JP6740647B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

ユーザーのステアリングの操作を補助するようにした操舵装置として、例えば、特許文献１に記載の操舵装置がある。
特許文献１には、車両の操舵機構のステアリングと転舵輪との間を機械的に連結するラックアンドピニオン機構のピニオン軸の回転角度をピニオン角指令値にフィードバック制御（以下、「回転角フィードバック制御」という）するようにした操舵装置が開示されている。これにより、特許文献１の操舵装置では、ユーザーのステアリングの操作を補助する際、転舵輪からの逆入力振動を抑制しつつ、優れた操舵特性を実現している。さらに、特許文献１の操舵装置では、車速センサの検出値である車速値に応じて、回転角フィードバック制御の制御量を増減させる補償成分として、ロードインフォメーション制御量を演算するようにもしている。なお、上記回転角フィードバック制御は、転舵輪の逆入力振動を抑制するために、ステアリングに加えられる負荷（操舵トルク）により回転する回転軸の理想モデルに基づき演算されるピニオン角指令値となるように、ピニオン軸の回転角度を制御するものである。そのため、特許文献１の操舵装置では、例えば、車両の停車時、回転角フィードバック制御の制御量をロードインフォメーション制御量によって相殺し、回転角フィードバック制御を実質的に無効化して、ユーザーがステアリングの操作（所謂、据え切り）を良好に行うことができるようにしている。

国際公開ＷＯ２０１２／１３３５９０号公報

特許文献１に記載の操舵装置では、車速値に異常が生じる場合、回転角フィードバック制御の制御量の補償成分の精度が低下する可能性がある。例えば、車速値に異常があることによって、実際は車両が停車中であるにもかかわらず、車両が走行中であるとして、上記回転角フィードバック制御を実質的に無効化することができなくなってしまう。すなわち、車速値の異常時には、ユーザーがステアリングの操作を良好に行うことができなくなる可能性がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車速値の異常時であっても、ユーザーがステアリングの操作を良好に行うことが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、ステアリングの操作に応じて操舵装置に対して転舵輪を転舵させる転舵力を付与するようにモータの制御量を制御する転舵処理部を備えている。この操舵制御装置において、転舵処理部は、車両の走行速度の検出値である車速値とステアリングに加えられる負荷の検出値である操舵トルクとに基づき、モータの制御量のうちの基礎成分である第１成分を算出する基礎制御量演算部と、車速値と第１成分とを少なくとも用いて、転舵輪の舵角に換算可能な回転軸の回転角指令値を算出する回転角指令値演算部と、回転軸の検出値である回転角度を、回転角指令値にフィードバック制御することによって、モータの制御量のうちの第２成分を算出するフィードバック演算処理部と、第１成分と第２成分とを含むモータの制御量に基づき、モータの作動を制御する制御処理部と、車速値に基づき、車両が走行中でない旨が判定される基準となる基準車速値以下の場合、第２成分の変化範囲を車速値が基準車速値よりも大きい場合と比較して制限する制限状態を設定する制限状態設定部とを有している。そして、転舵処理部は、車速値が異常と判定される異常判定の間、車速値を基準車速値よりも大きい値である暫定車速値に設定し、基礎制御量演算部は、異常判定の間、暫定車速値を用いて第１成分を算出し、制限状態設定部は、異常判定の間、第２成分の変化範囲を前記車速値が異常でない場合と比較して制限する制限状態を設定するようにしている。

上記構成によれば、車速値に基づき、車両が走行中でない旨が判定される基準となる基準車速値以下の場合、第２成分、すなわち回転角度についてのフィードバック制御（以下、「回転角フィードバック制御」という）によるステアリングの操作への影響を制限するようにしている。すなわち、例えば、車両の停車時、回転角フィードバック制御のユーザーのステアリングの操作への影響を制限して、ユーザーがステアリングの操作を良好に行うことができるようにしている。

一方、上記構成では、車速値が異常と判定される異常判定の間、暫定車速値を設定する構成によって、当該暫定車速値を用いて第１成分の算出を可能とするようにしている。これにより、車速値が異常と判定される異常判定の間においても、第１成分による転舵力を操舵装置に対して付与することができるようにしている。ただし、この場合、第２成分についても第１成分と同様、暫定車速値を用いて算出を可能にしてしまうと、実際は車両が停車中であっても回転角フィードバック制御によるステアリングの操作への影響によって、ユーザーがステアリングの操作を良好に行うことができなくなってしまう。その点、上記構成では、異常判定の間、第２成分の変化範囲を前記車速値が異常でない場合と比較して制限するようにしている。これにより、車速値が異常と判定される異常判定の間、第１成分による転舵力を操舵装置に対して付与しつつ、第２成分、すなわち回転角フィードバック制御によるステアリングの操作への影響を制限することができるようになる。したがって、車速値の異常時であっても、ユーザーがステアリングの操作を良好に行うことができる。

具体的には、第２成分は、異常判定の間、無効化されることによって制限されるものである。
上記構成によれば、異常判定の間、車両が停車中であれば少なくとも回転角フィードバック制御のユーザーのステアリングの操作への影響を実質的に無効化できるようになる。したがって、車速値の異常時には、車両の停車時にユーザーがステアリングの操作をより良好に行うことができる。

