JP2007145206A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バックアップクラッチの誤締結による操舵の取られを防止することができる車両用操舵制御装置を提供する。
【解決手段】 反力コントローラ９および転舵コントローラ１０は、操舵ハンドル１の操作量に対する前輪８の転舵量の追従遅れ量が、バックアップクラッチ４の締結状態を示す所定範囲を超える場合、バックアップクラッチ４の解除状態と判定し、追従遅れ量が所定範囲内にある場合、バックアップクラッチ４の締結状態と判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ドライバの操作入力を受ける操作部と操向輪を転舵する転舵部とがバックアップクラッチを介して機械的に分離・連結が可能とされたステアバイワイヤシステムによる車両用操舵制御装置の技術分野に属する。

従来、操舵ハンドルと前輪の舵取り機構とが機械的に切り離された、いわゆるステアバイワイヤ（SBW）システムでは、操舵ハンドルと舵取り機構とを機械的に連結するバックアップクラッチを備えている。SBWシステムの一部に異常が発生した場合には、速やかにクラッチを締結してSBW制御を中止し、ドライバの操舵負担を軽減するアシスト制御に切り替えている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２２５７３３号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、バックアップクラッチが誤締結されたとき、SBWシステムに異常が発生していない場合には、SBW制御が継続して行われる構成であるため、操舵ハンドル取られが発生するおそれがあった。すなわち、バックアップクラッチが誤締結されているとき、SBW制御により実転舵角を指令転舵角に追従させるよう転舵アクチュエータが駆動される。このとき、操舵ハンドルと操向輪とがバックアップクラッチにより機械的に連結しているため、操向輪の転舵に応じて操舵ハンドルが連れ周り、指令転舵角が変化してしまう。このため、指令転舵角と実転舵角との偏差が縮まらない状態となり、転舵トルクが増大して操舵が取られてしまう可能性がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、バックアップクラッチの誤締結による操舵の取られを防止することができる車両用操舵制御装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、
ドライバの操作入力を受ける操作部と、
操向輪を転舵する転舵部と、
締結により前記操作部と前記転舵部とを機械的に連結し、解除により前記操作部と前記転舵部とを分離するクラッチと、
前記転舵部に転舵トルクを付与する転舵アクチュエータと、
前記操作部に操舵反力を付与する操舵反力アクチュエータと、
前記操作部の操作量に対する前記転舵部の転舵量の追従遅れ量が前記クラッチの締結状態を示す所定範囲を超える場合、前記クラッチの解除状態と判定し、前記追従遅れ量が前記所定範囲内にある場合、前記クラッチの締結状態と判定するクラッチ締結判定手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、操作部の操作量に対する転舵部の転舵量の追従遅れ量が、バックアップクラッチの締結状態を示す所定範囲内の場合、バックアップクラッチの締結状態と判定される。ステアバイワイヤ制御中にバックアップクラッチが誤締結され、操舵が取られるような場合、バックアップクラッチの解除状態とは異なる動きが生じる。具体的には、操作量に対する転舵量の追従遅れ量が変化し、バックアップクラッチの解除状態（正常時）では両者に特定の追従遅れが生じているが、バックアップクラッチの締結状態では操作量と転舵量の動作が一致するため、特定の追従遅れが生じなくなる。よって、操作部の操作量に対すると転舵部の転舵量の追従遅れ量に着目してバックアップクラッチの締結状態を判定することで、新たなセンサ等を設けてその情報を用いることなく、バックアップクラッチ誤締結時のステアバイワイヤ制御継続に伴う操舵の取られを回避しようとするものである。
この結果、バックアップクラッチの誤締結による操舵の取られを防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜４に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両用操舵制御装置を適用したステアバイワイヤ（SBW）システムの構成図である。実施例１のSBWシステムは、操舵ハンドル（操作部）１と、操舵角センサ２と、反力モータ（操舵反力アクチュエータ）３と、バックアップクラッチ４と、転舵モータ（転舵アクチュエータ）５と、転舵角センサ６と、舵取り機構（転舵部）７と、前輪（操向輪）８と、反力コントローラ９と、転舵コントローラ１０と、通信ライン１１と、を備えている。反力モータ３および転舵モータ５は、例えば、ブラシレスモータ等で構成される。

実施例１のSBWシステムは、操舵ハンドル１と、前輪８および舵取り機構（転舵部）７とが機械的に切り離されている。ただし、バックアップ手段としてバックアップクラッチ４を備えており、SBWシステムに何らかの異常が発生した場合は、バックアップクラッチ４を締結して操舵ハンドル１と舵取り機構７との間を機械的に連結することで、安全な走行が可能となる。

（クラッチ解除時のステアバイワイヤ制御）
実施例１では、バックアップクラッチ４が解放状態の場合、操舵ハンドル１の操作状態に応じた指令転舵角となるように転舵モータ５を駆動し、少なくとも前輪８の転舵状態に応じた操舵反力トルクを付与するように反力モータ３を駆動するSBW制御を行う。
転舵コントローラ１０は、前輪８の実転舵角が指令転舵角に一致するように、転舵モータ５の電流指令値を演算し、転舵モータ５を駆動する。
反力コントローラ９は、転舵角センサ６で検出された前輪８の転舵角に基づいて反力モータ３の電流指令値を演算し、反力モータ３を駆動する。反力コントローラ９は、操舵角センサ２で検出された操舵ハンドル１の回転操作量（操舵ハンドル角）に基づいて指令転舵角を演算する。

