JP3713385B2 - 車両の操舵装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイール等の操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを車輪に、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、転舵角が変化するように伝達可能な車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールを車輪に機械的に連結せずに転舵するため、そのステアリングホイールの操作角に応じて操舵用アクチュエータを制御する制御システムが開発されている。
【０００３】
その制御システムは、ステアリングホイールの操作角を検出する操作角センサと、車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、それらセンサに接続される制御装置を有する。その制御装置は、操作角と目標転舵角との間の予め定められた関係を記憶し、その関係と検出操作角に基づき目標転舵角を演算し、その目標転舵角と検出転舵角との偏差をなくすように操舵用アクチュエータを制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記操舵装置では、カーブ走行時における速度超過やドライバーの運転ミス等により車両挙動が不安定になると、車両がスピンやドリフトを起こし、ドライバーの意図に沿って操舵することができなくなる。
【０００５】
そこで、車両挙動の不安定化に影響する変量をセンサにより検出し、その検出変量に基づいて操舵用アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御するシステムが提案されている。
【０００６】
その制御システムはフェールセーフのために冗長システムとされ、構成要素の一部に故障が生じた場合、車両挙動の不安定化を防止するための制御を解除し、ステアリングホイールの操作角に応じて転舵角を変化させるための制御に切り換えられる。
【０００７】
しかし、制御システムの構成要素の一部に故障が生じた場合、故障内容の如何に拘らず常に車両挙動の不安定化を防止できなくなるのでは、システムとして脆弱で実用に供することができない。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータを含む操舵用駆動装置と、その操作部材の操作入力値を含む車両挙動の不安定化に影響する変量を検出するセンサと、その検出変量に応じて前記操舵用駆動装置を制御するステアリング系制御装置とを有する制御システムを備え、その操舵用アクチュエータの動きを車輪に、操作部材を車輪に機械的に連結することなく、転舵角が変化するように伝達可能な車両の操舵装置に適用される。
本発明においては、その制御システムの構成要素が正常状態か故障状態かを判断する手段が設けられ、その制御システムは、構成要素の中の何れが正常状態で何れが故障状態かに応じて複数の制御モードの間でモード変更可能とされ、その制御モードとして、その制御システムに故障がない時に操舵用アクチュエータを検出変量に基づいて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードと、その制御システムの構成要素の少なくとも一つが故障状態である時に操舵用アクチュエータを検出変量に基づいて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードと、その制御システムの構成要素の少なくとも一つが故障状態である時に操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードとを有する。
本発明の構成によれば、制御システムの構成要素の少なくとも一つが故障状態である時でも、車両挙動の不安定化を防止することが可能になり、制御システムを頑強にできる。
【００１０】
そのステアリング系制御装置は、前記制御システムの構成要素として第１制御部と第２制御部を有し、その第１制御部は、その操舵用アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御する上で必要な演算を検出変量に応じて実行可能とされ、その第２制御部は、その第１制御部による演算結果に応じて操舵用アクチュエータを制御する上で必要な演算と、その操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行可能とされ、その第１制御部と第２制御部が正常状態である場合、その操舵用アクチュエータを検出変量に基づいて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードとされ、その第１制御部が故障状態であって第２制御部が正常状態である場合、その操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードとされるのが好ましい。
この構成によれば、制御システムを構成する第１制御部は、操舵用アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御する上で必要な演算を検出変量に応じて実行可能であり、第２制御部は、その第１制御部による演算結果に応じて操舵用アクチュエータを制御する上で必要な演算と、その操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行可能である。よって、その第１制御部と第２制御部が正常状態であれば、制御システムの他の構成要素の故障が生じた場合でも、車両挙動の不安定化を防止することが可能になる。また、その第１制御部が故障状態であっても第２制御部が正常状態であれば、操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御することが可能になる。
【００１１】
そのステアリング系制御装置は、前記制御システムの構成要素として第３制御部を有し、その操舵用駆動装置は、その操舵用アクチュエータと代替え使用可能に配置された操舵用予備アクチュエータを有し、その第１制御部は、その操舵用予備アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御する上で必要な演算を検出変量に応じて実行可能とされ、その第３制御部は、その第１制御部による演算結果に応じて操舵用予備アクチュエータを制御する上で必要な演算と、その操舵用予備アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行可能とされ、第１制御部が正常状態であって、第２制御部と第３制御部の中の少なくとも一方が正常状態である場合、その操舵用アクチュエータまたは操舵用予備アクチュエータを検出変量に応じて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードとされ、第１制御部が故障状態であって、第２制御部と第３制御部の中の少なくとも一方が正常状態である場合、その操舵用アクチュエータまたは操舵用予備アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードとされるのが好ましい。
これにより、その第１制御部が正常状態であれば、第２制御部と第３制御部の中の少なくとも一方が正常状態であれば、車両挙動の不安定化を防止することが可能になる。
【００１２】
そのステアリング系制御装置は、前記制御システムの構成要素として第４制御部を有し、その操作部材に付与される操作反力を発生する反力アクチュエータを有し、その第４制御部は、その操作反力を発生するように反力アクチュエータを制御する上で必要な演算を実行可能とされ、制御システムの構成要素の何れかが故障状態である場合、操作反力が発生しないように反力アクチュエータの制御が行われない制御モードとされるのが好ましい。
これにより、制御システムの構成要素の何れかが故障状態である場合、操作反力が発生しないので、ドライバーに故障発生を認識させることが可能になる。
【００１３】
その検出変量に応じて車両の制動力および駆動力の中の少なくとも一方を、車両挙動の不安定化を防止するように制御可能な走行系制御装置を備え、その操舵用アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードにおいては、その走行系制御装置により制動力および駆動力の中の少なくとも一方が車両挙動の不安定化を防止するように制御され、その操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードにおいては、車両挙動の不安定化を防止するための走行系制御装置による制御は解除されるのが好ましい。
これにより、制御システムに故障が生じても、検出変量に応じて操舵用アクチュエータを制御して車両挙動の不安定化を防止できる場合は、同一の検出変量に応じて走行系制御装置によっても制動力および駆動力の中の少なくとも一方の制御により車両挙動が不安定になるのを防止できる。また、操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードにおいては、同一の検出変量に応じて車両挙動が不安定になるのを走行系制御装置による制御により保障できないことから、車両挙動の不安定化を防止するための走行系制御装置による制御は解除される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に示す車両の操舵装置は、ステアリングホイール（操作部材）１の回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ２を含む操舵用駆動装置を備えている。その操舵用アクチュエータ２の動きを前部左右車輪４に、ステアリングホイール１を車輪４に機械的に連結することなく、ステアリングギヤ３を介して転舵角が変化するように伝達可能である。
【００１５】
そのアクチュエータ２は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、そのアクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド７の動きは、タイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達される。
【００１６】
このステアリングギヤ３は公知のものを用いることができ、アクチュエータ２の動きを車輪４の転舵角に変換できれば構成は限定されない。図示の例では、アクチュエータ２として用いられる電磁クラッチ付き電動モータにより回転駆動されるギヤ３ａと、このギヤ３ａに一体化されるボールナット３ｂと、このボールナット３ｂにボールを介して螺合するボールスクリューシャフト３ｃを有し、そのボールスクリューシャフト３ｃがステアリングロッド７に一体化される。これにより、そのアクチュエータ２の回転運動がステアリングロッド７の直線運動に変換され、車輪４に伝達される。そのアクチュエータ２の動きの車輪４への伝達は、アクチュエータ２を駆動していない状態では上記クラッチにより切断される。これにより、そのアクチュエータ２の動きの車輪４への伝達は解除可能とされている。なお、アクチュエータ２が駆動されていない状態では、車輪４がセルフアライニングトルクにより直進操舵位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。
【００１７】
上記操舵用駆動装置は、そのアクチュエータ２と代替え使用可能に配置された操舵用予備アクチュエータ２′を有する。その予備アクチュエータ２′の動きを前部左右車輪４に、ステアリングホイール１を車輪４に機械的に連結することなく、ステアリングギヤ３を介して転舵角が変化するように伝達可能である。
【００１８】
その予備アクチュエータ２′は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、その予備アクチュエータ２′の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する予備運動変換機構を有する。
この予備運動変換機構は、予備アクチュエータ２′の動きを車輪４の転舵角に変換できれば構成は限定されない。図示の例では、予備アクチュエータ２′として用いられる電磁クラッチ付き電動モータにより回転駆動されるピニオン３ａ′と、このピニオン３ａ′に噛み合うラック３ｂ′を有し、そのラック３ｂ′がステアリングロッド７に一体化される。これにより、その予備アクチュエータ２′の回転運動がステアリングロッド７の直線運動に変換され、車輪４に伝達される。その予備アクチュエータ２′の動きの車輪４への伝達は、予備アクチュエータ２′を駆動していない状態では上記クラッチにより切断される。これにより、その予備アクチュエータ２′の動きの車輪４への伝達は解除可能とされている。
【００１９】
そのステアリングホイール１は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト１０に連結されている。その回転シャフト１０を介してステアリングホイール１に付与される操作反力を発生するため、その回転シャフト１０にトルクを付加する反力アクチュエータ１９が設けられている。その反力アクチュエータ１９は、その回転シャフト１０と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００２０】
ステアリングホイール１を直進操舵位置に復帰させる方向の弾力を付与する弾性部材３０が設けられている。この弾性部材３０は、例えば、回転シャフト１０に弾力を付与する渦巻きバネにより構成できる。上記反力アクチュエータ１９が回転シャフト１０にトルクを付加していない時、その弾力によりステアリングホイール１は直進操舵位置に復帰する。
【００２１】
ステアリングホイール１の操作入力値を含む車両挙動の不安定化に影響する変量を検出するセンサとして、角度センサ１１、トルクセンサ１２、速度センサ１４、横加速度センサ１５、ヨーレートセンサ１６が設けられている。
【００２２】
その角度センサ１１は、ステアリングホイール１の操作入力値として、その回転シャフト１０の回転角に対応する操作角δｈを検出する。そのトルクセンサ１２は、そのステアリングホイール１の操作トルクＴとして、その回転シャフト１０により伝達されるトルクを検出する。その横加速度センサ１５は車両の横加速度Ｇｙを検出し、ヨーレートセンサ１６は車両のヨーレートγを検出し、速度センサ１４は車速ｖを検出する。
【００２３】
その操舵用のアクチュエータ２および予備アクチュエータ２′の出力値を検出する出力値センサとして、そのステアリングロッド７の作動量に対応する車輪４の転舵角δを検出する転舵角センサ１３が設けられている。本実施形態では、その転舵角センサ１３は、上記ピニオン３ａ′の回転角の検出センサにより構成されている。
【００２４】
その車両挙動の不安定化に影響する変量を検出するセンサによる検出変量に応じて上記操舵用駆動装置を制御するため、第１〜第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを有するステアリング系制御装置が設けられている。