また、上記操舵制御装置において、制限状態設定部は、異常判定の間、車速値以外の車両に関わる物理量の検出値に基づき、車両が基準車速値以下である旨判定される場合、第２成分を制限するように構成されていることが望ましい。

上記構成によれば、異常判定の間、第２成分が無効化される状況を、車両が基準車速値以下である旨判定される状況、例えば、車両が停車中に限るようにすることができる。この場合、異常判定の間であっても、車両が走行中の場合には、第２成分のユーザーのステアリングの操作への影響が暫定車速値の特性の範囲内で有効化されるようになる。したがって、車速値の異常時であっても、操舵装置に対して転舵力を好適に付与することができる。

ところで、車速値が異常であったとしても、その異常が一時的なものである可能性もある。すなわち、車速値に異常が生じたとしても、その後に車速値が異常でなくなっている可能性もある。このように、車速値が異常でなくなっている場合においてまで第２成分を無効化してしまうと、操舵装置に対して転舵力を付与する本来の機能を低下させるだけである。

そこで、上記操舵制御装置において、制限状態設定部は、異常判定の間であることから第２成分を制限した後、車速値が異常でないことを判定することができれば第２成分の制限を解除するように構成されていることが望ましい。

上記構成によれば、第２成分を無効化する状況が、必要最低限に止められるようになる。これにより、車速値が異常である場合に、第２成分を無効化するように構成したとしても、操舵装置に対して転舵力を付与する本来の機能の低下を最小限に抑えることができる。

なお、第２成分は、異常判定の間、零とされることによって無効化されるものである。この構成によれば、第２成分の無効化を容易に実現することができる。

本発明によれば、車速値の異常時であっても、ユーザーがステアリングの操作を良好に行うことができる。

電動パワーステアリング装置についてその概略を示す図。 電動パワーステアリング装置についてその電気的構成を示すブロック図。 マイコンについてその回転角Ｆ／Ｂ制御部の構成を示すブロック図。 制限状態設定処理を示すフローチャート。 車速値及び車両の走行状態に応じた第１アシスト成分及び第２アシスト成分の内容を説明する図。

以下、操舵制御装置の一実施形態を説明する。
図１に示すように、例えば、車両には、操舵機構２に対して転舵輪１５を転舵させる転舵力としてアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という）１が搭載されている。ＥＰＳ１は、ユーザーのステアリングの操作に応じてアシストトルクを付与し、ユーザーのステアリングの操作を補助する。

ＥＰＳ１は、ユーザーのステアリングホイール１０の操作に基づき転舵輪１５を転舵させる操舵機構２、及びユーザーのステアリングの操作を補助するアシスト機構３を備えている。

操舵機構２は、ステアリングホイール１０と、ステアリングホイール１０に連動して回転するステアリングシャフト１１とを備えている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラムシャフト１１ａと、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１１ｂと、インターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１１ｃとを有している。ピニオンシャフト１１ｃの下端部は、ラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１２に連結されている。したがって、ステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１１ｃ及びラックシャフト１２からなるラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１２の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラックシャフト１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して、左右の転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角が変化する。

アシスト機構３は、アシストトルクの発生源であるモータ２０を備えている。例えば、モータ２０は、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づき回転する３相ブラシレスモータである。モータ２０の回転軸２１は、減速機構２２を介してコラムシャフト１１ａに連結されている。アシスト機構３は、モータ２０の回転軸２１の回転力を減速機構２２を介して、ラックシャフト１２を軸方向に往復直線運動させる力に変換する。このラックシャフト１２に付与される軸方向の力がアシスト力となり、ユーザーのステアリングの操作を補助する。

モータ２０には、モータ２０の駆動を制御する操舵ＥＣＵ３０が接続されている。操舵ＥＣＵ３０は、車両に設けられる各種のセンサの検出結果に基づき、モータ２０の駆動を制御する。各種のセンサとしては、例えば、トルクセンサ４０、回転角センサ４１、車速センサ４２、及びヨーレートセンサ４３がある。トルクセンサ４０はコラムシャフト１１ａに設けられ、回転角センサ４１はモータ２０に設けられている。トルクセンサ４０は、ユーザーのステアリングの操作によりステアリングシャフト１１に加えられる負荷である操舵トルクＴｈを検出する。回転角センサ４１は、モータ２０の回転軸２１のモータ角度θｍを検出する。車速センサ４２は、車両の走行速度である車速値Ｖを検出する。ヨーレートセンサ４３は、車両の重心点を通る鉛直軸回りの回転角速度、すなわちヨーレートＹｒを検出する。操舵ＥＣＵ３０は、各センサの出力に基づき目標のアシストトルクを設定し、実際のアシストトルクが目標のアシストトルクとなるように、モータ２０に供給される電流を制御する。なお、操舵ＥＣＵ３０は操舵制御装置の一例である。

操舵ＥＣＵ３０には、車載される車両ＥＣＵ５０が接続されている。車両ＥＣＵ５０は、車両に生じる異常を判定（検出）して、操舵ＥＣＵ３０に対して指示するものである。車両ＥＣＵ５０には、車速センサ４２から車速値Ｖが入力される。そして、車両ＥＣＵ５０は、車両に生じる異常のうち、特に車速センサ４２の異常、すなわち車速値Ｖの異常を判定する。例えば、車両ＥＣＵ５０は、車速値Ｖの値が特定の値に固着した場合に、車速値Ｖの異常を判定する。

