JP6394856B2 - 制御装置およびこの装置を備えるステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置およびこの装置を備えるステアリング装置に関する。

従来のステアリング装置として、運転者による操舵部材の操作にともなうステアリングシャフトの回転を、ラックアンドピニオン機構を介してラックシャフトの長手方向の移動に変換して、ラックシャフトの両端部にタイロッド等を介して連結された左輪および右輪を一体に転舵させるステアリング装置が知られている。

また、特許文献１の制御装置は、左輪および右輪の一方がパンクしたときの車両の挙動を安定させる制御の一例を開示している。具体的には、車両の制御装置は、車両に設けられたヨーレートセンサにより検出された実ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差が小さくなるように操舵制御等により車両の挙動を制御する。

特開２００７−１２６０５６号公報

従来のステアリング装置によれば、例えば左輪のみがパンクした場合、車両の挙動を安定させるために左輪および右輪を一体に転舵するとき、左輪が右輪よりも転舵しにくくなるため、ラックシャフトがその長手方向に移動しにくくなる。このため、左輪および右輪ともに速やかに転舵することができず、車両の挙動を安定させるまでに時間がかかるおそれがある。なお、このような問題は、右輪のみがパンクした場合についても同様に発生する。また、このような問題は、左輪および右輪の一方がパンクした場合に限られず、左輪および右輪の一方がバーストした等の左輪および右輪の一方の空気圧が低下した場合についても同様に発生する。

本発明の目的は、左輪および右輪の一方の空気圧が低下したときに車両の挙動を速やかに安定させる制御装置およびこの装置を備えるステアリング装置を提供することである。

〔１〕本ステアリング装置の制御装置の独立した一形態によれば、左輪を転舵させる左輪転舵駆動部および右輪を転舵させる右輪転舵駆動部を備えるステアリング装置の制御装置であって、前記左輪および前記右輪の一方の空気圧が低下したとき、前記左輪および前記右輪の一方の空気圧の低下による車両のヨー角の変化を小さくする目標ヨー角を設定する目標ヨー角設定部と、前記車両のヨー角を取得し、取得した前記ヨー角と前記目標ヨー角との偏差量であるヨー角偏差量を演算するヨー角偏差量演算部と、前記ヨー角偏差量が小さくなるように前記左輪および前記右輪の他方の転舵量を演算する転舵量演算部と、前記転舵量演算部により演算された前記左輪および前記右輪の他方の転舵量に基づく前記ステアリング装置への供給電力を制御するための制御信号を、前記左輪転舵駆動部および前記右輪転舵駆動部の他方に出力する信号出力部とを備える。

上記制御装置によれば、左輪転舵駆動部および右輪転舵駆動部により左輪および右輪が互いに独立して転舵されるため、ラックシャフトを介して左輪および右輪が一体に転舵する従来のステアリング装置と比較して、左輪および右輪の一方の空気圧が低下したときに左輪および右輪の一方が左輪および右輪の他方の転舵を妨げることが抑制される。そして、制御装置は、左輪および右輪の一方の空気圧が低下したときに空気圧が低下していない左輪および右輪の他方を転舵制御することができる。このため、左輪および右輪の他方が、転舵量演算部により演算された転舵量分を速やかに転舵することができる。したがって、ヨー角偏差量が速やかに小さくなるため、すなわち車両のヨー角が目標ヨー角に速やかに近づくため、車両の挙動を速やかに安定させることができる。

〔２〕前記制御装置に従属した一形態によれば、前記ステアリング装置は、操舵部材に反力トルクを付与する反力モータを備え、前記左輪および前記右輪の転舵角と前記操舵部材の操舵角とを互いに独立して変化させる構成であり、前記左輪および前記右輪の一方の空気圧が低下したとき、前記操舵部材を特定の操舵位置に保持するために前記反力モータを制御する。

左輪および右輪の一方の空気圧が低下したとき、左輪および右輪の一方が歪な形状となった状態で回転することにより、車両の車体に振動が加えられる。このような場合、車体の振動に起因して操舵部材が運転者の意図しない方向に動いたり、運転者が操舵部材を把持している状態で運転者に車体の振動が伝わったときに運転者が操舵部材を意図せずに操作したりするおそれがある。

この点、上記制御装置によれば、左輪および右輪の一方の空気圧が低下したとき、操舵部材が特定の操舵位置に保持されるため、操舵部材が運転者の意図とは関係なく動くことが抑制される。したがって、運転者に安心感を与えることができる。

〔３〕前記制御装置に従属した一形態によれば、前記特定の操舵位置は、中立位置である。
上記制御装置によれば、左輪および右輪の一方の空気圧が低下したときに操舵部材が中立位置になり、その中立位置で保持される。このため、運転者は、操舵部材を中立位置で把持するようになるため、腕を伸ばしやすくなる。これにより、車両のシートに背中を押し付けた姿勢になりやすい。したがって、左輪および右輪の一方の空気圧の低下に起因して車体に振動が加えられたとしても、背中がシートにより支持されるため、運転者の姿勢が安定しやすい。

〔４〕前記制御装置に従属した一形態によれば、前記目標ヨー角設定部は、前記左輪および前記右輪の一方の空気圧の低下が発生する直前の前記車両のヨー角を前記目標ヨー角として設定する。

左輪および右輪の一方に空気圧の低下が発生する直前のヨー角は、左輪および右輪の一方に空気圧の低下が発生する前において車両の最新の進行方向となる。すなわち、左輪および右輪の一方に空気圧の低下が発生する前において最新の走行車線の情報を反映した車両の進行方向となる。そして、左輪および右輪の一方に空気圧の低下が発生してから車両が停車するまでの距離において、このような車両の進行方向を維持して走行すれば、曲率が一定の車道の場合、車両が走行車線から逸脱する可能性が低いと予測される。

