
左旋回走行時と同様に、旋回中心Ｏと各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの回転面を結ぶ直線は垂直になるように目標操舵角が設定される。したがって、回転モードでは、左前輪ＦＬと右前輪ＦＲの目標操舵角、左後輪ＲＬと右後輪ＲＲの目標操舵角は、旋回中心Ｏを通過する車両の前後方向に平行な直線に対し線対称となる。また、回転モードでは、左前輪ＦＬと左後輪ＲＬの目標操舵角、右前輪ＦＲと右後輪ＲＲの目標操舵角は、車軸と平行で旋回中心Ｏを通過する直線に対し線対称となる（以下、単に対称の関係という）。符号を考慮すると次のように表せる。なお、対称な関係があれば、旋回中心Ｏと各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの回転面を結ぶ直線は回転面に対し必ずしも垂直でなくてよい。
【００４０】
左前輪ＦＬの目標操舵角＝−θＡ
左後輪ＲＬの目標操舵角＝θＢ
右前輪ＦＲの目標操舵角＝θＣ
右後輪ＲＲの目標操舵角＝−θＤ
｜−θＡ｜＝θＣ、｜−θＡ｜＝θＢ、θＢ＝｜−θＤ｜、θＣ＝｜−θＤ｜  …（７）
【００４１】
続いて、図３のような回転モードにおける操舵装置５０ａ〜５０ｄの異常検出について説明する。本実施形態の異常とは、操舵装置５０ａ〜５０ｄを正常に制御できなくなることをいい、例えば、車輪舵角センサ１９ａ〜１９ｄのセンサ異常、車輪舵角センサ１９ａ〜１９ｄの断線等である。センサ異常は、目標操舵角に対し検出される操舵角θａ〜θｄが急変したり、目標操舵角が変化しているにもかかわらず検出される操舵角θａ〜θｄが固定値を示すことから検出できる。また、断線は、車輪舵角センサ１９ａ〜１９ｄから応答がないことから検出できる。異常検出手段３２は、このような状況が所定時間継続した場合に操舵装置５０ａ〜５０ｄに異常が生じたことを検出する。
【００４２】
続いて、異常検出時における操舵角のフェールセーフ制御について説明する。例えば、車輪舵角センサ１９ａ〜１９ｄのいずれかに異常が生じた場合、操舵角θａ〜θｄを正確に検出することができず、操舵アクチュエータ１８ａ〜１８ｄにより操舵角θａ〜θｄを適切な角度に制御できない。
【００４３】
本実施例では異常が検出されていない車輪舵角センサ１９ａ〜１９ｄが検出した操舵角θａ〜θｄにて、異常が検出された車輪舵角センサ１９ａ〜１９ｄが検出する操舵角θａ〜θｄを代用することで、故障した操舵装置５０ａ〜５０ｄの制御の継続を可能とする。
【００４４】
図４（ａ）は、回転モードにおける各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの操舵角と時間の関係の一例を示す。図４（ａ）では、車輪舵角センサ１９ａに異常が生じたものとする。異常検出手段３２が、車輪舵角センサ１９ａの異常を検出すると、操舵角推定手段３３は異常が検出されていない車輪舵角センサ１９ｂ〜１９ｄが検出した操舵角θｂ〜θｄから左前輪ＦＬの推定操舵角θa_estを推定する。
【００４５】
図４（ｂ）は異常が検出された車輪舵角センサ１９ａの操舵角θａを推定するための説明図を示す。操舵角θａと操舵角θｃは対称の関係にあるので、操舵角θｃの符号を反転すれば、操舵角θａと同程度の操舵角となると考えてよい。車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲが中立状態で回転モードへの切り替えボタンが操作されたとすると、操舵角θａとθｃは時間の経過と共にほぼ同じ早さで大きくなる。すなわち、操舵角推定手段３３は、車輪舵角センサ１９ｃが所定のサイクル時間毎に検出する操舵角θｃを反転することで推定操舵角θa_estを推定する。
【００４６】
操舵角制御ＥＣＵ１４は、例えばフィードバック制御により推定操舵角θa_estになるよう左前輪ＦＬの操舵角θａを制御する。したがって、車輪舵角センサ１９ａに異常が生じても、操舵装置５０ａを延命させることができる。なお、図４（ｂ）では、操舵角θｃを反転させたが、操舵角θｂを反転させてもよいし、操舵角θｄの符号を変えることなくそのまま代用してもよい。
【００４７】
ところで、異常が生じてから異常検出手段３２が異常を確定するまでの時間、操舵角θｃを反転させるまでの時間、が発生するため、異常が生じてから左前輪ＦＬの操舵角θａの制御を再開するまでに遅延が発生する。
