JP7063136B2 - 制御装置、車両用操舵装置、制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、車両用操舵装置、制御方法及びプログラムに関する。

ステアリングホイールと転舵機構とが機械的に接続されていない車両用操舵装置がある。例えば、特許文献１には、左右独立操舵可能であるステアリング装置が記載されている。左右の転舵輪それぞれに転舵機構が設けられ、各転舵機構は、電動モータを動力源とする転舵用アクチュエータを備える。転舵機構はそれぞれ、異なった操舵角で独立に転舵輪を転舵可能である。さらに、ステアリング装置は、転舵用アクチュエータに異常が発生した場合に、一方の転舵用アクチュエータの駆動力を他方の転舵用アクチュエータに機械的に伝達するフェールセーフ機構を備える。特許文献１に記載されるフェールセーフ機構では、２つの転舵用アクチュエータそれぞれと接続された２つのシャフトの係合部に、運転者がピンを挿入することによって、２つのシャフトが係合する。そして、２つのシャフトを介して、２つの転舵用アクチュエータが駆動力を伝達可能に接続される。つまり、左右の転舵輪が、２つのシャフトによって機械的に接続される。

特開２０１１－１３１７７７号公報

ここで、特許文献１のように、２つのシャフトが係合することにより左右の転舵機構が互いに連結されたステアリング装置にあっては、一方の転舵機構に失陥等の異常が発生しても、異常が発生した転舵機構に接続された転舵輪が制御不能に陥りにくい。なお、転舵機構又は転舵輪が失陥するとは、当該転舵機構による転舵角制御又は当該転舵輪に対する転舵角制御が正常に行えなくなることを意味する。一方、軽量化やコストダウン等を目的として、左右の転舵機構が互いに連結されていないステアリング装置が検討されているが、一方の転舵機構に失陥等の異常が発生した場合には、異常が発生した転舵機構に接続された転舵輪が制御不能に陥る可能性が考えられる。この結果、車両の旋回時、車両の走行の制御ができなくなる可能性がある。

そこで、本発明は、左右の転舵機構が互いに連結されていない車両用操舵装置において、一方の転舵機構に異常が発生した場合、車両の旋回走行を安定化する制御装置、車両用操舵装置、制御方法及びプログラムを提供する。

本発明の一態様に係る制御装置は、互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構を備え且つ左右の転舵輪を個別に転舵する車両用操舵装置の制御装置であって、車両の旋回に関する情報である旋回情報を取得し、取得された前記旋回情報に対応する車速の制限値を決定する決定部と、決定された前記車速の制限値を前記車両の制御装置である車両制御装置に出力する出力部とを備え、前記決定部は、前記左右の転舵機構のうちの一方に異常が発生した場合、正常時よりも小さい前記車速の制限値を決定する。

本発明の一態様に係る車両用操舵装置は、本発明の一態様に係る制御装置と、前記左の転舵機構及び前記右の転舵機構とを備え、前記左の転舵機構は、前記左の転舵輪を個別に転舵するための駆動力を発生する左アクチュエータを有し、前記右の転舵機構は、前記右の転舵輪を個別に転舵するための駆動力を発生する右アクチュエータを有する。

本発明の一態様に係る制御方法は、互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構を備え且つ左右の転舵輪を個別に転舵する車両用操舵装置の制御方法であって、車両の旋回に関する情報である旋回情報を取得し、前記左右の転舵機構に異常が発生したか否かを検出し、取得された前記旋回情報に対応する車速の制限値を、前記左右の転舵機構に異常が発生したか否かに応じて、決定し、決定された前記車速の制限値を前記車両の制御装置である車両制御装置に出力し、前記左右の転舵機構のうちの一方に異常が発生した場合の前記車速の制限値は、前記左右の転舵機構の両方が正常である場合の前記車速の制限値よりも小さい。

本発明の一態様に係るプログラムは、車両の旋回に関する情報である旋回情報を取得し、互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構に異常が発生したか否かを検出し、取得された前記旋回情報に対応する車速の制限値を、前記左右の転舵機構に異常が発生したか否かに応じて、決定し、決定された前記車速の制限値を前記車両の制御装置である車両制御装置に出力し、前記左右の転舵機構のうちの一方に異常が発生した場合の前記車速の制限値は、前記左右の転舵機構の両方が正常である場合の前記車速の制限値よりも小さいことをコンピュータに実行させる。

