JP4884056B2 - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、運転者の操舵するステアリングの操舵角に対する車輪の転舵角を可変に制御する角度重畳手段及び運転者の操舵トルクを補助する電動パワーアシスト手段を備えた車両用操舵制御装置に関するものである。

車両の操舵制御装置において、遊星歯車機構を用いて運転者の操作する操舵角に電動アクチュエータによる介入角を重畳し、操舵角と転舵角の比を可変に制御する角度重畳手段と、運転者の操舵トルクを補助する油圧によるパワーアシスト手段とを備えた技術が提案されている。（例えば、特許文献１）
この装置の場合、油圧によるパワーアシスト手段を電動パワーアシスト手段とすることも可能である。
電動パワーアシスト手段と角度重畳手段を備えた操舵制御装置の場合、電動パワーアシスト手段のアシストトルクは運転者の操舵トルクから決定されるため、トルクセンサを備えているが、トルクセンサが故障した時はアシストトルクを決定できず、アシスト継続が困難になる場合がある。

そこで電動パワーアシスト手段において、フェールセーフの観点からトルクセンサはメイントルクセンサとサブトルクセンサの2重系の構成にし、メイントルクセンサが故障等
により異常である場合には、サブトルクセンサに切り替えてトルクアシストを継続する手段が提案されている。（例えば、特許文献２）
特開平９−１１９２８号公報（第３〜６頁、図１〜９） 特許第３３９０３３３号公報（第５〜６頁、図３）

しかしながら、このような従来の車両用操舵制御装置の場合、メイントルクセンサとサブトルクセンサを切り替える場合、どちらのトルクセンサが異常であるのかを早期に判断することが難しく、トルクセンサの異常時に迅速にトルクアシストを継続することが困難であるという課題があった。
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、トルクセンサの異常を早期に判断し、トルクアシストを継続することができる車両用操舵制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係る車両用操舵制御装置は、運転者により操舵されるステアリングの操舵角に電動アクチュエータにより制御される角度を重畳して前記ステアリングの操舵角に対する車輪の転舵角を可変に制御する角度重畳手段と、前記電動アクチュエータの駆動電流に基づいて前記ステアリングの操舵トルクを推定する操舵トルク推定手段と、前記運転者により操舵されるステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記トルクセンサの検出値に基づいて制御され前記運転者の操舵トルクを補助する電動パワーアシスト手段と、前記トルクセンサの検出値と前記操舵トルク推定手段による推定値とを比較し、その比較結果に基づき前記トルクセンサが正常であるか異常であるかを判断し、前記異常と判断したときは、前記トルクセンサの検出値に代えて前記操舵トルク推定手段による推定値に基づいて前記電動パワーアシスト手段を制御する比較手段とを備えたものである。

また、この発明に係る車両用操舵制御装置は、運転者により操舵されるステアリングの操舵角に電動アクチュエータにより制御される角度を重畳して前記ステアリングの操舵角に対する車輪の転舵角を可変に制御する角度重畳手段と、前記電動アクチュエータの駆動電流に基づいて前記ステアリングの操舵トルクを推定する操舵トルク推定手段と、前記運転者により操舵されるステアリングの操舵トルクを検出するメイントルクセンサと、前記メイントルクセンサと同様に構成され前記操舵トルクを検出するサブトルクセンサと、前記メイントルクセンサの検出値に基づいて制御され前記操舵トルクを補助する電動パワーアシスト手段と、前記メイントルクセンサの検出値と前記サブトルクセンサの検出値及び前記操舵トルク推定手段による推定値とを比較し、その比較結果に基づき前記メイントルクセンサが正常であるか異常であるかを判断し、前記異常と判断したときは、前記メイントルクセンサの検出値に代えて、前記サブトルクセンサの検出値または前記操舵トルク推定手段による推定値に基づいて前記電動パワーアシスト手段を制御する比較手段とを備えものである。

この発明による車両用操舵制御装置によれば、トルクセンサの検出値と操舵トルク推定手段による推定値とを比較する比較手段とを備え、前記比較手段による比較結果に基づき前記トルクセンサが正常であるか異常であるかを判断し、前記異常と判断したときは、前記トルクセンサの検出値に代えて前記操舵トルク推定手段による推定値に基づいて前記電動パワーアシスト手段を制御するようにしたので、トルクセンサを２重系とすることなくトルクセンサの異常を早期に判断し、操舵トルク推定手段による推定値により確実且つ迅速にトルクアシストを継続することができる。