【００４８】
図５は遅延を説明する説明図を示す。異常発生から制御再開までの遅延時間は、左前輪ＦＬの操舵角θａは制御されないので操舵角θａは一定値を示す。このため、制御再開時に推定操舵角θa_estに切り替えると操舵角θａから推定操舵角θa_estに急激に変化することとなり、乗員の操舵フィーリングや乗り心地が低下するおそれがある。したがって、より好ましくはこの角度差を補間して、操舵角θａをフェールセーフ制御することが望ましい。
【００４９】
そこで、操舵角補間手段３４は、異常が生じる前の操舵角θａを監視して算出した、回転モードに遷移する過程の操舵角θａの角速度にて、推定操舵角θa_estまでの角度差を補間する。角速度が得られていれば、図５に示す異常発生直前の操舵角θａと推定された推定操舵角θa_estを結ぶ線分の傾きが分かるので、異常発生直前の操舵角θａに、当該線分に該当する補間操舵角θa_hを微少量加えながら操舵アクチュエータ１８ａを制御する。これを、推定操舵角θa_estとの角度差がなくなるまで繰り返すことで、操舵角に急激に角度差が生じて操舵フィーリング等が低下することを防止できる。
【００５０】
以上の構成を用いて、操舵角制御ＥＣＵ１４が異常検出時にフェールセーフ制御する手順を図６のフローチャート図に基づき説明する。図６のフローチャート図は、例えば回転モードの切り替えボタンが操作されるとスタートする。
【００５１】
異常検出手段３２は、操舵装置５０ａ〜５０ｄのいずれか１つ以上に異常が検出したか否かの判定を繰り返す（Ｓ１０）。
【００５２】
異常が生じた場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、操舵角推定手段３３は異常の検出されない車輪の操舵角から異常の生じた車輪の推定操舵角を推定する（Ｓ２０）。なお、図６では左前輪ＦＬに異常が生じ、右前輪ＦＲの操舵角θｃから推定操舵角θa_estを推定する。また、異常が生じるまでの左前輪ＦＬの角速度は異常発生までに算出されているものとする。
【００５３】
ついで、操舵角補間手段３４は、推定操舵角θa_estと異常検出直前の操舵角θａとの角度差を、角速度に基づき補間する（Ｓ３０）。すなわち、異常検出時の操舵角θａと推定操舵角θa_estの角度差を補間操舵角θa_hにて補間する。
【００５４】
そして、操舵角制御ＥＣＵ１４は、推定操舵角θa_estになるまで、補間操舵角θa_ｈを目標に左前輪ＦＬの操舵角を制御する（Ｓ４０）。
【００５５】
本実施例によれば、車輪舵角センサ１９ａに異常が生じても、異常が生じていない車輪舵角センサ１９ｂ〜１９ｄが検出する操舵角θｂ〜θｄを用いて左前輪ＦＬの操舵角θａを制御することができる。なお、本実施例では車輪舵角センサ１９ａ〜１９ｄのいずれか１つに異常が生じることとしたが、全ての車輪舵角センサ１９ａ〜１９ｄに異常が生じない限り、同様にフェールセーフ制御することができる。
【００５６】
また、本実施例では各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの操舵角θａ〜θｄに対称な関係があることを利用したが、回転モードに限らず、かに走りなど四輪の操舵角に対称な関係があれば本実施例を好適に適用できる。
【実施例２】
【００５７】
各車輪ＦＬ、ＲＬ，ＦＲ，ＲＲに加わる車両重量配分や路面状態により、目標操舵角θＡ〜θＤに対する実際の操舵角θａ〜θｄの偏差は各車輪ＦＬ、ＲＬ，ＦＲ，ＲＲ毎にそれぞれ異なる。このため、異常の生じていない車輪舵角センサ１９ｂ〜１９ｄが検出する操舵角θｂ〜θｄも、目標操舵角θＢ〜θＤに対し偏差を有する。したがって、異常が検出された車輪舵角センサ１９ａが検出する操舵角θａに最も近い値を検出する車輪舵角センサ１９ｂ〜１９ｄの操舵角θｂ〜θｄを推定操舵角θa_estとすることが好ましい。そこで、本実施例では異常の検出されない車輪舵角センサ１９ｂ〜１９ｄが検出する操舵角θｂ〜θｄのうち、異常が検出された車輪舵角センサ１９ａが検出する操舵角θａに最も近い操舵角を推定操舵角θa_estとする。
【００５８】