本発明に係る制御装置等によると、互いに連結されていない左右の転舵機構の一方に異常が発生した場合、車両の旋回走行を安定化することが可能となる。

実施の形態１に係る車両用操舵装置の全体的な構成の一例を模式的に示す図である。 図１の上位ＥＣＵの機能的な構成の一例を示すブロック図である。 図１の左転舵ＥＣＵの機能的な構成の一例を示すブロック図である。 図１の右転舵ＥＣＵの機能的な構成の一例を示すブロック図である。 転舵機構の正常状態及び左転舵機構の失陥状態における転舵角と車速の制限値との関係の一例を示す図である。 転舵機構の正常状態及び右転舵機構の失陥状態における転舵角と車速の制限値との関係の一例を示す図である。 実施の形態１に係る車両用操舵装置の動作の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る車両用操舵装置の上位ＥＣＵの機能的な構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態２に係る車両の目標軌跡の一例を示す模式的な平面図である。 転舵機構の正常状態及び左転舵機構の失陥状態における車両の目標軌跡の曲率と車速の制限値との関係の一例を示す図である。 転舵機構の正常状態及び右転舵機構の失陥状態における車両の目標軌跡の曲率と車速の制限値との関係の一例を示す図である。 実施の形態３に係る車両用操舵装置の上位ＥＣＵの機能的な構成の一例を示すブロック図である。

以下、実施の形態に係る車両用操舵装置等を、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明される実施の形態は、包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ（工程）、並びにステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。さらに、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。

［実施の形態１］
まず、本発明の実施の形態１に係る車両用操舵装置１００の全体的な構成を説明する。図１は、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００の機能的な構成の一例のブロック図を示す。図１に示すように、車両用操舵装置１００は、車両１に搭載され、左右独立転舵システムが採用されたステア・バイ・ワイヤシステムの構成を備えている。車両用操舵装置１００は、運転者が操向のために操作する操舵部材としてのステアリングホイール２と、左転舵輪３Ｌを個別に転舵するための左転舵機構４Ｌと、左転舵機構４Ｌと機械的に接続されておらず且つ右転舵輪３Ｒを個別に転舵するための右転舵機構４Ｒとを備える。左転舵輪３Ｌは、車両１の前方側に配置された前輪のうちの左側の前輪を構成し、右転舵輪３Ｒは、車両１の前輪のうちの右側の前輪を構成する。左転舵機構４Ｌは、ステアリングホイール２の回転操作に応じて左転舵輪３Ｌを転舵する。右転舵機構４Ｒは、ステアリングホイール２の回転操作に応じて右転舵輪３Ｒを転舵する。

左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒはそれぞれ、ステアリングホイール２の回転操作に応じて駆動される左転舵アクチュエータ５Ｌ及び右転舵アクチュエータ５Ｒを備える。左転舵アクチュエータ５Ｌ及び右転舵アクチュエータ５Ｒの例は、電動モータである。また、左転舵機構４Ｌは、左転舵アクチュエータ５Ｌが発生する回転駆動力により左転舵輪３Ｌを個別に転舵させる。右転舵機構４Ｒは、右転舵アクチュエータ５Ｒが発生する回転駆動力により右転舵輪３Ｒを個別に転舵させる。ステアリングホイール２と、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒとの間には、ステアリングホイール２に加えられた操舵トルクを機械的に伝達する機械的結合はない。左転舵アクチュエータ５Ｌは、左転舵輪３Ｌのみを転舵し、右転舵アクチュエータ５Ｒは、右転舵輪３Ｒのみを転舵する。ここで、左転舵アクチュエータ５Ｌは左アクチュエータの一例であり、右転舵アクチュエータ５Ｒは右アクチュエータの一例である。

左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒはそれぞれ、左転舵アクチュエータ５Ｌ及び右転舵アクチュエータ５Ｒの駆動力によって回転し且つ左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒを転舵させる回転軸である左転舵軸６Ｌ及び右転舵軸６Ｒを有している。左転舵軸６Ｌ及び右転舵軸６Ｒは、車両１のフロントサスペンションによって支持されている。左転舵軸６Ｌ及び右転舵軸６Ｒを支持するフロントサスペンションは、ストラット式、ダブルウィッシュボーン式及びマルチリンク式等のいかなる形式のサスペンションであってもよい。

また、車両用操舵装置１００は、ステアリングホイール２の操舵角を検出する操舵角センサ１０を備える。本実施の形態では、操舵角センサ１０は、ステアリングホイール２の回転シャフトの回転角を検出する。さらに、車両用操舵装置１００は、左転舵輪３Ｌの転舵角を検出する左転舵角センサ１１Ｌと、右転舵輪３Ｒの転舵角を検出する右転舵角センサ１１Ｒとを備える。