その第１制御部２０ａに、角度センサ１１、転舵角センサ１３、横加速度センサ１５、ヨーレートセンサ１６、速度センサ１４、第２制御部２０ｂ、第３制御部２０ｃ、および第４制御部２０ｄが接続されている。その第２制御部２０ｂは、その第１制御部２０ａ、第３制御部２０ｃ、第４制御部２０ｄ、転舵角センサ１３、およびアクチュエータ２に接続される。その第３制御部２０ｃは、その第１、第２制御部２０ａ、２０ｂ、第４制御部２０ｄ、転舵角センサ１３、および予備アクチュエータ２′に接続される。その第４制御部２０ｄは、その第１〜第３制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃとトルクセンサ１２と角度センサ１１と反力アクチュエータ１９に接続される。これにより、それら複数の第１〜第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは互いに接続されている。
なお、その横加速度Ｇｙとヨーレートγに相関する変量として、操作角δｈと車速ｖ以外に、例えば車輪速を検出するセンサを第１制御部２０ａに接続してもよい。
【００２５】
その第１〜第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが全て正常で故障がない場合、第１、第２制御部２０ａ、２０ｂによりアクチュエータ２が制御され、第１、第４制御部２０ａ、２０ｄにより反力アクチュエータ１９が制御される。この場合、各制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの制御モードは後述のように第１制御モードとされる。図２は、この第１制御モードにおける車速が零でない場合の制御ブロック線図を示す。このブロック線図において、第１、第２、第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｄに対応する箇所は２点鎖線で囲まれる。
【００２６】
その図２において、Ｇｙは横加速度の検出値、Ｇｙ* は横加速度の目標値、γはヨーレートの検出値、δは転舵角の検出値、δG * は横加速度に基づく転舵角の目標値、δγ* はヨーレートに基づく転舵角の目標値、δ* は転舵角の目標値、δｈは操作角の検出値、ｖは車速の検出値、Ｔは操作トルクの検出値、Ｔ* は操作トルクの目標値、ｉ* はアクチュエータ２および予備アクチュエータ２′の駆動電流の目標値、ｉｈ* は反力アクチュエータ１９の駆動電流の目標値を示す。
【００２７】
Ｋ１は検出操作角δｈに対する目標横加速度Ｇｙ* のゲインであり、Ｇｙ* ＝Ｋ１・δｈの関係より目標横加速度Ｇｙ* が求められる。このゲインＫ１は、最適な制御を行えるように調整される。発生可能な横加速度は車速が小さくなると小さくなる。例えば図３に示すように、目標横加速度Ｇｙ* の最大値Ｇｙmax * は、一定車速ｖａ（例えば４０ｋｍ／時）未満までは車速ｖに応じて増加し、一定車速ｖａ以上では一定とされる。よって、そのゲインＫ１は車速ｖの関数とされ、その目標横加速度Ｇｙ* は車速ｖに応じて定められる。
その目標横加速度Ｇｙ* は第１制御部２０ａにより演算される。すなわち、第１制御部２０ａにより、操作角δｈと車速ｖと目標横加速度Ｇｙ* との間の予め定められた関係が記憶されると共に、その関係と検出操作角δｈと検出車速ｖとに基づき目標横加速度Ｇｙ* が演算される。
【００２８】
Ｋ２は検出操作角δｈに対する目標操作トルクＴ* のゲインであり、Ｔ* ＝Ｋ２・δｈの関係より目標操作トルクＴ* が求められる。このゲインＫ２は最適な制御を行えるように調整される。
その目標操作トルクＴ* は第１制御部２０ａにより演算される。すなわち、第１制御部２０ａにより、操作角δｈと目標操作トルクＴ* との間の予め定められた関係が記憶されると共に、その関係と検出操作角δｈに基づき目標操作トルクＴ* が演算される。
なお、検出操作角δｈに代えて検出操作トルクＴを用い、Ｔ* ＝Ｋ２・Ｔの関係より目標操作トルクＴ* を求めるようにしてもよく、この場合、目標操作トルクＴ* を演算できるように、トルクセンサ１２による検出操舵トルクＴを第１制御部２０ａに送るようにする。
【００２９】
Ｇ１は、目標横加速度Ｇｙ* から検出横加速度Ｇｙを差し引いた偏差に対する横加速度に基づく目標転舵角δG * の伝達関数である。すなわち、δG * ＝Ｇ１・（Ｇｙ* −Ｇｙ）の関係より横加速度に基づく目標転舵角δG * が求められる。この伝達関数Ｇ１は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫａ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴａとして、Ｇ１＝Ｋａ〔１＋１／（Ｔａ・ｓ）〕になる。そのゲインＫａ及び時定数Ｔａは最適な制御を行えるように調整される。
その横加速度に基づく目標転舵角δG * は第１制御部２０ａにより演算される。すなわち、第１制御部２０ａによって、目標横加速度Ｇｙ* から検出横加速度Ｇｙを差し引いた偏差と横加速度Ｇｙに基づく目標転舵角δG * との間の予め定められた関係が記憶されると共に、その関係と目標横加速度Ｇｙ* と検出横加速度Ｇｙに基づき横加速度に基づく目標転舵角δG * が演算される。
【００３０】
Ｇ２は、目標横加速度Ｇｙ* から検出ヨーレートγと検出車速ｖの積γ・ｖを差し引いた偏差に対するヨーレートに基づく目標転舵角δγ* の伝達関数である。ここで、図４において矢印４０で示す方向に車速ｖで旋回する車両１００に、矢印４１で示す方向に作用する目標横加速度Ｇｙ* と矢印４２で示す方向に作用する目標ヨーレートγ* との関係は、Ｇｙ* ＝γ* ・ｖである。よって、目標横加速度Ｇｙ* が車速ｖに応じて定められることで、γ* ＝Ｇｙ* ／ｖから目標ヨーレートγ* も車速ｖに応じて定められる。これにより、δγ* ＝Ｇ２・ｖ・（γ* −γ）の関係より、その目標ヨーレートγ* と検出ヨーレートγの偏差を打ち消すようにヨーレートに基づく目標転舵角δγ* が求められる。この伝達関数Ｇ２は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫｂ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴｂとして、Ｇ２＝Ｋｂ〔１＋１／（Ｔｂ・ｓ）〕になる。そのゲインＫｂおよび時定数Ｔｂは最適な制御を行えるように調整される。
そのヨーレートに基づく目標転舵角δγ* は第１制御部２０ａにより演算される。すなわち、第１制御部２０ａによって、目標横加速度Ｇｙ* からヨーレートγと車速ｖの積を差し引いた偏差とヨーレートに基づく目標転舵角δγ* との間の予め定められた関係が記憶されると共に、その関係と目標横加速度Ｇｙ* と検出ヨーレートγと検出車速ｖに基づきヨーレートに基づく目標転舵角δγ* が演算される。
【００３１】
その第１制御部２０ａは、その横加速度に基づく目標転舵角δG * とヨーレートに基づく目標転舵角δγ* の和に対応する目標転舵角δ* を演算する。その目標転舵角δ* はアクチュエータ２および予備アクチュエータ２′の目標出力値に対応する。これにより、第１制御部２０ａは、操舵用のアクチュエータ２および予備アクチュエータ２′を車両挙動の不安定化を防止するように制御する上で必要な演算を検出変量に応じて実行する。
【００３２】
Ｇ３は、目標転舵角δ* から検出転舵角δを差し引いた偏差に対するアクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′の目標駆動電流ｉ* の伝達関数であり、ｉ* ＝Ｇ３・（δ* −δ）の関係より目標駆動電流ｉ* が求められる。その伝達関数Ｇ３は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫｃ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴｃとして、Ｇ３＝Ｋｃ〔１＋１／（Ｔｃ・ｓ）〕になる。そのゲインＫｃおよび時定数Ｔｃは最適な制御を行えるように調整される。
【００３３】
Ｇ４は、目標操作トルクＴ* から検出操作トルクＴを差し引いた偏差に対する反力アクチュエータ１９の目標駆動電流ｉｈ* の伝達関数である。すなわち、ｉｈ* ＝Ｇ４・（Ｔ* −Ｔ）の関係より反力アクチュエータ１９の目標駆動電流ｉｈ* が求められる。この伝達関数Ｇ４は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫｄ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴｄとして、Ｇ４＝Ｋｄ〔１＋１／（Ｔｄ・ｓ）〕になる。そのゲインＫｄおよび時定数Ｔｄは最適な制御を行えるように調整される。
その目標駆動電流ｉｈ* は第４制御部２０ｄにより演算される。すなわち、第４制御部２０ｄにより、目標操作トルクＴ* から検出操作トルクＴを差し引いた偏差と目標駆動電流ｉｈ* との間の予め定められた関係が記憶されると共に、その関係と目標操作トルクＴ* と検出操作トルクＴに基づき目標駆動電流ｉｈ* が演算される。この演算のため、第１制御部２０ａから目標操作トルクＴ* の演算結果が第４制御部２０ｄに送られる。これにより、第４制御部２０ｄは操作反力を発生するように反力アクチュエータ１９を制御する上で必要な演算を実行する。
【００３４】
図５は、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常状態で、車速が零の場合における制御装置の制御ブロック線図を示す。この場合、車両の横加速度とヨーレートは生じないので、Ｋ３を検出操作角δｈに対する目標転舵角δ* のゲインとして、δ* ＝Ｋ３・δｈの関係より目標転舵角δ* が求められる。このゲインＫ３は、最適な制御を行えるように調整される。他は走行中の場合と同様である。
その目標転舵角δ* は第１制御部２０ａにより演算される。すなわち、第１制御部２０ａにより、検出操作角δｈと目標転舵角δ* との間の予め定められた関係が記憶されると共に、その関係と検出操作角δｈに基づき目標転舵角δ* が演算される。これにより、第１制御部２０ａはアクチュエータ２および予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行する。
【００３５】
図６のフローチャートを参照して第１〜第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ全てが正常で故障がない場合（後述の第１制御モード）における制御手順を説明する。
【００３６】
まず、センサによる車速ｖ、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγの検出データが第１制御部２０ａに読み込まれ、操作角δｈの検出データが第１、第４制御部２０ａ、２０ｄに読み込まれ、転舵角δの検出データが第１〜第３制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃに読み込まれ、操作トルクＴの検出データが第４制御部２０ｄに読み込まれる（ステップ１）。
次に、検出操作角δｈに応じて求められる目標操作トルクＴ* から検出操作トルクＴを差し引いた偏差が零になるように、反力アクチュエータ１９の目標駆動電流ｉｈ* が、第４制御部２０ｄにより求められる（ステップ２）。その目標駆動電流ｉｈ* が印加されることで反力アクチュエータ１９が駆動される。
【００３７】
次に、第１制御部２０ａにより車速ｖが零か否かが判断される（ステップ３）。
車速が零でない場合、第１制御部２０ａにより、検出操作角δｈと車速ｖから目標横加速度Ｇｙ* が求められ、その目標横加速度Ｇｙ* から検出横加速度Ｇｙを差し引いた偏差が零になるように横加速度に基づく目標転舵角δG * が求められ、その目標横加速度Ｇｙ* に対応する目標ヨーレートγ* と検出車速ｖの積から検出ヨーレートγと検出車速ｖの積を差し引いた偏差が零になるように、すなわち、目標ヨーレートγ* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差が零になるようにヨーレートに基づく目標転舵角δγ* が求められ、その横加速度に基づく目標転舵角δG * とヨーレートに基づく目標転舵角δγ* の和により目標転舵角δ* が求められる（ステップ４）。
車速が零である場合、第１制御部２０ａにより、検出操作角δｈから目標転舵角δ* が求められる（ステップ５）。
【００３８】
次に、第２制御部２０ｂにより、目標転舵角δ* から検出転舵角δを差し引いた偏差が零になるように、操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流ｉ* が求められる（ステップ６）。その目標駆動電流ｉ* が印加されることで操舵用アクチュエータ２が駆動される。
次に、第１制御部２０ａは制御を終了するか否かを判断し（ステップ７）、終了しない場合はステップ１に戻る。その終了判断は、例えば車両の始動用キースイッチがオンか否かにより判断できる。
【００３９】
これにより、ステアリングホイール１とステアリングギヤ３を機械的に連結することなく操舵を行う車両において、操作角δｈと車速ｖに対する目標横加速度Ｇｙ* の関係と、操作角δｈと車速ｖに対する目標ヨーレートγ* の関係は予め定められる。これによって、操作角δｈと車速ｖを検出することで、目標横加速度Ｇｙ* と目標ヨーレートγ* を定めることができる。その目標横加速度Ｇｙ* から実際の横加速度Ｇｙを差し引いた偏差と目標ヨーレートγ* から実際のヨーレートγを差し引いた偏差を打ち消すように操舵用アクチュエータ２を制御することで、車両が運動限界近傍に達する前に車両挙動の安定化を図ることができる。
【００４０】
また、その目標横加速度Ｇｙ* から検出ヨーレートγと検出車速ｖの積を差し引いた偏差に基づき、ヨーレートに基づく目標転舵角δγ* が求められる。車両における横加速度はヨーレートと車速の積に対応することから、その目標横加速度Ｇｙ* から検出ヨーレートγと検出車速ｖの積を差し引いた偏差は、目標ヨーレートγ* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差と検出車速ｖとの積に対応する。これにより、その目標横加速度Ｇｙ* から検出横加速度Ｇｙを差し引いた偏差を打ち消すように横加速度に基づく目標転舵角δG * を求め、その目標横加速度Ｇｙ* から検出ヨーレートγと検出車速ｖの積を差し引いた偏差、すなわち、目標ヨーレートγ* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差を打ち消すようにヨーレートに基づく目標転舵角δγ* を求め、両目標転舵角δG * 、δγ* の和から検出転舵角δを差し引いた偏差を打ち消すように操舵用アクチュエータ２の制御量を求め、確実に車両挙動の安定化を図ることができる。
【００４１】