そこで、上記制御装置は、左輪および右輪の一方に空気圧の低下が発生する直前のヨー角を目標ヨー角として設定する。このため、左輪および右輪の一方に空気圧の低下が発生する直前の車両の旋回動作となり、車両が走行車線から逸脱することが抑制される。

〔５〕本ステアリング装置の独立した一形態によれば、前記制御装置を備える。

本制御装置および本ステアリング装置によれば、左輪および右輪の一方の空気圧が低下したときに車両の挙動を速やかに安定させることができる。

実施形態の車両の構成図。 実施形態の制御装置およびその周辺のブロック図。 ヨー角偏差量の絶対値と目標転舵量との関係を示すマップ。 実施形態の制御装置が実行する選択制御の処理手順を示すフローチャート。 車両の直進時の異常時転舵制御の車両の走行状況を示す模式図。 車両の右旋回時の異常時転舵制御の車両の走行状況を示す模式図。

図１を参照して、車両１の構成について説明する。
車両１は、転舵輪である左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒと、駆動輪である左後輪および右後輪を駆動させるエンジン（図示略）と、操舵部材の一例としてのステアリングホイール２１の操作により左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒを転舵させるステアリング装置１０とを備えている。また、車両１は、車速、エンジン回転数等を表示するディスプレイ装置１００と、音声により運転者に報知する報知部１１０とを備えている。本実施形態では、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒがラックシャフト等により互いに機械的に連結されていない。

ステアリング装置１０は、ステアリングホイール２１を含む操舵機構２０と、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒを転舵させる転舵機構３０と、操舵機構２０と転舵機構３０とを制御する制御装置４０と、車両１の走行時における走行車線を検出する走行車線検出装置９０とを有している。ステアリング装置１０は、操舵機構２０と転舵機構３０とが機械的に連結されていないステアバイワイヤ方式である。

操舵機構２０は、ステアリングホイール２１に接続されたステアリングシャフト２２、および、ステアリングホイール２１の操作に際して操舵反力トルクを付与する反力モータ２３を有している。操舵機構２０は、ステアリングホイールと転舵機構等とが機械的に結合したステアリング装置である機械式ステアリング装置のステアリングホイールの操作の際に生じる操舵反力を模擬するように反力モータ２３による反力トルクを付与することができる。

転舵機構３０は、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒが独立して転舵可能な機構であり、左前輪８０Ｌを転舵させる左前輪転舵駆動部３１Ｌ、および、右前輪８０Ｒを転舵させる右前輪転舵駆動部３１Ｒを有している。左前輪転舵駆動部３１Ｌおよび右前輪転舵駆動部３１Ｒは、機械的に分離されている。

左前輪転舵駆動部３１Ｌは、左前輪８０Ｌを転舵させる駆動源となる左前輪転舵モータ３２Ｌ、左前輪８０Ｌにナックルを介して接続されたタイロッド３４Ｌ、および、左前輪転舵モータ３２Ｌとタイロッド３４Ｌとに連結され、左前輪転舵モータ３２Ｌの回転をタイロッド３４Ｌの長手方向の移動に変換する運動変換機構３３Ｌを有している。右前輪転舵駆動部３１Ｒは、左前輪転舵駆動部３１Ｌと同様に、右前輪転舵モータ３２Ｒ、タイロッド３４Ｒ、及び運動変換機構３３Ｒを有している。なお、運動変換機構３３Ｌ，３３Ｒの一例は、ボールねじ機構である。

制御装置４０は、車両１に設けられた各種のセンサの検出結果を運転者の要求あるいは走行状態を示す情報として取得し、これら取得される各種の情報に応じて、反力モータ２３、左前輪転舵モータ３２Ｌ、および、右前輪転舵モータ３２Ｒを制御する。各種のセンサとしては、例えば、トルクセンサ７１、操舵角センサ７２、車速センサ７３、ヨーレートセンサ７４、転舵角センサ７５Ｌ，７５Ｒ、および、空気圧センサ７６Ｌ，７６Ｒが挙げられる。トルクセンサ７１は、ステアリングシャフト２２に加えられたトルクである操舵トルクＴＳを検出する。操舵角センサ７２は、ステアリングホイール２１の回転角である操舵角θｓを検出する。車速センサ７３は、車速ＶＳを検出する。ヨーレートセンサ７４は、車両１のヨーレートＹＲを検出する。転舵角センサ７５Ｌは、タイロッド３４Ｌの長手方向の変位量を検出する変位センサであり、検出された変位量に基づいて左前輪８０Ｌの転舵角θｗｌを検出する。転舵角センサ７５Ｒは、タイロッド３４Ｒの長手方向の変位量を検出する変位センサであり、検出された変位量に基づいて右前輪８０Ｒの転舵角θｗｒを検出する。空気圧センサ７６Ｌは、左前輪８０Ｌの空気圧Ｐｌを検出する。空気圧センサ７６Ｒは、右前輪８０Ｒの空気圧Ｐｒを検出する。なお、本実施形態では、操舵角センサ７２が検出する操舵角θｓ、および、転舵角センサ７５Ｌ，７５Ｒが検出する転舵角θｗｌ，θｗｒは、中立位置を「０」とし、中立位置から右旋回方向の角度を正とし、中立位置から左旋回方向の角度を負とする。

走行車線検出装置９０は、車両１の前端部に搭載されたカメラ９１と、カメラ９１が撮像した画像に基づいて車両１が走行している車線を示す一対の車線境界線（白線）を認識する車線ＥＣＵ９２とを有している。