図７（ａ）は、各車輪ＦＬ、ＲＬ，ＦＲ，ＲＲの操舵角と時間の関係の一例を示す図である。時刻ｔ１にて操舵装置５０ａに異常が生じたとすると、操舵角推定手段３３は、操舵角θｂと操舵角θｃの符号を反転させ、操舵角θａと反転させた操舵角θｂ、θｃ及び操舵角θｄを比較する。そして、｜θａ｜−｜θｂ｜、｜θａ｜−｜θｃ｜、｜θａ｜−｜θｄ｜、の差が最小となる操舵角θｂ〜θｄのいずれかを推定操舵角θa_estに選択する。
【００５９】
図７（ａ）では、右前輪ＦＲの操舵角θｃを採用した。このように推定操舵角を求めるための操舵角を選択することで、車両重量配分や路面状態の影響を最小限にすることができる。
【００６０】
ところで、本実施例の場合、最も差が小さい操舵角を用いても、遅延だけでなく偏差による角度差が生じている。そこで、角度差を急激にゼロにすることに起因するフィーリングの悪化を避けるために、角度差をもった補間操舵角θa_hを設定する。
【００６１】
一方で、推定操舵角θa_estと実際の操舵角θａとの間に角度差が残った状態が続くのを避けるために、角度差の大きさに応じた補正値を求め、推定操舵角θa_estに徐々に近づくように操舵アクチュエータ１８ａを制御する。
【００６２】
したがって、本実施例では図７（ｂ）に示すように、異常検出時を境に操舵角θａの角速度が変化して、推定操舵角θa_estとの角度差が徐々になくなる補間操舵角θa_hを決定し操舵角θａを制御する。
【００６３】
図８（ａ）は角度差と補正量の関係を示す補正マップ１を、図８（ｂ）は時間と補正ゲインの関係を示す補正マップ２を、図８（ｃ）は補正マップ１，２により操舵角θａを制御することで角度差が時間と共にゼロに漸近する制御例を、それぞれ示す。角度差が大きいほど補正量を大きくし角度差が小さくなると補正量を小さくすると共に（図８（ａ））、時間の経過と共に補正ゲインを大きくすることで（図８（ｂ））、角度差の大きい状態から角度差がゼロになる状態までフィーリングを悪化させずに制御できるようになる（図８（ｃ））。すなわち、図８（ｃ）に示すように、補正開始初期は角度差が大きいが緩やかに角度差が低減し、やがて角度差の低減速度が早くなると共に、補正開始から時間が経過し角度差が小さくなるにつれて角度差の低減速度が緩やかになる。
【００６４】
なお、車輪速に応じてさらに補正ゲインを調整する補正マップ３を用いてもよい。図８（ｄ）は車輪速と補正ゲインの関係を示す補正マップ３の一例を示す。図８（ｄ）の補正ゲインは、車速が大きいと補正ゲインが緩やかに低減するので、車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの車輪速が高速な場合には補正量が小さくなり、車輪速が大きい場合には補正を緩やかにでき違和感を感じさせることを少なくできる。
【００６５】
以上の構成を用いて、操舵角制御ＥＣＵ１４が異常検出時にフェールセーフ制御する手順を図９のフローチャート図に基づき説明する。図９のフローチャート図は、例えば回転モードの切り替えボタンが操作されるとスタートする。
【００６６】
異常検出手段３２は、操舵装置５０ａ〜５０ｄのいずれか１つ以上に異常が検出したか否かの判定を繰り返す（Ｓ１０）。
【００６７】
異常が生じた場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、操舵角推定手段３３は、異常検出直後の操舵角θａに最も近い操舵角を車輪ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの操舵角θｂ〜θｄから選択する（Ｓ２１）。ここでは、右前輪ＦＲの操舵角θｃを選択したとする。したがって、操舵角θｃが推定操舵角θa_estとなり、以降は車輪舵角センサ１９ｃの検出する操舵角θｃを用いて操舵角θａを制御する。
【００６８】
ついで、操舵角補間手段３４は、推定操舵角θa_estと異常検出直前の操舵角θａとの角度差を、補正マップ１，２に基づき補間する補間操舵角θa_hを決定する（Ｓ３１）。これにより、図８（ｃ）に示すように、角速度を可変に制御しながら滑らかに推定操舵角θa_estに漸近させることができる。
【００６９】
そして、操舵角制御ＥＣＵ１４は、推定操舵角θa_estになるまで、補間操舵角θa_hを目標に左前輪ＦＬの操舵角を制御する（Ｓ４０）。
【００７０】
