JP7247744B2 - 操舵制御方法及び操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵制御方法及び操舵制御装置に関する。

特許文献１には、操向輪の実転舵角と目標転舵角との偏差を積分し、積分した偏差に応じて操向輪を転舵する転舵アクチュエータを駆動することにより、実転舵角と目標転舵角との偏差が減少するように操向輪の転舵角を制御する操舵装置が記載されている。

特開２０１３－１００００６号公報

複数の転舵アクチュエータを有する操舵装置において、実転舵角と目標転舵角との偏差の積分値に応じて転舵アクチュエータを駆動すると、転舵アクチュエータの異常発生時に異常な転舵アクチュエータの駆動を停止して正常な転舵アクチュエータのみを駆動しても、実転舵角が振動的になることがあった。
本発明は、操向輪の実転舵角と目標転舵角との偏差の積分成分に応じて複数の転舵アクチュエータを駆動する操舵制御において、異常が発生した転舵アクチュエータの駆動を停止して正常な転舵アクチュエータで転舵しようとする時の転舵角の挙動を改善することを目的とする。

本発明の一態様による操舵制御方法では、車両の操向輪の実転舵角を検出し、操向輪の目標転舵角を算出し、実転舵角と目標転舵角との角度偏差の積分成分を算出し、角度偏差が減少するように積分成分に応じて操向輪を転舵する複数のアクチュエータを駆動し、複数の転舵アクチュエータの各々の異常を検出し、複数の転舵アクチュエータのうちいずれかの転舵アクチュエータの異常が検出された場合には、いずれかの転舵アクチュエータの駆動を停止し、異常の検出時点における積分成分を予め定めた所定値以下に制限し、制限した積分成分に対して検出時点後からの角度偏差の積分成分を加えた補正積分成分に基づいて、複数の転舵アクチュエータのうち正常な転舵アクチュエータを駆動する。

本発明の一態様によれば、操向輪の実転舵角と目標転舵角との偏差の積分成分に応じて複数の転舵アクチュエータを駆動する操舵制御において、異常が発生した転舵アクチュエータの駆動を停止して正常な転舵アクチュエータで転舵しようとする時の転舵角の挙動が改善される。

実施形態の操舵装置の一例の概略構成図である。 転舵コントローラの操舵制御機能を示すブロック図である。 従来例における転舵アクチュエータの異常発生時の転舵角の挙動の説明図である。 実施形態の操舵装置における転舵アクチュエータの異常発生時の転舵角の挙動の説明図である。 実施形態の操舵制御方法の一例のフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる場合が含まれる。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、下記の実施形態に例示した装置や方法に特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（構成）
図１は、実施形態の操舵装置の概略構成図である。
ステアリングホイール１１は、ステアリングシャフト１２に連結され、車輪（操向輪）１３Ｌ及び１３Ｒは、ナックルアーム１４、タイロッド１５、ラック軸１６、及びピニヨンギヤ１７を順に介して第１ピニヨンシャフト１８に連結される。ステアリングシャフト１２及び第１ピニヨンシャフト１８は、クラッチ１９を介して接続又は遮断の何れかに切替え可能な状態で連結されている。

ここで、クラッチ１９の入力側に存在するステアリングホイール１１、及びステアリングシャフト１２は、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト１２が回転する操舵入力機構ＳｔＩＮである。また、クラッチ１９の出力側に存在するナックルアーム１４、タイロッド１５、ラック軸１６、ピニヨンギヤ１７、及び第１ピニヨンシャフト１８は、第１ピニヨンシャフト１８の回転によって車輪１３Ｌ及び１３Ｒが転舵される転舵出力機構ＳｔＯＵＴである。

したがって、クラッチ１９を接続（締結）した状態では、ステアリングホイール１１を回転させると、ステアリングシャフト１２、クラッチ１９、及び第１ピニヨンシャフト１８が回転する。第１ピニヨンシャフト１８の回転運動は、ラック軸１６及びピニヨンギヤ１７によってタイロッド１５の進退運動に変換され、ナックルアーム１４を介して車輪１３Ｌ及び１３Ｒが転舵される。

クラッチ１９は、無励磁締結形の電磁クラッチからなる。すなわち、電磁コイルが無励磁のときに、例えばカムローラ機構により、入力軸のカム面と出力軸の外輪との間にローラが噛み合い、入力軸と出力軸とが締結される。一方、電磁コイルを励磁するときに、アーマチュアの吸引により、入力軸のカム面と出力軸の外輪との間でローラの噛み合いが解除され、入力軸と出力軸とが遮断される。

ラック軸１６は、車体左右方向（車幅方向）に延在し、その一方側（ここでは車体右側）にラックギヤ（歯）３１を形成してあり、このラックギヤ３１にピニヨンギヤ１７を噛合させている。ラックギヤ３１とピニヨンギヤ１７との噛合状態はリテーナ機構によって調整される。
第１ピニヨンシャフト１８は、クラッチ側の入力軸と、ピニヨンギヤ側の出力軸とからなり、その出力軸には、例えばウォームギヤ３２を介して第１転舵モータＭ１を連結してある。第１転舵モータＭ１には、モータ回転角を検出するレゾルバ３３を設けてある。