カメラ９１は、車両１の前方の路面を撮像し、車線ＥＣＵ９２に出力する。なお、カメラ９１の一例は、ＣＣＤカメラである。
車線ＥＣＵ９２は、カメラ９１からの車道の路面の画像に基づいて、周知の手法で、車両１の前方の車道の路面左右に描かれている白線を認識し、車両１を基準とした運動系で表される白線の位置データを制御装置４０に出力する。そして、車線ＥＣＵ９２は、白線の位置データ、車速ＶＳ、および、ヨーレートＹＲに基づいて、周知の手法で、車両１の目標走行路ＧＬ（例えば図６参照）を演算する。なお、目標走行路ＧＬの一例は、図６に示されるとおり、車道の路面左右の白線ＷＬの左右方向の中央を示す。そして、車線ＥＣＵ９２は、目標走行路ＧＬと車両１の前後方向（図６の一点鎖線）とに基づいて車両１のヨー角ψｙが演算される。このヨー角ψｙは、車両１の前後方向（一点鎖線）と、車両１の前端部に対応する目標走行路ＧＬ（二点鎖線）における接線（実線）との成す角により規定される。

図２を参照して、制御装置４０の詳細な構成について説明する。
まず、制御装置４０のハードウェア構成について説明する。
制御装置４０は、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒ（ともに図１参照）の空気圧の低下の検出を行う異常検出部４１、左前輪転舵駆動部３１Ｌおよび右前輪転舵駆動部３１Ｒを制御する転舵ＥＣＵ５０、ならびに、反力モータ２３を制御する操舵ＥＣＵ６０を有している。なお、異常検出部４１は、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの空気圧の低下として、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒに穴が開くパンク、ならびに、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一部のバーストを検出する。

異常検出部４１は、マイコン（図示略）を有し、記憶部（図示略）に格納された制御プログラムを実行することにより左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの空気圧の低下を検出している。異常検出部４１は、予め設定された空気圧の基準値と空気圧センサ７６Ｌにより検出された空気圧Ｐｌとの差が閾値以上のとき、左前輪８０Ｌの空気圧が低下していると判定する。また異常検出部４１は、右前輪８０Ｒについても同様に、上記基準値と空気圧センサ７６Ｒにより検出された空気圧Ｐｒとの差が閾値以上のとき、右前輪８０Ｒの空気圧が低下していると判定する。異常検出部４１は、左前輪８０Ｌの空気圧が低下していると判定したとき、左前輪８０Ｌの空気圧が低下している旨の出力信号Ｃｌを転舵ＥＣＵ５０、操舵ＥＣＵ６０、ディスプレイ装置１００、および、報知部１１０に送信する。一方、異常検出部４１は、右前輪８０Ｒの空気圧が低下していると判定したとき、右前輪８０Ｒの空気圧が低下している旨の出力信号Ｃｒを転舵ＥＣＵ５０、操舵ＥＣＵ６０、ディスプレイ装置１００、および、報知部１１０に送信する。

転舵ＥＣＵ５０は、左前輪転舵モータ３２Ｌおよび右前輪転舵モータ３２Ｒのそれぞれにモータ駆動信号を出力するマイコン５１、左前輪転舵モータ３２Ｌを駆動するモータ駆動回路５８Ｌ、ならびに、右前輪転舵モータ３２Ｒを駆動するモータ駆動回路５８Ｒを有している。転舵ＥＣＵ５０は、操舵角センサ７２、車速センサ７３、ヨーレートセンサ７４、転舵角センサ７５Ｌ，７５Ｒの検出結果、および、走行車線検出装置９０が演算したヨー角ψｙをそれぞれ定められたサンプリング周期で取り込む。

操舵ＥＣＵ６０は、反力モータ２３にモータ駆動信号を出力するマイコン６１、および、反力モータ２３を制御するモータ駆動回路６６を有している。操舵ＥＣＵ６０は、トルクセンサ７１、操舵角センサ７２、および、車速センサ７３の検出結果をそれぞれ定められたサンプリング周期で取り込む。

次に、転舵ＥＣＵ５０のマイコン５１の機能的な構成について、マイコン５１が実行する転舵制御とともに説明する。
転舵ＥＣＵ５０のマイコン５１は、記憶部（図示略）に格納された制御プログラムを実行することによって実現される各種の演算処理部を有している。

マイコン５１は、演算処理部として、目標転舵角設定部５２、電流指令値演算部５３、信号出力部としてのモータ駆動信号生成部５４、目標ヨー角設定部５５、ヨー角偏差量演算部５６、および、転舵量演算部５７を有している。

マイコン５１は、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの空気圧が低下していないとき、運転者によるステアリングホイール２１の操作および車速ＶＳに応じて左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒを互いに同じ転舵方向かつ同じ転舵量で転舵させるように、左前輪転舵モータ３２Ｌおよび右前輪転舵モータ３２Ｒを制御する通常時転舵制御を実行する。また、マイコン５１は、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下しているとき、この空気圧の低下に起因する車両１の挙動が不安定になることを抑制する異常時転舵制御を実行する。マイコン５１は、異常時転舵制御において、空気圧が低下していない車輪である左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの他方について転舵制御を行う一方、空気圧が低下した車輪である左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方について転舵制御を行わない。

（通常時転舵制御）
マイコン５１は、通常時転舵制御において、目標転舵角設定部５２、電流指令値演算部５３、および、モータ駆動信号生成部５４の順に演算処理することにより、左前輪転舵モータ３２Ｌおよび右前輪転舵モータ３２Ｒへの電力供給を制御する制御信号であるモータ駆動信号Ｓｗｌ，Ｓｗｒを生成する。

具体的には、目標転舵角設定部５２は、操舵角θｓと目標転舵角θｗｔとの関係を車速ＶＳに応じて規定する三次元マップ（図示略）を用いて車速ＶＳおよび操舵角θｓから目標転舵角θｗｔを設定する。このマップは、操舵角θｓが大きくなるにつれて、または、車速ＶＳが小さくなるにつれて目標転舵角θｗｔが大きくなる関係を有している。

次に、電流指令値演算部５３は、転舵角センサ７５Ｌ，７５Ｒにより検出された転舵角θｗｌ，θｗｒと目標転舵角θｗｔとの偏差量をそれぞれ演算し、これら演算された偏差量に基づいて左前輪転舵モータ３２Ｌに供給する電流指令値Ｉｔｌ、および、右前輪転舵モータ３２Ｒに供給する電流指令値Ｉｔｒを演算する。