また、車両用操舵装置１００は、上位ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）２０及び記憶部２１を備える。記憶部２１は、上位ＥＣＵ２０と別に配置され、上位ＥＣＵ２０と接続されていてもよく、上位ＥＣＵ２０に含まれていてもよい。左転舵機構４Ｌは、下位ＥＣＵの１つである左転舵ＥＣＵ３０Ｌを備え、右転舵機構４Ｒは、下位ＥＣＵの１つである右転舵ＥＣＵ３０Ｒを備える。上位ＥＣＵ２０は、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ、右転舵ＥＣＵ３０Ｒ及び操舵角センサ１０と接続されている。さらに、上位ＥＣＵ２０は、車両１に設けられ且つ車両１の速度を検出する車速センサ１２と接続されている。左転舵ＥＣＵ３０Ｌは、上位ＥＣＵ２０、左転舵角センサ１１Ｌ、左転舵アクチュエータ５Ｌ及び右転舵ＥＣＵ３０Ｒと接続されている。右転舵ＥＣＵ３０Ｒは、上位ＥＣＵ２０、右転舵角センサ１１Ｒ、右転舵アクチュエータ５Ｒ及び左転舵ＥＣＵ３０Ｌと接続されている。ここで、上位ＥＣＵ２０、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ及び右転舵ＥＣＵ３０Ｒは、車両用操舵装置１００の制御装置９０を構成する。

上位ＥＣＵ２０は、操舵角センサ１０、車速センサ１２、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ及び右転舵ＥＣＵ３０Ｒ及び記憶部２１から取得する情報に基づき、左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒの転舵角（「目標転舵角」とも呼ぶ）を決定し、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ及び右転舵ＥＣＵ３０Ｒに出力する。

左転舵ＥＣＵ３０Ｌは、左転舵角センサ１１Ｌが検出する転舵角（「検出転舵角」又は「実転舵角」とも呼ぶ）を上位ＥＣＵ２０に出力し、上位ＥＣＵ２０から受け取る目標転舵角に基づき、左転舵アクチュエータ５Ｌを動作させる。右転舵ＥＣＵ３０Ｒは、右転舵角センサ１１Ｒが検出する実転舵角を上位ＥＣＵ２０に出力し、上位ＥＣＵ２０から受け取る目標転舵角に基づき、右転舵アクチュエータ５Ｒを動作させる。

記憶部２１は、種々の情報の格納及び取り出しを可能にする。記憶部２１は、例えば、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、ハードディスクドライブ、又はＳＳＤ（Solid State Disk）等の記憶装置によって実現される。記憶部２１は、目標転舵角を算出するための操舵角及び車速の関係を制御マップ又は数式等の形式で格納する。さらに、記憶部２１は、転舵角と車速の制限値との関係を示す第一制御情報を、制御マップ又は数式等の形式で格納する。記憶部２１は、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒが正常であるときの第一制御情報と、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒの一方が異常であるつまり失陥しているときの第一制御情報とを格納する。第一制御情報の詳細は後述する。

上位ＥＣＵ２０は、車両１に搭載された他のＥＣＵとも接続されている。例えば、上位ＥＣＵ２０は、第一ＥＣＵ５０、第二ＥＣＵ６０、第三ＥＣＵ７０及び第四ＥＣＵ８０等と接続されている。第一ＥＣＵ５０は、車両１の動力装置５１の動作を制御するＥＣＵである。動力装置５１の例は、エンジン及びモータである。第二ＥＣＵ６０は、車両１のブレーキ装置６１の動作を制御するＥＣＵである。第三ＥＣＵ７０は、車両１に搭載されたＩＶＩ（車載インフォテインメント、In-Vehicle Infotainment）機器７１の動作を制御するＥＣＵである。ＩＶＩ機器７１は、ナビゲーション機能、並びに音楽及び動画などのマルチメディア再生機能等の機能を備える。第四ＥＣＵ８０は、車両１に搭載された計測装置８１の動作を制御するＥＣＵである。計測装置８１の例は、車両１の前方などの車両１の周囲を撮影するカメラ、及び車両１の周囲を走査するセンサ等である。センサの例は、レーザ光センサ、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）、磁気センサ及び超音波センサ等である。ここで、第一ＥＣＵ５０及び第二ＥＣＵ６０は車両制御装置の一例である。