本実施例によれば、車輪舵角センサ１９ａに異常が生じても、異常が生じていない車輪舵角センサ１９ｂ〜１９ｄが検出する操舵角θｂ〜θｄを用いて左前輪ＦＬの操舵角θａを制御することができる。また、車両重量配分や路面状況の影響を考慮して適切な車輪舵角センサ１９ｂ〜１９ｄを選択し、徐々に操舵角θａを制御するのでフィーリングを悪化させることなく操舵できる。
【実施例３】
【００７１】
本実施例では、車両で検出しうる物理量を利用して、異常が検出された車輪舵角センサ１９ａ〜１９ｄの操舵角θａ〜θｄをフェールセーフ制御する。なお、本実施例においても左前輪ＦＬの車輪舵角センサ１９ａに異常が生じたものとする。
【００７２】
〔車輪速を利用したフェールセーフ〕
回転モードでは、各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ，ＲＲの車輪速は同程度のはずであるが、操舵角が適切でない状態で回転するとその車輪（異常のある左前輪ＦＬ）の車輪速が低下することを利用して、左前輪ＦＬの操舵角θａを制御する。
【００７３】
図１０（ａ）は、本実施例の操舵制御装置１００のブロック図を示す。なお、図１０（ａ）において図１と同一部分には同一の符号を付しその説明は省略する。図１０（ａ）に示すように、操舵制御装置１００はＣＰＵがプログラムを実行して実現される操舵角設定手段３６及び判定手段３５を有する。操舵角設定手段３６は、異常の検出された車輪舵角センサ１９ａが検出する操舵角θａが漸増又は漸減する操舵角を設定するので、操舵アクチュエータ１８ａは左前輪ＦＬの操舵角を緩やかに制御することができる。
【００７４】
判定手段３５は、各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの車輪速を監視し、車輪舵角センサ１９ａの異常が検出された左前輪ＦＬの車輪速が他の車輪ＲＬ、ＦＲ、ＲＲと同程度となったか否かを判定する。操舵角が適切でない状態で回転すると車輪速が低下するが、同程度となれば左前輪ＦＬの操舵角θａを適切に制御できたことになる。
【００７５】
図１１は、操舵制御装置１００が車輪速に基づき操舵角θａを制御するフローチャート図の一例を示す。
【００７６】
ａ１．まず、各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの駆動力を制御する例えば駆動力制御ＥＣＵは、異常が検出された左前輪ＦＬの車輪駆動力をフリーにする。そして、異常が検出されていない車輪ＲＬ、ＦＲ、ＲＲを所定の駆動力にて回転させ、左前輪ＦＬの車輪速と車輪ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの車輪速が一致するか否か（差異が所定内に収まるか）を検出する。なお、車輪ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの車輪速は、車輪の駆動力と操舵角θｂ〜θｄとの関係に応じて予め既知である。
【００７７】
ａ２．次に、操舵角設定手段３６は左前輪ＦＬの操舵角を漸増又は漸減させ、これにより操舵アクチュエータ１８ａが左前輪ＦＬの操舵角を左右どちらか一方に大きくなるよう操舵する。
【００７８】
ａ３．判定手段３５は、正常な車輪ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの車輪速に対し左前輪ＦＬの車輪速が小さくなるか否かを判定し、小さくなるなら操舵アクチュエータ１８ａを停止し、左前輪ＦＬの車輪駆動を再開する。
【００７９】
ａ４．操舵角設定手段３６は左前輪ＦＬの操舵角をステップａ２と逆に漸減又は漸増させ、これにより操舵アクチュエータ１８ａが左前輪ＦＬの操舵角をａ２と逆に操舵する。そしてステップａ３に戻り、左前輪ＦＬの車輪速が小さくなれば、操舵アクチュエータ１８ａを停止し、左前輪ＦＬの車輪駆動を再開する。
【００８０】
すなわち、正常な車輪の車輪速になるように異常の検出された左前輪ＦＬの操舵角を制御することで、左前輪ＦＬの操舵角を回転モードに適した操舵角に制御でき、車輪舵角センサ１９ａに異常が生じてもフェールセーフ制御することができる。また、車輪速又は車速が低速でも操舵角θａのずれを補正できる。
【００８１】
〔横Ｇを利用したフェールセーフ〕
