JP2021138168A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアバイワイヤ式の操舵装置において、転舵機構の機械的な異常を検出できる操舵制御装置を提供する。【解決手段】操舵制御装置は、運転者により操舵される操舵機構と、車両の転舵輪を転舵させるべくラック軸を移動させるための動力となるモータトルクを発生する転舵側モータを有する転舵機構との間の動力伝達路が分離した構造を有するステアバイワイヤ式の操舵装置を制御対象としている。操舵制御装置は、転舵側モータの駆動を制御するＣＰＵを備えている。そして、ＣＰＵは、転舵側モータのモータトルクの変動を示す値であるトルク勾配Ｒに基づいて転舵機構の異常を検出するようにしている。【選択図】図２

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

車両に用いられる操舵装置は、運転者により操舵される操舵機構と、モータの出力であるモータトルクを動力として転舵シャフトを移動させることに関わって車両の転舵輪を転舵させる転舵機構を含んで構成される。特許文献１には、こうした操舵装置のモータの駆動を制御する操舵制御装置の一例が開示されている。この操舵制御装置では、転舵機構の機械的な異常を検出して運転者に警告することができるようにしている。

上記特許文献１では、操舵装置の特に操舵機構に設けられたトルクセンサの検出結果を用いて、転舵機構の機械的な異常として転舵シャフトの異常を検出するようにしている。

特開２０１５−１２８９４３号公報

上記転舵機構の機械的な異常を検出することは、当該転舵機構と、上記操舵機構との間の動力伝達路が分離した構造を有する操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置では特に重要である。これは、上記転舵機構に機械的な異常が発生したとしてもこのような状況が上記操舵機構を通じて運転者に伝達されないからである。

本発明の目的は、ステアバイワイヤ式の操舵装置において、転舵機構の機械的な異常を検出できる操舵制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する操舵制御装置は、運転者により操舵される操舵機構と、車両の転舵輪を転舵させるべく転舵シャフトを移動させるための動力となるモータトルクを発生するモータを有する転舵機構との間の動力伝達路が分離した構造を有する操舵装置を制御対象とし、前記モータトルクを発生させるように前記モータの駆動を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記モータトルクの変動を示す値が、当該モータトルクが付与されているにも関わらず前記転舵シャフトが移動できなくなることが想定される状態であることを示す値である場合に前記転舵機構の異常を検出するようにしている。

上記構成によれば、モータトルクが付与されているにも関わらず転舵シャフトが移動できなくなることが想定される状態であることを示す値として、例えば、モータトルクの変動を示す値としてその変動の勾配が急激に立ち上がる状態を示す値を設定することができる。モータトルクの変動の勾配が急激に立ち上がる状態は、モータトルクが付与されても転舵シャフトが移動できない状態で発生し得る。そして、モータトルクが付与されても転舵シャフトが移動できない状態は、転舵機構に異常が生じていて機械的に転舵シャフトが移動できない状態に陥っている可能性を含んでいる。つまり、上記構成では、転舵機構の機械的な異常を検出することができるようになる。したがって、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置において、転舵機構の機械的な異常を検出することができる。

具体的には、上記制御部は、前記モータトルクの変動を示す値として演算する当該変動の勾配に対応する値と、前記モータトルクが付与されているにも関わらず前記転舵シャフトが移動できなくなることが想定される状態であることを示すとして定められる勾配閾値との比較を通じて前記転舵機構の異常を検出することで実現することができる。

ここで、モータトルクが付与されても転舵シャフトが移動できない状態には、転舵輪が縁石等の障害物に当たっていることに起因した転舵シャフトが移動できない状態を含むところ、これは車両の速度が低速よりも大きい場合に生じにくい状態である。

そこで、上記操舵制御装置において、前記制御部は、車両の速度が車両の停止を含む低速よりも大きいことを示す値である場合に前記転舵機構の異常を検出することが好ましい。

上記構成によれば、転舵輪が縁石等の障害物に当たっていることに起因した転舵シャフトが移動できない状態をもって転舵機構での異常の発生を誤判定してしまう状況を減らすことができ、転舵機構の異常の検出精度を高めるのに効果的である。

また、転舵輪が縁石等の障害物に当たっている状態は、モータトルクの変化量の推移から推定することができる。
そこで、上記操舵制御装置において、前記モータトルクが付与されているにも関わらず前記転舵シャフトが移動できなくなることが想定される状態であることを示す値は、前記転舵輪の弾性成分と、前記車両の弾性成分とを加味して想定される前記モータトルクの変化特性で特定される値よりも大きい値に設定されていることが好ましい。