ウォームギヤ３２は、第１ピニヨンシャフト１８に連結されたウォームホイールと、第１転舵モータＭ１に連結されたウォームとからなり、ウォーム軸をウォームホイール軸に対して斜交させている。これは第１ピニヨンシャフト１８に対する軸直角方向のモジュールを小さくするためである。
ウォームギヤ３２は、ウォームの回転によってウォームホイールが回転し、またウォームホイールの回転によってもウォームが回転するように、つまり逆駆動が可能となるように、ウォームのねじれ角を安息角（摩擦角）よりも大きくしてある。

第１ピニヨンシャフト１８における入力軸と出力軸との間には、トルクセンサ３４を設けている。
上記のピニヨンギヤ１７、第１ピニヨンシャフト１８の出力軸、ウォームギヤ３２、第１転舵モータＭ１、レゾルバ３３、及びトルクセンサ３４は、第１転舵アクチュエータＡ１を形成する。第１転舵アクチュエータＡ１は、一体化した複合部品（アッセンブリ）であってよい。

第１転舵アクチュエータＡ１によれば、クラッチ１９を遮断している状態で、第１転舵モータＭ１を駆動すると、ウォームギヤ３２を介して第１ピニヨンシャフト１８が回転するので、第１転舵モータＭ１の回転角に応じて車輪１３Ｌ及び１３Ｒの転舵角が変化する。したがって、クラッチ１９を遮断しているときに、運転者のステアリング操作に応じて第１転舵モータＭ１を駆動制御することにより、ステアリングバイワイヤ機能として所望のステアリングコントロール特性が実現される。

さらに、クラッチ１９を接続している状態で、第１転舵モータＭ１を駆動すると、ウォームギヤ３２を介して第１ピニヨンシャフト１８にモータトルクが伝達される。したがって、クラッチ１９を接続しているときに、運転者のステアリング操作に応じて第１転舵モータＭ１を駆動制御することにより、運転者の操作負担を軽減する所望のアシスト特性が実現される。

ラック軸１６の他方側（ここでは車体左側）には、ピニヨンギヤ３５を介して第２ピニヨンシャフト３６が連結されている。すなわち、ラック軸１６の他方側（ここでは車体左側）にラックギヤ（歯）３７を形成してあり、このラックギヤ３７にピニヨンギヤ３５を噛合させている。ラックギヤ３７とピニヨンギヤ３５との噛合状態はリテーナ機構によって調整される。

第２ピニヨンシャフト３６には、例えばウォームギヤ３８を介して第２転舵モータＭ２を連結してある。第２転舵モータＭ２は、第１転舵モータＭ１と同一型のモータである。第２転舵モータＭ２には、モータ回転角を検出するレゾルバ３９を設けてある。
ウォームギヤ３８は、第２ピニヨンシャフト３６に連結されたウォームホイールと、第２転舵モータＭ２に連結されたウォームとからなり、ウォーム軸をウォームホイール軸に対して斜交させている。これは第２ピニヨンシャフト３６に対する軸直角方向のモジュールを小さくするためである。

ウォームギヤ３８は、ウォームの回転によってウォームホイールが回転し、またウォームホイールの回転によってもウォームが回転するように、つまり逆駆動が可能となるように、ウォームのねじれ角を安息角（摩擦角）よりも大きくしてある。
上記のピニヨンギヤ３５、第２ピニヨンシャフト３６の出力軸、ウォームギヤ３８、第２転舵モータＭ２、及びレゾルバ３９は、第２転舵アクチュエータＡ２を形成する。第２転舵アクチュエータＡ２は、一体化した複合部品（アッセンブリ）であってよい。

第２転舵アクチュエータＡ２によれば、クラッチ１９を遮断している状態で、第２転舵モータＭ２を駆動すると、ウォームギヤ３２を介して第２ピニヨンシャフト３６が回転するので、第２転舵モータＭ２の回転角に応じて車輪１３Ｌ及び１３Ｒの転舵角が変化する。したがって、クラッチ１９を遮断しているときに、運転者のステアリング操作に応じて第２転舵モータＭ２を駆動制御することにより、ステアリングバイワイヤ機能として所望のステアリングコントロール特性が実現される。

ステアリングシャフト１２には、反力モータ５１を連結してある。反力モータ５１は、ステアリングシャフト１２と共に回転するロータと、このロータに対向してハウジングに固定されるステータと、を備える。ロータは、周方向に等間隔に並べたマグネットを、例えばインサートモールドによってロータコアに固定して形成してある。ステータは、コイルを巻装した鉄心を周方向に等間隔に並べ、ハウジングに対して例えば焼き嵌めによって固定して形成してある。反力モータ５１には、モータ回転角を検出するレゾルバ５２を設けてある。