上位ＥＣＵ２０は、第一ＥＣＵ５０、第二ＥＣＵ６０、第三ＥＣＵ７０及び第四ＥＣＵ８０に対して、情報及び指令の受信、並びに、情報及び指令の送信を行う。なお、本実施の形態では、上位ＥＣＵ２０は、第三ＥＣＵ７０及び第四ＥＣＵ８０に対して、情報及び指令の送受信を行わなくてもよい。上位ＥＣＵ２０、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ、右転舵ＥＣＵ３０Ｒ、左転舵アクチュエータ５Ｌ、右転舵アクチュエータ５Ｒ、ＥＣＵ５０、６０、７０及び８０、並びに、各センサ間の通信は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークを介した通信であってもよい。

上位ＥＣＵ２０、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ、右転舵ＥＣＵ３０Ｒ、並びに、ＥＣＵ５０、６０、７０及び８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサ及びメモリを備えるマイクロコンピュータにより構成されてもよい。メモリは、ＲＡＭ等の揮発性メモリ、及び、ＲＯＭ等の不揮発性メモリであってもよく、記憶部２１であってもよい。上位ＥＣＵ２０、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ、右転舵ＥＣＵ３０Ｒ、並びに、ＥＣＵ５０、６０、７０及び８０の一部又は全部の機能は、ＣＰＵがＲＡＭを作業用のメモリとして用いてＲＯＭに記録されたプログラムを実行することによって達成されてもよい。

次いで、上位ＥＣＵ２０、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ及び右転舵ＥＣＵ３０Ｒの詳細を説明する。図２は、図１の上位ＥＣＵ２０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。図３は、図１の左転舵ＥＣＵ３０Ｌの機能的な構成の一例を示すブロック図である。図４は、図１の右転舵ＥＣＵ３０Ｒの機能的な構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、上位ＥＣＵ２０は、取得部２０ａと、転舵角決定部２０ｂと、制限値決定部２０ｃと、出力部２０ｄとを含む。ここで、制限値決定部２０ｃは、決定部の一例である。

取得部２０ａは、操舵角センサ１０によって検出された操舵角、及び車速センサ１２によって検出された車両１の速度を取得する。また、取得部２０ａは、記憶部２１から、記憶部２１に格納された車速と転舵角との関係を示す第一制御情報等を取得する。取得部２０ａは、操舵角センサ１０から操舵角を取得することによって、ステアリングホイール２の回転シャフトの回転角を取得する。また、取得部２０ａは、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ及び右転舵ＥＣＵ３０Ｒから左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒが失陥しているか否かの情報である失陥情報を取得する。取得部２０ａは、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ及び右転舵ＥＣＵ３０Ｒから左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒの実転舵角を取得する。

転舵角決定部２０ｂは、取得部２０ａによって取得された操舵角等に応じた目標転舵角を、左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒそれぞれに対して決定する。例えば、転舵角決定部２０ｂは、操舵角センサ１０の操舵角情報と車速センサ１２の車速情報とを用いて、左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒの目標転舵角を算出する。転舵角決定部２０ｂは、左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒの転舵角センサ１１Ｌ及び１１Ｒによって検出される左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒの実転舵角を目標転舵角の算出にフィードバックすることによって、算出された目標転舵角を補正してもよい。

制限値決定部２０ｃは、失陥情報と、目標転舵角と、第一制御情報とを用いて、目標転舵角での車両１の速度の上限値である車速の制限値を決定する。ここで、目標転舵角は旋回情報の一例である。制限値決定部２０ｃの処理の詳細は、後述する。

出力部２０ｄは、制限値決定部２０ｃによって決定された車速の制限値での走行を指令する走行指令を、第一ＥＣＵ５０及び第二ＥＣＵ６０の少なくとも一方に出力する。これにより、第一ＥＣＵ５０は、車両１の速度が車速の制限値以下となるように、動力装置５１の回転数及び出力等を調節する。第二ＥＣＵ６０は、車両１の速度が車速の制限値以下となるように、必要に応じてブレーキ装置６１を作動させる。

図３に示すように、左転舵ＥＣＵ３０Ｌは、左転舵制御部３１Ｌと、駆動回路３２Ｌと、電流検出部３３Ｌとを含む。左転舵制御部３１Ｌは、駆動回路３２Ｌを介して、左転舵アクチュエータ５Ｌの動作を制御する。駆動回路３２Ｌは、左転舵制御部３１Ｌによって制御され、左転舵アクチュエータ５Ｌに電力を供給する。駆動回路３２Ｌは、インバータ回路で構成される。電流検出部３３Ｌは、左転舵アクチュエータ５Ｌを流れる電流の大きさを検出する。電流検出部３３Ｌは、電流を計測する回路等で構成される。