最後に、モータ駆動信号生成部５４は、電流指令値Ｉｔｌ、および、モータ駆動回路５８Ｌに設けられた電流センサ５９Ｌにより検出された電流値Ｉｌを取り込み、これら取り込まれる情報に基づいて電流値Ｉｌが電流指令値Ｉｔｌに追従するように電流のフィードバック制御を行う。そして、モータ駆動信号生成部５４は、電流指令値Ｉｔｌと電流値Ｉｌとの偏差を求め、その偏差をなくすようなモータ駆動信号Ｓｗｌを生成する。また同様に、モータ駆動信号生成部５４は、電流指令値Ｉｔｒ、および、モータ駆動回路５８Ｒに設けられた電流センサ５９Ｒにより検出された電流値Ｉｒを取り込み、これら取り込まれる情報に基づいて同様に電流のフィードバック制御を行い、モータ駆動信号Ｓｗｒを生成する。モータ駆動信号生成部５４は、これらモータ駆動信号Ｓｗｌ，Ｓｗｒをモータ駆動回路５８Ｌ，５８Ｒに出力する。

（異常時転舵制御）
マイコン５１は、異常時転舵制御において、目標ヨー角設定部５５、ヨー角偏差量演算部５６、転舵量演算部５７、目標転舵角設定部５２、電流指令値演算部５３、および、モータ駆動信号生成部５４の順に演算処理する。

なお、以下では、一例として左前輪８０Ｌの空気圧が低下した場合について説明する。この場合、マイコン５１は、右前輪転舵モータ３２Ｒへの電力供給を制御する制御信号であるモータ駆動信号Ｓｗｒｐを生成する一方、左前輪転舵モータ３２Ｌへの電力供給を制御する制御信号であるモータ駆動信号Ｓｗｌｐを生成しない。

マイコン５１は、目標ヨー角設定部５５、ヨー角偏差量演算部５６、転舵量演算部５７、および、目標転舵角設定部５２により、左前輪８０Ｌの空気圧の低下に起因する車両１のヨー角ψｙの変化が小さくなるような車両１のヨー角にするための転舵量に基づいて右前輪８０Ｒの目標転舵角θｗｔｒｐを設定する。

まず、目標ヨー角設定部５５は、異常検出部４１の出力信号Ｃｌが入力されたとき、左前輪８０Ｌの空気圧が低下する直前のヨー角ψｙを目標ヨー角ψｙｔとして設定する。この左前輪８０Ｌの空気圧が低下する直前のヨー角ψｙは、転舵ＥＣＵ５０が通常時転舵制御から異常時転舵制御に変更されたときの通常時転舵制御の最後のサンプリング時刻において転舵ＥＣＵ５０が走行車線検出装置９０から取り込んだヨー角ψｙを示す。

次に、ヨー角偏差量演算部５６は、左前輪８０Ｌの空気圧が低下した後で走行車線検出装置９０から取り込んだヨー角ψｙと目標ヨー角設定部５５により設定された目標ヨー角ψｙｔとの偏差量であるヨー角偏差量Δψｙを演算する。

次に、転舵量演算部５７は、車両１のヨー角ψｙを目標ヨー角ψｙｔに一致させるための右前輪転舵モータ３２Ｒの目標転舵量Ｗｔを演算する。詳細には、転舵量演算部５７は、ヨー角偏差量演算部５６により演算されたヨー角偏差量Δψｙに基づいて、右前輪８０Ｒの目標転舵量Ｗｔを演算する。この目標転舵量Ｗｔは、ヨー角偏差量Δψｙを「０」にするために、右前輪転舵モータ３２Ｒが右前輪８０Ｒを転舵させる転舵量であり、角度で表示される。

図３に示されるように、転舵量演算部５７は、ヨー角偏差量Δψｙと目標転舵量Ｗｔとの関係を車速ＶＳに応じて規定する三次元マップであるマップＭＰを用いてヨー角偏差量Δψｙおよび車速ＶＳから目標転舵量Ｗｔを演算する。このマップＭＰは、ヨー角偏差量Δψｙが大きくなるにつれて目標転舵量Ｗｔが大きくなり、車速ＶＳが小さくなるにつれて目標転舵量Ｗｔが大きくなる関係を示す。

そして、目標転舵角設定部５２は、異常検出部４１の出力信号Ｃｌが入力されたとき、目標転舵量Ｗｔに基づいて右前輪８０Ｒの目標転舵角θｗｔｒｐを設定する。詳細には、目標転舵角設定部５２は、転舵角センサ７５Ｒにより検出された転舵角θｗｒに目標転舵量Ｗｔを加算した値を目標転舵角θｗｔｒｐとして設定する。この転舵角θｗｒに目標転舵量Ｗｔを加算する理由は、次のとおりである。例えば、左前輪８０Ｌの空気圧が低下したとき、車両１が左旋回方向に旋回しようとする。このような車両１の左旋回に対して車両１のヨー角ψｙの変化を抑えるため、右旋回方向すなわち右転舵方向に右前輪８０Ｒを転舵させる。本実施形態では、右転舵方向は正であるため、転舵角θｗｒに目標転舵量Ｗｔを加算する。

そして、電流指令値演算部５３は、目標転舵角θｗｔｒｐから電流指令値Ｉｔｒｐを演算する。そして、モータ駆動信号生成部５４は、モータ駆動回路５８Ｒの電流センサ５９Ｒにより検出された電流値Ｉｒと電流指令値Ｉｔｒｐとの偏差をなくすようなモータ駆動信号Ｓｗｒｐを生成し、モータ駆動回路５８Ｒに出力する。