（クラッチ解除時の可変ギア制御）
また、実施例１では、バックアップクラッチ４が解放状態の場合、操舵ハンドル１に対する前輪８の転舵量の比を、車速等に応じて可変とする可変ギア制御（可変転舵制御）を行う（可変転舵制御手段）。この可変ギア制御では、例えば、極低車速域には操舵ハンドル角に対する実転舵角の比を大きくして据え切り等の操舵負担軽減を図る一方、高車速域では操舵ハンドル角に対する実転舵角の比を小さくして直進走行安定性を向上させる等の制御を行う。

（クラッチ締結時のアシスト制御）
実施例１では、バックアップクラッチ４の締結状態では、SBW制御を中止すると共に、反力モータ３または転舵モータ５の電流値から推定されるドライバの操舵トルクに基づいて、ドライバの操作にアシストトルクを付加するように反力モータ３と転舵モータ５の少なくとも一方を駆動するアシスト制御が実施される。

反力コントローラ９と転舵コントローラ１０とにより、バックアップクラッチ４が解除状態と判定された場合、操舵ハンドル１の操作状態に応じた指令転舵角に基づいて転舵モータ５を駆動するSBW制御を実行し、バックアップクラッチ４の締結状態と判定された場合、SBW制御を中止する操舵制御手段が構成される。

［転舵制御ロジック］
図２は、実施例１の転舵コントローラ１０におけるロバストモデルマッチング手法を採用した転舵角制御系ブロック図である。ここで、「ロバストモデルマッチング手法」とは、制御対象である車両の動特性を規範モデルにてあらかじめ設定し、モデル化誤差や外乱の影響を最小限に抑制しながら、あらかじめ設定された規範モデルに一致するように制御する手法をいう。

モデルマッチング補償器１０ａは、指令転舵角θtcと実転舵角θtを入力し、あらかじめ与えた所望の応答特性に一致させるモータ指令電流を出力するフィードフォワード補償器である。
ロバスト補償器１０ｂは、制御対象への入力である指令電流と制御対象からの出力である実転舵角θtを取り込み、モデル化誤差を含む制御阻害要因を外乱として推定した外乱推定値Irbstを出力する外乱補償器である。

差分器１０ｃは、モデルマッチング補償器１０ａからのモータ指令電流から、ロバスト補償器１０ｂからの外乱推定値Irbstを差し引き、外乱をキャンセルした指令電流を生成する。
電流リミッター１０ｄは、差分器１０ｃからの指令電流が転舵モータ５の定格となるリミット電流以下の場合は指令電流をそのまま制御対象の転舵モータ５に出力し、リミット電流を超える場合にはリミット電流を制御対象の転舵モータ５に出力する。
このロバストモデルマッチング手法を用いることで、外乱発生時においても実転舵角が規範応答特性で追従可能な、耐外乱性に優れた制御系が実現できる。

［クラッチ誤締結判定制御処理］
実施例１では、反力コントローラ９および転舵コントローラ１０でそれぞれバックアップクラッチ４の締結・解除を実行すると同時に、バックアップクラッチ４の締結状態および解除状態の判定を実施する。

図３は、実施例１の反力コントローラ９および転舵コントローラ１０でそれぞれ実行されるクラッチ誤締結判定制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する（クラッチ締結判定手段）。なお、この処理は、各コントローラにおいてSBW制御演算周期（例えば、5msec）毎に実行される。

ステップS1では、クラッチ締結判定に用いる各信号の演算を行い、ステップS2へ移行する。各角度信号は、SBW制御演算で用いているため、新たに演算する必要はなく、指令転舵角速度、実転舵角速度、操舵ハンドル角速度の算出を行う。

ステップS2では、指令転舵角速度が所定値A1以上であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS3へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。この判定は、ある程度速い（≧A1）操舵動作の場合とそれ以外の場合とで、クラッチ締結判定方法を切り替えるために行う。ここでは、操舵ハンドル角速度でも代用することができる。

ステップS3では、実転舵角と推定転舵角との偏差の絶対値が所定値C以上であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはステップS4へ移行する。ここで、所定値Cは、転舵モータ制御の応答性に応じて設定され、応答性が高いほど小さな値、応答性が低いほど大きな値となるように設定する。また、正常に転舵角制御が行われている場合、実転舵角は規範応答特性に一致するため、推定転舵角は規範応答特性とする。

ステップS4では、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差の絶対値が所定値B以下であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはリターンへ移行する。ここで、所定値Bは、ほぼゼロの小さな値で、クラッチ締結状態での操舵系のガタ、捩れ量を考慮して設定される。また、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度は、ギア比を考慮し、同じ部位の角速度として演算できるように換算するものとする。

ステップS5では、クラッチ誤締結状態と判定し、リターンへ移行する。

ステップS6では、ステップS2で指令転舵角速度が所定値A1未満の場合において、可変ギア制御中であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS7へ移行し、NOの場合にはリターンへ移行する。

ステップS7では、指令転舵角速度が所定値A2（<A1）以上であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS3へ移行し、NOの場合にはリターンへ移行する。ここで、所定値A2は、可変ギアで加算舵角を与えているとき、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度とに偏差が生じる値となるように、かつ可変ギアの加算舵角量が大きいほど、小さな値となるように設定される。