また、この発明による車両用操舵制御装置によれば、同様に構成されたメイントルクセンサとサブトルクセンサを備え、比較手段によりメイントルクセンサの検出値と前記サブトルクセンサの検出値及び前記操舵トルク推定手段による推定値とを比較し、その比較結果に基づき前記メイントルクセンサが正常であるか異常であるかを判断し、前記異常と判断したときは、前記メイントルクセンサの検出値に代えて、前記サブトルクセンサの検出値または前記操舵トルク推定手段による推定値に基づいて前記電動パワーアシスト手段を制御するようにしたので、トルクセンサを３重系とした場合と同等の信頼性で、メイントルクセンサの異常を早期に判断し、より確実にトルクアシストを継続することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である車両用操舵制御装置を示す構成図であり、運転者の操舵するステアリングの操舵角に対する車輪の転舵角を可変に制御できる角度重畳手段と、運転者の操舵トルクを補助する電動パワーアシスト手段を備えている。
図１において、運転者（図示せず）はステアリング１を操舵する。ステアリング１はステアリング軸１３を介して、第１の遊星ギア機構２のキャリア２０３に接続されている。第１の遊星ギア機構２は、キャリア２０３と、このキャリア２０３にて支持されているプラネタリギア２０２ａ、２０２ｂと、このプラネタリギア２０２ａ、２０２ｂに噛み合っているサンギア２０１と、リングギア２０４、及びこのリングギア２０４を回転させるためのウオームホイール１２０２により構成されている。

第２の遊星ギア機構３は、サンギア３０１と、キャリア３０３にて支持されているプラネタリギア３０２ａ、３０２ｂ、及び固定されたリングギア３０４にて構成されている。
第１の遊星ギア機構２のサンギア２０１と第２の遊星ギア機構３のサンギア３０１は、シャフト４により接続されている。

ラックアンドピニオン式ステアリングギア５は、ピニオン５０１とラック５０２から構成されている。ラック５０２は、ナックルアーム６ａ、６ｂを介して車輪７ａ、７ｂと接続されている。第２の遊星ギア機構３のキャリア３０３とピニオン５０１は、ピニオン軸８により接続されている。

パワーアシスト用電動アクチュエータ９の出力軸は、ベベルギア１０ａと連結し、ベベルギア１０ａは、シャフト４と連結したベベルギア１０ｂと噛み合っている。角度重畳用電動アクチュエータ１１の出力軸は、ウオーム１２０１と連結し、ウオーム１２０１はウオームホイール１２０２と噛み合っている。このウオーム１２０１とウオームホイール１２０２により減速機構１２が構成される。運転者がステアリング１を操舵する操舵トルクは、ステアリング軸１３に配置したトルクセンサ１４により検出される。トルクセンサ14は、メイントルクセンサ１４０１とサブトルクセンサ１４０２の２重系とされている。ステアリング１の操舵角は、ステアリング軸13に配置した操舵角度センサ１５により検出される。角度重畳用電動アクチュエータ１１の回転角度は、モータ角度センサ１６により検出される。

次に、重畳角制御手段１９と目標重畳角生成手段１７と角度重畳用電動アクチュエータ１１、及び第１の減速機構２等から構成された角度重畳手段について説明する。
目標重畳角生成手段１７は、操舵角度センサ１５により検出した運転者の操舵するステアリング１の操舵角や、車速、ヨーレート、横加速度等の車両状態信号１８から、角度重畳用電動アクチュエータ１１の目標重畳角度１７０１を生成する。重畳角制御手段１９は、モータ角度センサ１６により検出した角度重畳用電動アクチュエータ１１の回転角度が目標重畳角生成手段１７によって生成した目標重畳角度１７０１に等しくなるように、角度重畳用電動アクチュエータ１１を駆動する。
第１の遊星ギア機構２の差動特性により、運転者が操舵した操舵角と角度重畳用電動アクチュエータ１１による重畳角から、シャフト４の回転角が決定される。よって、運転者が操舵した操舵角に対し、車輪の転舵角を可変に制御することができる。

次に、目標アシスト電流生成手段２０とアシスト電流制御手段２１及びパワーアシスト用電動アクチュエータ９等から構成された電動パワーアシスト手段について説明する。
目標アシスト電流生成手段２０は、トルクセンサ１４の検出値と車両状態信号１８から得た車速の値から、パワーアシスト用電動アクチュエータ９の目標アシスト電流２００１を生成する。アシスト電流制御手段２１は、パワーアシスト用電動アクチュエータ９の駆動電流が目標アシスト電流２００１に等しくなるように制御する。パワーアシスト用電動アクチュエータ９は、その駆動電流に対応するアシストトルクを出力し、運転者の操舵トルクをアシストする。