上記構成によれば、異常を検出する際の誤検出を高精度で減らすことができ、転舵機構の異常の検出精度を高めることができる。
また、モータトルクが付与されても転舵シャフトが移動できない状態には、車両が走行中に縁石等の障害物に瞬間的に当たった影響や路面状態の影響で瞬間的に生じてしまう状態を含んでいる。

そこで、上記操舵制御装置において、前記制御部は、前記モータトルクの変動を示す値が、当該モータトルクが付与されているにも関わらず前記転舵シャフトが移動できなくなることが想定される状態であることを示す値である状況が予め定めた閾時間の間、継続された場合に前記転舵機構の異常を検出することが好ましい。

上記構成によれば、異常を検出する際の誤検出を高精度で減らすことができ、転舵機構の異常の検出精度を高めるのに効果的である。
また、モータトルクが付与されても転舵シャフトが移動できない状態には、モータの出力が制限されていることに起因した転舵シャフトが移動できない状態を含むところ、これはモータの制御状態から把握できる状態である。

そこで、上記操舵制御装置において、前記制御部は、前記モータの制御状態が当該モータの出力を制限する状態である制限状態でない場合に前記転舵機構の異常を検出することが好ましい。

上記構成によれば、異常を検出する際の誤検出を高精度で減らすことができ、転舵機構の異常の検出精度を高めるのに効果的である。

本発明の操舵制御装置によれば、ステアバイワイヤ式の操舵装置において、転舵機構の機械的な異常を検出することができる。

操舵装置の概略構成図。 転舵装置での異常の発生を確定させるための処理手順を示すフローチャート。 モータトルクの変化特性を説明する模式図。

以下、操舵制御装置をステアバイワイヤ式の操舵装置に適用した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の操舵装置１は、ステアバイワイヤ式の操舵装置である。操舵装置１は、当該操舵装置１の作動を制御する操舵制御装置２を備えている。操舵装置１は、ステアリングホイール３を介して運転者により操舵される操舵機構４と、運転者による操舵機構４の操舵に応じて転舵輪５を転舵させる転舵機構６とを備えている。本実施形態の操舵装置１は、操舵機構４と、転舵機構６との間の動力伝達路が機械的に常時分離した構造を有している。

操舵機構４は、ステアリングホイール３が連結されるステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１を介してステアリングホイール３に対して操舵に抗する力である操舵反力を付与する操舵側アクチュエータ１２とを備えている。

操舵側アクチュエータ１２は、駆動源となる操舵側モータ１４と、ウォームアンドホイールからなる減速機１５とを備えている。操舵側モータ１４は、減速機１５を介してステアリングシャフト１１に連結されている。

転舵機構６は、ピニオン軸２１と、ピニオン軸２１に連結された転舵シャフトとしてのラック軸２２と、ラック軸２２を軸方向への往復動可能に収容するラックハウジング２３と、ピニオン軸２１及びラック軸２２からなるラックアンドピニオン機構２４とを備えている。ラックハウジング２３は、それぞれ円筒状に形成された第１ハウジング２５と第２ハウジング２６とを有している。ラック軸２２とピニオン軸２１とは、第１ハウジング２５内に所定の交差角をもって配置されている。ラックアンドピニオン機構２４は、ピニオン軸２１に形成されたピニオン歯２１ａとラック軸２２に形成されたラック歯２２ａとが噛合されることで構成されている。また、ラック軸２２の両端には、ボールジョイントからなるラックエンド２７を介してタイロッド２８が連結されており、タイロッド２８の先端は、転舵輪５が組み付けられた図示しないナックルに連結されている。

ピニオン軸２１は、ラック軸２２をラックハウジング２３の内部に支持するために設けられている。すなわち、転舵機構６に設けられる図示しない支持機構によって、ラック軸２２はその軸線方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオン軸２１へ向けて押圧される。これにより、ラック軸２２はラックハウジング２３の内部に支持される。また、ラック軸２２の回転が規制される。ただし、ピニオン軸２１を使用せずにラック軸２２をラックハウジング２３に支持する他の支持機構を設けてもよい。この場合、転舵機構６としてピニオン軸２１を割愛した構成を採用してもよい。