次に、操舵ＥＣＵ３０の電気的構成について説明する。
図２に示すように、操舵ＥＣＵ３０は、モータ制御信号を生成するマイコン（マイクロコンピュータ）３１と、そのモータ制御信号に基づきモータ２０に駆動電力として電流を供給する駆動回路３２とを備えている。

マイコン３１は、アシスト指令値演算部３３と、電流指令値演算部３４と、モータ制御信号生成部３５とを有している。アシスト指令値演算部３３は、トルクセンサ４０及び車速センサ４２から得られる操舵トルクＴｈ及び車速値Ｖに基づき、モータ２０に発生させるべきアシストトルクに対応したアシスト成分であるアシスト指令値Ｔａ＊を演算する。電流指令値演算部３４は、アシスト指令値Ｔａ＊に基づき、モータ２０の制御量である電流値を指示する電流指令値Ｉ＊を演算する。モータ制御信号生成部３５は、駆動回路３２とアシスト機構３との間の給電経路に設けられた電流センサ３６により検出される実電流値Ｉと、回転角センサ４１により検出されるモータ角度θｍとに基づき、電流指令値Ｉ＊に実電流値Ｉを追従させるように電流フィードバック制御を実行することにより、モータ制御信号を生成する。なお、マイコン３１は補助処理部の一例である。また、電流指令値演算部３４及びモータ制御信号生成部３５は制御処理部の一例である。

アシスト指令値演算部３３は、アシスト指令値Ｔａ＊の基礎成分として基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する基本アシスト制御部６０を有している。アシスト指令値演算部３３は、操舵トルクＴｈの位相を遅らせるように位相補償（位相遅れ補償）して補償成分としての操舵トルクＴｈ´を演算する位相補償制御部６１を有している。基本アシスト制御部６０は、位相補償制御部６１による位相補償後の操舵トルクＴｈ´及び車速値Ｖに基づき、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。なお、基本アシスト制御部６０は、操舵トルクＴｈ´の絶対値が大きいほど、車速値Ｖが小さいほど、より大きな絶対値となる基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。特に操舵トルクＴｈ´との関係では、操舵トルクＴｈ´が大きいほど、操舵トルクＴｈ´の変化に対する基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の変化率が大きくなる。すなわち、操舵トルクＴｈ´が大きいほど、操舵トルクＴｈ´の変化に対する基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の変化率であるアシスト勾配Ｒａｇが大きくなる。そして、基本アシスト制御部６０は、操舵トルクＴｈ´及び車速値Ｖに応じたアシスト勾配Ｒａｇを位相補償制御部６１に出力する。位相補償制御部６１は、アシスト勾配Ｒａｇに基づき位相補償後の操舵トルクＴｈ´を演算し、その操舵トルクＴｈ´を基本アシスト制御部６０に出力する。位相補償制御部６１は、例えば、アシスト勾配Ｒａｇの上昇に応じて、操舵トルクＴｈに対する位相補償時の操舵トルクＴｈ´のゲイン（ｄＢ）を低減させるように特性を変更する。なお、基本アシスト制御部６０は基礎制御量演算部の一例である。

また、アシスト指令値演算部３３は、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の位相を進ませるように位相補償（位相進み補償）する補償成分としてのトルク微分制御量Ｔｄｔ＊を演算するトルク微分制御部６２を有している。トルク微分制御部６２には、トルク微分値演算部６２ａで演算される操舵トルクＴｈの微分値であるトルク微分値ｄＴｈが入力される。トルク微分制御部６２は、トルク微分値ｄＴｈに基づき、トルク微分制御量Ｔｄｔ＊の基礎成分としてトルク微分基礎制御量εｄｔを演算する。また、トルク微分制御部６２には、アシスト勾配Ｒａｇも入力される。トルク微分制御部６２は、アシスト勾配Ｒａｇに基づきシステム安定化ゲインＫｓｇを演算し、そのシステム安定化ゲインＫｓｇとトルク微分基礎制御量εｄｔとに基づきトルク微分制御量Ｔｄｔ＊を演算する。

また、基本アシスト制御部６０で演算される基本アシスト制御量Ｔａｓ＊と、トルク微分制御部６２で演算されるトルク微分制御量Ｔｄｔ＊とは、加算処理部６３にそれぞれ入力される。アシスト指令値演算部３３は、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊及びトルク微分制御量Ｔｄｔ＊を加算した値に基づき、第１アシスト成分Ｔａ１＊を生成する。なお、第１アシスト成分Ｔａ１＊は第１成分の一例である。

また、マイコン３１は、モータ２０の回転軸２１のモータ角度θｍに基づき、ピニオンシャフト１１ｃの回転角である回転角度θｐを演算するピニオン角演算部３７を有している。回転角度θｐは、転舵輪１５の舵角に換算可能な回転軸の回転角として用いられる。アシスト指令値演算部３３は、回転角度θｐに基づくフィードバック制御を実行して第２アシスト成分Ｔａ２＊を演算する回転角フィードバック制御部（以下、「回転角Ｆ／Ｂ制御部」という）６４を有している。