次に、作用を説明する。
［クラッチ締結判定作用］
SBWシステムにおいて、SBW制御中にバックアップクラッチが誤締結された場合、反力コントローラおよび転舵コントローラでは通常のSBW制御が継続される。反力コントローラでは、操舵ハンドル角に基づいて指令転舵角を演算し、転舵コントローラでは実際の転舵角が、指令転舵角に所定の応答特性（規範応答）で追従するように角度制御される。

このとき、操舵ハンドルと舵取り機構とがバックアップクラッチで連結されているため、例えば、手放し状態では、操舵ハンドルも前輪の動きと共に回転してしまう。よって、反力コントローラは回転した操舵ハンドル１の回転角に基づいた指令転舵角を演算することになる。この指令転舵角を受けて転舵コントローラはさらに転舵角を回すように転舵モータ電流指令値を制御するが、これにより、さらに操舵ハンドルが回転してしまう。この結果、図４に示すように、指令転舵角と実転舵角との偏差が縮まらない状態となり、転舵モータ電流指令値が増大し、手放し状態では、操舵ハンドルが回り続けてしまう。

これに対し、実施例１の車両用操舵制御装置では、操舵ハンドル１の操作量に対する前輪８の転舵量の追従遅れ量が、バックアップクラッチ４の締結状態を示す所定範囲を超える場合、バックアップクラッチ４の解除状態と判定し、追従遅れ量が所定範囲内にある場合、バックアップクラッチ４の締結状態と判定するクラッチ締結判定手段（図３）を備える。

SBW制御中にバックアップクラッチ４が誤締結され、操舵が取られるような場合、バックアップクラッチ４が解除された状態とは異なる動きが生じる。具体的には、操舵量に対する転舵量の関係であり、バックアップクラッチ４の解除状態（正常時）では両者に特定の偏差が生じているが、バックアップクラッチ４の締結状態では操作量と転舵量の動作が一致するため、特定の偏差が生じなくなる。すなわち、操舵ハンドル１の操作量と前輪８の転舵量との関係に着目してバックアップクラッチ４の締結状態を判定することで、新たなセンサ等を設けてその情報を用いることなく、バックアップクラッチ誤締結時にSBW制御が継続されることに起因する操舵の取られを回避しようとするものである。
この結果、バックアップクラッチ４の誤締結による操舵の取られを防止することができる。

［クラッチ誤締結判定制御作用］
指令転舵角速度が所定値A1以上で、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差が所定値B以下の場合、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5へと進む流れとなり、ステップS5において、クラッチ誤締結状態と判定される。

図５に示すように、操舵ハンドル角速度とステアリングギアのギア比分を考慮した転舵速度には、クラッチ非締結時は特定の偏差が生じている（可変ギア制御を行わない場合は、操舵ハンドル角速度の方が速い。）。一方、図６に示すように、クラッチ誤締結時には、操舵ハンドル１前輪８とが共に回転するため、操舵ハンドル角速度とギア比分を考慮した転舵速度の偏差はほぼゼロになる。したがって、この速度偏差に基づいてバックアップクラッチ４の締結状態を判別することができる。

実施例１において、クラッチ締結判定手段は、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差が、バックアップクラッチ締結時の操舵系のガタおよび捩れ量に応じた所定値B以下の場合、バックアップクラッチ４の締結状態と判定する。
すなわち、クラッチ締結状態と解除状態とで異なる操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差を比較することで、操舵ハンドル１の操作量に対する操向輪８の転舵量の追従遅れ量を検出でき、誤締結を含むバックアップクラッチ４の締結状態をより正確に判別することができる。

指令転舵角速度が所定値A1以上で、推定転舵角と実転舵角との偏差が所定値C以上の場合、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS5へと進む流れとなり、ステップS5において、クラッチ誤締結状態と判定される。

操舵ハンドル１の操作量に応じて演算される指令転舵角から推定される推定転舵角は、制御ロジックで設定する応答特性や実際の舵取り機構７等の応答特性を考慮した値であり、図７に示すように、正常時には推定転舵角と実転舵角とが一致する。一方、クラッチ誤締結時には、制御状態にかかわらず、操舵ハンドル１と前輪８とが共に回転するため、推定転舵角と実転舵角とが一致せずに、両者に偏差が拡大する（図８）。したがって、この偏差に基づいてバックアップクラッチ４の締結状態を判別することができる。

実施例１において、クラッチ締結判定手段は、推定転舵角と実転舵角との偏差が、転舵アクチュエータ制御の応答性に応じた所定値C以上の場合、バックアップクラッチ４の締結状態と判定する。
すなわち、クラッチ締結状態と解除状態とで異なる推定転舵角と実転舵角との偏差を比較することで、操舵ハンドル１の操作量に対する操向輪８の転舵量の追従遅れ量を検出でき、誤締結を含むバックアップクラッチ４の締結状態をより正確に判別することができる。

ある程度速い操舵動作（指令転舵角速度が所定値A1以上）の場合、操舵ハンドル角に対して実転舵角は若干の遅れを持って追従している。これは、舵取り機構７の能力を考慮して設定した規範応答特性で追従しているためである。クラッチ締結状態では、操舵ハンドル角と実転舵角とが強制的に同じ動きになるため、実転舵角は規範応答特性と異なる動きとなる。操舵ハンドル角速度と実転舵角速度は同じ動きとなるため、両者の角速度偏差はほぼゼロ（所定値B以下）となり、クラッチ誤締結状態と判定される。また、実転舵角と推定転舵角とは乖離するため、両者の角度偏差が大きく（所定値C以上）なり、クラッチ誤締結と判定される。