ステアリングシャフト１２には、操舵角センサ５３を設けてある。
反力モータ５１によれば、クラッチ１９を遮断している状態で、反力モータ５１を駆動すると、ステアリングシャフト１２にモータトルクが伝達される。したがって、クラッチ１９を遮断してステアリングバイワイヤを実行しているときに、路面から受ける反力に応じて反力モータ５１を駆動制御することにより、運転者のステアリング操作に対して操作反力を付与する所望の反力特性が実現される。

次に、制御系統の構成について説明する。
本実施形態では、第１転舵コントローラ（転舵ＥＣＵ１）７１と、第２転舵コントローラ（転舵ＥＣＵ２）７２と、反力コントローラ（反力ＥＣＵ）７３と、を備える。各コントローラは、例えばマイクロコンピュータからなる。
第１転舵コントローラ７１と、第２転舵コントローラ７２と、反力コントローラ７３は、通信線７４によって相互通信可能に接続されている。すなわち、例えばＣＳＭＡ／ＣＡ方式の多重通信（ＣＡＮ：Controller Area Network）やフレックスレイ（Flex Ray）等の車載通信ネットワーク（車載ＬＡＮ）規格を用いた通信路を構築してある。

また、各コントローラは、通信線７５によってクラッチ１９に接続されている。この通信線７５は、クラッチ１９を接続又は遮断の何れかに切替え可能なクラッチ制御信号を出力する通信路である。
クラッチ制御信号は、クラッチ１９を遮断するための信号であり、各コントローラがクラッチ制御信号を出力しているときに、クラッチ１９が遮断され、何れかのコントローラがクラッチ制御信号の出力を停止すると、クラッチ１９が接続される。

第１転舵コントローラ７１は、レゾルバ３３、トルクセンサ３４、及び操舵角センサ５３からの信号を入力し、駆動回路を介して第１転舵モータＭ１を駆動制御する。第２転舵コントローラ７２は、レゾルバ３９、及び操舵角センサ５３からの信号を入力し、駆動回路を介して第２転舵モータＭ２を駆動制御する。反力コントローラ７３は、レゾルバ５２、及び操舵角センサ５３からの信号を入力し、駆動回路を介して反力モータ５１を駆動制御する。
レゾルバ３３及び３９、第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２、第１及び第２転舵コントローラ７１及び７２、並びに反力コントローラ７３は、操舵制御装置を形成する。

他の構成例では、第１転舵コントローラ７１、第２転舵コントローラ７２及び反力コントローラ７３は、同じ演算処理を実行する冗長システムを構成してもよい。
例えば、第１転舵コントローラ７１、第２転舵コントローラ７２及び反力コントローラ７３は、レゾルバ３３、３９、５２、トルクセンサ３４、操舵角センサ５３からの信号を通信線７４で共有し、全てのコントローラ７１～７３の各々が、第１転舵モータＭ１、第２転舵モータＭ２及び反力モータ５１の駆動制御に必要な演算処理を行ってよい。
第１転舵コントローラ７１、第２転舵コントローラ７２及び反力コントローラ７３は、各々の演算結果を照合することにより相互に健全性を判断し、正常なコントローラのいずれか１つのコントローラの演算結果により、第１転舵モータＭ１、第２転舵モータＭ２及び反力モータ５１を制御してよい。
なお、第１転舵コントローラ７１、第２転舵コントローラ７２及び反力コントローラ７３を単一のコントローラとして構成してもよい。

レゾルバ３３は、第１転舵モータＭ１のモータ回転角θｍ１を検出する。このレゾルバ３３は、ステータコイルに励磁信号が入力されるときに、ロータの回転角に応じた検出信号をロータコイルから出力する。第１転舵コントローラ７１は、信号処理回路により、励磁信号をステータコイルに出力すると共に、ロータコイルから入力される検出信号の振幅変調に基づいて第１転舵モータＭ１のモータ回転角θｍ１を判断する。なお、第１転舵コントローラ７１は、右旋回を正の値として処理し、左旋回を負の値として処理する。
同様に、第２転舵モータＭ２のモータ回転角θｍ２については、レゾルバ３９を介して第２転舵コントローラ７２で検出し、反力モータ５１のモータ回転角θｒについては、レゾルバ５２を介して反力コントローラ７３で検出する。

トルクセンサ３４は、第１ピニヨンシャフト１８に入力されるトルクＴｓを検出する。このトルクセンサ３４は、第１ピニヨンシャフト１８の入力側と出力側との間に介在させたトーションバーの捩れ角を、例えばホール素子で検出し、多極磁石とヨークとの相対角度変位によって生じる磁束密度の変化を電気信号に変換して第１転舵コントローラ７１に出力する。第１転舵コントローラ７１は、入力された電気信号からトルクＴｓを判断する。なお、第１転舵コントローラ７１は、運転者の右操舵を正の値として処理し、左操舵を負の値として処理する。