カーブを走行中に操舵角θａが適切に制御されていないと、左前輪ＦＬの車輪速が低下するので車両に作用する横Ｇも小さくなる。各輪の車輪速（車速）は検出されており、カーブの曲率半径はハンドル操舵角と相関するので、左前輪ＦＬに異常がなければハンドル操作角及び車速と車両に加わる横Ｇには所定の関係がある。この関係を予め記憶しておくことで、ハンドル操作角と車輪速がわかれば、横Ｇが所定の値になるように左前輪ＦＬの操舵角を調整することで車輪舵角センサ１９ａに異常があっても操舵角θａをフェールセーフ制御することができる。
【００８２】
図１０（ｂ）は、操舵制御装置１００のブロック図を示す。図１０（ｂ）は車輪速センサ１６ａ〜１６ｄの代わりにＧセンサ２２を用いる。操舵角θａがハンドル操作角に適した操舵角とずれていると、左前輪ＦＬの車輪速が低くなりその結果横Ｇも小さくなる。正常時のハンドル操作角、車輪速及び横Ｇの関係は既知であるので、判定手段３５が検出された横Ｇを正常時の横Ｇと比較し、操舵角設定手段３６が、正常時の横Ｇが得られるように操舵角θａを設定することで、操舵角θａを適切に制御できるようになる。
【００８３】
図１２は、操舵制御装置１００が横Ｇに基づき操舵角θａを制御するフローチャート図の一例を示す。なお、すでに左前輪ＦＬの異常が確定されている。
【００８４】
ｂ１．まず、操舵角設定手段３６は左前輪ＦＬの操舵角を漸増又は漸減させ、これにより操舵アクチュエータ１８ａが左前輪ＦＬの操舵角を左右どちらか一方に大きくなるよう操舵する。
【００８５】
ｂ２．そして、判定手段３５は横Ｇが正常値まで増大するか否かを判定する。正常値まで増大した場合は、操舵アクチュエータ１８ａを停止し、停止した時の操舵角θａが回転モードに適切な操舵角θａとなる。
【００８６】
ｂ３．正常値まで増大しない場合、操舵角設定手段３６は、操舵角θａをｂ１と逆方向に漸減又は漸増させ、これにより操舵アクチュエータ１８ａが左前輪ＦＬの操舵角をｂ１と逆に操舵する。逆に駆動することで、横Ｇが正常値まで増大した場合は、操舵アクチュエータ１８ａを停止する。
【００８７】
すなわち、正常な横Ｇになるように異常の検出された左前輪ＦＬの操舵角θａを制御することで、左前輪ＦＬの操舵角θａをカーブ走行に適した操舵角に制御でき、車輪舵角センサ１９ａに異常が生じても操舵角θａをフェールセーフ制御することができる。
【００８８】
なお、ここではカーブの走行を例にして説明したが、回転モード時にも同様に横Ｇが正常な値になるように左前輪ＦＬの操舵角θａを回転モードに適した操舵角に制御できる。回転モード時は上記のように各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲが所定の操舵角θａ〜θｄに制御されるので、ハンドル操作角を検出する必要がなく、回転モード時における車輪速と横Ｇの関係から、横Ｇが正常な値になるように操舵角θａを制御すればよい。
【００８９】
〔反力アクチュエータ１３を利用したフェールセーフ〕
直進走行時におけるフェールセーフについて説明する。図１３（ａ）は、操舵角に異常が生じた場合の車両の平面図を示す。図１３（ａ）では、左前輪ＦＬの操舵装置５０ａに異常が検出され、操舵角θａが適切に制御されていない。
【００９０】
ところで、ステアリングホイール１１には反力アクチュエータ１３が配置されており、実際の操舵角θａ及びθｃに応じて反力を生じさせる。これにより、路面が前輪ＦＬ，ＦＲに作用する路面反力を運転者に伝達することができる。操舵角θａ及びθｃは、運転者によるハンドル操作角に依存するとしてよいので、ハンドル操作角と反力アクチュエータ１３による反力には、予め設定された所定の関係がある。
【００９１】
したがって、ハンドル操作角と反力の関係に所定以上のずれが所定時間以上生じた場合には、操舵角θａ又はθｃが適切な角度でないこと、すなわち車輪舵角センサ１９ａに異常があると考えられ、異常検出手段３２が異常を検出することができる。
【００９２】
図１３（ｂ）は操舵制御装置１００のブロック図を示す。操舵制御装置１００はＣＰＵがプログラムを実行して実現される操舵角補正手段３７を有する。操舵角補正手段３７は、反力アクチュエータ１３の検出する反力とハンドル操作角から操舵角θａのずれ量を検出する。
【００９３】