上記操舵用駆動装置と、センサと、ステアリング系制御装置とを有する制御システムが正常状態か故障状態かを判断するため、上記各制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄそれぞれが故障状態か否かを判断するシステムが、それら第１〜第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ自身により構成されている。その制御システムは、制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の何れが正常状態で何れが故障状態かに応じて複数の制御モードの間でモード変更可能とされている。
【００４２】
本実施形態では、図７のフローチャートに示すように、先ず、各制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄそれぞれが、自身を含めた制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の何れかが故障状態か否かを判断する（ステップ１）。その判断は、各制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが同一の演算を行い、その演算結果を互いに比較し、少なくとも２者間で演算結果が一致する場合は正常であると判断し、その正常な演算結果と一致しない演算結果の場合は故障状態であると判断する。
制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の何れも故障状態でない場合はステップ１を繰り返す。
制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の何れかが故障状態である場合、その故障状態の制御部が自身か否かを判断する（ステップ２）。
自身が故障状態である場合、自身による制御を停止する（ステップ３）。この制御の停止は、例えば自身への電力供給を切断することで行ったり、また、故障状態である制御部へ正常状態の制御部から電力供給の切断信号を出力することで行ってもよい。なお、制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の一つでも制御を停止する場合、アラーム信号を発信し、ブザーやランプ等によりドライバーに警告を発するようにする。
自身が故障状態でない場合、制御モード変更を行い（ステップ４）、ステップ１に戻る。すなわち、それら複数の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の何れが正常状態で何れが故障状態であるかに応じて複数の制御モードが設定される。本実施形態では、以下の表１に示すように、その制御モードとして第１〜第９制御モードが設定されている。その表１において、○は正常状態であることを示し、×は故障状態であることを示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
その第１制御モードでは、全ての制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常で、図８の（１）に示すように、全ての制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの間で互いに信号の授受が可能であることから、上述の制御が行われる。
その第２制御モードでは、第１制御部２０ａが故障状態で第２〜第４制御部２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常であることから、図８の（２）に示すように、第２〜第４制御部２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第３制御モードでは、第１制御部２０ａと第３制御部２０ｃが故障状態で第２、第４制御部２０ｂ、２０ｄが正常であることから、図８の（３）に示すように、第２、第４制御部２０ｂ、２０ｄの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第４制御モードでは、第１制御部２０ａと第２制御部２０ｂが故障状態で第３、第４制御部２０ｃ、２０ｄが正常であることから、図８の（４）に示すように、第３、第４制御部２０ｂ、２０ｄの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第５制御モードでは、第４制御部２０ｄが故障状態で第１〜第３制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃが正常であることから、図８の（５）に示すように、第１〜第３制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第６制御モードでは、第３、第４制御部２０ｃ、２０ｄが故障状態で、第１、第２制御部２０ａ、２０ｂが正常であることから、図８の（６）に示すように、第１、第２制御部２０ａ、２０ｂの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第７制御モードでは、第２、第４制御部２０ｂ、２０ｄが故障状態で、第１、第３制御部２０ａ、２０ｃが正常であることから、図８の（７）に示すように、第１、第３制御部２０ａ、２０ｃの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第８制御モードでは、第３制御部２０ｃが故障状態で第１、第２、第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｄが正常であることから、図８の（８）に示すように、第１、第２、第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｄの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第９制御モードでは、第２制御部２０ｂが故障状態で第１、第３、第４制御部２０ａ、２０ｃ、２０ｄが正常であることから、図８の（９）に示すように、第１、第３、第４制御部２０ａ、２０ｃ、２０ｄの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
【００４５】
なお、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の一台のみが正常である場合も考えられるが、本実施形態では、複数の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによる同一演算の演算結果が少なくとも２者間で一致するか否かにより正常状態か故障状態かを判断している。よって、一台のみが正常である場合も全て故障状態であると見做し、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによる制御を停止する。
また、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の第２制御部２０ｂと第３制御部２０ｃのみが正常である場合も考えられるが、第３制御部２０ｃは第２制御部２０ｂの予備制御部として機能することから、第２制御部２０ｂと第３制御部２０ｃは択一的に使用される。よって、第２制御部２０ｂと第３制御部２０ｃのみが正常である場合は、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが故障状態であると見做し、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによる制御を停止する。
【００４６】
本実施形態では、第１制御部２０ａが正常状態であって、第２制御部２０ｂと第３制御部２０ｃの中の少なくとも一方が正常状態である場合、アクチュエータ２または予備アクチュエータ２′を検出変量に応じて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードとされる。また、第１制御部２０ａが故障状態であって、第２制御部２０ｂと第３制御部２０ｃの中の少なくとも一方が正常状態である場合、アクチュエータ２または予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードとされる。また、第１〜第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの何れかが故障状態である場合、操作反力が発生しないように反力アクチュエータ１９の制御が行われない制御モードとされる。
【００４７】
図９は、その第２〜第４制御モードにおける制御ブロック線図を示す。その第２〜第４制御モードにおいては第１制御部２０ａは故障状態であるため、車両挙動の安定化のための制御は行われない。また、その第２〜第４制御モードにおいては第４制御部２０ｄは正常であるため反力アクチュエータ１９の制御は可能であるが、ドライバーに制御系が故障状態であることを認識させるため、ドライバーに操作反力を与えないように反力アクチュエータ１９の制御を行わない。よって、第２〜第４制御モードにおいては、ステアリングホイール１の操作角に応じて転舵角δが変化するようにアクチュエータ２が制御される。
【００４８】
その図９において、検出操作角δｈに対する目標転舵角δ* の上記ゲインＫ３と検出操作角δｈから、目標転舵角δ* がδ* ＝Ｋ３・δｈの関係より求められる。
その目標転舵角δ* は、第２、第３制御モードにおいては第２制御部２０ｂにより演算され、第４制御モードにおいては第３制御部２０ｃにより演算される。すなわち、第２、第３制御部２０ｂ、２０ｃにおいて、検出操作角δｈと目標転舵角δ* との間の予め定められた関係が記憶され、その関係と検出操作角δｈに基づき、第２、第３制御モードにおいては第２制御部２０ｂにより、第４制御モードにおいては第３制御部２０ｃにより、目標転舵角δ* が演算される。その検出操作角δｈを検出する角度センサ１１は第１制御部２０ａと第４制御部２０ｄに接続され、第２〜第４制御モードにおいては第１制御部２０ａによる制御は停止されているので、その操作角δｈの検出信号は第４制御部２０ｄから第２制御部２０ｂあるいは第３制御部２０ｃに送られる。
その目標転舵角δ* から検出転舵角δを差し引いた偏差に対する目標駆動電流ｉ* の上記伝達関数Ｇ３と、その演算された目標転舵角δ* と検出転舵角δから、目標駆動電流ｉ* がｉ* ＝Ｇ３・（δ* −δ）の関係から求められる。
その目標駆動電流ｉ* は、第２、第３制御モードにおいては第２制御部２０ｂにより演算され、第４制御モードにおいては第３制御部２０ｃにより演算される。すなわち、第２、第３制御部２０ｂ、２０ｃにおいて、目標転舵角δ* から検出転舵角δを差し引いた偏差と目標駆動電流ｉ* との間の予め定められた関係が記憶され、その関係と目標転舵角δ* と検出転舵角δから、第２、第３制御モードにおいては第２制御部２０ｂにより、第４制御モードにおいては第３制御部２０ｃにより、目標駆動電流ｉ* が演算される。
その目標駆動電流ｉ* に応じて、第２、第３制御モードにおいてはアクチュエータ２が駆動され、第４制御モードにおいては予備アクチュエータ２′が駆動される。すなわち、第２制御部２０ｂは、アクチュエータ２を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行し、第３制御部２０ｃは、予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行する。
これにより、第２〜第４制御モードにおいては、全ての制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常な場合における図６に示した制御手順の中で、ステップ１、ステップ５、ステップ６、ステップ７が順次実行される。
【００４９】
図１０は、その第５〜第９制御モードにおける車速が零でない場合の制御ブロック線図を示し、図１１は、その第５〜第９制御モードにおける車速が零の場合の制御ブロック線図を示す。その第５〜第７制御モードにおいては第４制御部２０ｄは故障状態であるため、反力アクチュエータ１９の制御は行われず、ドライバーに操作反力は与えられない。また、その第８、第９制御モードにおいては第１、第４制御部２０ａ、２０ｄは正常であるため反力アクチュエータ１９の制御は可能であるが、ドライバーに制御系が故障状態であることを認識させるため、ドライバーに与える操作反力が発生しないように反力アクチュエータ１９の制御を行わない。よって、この第５〜第９制御モードにおいては、アクチュエータ２が検出変量に基づいて車両挙動の不安定化を防止するように制御される。
【００５０】
その第５、第６制御モードの第１制御モードとの相違は、反力アクチュエータ１９の制御が行われない点にあり、他は同様とされる。
その第７制御モードの第１制御モードとの相違は、反力アクチュエータ１９の制御が行われず、第１制御モードにおいて第２制御部２０ｂによりなされる演算が第３制御部２０ｃによりなされ、第１制御モードにおいてアクチュエータ２が制御されるのに代えて予備アクチュエータ２′が制御される点にあり、他は同様とされる。
その第８制御モードの第１制御モードとの相違は、反力アクチュエータ１９の制御が行われない点にあり、他は同様とされる。
その第９制御モードの第１制御モードとの相違は、反力アクチュエータ１９の制御が行われず、第１制御モードにおいて第２制御部２０ｂによりなされる演算が第３制御部２０ｃによりなされ、第１制御モードにおいてアクチュエータ２が制御されるのに代えて予備アクチュエータ２′が制御される点にあり、他は同様とされる。
すなわち、第５〜第９制御モードにおいては、全ての制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常な場合における図６に示した制御手順の中で、ステップ１、ステップ３、ステップ４、ステップ５、ステップ６、ステップ７が順次実行される。
【００５１】
上記構成によれば、制御システムの構成要素の少なくとも一つが故障状態である時でも、車両挙動の不安定化を防止することが可能になり、頑強な制御システムを得ることができる。また、制御システムの構成要素として、アクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′を車両挙動の不安定化を防止するように制御する上で必要な演算を検出変量に応じて実行可能な第１制御部２０ａと、その第１制御部２０ａによる演算結果に応じてアクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′を制御する上で必要な演算と、そのアクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行可能な第２制御部２０ｂあるいは第３制御部２０ｃの中の少なくとも一方が正常状態であれば、車両挙動の不安定化を防止することが可能になる。すなわち、制御システムの一部が故障しても、車両挙動の安定化を図ることができる。また、その第１制御部２０ａが故障状態であっても第２制御部２０ｂおよび第３制御部２０ｃの中の少なくとも一方が正常状態であれば、アクチュエータ２または予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御できる。さらに、制御システムの構成要素の何れかが故障状態である場合、操作反力が発生しないので、ドライバーに故障発生を認識させることが可能になる。