操舵角センサ５３は、例えばロータリエンコーダからなり、ステアリングシャフト１２の操舵角θｓ（実操舵角）を検出する。この操舵角センサ５３は、ステアリングシャフト１２と共に円板状のスケールが回転するときに、スケールのスリットを透過する光を二つのフォトトランジスタで検出し、ステアリングシャフト１２の回転に伴うパルス信号を各コントローラに出力する。各コントローラは、入力されたパルス信号からステアリングシャフト１２の操舵角θｓを判断する。なお、各コントローラは、右旋回を正の値として処理し、左旋回を負の値として処理する。

以下、２つの転舵アクチュエータＡ１及びＡ２でステアリングバイワイヤ制御を実行する場合の各コントローラの機能について説明する。
この場合、クラッチ制御信号を出力してクラッチ１９を遮断した状態で、第１転舵コントローラ７１で第１転舵モータＭ１を駆動制御すると共に、第２転舵コントローラ７２で第２転舵モータＭ２を駆動制御し、転舵角制御を実行する。すなわち、第１転舵モータＭ１及び第２転舵モータＭ２が協働し、必要とされる転舵力を分担して出力する。一方、反力コントローラ７３で反力モータ５１を駆動制御し、反力制御を実行する。これにより、ステアリングバイワイヤ機能として、所望のステアリング特性を実現し、且つ良好な操作フィーリングを実現する。

第１転舵コントローラ７１及び第２転舵コントローラ７２は、操舵角θｓに対する車輪１３Ｌ及び１３Ｒの目標転舵角θｔを設定すると共に、車輪１３Ｌ及び１３Ｒの実転舵角θｗを推定する。そして、モータ回転角θｍ１及びθｍ２を入力し、目標転舵角θｔに実転舵角θｗが一致するように、例えばロバストモデルマッチング手法などを用いて第１転舵モータＭ１及び第２転舵モータＭ２を駆動制御する。

目標転舵角θｔの設定は、例えば操舵角θｓに対する目標転舵角θｔの関係を予めマップとして記憶しておき、操舵角センサ５３で検出された操舵角θｓと記憶したマップを参照して目標転舵角θｔを設定することができる。なお、操舵角θｓに対する目標転舵角θｔの関係を予め数式として記憶しておき、操舵角センサ５３で検出された操舵角θｓを予め数式に代入して目標転舵角θｔを算出し、設定しても良い。また、操舵角θｓに対する目標転舵角θｔの関係は車速Ｖに応じて変更する。すなわち、据え切り時や低速走行時には、運転者の操作負担を軽減するために、小さな操舵角θｓで大きな実転舵角θｗが得られるように操舵角θｓに対する目標転舵角θｔの関係を変更する。また、高速走行時には、過敏な車両挙動を抑制し、走行安定性を確保するために、操舵角θｓの変化に対する実転舵角θｗの変化が抑制されるように目標転舵角θｔを設定する。
実転舵角θｗの推定は、操舵角θｓ、モータ回転角θｍ１、モータ回転角θｍ２等に基づいて行う。なお、ラック軸１６の中立位置（直進状態での位置）からの移動量を検出するセンサを備え、センサで検出したラック軸１６の中立位置からの移動量に基づいて実転舵角θｗを推定しても良い。実転舵角θｗの推定方法は適宜公知の手法に変更可能である。

反力コントローラ７３は、ステアリング操作時に路面から受ける反力に相当する目標反力トルクＴｒ＊を設定し、この目標反力トルクＴｒ＊に反力モータ５１のトルクが一致するように、反力モータ５１を駆動制御する。
目標反力トルクＴｒ＊の設定は、例えば操舵角θｓ、第１転舵モータＭ１に流れる電流Ｉｍ１、第２転舵モータＭ２に流れる電流Ｉｍ２等に基づいて行う。あるいは操向輪にタイヤ横力を検出する横力センサを備え、操舵角θｓと横力センサで検出したタイヤ横力に基づいて目標反力トルクＴｒ＊を設定しても良い。

図２は、第１及び第２転舵コントローラ７１及び７２の操舵制御機能を示すブロック図である。第１及び第２転舵コントローラ７１及び７２は、互いに同様の構成を備えており、目標転舵角算出部８０と、フィードバック（ＦＢ）制御部８１と、外乱オブザーバ８２と、駆動回路８３と、異常検出部８４と、遮断器８５と、積分値低減部８６を備える。
目標転舵角算出部８０は、操舵角θｓと車速Ｖに応じて目標転舵角θｔを算出する。

フィードバック制御部８１は、実転舵角θｗを目標転舵角θｔに一致させるモータ電流指令値（すなわち実転舵角θｗと目標転舵角θｔとの角度偏差（θｔ－θｗ）を減少させるモータ電流指令値）を算出する。
例えば、第１転舵モータＭ１のモータ電流指令値は、第１転舵コントローラ７１のフィードバック制御部８１が算出し、第２転舵モータＭ２のモータ電流指令値は、第２転舵コントローラ７２のフィードバック制御部８１が算出する。