指令転舵角速度が所定値A1未満で、可変ギア制御が行われている場合、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS6→ステップS7→ステップS3へと進み、ステップS3およびステップS4において、バックアップクラッチ４の締結状態が判定される。

可変ギア制御中は、操舵ハンドル角と実転舵角間のギア比が一定ではないため、ギア比換算したそれぞれの角速度および角度は一致しない。ところが、バックアップクラッチ４が締結された状態の場合、操舵ハンドル１と実転舵角との機械的な固定のギア比で動くため、両者の角速度はほぼ一致する。このように可変ギア比制御中は、クラッチ締結判定基準となる各値が、正常時とクラッチ誤締結時とで大きく変化するため、より確実なクラッチ締結判定が可能となる。

例えば、操舵ハンドル角に対して指令転舵角を大きく設定する制御の場合、指令転舵角に対して所定の規範応答特性で実転舵角が追従するため、実転舵角は操舵ハンドル角よりも速く動くことになる。このような場合にクラッチ締結状態となると、実転舵角は操舵ハンドル角と同じ動きとなるため、両者の角速度差は小さく（ほぼゼロ）なる。したがって、図９に示すように、図３のステップS4の条件（操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差が所定値B以下）を満たす。また、クラッチ締結により実転舵角は操舵ハンドル角に引っ張られる形となり、規範応答特性（推定転舵角）戸の乖離が生じる。したがって、図１０に示すように、ステップS3の条件（実転舵角と推定転舵角との偏差が所定値C以上）を満たす。このことは、操舵ハンドル角に対して指令転舵角を小さく設定する制御の場合も同様である。

このように、可変ギア制御中は、操舵ハンドル角と実転舵角との偏差が大きいため、指令転舵角速度が小さい場合（<所定値A1）でも、ステップS3およびステップS4のクラッチ締結判定が可能となる。ただし、操舵ハンドル角速度がほぼゼロのような場合（<所定値A2）は、ステップS3およびステップS4のクラッチ締結判定が困難となるため、実施例１では、指令転舵角速度が所定値A2よりも小さい場合、クラッチ締結判定を実施しない。

実施例１において、バックアップクラッチ４が解除状態の場合、操舵ハンドル１の操作量に対する前輪８の転舵量の比を可変する可変ギア制御を行う可変転舵制御手段を設け、クラッチ締結判定手段は、可変ギア制御が行われている場合、バックアップクラッチ４の締結判定を行う。
すなわち、可変ギア制御中はクラッチ締結状態と解除状態とで操舵ハンドル１と実転舵角との角速度の関係が異なるため、可変ギア制御中にクラッチ締結判定を行うことで、バックアップクラッチ４の誤締結判定をより正確に行うことができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

(1) 操舵ハンドル１の操作量に対する前輪８の転舵量の追従遅れ量が、バックアップクラッチ４の締結状態を示す所定範囲を超える場合、バックアップクラッチ４の解除状態と判定し、追従遅れ量が所定範囲内にある場合、バックアップクラッチ４の締結状態と判定するクラッチ締結判定手段（図３）を備えるため、バックアップクラッチ４の誤締結による操舵の取られを防止することができる。

(2) クラッチ締結判定手段は、クラッチ締結判定手段は、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差が、バックアップクラッチ締結状態を示す所定値B以下の場合、バックアップクラッチ４の締結状態と判定するため、誤締結を含むバックアップクラッチ４の締結状態をより正確に判別することができる。

(3) クラッチ締結判定手段は、クラッチ締結判定手段は、推定転舵角と実転舵角との偏差が、転舵アクチュエータ制御の応答性に応じた所定値C以上の場合、バックアップクラッチ４の締結状態と判定するため、誤締結を含むバックアップクラッチ４の締結状態をより正確に判別することができる。

(4) バックアップクラッチ４が解除状態の場合、操舵ハンドル１の操作量に対する前輪８の転舵量の比を可変する可変ギア制御を行う可変転舵制御手段を設け、クラッチ締結判定手段は、可変ギア制御が行われている場合、バックアップクラッチ４の締結判定を行うため、誤締結を含むバックアップクラッチ４の締結状態をより正確に判別することができる。

実施例２は、操舵ハンドルまたはタイヤの動きが規制されている場合に、クラッチ締結判定を行う例である。なお、全体構成について実施例１と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。

［クラッチ誤締結判定制御処理］
図１１は、実施例２の反力コントローラ９および転舵コントローラ１０でそれぞれ実行されるクラッチ誤締結判定制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する（クラッチ締結判定手段）。なお、実施例１と同一の処理を行うステップには同一のステップ番号を付して説明を省略する。

ステップS21では、指令転舵角変更フラグがクリアされているか否かを判定する。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS24へ移行する。指令転舵角変更フラグは、転舵モータの過大電流発生時のクラッチ締結判定を行う際、指令転舵角を変更した場合にセットされるもので、詳細は後述する。