図２は、目標アシスト電流生成手段２０の主要構成を示すブロック図である。図２に於いて、操舵トルク推定手段２０１１は、後述のように推定操舵トルクＴ_{h_Obs}を演算する
。比較手段２０１２は、メイントルクセンサ１４０１により検出したトルクＴ_mainとサブトルクセンサ１４０２により検出したトルクＴ_sub、及び操舵トルク推定手段２０１１に
より推定した推定操舵トルクＴ_{h_obs}とを相互比較することにより、メイントルクセンサ
１４０１が正常であるか故障等による異常であるかを判断し、メイントルクセンサ１４０１が正常であると判断したときは、メイントルクセンサ１４０１の検出したトルクＴ_mainを操舵トルクＴ_hとして目標アシスト電流演算手段２０１３へ出力する。メイントルクセンサ１４０１が異常であると判断したときは、サブトルクセンサ１４０２の検出したトルクＴ_sub若しくは操舵トルク推定手段２０１１により演算された推定操舵トルクＴ_{h_obs}を操舵トルクＴ_ｈとして目標アシスト電流演算手段２０１３へ出力する。

目標アシスト電流演算手段２０１３は、比較手段２０１２からの出力である操舵トルクＴ_ｈの信号と車速状態信号１８から得られる車速信号とから、パワーアシスト用電動アクチュエータ９の目標アシスト電流i_{ma_ref}を演算し出力する。

今、第１の遊星歯車機構２のサンギア２０１からキャリア２０３までの減速比をＧ_1s、リングギア２０４からキャリア２０３までの減速比をＧ_1r、角度重畳用電動アクチュエータ１１からリングギア２０４までの減速比、即ちウオーム１２０１とウオームホイール１２０２による減速機構の減速比をＧ_mt、パワーアシスト用電動アクチュエータ９からシャフト４までの減速比、即ちベベルギア１０ａからベベルギア１０ｂまでの減速比をＧ_ma、第２の遊星歯車機構３のサンギア３０１からキャリア３０３までの減速比をＧ_2sとする。

ピニオン軸８から車輪までの減速比は、ラックアンドピニオン式ステアリングギア５により決まるため、以下の説明では車輪の転舵角の代わりにピニオン軸８の転舵角を用いて説明することする。
ステアリング１の操舵角をθ_h、角度重畳用電動アクチュエータ１１の回転角をθ_mt、シ
ャフト４の回転角をθ_s、ピニオン軸８の転舵角をθ_Pとすると、式１、式２の関係が成立する。

式１及び式２から、式３が求まる。

第１の遊星ギア機構２のサンギア２０１からキャリア２０３までの減速比Ｇ_1sと第２の遊星ギア機構３のサンギア３０１からキャリア３０３までの減速比Ｇ_2sを、式４のように設定すると、

式３の角度の関係式は式５のようになる。

以上から、運転者のステアリング１の操舵角θ_hに対して角度重畳用電動アクチュエー
タ１１の回転角θ_mtを制御することにより、ピニオン軸８の転舵角θ_p、即ち車輪の転舵
角を可変にすることができる。

次に、運転者がステアリング１を操舵し、トルクセンサ１４の検出値がＴ_hであるとし
、リングギア２０４に作用するトルクをＴ_1rとすると、トルク伝達の関係式は式６のようになる。

ここで、減速機構１２の伝動効率に関して述べれば、逆入力効率（ウオーム１２０１の出力トルク／ウオームホイール１２０２の出力トルク）をη_nとし、また、正入力効率（
ウオームホイール１２０２の出力トルク／ウオーム１２０１の出力トルク）をη_pとする
。この実施の形態１ではその逆入力効率η_nは正入力効率η_pと同程度に設定しており、セルフロックしない仕様となっている。
なお、実施の形態１では、減速機構１２としてウオーム歯車機構を用いているが、ウオーム歯車機構に限定するものではなく、他の減速機構であっても良いことは勿論である。

いま、角度重畳用電動アクチュエータ１１の出力トルクをＴ_mtとすると、式７の運動方程式が求まる。

ただし、Ｊ_wmtは、角度重畳用電動アクチュエータ１１等から構成されれ回転体の、ウ
オームホイール１２０２の回転軸で換算した等価慣性である。α_mtは角度重畳用電動アクチュエータ１１の回転角θ_mtの２回微分である。