また、第１及び第２転舵コントローラ７１及び７２で冗長システムを構成する場合には、第１及び第２転舵コントローラ７１及び７２の各々で第１及び第２転舵モータＭ１及びＭ２のモータ電流指令値を算出してもよい。
例えばフィードバック制御部８１は、ロバストモデルマッチング手法などを用いて、角度偏差（θｔ－θｗ）に所定のゲイン（係数）を乗じた比例値（比例成分）を含んだモータ電流指令値を算出する。

外乱オブザーバ８２は、減算器９０及び９４と、ローパスフィルタ９１及び９２と、フィルタ９３とを備えており、フィードバック制御部８１によるフィードバック制御に加わる外乱を除去する。
フィードバック制御部８１により算出されたモータ電流指令値は、減算器９０を経た後にローパスフィルタ９１に入力され、高周波成分が除去されて減算器９４に入力される。

実転舵角θｗは、ローパスフィルタ９２により高周波成分が除去されてフィルタ９３に入力される。フィルタ９３は、転舵モータと転舵出力機構ＳｔＯＵＴの伝達関数Ｇ（ｓ）の逆関数Ｇ^－１（ｓ）を有するフィルタである。減算器９４がフィルタ９３の出力からモータ電流指令値を減じることで外乱の推定値が得られる。減算器９０は、フィードバック制御部８１により算出されたモータ電流指令値から外乱の推定値を減じることで、外乱の影響を除去する。

ここで、外乱オブザーバ８２の減算器９０→ローパスフィルタ９１→減算器９４→減算器９０のループでは、フィードバック制御部８１の出力であるモータ電流指令値を減算器９４にてフィルタ９３の出力から減じ、この差分（フィルタ９３出力－モータ電流指令値）を減算器９０にてモータ電流指令値から減じている。すなわち差分（モータ電流指令値－フィルタ９３出力）を加えている。このため、外乱オブザーバ８２のループではモータ電流指令値が積分されることになる。

上記の通り、モータ電流指令値は実転舵角θｗと目標転舵角θｔとの角度偏差（θｔ－θｗ）を含んでいる。このため、外乱オブザーバ８２のループでは、角度偏差（θｔ－θｗ）の積分成分が算出されて、減算器９０から出力される。

減算器９０の出力は駆動回路８３に入力され、駆動回路８３は、外乱が予め除かれたモータ電流指令値に基づいて転舵モータを駆動するモータ電流を出力する。第１転舵モータＭ１のモータ電流は第１転舵コントローラ７１の駆動回路８３が出力し、第２転舵モータＭ２のモータ電流は第２転舵コントローラ７２の駆動回路８３を出力する。

異常検出部８４は、第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２の各々に発生した異常を検出する。
例えば、第１転舵コントローラ７１の異常検出部８４は、第１転舵モータＭ１に流れるモータ電流の異常やレゾルバ３３の自己診断信号に基づいて、第１転舵アクチュエータＡ１に発生した異常を検出する。また、第２転舵コントローラ７２の異常検出部８４は、第２転舵モータＭ２に流れるモータ電流の異常やレゾルバ３９の自己診断信号に基づいて、第２転舵アクチュエータＡ２に発生した異常を検出する。

第１転舵コントローラ７１の異常検出部８４は、第２転舵コントローラ７２による第２転舵アクチュエータＡ２の異常の検出結果を通信線７４経由で受信し、第２転舵コントローラ７２の異常検出部８４は、第１転舵コントローラ７１による第１転舵アクチュエータＡ１の異常の検出結果を通信線７４経由で受信する。

第１転舵コントローラ７１の異常検出部８４は、第２転舵モータＭ２に流れるモータ電流の検出値やレゾルバ３９の自己診断信号を第２転舵コントローラ７２から通信線７４を経由して受信して第２転舵アクチュエータＡ２に発生した異常を検出してもよい。
第２転舵コントローラ７２の異常検出部８４は、第１転舵モータＭ１に流れるモータ電流の検出値やレゾルバ３３の自己診断信号を第１転舵コントローラ７１から通信線７４を経由して受信して第１転舵アクチュエータＡ１に発生した異常を検出してもよい。

第１転舵コントローラ７１の異常検出部８４は、第１転舵アクチュエータＡ１の異常を検出した場合に、駆動回路８３から第１転舵モータＭ１へのモータ電流の出力を遮断器８５によって遮断し、第１転舵アクチュエータＡ１の駆動を停止する。
第２転舵コントローラ７２の異常検出部８４は、第２転舵アクチュエータＡ２の異常を検出した場合に、駆動回路８３から第２転舵モータＭ２へのモータ電流の出力を遮断器８５によって遮断し、第２転舵アクチュエータＡ２の駆動を停止する。

このようにして、第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２のいずれかの転舵アクチュエータで異常が発生した場合には、異常な転舵アクチュエータの駆動を停止して、正常な転舵アクチュエータのみで転舵する。
しかしながら、いずれかの転舵アクチュエータで異常が発生してから、異常な転舵アクチュエータの駆動を停止するまでには時間差があるため、異常な転舵アクチュエータの駆動を停止した後の転舵角が振動的になることがある。その理由は以下のとおりである。