左転舵制御部３１Ｌは、左転舵角センサ１１Ｌから左実転舵角δ_ＬＲを取得し、上位ＥＣＵ２０から左目標転舵角δ_ＬＴを取得し、左実転舵角δ_ＬＲが左目標転舵角δ_ＬＴに等しくなるように、駆動回路３２Ｌを制御する。左転舵制御部３１Ｌは、複数の処理機能部として機能し、転舵角偏差演算部４１Ｌと、転舵角ＰＩ（Proportional Integral）制御部４２Ｌと、角速度演算部４３Ｌと、角速度偏差演算部４４Ｌと、角速度ＰＩ制御部４５Ｌと、電流偏差演算部４６Ｌと、電流ＰＩ制御部４７Ｌと、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部４８Ｌと、左失陥検出部４９Ｌとを含む。

転舵角偏差演算部４１Ｌは、左目標転舵角δ_ＬＴと左実転舵角δ_ＬＲとの偏差Δδ_Ｌを演算し、転舵角ＰＩ制御部４２Ｌに出力する。なお、偏差Δδ_Ｌ＝δ_ＬＴ－δ_ＬＲである。転舵角ＰＩ制御部４２Ｌは、偏差Δδ_Ｌに対するＰＩ演算を行うことによって、左転舵角速度の目標値である左目標転舵角速度ω_ＬＴを演算し、角速度偏差演算部４４Ｌに出力する。角速度演算部４３Ｌは、左実転舵角δ_ＬＲを時間微分することによって、左実転舵角δ_ＬＲの角速度である左実転舵角速度ω_ＬＲを演算し、角速度偏差演算部４４Ｌに出力する。

角速度偏差演算部４４Ｌは、左目標転舵角速度ω_ＬＴと左実転舵角速度ω_ＬＲとの偏差Δω_Ｌを演算し、角速度ＰＩ制御部４５Ｌに出力する。なお、偏差Δω_Ｌ＝ω_ＬＴ－ω_ＬＲである。角速度ＰＩ制御部４５Ｌは、偏差Δω_Ｌに対するＰＩ演算を行うことによって、左転舵アクチュエータ５Ｌに流すべき電流の目標値である左目標電流値Ｉ_ＬＴを演算し、電流偏差演算部４６Ｌに出力する。電流偏差演算部４６Ｌは、左目標電流値Ｉ_ＬＴと、電流検出部３３Ｌによって検出される左転舵アクチュエータ５Ｌの実電流値Ｉ_ＬＲとの偏差ΔＩ_Ｌを演算し、電流ＰＩ制御部４７Ｌに出力する。なお、偏差ΔＩ_Ｌ＝Ｉ_ＬＴ－Ｉ_ＬＲである。

電流ＰＩ制御部４７Ｌは、偏差ΔＩ_Ｌに対するＰＩ演算を行うことによって、左転舵アクチュエータ５Ｌに流れる実電流値Ｉ_ＬＲを、左目標電流値Ｉ_ＬＴに導くための左転舵アクチュエータ５Ｌの駆動指令値を生成し、ＰＷＭ制御部４８Ｌに出力する。ＰＷＭ制御部４８Ｌは、駆動指令値に対応するデューティ比の左ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路３２Ｌに出力する。これにより、駆動回路３２Ｌは、駆動指令値に対応した電力を、左転舵アクチュエータ５Ｌに供給する。

左失陥検出部４９Ｌは、左転舵機構４Ｌが失陥したか否かを判定し、その判定結果を示す第一失陥情報を上位ＥＣＵ２０に送信する。左転舵機構４Ｌが失陥するとは、左転舵輪３Ｌに対する転舵角制御が正常に行えないことを意味する。左失陥検出部４９Ｌは、例えば、転舵角偏差Δδ_Ｌが第一閾値以上である状態が第一所定時間以上継続した場合、電流偏差ΔＩ_Ｌが第二閾値以上である状態が第二所定時間以上継続した場合等に、左転舵機構４Ｌが失陥したと判定してもよい。前者のケースは、左転舵軸６Ｌを回転させるための物理的な構造に固着等の異常が発生するケースに該当し得る。後者のケースは、左転舵アクチュエータ５Ｌ又は左転舵アクチュエータ５Ｌを駆動する電気的な構造に断線等の異常が発生するケースに該当し得る。なお、上位ＥＣＵ２０は、左転舵ＥＣＵ３０Ｌとの間で通信できない状態が第三所定時間以上継続した場合等に、左転舵機構４Ｌが失陥したと判定してもよい。