上述のとおり、左前輪８０Ｌの空気圧が低下したときの異常時転舵制御について説明したが、右前輪８０Ｒの空気圧が低下したときの異常時転舵制御についても同様の処理手順で左前輪転舵モータ３２Ｌのモータ駆動信号Ｓｗｌｐを生成する。すなわち、マイコン５１は、左前輪転舵モータ３２Ｌが左前輪８０Ｌを転舵させるための目標転舵角θｗｔｌｐを設定し、目標転舵角θｗｔｌｐから電流指令値Ｉｔｌｐを演算してモータ駆動信号Ｓｗｌｐを生成する。

なお、右前輪８０Ｒの空気圧が低下したときには、目標転舵角設定部５２による目標転舵角θｗｔｌｐの設定方法が異なる。例えば、右前輪８０Ｒの空気圧が低下したとき、車両１が右旋回方向に旋回する。これにより、車両１のヨー角ψｙの変化を抑えるためには、左転舵方向に左前輪８０Ｌを左転舵方向に転舵させる必要がある。このため、目標転舵角設定部５２は、転舵角θｗｌに目標転舵量Ｗｔを減算した値を目標転舵角θｗｔｌｐとして設定する。

次に、操舵ＥＣＵ６０のマイコン６１の機能的な構成について、マイコン６１が実行する操舵制御とともに説明する。
操舵ＥＣＵ６０のマイコン６１は、記憶部（図示略）に格納された制御プログラムを実行することによって実現される各種の演算処理部を有している。

マイコン６１は、演算処理部として、目標モータトルク演算部６２、電流指令値演算部６３、モータ駆動信号生成部６４、および、操舵量演算部６５を有している。
マイコン６１は、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの空気圧が低下していないとき、操舵角θｓおよび車速ＶＳに基づいて、ステアリングホイール２１の操作に適切な操舵反力トルクがステアリングホイール２１に付与されるように反力モータ２３を制御する通常時操舵制御を実行する。また、マイコン６１は、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下しているとき、ステアリングホイール２１を中立位置に操作し、ステアリングホイール２１を中立位置に保持するように反力モータ２３を制御する異常時操舵制御を実行する。

（通常時操舵制御）
マイコン６１は、通常時操舵制御において、目標モータトルク演算部６２、電流指令値演算部６３、および、モータ駆動信号生成部６４の順に演算処理することにより、反力モータ２３を制御するモータ駆動信号を生成する。

具体的には、目標モータトルク演算部６２は、操舵角θｓと目標モータトルクＴｃｔとの関係を車速ＶＳに応じて規定する三次元マップを用いて目標モータトルクＴｃｔを演算する。なお、三次元マップは、操舵角θｓおよび車速ＶＳが大きくなるにつれて目標モータトルクＴｃｔが大きくなる関係を示している。

次に、電流指令値演算部６３は、トルクセンサ７１により検出された操舵トルクＴＳと目標モータトルクＴｃｔとの偏差量を演算し、この演算された偏差量に基づいて反力モータ２３に供給する電流指令値Ｉｔｃを演算する。

最後に、モータ駆動信号生成部６４は、電流指令値Ｉｔｃ、および、モータ駆動回路６６に設けられた電流センサ６７により検出された電流値Ｉｃを取り込み、これら取り込まれる情報に基づいて電流値Ｉｃが電流指令値Ｉｔｃに追従するように電流のフィードバック制御を行う。そして、モータ駆動信号生成部６４は、電流指令値Ｉｔｃと電流値Ｉｃとの偏差を求め、その偏差をなくすようにモータ駆動信号Ｓｃを生成し、モータ駆動回路６６に出力する。

（異常時操舵制御）
マイコン６１は、異常時操舵制御の自動操舵制御において、操舵量演算部６５、電流指令値演算部６３、および、モータ駆動信号生成部６４の順に演算処理することにより、反力モータ２３のモータ駆動信号Ｓｃｐを生成する。このモータ駆動信号Ｓｃｐにより反力モータ２３が制御されるため、反力モータ２３によりステアリングホイール２１が回転して中立位置に移動する。

具体的には、操舵量演算部６５は、ステアリングホイール２１が中立位置までに位置するまでの操舵量を演算する。詳細には、操舵量演算部６５は、操舵角センサ７２により検出された操舵角θｓと中立位置に対応する操舵角との偏差を演算し、これを目標操舵量Ｓｔとして電流指令値演算部６３に出力する。

次に、電流指令値演算部６３は、目標操舵量Ｓｔと電流指令値Ｉｔｐとの関係を示すマップを用いて、目標操舵量Ｓｔから電流指令値Ｉｔｐを演算する。このマップは、操舵量が大きくなるにつれて電流指令値Ｉｔｐが大きくなる関係を示している。

そして、モータ駆動信号生成部６４は、モータ駆動回路６６の電流値Ｉｃと電流指令値Ｉｔｐとの電流のフィードバック制御によりモータ駆動信号Ｓｃｐを生成し、モータ駆動回路６６に出力する。これにより、反力モータ２３は、モータ駆動信号Ｓｃｐによりモータ駆動回路６６が動作することによりステアリングホイール２１を中立位置に向けて動作させる。このため、自動操舵制御においては、運転者がステアリングホイール２１の操作によらず、ステアリングホイール２１が中立位置に操舵される。

また、マイコン６１は、自動操舵制御によりステアリングホイール２１が中立位置に位置したとき、保舵制御を実行する。マイコン６１は、保舵制御において、通常時操舵制御と同様に、目標モータトルク演算部６２、電流指令値演算部６３、および、モータ駆動信号生成部６４の順に演算処理する。一方、保舵制御は、通常時操舵制御に対して目標モータトルク演算部６２による目標モータトルクの演算方法が異なる。

すなわち、通常時操舵制御においては、運転者がステアリングホイール２１を操作するときに適切な操舵反力トルクが付与されるように目標モータトルクＴｃｔを演算する。一方、保舵制御においては、運転者がステアリングホイール２１を操作するとき、その操作に対してステアリングホイール２１が中立位置に保持可能な目標モータトルクＴｃｋを演算する。