角度重畳用電動アクチュエータ１１の出力トルクＴ_mと角度重畳用電動アクチュエータ
１１の駆動電流ｉ_mtとは式８の関係がある。

ここで、Ｋ_mtは角度重畳用電動アクチュエータ１１のトルク定数である。

式６、式７、式８より、推定操舵トルクＴ_{h_obs}は式９のように推定できる。

ここで、正入力効率、減速機構１２を構成している歯車の仕様から求める。または実験的に求めてもよい。更に、正入力効率η_pを、角度重畳用電動アクチュエータ１１の回転
数に対するマップデータとして取得して用いてもよい。
尚、操舵周波数が低く、慣性項が無視できる場合は式１０を用いてもよい。

目標アシスト電流生成手段２０のフローチャートを図３に示す。図３に於いて、ステップＳ１でメイントルクセンサ１４０１の出力トルクＴ_mainとサブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subの偏差を演算し、その偏差の絶対値が閾値Ｔ_e以下の場合は、メイントルクセンサ１４０１及びサブトルクセンサ１４０２からなるトルクセンサ１４が正常であるとして、ステップＳ２において操舵トルクＴ_h＝Ｔ_mainとする。

ステップS１において演算された偏差の絶対値が閾値Ｔ_eより大きい場合は、メイントルクセンサ１４０１かサブトルクセンサ１４０２のいずれかが異常であると判断し、ステップＳ３の処理を行う。即ち、ステップＳ３では、メイントルクセンサ１４０１の出力トルクＴ_mainと推定操舵トルクＴ_{h_obs}との偏差の絶対値を演算し、その値が閾値Ｔ_e以下である場合は、トルクセンサ１４の異常がサブトルクセンサ１４０２にあると判断し、ステップＳ４において操舵トルクＴ_h＝Ｔ_mainとする。

ステップＳ３において演算された、メイントルクセンサ１４０１の出力トルクＴ_mainと推定操舵トルクＴ_{h_obs}との偏差の絶対値が閾値Ｔeより大きい場合は、トルクセンサ１４の異常がメイントルクセンサ１４０１にあると判断し、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、サブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subと推定操舵トルクＴ_{h_obs}との偏差の絶対値を演算し、その値が閾値Ｔ_e以下である場合は、ステップＳ６に進み、操舵トル
クＴ_h＝Ｔ_subとする。尚、この場合、Ｔ_h＝Ｔ_{h_obs}としてもよい。

ステップＳ７では前記のようにして設定した操舵トルクＴ_hと車速Ｖから、目標アシス
ト電流ｉ_{ma_ref}を演算する。ステップＳ５において演算された、サブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subと推定操舵トルクＴ_{h_obs}との偏差の絶対値が閾値Ｔ_eより大きい場合は、ステップＳ８に進み、目標アシスト電流ｉ_{ma_ref}＝０としてアシストを停止する。

以上のように、この実施の形態１による車両用操舵制御装置によれば、メイントルクセンサとサブトルクセンサと推定操舵トルクを相互比較することで，設計変更する必要がなくコストを抑えたままで、メイントルクセンサの故障を早期に判定でき、電動パワーアシスト手段による運転者の操舵トルクのアシストを継続することができる。
また、減速機構の伝動効率を用いて推定操舵トルクを演算するようにしているので、精度良く操舵トルクを推定することが出来る。
また、相互比較による故障判定の手法として、偏差の絶対値が閾値を越えた場合としたが、この手法に限定するものではない。

尚、推定操舵トルクをサブトルクセンサの代わりに用いて、サブトルクセンサを省く構成にすることも可能である。この場合、トルクセンサの信頼性はメイントルクセンサとサブトルクセンサを用いた２重系と同等であるが、コストを下げることができる。

実施の形態２
実施の形態２では、図１に示す実施の形態１のウオーム１２０１とウオームホイール１２０２で構成される減速機構１２の逆入力効率（ウオーム１２０１の出力トルク／ウオームホイール１２０２の出力トルク）η_nを正入力効率（ウオームホイール１２０２の出力
トルク／ウオーム１２０１の出力トルク）η_pより小さく設定している。その結果、角度
重畳用電動アクチュエータ１１の駆動電流ｉ_mt＝０であるとき、ウオームホイール１２０２からウオーム１２０１を回転させることができず、セルフロックする減速機構１２となっている。
この場合、ウオーム１２０１から作用するトルクである角度重畳用電動アクチュエータ１１の出力トルクＴ_mtと、ウオームホイール１２０２から作用するトルク、即ちリングギア２０４に作用するトルクＴ_1rとの関係により、次の２つの場合に分けることができる。

その一方はウオーム駆動の場合であり、ウオーム１２０１に作用するトルクがウオームホイール１２０２に作用するトルクに抗して、ウオーム１２０１を回転させる。このウオーム駆動の場合の運動方程式は式７と同様で、式１１となる。