【００５２】
図１２〜図１５は上記実施形態の変形例を示す。なお、上記実施形態との相違点を説明し、同様部分は同一符号で示して説明は省略する。
【００５３】
この変形例においては、図１２に示すように、車両の前後左右車輪４を制動するための制動システムが操舵装置に接続される。すなわち、ブレーキペダル５１の踏力に応じた制動圧をマスターシリンダ５２により発生させる。その制動圧は、制動圧制御ユニット５３により増幅されると共に各車輪４のブレーキ装置５４に分配され、各ブレーキ装置５４が各車輪４に制動力を作用させる。その制動圧制御ユニット５３は、コンピューターにより構成される走行系制御装置６０に接続される。この走行系制御装置６０に、第１制御部２０ａと、各車輪４それぞれの制動力を個別に検出する制動力センサ６１と、各車輪４それぞれの回転速度を個別に検出する車輪速センサ６２が接続される。この走行系制御装置６０は、その車輪速センサ６２により検知される各車輪４の回転速度と制動力検知センサ６１によるフィードバック値に応じて、制動圧を増幅すると共に分配することができるように制動圧制御ユニット５３を制御する。これにより、各車輪の制動力を個別に制御することが可能とされている。なお、制動圧制御ユニット５３は、ブレーキペダル５１の操作がなされていない場合でも、内蔵するポンプにより制動圧を発生することが可能とされている。
【００５４】
ステアリング系の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの全部または一部により操舵用アクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′を車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードにおいては、その走行系制御装置６０により制動力が車両挙動の不安定化を防止するように制御される。
【００５５】
すなわち、その走行系制御装置６０は、第１制御部２０ａと同様に、検出横加速度Ｇｙ、検出ヨーレートγ、検出車速ｖ、目標横加速度Ｇｙ* 、横加速度に基づく転舵角目標値δG * 、ヨーレートに基づく転舵角目標値δγ* から目標転舵角δ* を演算する。図１３は、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常状態である場合のブロック線図を示し、その走行系制御装置６０に検出横加速度Ｇｙ、検出ヨーレートγ、検出車速ｖが入力され、また、第１制御部２０ａから目標横加速度Ｇｙ* 、横加速度に基づく転舵角目標値δG * 、ヨーレートに基づく転舵角目標値δγ* が入力される。なお、走行系制御装置６０において、目標横加速度Ｇｙ* 、横加速度に基づく転舵角目標値δG * 、ヨーレートに基づく転舵角目標値δγ* を演算するようにしてもよい。
【００５６】
この変形例では、目標横加速度Ｇｙ* から検出横加速度Ｇｙを差し引いた偏差と、目標ヨーレートγ* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差を打ち消すために、上記実施形態のようにステアリング系の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより操舵用アクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′を制御するだけでなく、走行系制御装置６０により制動圧制御ユニット５３を制御する。すなわち、走行系制御装置６０は、車両挙動の不安定化に影響する変量を検出するセンサの検出変量に応じて、車両の制動力を車両挙動の不安定化を防止するように制動圧制御ユニット５３を介して制御する。この際、ステアリング系の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃによる操舵用アクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′の制御の重みαと走行系制御装置６０による制御の重みβの割合は予め定められる。
【００５７】
図１４は、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常で、制動力が車両挙動の不安定化を防止するように制御される場合の変形例のフローチャートを示す。上記実施形態との相違は、ステップ４において求めた目標転舵角δ* に、そのステアリング系の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃによる制御の予め設定した重み割合α／（α＋β）を掛けた値を新たな目標転舵角δ* とし（ステップ４ａ′）、その新たな目標転舵角δ* に基づきステップ６においてアクチュエータ２の駆動電流の目標値を演算する。その重み割合α／（α＋β）は、例えば０．５に設定される。この重み割合α／（α＋β）の設定値は変更可能であってもよく、凍結路面や雪道を走行する場合は通常路面を走行する場合よりも小さく設定するのが好ましい。
【００５８】
一方、走行系制御装置６０においては、そのステップ４において求めた目標転舵角δ* に、その走行系制御装置６０による制御の重み割合β／（α＋β）を掛けた値を新たな目標転舵角δ* とし、その新たな目標転舵角δ* と検出転舵角δの偏差をなくすように制動圧制御ユニット５３を制御する。例えば、各車輪４の制動力の変化による転舵角δの変化を、この転舵角δの変化に影響を及ぼす車速ｖ、車輪速、転舵角δ、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ毎に実験により予め求めてテーブルとして記憶し、そのテーブルとセンサにより検出した車速ｖ、車輪速、転舵角δ、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγに基づき制動圧制御ユニット５３を制御する。第１制御モード以外の第５〜第９制御モードにおいても同様とされる。
【００５９】
この変形例によれば、路面凍結等による走行路と車両との間の摩擦抵抗の低下等により、操舵により発生可能な横加速度Ｇｙやヨーレートγの最大値が減少しても、制動力の制御を操舵制御と干渉することなく行うことで、車両挙動が不安定になるのを防止できる。また、操舵制御のみであれば、車輪４が実際に転舵するまで車両挙動の安定化を図ることができないため、車輪４のタイヤの弾性による制御遅れがあるのに対して、制動力の制御によれば車輪４のタイヤの弾性による制御遅れはないので、迅速に車両挙動を安定化できる。例えば図１５に示すように、操舵時において車両１００の挙動が安定している場合は破線で示す経路を進行するのに対して、車両挙動が不安定になって矢印Ａで示すモーメントにより２点鎖線で示すようにオーバーステア状態からスピンするおそれがある場合、外輪の制動力を内輪の制動力よりも大きくすることで矢印Ｂで示すモーメントを作用させて車両挙動を安定化させることができる。また、車両挙動が不安定になって矢印Ｂで示すモーメントにより１点鎖線で示すようにアンダーステア状態からドリフトするおそれがある場合、内輪の制動力を外輪の制動力よりも大きくすることで矢印Ａで示すモーメントを作用させて車両挙動を安定化させることができる。
【００６０】
上記変形例においては、ステアリング系制御装置の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによる制御モードが第２〜第４制御モードになった場合、すなわち、操舵用のアクチュエータ２または予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードにおいては、走行系制御装置６０による制御モードも変更され、走行系制御装置６０による車両挙動の不安定化を防止するための制動力の制御は解除される。この場合、走行系制御装置６０による制動圧制御ユニット５３の制御は、ステアリング系の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄとは独立した公知の制御、例えば各車輪４の制動力を均等にしたり、アンチロック機能を奏する制御が行われる。
【００６１】
上記変形例によれば、制御システムに故障が生じても、検出変量に応じてアクチュエータ２または予備アクチュエータ２′を制御して車両挙動の不安定化を防止できる場合は、同一の検出変量に応じて走行系制御装置６０によっても制動力の制御により車両挙動が不安定になるのを防止できる。また、検出変量に応じてアクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードにおいては、同一の検出変量に応じて車両挙動が不安定になるのを走行系制御装置６０による制御により保障できないことから、車両挙動の不安定化を防止するための走行系制御装置６０による制動力の制御は解除される。他は上記実施形態と同様とされる。
【００６２】
なお、上記変形例において、制動力に代えて各車輪４の駆動力を制御するようにしてもよい。すなわち、走行系制御装置により車両のエンジンスロットルの開度を調節して駆動力を増加することで、図１５において内輪の制動力を外輪の制動力よりも大きくした場合と同様にモーメントを作用させて車両挙動を安定化させることができ、また、駆動力の減少により、外輪の制動力を内輪の制動力よりも大きくした場合と同様にモーメントを作用させて車両挙動を安定化させることができる。また、各車輪４の制動力と駆動力の双方を制御するようにしてもよい。
【００６３】
本発明は上記実施形態や変形例に限定されない。例えば、検出操作角δｈに代えて検出操作トルクＴが操作入力値に対応するものとしてもよく、この場合、Ｇｙ* ＝Ｋ１・Ｔの関係より目標横加速度Ｇｙ* を求めるようにすればよい。
また、操作部材は回転操作されるステアリングホイールに限定されず、例えば、操作入力値が操作トルクに対応する場合、回転しないように車体に取り付けられるハンドルを用いることができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、操作部材を車輪に機械的に連結せずに転舵する場合に、制御システムの故障状態に応じて制御モードを変更することで、制御システムを頑強にして車両挙動の安定化に貢献でき、さらに制御システムの故障をドライバーに認識させることができる車両の操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の操舵装置の第１モードにおける車両走行時の制御ブロック線図
【図３】本発明の実施形態の操舵装置における車速と目標横加速度の最大値との関係を示す図
【図４】本発明の実施形態の操舵装置の作用説明図
【図５】本発明の実施形態の操舵装置の第１モードにおける車両停車時の制御ブロック線図
【図６】本発明の実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の実施形態の操舵装置の制御モードを判断する手順を示すフローチャート
【図８】本発明の実施形態の操舵装置の制御モードの説明図
【図９】本発明の実施形態の操舵装置の第２〜第４モードにおける制御ブロック線図
【図１０】本発明の実施形態の操舵装置の第５〜第９モードにおける車両走行時の制御ブロック線図
【図１１】本発明の実施形態の操舵装置の第５〜第９モードにおける車両停車時の制御ブロック線図
【図１２】本発明の実施形態の変形例の操舵装置の構成説明図
【図１３】本発明の実施形態の変形例の操舵装置の制御ブロック線図
【図１４】本発明の実施形態の変形例の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図１５】本発明の実施形態の変形例の操舵装置の作用説明図
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
２ 操舵用アクチュエータ
２′ 操舵用予備アクチュエータ
３ ステアリングギヤ
４ 車輪
１１ 角度センサ
１２ トルクセンサ
１３ 転舵角センサ
１４ 速度センサ
１５ 横加速度センサ
１６ ヨーレートセンサ
１９ 反力アクチュエータ
２０ａ 第１制御部
２０ｂ 第２制御部
２０ｃ 第３制御部
２０ｄ 第４制御部
６０ 走行系制御装置
１００ 車両
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイール等の操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを車輪に、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、転舵角が変化するように伝達可能な車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールを車輪に機械的に連結せずに転舵するため、そのステアリングホイールの操作角に応じて操舵用アクチュエータを制御する制御システムが開発されている。
【０００３】
その制御システムは、ステアリングホイールの操作角を検出する操作角センサと、車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、それらセンサに接続される制御装置を有する。その制御装置は、操作角と目標転舵角との間の予め定められた関係を記憶し、その関係と検出操作角に基づき目標転舵角を演算し、その目標転舵角と検出転舵角との偏差をなくすように操舵用アクチュエータを制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記操舵装置では、カーブ走行時における速度超過やドライバーの運転ミス等により車両挙動が不安定になると、車両がスピンやドリフトを起こし、ドライバーの意図に沿って操舵することができなくなる。
【０００５】
そこで、車両挙動の不安定化に影響する変量をセンサにより検出し、その検出変量に基づいて操舵用アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御するシステムが提案されている。
【０００６】
その制御システムはフェールセーフのために冗長システムとされ、構成要素の一部に故障が生じた場合、車両挙動の不安定化を防止するための制御を解除し、ステアリングホイールの操作角に応じて転舵角を変化させるための制御に切り換えられる。
【０００７】
しかし、制御システムの構成要素の一部に故障が生じた場合、故障内容の如何に拘らず常に車両挙動の不安定化を防止できなくなるのでは、システムとして脆弱で実用に供することができない。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータを含む操舵用駆動装置と、その操作部材の操作入力値を含む車両挙動の不安定化に影響する変量を検出するセンサと、その検出変量に応じて前記操舵用駆動装置を制御するステアリング系制御装置とを有する制御システムを備え、その操舵用アクチュエータの動きを車輪に、操作部材を車輪に機械的に連結することなく、転舵角が変化するように伝達可能な車両の操舵装置に適用される。