異常な転舵アクチュエータが正常な転舵アクチュエータと異なる動作をすると、正常な転舵アクチュエータの負荷となる。
このため、異常な転舵アクチュエータの駆動を停止するまで、実転舵角θｗが目標転舵角θｔに追従できずに、外乱オブザーバ８２による角度偏差（θｔ－θｗ）の積分成分が蓄積する。
この結果、正常な転舵アクチュエータの出力トルクが増大するので、その後に異常な転舵アクチュエータの駆動を停止すると実転舵角θｗのオーバシュートが発生する。

図３を参照して実転舵角θｗのオーバシュートが発生する様子を説明する。細い実線はフィードバック制御部８１の出力を示し、太い実線がローパスフィルタ９１の出力を示し、破線が正常な転舵アクチュエータのモータ電流を示し、一点鎖線がモータ回転角をピニオン角に換算したピニオン角換算値を示す。図４においても同様である。
時刻ｔ０で、いずれかの転舵アクチュエータで異常が発生すると、異常な転舵アクチュエータの出力トルクによりピニオン角換算値が負方向に変動する。これにより、角度偏差（θｔ－θｗ）が増加するため、フィードバック制御部８１の出力が増加する。また、ローパスフィルタ９１の出力には、角度偏差（θｔ－θｗ）の積分成分が蓄積される。この結果、正常な転舵アクチュエータのモータ電流が増加する。

時刻ｔ１において異常な転舵アクチュエータの駆動を停止すると、異常な転舵アクチュエータによる負荷が無くなり、ラックギヤのバックラッシュによってピニオン角換算値が急変する。この急変によってフィードバック制御部８１の出力は、時刻ｔ１からｔ２の間で負方向に大きく振れ、その後は、角度偏差（θｔ－θｗ）の減少に伴い小さくなる。
しかしながら、外乱オブザーバ８２のローパスフィルタ９１には角度偏差（θｔ－θｗ）の積分成分が蓄積されているため、正常な転舵アクチュエータのモータ電流が過大になり、ピニオン角換算値すなわち実転舵角θｗのオーバシュートが発生する。

そこで、図２の積分値低減部８６は、正常な転舵アクチュエータのモータ電流指令値を算出する際に、転舵アクチュエータの異常の検出時点で外乱オブザーバ８２に蓄積されている角度偏差（θｔ－θｗ）の積分成分を予め定めた所定値以下に制限する。積分値低減部８６により制限された積分成分を「制限後積分成分」と表記することがある。例えば、積分値制限部８６は積分成分をゼロに制限する（すなわち制限後積分成分をゼロに設定する）。
例えば積分値低減部８６は、ローパスフィルタ９１の出力を制限することにより、外乱オブザーバ８２に蓄積されている角度偏差（θｔ－θｗ）の積分成分を制限する。例えば積分値低減部８６は、ローパスフィルタ９１の出力をゼロにリセットする。すなわち積分値低減部８６は、ローパスフィルタ９１の出力を予め定めた所定値であるゼロに制限する。

積分成分が制限された後、外乱オブザーバ８２では、異常検出後の角度偏差（θｔ－θｗ）が積分されて制限後積分成分に加えられる。異常検出後の積分成分が制限後積分成分に加えられた積分成分を「補正積分成分」と表記する。
減算器９０からは、補正積分成分を含んだモータ電流指令値が駆動回路８３に出力され、このモータ電流指令値に基づいて正常な転舵アクチュエータが駆動される。

図４を参照して角度偏差（θｔ－θｗ）の積分成分をゼロにリセットした場合の、転舵角の挙動を説明する。
図３と同様に、時刻ｔ０で、いずれかの転舵アクチュエータで異常が発生し、時刻ｔ１において異常な転舵アクチュエータの駆動を停止する。このとき、ローパスフィルタ９１の出力をゼロにする。
これにより、正常な転舵アクチュエータのモータ電流が過大になることが防止され、実転舵角θｗのオーバシュートがなくなり、挙動が小さくなる。なお、上記においては第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２のいずれかの転舵アクチュエータで異常が発生した場合に、ローパスフィルタ９１の出力を予め定めた所定値であるゼロに制限する例を示したが、予め定めた所定値はゼロに限定されない。例えば第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２のいずれかの転舵アクチュエータで異常が発生して異常な転舵アクチュエータの駆動を停止した場合に、正常な転舵アクチュエータのモータ電流が過大になることを防止できる程度に充分小さな正の値を予め実験等によって求めて設定しておき、ローパスフィルタ９１の出力を予め設定した値に制限しても良い。本実施形態においては以下、第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２のいずれかの転舵アクチュエータで異常が発生した場合に、ローパスフィルタ９１の出力をゼロに制限するものとして説明する。