従って、実施の形態１と同様に、ウオーム駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs}は式１２の
ように推定できる。

ここで、操舵周波数が低く、慣性項が無視できる場合は、式１３を用いてもよい。

他方の場合は、ウオームホイール駆動の場合であり、ウオームホイール１２０２に作用するトルクに対して、ウオーム１２０１に作用するトルクが同方向となり、ウオームホイール１２０２を回転させる。この場合の運動方程式は式１４となる。

ただし、Ｊ_mtは、角度重畳用電動アクチュエータ１１等から構成される回転体の、角度重畳用電動アクチュエータ１１の出力軸で換算した等価慣性である。Ｔ_fricは減速機構１２や角度重畳用電動アクチュエータ１１等に内在する摩擦であり、正常なトルクセンサの出力値から実験的に求める。尚、摩擦Ｔ_fricは角度重畳用電動アクチュエータ１１の回転数に対するマップデータとして取得して用いてもよい。

式６と式１４とにより、式１５が求まる。

従って、ウオームホイール駆動の場合の推定操舵トルクＴ_{h_obs}は式１６のように推定
できる。

ここで、正入力効率η_p、及び逆入力効率η_nは、減速機構１２を構成している歯車の仕様から求めるが、実験的に求めてもよい。また、正入力効率η_p、及び逆入力効率η_nを角度重畳用電動アクチュエータ１１の回転数に対するマップデータとして取得して用いてもよい。

次に、ステアリング１の操舵角θ_hに対するピニオン軸８の転舵角θ_pの比を伝達比Ｒ＝θ_p／θ_hとし、この伝達比Ｒの操舵トルク推定への影響について述べる。
実施の形態１及び実施の形態２に係わる構成に於いては、伝達比Ｒ＝θ_p／θ_h＝１とは、角度重畳用電動アクチュエータ１１による角度重畳がなく、角度重畳用電動アクチュエータ１１の回転角θ_mt＝０に制御した状態である。
伝達比Ｒ＝θ_p／θ_h＞１では、運転者のステアリング操舵角θ_hに対して、更に車輪が転
舵するように、角度重畳用電動アクチュエータ１１による角度重畳を制御した状態である。
伝達比Ｒが、０＜Ｒ＝θ_p／θ_h＜１とは、運転者のステアリング操舵角θ_hに対して、
車輪の転舵量が小さくなるように、角度重畳用電動アクチュエータ１１による角度重畳を制御した状態である。

伝達比Ｒが、Ｒ＝θ_p／θ_h＞１の場合に於ける、ウオーム駆動とウオームホイール駆動の領域について説明する。
図４は、操舵角θ_hに対する操舵トルクＴ_hの関係の１例を示す説明図である。図４に示す通り、ウオームホイール駆動である領域は、操舵角θ_h＞０からの切り戻し時の操舵ト
ルクＴ_h＞０である領域と、操舵角θ_h＜０からの切り戻し時の操舵トルクＴ_h＜０である
領域であり、それ以外はウオーム駆動の領域となる。

また、伝達比Ｒが、０＜Ｒ＝θ_p／θ_h＜１の場合に於ける、ウオーム駆動とウオームホイール駆動の領域について説明する。
図５は、操舵角θ_hに対する操舵トルクＴ_hの関係の他の例を示す説明図である。図５に示す通り、ウオーム駆動である領域は、操舵角θ_h＞０からの切り戻し時の操舵トルクＴ_h＞０である領域と、操舵角θ_h＜０からの切り戻し時の操舵トルクＴ_h＜０である領域であり、それ以外はウオームホイール駆動の領域となる。つまり、この場合は伝達比Ｒ＝θ_p／θ_h＞１とは逆となる。

伝達比Ｒ＝θ_p／θ_h＝１の場合は、前述のように角度重畳用電動アクチュエータ１１による角度重畳がなく、角度重畳用電動アクチュエータ１１の回転角θ_mt＝０に制御した状態であるが、減速機構１２のセルフロックが作用する状態であるので、角度重畳用電動アクチュエータ１１の駆動電流ｉ_mtと外力とのつりあいの関係が成り立たず、操舵トルクを推定することが困難である。

以上のことを考慮して、実施の形態２における車両用操舵制御装置について説明する。図６は、その目標アシスト電流生成手段２０の動作を示すフローチャートである。
図６に於いて、ステップＳ９でメイントルクセンサ１４０１の出力トルクＴ_mainとサブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subの偏差を演算し、その偏差の絶対値が閾値Ｔ_e以下の場合は、メイントルクセンサ１４０１及びサブトルクセンサ１４０２からなるトルクセンサ１４が正常であるとして、ステップＳ10において操舵トルクＴ_h＝Ｔ_mainとする。