本発明においては、その制御システムの構成要素が正常状態か故障状態かを判断する手段が設けられ、その制御システムは、構成要素の中の何れが正常状態で何れが故障状態かに応じて複数の制御モードの間でモード変更可能とされ、その制御モードとして、その制御システムに故障がない時に操舵用アクチュエータを検出変量に基づいて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードと、その制御システムの構成要素の少なくとも一つが故障状態である時に操舵用アクチュエータを検出変量に基づいて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードと、その制御システムの構成要素の少なくとも一つが故障状態である時に操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードとを有する。
本発明の構成によれば、制御システムの構成要素の少なくとも一つが故障状態である時でも、車両挙動の不安定化を防止することが可能になり、制御システムを頑強にできる。
【００１０】
そのステアリング系制御装置は、前記制御システムの構成要素として第１制御部と第２制御部を有し、その第１制御部は、その操舵用アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御する上で必要な演算を検出変量に応じて実行可能とされ、その第２制御部は、その第１制御部による演算結果に応じて操舵用アクチュエータを制御する上で必要な演算と、その操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行可能とされ、その第１制御部と第２制御部が正常状態である場合、その操舵用アクチュエータを検出変量に基づいて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードとされ、その第１制御部が故障状態であって第２制御部が正常状態である場合、その操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードとされるのが好ましい。
この構成によれば、制御システムを構成する第１制御部は、操舵用アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御する上で必要な演算を検出変量に応じて実行可能であり、第２制御部は、その第１制御部による演算結果に応じて操舵用アクチュエータを制御する上で必要な演算と、その操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行可能である。よって、その第１制御部と第２制御部が正常状態であれば、制御システムの他の構成要素の故障が生じた場合でも、車両挙動の不安定化を防止することが可能になる。また、その第１制御部が故障状態であっても第２制御部が正常状態であれば、操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御することが可能になる。
【００１１】
そのステアリング系制御装置は、前記制御システムの構成要素として第３制御部を有し、その操舵用駆動装置は、その操舵用アクチュエータと代替え使用可能に配置された操舵用予備アクチュエータを有し、その第１制御部は、その操舵用予備アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御する上で必要な演算を検出変量に応じて実行可能とされ、その第３制御部は、その第１制御部による演算結果に応じて操舵用予備アクチュエータを制御する上で必要な演算と、その操舵用予備アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行可能とされ、第１制御部が正常状態であって、第２制御部と第３制御部の中の少なくとも一方が正常状態である場合、その操舵用アクチュエータまたは操舵用予備アクチュエータを検出変量に応じて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードとされ、第１制御部が故障状態であって、第２制御部と第３制御部の中の少なくとも一方が正常状態である場合、その操舵用アクチュエータまたは操舵用予備アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードとされるのが好ましい。
これにより、その第１制御部が正常状態であれば、第２制御部と第３制御部の中の少なくとも一方が正常状態であれば、車両挙動の不安定化を防止することが可能になる。
【００１２】
そのステアリング系制御装置は、前記制御システムの構成要素として第４制御部を有し、その操作部材に付与される操作反力を発生する反力アクチュエータを有し、その第４制御部は、その操作反力を発生するように反力アクチュエータを制御する上で必要な演算を実行可能とされ、制御システムの構成要素の何れかが故障状態である場合、操作反力が発生しないように反力アクチュエータの制御が行われない制御モードとされるのが好ましい。
これにより、制御システムの構成要素の何れかが故障状態である場合、操作反力が発生しないので、ドライバーに故障発生を認識させることが可能になる。
【００１３】
その検出変量に応じて車両の制動力および駆動力の中の少なくとも一方を、車両挙動の不安定化を防止するように制御可能な走行系制御装置を備え、その操舵用アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードにおいては、その走行系制御装置により制動力および駆動力の中の少なくとも一方が車両挙動の不安定化を防止するように制御され、その操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードにおいては、車両挙動の不安定化を防止するための走行系制御装置による制御は解除されるのが好ましい。
これにより、制御システムに故障が生じても、検出変量に応じて操舵用アクチュエータを制御して車両挙動の不安定化を防止できる場合は、同一の検出変量に応じて走行系制御装置によっても制動力および駆動力の中の少なくとも一方の制御により車両挙動が不安定になるのを防止できる。また、操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードにおいては、同一の検出変量に応じて車両挙動が不安定になるのを走行系制御装置による制御により保障できないことから、車両挙動の不安定化を防止するための走行系制御装置による制御は解除される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に示す車両の操舵装置は、ステアリングホイール（操作部材）１の回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ２を含む操舵用駆動装置を備えている。その操舵用アクチュエータ２の動きを前部左右車輪４に、ステアリングホイール１を車輪４に機械的に連結することなく、ステアリングギヤ３を介して転舵角が変化するように伝達可能である。
【００１５】
そのアクチュエータ２は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、そのアクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド７の動きは、タイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達される。
【００１６】
このステアリングギヤ３は公知のものを用いることができ、アクチュエータ２の動きを車輪４の転舵角に変換できれば構成は限定されない。図示の例では、アクチュエータ２として用いられる電磁クラッチ付き電動モータにより回転駆動されるギヤ３ａと、このギヤ３ａに一体化されるボールナット３ｂと、このボールナット３ｂにボールを介して螺合するボールスクリューシャフト３ｃを有し、そのボールスクリューシャフト３ｃがステアリングロッド７に一体化される。これにより、そのアクチュエータ２の回転運動がステアリングロッド７の直線運動に変換され、車輪４に伝達される。そのアクチュエータ２の動きの車輪４への伝達は、アクチュエータ２を駆動していない状態では上記クラッチにより切断される。これにより、そのアクチュエータ２の動きの車輪４への伝達は解除可能とされている。なお、アクチュエータ２が駆動されていない状態では、車輪４がセルフアライニングトルクにより直進操舵位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。
【００１７】
上記操舵用駆動装置は、そのアクチュエータ２と代替え使用可能に配置された操舵用予備アクチュエータ２′を有する。その予備アクチュエータ２′の動きを前部左右車輪４に、ステアリングホイール１を車輪４に機械的に連結することなく、ステアリングギヤ３を介して転舵角が変化するように伝達可能である。
【００１８】
その予備アクチュエータ２′は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、その予備アクチュエータ２′の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する予備運動変換機構を有する。
この予備運動変換機構は、予備アクチュエータ２′の動きを車輪４の転舵角に変換できれば構成は限定されない。図示の例では、予備アクチュエータ２′として用いられる電磁クラッチ付き電動モータにより回転駆動されるピニオン３ａ′と、このピニオン３ａ′に噛み合うラック３ｂ′を有し、そのラック３ｂ′がステアリングロッド７に一体化される。これにより、その予備アクチュエータ２′の回転運動がステアリングロッド７の直線運動に変換され、車輪４に伝達される。その予備アクチュエータ２′の動きの車輪４への伝達は、予備アクチュエータ２′を駆動していない状態では上記クラッチにより切断される。これにより、その予備アクチュエータ２′の動きの車輪４への伝達は解除可能とされている。
【００１９】
そのステアリングホイール１は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト１０に連結されている。その回転シャフト１０を介してステアリングホイール１に付与される操作反力を発生するため、その回転シャフト１０にトルクを付加する反力アクチュエータ１９が設けられている。その反力アクチュエータ１９は、その回転シャフト１０と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００２０】
ステアリングホイール１を直進操舵位置に復帰させる方向の弾力を付与する弾性部材３０が設けられている。この弾性部材３０は、例えば、回転シャフト１０に弾力を付与する渦巻きバネにより構成できる。上記反力アクチュエータ１９が回転シャフト１０にトルクを付加していない時、その弾力によりステアリングホイール１は直進操舵位置に復帰する。
【００２１】
ステアリングホイール１の操作入力値を含む車両挙動の不安定化に影響する変量を検出するセンサとして、角度センサ１１、トルクセンサ１２、速度センサ１４、横加速度センサ１５、ヨーレートセンサ１６が設けられている。
【００２２】
その角度センサ１１は、ステアリングホイール１の操作入力値として、その回転シャフト１０の回転角に対応する操作角δｈを検出する。そのトルクセンサ１２は、そのステアリングホイール１の操作トルクＴとして、その回転シャフト１０により伝達されるトルクを検出する。その横加速度センサ１５は車両の横加速度Ｇｙを検出し、ヨーレートセンサ１６は車両のヨーレートγを検出し、速度センサ１４は車速ｖを検出する。
【００２３】
その操舵用のアクチュエータ２および予備アクチュエータ２′の出力値を検出する出力値センサとして、そのステアリングロッド７の作動量に対応する車輪４の転舵角δを検出する転舵角センサ１３が設けられている。本実施形態では、その転舵角センサ１３は、上記ピニオン３ａ′の回転角の検出センサにより構成されている。
【００２４】
その車両挙動の不安定化に影響する変量を検出するセンサによる検出変量に応じて上記操舵用駆動装置を制御するため、第１〜第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを有するステアリング系制御装置が設けられている。
その第１制御部２０ａに、角度センサ１１、転舵角センサ１３、横加速度センサ１５、ヨーレートセンサ１６、速度センサ１４、第２制御部２０ｂ、第３制御部２０ｃ、および第４制御部２０ｄが接続されている。その第２制御部２０ｂは、その第１制御部２０ａ、第３制御部２０ｃ、第４制御部２０ｄ、転舵角センサ１３、およびアクチュエータ２に接続される。その第３制御部２０ｃは、その第１、第２制御部２０ａ、２０ｂ、第４制御部２０ｄ、転舵角センサ１３、および予備アクチュエータ２′に接続される。その第４制御部２０ｄは、その第１〜第３制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃとトルクセンサ１２と角度センサ１１と反力アクチュエータ１９に接続される。これにより、それら複数の第１〜第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは互いに接続されている。
なお、その横加速度Ｇｙとヨーレートγに相関する変量として、操作角δｈと車速ｖ以外に、例えば車輪速を検出するセンサを第１制御部２０ａに接続してもよい。
【００２５】
その第１〜第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが全て正常で故障がない場合、第１、第２制御部２０ａ、２０ｂによりアクチュエータ２が制御され、第１、第４制御部２０ａ、２０ｄにより反力アクチュエータ１９が制御される。この場合、各制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの制御モードは後述のように第１制御モードとされる。図２は、この第１制御モードにおける車速が零でない場合の制御ブロック線図を示す。このブロック線図において、第１、第２、第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｄに対応する箇所は２点鎖線で囲まれる。
【００２６】
その図２において、Ｇｙは横加速度の検出値、Ｇｙ* は横加速度の目標値、γはヨーレートの検出値、δは転舵角の検出値、δG * は横加速度に基づく転舵角の目標値、δγ* はヨーレートに基づく転舵角の目標値、δ* は転舵角の目標値、δｈは操作角の検出値、ｖは車速の検出値、Ｔは操作トルクの検出値、Ｔ* は操作トルクの目標値、ｉ* はアクチュエータ２および予備アクチュエータ２′の駆動電流の目標値、ｉｈ* は反力アクチュエータ１９の駆動電流の目標値を示す。
【００２７】