具体的には、目標モータトルク演算部６２は、運転者がステアリングホイール２１を操作することによりステアリングシャフト２２に入力した操舵トルクＴＳに応じて、この操舵トルクＴＳとは反対方向の操舵トルクとなるように目標モータトルクＴｃｋを演算する。そして、マイコン６１は、電流指令値演算部６３によりこの目標モータトルクＴｃｋに基づいて電流指令値Ｉｔｋを演算し、モータ駆動信号生成部６４により電流指令値Ｉｔｋと電流センサ６７により検出されたモータ駆動回路６６の電流値Ｉｃとの偏差をなくすようなモータ駆動信号Ｓｃｈを生成する。これにより、操舵トルクＴＳを打ち消すようなトルクを反力モータ２３がステアリングシャフト２２に付与することによりステアリングホイール２１が中立位置に保持される。

上記のように構成された制御装置４０は、通常時操舵制御および通常時転舵制御の組み合わせと、異常時操舵制御および異常時転舵制御の組み合わせとを左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下している否かに基づいて変更する選択制御を実行する。

図４を参照して、選択制御の詳細な内容について説明する。なお、以降の説明において、符号が付された車両１の各構成要素は、図１および図２に記載された車両１の各構成要素を示す。

制御装置４０は、まずステップＳ１において、異常検出部４１により左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下したか否かを判定する。
制御装置４０は、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの空気圧が低下していないと判定したとき（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ２において操舵ＥＣＵ６０が通常時操舵制御を実行し、ステップＳ３において転舵ＥＣＵ５０が通常時転舵制御を実行する。

一方、制御装置４０は、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下したと判定したとき（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ステップＳ４において操舵ＥＣＵ６０が異常時操舵制御を実行し、ステップＳ５において転舵ＥＣＵ５０が異常時転舵制御を実行する。

また、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下したとき、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下した旨を運転者に認識させる必要がある。
そこで、制御装置４０は、ステップＳ６において、異常検出部４１の出力信号Ｃｌ，Ｃｒをディスプレイ装置１００および報知部１１０に送信する。これにより、ディスプレイ装置１００は、出力信号Ｃｌ，Ｃｒに基づいて、ウォーニングインジケータランプ（図示略）を点灯することにより左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの空気圧が低下したことを運転者に報知する。また報知部１１０は、異常時操舵制御により、運転者の操作とは関係なくステアリングホイール２１が制御される自動操舵制御になる旨をブザーまたは音声案内により運転者に報知する。また報知部１１０は、音声案内にて運転者にブレーキ操作を行うように指示する。

このように、異常時操舵制御および異常時転舵制御が実行されているとき、運転者は、車両１に異常が発生していることを認識し、さらに報知部１１０でブレーキ操作が指示されるため、車両１を停止するためにブレーキ操作を行う。そして、車両１が停止したとき、異常時操舵制御および異常時転舵制御を解除する。

すなわち、制御装置４０は、ステップＳ７において、車速ＶＳが「０」か否か、すなわち車両１が停車したか否かを判定する。制御装置４０は、ステップＳ７において、車速ＶＳが「０」のとき、すなわち車両１が停車したと判定したとき（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ステップＳ８において、異常時転舵制御および異常時操舵制御から通常時転舵制御および通常時操舵制御に変更する。一方、制御装置４０は、ステップＳ７において、車速ＶＳが「０」ではないとき、すなわち車両１が走行を維持していると判定したとき（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ４に移行する。これにより、車速ＶＳが「０」になるまで異常時転舵制御および異常時操舵制御が維持される。

図５および図６を参照して、一例として、車両１の左前輪８０Ｌがパンクしたときの車両１の挙動についてその作用とともに説明する。
図５に示されるように、車両１の直進走行時に左前輪８０Ｌがパンクしたとき、そしてこのときに通常時転舵制御および通常時操舵制御が維持されたとした場合、パンクにより左前輪８０Ｌのタイヤ外径が右前輪８０Ｒのタイヤ外径よりも小さくなるため、図中の破線の車両１により示されるように車両１は左旋回する。そして、運転者のブレーキ操作により停車する。

また図６に示されるように、車両１の右旋回時に左前輪８０Ｌがパンクしたとき、そしてこのときに転舵ＥＣＵ５０が通常時転舵制御を維持し、操舵ＥＣＵ６０が通常時操舵制御を維持したとした場合も同様に、図中の破線の車両１により示されるように車両１は左旋回し、運転者のブレーキ操作により停車する。

一方、本実施形態の車両１は、左前輪８０Ｌがパンクしたとき、転舵ＥＣＵ５０により異常時転舵制御が実行される。これにより、左前輪８０Ｌがパンクする直前の車両１のヨー角ψｙを維持するように右前輪８０Ｒが転舵される。具体的には、図５の実線の車両１により示されるように、車両１の直進走行時においては左前輪８０Ｌがパンクする直前のヨー角ψｙは「０°」であるため、右前輪８０Ｒは、ヨー角ψｙが「０°」となるように右旋回方向に転舵する。これにより、車両１は、左旋回することが抑制されて直線走行車線に沿って走行する。また、図６の実線の車両１により示されるように、車両１の右旋回時においては左前輪８０Ｌがパンクする直前のヨー角ψｙｋであり、右前輪８０Ｒは、左前輪８０Ｌがパンクした後の車両１のヨー角ψｙがヨー角ψｙｋとなるように右旋回方向に転舵する。そして、右前輪８０Ｒは、異常時転舵制御の実行期間において、ヨー角ψｙがヨー角ψｙｋとなるように転舵する。これにより、車両１は、停車するまでの期間において左旋回することが抑制されて右旋回方向に湾曲した車道に沿って走行する。したがって、左前輪８０Ｌがパンクしてから車両１が停止するまでの期間において、車両１が走行車線（白線ＷＬ）から逸脱することが抑制される。