また、転舵機構６は、ラック軸２２に対して転舵輪５を転舵させるべく軸方向へ移動するための動力を付与する転舵側アクチュエータ３１を備えている。転舵側アクチュエータ３１は、駆動源となる転舵側モータ３２と、ベルト機構３３と、ボール螺子機構３４とを備えており、第１ハウジング２５と第２ハウジング２６との連結部分に設けられている。そして、転舵側アクチュエータ３１は、転舵側モータ３２の回転をベルト機構３３を介してボール螺子機構３４に伝達し、ボール螺子機構３４にてラック軸２２の軸方向への往復動に変換することで当該ラック軸２２に対して動力を付与する。

このように構成された操舵装置１では、運転者によるステアリング操舵に応じて転舵側アクチュエータ３１からラック軸２２に対してモータトルクが動力として付与されることで、転舵輪５の舵角が変更される。このとき、操舵側アクチュエータ１２からは、運転者の操舵に抗する操舵反力がステアリングホイール３に対して付与される。

図１に示すように、操舵側モータ１４及び転舵側モータ３２には、各モータ１４，３２の駆動を制御する操舵制御装置２が接続されている。操舵制御装置２は、各種のセンサの検出結果に基づき、各モータ１４，３２の制御量である電流の供給を制御することによって、各モータ１４，３２の駆動を制御する。各種のセンサとしては、例えば、車速センサ６２、トルクセンサ６３、操舵側回転角センサ６４、転舵側回転角センサ６５、操舵側電流センサ６６、及び転舵側電流センサ６７がある。

車速センサ６２は、車両の走行速度である車速値Ｖを検出する。トルクセンサ６３は、運転者のステアリング操舵によりステアリングシャフト１１に付与された操舵トルクＴｈを検出する。操舵側回転角センサ６４は、操舵側モータ１４の回転軸の回転角である操舵角θｓを検出する。転舵側回転角センサ６５は、転舵側モータ３２の回転軸の回転角である転舵角θｔを検出する。操舵側電流センサ６６は、操舵側モータ１４に対応して設けられる図示しないインバータにおいて、スイッチング素子のそれぞれのソース側に接続されたシャント抵抗の電圧降下を電流として取得し、これを操舵側モータ１４の出力であるモータトルクの大きさを示す実電流値Ｉｓｑとして検出する。転舵側電流センサ６７は、転舵側モータ３２に対応して設けられる図示しないインバータにおいて、スイッチング素子のそれぞれのソース側に接続されたシャント抵抗の電圧降下を電流として取得し、これを転舵側モータ３２の出力であるモータトルクの大きさを示す実電流値Ｉｔｑとして検出する。

また、操舵制御装置２には、例えば、車両内部のインスツルメントパネル、所謂、インパネに設けられた警告装置６１が接続されている。警告装置６１は、点灯や点滅することによって運転者への警告を実施するものである。本実施形態において、警告装置６１は、転舵機構６の機械的な異常の発生を運転者に警告する。

次に、操舵制御装置２の構成について説明する。
図１に示すように、操舵制御装置２は、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という）５０及びメモリ５１を備えている。ＣＰＵ５０は、メモリ５１に記憶されたプログラムを所定の演算周期ごとに実行することによって、モータトルクを発生させるように各モータ１４，３２の駆動の制御を含む各種制御を実行する。本実施形態において、ＣＰＵ５０は制御部の一例である。

具体的には、ＣＰＵ５０は、運転者によるステアリング操舵に応じた操舵反力を発生させるように当該操舵反力の目標値となる目標反力トルクを演算する。この場合、例えば、ＣＰＵ５０は、操舵トルクＴｈ及び車速値Ｖに基づき目標反力トルクを演算する。そして、ＣＰＵ５０は、操舵側モータ１４の操舵角θｓ及び実電流値Ｉｓｑに基づいて、目標反力トルクに応じたモータトルクが発生するように操舵側モータ１４に駆動電力を供給することで、その駆動を制御する。これにより、操舵機構４にて操舵反力が発生させられる。

また、ＣＰＵ５０は、転舵側モータ３２の転舵角θｔに基づいて、中点θｔ０からの転舵側モータ３２の回転数をカウントしており、中点θｔ０を原点として転舵角θｔを積算した角度である積算角を演算する。なお、中点θｔ０は、車両が直進する際の転舵角θｔであり、ピニオン角の中点と対応する。そして、ＣＰＵ５０は、この積算角にベルト機構３３の減速比、ボール螺子機構３４のリード、及びラックアンドピニオン機構２４の回転速度比に基づく換算係数Ｋを乗算することにより、転舵輪５の舵角としてピニオン角θｐを演算する。ピニオン角θｐは、ピニオン軸２１の回転角を示す角度である。なお、ピニオン角θｐは、中点θｐ０よりも、例えば左側の角度である場合に正、右側の角度である場合に負とする。