Ｋ１は検出操作角δｈに対する目標横加速度Ｇｙ* のゲインであり、Ｇｙ* ＝Ｋ１・δｈの関係より目標横加速度Ｇｙ* が求められる。このゲインＫ１は、最適な制御を行えるように調整される。発生可能な横加速度は車速が小さくなると小さくなる。例えば図３に示すように、目標横加速度Ｇｙ* の最大値Ｇｙmax * は、一定車速ｖａ（例えば４０ｋｍ／時）未満までは車速ｖに応じて増加し、一定車速ｖａ以上では一定とされる。よって、そのゲインＫ１は車速ｖの関数とされ、その目標横加速度Ｇｙ* は車速ｖに応じて定められる。
その目標横加速度Ｇｙ* は第１制御部２０ａにより演算される。すなわち、第１制御部２０ａにより、操作角δｈと車速ｖと目標横加速度Ｇｙ* との間の予め定められた関係が記憶されると共に、その関係と検出操作角δｈと検出車速ｖとに基づき目標横加速度Ｇｙ* が演算される。
【００２８】
Ｋ２は検出操作角δｈに対する目標操作トルクＴ* のゲインであり、Ｔ* ＝Ｋ２・δｈの関係より目標操作トルクＴ* が求められる。このゲインＫ２は最適な制御を行えるように調整される。
その目標操作トルクＴ* は第１制御部２０ａにより演算される。すなわち、第１制御部２０ａにより、操作角δｈと目標操作トルクＴ* との間の予め定められた関係が記憶されると共に、その関係と検出操作角δｈに基づき目標操作トルクＴ* が演算される。
なお、検出操作角δｈに代えて検出操作トルクＴを用い、Ｔ* ＝Ｋ２・Ｔの関係より目標操作トルクＴ* を求めるようにしてもよく、この場合、目標操作トルクＴ* を演算できるように、トルクセンサ１２による検出操舵トルクＴを第１制御部２０ａに送るようにする。
【００２９】
Ｇ１は、目標横加速度Ｇｙ* から検出横加速度Ｇｙを差し引いた偏差に対する横加速度に基づく目標転舵角δG * の伝達関数である。すなわち、δG * ＝Ｇ１・（Ｇｙ* −Ｇｙ）の関係より横加速度に基づく目標転舵角δG * が求められる。この伝達関数Ｇ１は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫａ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴａとして、Ｇ１＝Ｋａ〔１＋１／（Ｔａ・ｓ）〕になる。そのゲインＫａ及び時定数Ｔａは最適な制御を行えるように調整される。
その横加速度に基づく目標転舵角δG * は第１制御部２０ａにより演算される。すなわち、第１制御部２０ａによって、目標横加速度Ｇｙ* から検出横加速度Ｇｙを差し引いた偏差と横加速度Ｇｙに基づく目標転舵角δG * との間の予め定められた関係が記憶されると共に、その関係と目標横加速度Ｇｙ* と検出横加速度Ｇｙに基づき横加速度に基づく目標転舵角δG * が演算される。
【００３０】
Ｇ２は、目標横加速度Ｇｙ* から検出ヨーレートγと検出車速ｖの積γ・ｖを差し引いた偏差に対するヨーレートに基づく目標転舵角δγ* の伝達関数である。ここで、図４において矢印４０で示す方向に車速ｖで旋回する車両１００に、矢印４１で示す方向に作用する目標横加速度Ｇｙ* と矢印４２で示す方向に作用する目標ヨーレートγ* との関係は、Ｇｙ* ＝γ* ・ｖである。よって、目標横加速度Ｇｙ* が車速ｖに応じて定められることで、γ* ＝Ｇｙ* ／ｖから目標ヨーレートγ* も車速ｖに応じて定められる。これにより、δγ* ＝Ｇ２・ｖ・（γ* −γ）の関係より、その目標ヨーレートγ* と検出ヨーレートγの偏差を打ち消すようにヨーレートに基づく目標転舵角δγ* が求められる。この伝達関数Ｇ２は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫｂ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴｂとして、Ｇ２＝Ｋｂ〔１＋１／（Ｔｂ・ｓ）〕になる。そのゲインＫｂおよび時定数Ｔｂは最適な制御を行えるように調整される。
そのヨーレートに基づく目標転舵角δγ* は第１制御部２０ａにより演算される。すなわち、第１制御部２０ａによって、目標横加速度Ｇｙ* からヨーレートγと車速ｖの積を差し引いた偏差とヨーレートに基づく目標転舵角δγ* との間の予め定められた関係が記憶されると共に、その関係と目標横加速度Ｇｙ* と検出ヨーレートγと検出車速ｖに基づきヨーレートに基づく目標転舵角δγ* が演算される。
【００３１】
その第１制御部２０ａは、その横加速度に基づく目標転舵角δG * とヨーレートに基づく目標転舵角δγ* の和に対応する目標転舵角δ* を演算する。その目標転舵角δ* はアクチュエータ２および予備アクチュエータ２′の目標出力値に対応する。これにより、第１制御部２０ａは、操舵用のアクチュエータ２および予備アクチュエータ２′を車両挙動の不安定化を防止するように制御する上で必要な演算を検出変量に応じて実行する。
【００３２】
Ｇ３は、目標転舵角δ* から検出転舵角δを差し引いた偏差に対するアクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′の目標駆動電流ｉ* の伝達関数であり、ｉ* ＝Ｇ３・（δ* −δ）の関係より目標駆動電流ｉ* が求められる。その伝達関数Ｇ３は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫｃ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴｃとして、Ｇ３＝Ｋｃ〔１＋１／（Ｔｃ・ｓ）〕になる。そのゲインＫｃおよび時定数Ｔｃは最適な制御を行えるように調整される。
【００３３】
Ｇ４は、目標操作トルクＴ* から検出操作トルクＴを差し引いた偏差に対する反力アクチュエータ１９の目標駆動電流ｉｈ* の伝達関数である。すなわち、ｉｈ* ＝Ｇ４・（Ｔ* −Ｔ）の関係より反力アクチュエータ１９の目標駆動電流ｉｈ* が求められる。この伝達関数Ｇ４は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫｄ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴｄとして、Ｇ４＝Ｋｄ〔１＋１／（Ｔｄ・ｓ）〕になる。そのゲインＫｄおよび時定数Ｔｄは最適な制御を行えるように調整される。
その目標駆動電流ｉｈ* は第４制御部２０ｄにより演算される。すなわち、第４制御部２０ｄにより、目標操作トルクＴ* から検出操作トルクＴを差し引いた偏差と目標駆動電流ｉｈ* との間の予め定められた関係が記憶されると共に、その関係と目標操作トルクＴ* と検出操作トルクＴに基づき目標駆動電流ｉｈ* が演算される。この演算のため、第１制御部２０ａから目標操作トルクＴ* の演算結果が第４制御部２０ｄに送られる。これにより、第４制御部２０ｄは操作反力を発生するように反力アクチュエータ１９を制御する上で必要な演算を実行する。
【００３４】
図５は、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常状態で、車速が零の場合における制御装置の制御ブロック線図を示す。この場合、車両の横加速度とヨーレートは生じないので、Ｋ３を検出操作角δｈに対する目標転舵角δ* のゲインとして、δ* ＝Ｋ３・δｈの関係より目標転舵角δ* が求められる。このゲインＫ３は、最適な制御を行えるように調整される。他は走行中の場合と同様である。
その目標転舵角δ* は第１制御部２０ａにより演算される。すなわち、第１制御部２０ａにより、検出操作角δｈと目標転舵角δ* との間の予め定められた関係が記憶されると共に、その関係と検出操作角δｈに基づき目標転舵角δ* が演算される。これにより、第１制御部２０ａはアクチュエータ２および予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行する。
【００３５】
図６のフローチャートを参照して第１〜第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ全てが正常で故障がない場合（後述の第１制御モード）における制御手順を説明する。
【００３６】
まず、センサによる車速ｖ、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγの検出データが第１制御部２０ａに読み込まれ、操作角δｈの検出データが第１、第４制御部２０ａ、２０ｄに読み込まれ、転舵角δの検出データが第１〜第３制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃに読み込まれ、操作トルクＴの検出データが第４制御部２０ｄに読み込まれる（ステップ１）。
次に、検出操作角δｈに応じて求められる目標操作トルクＴ* から検出操作トルクＴを差し引いた偏差が零になるように、反力アクチュエータ１９の目標駆動電流ｉｈ* が、第４制御部２０ｄにより求められる（ステップ２）。その目標駆動電流ｉｈ* が印加されることで反力アクチュエータ１９が駆動される。
【００３７】
次に、第１制御部２０ａにより車速ｖが零か否かが判断される（ステップ３）。
車速が零でない場合、第１制御部２０ａにより、検出操作角δｈと車速ｖから目標横加速度Ｇｙ* が求められ、その目標横加速度Ｇｙ* から検出横加速度Ｇｙを差し引いた偏差が零になるように横加速度に基づく目標転舵角δG * が求められ、その目標横加速度Ｇｙ* に対応する目標ヨーレートγ* と検出車速ｖの積から検出ヨーレートγと検出車速ｖの積を差し引いた偏差が零になるように、すなわち、目標ヨーレートγ* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差が零になるようにヨーレートに基づく目標転舵角δγ* が求められ、その横加速度に基づく目標転舵角δG * とヨーレートに基づく目標転舵角δγ* の和により目標転舵角δ* が求められる（ステップ４）。
車速が零である場合、第１制御部２０ａにより、検出操作角δｈから目標転舵角δ* が求められる（ステップ５）。
【００３８】
次に、第２制御部２０ｂにより、目標転舵角δ* から検出転舵角δを差し引いた偏差が零になるように、操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流ｉ* が求められる（ステップ６）。その目標駆動電流ｉ* が印加されることで操舵用アクチュエータ２が駆動される。
次に、第１制御部２０ａは制御を終了するか否かを判断し（ステップ７）、終了しない場合はステップ１に戻る。その終了判断は、例えば車両の始動用キースイッチがオンか否かにより判断できる。
【００３９】
これにより、ステアリングホイール１とステアリングギヤ３を機械的に連結することなく操舵を行う車両において、操作角δｈと車速ｖに対する目標横加速度Ｇｙ* の関係と、操作角δｈと車速ｖに対する目標ヨーレートγ* の関係は予め定められる。これによって、操作角δｈと車速ｖを検出することで、目標横加速度Ｇｙ* と目標ヨーレートγ* を定めることができる。その目標横加速度Ｇｙ* から実際の横加速度Ｇｙを差し引いた偏差と目標ヨーレートγ* から実際のヨーレートγを差し引いた偏差を打ち消すように操舵用アクチュエータ２を制御することで、車両が運動限界近傍に達する前に車両挙動の安定化を図ることができる。
【００４０】
また、その目標横加速度Ｇｙ* から検出ヨーレートγと検出車速ｖの積を差し引いた偏差に基づき、ヨーレートに基づく目標転舵角δγ* が求められる。車両における横加速度はヨーレートと車速の積に対応することから、その目標横加速度Ｇｙ* から検出ヨーレートγと検出車速ｖの積を差し引いた偏差は、目標ヨーレートγ* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差と検出車速ｖとの積に対応する。これにより、その目標横加速度Ｇｙ* から検出横加速度Ｇｙを差し引いた偏差を打ち消すように横加速度に基づく目標転舵角δG * を求め、その目標横加速度Ｇｙ* から検出ヨーレートγと検出車速ｖの積を差し引いた偏差、すなわち、目標ヨーレートγ* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差を打ち消すようにヨーレートに基づく目標転舵角δγ* を求め、両目標転舵角δG * 、δγ* の和から検出転舵角δを差し引いた偏差を打ち消すように操舵用アクチュエータ２の制御量を求め、確実に車両挙動の安定化を図ることができる。
【００４１】
上記操舵用駆動装置と、センサと、ステアリング系制御装置とを有する制御システムが正常状態か故障状態かを判断するため、上記各制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄそれぞれが故障状態か否かを判断するシステムが、それら第１〜第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ自身により構成されている。その制御システムは、制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の何れが正常状態で何れが故障状態かに応じて複数の制御モードの間でモード変更可能とされている。
【００４２】
本実施形態では、図７のフローチャートに示すように、先ず、各制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄそれぞれが、自身を含めた制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の何れかが故障状態か否かを判断する（ステップ１）。その判断は、各制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが同一の演算を行い、その演算結果を互いに比較し、少なくとも２者間で演算結果が一致する場合は正常であると判断し、その正常な演算結果と一致しない演算結果の場合は故障状態であると判断する。
制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の何れも故障状態でない場合はステップ１を繰り返す。
制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の何れかが故障状態である場合、その故障状態の制御部が自身か否かを判断する（ステップ２）。
自身が故障状態である場合、自身による制御を停止する（ステップ３）。この制御の停止は、例えば自身への電力供給を切断することで行ったり、また、故障状態である制御部へ正常状態の制御部から電力供給の切断信号を出力することで行ってもよい。なお、制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の一つでも制御を停止する場合、アラーム信号を発信し、ブザーやランプ等によりドライバーに警告を発するようにする。
自身が故障状態でない場合、制御モード変更を行い（ステップ４）、ステップ１に戻る。すなわち、それら複数の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の何れが正常状態で何れが故障状態であるかに応じて複数の制御モードが設定される。本実施形態では、以下の表１に示すように、その制御モードとして第１〜第９制御モードが設定されている。その表１において、○は正常状態であることを示し、×は故障状態であることを示す。