なお、上記説明では、２つの転舵アクチュエータＡ１及びＡ２でステアリングバイワイヤ制御を実行している際に、いずれかの転舵アクチュエータに異常が発生し、残りの正常な転舵アクチュエータでステアリングバイワイヤ制御を実行する場合について説明したが、本発明は、操舵装置が電動パワーステアリング装置として動作する場合にも適用可能である。

例えば、２つの転舵アクチュエータＡ１及びＡ２でステアリングバイワイヤ制御を実行している際に、第２転舵アクチュエータＡ２に異常が発生し、正常な第１転舵アクチュエータＡ１で電動パワーステアリング制御を実行する場合にも適用可能である。
また、２つの転舵アクチュエータＡ１及びＡ２で電動パワーステアリング制御を実行している際に、いずれかの転舵アクチュエータに異常が発生し、残りの正常な転舵アクチュエータでステアリングバイワイヤ制御を実行する場合にも適用可能である。
また、２つの転舵アクチュエータＡ１及びＡ２で電動パワーステアリング制御を実行している際に、第２転舵アクチュエータＡ２に異常が発生し、正常な第１転舵アクチュエータＡ１で電動パワーステアリング制御を実行する場合にも適用可能である。

（動作）
次に図５を参照して、実施形態の操舵制御方法の一例を説明する。
ステップＳ１においてレゾルバ３３、３９、第１及び第２転舵コントローラ７１及び７２は、実転舵角θｗを検出する。
ステップＳ２において第１及び第２転舵コントローラ７１及び７２は、目標転舵角θｔを算出する。

ステップＳ３においてフィードバック制御部８１及び外乱オブザーバ８２は、第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２のモータ電流指令値を算出する。
ステップＳ４において異常検出部８４は、第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２のいずれかに異常が発生したか否かを判定する。異常が発生した場合（ステップＳ４：Ｙ）に処理はステップＳ６に進む。異常が発生しない場合（ステップＳ４：Ｎ）に処理はステップＳ５に進む。

ステップＳ５において駆動回路８３は、ステップＳ３で算出したモータ電流指令値で第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２を駆動する。その後に処理は終了する。
ステップＳ６において異常検出部８４は、異常が発生した転舵アクチュエータの駆動を停止する。
ステップＳ７において積分値低減部８６は、外乱オブザーバ８２のローパスフィルタ９１の出力を低減することにより、モータ電流指令値に含まれる角度偏差（θｔ－θｗ）の積分成分を０に制限（予め定めた所定値以下に制限）する。
ステップＳ８において駆動回路８３は、ステップＳ７で算出したモータ電流指令値で正常な転舵アクチュエータを駆動する。その後に処理は終了する。

（実施形態の効果）
（１）レゾルバ３３、３９、第１及び第２転舵コントローラ７１及び７２は、車両の操向輪１３Ｌ及び１３Ｒの実転舵角θｗを検出する。第１及び第２転舵コントローラ７１及び７２は、操向輪１３Ｌ及び１３Ｒの目標転舵角θｔを算出する。外乱オブザーバ８２は、実転舵角θｗと目標転舵角θｔとの角度偏差（θｔ－θｗ）の積分成分を算出する。操向輪１３Ｌ及び１３Ｒを転舵する第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２は、積分成分に応じて、角度偏差（θｔ－θｗ）が減少するように駆動される。

異常検出部８４は、第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２の各々の異常を検出する。第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２のうちいずれかの転舵アクチュエータの異常が検出された場合には、異常検出部８４は、異常が検出された転舵アクチュエータの駆動を停止する。
積分値低減部８６は、正常な転舵アクチュエータのモータ電流指令値の算出において、異常の検出時点における積分成分を予め定めた所定値以下に制限し、制限した積分成分に対して検出時点後から角度偏差（θｔ－θｗ）を積分して加えた補正積分成分に基づいて、正常な転舵アクチュエータを駆動する。

これにより、異常な転舵アクチュエータの駆動を停止するまでに蓄積した角度偏差（θｔ－θｗ）の積分成分によって正常な転舵アクチュエータのモータ電流が過大になることが防止される。この結果、実転舵角θｗのオーバシュートがなくなり、実転舵角θｗが振動的になるのを抑制できる。

（２）いずれかの転舵アクチュエータの異常が検出された場合に、積分値低減部８６は、異常の検出時点における積分成分をゼロに設定（制限）する。これにより、蓄積した角度偏差（θｔ－θｗ）の積分成分を最小にできる。このため、実転舵角θｗのオーバシュートを最小にできる。

（３）フィードバック制御部８１は、角度偏差（θｔ－θｗ）に係数を乗算した比例値を算出する。フィードバック制御部８１及び外乱オブザーバ８２は、角度偏差（θｔ－θｗ）が減少するように積分成分と比例値とに応じて第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２を駆動する。第１及び第２転舵アクチュエータＡ１及びＡ２のうちいずれかの転舵アクチュエータの異常が検出された場合に、異常の検出時点における比例値及び積分成分のうち積分成分を予め定めた所定値以下に制限する。
これにより、異常な転舵アクチュエータの駆動を停止した後の角度偏差（θｔ－θｗ）に基づいて実操舵角θｓが目標転舵角θｔに一致するように制御する際に、異常な転舵アクチュエータの駆動を停止する前に蓄積した角度偏差（θｔ－θｗ）の積分成分の影響を抑制することができる。