ＣＰＵ５０は、運転者によるステアリング操舵に応じたピニオン角θｐとなるように当該ピニオン角θｐの目標値となる目標ピニオン角θｐ＊を演算する。この場合、例えば、ＣＰＵ５０は、操舵角θｓに基づき、当該操舵角θｓと同値となるように目標ピニオン角θｐ＊を演算する。ＣＰＵ５０は、ピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ＊に追従するようにフィードバック制御を実行することにより、動力の目標値となる目標転舵トルクを演算する。そして、ＣＰＵ５０は、転舵側モータ３２の転舵角θｔ及び実電流値Ｉｔｑに基づいて、目標転舵トルクに応じたモータトルクが発生するように転舵側モータ３２に駆動電力を供給することで、その駆動を制御する。これにより、転舵機構６にて動力が発生させられる。

次に、転舵機構６の機械的な異常を検出するためにＣＰＵ５０が実行する処理について説明する。以下では、ＣＰＵ５０は、メモリ５１に記憶されたプログラムに基づいて、制御周期毎に周期処理を実行することによって、転舵機構６の機械的な異常を検出するための処理を実行する。本実施形態では、転舵機構６の機械的な異常として、転舵輪５が縁石等の障害物に当たっていないにも関わらずモータトルクが付与されてもラック軸２２が移動できない状態を検出する。

図２に示すように、ＣＰＵ５０は、車速値Ｖが車両の停止を含む低速であることを示すとして予め設定された所定値である低速値Ｖ０よりも大きい（Ｖ＞Ｖ０）か否かを判定する（ステップＳ１０）。この処理は、車両が停止を含む低速、例えば、時速数ｋｍで走行している状態であるか否かを判定するためのものである。これは、車両が低速よりも大きい速度で走行している状態が、転舵輪５が縁石等の障害物に当たっていることに起因してラック軸２２が移動できない状態を生じさせにくいことを根拠として設定する条件である。ＣＰＵ５０は、車速値Ｖが低速値Ｖ０以下であると判定する場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、車両が停止を含む低速で走行している状態であることを判定し、ステップＳ１０の処理に戻り当該処理を繰り返し実行する。

一方、ＣＰＵ５０は、車速値Ｖが低速値Ｖ０よりも大きいと判定する場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、車両が停止を含む低速よりも大きい速度で走行している状態であることを判定し、実電流値Ｉｔｑの変動を示す値として演算する当該変動の勾配を示す値であるトルク勾配Ｒと、勾配閾値Ｒｔｈ１とを比較する（ステップＳ２０）。この処理は、転舵側モータ３２のモータトルクの変動の勾配が急激に立ち上がる状態であるか否かを判定するためのものである。この転舵側モータ３２のモータトルクの変動の勾配が急激に立ち上がる状態は、モータトルクが付与されてもラック軸２２が移動できない状態で発生し得る。そして、モータトルクが付与されてもラック軸２２が移動できない状態は、転舵機構６に異常が生じていて機械的にラック軸２２が移動できない状態に陥っている可能性を含んでいる。つまり、上記ステップＳ２０の処理は、転舵機構６の機械的な異常を検出するための処理である。

本実施形態において、トルク勾配Ｒは、実電流値Ｉｔｑの１制御周期前の前回値と、今回値との差であるトルク変化量ΔＩｔｑを制御周期で除算したものである。なお、制御周期が予め定められている場合、トルク変化量ΔＩｔｑは、制御周期間での実電流値Ｉｔｑの変動を示し、実電流値Ｉｔｑのトルク勾配Ｒに対応する値となる。このため、ステップＳ２０では、トルク勾配Ｒの代わりにトルク変化量ΔＩｔｑを用いることもできる。

そして、ステップＳ２０にて、ＣＰＵ５０は、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ１以上である（Ｒ≧Ｒｔｈ１）か否かを判定する。
ここで、勾配閾値Ｒｔｈ１について説明する。