また、例えば左前輪８０Ｌのパンク、特に左前輪８０Ｌがバーストした状態で車両１が走行すると、左前輪８０Ｌが歪な形状となった状態で回転するため、車体（図示略）に振動が加えられる。この車体の振動にともないステアリングホイール２１（図１参照）が運転者の意図しない方向に回転するおそれがある。また、車体の振動が運転者にも伝わるため、運転者は、ステアリングホイール２１を把持しているとき、意図しない方向にステアリングホイール２１を操作してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態の操舵ＥＣＵ６０は、異常時操舵制御を実行することにより、ステアリングホイール２１が中立位置に移動し、その位置にてステアリングホイール２１が保持される。このため、車体の振動に起因してステアリングホイール２１が回転することが抑制される。また、運転者がステアリングホイール２１を操作しようとしても反力モータ２３がその操作する力に抗してステアリングホイール２１を中立位置に維持させる。このため、車体の振動に起因して運転者が意図しない方向にステアリングホイール２１を操作してしまうことが抑制される。

本実施形態の車両１は、以下の効果を奏する。
（１）左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒが機械的に連結されていないため、例えば、左前輪８０Ｌの空気圧が低下したときに左前輪８０Ｌの転舵が右前輪８０Ｒの転舵に与える影響が小さい。このため、左前輪および右前輪がラックシャフト等により機械的に連結された構成と比較して、右前輪８０Ｒが転舵するとき、左前輪８０Ｌが右前輪８０Ｒの転舵を妨げにくい。

また、左前輪８０Ｌの空気圧が低下した場合に左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒを含めて制御する場合、左前輪８０Ｌの空気圧が低下した状態で転舵したときの挙動、およびその挙動が右前輪８０Ｒに与える影響を考慮して、右前輪８０Ｒを転舵制御する必要があり、制御構成が複雑化する。そして、空気圧が低下した左前輪８０Ｌが転舵することにより左前輪８０Ｌの挙動が不安定となり、左前輪８０Ｌの転舵が右前輪８０Ｒの転舵の妨げになるおそれもある。

この点、転舵機構３０が左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒをそれぞれ独立して転舵可能であるため、左前輪８０Ｌの空気圧が低下した場合、制御装置４０は、左前輪８０Ｌの空気圧が低下したとき、左前輪８０Ｌの転舵制御を行わず、右前輪８０Ｒの転舵制御のみを行う。これにより、右前輪８０Ｒの転舵制御は、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの両方を転舵制御する場合よりも制御構成が簡略化される。そして、左前輪８０Ｌを転舵させないことにより、左前輪８０Ｌの転舵が右前輪８０Ｒの転舵の妨げになるおそれを低減できる。

このように左前輪８０Ｌの空気圧が低下した場合に右前輪８０Ｒのみを転舵制御することにより、左前輪８０Ｌの転舵が右前輪８０Ｒに与える影響が小さい状態で右前輪８０Ｒを転舵させることができる。これにより、右前輪８０Ｒを目標転舵角θｗｔｒｐに向けて転舵させやすい。このため、制御装置４０は、ヨー角ψｙを目標ヨー角ψｙｔに速やかに近づけることができる。したがって、車両１の挙動を速やかに安定させることができる。

（２）左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下したとき、反力モータ２３によりステアリングホイール２１が保持される。したがって、ステアリングホイール２１が運転者の意図とは関係なく動くことが抑制されるため、運転者に安心感を与えることができる。

（３）操舵ＥＣＵ６０は、異常時操舵制御において、ステアリングホイール２１を中立位置で保持する。これにより、運転者が車両のシート（図示略）に背中を押し付けられた姿勢になりやすくなる。このため、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下したときに車両１の車体に振動が加えられたとしても、背中がシートにより支持されているため、車体の振動に起因して運転者がシートに対して動くことが抑制される。したがって、運転者の姿勢が安定する。

（４）左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方に空気圧の低下が発生する直前のサンプリング時刻に取り込まれたヨー角ψｙは、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方に空気圧の低下が発生する前において車両１の最新の進行方向となる。すなわち、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方に空気圧の低下が発生する前において最新の走行車線の情報を反映した車両１の進行方向となる。そして、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方に空気圧の低下が発生してから車両１が停車するまでの距離において、このような車両１の進行方向を維持して走行すれば、車両１が走行車線から逸脱する可能性が低いと予測される。

そこで、制御装置４０は、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方に空気圧の低下が発生する直前のサンプリング時刻に取り込まれたヨー角ψｙを目標ヨー角ψｙｔとして設定し、この目標ヨー角ψｙｔを車両１が停止するまで維持する。このため、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方が発生する直前の車両１の旋回動作となり、車両１が走行車線に対して逸脱することが抑制される。

なお、本制御装置および本ステアリング装置が取り得る具体的形態は、上記実施形態に示された内容に限定されない。本制御装置および本ステアリング装置は、例えば、以下に示される上記実施形態の変形例の形態を取り得る。

・変形例の異常検出部４１は、空気圧センサを用いずに、車速センサの左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの車輪速に基づいて空気圧を推定し、この推定した空気圧に基づいて左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの空気圧の低下の判定を行ってもよい。左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの車輪速に基づく空気圧の推定は、例えば、特開２００２−２０５５１７号公報に記載の間接式検出システムと同様の方法により行われる。

・変形例の異常検出部４１は、ディスプレイ装置１００へウォーニングインジケータランプの点灯に代えて、またはウォーニングインジケータの点灯に加えて、報知部１１０により、ブザー等の音声で左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下した旨を運転者に報知する。

・変形例の操舵ＥＣＵ６０は、異常時操舵制御において、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下したとき、中立位置以外の特定の操舵位置でステアリングホイール２１を保持する。