ステップS22では、転舵電流が所定値D以上であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS23へ移行し、NOの場合にはリターンへ移行する。ここで、所定値Dは、通常走行時の轍（ワダチ）の乗り越え等でも発生しない、縁石当たり等のタイヤの動きが規制されたときのみ発生する値に設定されている。

ステップS23では、転舵モータの過大電流発生時のクラッチ締結判定を行う時間をカウントするタイマを所定時間T0にセットすると共に、誤締結フラグをセットし、ステップS24へ移行する。ここで、所定時間T0は、クラッチ解除時において指令転舵角の変更により操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差に所定値B以上の偏差が生じる時間となるように設定されている。すなわち、ステップS23でセットされた誤締結フラグが所定時間T0の間にクリアされない場合は、所定時間T0経過後にクラッチ誤締結と判定される。また、所定時間T0が大きいと判定に時間がかかるだけでなく、車両挙動への影響が大きくなることから、所定時間T0は数十ms程度に設定されている。

ステップS24では、過大電流発生時クラッチ締結判定処理（図１１）を実施し、リターンへ移行する。

［過大電流発生時クラッチ締結判定処理］
図１２は、過大電流発生時クラッチ締結判定処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。

ステップS24-1では、ステップS23（図１０）で設定されたタイマ値がゼロであるか否かを判定する。YESの場合にはステップS24-2へ移行し、NOの場合にはステップS24-7へ移行する。

ステップS24-2では、タイマをカウントダウンし、ステップS24-3へ移行する。

ステップS24-3では、指令転舵角の変更を行い、ステップS24-4へ移行する（指令転舵角変更手段）。指令転舵角の変更は、変更前の指令転舵角に対し、所定量指令転舵角がゼロに近づける方向、すなわち実転舵角を切り戻す方向への変更とする。

ステップS24-4では、指令転舵角変更フラグをセットし、ステップS24-5へ移行する。この指令転舵角フラグがセットされている間、すなわち所定時間T0の間は、ステップS24（図１０）の転舵モータの過大電流発生時のクラッチ締結判定処理を継続する。これは、指令転舵角の変更を伴う判定処理のため、判定途中で処理を中止することによる不具合を防ぐためのものである。

ステップS24-5では、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差の絶対値が、所定値B以下であるか否かを判定する。YESの場合にはリターンへ移行し、NOの場合にはステップS24-6へ移行する。ここで、所定値Bは、実施例１と同様に、ほぼゼロの小さな値で、クラッチ締結状態での操舵系のガタ、捩れ量を考慮して設定される。また、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度は、ギア比を考慮し、同じ部位の角速度として演算できるように換算するものとする。

ステップS24-6では、クラッチ解除（誤締結状態ではない）と判定し、誤締結フラグをクリアし、リターンへ移行する。

ステップS24-7では、所定時間T0が経過したため、ステップS24-3で変更された指令転舵角を変更前の値（通常値）に戻し、ステップS24-8へ移行する。

ステップS24-8では、ステップS24-4でセットされた指令転舵角変更フラグをクリアし、ステップS24-9へ移行する。

ステップS24-9では、誤締結フラグがセットされているか否かの判定を行う。YESの場合にはステップS24-10へ移行し、NOの場合にはリターンへ移行する。

ステップS24-10では、クラッチ誤締結状態と判定し、ステップS24-11へ移行する。

ステップS24-11では、誤締結フラグをクリアし、リターンへ移行する。

次に、作用を説明する。
［クラッチ誤締結判定制御作用］

ドライバが操舵ハンドル１を保舵している場合には、図１１のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS21→ステップS2→ステップS6→ステップS7→ステップS22→ステップS23→ステップS24へと進む流れとなり、ステップS24では過大電流発生時クラッチ締結判定処理が実施される。また、前輪８が縁石当たりしている場合には、図１１のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS21→ステップS2→ステップS6→ステップS22→ステップS23→ステップS24へと進む流れとなる。この後、ステップS24の過大電流発生時クラッチ締結判定処理において指令転舵角変更フラグがクリアされるまでの間、ステップS1→ステップS21→ステップS24へと進む流れが繰り返される。

ステップS24の過大電流発生時クラッチ締結判定処理では、所定時間T0が経過するまで、図１２のフローチャートにおいて、S24-2→ステップS24-3→ステップS24-4→ステップS24-5へと進む流れが繰り返され、ステップS24-3では、指令転舵角がゼロに近づく方向へ変更される。

ここで、バックアップクラッチ４が解除状態である場合には、操舵ハンドル１の固定に対し前輪８が切り戻し方向へ動くため、所定時間T0が経過するまでの間に、ステップS24―5において操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差が所定値Bを超えたと判定され、ステップS24-5→ステップS24-6へと進み、誤締結フラグがクリアされる。

一方、バックアップクラッチ４が誤締結されている場合には、操舵ハンドル１と前輪８とが一体に動くため、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差は所定値B以下の状態が所定時間T0継続し、誤締結フラグはセットされたままとなる。

所定時間T0が経過した後、ステップS24-1→ステップS24-7→ステップS24-8→ステップS24-9へと進み、バックアップクラッチ４が解除状態である場合には、ステップS24-9→リターンへと進む。一方、バックアップクラッチ４が誤締結状態である場合には、ステップS24-9→ステップS24-10→ステップS24-11へと進み、ステップS24-10では、バックアップクラッチ４が誤締結状態と判定される。