図３に破線で示すように、転舵側モータ３２のモータトルクである実電流値Ｉｔｑの絶対値の変化特性は、転舵輪５が縁石等の障害物に当たっておらず、転舵機構６に機械的な異常が生じていなければピニオン角θｐの絶対値の増加に応じてほぼ一定の勾配Ｒｔｈ０で増加し続ける。これに対して、同図に実線で示すように、実電流値Ｉｔｑの絶対値の変化特性は、転舵機構６に機械的な異常が生じていればある角度θａ以後のピニオン角θｐの絶対値の増加に対して急激に増加する勾配Ｒｔｈｂで増加する。また、同図に一点鎖線で示すように、実電流値Ｉｔｑの絶対値の変化特性は、転舵輪５が上記角度θａで縁石等の障害物に当たっていれば当該角度θａ以後、ピニオン角θｐの絶対値の増加に対して勾配が指数関数的に上昇して行く。この場合、例えば、実電流値Ｉｔｑの絶対値の変化特性は、上記勾配Ｒｔｈ０で増加した後、指数関数的に上昇して行く途中の接線として示される勾配Ｒｔｈａを経由し、最終的に上記勾配Ｒｔｈｂで増加して行く状態に近付く。なお、上記勾配Ｒｔｈ０で増加して行く状態から上記勾配Ｒｔｈａで増加する状態となるまでの間の変化特性は、転舵輪５のゴムの弾性成分に基づく特性と、転舵輪５が接続されている車両のサスペンションの弾性成分に基づく特性とに依存するものであり実験的に求めることができる。なお、図３は、中点θｐ０よりも、左側及び右側の両側の角度を纏めて示すべく、横軸をピニオン角θｐの絶対値としている。また、図３は、転舵側モータ３２の正方向及び負方向の回転の際の実電流値Ｉｔｑを纏めて示すべく、縦軸を実電流値Ｉｔｑの絶対値としている。

そして、本実施形態において、勾配閾値Ｒｔｈ１は、上記勾配Ｒｔｈａよりも大きい、且つ、上記勾配Ｒｔｈｂよりも小さいなかで、上記勾配Ｒｔｈｂに近い勾配を示す範囲のうち、転舵輪５が縁石等の障害物に当たっておらず、転舵機構６に機械的な異常が生じているとして実験的に求められる範囲の値に設定されている。

図２の説明に戻り、上記ステップＳ２０において、ＣＰＵ５０は、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ１未満であると判定する場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、転舵機構６に機械的な異常が生じていないことを判定し、ステップＳ１０の処理に戻り当該ステップＳ１０以後の処理を繰り返し実行する。

一方、ＣＰＵ５０は、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ１以上であると判定する場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、転舵機構６に機械的な異常が生じている可能性があることを判定し、勾配閾値Ｒｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。この処理は、転舵機構６に機械的な異常が生じていることを直ちに確定させるためのものである。本実施形態において、勾配閾値Ｒｔｈ２は、上記勾配閾値Ｒｔｈ１よりも大きい値であって、転舵機構６に機械的な異常が生じていることを示す値である上記勾配Ｒｔｈｂと同一値に設定されている。

そして、ＣＰＵ５０は、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ２以上であると判定する場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、転舵機構６に機械的な異常を検出し当該異常を直ちに確定させるべく、異常確定に関わる処理を実行する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０にて、ＣＰＵ５０は、転舵機構６の機械的な異常を検出した旨を運転者に警告するべく、警告装置６１を点灯や点滅させるように点灯状態を制御する。また、ＣＰＵ５０は、転舵機構６の機械的な異常を検出した旨を記録するべく、その旨を示す異常情報をメモリ５１にて記録する。こうしてメモリ５１に記録された異常情報は、図示しない診断ツールが操舵制御装置２に対して外部から接続される場合に、当該診断ツールに対して出力される。本実施形態において、メモリ５１は、ダイアグとしての機能を有する。その後、ＣＰＵ５０は、フェールセーフとしてメカ異常時フェールを作動させる処理へと移行する。本実施形態において、メカ異常時フェールでは、運転者に警告をしつつ車両を安全に停車させるための処理を実行したりする。