図３に示すように、回転角Ｆ／Ｂ制御部６４は、回転角指令値演算部７０及びフィードバック演算処理部（以下、「Ｆ／Ｂ演算処理部」）７１を有している。
回転角指令値演算部７０には、加算処理部７０ａで演算される第１アシスト成分Ｔａ１＊及び操舵トルクＴｈの加算値であるトルク指令値Ｔｐ＊が入力される。トルク指令値Ｔｐ＊は、ピニオンシャフト１１ｃに伝達される入力トルクと見なせる。回転角指令値演算部７０は、トルク指令値Ｔｐ＊に基づき、回転角指令値θｐ＊を演算する。ここでは、トルク指令値Ｔｐ＊と、回転角指令値θｐ＊とを関係づける以下の式（ｃ１）にて表現されるモデル式を利用する。

Ｔｐ＊＝Ｋ・θｐ＊＋Ｃ・θｐ＊’＋Ｊ・θｐ＊’’ …（ｃ１）
上記の式（ｃ１）にて表現されるモデルは、ステアリングホイール１０の回転に伴って回転するピニオンシャフトのトルクとその回転角度（ピニオン角）との関係を定めるモデルである。上記の式（ｃ１）において、粘性係数Ｃは、ＥＰＳの摩擦等をモデル化したものであり、慣性係数Ｊは、ＥＰＳの慣性をモデル化したものであり、バネ係数Ｋは、ＥＰＳが搭載される車両のサスペンションやホールアライメント等の仕様をモデル化したものである。ここで、粘性係数Ｃ、慣性係数Ｊ、及びバネ係数Ｋは、車速値Ｖに応じて可変設定される。

Ｆ／Ｂ演算処理部７１には、偏差処理部７１ａで演算される回転角指令値θｐ＊及び回転角度θｐの減算値である偏差Δθが入力される。Ｆ／Ｂ演算処理部７１は、回転角度θｐを回転角指令値θｐ＊にフィードバック制御するための制御量として、第２アシスト成分Ｔａ２＊を演算する。Ｆ／Ｂ演算処理部７１は、偏差Δθを入力とする比例要素、積分要素、及び微分要素のそれぞれの出力値の和を、第２アシスト成分Ｔａ２＊として演算する。なお、第２アシスト成分Ｔａ２＊は第２成分の一例である。

図２の説明に戻り、Ｆ／Ｂ演算処理部７１で演算される第２アシスト成分Ｔａ２＊は、加算処理部６３で演算される第１アシスト成分Ｔａ１＊とともに、加算処理部６５に入力される。アシスト指令値演算部３３は、加算処理部６５で演算される第１アシスト成分Ｔａ１＊及び第２アシスト成分Ｔａ２＊の加算値に基づき、アシスト指令値Ｔａ＊を生成する。このように、本実施形態では、第１アシスト成分Ｔａ１＊に対して、第２アシスト成分Ｔａ２＊の加算値に基づき、モータ２０の駆動を制御することによって、ユーザーのステアリングの操作を補助する際、転舵輪からの逆入力振動を抑制しつつ、優れた操舵特性を実現している。

また、図３に示すように、回転角Ｆ／Ｂ制御部６４は、Ｆ／Ｂ演算処理部７１で演算される第２アシスト成分Ｔａ２＊を制限する制限状態を設定及び解除する制限状態設定部７２を有している。上述のように、車速センサ４２においては、車速値Ｖの値が特定の値に固着する等、車速値Ｖに異常が生じる場合がある。このような車速センサ４２、すなわち車速値Ｖの異常は、操舵ＥＣＵ３０とは別に設けられている車両ＥＣＵ５０によって判定される。車両ＥＣＵ５０は、車速値Ｖの異常を判定する場合、その旨を示す異常信号Ｓｔを制限状態設定部７２（すなわち、操舵ＥＣＵ３０（マイコン３１の回転角Ｆ／Ｂ制御部６４））に対して出力する。なお、車両ＥＣＵ５０は、車速値Ｖが異常であるか否かを所定周期毎に判定する。

本実施形態では、車速値Ｖが異常と判定された異常判定の間、車速センサ４２で検出される車速値Ｖとして、予め定めた暫定車速値Ｖ０が設定される。暫定車速値Ｖ０は、例えば、アシスト機構３によってユーザーのステアリングの操作を補助可能な最高車速を時速１００ｋｍ（キロメートル）とした場合、車両の停車状態又は極低速状態であることを示す車速である基準車速値Ｖｔｈ（例えば、約時速０（零）ｋｍ（キロメートル））との中間値よりも高い時速６０ｋｍ（キロメートル）に設定される。すなわち、暫定車速値Ｖ０は、基準車速値Ｖｔｈよりも大きい値である。この暫定車速値Ｖ０は、異常判定の間、操舵ＥＣＵ３０に車速値Ｖの替わりに入力されるものである。なお、暫定車速値Ｖ０は、例えば、車両ＥＣＵ５０等、操舵ＥＣＵ３０の外部から操舵ＥＣＵ３０に入力されるものであってもよいし、操舵ＥＣＵ３０のマイコン３１が生成して必要な制御部及び処理部にそれぞれ入力されるものであってもよい。

制限状態設定部７２には、車両ＥＣＵ５０によって出力される異常信号Ｓｔと、ヨーレートセンサ４３で検出されるヨーレートＹｒとが入力される。制限状態設定部７２は、異常信号Ｓｔ及びヨーレートＹｒに基づき、第２アシスト成分Ｔａ２＊の演算に関係づけられる制限状態の設定及び解除を示す制限状態フラグＦＬＧをＦ／Ｂ演算処理部７１に対して出力する。