ステップS９において演算された偏差の絶対値が閾値Ｔ_eより大きい場合は、メイントルクセンサ１４０１かサブトルクセンサ１４０２のいずれかが異常であると判断し、ステップＳ１１の処理を行う。ステップＳ１１では、伝達比Ｒ≠１ならばステップＳ１３に進み、伝達比Ｒ＝１ならば、セルフロックの影響で操舵トルクを推定することが困難であるため、ステップＳ１２に進み伝達比Ｒ≠１に制御する。

ステップ１３では、伝達比Ｒ＞１と伝達比Ｒ＜１とで場合分を行う。伝達比Ｒ＞１の場合は、ステップＳ１４においてメイントルクセンサ１４０１の出力トルクＴ_mainとウオーム駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_P}との偏差の絶対値を演算し、その値が閾値Ｔ_e以下である場合は、メイントルクセンサ１４０１は正常であると判断し、ステップＳ１５において操舵トルクＴ_h＝Ｔ_mainとする。
メイントルクセンサ１４０１の出力トルクＴ_mainとウオーム駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_P}との偏差の絶対値が閾値Ｔ_eより大きい場合は、メイントルクセンサ１４０１の異常状態、またはウオームホイール駆動状態である可能性があるため、ステップＳ１６において切り増し判定を行う。

切り増し判定は、操舵角θ_hと操舵角速度ω_h の積を演算し、θ_hω_h＞０又はθ_hω_h＝
０である場合、切り増しであると判断する。切り増しのときは、図４に示す通りウオーム駆動であるため、メイントルクセンサ１４０１が異常であると判断し、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、サブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subとウオーム駆
動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_P}との偏差の絶対値を演算し、その値が閾値Ｔ_e以下である場合は、ステップＳ１８に進み、操舵トルクＴ_h＝Ｔ_subとする。ステップＳ１７でサブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subとウオーム駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_P}との偏差の絶対値が閾値Ｔ_eより大きい場合は、ステップＳ３１に進み、目標アシスト電流ｉ_{ma_ref}＝０としてアシストを停止する。

ステップＳ１６において切り戻しと判定したときは、図４に示す通りウオームホイール駆動である可能性があるため、ステップＳ１９においてメイントルクセンサ１４０１の出力トルクＴ_mainとウオームホイール駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_n}との偏差の絶対値
を演算し、その値が閾値Ｔe以下である場合は、メイントルクセンサ１４０１は正常であ
ると判断し、ステップＳ１５において操舵トルクＴ_h＝Ｔ_mainとする。
ステップＳ１９においてメイントルクセンサ１４０１の出力トルクＴ_mainとウオームホイール駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_n}との偏差の絶対値が閾値Ｔ_eより大きい場合は、メイントルクセンサ１４０１が異常であると判断し、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０においてサブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subとウオーム駆動
時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_P}との偏差の絶対値を演算し、その値が閾値Ｔ_e以下である場合は、ステップＳ１８に進み、操舵トルクＴ_h＝Ｔ_subとする。
ステップＳ１７でサブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subとウオーム駆動時の推定
操舵トルクＴ_{h_obs_P}との偏差の絶対値が閾値Ｔ_eより大きい場合は、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１においてサブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subとウオームホイ
ール駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_n}との偏差の絶対値を演算し、その値が閾値Ｔe以下である場合は、ステップＳ１８において操舵トルクＴ_h＝Ｔ_subとする。
ステップＳ２１においてサブトルクセンサ１４０2の出力トルクＴ_subとウオームホイール駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_n}との偏差の絶対値が閾値Ｔ_eより大きい場合は、目標アシスト電流ｉ_{ma_ref}＝０としてアシストを停止する。

一方、ステップＳ１３においてＲ＜１と判定した場合は、ステップＳ２２に進み、メイントルクセンサ１４０１の出力トルクＴ_mainとウオームホイール駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_n}との偏差の絶対値を演算し、その値が閾値Ｔ_e以下である場合は、メイントルクセンサ１４０１は正常であると判断し、ステップＳ２３において操舵トルクＴ_h＝Ｔ_main
とする。
ステップＳ２２においてメイントルクセンサ１４０１の出力トルクＴ_mainとウオームホイール駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_n}との偏差の絶対値が閾値Ｔ_eより大きい場合は、メイントルクセンサ１４０１の異常状態、またはウオームホイール駆動状態である可能性があるため、ステップＳ２４において切り増し判定を行う。