一方、上記ステップＳ３０において、ＣＰＵ５０は、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ２未満であると判定する場合（ステップＳ３０：ＮＯ）、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ１以上の状態が継続した時間である継続時間ＴＣが閾時間ＴＣｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０）。この処理は、転舵機構６に機械的な異常が生じている可能性があるが当該異常の他の要因をさらに除外するべく、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ１以上の状態が車両が走行中に縁石等の障害物に瞬間的に当たった影響や路面状態の影響で瞬間的に生じてしまったものであるか否かを判定するための処理である。本実施形態において、閾時間ＴＣｔｈは、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ１以上の状態が車両が走行中に縁石等の障害物に瞬間的に当たった影響や路面状態の影響で瞬間的に生じてしまったものではなく、転舵機構６に機械的な異常が生じているとして実験的に求められる範囲の値に設定されている。

そして、上記ステップＳ５０において、ＣＰＵ５０は、継続時間ＴＣが閾時間ＴＣｔｈ未満であると判定する場合（ステップＳ５０：ＮＯ）、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ１以上の状態が車両が走行中に縁石等の障害物に瞬間的に当たった影響や路面状態の影響で瞬間的に生じてしまったことを判定する。この場合、ＣＰＵ５０は、ステップＳ１０の処理に戻り当該ステップＳ１０以後の処理を繰り返し実行する。

一方、ＣＰＵ５０は、継続時間ＴＣが閾時間ＴＣｔｈ以上であると判定する場合（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、転舵側モータ３２の制御状態が制限状態であるか否かを判定する（ステップＳ６０）。この処理は、転舵機構６に機械的な異常が生じている可能性があるが当該異常の他の要因をさらに除外するべく、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ１以上の状態が転舵側モータ３２の出力を制限する状態である制限状態であることに起因して生じてしまったものであるか否かを判定するための処理である。本実施形態において、上記制限状態としては、転舵側モータ３２や、当該転舵側モータ３２に対応して設けられる図示しないインバータが過熱したことに起因して設定される状態を含む、転舵側モータ３２の出力を制限しなければいけない状況で設定される状態を想定している。本実施形態において、ステップＳ６０の処理は、制限状態が設定されて、当該制限状態で転舵側モータ３２の出力が実際に制限されるまでの期間が閾時間ＴＣｔｈよりも長く、当該閾時間ＴＣｔｈ経過後、トルク勾配Ｒ≧勾配閾値Ｒｔｈ１を十分に検出できる状況で特に有効である。

そして、上記ステップＳ６０において、ＣＰＵ５０は、転舵側モータ３２の制御状態が制限状態であることを判定する場合（ステップＳ６０：ＹＥＳ）、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ１以上の状態が制限状態であることに起因して生じてしまったことを判定し、ステップＳ１０の処理に戻り当該ステップＳ１０以後の処理を繰り返し実行する。

一方、ＣＰＵ５０は、転舵側モータ３２の制御状態が制限状態でないことを判定する場合（ステップＳ６０：ＮＯ）、転舵機構６の機械的な異常を検出し当該異常を確定させて異常確定に関わる処理を実行するべくステップＳ４０の処理に移行する。この場合、上述したのと同様、ＣＰＵ５０は、警告装置６１を点灯や点滅させるように点灯状態を制御したり、異常情報をメモリ５１にて記録したりした後、メカ異常時フェールを作動させる処理へと移行する。

以下、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態によれば、トルク勾配Ｒの大きさを判定する上記ステップＳ３０において、モータトルクが付与されているにも関わらずラック軸２２が移動できなくなることが想定される状態であることを示す値として、トルク勾配Ｒが急激に立ち上がる状態を示す勾配閾値Ｒｔｈ１を設定することができる。トルク勾配Ｒが急激に立ち上がる状態は、モータトルクが付与されてもラック軸２２が移動できない状態で発生し得る。そして、モータトルクが付与されてもラック軸２２が移動できない状態は、転舵機構６に異常が生じていて機械的にラック軸２２が移動できない状態に陥っている可能性を含んでいる。つまり、本実施形態では、転舵機構６の機械的な異常を検出することができるようになる。

以下、本実施形態の効果を説明する。
（１）本実施形態では、上記ステップＳ３０のように、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ１以上の状態であるか否かを判定する処理を有しているので、転舵機構６の機械的な異常を検出することができるようになる。したがって、ステアバイワイヤ式である操舵装置１において、転舵機構６の機械的な異常を検出することができる。

（２）ここで、モータトルクが付与されてもラック軸２２が移動できない状態には、転舵輪５が縁石等の障害物に当たっていることに起因したラック軸２２が移動できない状態を含むところ、これは車速値Ｖが車両の停止を含む低速値Ｖ０よりも大きい場合に生じにくい状態である。