車両が直進走行している場合、ハンドル操作角は中立状態で反力が生じないはずであるので、ずれ量の検出は直進走行時が好適となる。直進走行時はハンドル操作角がゼロの状態が所定時間継続すると考えてよいので操舵角θａのずれ量も検出しやすい。
【００９４】
直進走行時、操舵角補正手段３７は、反力（ずれ量）がゼロとなるように操舵角θａを補正し、操舵アクチュエータ１８ａを制御する。この補正により、反力がゼロになれば、操舵角θａがゼロになり、中立位置に操舵できたと推定できる。
【００９５】
なお、反力とハンドル操作角のずれ量が大きい場合に急激に補正するとフィーリングが悪化するので、ずれ量（直進走行時は反力）に応じて補正量を調整することが好適となる。図１３（ｃ）はずれ量と操舵角θａの補正量の関係の一例を示す。図１３（ｃ）のようにずれ量が小さい場合には補正量も小さくすることで、操舵角θａを徐々に補正することができる。
【００９６】
本実施例によれば、回転モードのように滑りなく旋回している場合には、いくつかの物理量を比較することで、異常のある操舵装置５０ａの操舵角を適切に操舵することができる。
【００９７】
以上説明したように、本実施形態の操舵制御装置１００は、いずれかの車輪舵角センサ１９ａ〜１９ｄに異常が検出されても、すぐに走行不能となることを防止して車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの操舵角を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】操舵制御装置の概略構成図である。
【図２】目標操舵角マップの一例を示す図である。
【図３】車両の所定部を中心に車体がその場で回転する回転モードにおける各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの操舵角の一例を示す図である。
【図４】回転モードにおける各車輪ＦＬ、ＲＬ、ＦＲ、ＲＲの操舵角と時間の関係の一例を示す図である。
【図５】遅延を説明する説明図である。
【図６】操舵角制御ＥＣＵが異常検出時にフェールセーフ制御する手順を示すフローチャート図である。
【図７】各車輪ＦＬ、ＲＬ，ＦＲ，ＲＲの操舵角と時間の関係の一例を示す図である（実施例２）。
【図８】角度差と補正量の関係を示す補正マップ等を示す図である。
【図９】操舵角制御ＥＣＵが異常検出時にフェールセーフ制御する手順を示すフローチャート図である（実施例２）。
【図１０】操舵角制御装置のブロック図の一例である（実施例３）。
【図１１】操舵角制御装置が車輪速に基づき操舵角θａを制御するフローチャート図の一例である。
【図１２】操舵角制御装置が横Ｇに基づき操舵角θａを制御するフローチャート図の一例である。
【図１３】操舵角に異常が生じた場合の車両の平面図等である。
【符号の説明】
【００９９】
１１      ステアリングホイール
１２      ハンドル舵角センサ
１３      反力アクチュエータ
１４      操舵角制御ＥＣＵ
１５ａ〜１５ｄ  ナックル
１６ａ〜１６ｄ  車輪速センサ
１７ａ〜１７ｄ  タイロッド
１８ａ〜１８ｄ  操舵アクチュエータ
１９ａ〜１９ｄ  車輪舵角センサ
２２      Ｇセンサ
５０ａ〜５０ｄ  操舵装置
３１      目標操舵角演算手段
３２      異常検出手段
３３      操舵角推定手段
３４      操舵角補間手段
３５      判定手段
３６      操舵角設定手段
３７      操舵角補正手段
１００    操舵制御装置
【図１】
2009023561.tif 000003
【図２】
2009023561.tif 000004
【図３】
2009023561.tif 000005
【図４】
2009023561.tif 000006
【図５】
2009023561.tif 000007
【図６】
2009023561.tif 000008
【図７】
2009023561.tif 000009
【図８】
2009023561.tif 000010
【図９】
2009023561.tif 000011
【図１０】
2009023561.tif 000012
【図１１】
2009023561.tif 000013
【図１２】
2009023561.tif 000014
【図１３】
2009023561.tif 000015