Ｆ／Ｂ演算処理部７１は、制限状態設定部７２から入力される制限状態フラグＦＬＧによって制限状態が解除されている状態である通常状態が設定される場合、回転角度θｐを回転角指令値θｐ＊にフィードバック制御するための制御量として、第２アシスト成分Ｔａ２＊を演算する。一方、Ｆ／Ｂ演算処理部７１は、制限状態設定部７２から入力される制限状態フラグＦＬＧによって制限状態が設定される場合、第２アシスト成分Ｔａ２＊として「０（零）」を演算し、第２アシスト成分Ｔａ２＊を無効化する。すなわち、本実施形態において、制限状態が設定される場合には、第２アシスト成分Ｔａ２＊の変化範囲（変化幅）が零となる。

ここで、制限状態設定部７２が実行する制限状態設定処理について説明する。なお、制限状態設定部７２は、所定周期毎に以下の処理を繰り返し実行する。
図４に示すように、制限状態設定部７２は、異常信号Ｓｔに基づき、車速値Ｖが正常であるか否かを判定する（Ｓ１０）。

制限状態設定部７２は、異常信号Ｓｔが入力されず、車速値Ｖが正常である場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、車速値Ｖに基づき、車両が走行中であるか否かを判定する（Ｓ２０）。Ｓ２０にて、制限状態設定部７２は、車速値Ｖに基づいて、当該車速値Ｖが基準車速値Ｖｔｈを超えているか否かを判定する。基準車速値Ｖｔｈは、車両の停車状態又は極低速状態である旨が判定される基準となる車速であり、車両が走行中でない、すなわち停車中であることを判断できるとして経験的に求められる値に設定される。

そして、制限状態設定部７２は、車速値Ｖが基準車速値Ｖｔｈよりも大きく車両が走行中である場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、通常状態の設定を示す制限状態フラグＦＬＧをＦ／Ｂ演算処理部７１に対して出力し（Ｓ３０）、制限状態設定処理を終了する。この場合、Ｆ／Ｂ演算処理部７１は、回転角度θｐを回転角指令値θｐ＊にフィードバック制御するための制御量として、第２アシスト成分Ｔａ２＊を演算することとなる。この場合、基本アシスト制御部６０は、正常な車速値Ｖに基づいて、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を算出している。すなわち、第１アシスト成分Ｔａ１＊は、正常な車速値Ｖに基づき算出された基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を用いて算出されている。なお、この場合には、回転角指令値演算部７０も正常な車速値Ｖに基づいて、回転角指令値θｐ＊を算出している。そしてこの場合、第２アシスト成分Ｔａ２＊は、正常な車速値Ｖに基づき算出された第１アシスト成分Ｔａ１＊（回転角指定値θｐ＊）を用いて算出される。

一方、制限状態設定部７２は、車速値Ｖが基準車速値Ｖｔｈ以下であり車両が停車中である場合（Ｓ２０：ＮＯ）、制限状態として、制限状態１の設定を示す制限状態フラグＦＬＧをＦ／Ｂ演算処理部７１に対して出力し（Ｓ４０）、制限状態設定処理を終了する。この制限状態１の場合、Ｆ／Ｂ演算処理部７１は、第２アシスト成分Ｔａ２＊として「０（零）」を演算する。また、制限状態１の場合、基本アシスト制御部６０は、正常な車速値Ｖに基づいて、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を算出している。すなわち、第１アシスト成分Ｔａ１＊は、正常な車速値Ｖに基づき算出された基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を用いて算出されている。なお、制限状態１の場合には、回転角指令値演算部７０も正常な車速値Ｖに基づいて、回転角指令値θｐ＊を算出している。そして、制限状態１の場合、第２アシスト成分Ｔａ２＊は、第１アシスト成分Ｔａ１＊（回転角指令値θｐ＊）に関係なく「０」が算出される。

また、制限状態設定部７２は、異常信号Ｓｔが入力され、車速値Ｖが異常である場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ヨーレートＹｒに基づき、車両が走行中であるか否かを判定する（Ｓ５０）。Ｓ５０にて、制限状態設定部７２は、ヨーレートＹｒに基づき、当該ヨーレートＹｒが閾値Ｙｒｔｈを超えているか否かを判定する。閾値Ｙｒｔｈは、車両が基準車速値Ｖｔｈ以下、すなわち停車中であることを判断できるとして経験的に求められる値に設定される。なお、車速値Ｖが異常である場合、Ｓ２０の処理のように車速値Ｖを用いて車両が走行中であるか否か判定することができないところ、車速値Ｖに替えてヨーレートＹｒを用いることによって、車両が走行中であるか否か判定することができる。