・変形例の操舵ＥＣＵ６０は、異常時操舵制御において、ステアリングシャフト２２の回転を機械的に規制するステアリングロック装置によりステアリングホイール２１を中立位置または特定の操舵位置で保持する。

・変形例の操舵ＥＣＵ６０は、異常時操舵制御において、ステアリングホイール２１を保持する反力モータ２３に供給するための電流指令値Ｉｔｃに上限値を設ける。これにより、電流指令値Ｉｔｃの上限値により反力モータ２３がステアリングシャフト２２に付与する操舵反力トルクの上限値よりも大きい操舵トルクを運転者がステアリングホイール２１を介してステアリングシャフト２２に付与したとき、ステアリングホイール２１が回転する。このため、例えば、運転者が路肩に車両１を停車させるようにステアリングホイール２１を操作することができる。

・変形例の転舵ＥＣＵ５０は、異常時転舵制御の実行開始直前の最後のサンプリング時刻よりも数周期前のサンプリング時刻で取り込んだヨー角ψｙを目標ヨー角ψｙｔとして設定する。要するに、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下する直前の車両１の挙動になるように目標ヨー角ψｙｔが設定できればよい。

・変形例の転舵ＥＣＵ５０は、異常時転舵制御の実行開始後の最初のサンプリング時刻で取り込んだヨー角ψｙを目標ヨー角ψｙｔとして設定する。この構成によれば、サンプリング周期が数十μ秒のような非常に短い周期であれば、異常時転舵制御の実行開始後からヨー角ψｙを最初に取り込むまでの間に車両１のヨー角ψｙが大きく変化する可能性は低いと考えられる。このため、異常時転舵制御の実行開始後の最初のサンプリング時刻で取り込んだヨー角ψｙを目標ヨー角ψｙｔとして設定された場合でも、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下した後の車両１の挙動が左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下する直前の車両１の挙動と大きく異なることが抑制される。

・変形例の転舵ＥＣＵ５０は、異常時転舵制御において、左前輪８０Ｌおよび右前輪８０Ｒの一方の空気圧が低下する直前のヨー角ψｙｋに基づく転舵制御に代えて、車両１が旋回中であっても、目標ヨー角ψｙｔを「０」に設定する。

・変形例のステアリング装置１０の制御装置４０は、ヨーレートＹＲおよび車速ＶＳに基づいて目標走行路ＧＬを演算する。そして制御装置４０は、目標走行路ＧＬに基づいてヨー角を演算する。この場合、変形例のステアリング装置１０は、走行車線検出装置９０を有していなくてもよい。

・変形例のステアリング装置１０は、左後輪および右後輪を転舵軸として、左前輪転舵駆動部３１Ｌに相当する左後輪転舵駆動部および右前輪転舵駆動部３１Ｒに相当する左後輪転舵駆動部を備える後輪転舵機構である。

１…車両、１０…ステアリング装置、２１…ステアリングホイール（操舵部材）、２３…反力モータ、３１Ｌ…左前輪転舵駆動部（左輪転舵駆動部）、３１Ｒ…右前輪転舵駆動部（右輪転舵駆動部）、４０…制御装置、５４…モータ駆動信号生成部（信号出力部）、５５…目標ヨー角設定部、５６…ヨー角偏差量演算部、５７…転舵量演算部、８０Ｌ…左前輪（左輪）、８０Ｒ…右前輪（右輪）、θｓ…操舵角、θｗｌ，θｗｒ…転舵角、ψｙ，ψｙｋ…ヨー角、ψｙｔ…目標ヨー角、Δψｙ…ヨー角偏差量、Ｐｌ，Ｐｒ…空気圧、Ｓｗｌｐ，Ｓｗｒｐ…モータ駆動信号（制御信号）。

Claims (5)

1. 左輪を転舵させる左輪転舵駆動部および右輪を転舵させる右輪転舵駆動部を備えるステアリング装置の制御装置であって、
   前記左輪および前記右輪の一方の空気圧が低下したとき、前記左輪および前記右輪の一方の空気圧の低下による車両のヨー角の変化を小さくする目標ヨー角を設定する目標ヨー角設定部と、
   前記車両のヨー角を取得し、取得した前記ヨー角と前記目標ヨー角との偏差量であるヨー角偏差量を演算するヨー角偏差量演算部と、
   前記ヨー角偏差量が小さくなるように前記左輪および前記右輪の他方の転舵量を演算する転舵量演算部と、
   前記転舵量演算部により演算された前記左輪および前記右輪の他方の転舵量に基づく前記ステアリング装置への供給電力を制御するための制御信号を、前記左輪転舵駆動部および前記右輪転舵駆動部の他方にのみ出力する信号出力部と
   を備え、
   前記車両のヨー角は、前記車両の前後方向に延びる直線と前記車両の目標走行路における接線とで規定され、
   前記目標ヨー角は、前記左輪および前記右輪の一方の空気圧が低下する直前の前記車両のヨー角であり、
   前記左輪および前記右輪の他方について転舵制御を行う一方、前記左輪および前記右輪の一方について転舵制御を行わない
   ステアリング装置の制御装置。
2. 前記ステアリング装置は、操舵部材に反力トルクを付与する反力モータを備え、前記左輪および前記右輪の転舵角と前記操舵部材の操舵角とを互いに独立して変化させる構成であり、
   前記左輪および前記右輪の一方の空気圧が低下したとき、前記操舵部材を特定の操舵位置に保持するために前記反力モータを制御する
   請求項１に記載のステアリング装置の制御装置。
3. 前記特定の操舵位置は、中立位置である
   請求項２に記載のステアリング装置の制御装置。
4. 前記目標ヨー角設定部は、前記左輪および前記右輪の一方の空気圧の低下が発生する直前の前記車両のヨー角を前記目標ヨー角として設定する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のステアリング装置の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御装置を備えるステアリング装置。