切り増し判定は、操舵角θ_hと操舵角速度ω_h の積を演算し、θ_hω_h＞０又はθ_hω_h＝
０である場合、切り増しであると判断する。切り増しのときは、図５に示す通りウオームホイール駆動であるため、メイントルクセンサ１４０１が異常であると判断し、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、サブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subとウ
オームホイール駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_n}との偏差の絶対値を演算し、その値が
閾値Ｔ_e以下である場合は、ステップＳ２６に進み、操舵トルクＴ_h＝Ｔ_subとする。
ステップＳ２５でサブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subとウオームホイール駆動
時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_n}との偏差の絶対値が閾値Ｔ_eより大きい場合は、ステップＳ３１に進み、目標アシスト電流ｉ_{ma_ref}＝０としてアシストを停止する。

ステップＳ２４において切り戻しと判定したときは、図５に示す通りウオーム駆動である可能性があるため、ステップＳ２７においてメイントルクセンサ１４０１の出力トルクＴ_mainとウオーム駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_p}との偏差の絶対値を演算し、その値が閾値Ｔe以下である場合は、メイントルクセンサ１４０１は正常であると判断し、ステ
ップＳ２３において操舵トルクＴ_h＝Ｔ_mainとする。
ステップＳ２７においてメイントルクセンサ１４０１の出力トルクＴ_mainとウオーム駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_p}との偏差の絶対値が閾値Ｔ_eより大きい場合は、メイントルクセンサ１４０１が異常であると判断し、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８においてサブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subとウオームホイ
ール駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_n}との偏差の絶対値を演算し、その値が閾値Ｔe以下である場合は、ステップＳ２６において操舵トルクＴ_h＝Ｔ_subとする。
ステップＳ２８においてサブトルクセンサ１４０2の出力トルクＴ_subとウオームホイール駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_n}との偏差の絶対値が閾値Ｔeより大きい場合は、ステップＳ２９に進む。

ステップＳ２９においてサブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subとウオーム駆動
時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_P}との偏差の絶対値を演算し、その値が閾値Ｔ_e以下である場合は、ステップＳ２６に進み、操舵トルクＴ_h＝Ｔ_subとする。
ステップＳ２９でサブトルクセンサ１４０２の出力トルクＴ_subとウオーム駆動時の推定
操舵トルクＴ_{h_obs_P}との偏差の絶対値が閾値Ｔ_eより大きい場合は、ステップＳ３１に進み、目標アシスト電流ｉ_{ma_ref}＝０としてアシストを停止する。

ステップＳ３０では、前記夫々の場合で設定された操舵トルクＴhと車速Ｖとにより目
標アシスト電流電流ｉ_{ma_ref}を演算する。

以上述べたようにこの実施の形態２によれば、ウオーム１２０１とウオームホイール１２０２で構成される減速機構１２の逆入力効率（ウオーム１２０１の出力トルク／ウオームホイール１２０２の出力トルク）η_nを小さく設定され、角度重畳用電動アクチュエータ１１の駆動電流ｉ_mt＝０であるときはウオームホイール１２０２からウオーム１２０１を回転させることができず、セルフロックする減速機構１２となっている場合において、切り増し、切り戻しの操舵状態や伝達比を判定し、ウオーム駆動時の推定操舵トルクＴ_{h_obs_P}とウオームホイール推定操舵トルクＴ_{h_obs_n}を推定することで、推定操舵トルクの推定精度を高めることができる。
更に、メイントルクセンサの検出値とサブトルクセンサの検出値を比較することで、設計変更の必要がなく、コストを抑えたままでメイントルクセンサの故障を早期に判定することができ、電動パワーアシスト手段による運転者の操舵トルクのアシストを行うことができる。