そして、制限状態設定部７２は、ヨーレートＹｒが閾値Ｙｒｔｈを超えており、車両が走行中である場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）、通常状態の設定を示す制限状態フラグＦＬＧをＦ／Ｂ演算処理部７１に対して出力し（Ｓ６０）、制御状態設定処理を終了する。この場合、Ｆ／Ｂ演算処理部７１は、回転角度θｐを回転角指令値θｐ＊にフィードバック制御するための制御量として、第２アシスト成分Ｔａ２＊を演算することとなる。ただし、この場合には、先のＳ１０にて、車速値Ｖが異常であると判定されているため、車速値Ｖとして実際の車両の走行速度の替わりに暫定車速値Ｖ０が入力されている。そのため、基本アシスト制御部６０は、暫定車速値Ｖ０に基づいて、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を算出している。すなわち、第１アシスト成分Ｔａ１＊は、暫定車速値Ｖ０に基づき算出された基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を用いて算出されている。なお、この場合には、回転角指令値演算部７０も暫定車速値Ｖ０に基づいて、回転角指令値θｐ＊を算出している。そしてこの場合、第２アシスト成分Ｔａ２＊は、暫定車速値Ｖ０に基づき算出された第１アシスト成分Ｔａ１＊（回転角指令値θｐ＊）を用いて算出されている。

一方、制限状態設定部７２は、ヨーレートＹｒが閾値Ｙｒｔｈ以下であり、車両が停車中である場合（Ｓ５０：ＮＯ）、制限状態として、制限状態２の設定を示す制限状態フラグＦＬＧをＦ／Ｂ演算処理部７１に対して出力し（Ｓ７０）、制限状態設定処理を終了する。この制限状態２の場合、Ｆ／Ｂ演算処理部７１は、第２アシスト成分Ｔａ２＊として「０（零）」を演算する。また、制限状態２の場合、基本アシスト制御部６０は、暫定車速値Ｖ０に基づいて、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を算出している。すなわち、第１アシスト成分Ｔａ１＊は、暫定車速値Ｖ０に基づき算出された基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を用いて算出されている。なお、制限状態２の場合には、回転角指令値演算部７０も暫定車速値Ｖ０に基づいて、回転角指令値θｐ＊を算出している。そして、制限状態２の場合、第２アシスト成分Ｔａ２＊は、第１アシスト成分Ｔａ１＊（回転角指令値θｐ＊）に関係なく「０」が算出されている。

以上に説明した本実施形態によれば、以下に示す作用及び効果を奏する。
（１）図５に示すように、制限状態設定処理の結果、車速値Ｖが正常（Ｓ１０：ＹＥＳ）且つ走行状態が走行中（Ｓ２０：ＹＥＳ）である場合、正常な車速値Ｖに基づき第１アシスト成分Ｔａ１＊が算出される。さらにこの場合、この正常な車速値Ｖに基づき算出された第１アシスト成分Ｔａ１＊及び回転角指令値θｐ＊を用いて、第２アシスト成分Ｔａ２＊が算出されて有効化される。

一方、同図に示すように、制限状態設定処理の結果、車速値Ｖが正常（Ｓ１０：ＹＥＳ）且つ走行状態が停車中（Ｓ２０：ＮＯ）である場合、正常な車速値Ｖに基づき第１アシスト成分Ｔａ１＊が算出される。さらにこの場合、この正常な車速値Ｖに基づき算出された第１アシスト成分Ｔａ１＊及び回転角指令値θｐ＊に関係なく、第２アシスト成分Ｔａ２＊として「０」が演算されて無効化される制限状態１が設定される。

これに対して、図５に示すように、制限状態設定処理の結果、車速値Ｖが異常（Ｓ１０：ＮＯ）且つ走行状態が走行中（Ｓ５０：ＹＥＳ）である場合、暫定車速値Ｖ０に基づき第１アシスト成分Ｔａ１＊が算出される。さらにこの場合、この暫定車速値Ｖ０に基づき算出された第１アシスト成分Ｔａ１＊及び回転角指令値θｐ＊を用いて、第２アシスト成分Ｔａ２＊が算出されて有効化される。

一方、同図に示すように、制限状態設定処理の結果、車速値Ｖが異常（Ｓ１０：ＮＯ）且つ走行状態が停車中（Ｓ５０：ＮＯ）である場合、暫定車速値Ｖ０に基づき第１アシスト成分Ｔａ１＊が算出される。さらにこの場合、この暫定車速値Ｖ０に基づき算出された第１アシスト成分Ｔａ１＊及び回転角指令値θｐ＊に関係なく、第２アシスト成分Ｔａ２＊として「０」が演算されて無効化される制限状態２が設定される。

このように、車速値Ｖが正常である場合、この正常な車速値に基づき、車両の停車時にＦ／Ｂ演算処理部７１、すなわち第２アシスト成分Ｔａ２＊のユーザーのステアリングの操作への影響が実質的に無効化されるようになる（制限状態１）。すなわち、車両の停車時、第２アシスト成分Ｔａ２＊のユーザーのステアリングの操作への影響を実質的に無効化して、ユーザーがステアリングの操作を良好に行うことができるようにしている。

一方、本実施形態では、車速値Ｖが異常と判定される異常判定の間、暫定車速値Ｖ０を設定する構成によって、当該暫定車速値Ｖ０を用いて第１アシスト成分Ｔａ１＊の算出を可能とするようにしている。これにより、車速値が異常と判定される異常判定の間においても、ユーザーのステアリングの操作に応じて第１アシスト成分Ｔａ１＊によるアシストトルクを付与することができるようにしている。

ただし、この場合、第２アシスト成分Ｔａ２＊についても第１アシスト成分Ｔａ１＊と同様、暫定車速値Ｖ０を用いて算出を可能にしてしまうと、実際は車両が停車中であっても第２アシスト成分Ｔａ２＊によるステアリングの操作への影響によって、ユーザーがステアリングの操作を良好に行うことができなくなってしまう。