図１３は、バックアップクラッチ４の解除状態でタイヤが縁石当たりした場合のクラッチ締結判定作用を示すタイムチャートである。
時点t0では、ドライバが操舵ハンドル１の切り増しを開始する。時点t1では、タイヤが縁石に当たり、これ以上切り増し方向へ前輪８を転舵することが不可能となる。時点t1〜t2では、前輪８が転舵不能となった状態で、ドライバが操舵ハンドル１をさらに切り増ししている。このとき、操舵ハンドル角に応じて指令転舵角は増加するが、実転舵角は変化しないため、指令転舵角と実転舵角との偏差を縮めようとして転舵モータ５の制御電流が上昇して行く。

時点t2では、転舵モータ５の制御電流が所定値Dを超えるため、指令転舵角を所定量ゼロに近づける方向、すなわち実転舵角を切り戻す方向に変更する過大電流発生時クラッチ締結判定処理が開始される。時点t2〜t3では、指令転舵角の変化により、実転舵角は規範応答特性で追従する。このとき、バックアップクラッチ４は解除状態であるため、実転舵角の動きは操舵ハンドル角には影響しない。したがって、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差は徐々に大きくなり、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差が所定値Bを超える。

時点t3では、時点t2〜t3の所定時間T0の間に、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差が所定値Bを超えたため、クラッチ解除状態と判定される。

図１４は、バックアップクラッチ４の誤締結状態でタイヤが縁石当たりした場合のクラッチ締結判定作用を示すタイムチャートである。
時点t0〜t1については、図１３と同様であるため、説明を省略する。

時点t1では、バックアップクラッチ４が誤締結される。時点t1〜t2では、ドライバが操舵ハンドル１を固定するため、指令転舵角も固定される。このとき、指令転舵角と実転舵角との偏差を縮めようとして転舵モータ５の制御電流が上昇していく。

時点t2では、転舵モータ５の制御電流が所定値Dを超えるため、指令転舵角を所定量ゼロに近づける方向、すなわち実転舵角を切り戻す方向に変更する過大電流発生時クラッチ締結判定処理が開始される。時点t2〜t3では、指令転舵角の変化により、実転舵角は規範応答特性で追従する。このとき、バックアップクラッチ４は締結状態であるため、実転舵角の動きに応じて操舵ハンドル角も変動する。したがって、操舵ハンドル角と実転舵角とが同じ動きとなるため、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差は所定値Bを超えることはない。

時点t3では、時点t2〜t3の所定時間T0の間に、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差が所定値B以下であったため、クラッチ誤締結と判定される。

実施例２において、転舵アクチュエータは、舵取り機構７に転舵トルクを出力する転舵モータ５を備え、この転舵モータ５の電流値が、前輪８の転舵が規制された状態を示す所定値D以上の場合、操舵ハンドル１の操作状態に応じた指令転舵角に所定の変化量を与える指令転舵角変更手段（ステップS24-3）を設け、クラッチ締結判定手段（図１１）は、指令転舵角変更手段により指令転舵角に所定の変化量が付与された場合、バックアップクラッチ４の締結判定を行う。
バックアップクラッチ４が誤締結した際、ドライバが操舵ハンドル１を握り、操舵ハンドル１の回転を抑えているような場合は、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差がゼロまたは小さく、推定転舵角と実転舵角との偏差も小さいことが考えられるため、クラッチ締結状態の判定を正確に行うことができない場合がある。

実施例２では、指令転舵角と実転舵角との偏差を縮めようとする転舵モータ５の制御電流が上昇する。そこで、転舵モータ５の制御電流が所定値D以上の場合は、指令転舵角を所定時間変化させ、そのタイミングでクラッチ締結判定を行うことで、ドライバが操舵ハンドル１を保舵している場合、またはタイヤが縁石当たりしている場合であっても、クラッチ締結判定をより正確に行うことが可能である。また、実施例２では、保舵およびタイヤの縁石当たりを、転舵モータ５の制御電流に基づいてクラッチ締結判定を行っているため、トルクセンサを用いて保舵状態を推定し、クラッチ締結判定を判定する方法と比較して、トルクセンサを省いてコストダウンを図ることができる。

実施例２において、指令転舵角変更手段は、所定時間T0が経過するまで指令転舵角を切り戻す方向へ変化量を付与する。
実転舵角を切り増す方向へ指令転舵角を変更した場合には、路面反力、ドライバの保舵力などの影響により、転舵角が変化し難い場合が想定される。このような状況では、指令転舵角や実転舵角に基づいたクラッチ締結判定が不正確となるおそれがある。実転舵角が転舵されている方向から切り戻す方向へ指令転舵角を変更することにより、路面反力などの影響を抑えることができ、より正確なクラッチ締結判定が可能となる。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用操舵制御装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(4)に加え、以下に列挙する効果が得られる。

(5) 転舵アクチュエータは、舵取り機構７に転舵トルクを出力する転舵モータ５を備え、この転舵モータ５の電流値が、前輪８の転舵が規制された状態を示す所定値D以上の場合、操舵ハンドル１の操作状態に応じた指令転舵角に所定の変化量を与える指令転舵角変更手段（ステップS24-3）を設け、クラッチ締結判定手段（図１１）は、指令転舵角変更手段により指令転舵角に所定の変化量が付与された場合、バックアップクラッチ４の締結判定を行うため、ドライバが操舵ハンドル１を保舵している場合、またはタイヤが縁石当たりしている場合であっても、クラッチ締結判定をより正確に行うことが可能である。