そこで、本実施形態では、上記ステップＳ１０のように、車両が停止を含む低速で走行している状態であるか否かを判定するための処理を有している。このため、本実施形態では、転舵輪５が縁石等の障害物に当たっていることに起因したラック軸２２が移動できない状態をもって転舵機構６での異常の発生を誤判定してしまう状況を減らすことができ、転舵機構６の異常の検出精度を高めるのに効果的である。

（３）転舵輪５が縁石等の障害物に当たっている状態は、トルク勾配Ｒの推移から推定することができる。
そこで、本実施形態では、上記ステップＳ３０で用いる勾配閾値Ｒｔｈ１として、転舵輪５のゴムの弾性成分に基づく特性と、転舵輪５が接続されている車両のサスペンションの弾性成分に基づく特性とに依存した勾配Ｒｔｈａよりも大きい値を設定している。このため、本実施形態では、転舵輪５が縁石等の障害物に当たっていることに起因してラック軸２２が移動できない状態をもって転舵機構６の異常を誤検出してしまう状況をさらに高精度で減らすことができ、転舵機構６の異常の検出精度を高めることができる。

（４）モータトルクが付与されてもラック軸２２が移動できない状態には、車両が走行中に縁石等の障害物に瞬間的に当たった影響や路面状態の影響で瞬間的に生じてしまう状態を含んでいる。

そこで、本実施形態では、上記ステップＳ５０のように、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ１以上の状態が車両が走行中に縁石等の障害物に瞬間的に当たった影響や路面状態の影響で瞬間的に生じてしまったものであるか否かを判定する処理を有している。このため、本実施形態では、車両が走行中に縁石等の障害物に瞬間的に当たった影響や路面状態の影響で瞬間的に生じてしまうラック軸２２が移動できない状態をもって転舵機構６の異常を誤検出してしまう状況を減らすことができ、転舵機構６の異常の検出精度を高めるのに効果的である。

（５）モータトルクが付与されてもラック軸２２が移動できない状態には、転舵側モータ３２の出力が制限されていることに起因してラック軸２２が移動できない状態を含むところ、これは転舵側モータ３２の制御状態から把握できる状態である。

そこで、本実施形態では、上記ステップＳ６０のように、トルク勾配Ｒが勾配閾値Ｒｔｈ１以上の状態が転舵側モータ３２の出力を制限する状態である制限状態であることに起因して生じてしまったものであるか否かを判定する処理を有している。このため、本実施形態では、転舵側モータ３２の出力が制限されていることに起因してラック軸２２が移動できない状態をもって転舵機構６での異常の発生を誤判定してしまう状況を減らすことができ、転舵機構６の異常の検出精度を高めるのに効果的である。

上記実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・上記ステップＳ６０の処理は、例えば、上記ステップＳ２０や上記ステップＳ３０に先立って実行したり、実行する順番を変更したりしてもよい。また、転舵側モータ３２が制限状態では、上記ステップＳ１０以後の処理自体を実行しないように構成する場合、上記ステップＳ６０の処理を削除することができる。

・上記ステップＳ５０の処理は、例えば、上記ステップＳ２０と、上記ステップＳ３０との間で実行したり、実行する順番を変更したりしてもよい。また、転舵機構６の機械的な異常を検出するうえでは、車両が走行中に縁石等の障害物に瞬間的に当たった影響や路面状態の影響で瞬間的に生じてしまったものであるか否かを特に考慮する必要がない場合、上記ステップＳ５０の処理を削除することができる。

・上記ステップＳ２０の処理と、上記ステップＳ３０の処理とは、順番を入れ替えて構成してもよい。
・上記ステップＳ３０の処理において、勾配閾値Ｒｔｈ２は、勾配閾値Ｒｔｈ１よりも大きい範囲の値であれば適宜変更可能である。また、転舵輪５が縁石等の障害物に当たっているかどうかの状況を除外するのに、上記ステップＳ１０の処理を考慮すれば十分の場合、上記ステップＳ３０の処理を削除することができる。

・ステップＳ２０の処理は、トルク勾配Ｒの代わりに所定のサンプリング期間での実電流値Ｉｔｑのトルク変化量ΔＩｔｑを用いるようにしてもよい。この場合のトルク変化量ΔＩｔｑは、所定のサンプリング期間での実電流値Ｉｔｑの変動を示し、実電流値Ｉｔｑのトルク勾配Ｒに対応する値となる。