【００４３】
【表１】
その第１制御モードでは、全ての制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常で、図８の（１）に示すように、全ての制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの間で互いに信号の授受が可能であることから、上述の制御が行われる。
その第２制御モードでは、第１制御部２０ａが故障状態で第２〜第４制御部２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常であることから、図８の（２）に示すように、第２〜第４制御部２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第３制御モードでは、第１制御部２０ａと第３制御部２０ｃが故障状態で第２、第４制御部２０ｂ、２０ｄが正常であることから、図８の（３）に示すように、第２、第４制御部２０ｂ、２０ｄの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第４制御モードでは、第１制御部２０ａと第２制御部２０ｂが故障状態で第３、第４制御部２０ｃ、２０ｄが正常であることから、図８の（４）に示すように、第３、第４制御部２０ｂ、２０ｄの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第５制御モードでは、第４制御部２０ｄが故障状態で第１〜第３制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃが正常であることから、図８の（５）に示すように、第１〜第３制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第６制御モードでは、第３、第４制御部２０ｃ、２０ｄが故障状態で、第１、第２制御部２０ａ、２０ｂが正常であることから、図８の（６）に示すように、第１、第２制御部２０ａ、２０ｂの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第７制御モードでは、第２、第４制御部２０ｂ、２０ｄが故障状態で、第１、第３制御部２０ａ、２０ｃが正常であることから、図８の（７）に示すように、第１、第３制御部２０ａ、２０ｃの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第８制御モードでは、第３制御部２０ｃが故障状態で第１、第２、第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｄが正常であることから、図８の（８）に示すように、第１、第２、第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｄの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
その第９制御モードでは、第２制御部２０ｂが故障状態で第１、第３、第４制御部２０ａ、２０ｃ、２０ｄが正常であることから、図８の（９）に示すように、第１、第３、第４制御部２０ａ、２０ｃ、２０ｄの間でのみ互いに信号の授受が可能である。
【００４５】
なお、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の一台のみが正常である場合も考えられるが、本実施形態では、複数の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによる同一演算の演算結果が少なくとも２者間で一致するか否かにより正常状態か故障状態かを判断している。よって、一台のみが正常である場合も全て故障状態であると見做し、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによる制御を停止する。
また、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの中の第２制御部２０ｂと第３制御部２０ｃのみが正常である場合も考えられるが、第３制御部２０ｃは第２制御部２０ｂの予備制御部として機能することから、第２制御部２０ｂと第３制御部２０ｃは択一的に使用される。よって、第２制御部２０ｂと第３制御部２０ｃのみが正常である場合は、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが故障状態であると見做し、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによる制御を停止する。
【００４６】
本実施形態では、第１制御部２０ａが正常状態であって、第２制御部２０ｂと第３制御部２０ｃの中の少なくとも一方が正常状態である場合、アクチュエータ２または予備アクチュエータ２′を検出変量に応じて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードとされる。また、第１制御部２０ａが故障状態であって、第２制御部２０ｂと第３制御部２０ｃの中の少なくとも一方が正常状態である場合、アクチュエータ２または予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードとされる。また、第１〜第４制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの何れかが故障状態である場合、操作反力が発生しないように反力アクチュエータ１９の制御が行われない制御モードとされる。
【００４７】
図９は、その第２〜第４制御モードにおける制御ブロック線図を示す。その第２〜第４制御モードにおいては第１制御部２０ａは故障状態であるため、車両挙動の安定化のための制御は行われない。また、その第２〜第４制御モードにおいては第４制御部２０ｄは正常であるため反力アクチュエータ１９の制御は可能であるが、ドライバーに制御系が故障状態であることを認識させるため、ドライバーに操作反力を与えないように反力アクチュエータ１９の制御を行わない。よって、第２〜第４制御モードにおいては、ステアリングホイール１の操作角に応じて転舵角δが変化するようにアクチュエータ２が制御される。
【００４８】
その図９において、検出操作角δｈに対する目標転舵角δ* の上記ゲインＫ３と検出操作角δｈから、目標転舵角δ* がδ* ＝Ｋ３・δｈの関係より求められる。
その目標転舵角δ* は、第２、第３制御モードにおいては第２制御部２０ｂにより演算され、第４制御モードにおいては第３制御部２０ｃにより演算される。すなわち、第２、第３制御部２０ｂ、２０ｃにおいて、検出操作角δｈと目標転舵角δ* との間の予め定められた関係が記憶され、その関係と検出操作角δｈに基づき、第２、第３制御モードにおいては第２制御部２０ｂにより、第４制御モードにおいては第３制御部２０ｃにより、目標転舵角δ* が演算される。その検出操作角δｈを検出する角度センサ１１は第１制御部２０ａと第４制御部２０ｄに接続され、第２〜第４制御モードにおいては第１制御部２０ａによる制御は停止されているので、その操作角δｈの検出信号は第４制御部２０ｄから第２制御部２０ｂあるいは第３制御部２０ｃに送られる。
その目標転舵角δ* から検出転舵角δを差し引いた偏差に対する目標駆動電流ｉ* の上記伝達関数Ｇ３と、その演算された目標転舵角δ* と検出転舵角δから、目標駆動電流ｉ* がｉ* ＝Ｇ３・（δ* −δ）の関係から求められる。
その目標駆動電流ｉ* は、第２、第３制御モードにおいては第２制御部２０ｂにより演算され、第４制御モードにおいては第３制御部２０ｃにより演算される。すなわち、第２、第３制御部２０ｂ、２０ｃにおいて、目標転舵角δ* から検出転舵角δを差し引いた偏差と目標駆動電流ｉ* との間の予め定められた関係が記憶され、その関係と目標転舵角δ* と検出転舵角δから、第２、第３制御モードにおいては第２制御部２０ｂにより、第４制御モードにおいては第３制御部２０ｃにより、目標駆動電流ｉ* が演算される。
その目標駆動電流ｉ* に応じて、第２、第３制御モードにおいてはアクチュエータ２が駆動され、第４制御モードにおいては予備アクチュエータ２′が駆動される。すなわち、第２制御部２０ｂは、アクチュエータ２を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行し、第３制御部２０ｃは、予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行する。
これにより、第２〜第４制御モードにおいては、全ての制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常な場合における図６に示した制御手順の中で、ステップ１、ステップ５、ステップ６、ステップ７が順次実行される。
【００４９】
図１０は、その第５〜第９制御モードにおける車速が零でない場合の制御ブロック線図を示し、図１１は、その第５〜第９制御モードにおける車速が零の場合の制御ブロック線図を示す。その第５〜第７制御モードにおいては第４制御部２０ｄは故障状態であるため、反力アクチュエータ１９の制御は行われず、ドライバーに操作反力は与えられない。また、その第８、第９制御モードにおいては第１、第４制御部２０ａ、２０ｄは正常であるため反力アクチュエータ１９の制御は可能であるが、ドライバーに制御系が故障状態であることを認識させるため、ドライバーに与える操作反力が発生しないように反力アクチュエータ１９の制御を行わない。よって、この第５〜第９制御モードにおいては、アクチュエータ２が検出変量に基づいて車両挙動の不安定化を防止するように制御される。
【００５０】
その第５、第６制御モードの第１制御モードとの相違は、反力アクチュエータ１９の制御が行われない点にあり、他は同様とされる。
その第７制御モードの第１制御モードとの相違は、反力アクチュエータ１９の制御が行われず、第１制御モードにおいて第２制御部２０ｂによりなされる演算が第３制御部２０ｃによりなされ、第１制御モードにおいてアクチュエータ２が制御されるのに代えて予備アクチュエータ２′が制御される点にあり、他は同様とされる。
その第８制御モードの第１制御モードとの相違は、反力アクチュエータ１９の制御が行われない点にあり、他は同様とされる。
その第９制御モードの第１制御モードとの相違は、反力アクチュエータ１９の制御が行われず、第１制御モードにおいて第２制御部２０ｂによりなされる演算が第３制御部２０ｃによりなされ、第１制御モードにおいてアクチュエータ２が制御されるのに代えて予備アクチュエータ２′が制御される点にあり、他は同様とされる。
すなわち、第５〜第９制御モードにおいては、全ての制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常な場合における図６に示した制御手順の中で、ステップ１、ステップ３、ステップ４、ステップ５、ステップ６、ステップ７が順次実行される。
【００５１】
上記構成によれば、制御システムの構成要素の少なくとも一つが故障状態である時でも、車両挙動の不安定化を防止することが可能になり、頑強な制御システムを得ることができる。また、制御システムの構成要素として、アクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′を車両挙動の不安定化を防止するように制御する上で必要な演算を検出変量に応じて実行可能な第１制御部２０ａと、その第１制御部２０ａによる演算結果に応じてアクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′を制御する上で必要な演算と、そのアクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行可能な第２制御部２０ｂあるいは第３制御部２０ｃの中の少なくとも一方が正常状態であれば、車両挙動の不安定化を防止することが可能になる。すなわち、制御システムの一部が故障しても、車両挙動の安定化を図ることができる。また、その第１制御部２０ａが故障状態であっても第２制御部２０ｂおよび第３制御部２０ｃの中の少なくとも一方が正常状態であれば、アクチュエータ２または予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御できる。さらに、制御システムの構成要素の何れかが故障状態である場合、操作反力が発生しないので、ドライバーに故障発生を認識させることが可能になる。
【００５２】
図１２〜図１５は上記実施形態の変形例を示す。なお、上記実施形態との相違点を説明し、同様部分は同一符号で示して説明は省略する。
【００５３】
この変形例においては、図１２に示すように、車両の前後左右車輪４を制動するための制動システムが操舵装置に接続される。すなわち、ブレーキペダル５１の踏力に応じた制動圧をマスターシリンダ５２により発生させる。その制動圧は、制動圧制御ユニット５３により増幅されると共に各車輪４のブレーキ装置５４に分配され、各ブレーキ装置５４が各車輪４に制動力を作用させる。その制動圧制御ユニット５３は、コンピューターにより構成される走行系制御装置６０に接続される。この走行系制御装置６０に、第１制御部２０ａと、各車輪４それぞれの制動力を個別に検出する制動力センサ６１と、各車輪４それぞれの回転速度を個別に検出する車輪速センサ６２が接続される。この走行系制御装置６０は、その車輪速センサ６２により検知される各車輪４の回転速度と制動力検知センサ６１によるフィードバック値に応じて、制動圧を増幅すると共に分配することができるように制動圧制御ユニット５３を制御する。これにより、各車輪の制動力を個別に制御することが可能とされている。なお、制動圧制御ユニット５３は、ブレーキペダル５１の操作がなされていない場合でも、内蔵するポンプにより制動圧を発生することが可能とされている。
【００５４】
ステアリング系の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの全部または一部により操舵用アクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′を車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードにおいては、その走行系制御装置６０により制動力が車両挙動の不安定化を防止するように制御される。
【００５５】
すなわち、その走行系制御装置６０は、第１制御部２０ａと同様に、検出横加速度Ｇｙ、検出ヨーレートγ、検出車速ｖ、目標横加速度Ｇｙ* 、横加速度に基づく転舵角目標値δG * 、ヨーレートに基づく転舵角目標値δγ* から目標転舵角δ* を演算する。図１３は、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常状態である場合のブロック線図を示し、その走行系制御装置６０に検出横加速度Ｇｙ、検出ヨーレートγ、検出車速ｖが入力され、また、第１制御部２０ａから目標横加速度Ｇｙ* 、横加速度に基づく転舵角目標値δG * 、ヨーレートに基づく転舵角目標値δγ* が入力される。なお、走行系制御装置６０において、目標横加速度Ｇｙ* 、横加速度に基づく転舵角目標値δG * 、ヨーレートに基づく転舵角目標値δγ* を演算するようにしてもよい。