(6) 指令転舵角変更手段は、所定時間T0の間、指令転舵角を切り戻す方向へ変更するため、路面反力などの影響を抑えることができ、より正確なクラッチ締結判定が可能となる。

実施例３は、操舵ハンドル角速度が判定可能な実転舵角と推定転舵角との偏差が発生する値以上のときに、クラッチ誤締結が発生する場合に、実転舵角と推定転舵角との偏差のみで、クラッチ締結判定を行う例である。なお、全体構成については実施例１と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。

［クラッチ誤締結判定制御処理］
図１５は、実施例３の反力コントローラ９および転舵コントローラ１０で実行されるクラッチ誤締結判定制御処理の流れを示すフローチャートである（クラッチ締結判定手段）。

この制御処理は、操舵ハンドル角速度が判定可能な値以上でのみ、クラッチ誤締結が発生する場合のものであり、ステップS3において実転舵角と推定操舵角との偏差が所定値C以上の場合に、ステップS5でクラッチ誤締結と判定される。

次に、作用を説明する。
［クラッチ締結判定作用］
クラッチ誤締結時にドライバが操舵ハンドル１から手を離すと、セルフステア状態となり操舵ハンドル１が回転する。このような場合は、操舵ハンドル角速度が高く、操舵ハンドル角の変化も大きくなるため、実施例３のような実転舵角と推定転舵角との偏差に基づくクラッチ締結判定が可能である。

ドライバは完全に操舵ハンドル１から手を離さずに、軽く握っているような場合（通常の走行状態）は、操舵ハンドル角速度がばらつくことがある。このような場合は、実転舵角と推定転舵角との偏差ではクラッチ締結判定が難しいため、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差に基づいてクラッチ締結判定を行う。この角度による判定は、操舵ハンドル角速度が大きい領域で可能となる。

以上説明したように、実施例３の車両用操舵制御装置にあっては、実施例１の効果(1)，(3)と同様の効果が得られる。

実施例４は、操舵ハンドル角速度が小さいときでもクラッチ誤締結が発生する場合に、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差に基づいて、クラッチ締結判定を行う例である。なお、全体構成については実施例１と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。

［クラッチ誤締結判定制御処理］
図１６は、実施例４の反力コントローラ９および転舵コントローラ１０で実行されるクラッチ誤締結判定制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する（クラッチ締結判定手段）。なお、実施例１と同一の処理を行うステップには同一のステップ番号を付して説明を省略する。

ステップS41では、指令転舵角速度が所定値A0以上であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはステップS42へ移行する。ここで、所定値A0は、角度に基づくクラッチ判定が確実に可能となる、すなわち、クラッチ解除時に操舵ハンドル角と規範応答特性（推定転舵角）とに十分な偏差が生じる速度に設定される。

ステップS42では、指令転舵角速度が所定値A3（<A0）以上であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS4へ移行し、NOの場合にはリターンへ移行する。ここで、所定値A3は、クラッチ解除時に操舵ハンドル角速度と推定転舵角速度（＝実転舵角速度）とに十分な偏差が生じる速度に設定される。

次に、作用を説明する。
［クラッチ誤締結判定制御作用］
指令転舵角速度が所定値A0以上である場合には、図１６のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS41→ステップS3へと進み、ステップS3では、実転舵角と推定転舵角との偏差が所定値C以上である場合に、ステップS3→ステップS5へと進み、クラッチ誤締結状態と判定される。

指令転舵角速度が所定値A0未満である場合には、図１６のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS41→ステップS42へと進み、ステップS42において、指令転舵角速度が所定値A3と比較される。ステップS42で指令転舵角速度が所定値A3以上である場合にはステップS4へと進み、所定値A3未満である場合にはクラッチ締結判定を行わずに処理を終了する。ステップS4において、操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差が所定値B以下である場合には、ステップS5へと進み、クラッチ誤締結状態と判定される。

操舵ハンドル角が一気に増加する場合（図６）は、ステップS3により実転舵角と推定転舵角との偏差に基づくクラッチ締結判定が可能であるが、図１７，１８に示すように、ドライバが操舵ハンドル１を握った状態で、徐々に操舵ハンドル角が増加するような場合は、角度変化が少ないため、角度偏差に基づくクラッチ締結判定は難しい。

実施例４では、ある程度の操舵ハンドル角速度（所定値A3以上）が生じた場合は、クラッチ解除時には操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差が生じるため、この偏差に基づいてクラッチ締結判定を行うことができる。

以上説明したように、実施例４の車両用操舵制御装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(3)と同様の効果が得られる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜４に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１〜４に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例１では、図３のステップS3において実転舵角と推定転舵角との偏差の絶対値が所定値C以上、またはステップS4において操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差の絶対値が所定値B以下の場合に、クラッチ誤締結と判定したが、ステップS3,S4の条件を共に満たす場合にのみクラッチ誤締結と判定してもよい。

クラッチ誤締結が発生する操舵ハンドル角の角度域が所定値A0〜A3よりも大きい場合には、クラッチ誤締結が発生する角速度でしきい値を設定し、しきい値以上の場合にクラッチ締結判定を行う構成としてもよい。