・上記ステップＳ１０の処理は、例えば、上記ステップＳ２０や上記ステップＳ３０の後に実行したり、実行する順番を変更したりしてもよい。また、転舵輪５が縁石等の障害物に当たっているかどうかの状況を除外するのに、上記ステップＳ３０の処理を考慮すれば十分の場合、上記ステップＳ１０の処理を削除することができる。つまり、転舵輪５が縁石等の障害物に当たっているかどうかの状況を除外する場合には、上記ステップＳ１０及び上記ステップＳ３０の少なくともいずれかの処理を有していればよい。

・転舵機構６の機械的な異常を検出する処理としては、上記ステップＳ３０：ＹＥＳを経由しないで上記ステップＳ３０：ＮＯを経由する場合、当該ステップＳ３０：ＮＯを経由する毎にカウント値を加算又は減算して所定の閾値に達することを条件に上記ステップＳ４０に移行する、すなわち異常を確定させる構成を採用してもよい。

・転舵側モータ３２について、トルク勾配Ｒを検出するにあたり、例えば、出力するモータトルクの目標値である目標転舵トルクを用いたり、ラック軸２２に軸力センサを設けて当該軸力センサの検出結果を用いたり、転舵側モータ３２の出力に換算できる値を用いるようにしてもよい。

・警告装置６１を通じた運転者への警告としては、例えば、アラーム等の音で知らせたり、操舵反力を大きくしてステアリング操舵を重くしたりする等、何かしら状況の変化を運転者が認識できる方法であれば適宜変更可能である。その他、運転者に警告する以外、車両が有する通信機能を用いて、例えば、現在位置から最も近いディーラーであったり、最寄りのディーラー等、車両のメンテナンスが可能な店舗に知らせたりすることもできる。

・上記実施形態において、ＣＰＵ５０は、コンピュータプログラムを実行する１つ以上のプロセッサ、あるいは各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路等の１つ以上の専用ハードウェア回路、あるいは上記プロセッサ及び上記専用ハードウェア回路の組み合わせを含む回路として実現してもよい。また、メモリ５１には、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体によって構成してもよい。

・上記実施形態は、操舵装置１を、操舵機構４と転舵機構６との間が機械的に常時分離したリンクレスの構造としたが、これに限らず、クラッチにより操舵機構４と転舵機構６との間が機械的に分離可能な構造としてもよい。

１…操舵装置
２…操舵制御装置
４…操舵機構
５…転舵輪
６…転舵機構
２２…ラック軸（転舵シャフト）
３２…転舵側モータ（モータ）
５０…ＣＰＵ（制御部）
５１…メモリ
６２…車速センサ
６７…転舵側電流センサ

Claims (6)

1. 運転者により操舵される操舵機構と、車両の転舵輪を転舵させるべく転舵シャフトを移動させるための動力となるモータトルクを発生するモータを有する転舵機構との間の動力伝達路が分離した構造を有する操舵装置を制御対象とし、
   前記モータトルクを発生させるように前記モータの駆動を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記モータトルクの変動を示す値が、当該モータトルクが付与されているにも関わらず前記転舵シャフトが移動できなくなることが想定される状態であることを示す値である場合に前記転舵機構の異常を検出する
   ことを特徴とする操舵制御装置。
2. 前記制御部は、前記モータトルクの変動を示す値として演算する当該変動の勾配に対応する値と、前記モータトルクが付与されているにも関わらず前記転舵シャフトが移動できなくなることが想定される状態であることを示すとして定められる勾配閾値との比較を通じて前記転舵機構の異常を検出する請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記制御部は、車両の速度が車両の停止を含む低速よりも大きいことを示す値である場合に前記転舵機構の異常を検出する請求項１又は請求項２に記載の操舵制御装置。
4. 前記モータトルクが付与されているにも関わらず前記転舵シャフトが移動できなくなることが想定される状態であることを示す値は、前記転舵輪の弾性成分と、前記車両の弾性成分とを加味して想定される前記モータトルクの変化特性で特定される値よりも大きい値に設定されている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
5. 前記制御部は、前記モータトルクの変動を示す値が、当該モータトルクが付与されているにも関わらず前記転舵シャフトが移動できなくなることが想定される状態であることを示す値である状況が予め定めた閾時間の間、継続された場合に前記転舵機構の異常を検出する請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
6. 前記制御部は、前記モータの制御状態が当該モータの出力を制限する状態である制限状態でない場合に前記転舵機構の異常を検出する請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。

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