その点、上記図５に示したように、車速値Ｖが異常（Ｓ１０：ＮＯ）且つ走行状態が停車中（Ｓ５０：ＮＯ）である場合、第２アシスト成分Ｔａ２＊のユーザーのステアリングの操作への影響が実質的に無効化されるようにしている（制限状態２）。これにより、異常判定の間、ユーザーのステアリングの操作に応じて第１アシスト成分Ｔａ１＊によるアシストトルクを付与しつつ、第２アシスト成分Ｔａ２＊のステアリングの操作への影響を制限することができるようになる。したがって、車速値Ｖの異常時であっても、ユーザーがステアリングの操作を良好に行うことができる。

（２）異常判定の間、第２アシスト成分Ｔａ２＊が無効化される状況を、車両が走行中でない停車中に限るようにしている。この場合、異常判定の間であっても、車両が走行中の場合には、第２アシスト成分Ｔａ２＊のユーザーのステアリングの操作への影響が暫定車速値Ｖ０の特性の範囲内で有効化されるようになる。したがって、車速値Ｖの異常時であっても、ユーザーのステアリングの操作を好適に補助することができる。

（３）ところで、車速値Ｖが異常であったとしても、その異常が一時的なものである可能性もある。すなわち、車速値Ｖに異常が生じたとしても、その後に車速値Ｖが異常でなくなっている可能性もある。このように、車速値Ｖが異常でなくなっている場合においてまで第２アシスト成分Ｔａ２＊を無効化してしまうと、ステアリングの操作を補助する本来の機能を低下させるだけである。

その点、本実施形態では、制限状態設定処理が所定周期毎に繰り返し実行されることで、車速値が異常である（Ｓ１０：ＮＯ）ことから制限状態２（Ｓ７０）を設定した後、車速値が異常でないことを判定する（Ｓ１０：ＹＥＳ）ことができれば制限状態２を解除する（Ｓ３０）ように構成されている。

そのため、第２アシスト成分Ｔａ２＊を無効化する状況が、必要最低限に止められるようになる。これにより、車速値Ｖが異常である場合に、第２アシスト成分Ｔａ２＊を無効化するように構成したとしても、ステアリングの操作を補助する本来の機能の低下を最小限に抑えることができる。

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第２アシスト成分Ｔａ２＊の無効化は、Ｆ／Ｂ演算処理部７１が演算を停止することによって実現したり、偏差Δθとして「０（零）」をＦ／Ｂ演算処理部７１に入力することによって実現したりしてもよい。また、第２アシスト成分Ｔａ２＊の無効化は、Ｆ／Ｂ演算処理部７１によって演算された第２アシスト成分Ｔａ２＊にゲインを乗算して無効化してもよい。

・制限状態２を設定した後は、整備場等で特定の処置、例えば、操舵ＥＣＵ３０の記憶情報をクリアやリセットしなければ制限状態２が解除されないようにしてもよい。また、制限状態２を設定した後は、時間経過によって制限状態２を一旦解除し、その後再び、車速値Ｖが正常であるか否かを判定して制限状態２を設定及び解除するようにしてもよい。

・制限状態設定処理のＳ５０の判定では、ヨーレートＹｒの替わりに、車両が旋回した際に、当該車両の前後方向に作用する加速度を用いるようにしてもよい。この場合、車両には、加速度センサ、所謂、Ｇセンサを設けるようにすればよい。また、制限状態設定処理のＳ５０の処理では、ヨーレートＹｒ及び加速度の何れも考慮するようにしてもよい。また、制限状態設定処理のＳ５０の判定では、カーナビ等のＧＰＳやカメラ、距離センサ、レーザー等の各種センサや車路間通信により認識される車両の周辺環境を含む車両の走行状態を示す各種情報を用いるようにしてもよい。特に、カーナビ等のＧＰＳやカメラを用いる場合には、車速値Ｖが異常であっても、車両の走行速度を検出することができれば、検出される走行速度に基づき第２アシスト成分Ｔａ２＊を演算するようにしてもよい。

・制限状態設定処理では、Ｓ５０の処理を省くこともできる。この場合、車速値Ｖが異常であれば、とにかく制限状態２を設定することとなるので、車両の停車時であれば少なくとも第２アシスト成分Ｔａ２＊が無効化されるようになる。本変形例によれば、車速値Ｖの異常時であっても、車両の停車時にユーザーがステアリングの操作をより良好に行うことができる。

・制限状態２では、第２アシスト成分Ｔａ２＊として、車速値Ｖが正常の場合と比較して上限値又は下限値、すなわち第２アシスト成分Ｔａ２＊の変化範囲が制限されていればよい。この場合、第２アシスト成分Ｔａ２＊の制限は、Ｆ／Ｂ演算処理部７１によって演算された第２アシスト成分Ｔａ２＊にゲインを乗算する等してその変化範囲を制限すればよい。また、制限状態２では、偏差Δθや第２アシスト成分Ｔａ２＊として、固定値が演算されるようにしてもよい。この固定値は、車速値Ｖが正常の場合と比較して上限値又は下限値（変化範囲）が制限された値であればよい。

・アシスト指令値演算部３３では、位相補償制御部６１及びトルク微分制御部６２を省くこともできる。
・位相補償制御部６１及びトルク微分制御部６２では、補償成分の内容を他の要素に変更して演算するようにしてもよいし、複数の要素を補償成分として演算してもよい。