【００５６】
この変形例では、目標横加速度Ｇｙ* から検出横加速度Ｇｙを差し引いた偏差と、目標ヨーレートγ* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差を打ち消すために、上記実施形態のようにステアリング系の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより操舵用アクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′を制御するだけでなく、走行系制御装置６０により制動圧制御ユニット５３を制御する。すなわち、走行系制御装置６０は、車両挙動の不安定化に影響する変量を検出するセンサの検出変量に応じて、車両の制動力を車両挙動の不安定化を防止するように制動圧制御ユニット５３を介して制御する。この際、ステアリング系の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃによる操舵用アクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′の制御の重みαと走行系制御装置６０による制御の重みβの割合は予め定められる。
【００５７】
図１４は、全制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが正常で、制動力が車両挙動の不安定化を防止するように制御される場合の変形例のフローチャートを示す。上記実施形態との相違は、ステップ４において求めた目標転舵角δ* に、そのステアリング系の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃによる制御の予め設定した重み割合α／（α＋β）を掛けた値を新たな目標転舵角δ* とし（ステップ４ａ′）、その新たな目標転舵角δ* に基づきステップ６においてアクチュエータ２の駆動電流の目標値を演算する。その重み割合α／（α＋β）は、例えば０．５に設定される。この重み割合α／（α＋β）の設定値は変更可能であってもよく、凍結路面や雪道を走行する場合は通常路面を走行する場合よりも小さく設定するのが好ましい。
【００５８】
一方、走行系制御装置６０においては、そのステップ４において求めた目標転舵角δ* に、その走行系制御装置６０による制御の重み割合β／（α＋β）を掛けた値を新たな目標転舵角δ* とし、その新たな目標転舵角δ* と検出転舵角δの偏差をなくすように制動圧制御ユニット５３を制御する。例えば、各車輪４の制動力の変化による転舵角δの変化を、この転舵角δの変化に影響を及ぼす車速ｖ、車輪速、転舵角δ、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ毎に実験により予め求めてテーブルとして記憶し、そのテーブルとセンサにより検出した車速ｖ、車輪速、転舵角δ、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγに基づき制動圧制御ユニット５３を制御する。第１制御モード以外の第５〜第９制御モードにおいても同様とされる。
【００５９】
この変形例によれば、路面凍結等による走行路と車両との間の摩擦抵抗の低下等により、操舵により発生可能な横加速度Ｇｙやヨーレートγの最大値が減少しても、制動力の制御を操舵制御と干渉することなく行うことで、車両挙動が不安定になるのを防止できる。また、操舵制御のみであれば、車輪４が実際に転舵するまで車両挙動の安定化を図ることができないため、車輪４のタイヤの弾性による制御遅れがあるのに対して、制動力の制御によれば車輪４のタイヤの弾性による制御遅れはないので、迅速に車両挙動を安定化できる。例えば図１５に示すように、操舵時において車両１００の挙動が安定している場合は破線で示す経路を進行するのに対して、車両挙動が不安定になって矢印Ａで示すモーメントにより２点鎖線で示すようにオーバーステア状態からスピンするおそれがある場合、外輪の制動力を内輪の制動力よりも大きくすることで矢印Ｂで示すモーメントを作用させて車両挙動を安定化させることができる。また、車両挙動が不安定になって矢印Ｂで示すモーメントにより１点鎖線で示すようにアンダーステア状態からドリフトするおそれがある場合、内輪の制動力を外輪の制動力よりも大きくすることで矢印Ａで示すモーメントを作用させて車両挙動を安定化させることができる。
【００６０】
上記変形例においては、ステアリング系制御装置の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによる制御モードが第２〜第４制御モードになった場合、すなわち、操舵用のアクチュエータ２または予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードにおいては、走行系制御装置６０による制御モードも変更され、走行系制御装置６０による車両挙動の不安定化を防止するための制動力の制御は解除される。この場合、走行系制御装置６０による制動圧制御ユニット５３の制御は、ステアリング系の制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄとは独立した公知の制御、例えば各車輪４の制動力を均等にしたり、アンチロック機能を奏する制御が行われる。
【００６１】
上記変形例によれば、制御システムに故障が生じても、検出変量に応じてアクチュエータ２または予備アクチュエータ２′を制御して車両挙動の不安定化を防止できる場合は、同一の検出変量に応じて走行系制御装置６０によっても制動力の制御により車両挙動が不安定になるのを防止できる。また、検出変量に応じてアクチュエータ２あるいは予備アクチュエータ２′を操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードにおいては、同一の検出変量に応じて車両挙動が不安定になるのを走行系制御装置６０による制御により保障できないことから、車両挙動の不安定化を防止するための走行系制御装置６０による制動力の制御は解除される。他は上記実施形態と同様とされる。
【００６２】
なお、上記変形例において、制動力に代えて各車輪４の駆動力を制御するようにしてもよい。すなわち、走行系制御装置により車両のエンジンスロットルの開度を調節して駆動力を増加することで、図１５において内輪の制動力を外輪の制動力よりも大きくした場合と同様にモーメントを作用させて車両挙動を安定化させることができ、また、駆動力の減少により、外輪の制動力を内輪の制動力よりも大きくした場合と同様にモーメントを作用させて車両挙動を安定化させることができる。また、各車輪４の制動力と駆動力の双方を制御するようにしてもよい。
【００６３】
本発明は上記実施形態や変形例に限定されない。例えば、検出操作角δｈに代えて検出操作トルクＴが操作入力値に対応するものとしてもよく、この場合、Ｇｙ* ＝Ｋ１・Ｔの関係より目標横加速度Ｇｙ* を求めるようにすればよい。
また、操作部材は回転操作されるステアリングホイールに限定されず、例えば、操作入力値が操作トルクに対応する場合、回転しないように車体に取り付けられるハンドルを用いることができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、操作部材を車輪に機械的に連結せずに転舵する場合に、制御システムの故障状態に応じて制御モードを変更することで、制御システムを頑強にして車両挙動の安定化に貢献でき、さらに制御システムの故障をドライバーに認識させることができる車両の操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の操舵装置の第１モードにおける車両走行時の制御ブロック線図
【図３】本発明の実施形態の操舵装置における車速と目標横加速度の最大値との関係を示す図
【図４】本発明の実施形態の操舵装置の作用説明図
【図５】本発明の実施形態の操舵装置の第１モードにおける車両停車時の制御ブロック線図
【図６】本発明の実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の実施形態の操舵装置の制御モードを判断する手順を示すフローチャート
【図８】本発明の実施形態の操舵装置の制御モードの説明図
【図９】本発明の実施形態の操舵装置の第２〜第４モードにおける制御ブロック線図
【図１０】本発明の実施形態の操舵装置の第５〜第９モードにおける車両走行時の制御ブロック線図
【図１１】本発明の実施形態の操舵装置の第５〜第９モードにおける車両停車時の制御ブロック線図
【図１２】本発明の実施形態の変形例の操舵装置の構成説明図
【図１３】本発明の実施形態の変形例の操舵装置の制御ブロック線図
【図１４】本発明の実施形態の変形例の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図１５】本発明の実施形態の変形例の操舵装置の作用説明図
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
２ 操舵用アクチュエータ
２′ 操舵用予備アクチュエータ
３ ステアリングギヤ
４ 車輪
１１ 角度センサ
１２ トルクセンサ
１３ 転舵角センサ
１４ 速度センサ
１５ 横加速度センサ
１６ ヨーレートセンサ
１９ 反力アクチュエータ
２０ａ 第１制御部
２０ｂ 第２制御部
２０ｃ 第３制御部
２０ｄ 第４制御部
６０ 走行系制御装置
１００ 車両
Claims (5)
- 操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータを含む操舵用駆動装置と、その操作部材の操作入力値を含む車両挙動の不安定化に影響する変量を検出するセンサと、その検出変量に応じて前記操舵用駆動装置を制御するステアリング系制御装置とを有する制御システムを備え、
その操舵用アクチュエータの動きを車輪に、操作部材を車輪に機械的に連結することなく、転舵角が変化するように伝達可能な車両の操舵装置において、
その制御システムの構成要素が正常状態か故障状態かを判断する手段が設けられ、
その制御システムは、構成要素の中の何れが正常状態で何れが故障状態かに応じて複数の制御モードの間でモード変更可能とされ、
その制御モードとして、その制御システムに故障がない時に操舵用アクチュエータを検出変量に基づいて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードと、その制御システムの構成要素の少なくとも一つが故障状態である時に操舵用アクチュエータを検出変量に基づいて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードと、その制御システムの構成要素の少なくとも一つが故障状態である時に操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードとを有することを特徴とする車両の操舵装置。 - そのステアリング系制御装置は、前記制御システムの構成要素として第１制御部と第２制御部を有し、
その第１制御部は、その操舵用アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御する上で必要な演算を検出変量に応じて実行可能とされ、
その第２制御部は、その第１制御部による演算結果に応じて操舵用アクチュエータを制御する上で必要な演算と、その操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行可能とされ、
その第１制御部と第２制御部が正常状態である場合、その操舵用アクチュエータを検出変量に基づいて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードとされ、
その第１制御部が故障状態であって第２制御部が正常状態である場合、その操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードとされることを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵装置。 - そのステアリング系制御装置は、前記制御システムの構成要素として第３制御部を有し、
その操舵用駆動装置は、その操舵用アクチュエータと代替え使用可能に配置された操舵用予備アクチュエータを有し、
その第１制御部は、その操舵用予備アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御する上で必要な演算を検出変量に応じて実行可能とされ、
その第３制御部は、その第１制御部による演算結果に応じて操舵用予備アクチュエータを制御する上で必要な演算と、その操舵用予備アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する上で必要な演算を実行可能とされ、
第１制御部が正常状態であって、第２制御部と第３制御部の中の少なくとも一方が正常状態である場合、その操舵用アクチュエータまたは操舵用予備アクチュエータを検出変量に応じて車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードとされ、
第１制御部が故障状態であって、第２制御部と第３制御部の中の少なくとも一方が正常状態である場合、その操舵用アクチュエータまたは操舵用予備アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードとされる請求項２に記載の車両の操舵装置。 - そのステアリング系制御装置は、前記制御システムの構成要素として第４制御部を有し、
その操作部材に付与される操作反力を発生する反力アクチュエータを有し、
その第４制御部は、その操作反力を発生するように反力アクチュエータを制御する上で必要な演算を実行可能とされ、
制御システムの構成要素の何れかが故障状態である場合、操作反力が発生しないように反力アクチュエータの制御が行われない制御モードとされる請求項１〜３の中の何れかに記載の車両の操舵装置。 - その検出変量に応じて車両の制動力および駆動力の中の少なくとも一方を、車両挙動の不安定化を防止するように制御可能な走行系制御装置を備え、
その操舵用アクチュエータを車両挙動の不安定化を防止するように制御する制御モードにおいては、その走行系制御装置により制動力および駆動力の中の少なくとも一方が車両挙動の不安定化を防止するように制御され、
その操舵用アクチュエータを操作入力値に応じて転舵角が変化するように制御する制御モードにおいては、車両挙動の不安定化を防止するための走行系制御装置による制御は解除される請求項１〜４の中の何れかに記載の車両の操舵装置。
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