尚、実施の形態２に於いて、減速機構１２としてウオーム歯車機構を用いているが、これに限定されるものではなく、他の減速機構を用いても良い。

この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置の主要部である目標アシスト電流生成手段のブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置の動作を説明するフローチャートである。 操舵角θ_hに対する操舵トルクＴ_hの関係（Ｒ＞１）を示す説明図である。 操舵角θ_hに対する操舵トルクＴ_hの関係（０＜Ｒ＜１）を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ステアリング
２ 第１の遊星ギア機構
２０１ 第１の遊星ギア機構2のサンギア
２０２a，２０２b 第１の遊星ギア機構2のプラネタリギア
２０３ 第１の遊星ギア機構2のキャリア
２０３ 第１の遊星ギア機構2のリングギア
３ 第２の遊星ギア機構
３０１ 第２の遊星ギア機構３のサンギア
３０２a，２０２b 第２の遊星ギア機構３のプラネタリギア
３０３ 第２の遊星ギア機構３のキャリア
３０３ 第２の遊星ギア機構３のリングギア
４ シャフト
５ ラックアンドピニオン式ステアリングギア
５０１ ピニオン
５０２ ラック
６a，６b ナックルアーム
７a，７b 車輪
８ ピニオン軸
９ パワーアシスト用電動アクチュエータ
１０a ベベルギア
１０b ベベルギア
１１ 角度重畳用電動アクチュエータ
１２ 減速機構
１２０１ ウオーム
１２０２ ウオームホイール
１３ ステアリング軸
１４ トルクセンサ
１４０１ メイントルクセンサ
１４０２ サブトルクセンサ
１５ 操舵角度センサ
１６ モータ角度センサ
１７ 目標重畳角生成手段
１７０１ 目標重畳角度
１８ 車両状態信号
１９ 重畳角制御手段
２０ 目標アシスト電流生成手段
２０１１ 操舵トルク推定手段
２０１２ 比較手段
２０１３ 目標アシスト電流演算手段
２１ アシスト電流制御手段

Claims (5)

1. 運転者により操舵されるステアリングの操舵角に電動アクチュエータにより制御される角度を重畳して前記ステアリングの操舵角に対する車輪の転舵角を可変に制御する角度重畳手段と、前記電動アクチュエータの駆動電流に基づいて前記ステアリングの操舵トルクを推定する操舵トルク推定手段と、前記運転者により操舵されるステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記トルクセンサの検出値に基づいて制御され前記運転者の操舵トルクを補助する電動パワーアシスト手段と、前記トルクセンサの検出値と前記操舵トルク推定手段による推定値とを比較し、その比較結果に基づき前記トルクセンサが正常であるか異常であるかを判断し、前記異常と判断したときは、前記トルクセンサの検出値に代えて前記操舵トルク推定手段による推定値に基づいて前記電動パワーアシスト手段を制御する比較手段とを備えた車両用操舵制御装置。
2. 運転者により操舵されるステアリングの操舵角に電動アクチュエータにより制御される角度を重畳して前記ステアリングの操舵角に対する車輪の転舵角を可変に制御する角度重畳手段と、前記電動アクチュエータの駆動電流に基づいて前記ステアリングの操舵トルクを推定する操舵トルク推定手段と、前記運転者により操舵されるステアリングの操舵トルクを検出するメイントルクセンサと、前記メイントルクセンサと同様に構成され前記操舵トルクを検出するサブトルクセンサと、前記メイントルクセンサの検出値に基づいて制御され前記操舵トルクを補助する電動パワーアシスト手段と、前記メイントルクセンサの検出値と前記サブトルクセンサの検出値及び前記操舵トルク推定手段による推定値とを比較し、その比較結果に基づき前記メイントルクセンサが正常であるか異常であるかを判断し、前記異常と判断したときは、前記メイントルクセンサの検出値に代えて、前記サブトルクセンサの検出値または前記操舵トルク推定手段による推定値に基づいて前記電動パワーアシスト手段を制御する比較手段とを備えた車両用操舵制御装置。
3. 前記電動アクチュエータは、その回転軸が減速機構に連結されており、前記操舵トルク推定手段は、前記減速機構の伝達効率または前記減速機構に内在する摩擦を用いて前記操舵トルクを推定するよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用操舵制御装置。
4. 前記電動アクチュエータは、その回転軸が逆入力効率の小さい減速機構に連結されており、前記操舵トルク推定手段は、前記減速機構の伝達効率または前記減速機構に内在する摩擦を用いて前記操舵トルクを推定するよう構成され、前記角度重畳手段は、前記操舵角から前記転舵角までの伝達比が前記電動アクチュエータの回転角を固定した場合の伝達比と異なる伝達比となるよう制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用操舵制御装置。
5. 前記電動アクチュエータは、その回転軸が逆入力効率の小さい減速機構に連結されており、前記操舵トルク推定手段は、前記減速機構の伝達効率または前記減速機構に内在する摩擦を用いて前記操舵トルクを推定するよう構成され、前記角度重畳手段は、前記正常と判断したときは前記操舵角から前記転舵角までの伝達比が前記電動アクチュエータの回転角を固定した場合の伝達比となるよう制御し、前記異常と判断したときは前記操舵角から前記転舵角までの伝達比が前記電動アクチュエータの回転角を固定した場合の伝達比と異なる伝達比となるよう制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用操舵制御装置。

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