また、クラッチ誤締結が操舵ハンドル角速度に依存して発生する場合には、指令転舵角速度に代えて、操舵ハンドル角度で判定を実行、または決定してもよい。

実施例１の車両用操舵制御装置を適用したステアバイワイヤ（SBW）システムの構成図である。 実施例１の転舵コントローラ１０におけるロバストモデルマッチング手法を採用した転舵角制御系ブロック図である。 実施例１の反力コントローラ９および転舵コントローラ１０でそれぞれ実行されるクラッチ誤締結判定制御処理の流れを示すフローチャートである。 クラッチ誤締結時の操舵取られを示す図である。 クラッチ解除時の操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との関係を示すタイムチャートである。 クラッチ誤締結時の操舵ハンドル角速度と実転舵角速度との偏差に応じたクラッチ誤締結判定作用を示すタイムチャートである。 クラッチ解除時の実転舵角と推定転舵角との関係を示すタイムチャートである。 クラッチ誤締結時の実転舵角と推定転舵角との偏差に応じたクラッチ誤締結判定作用を示すタイムチャートである。 可変ギア制御中のクラッチ解除時におけるクラッチ誤締結判定作用を示すタイムチャートである。 可変ギア制御中のクラッチ誤締結時におけるクラッチ誤締結判定作用を示すタイムチャートである。 実施例２の反力コントローラ９および転舵コントローラ１０でそれぞれ実行されるクラッチ誤締結判定制御処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は、過大電流発生時クラッチ締結判定処理の流れを示すフローチャートである。 バックアップクラッチ４の解除状態でタイヤが縁石当たりした場合のクラッチ締結判定作用を示すタイムチャートである。 バックアップクラッチ４の誤締結状態でタイヤが縁石当たりした場合のクラッチ締結判定作用を示すタイムチャートである。 実施例３の反力コントローラ９および転舵コントローラ１０で実行されるクラッチ誤締結判定制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例４の反力コントローラ９および転舵コントローラ１０で実行されるクラッチ誤締結判定制御処理の流れを示すフローチャートである。 クラッチ解除時に操舵ハンドル角が徐々に増加した場合のクラッチ誤締結判定作用を示すタイムチャートである。 クラッチ誤締結時に操舵ハンドル角が徐々に増加した場合のクラッチ誤締結判定作用を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 操舵ハンドル
２ 操舵角センサ
３ 反力モータ
４ バックアップクラッチ
５ 転舵モータ
６ 転舵角センサ
７ 機構
８ 前輪
９ 反力コントローラ
１０ 転舵コントローラ
１０ａ モデルマッチング補償器
１０ｂ ロバスト補償器
１０ｃ 差分器
１０ｄ 電流リミッター
１１ 通信ライン

Claims (8)

1. ドライバの操作入力を受ける操作部と、
   操向輪を転舵する転舵部と、
   締結により前記操作部と前記転舵部とを機械的に連結し、解除により前記操作部と前記転舵部とを分離するクラッチと、
   前記転舵部に転舵トルクを付与する転舵アクチュエータと、
   前記操作部に操舵反力を付与する操舵反力アクチュエータと、
   前記操作部の操作量に対する前記転舵部の転舵量の追従遅れ量が前記クラッチの締結状態を示す所定範囲を超える場合、前記クラッチの解除状態と判定し、前記追従遅れ量が前記所定範囲内にある場合、前記クラッチの締結状態と判定するクラッチ締結判定手段と、
   を備えることを特徴とする車両用操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記クラッチ締結判定手段は、前記操作部の操作速度と前記転舵部の転舵速度との偏差が、前記クラッチ締結状態を示す所定値以下の場合、前記クラッチの締結状態と判定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記クラッチ締結判定手段は、前記操作部の操作量に応じた指令転舵角から推定される推定転舵角と実転舵角との偏差が、前記転舵アクチュエータ制御の応答性に応じた所定値以上の場合、前記クラッチの締結状態と判定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記クラッチ締結判定手段は、前記操作部の操作速度が所定速度以上のときに、判定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記転舵アクチュエータは、前記転舵部に転舵トルクを出力する転舵モータを備え、
   この転舵モータの電流値が、前記操向輪の転舵が規制された状態を示す所定値以上の場合、前記操作部の操作状態に応じた指令転舵角に所定の変化量を与える指令転舵角変更手段を設け、
   前記クラッチ締結判定手段は、前記指令転舵角変更手段により前記指令転舵角に所定の変化量が付与された場合、前記クラッチの締結判定を行うことを特徴とする車両用操舵制御装置。
6. 請求項５に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記指令転舵角変更手段は、所定時間が経過するまで前記指令転舵角を切り戻す方向へ変化量を付与することを特徴とする車両用操舵制御装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記クラッチが解除状態の場合、前記操作部の操作量に対する前記転舵部の転舵量の比を可変する可変転舵制御を行う可変転舵制御手段を設け、
   前記クラッチ締結判定手段は、前記可変転舵制御が行われている場合、前記クラッチの締結判定を行うことを特徴とする車両用操舵制御装置。
8. ドライバの操作入力を受ける操作部と操向輪を転舵する転舵部とがクラッチを介して機械的に分離・連結が可能とされた車両用操舵制御装置において、
   前記操作部の操作量に対する前記転舵部の転舵量の追従遅れ量が前記クラッチの締結状態を示す所定範囲を超える場合、前記クラッチの解除状態と判定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
   

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