１１…ステアリングホイール，１２…ステアリングシャフト，１３Ｌ，１３Ｒ…車輪（操向輪），１４…ナックルアーム，１５…タイロッド，１６…ラック軸，１７…ピニヨンギヤ，１８…第１ピニヨンシャフト，１９…クラッチ，３１…ラックギヤ，３２…ウォームギヤ，３３…レゾルバ，３４…トルクセンサ，３５…ピニヨンギヤ，３６…第２ピニヨンシャフト，３７…ラックギヤ，３８…ウォームギヤ，３９…レゾルバ，５１…反力モータ，５２…レゾルバ，５３…操舵角センサ，７１…第１転舵コントローラ，７２…第２転舵コントローラ，７３…反力コントローラ，７４，７５…通信線，８０…目標転舵角算出部，８１…フィードバック制御部，８２…外乱オブザーバ，８３…駆動回路，８４…異常検出部，８５…遮断器，８６…積分値低減部，９０…減算器，９１，９２…ローパスフィルタ，９３…フィルタ，９４…減算器，Ａ１…第１転舵アクチュエータ，Ａ２…第２転舵アクチュエータ，Ｍ１…第１転舵モータ，Ｍ２…第２転舵モータ，ＳｔＩＮ…操舵入力機構，ＳｔＯＵＴ…転舵出力機構

Claims (6)

1. 車両の操向輪の実転舵角を検出し、
   前記操向輪の目標転舵角を算出し、
   前記実転舵角と前記目標転舵角との角度偏差の積分成分を算出し、
   前記角度偏差が減少するように前記積分成分に応じて前記操向輪を転舵する複数の転舵アクチュエータを駆動し、
   前記複数の転舵アクチュエータの各々の異常を検出し、
   前記複数の転舵アクチュエータのうちいずれかの転舵アクチュエータの異常が検出された場合には、前記いずれかの転舵アクチュエータの駆動を停止し、前記異常の検出時点における前記積分成分を予め定めた所定値以下に制限し、前記制限した積分成分に対して前記検出時点後からの前記角度偏差の積分成分を加えた補正積分成分に基づいて、前記複数の転舵アクチュエータのうち正常な転舵アクチュエータを駆動する、
   ことを特徴とする操舵制御方法。
2. 前記いずれかの転舵アクチュエータの異常が検出された場合に、前記異常の検出時点における前記積分成分をゼロに設定することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御方法。
3. 前記角度偏差に係数を乗算した比例成分を算出し、
   前記角度偏差が減少するように前記積分成分と前記比例成分とに応じて前記複数の転舵アクチュエータを駆動し、
   前記いずれかの転舵アクチュエータの異常が検出された場合に、前記異常の検出時点における前記比例成分及び前記積分成分のうち前記積分成分を前記予め定めた所定値以下に制限する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵制御方法。
4. 車両の操向輪を転舵する複数の転舵アクチュエータと、
   車両の操向輪の実転舵角を検出する転舵角センサと、
   前記操向輪の目標転舵角を算出し、前記実転舵角と前記目標転舵角との角度偏差の積分成分を算出し、前記角度偏差が減少するように前記積分成分に応じて前記操向輪を転舵する前記複数の転舵アクチュエータを駆動する、少なくとも１つのコントローラと、
   を備え、
   前記少なくとも１つのコントローラは、
   前記複数の転舵アクチュエータの各々の異常を検出し、
   前記複数の転舵アクチュエータのうちいずれかの転舵アクチュエータの異常が検出された場合には、前記いずれかの転舵アクチュエータの駆動を停止し、前記異常の検出時点までに算出した前記積分成分を予め定めた所定値以下に制限し、前記制限した積分成分に対して前記検出時点後の前記角度偏差を積分成分を加えた補正積分成分に基づいて、前記複数の転舵アクチュエータのうち正常な転舵アクチュエータを駆動する、ことを特徴とする操舵制御装置。
5. 前記少なくとも１つのコントローラは、
   前記いずれかの転舵アクチュエータの異常が検出された場合に、前記異常の検出時点における前記積分成分をゼロに設定することを特徴とする請求項４に記載の操舵制御装置。
6. 前記少なくとも１つのコントローラは、
   前記角度偏差に係数を乗算した比例成分を算出し、
   前記角度偏差が減少するように前記積分成分と前記比例成分とに応じて前記複数の転舵アクチュエータを駆動し、
   前記いずれかの転舵アクチュエータの異常が検出された場合に、前記異常の検出時点における前記比例成分及び前記積分成分のうち前記積分成分を前記予め定めた所定値以下に制限する、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の操舵制御装置。

Images