・車速値Ｖの異常は、操舵ＥＣＵ３０自身で検出されるようにしてもよい。例えば、操舵ＥＣＵ３０は、ヨーレートＹｒに基づき、車両が走行中であるか否かを判定し、ヨーレートＹｒでは停車中であるのに車速値Ｖが「０」でない場合等、車速値Ｖの異常を検出するようにしてもよい。このような車速値Ｖの異常の検出には、車両の前後方向に作用する上記加速度（Ｇセンサ）を用いることもできるし、車速センサ４２に付随して転舵輪１５に設けられる車輪速センサを用いることもできる。

・回転角指令値演算部７０では、バネ項を考慮しないでモデル化したモデル式を用いるようにしてもよい。また、回転角指令値演算部７０では、ヨーレートＹｒも加味して回転角指令値θｐ＊が演算されるようにしてもよい。

・上記実施形態において、制限状態１及び制限状態２のいずれにおいても、無効化することで第２アシスト成分Ｔａ２＊を制限していたが、制限状態１と制限状態２とで第２アシスト成分Ｔａ２＊を制限する方法を異ならせることもできる。例えば、制限状態１及び制限状態２において、一方の制限状態では第２アシスト成分Ｔａ２＊を無効化し、他方の制限状態では第２アシスト成分Ｔａ２＊の上限値又は下限値（変化範囲）を制限するようにしたりもできる。

・上記実施形態では、ＥＰＳ１をステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与するコラム型で具体化したが、ラック（アシスト）型に適用してもよい。この場合、例えば、トルクセンサ４０がピニオンシャフト１１ｃに設けられている。

・上記実施形態は、ＥＰＳ１に具体化したが、これに限られない。例えば、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式のステアリング装置に適用してもよい。

１…ＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）、２…操舵機構、３…アシスト機構、１０…ステアリングホイール、１１…ステアリングシャフト、１１ｃ…ピニオンシャフト、１５…転舵輪、２０…モータ、３０…操舵ＥＣＵ、３１…マイコン、３３…アシスト指令値演算部、３４…電流指令値演算部、３５…モータ制御信号生成部、３７…ピニオン角演算部、４０…トルクセンサ、４１…回転角センサ、４２…車速センサ、４３…ヨーレートセンサ、５０…車両ＥＣＵ、６０…基本アシスト制御部、６４…回転角Ｆ／Ｂ制御部、７０…回転角指令値演算部、７１…Ｆ／Ｂ制御処理部、７２…制限状態設定部、Ｔａ＊…アシスト指令値、Ｔａ１＊…第１アシスト成分、Ｔａ２＊…第２アシスト成分、θｍ…モータ角度、θｐ…回転角度、θｐ＊…回転角指令値、Ｔｈ…操舵トルク、Ｖ…車速値、Ｖ０…暫定車速値、Ｖｔｈ…基準車速値、Ｙｒ…ヨーレート、Ｙｒ…閾値、Ｓｔ…異常信号。

Claims (4)

1. ステアリングの操作に応じて操舵装置に対して転舵輪を転舵させる転舵力を付与するようにモータの制御量を制御する転舵処理部を備え、
   前記転舵処理部は、
   車両の走行速度の検出値である車速値と前記ステアリングに加えられる負荷の検出値である操舵トルクとに基づき、前記モータの制御量のうちの基礎成分である第１成分を算出する基礎制御量演算部と、
   前記車速値と前記第１成分とを少なくとも用いて、前記転舵輪の舵角に換算可能な回転軸の回転角指令値を算出する回転角指令値演算部と、
   前記回転軸の検出値である回転角度を、前記回転角指令値にフィードバック制御することによって、前記モータの制御量のうちの第２成分を算出するフィードバック演算処理部と、
   前記第１成分と前記第２成分とを含む前記モータの制御量に基づき、前記モータの作動を制御する制御処理部と、
   前記車速値に基づき、車両が走行中でない旨が判定される基準となる基準車速値以下の場合、前記第２成分の変化範囲を前記車速値が前記基準車速値よりも大きい場合と比較して制限する制限状態を設定する制限状態設定部と、を有している操舵制御装置において、
   前記転舵処理部は、前記車速値が異常と判定される異常判定の間、前記車速値を前記基準車速値よりも大きい値である暫定車速値に設定し、
   前記基礎制御量演算部は、前記異常判定の間、前記暫定車速値を用いて前記第１成分を算出し、
   前記制限状態設定部は、前記異常判定の間、前記車速値以外の車両に関わる物理量の検出値に基づき、車両が前記基準車速値以下である旨判定される場合、前記第２成分の変化範囲を前記車速値が異常でない場合と比較して制限する制限状態を設定し、前記車速値以外の車両に関わる物理量の検出値に基づき、車両が前記基準車速値よりも大きい旨判定される場合、前記暫定車速値を用いて前記第２成分を算出する操舵制御装置。
2. 前記第２成分は、前記異常判定の間、無効化されることによって制限されるものである請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記第２成分は、前記異常判定の間、零とされることによって無効化されるものである請求項２に記載の操舵制御装置。
4. 前記制限状態設定部は、前記異常判定の間であることから前記第２成分を制限した後、前記車速値が異常でないことを判定することができれば前記第２成分の制限を解除するように構成されている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
   

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