また、図４に示すように、右転舵ＥＣＵ３０Ｒは、左右の違いを除き、左転舵ＥＣＵ３０Ｌと同様の構成を有する。右転舵ＥＣＵ３０Ｒも、右転舵制御部３１Ｒと、駆動回路３２Ｒと、電流検出部３３Ｒとを備えている。右転舵制御部３１Ｒは、複数の処理機能部として機能し、転舵角偏差演算部４１Ｒと、転舵角ＰＩ制御部４２Ｒと、角速度演算部４３Ｒと、角速度偏差演算部４４Ｒと、角速度ＰＩ制御部４５Ｒと、電流偏差演算部４６Ｒと、電流ＰＩ制御部４７Ｒと、ＰＷＭ制御部４８Ｒと、右失陥検出部４９Ｒとを含む。このような右転舵ＥＣＵ３０Ｒ及びその右転舵制御部３１Ｒの構成要素の構成は、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ及びその左転舵制御部３１Ｌと同様であるため、その詳細な説明を省略する。

また、駆動回路３２Ｒは、右転舵制御部３１Ｒによって制御され、右転舵アクチュエータ５Ｒに電力を供給する。電流検出部３３Ｒは、右転舵アクチュエータ５Ｒを流れる電流の大きさを検出する。右転舵制御部３１Ｒは、右転舵角センサ１１Ｒによって検出される左実転舵角δ_ＲＲが、上位ＥＣＵ２０から与えられる右目標転舵角δ_ＲＴに等しくなるように、駆動回路３２Ｒを制御する。

転舵角偏差演算部４１Ｒは、右目標転舵角δ_ＲＴと右実転舵角δ_ＲＲとの偏差Δδ_Ｒ（Δδ_Ｒ＝δ_ＲＴ－δ_ＲＲ）を演算する。転舵角ＰＩ制御部４２Ｒは、右目標転舵角速度ω_ＲＴを演算する。角速度演算部４３Ｒは、右実転舵角δ_ＲＲの右実転舵角速度ω_ＲＲを演算する。角速度偏差演算部４４Ｒは、右目標転舵角速度ω_ＲＴと右実転舵角速度ω_ＲＲとの偏差Δω_Ｒ（Δω_Ｒ＝ω_ＲＴ－ω_ＲＲ）を演算する。角速度ＰＩ制御部４５Ｒは、右転舵アクチュエータ５Ｒの右目標電流値Ｉ_ＲＴを演算する。電流偏差演算部４６Ｒは、右目標電流値Ｉ_ＲＴと右転舵アクチュエータ５Ｒの実電流値Ｉ_ＲＲとの偏差ΔＩ_Ｒ（ΔＩ_Ｒ＝Ｉ_ＲＴ－Ｉ_ＲＲ）を演算する。電流ＰＩ制御部４７Ｒは、右転舵アクチュエータ５Ｒに流れる実電流値Ｉ_ＲＲを、右目標電流値Ｉ_ＲＴに導くための右転舵アクチュエータ５Ｒの駆動指令値を生成する。ＰＷＭ制御部４８Ｒは、駆動指令値に対応する右ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路３２Ｒに出力し、駆動回路３２Ｒは、駆動指令値に対応した電力を右転舵アクチュエータ５Ｒに供給する。

右失陥検出部４９Ｒは、右転舵機構４Ｒが失陥したか否かを判定し、その判定結果を示す第二失陥情報を上位ＥＣＵ２０に送信する。右転舵機構４Ｒが失陥するとは、右転舵輪３Ｒに対する転舵角制御が正常に行えないことを意味する。右失陥検出部４９Ｒは、例えば、転舵角偏差Δδ_Ｒが第一閾値以上である状態が第一所定時間以上継続した場合、電流偏差ΔＩ_Ｒが第二閾値以上である状態が第二所定時間以上継続した場合等に、右転舵機構４Ｒが失陥したと判定してもよい。なお、上位ＥＣＵ２０は、右転舵ＥＣＵ３０Ｒとの間で通信できない状態が第三所定時間以上継続した場合等に、右転舵機構４Ｒが失陥したと判定してもよい。

次いで、図２を参照しつつ、上位ＥＣＵ２０の制限値決定部２０ｃの処理の詳細を説明する。制限値決定部２０ｃは、目標転舵角に対する車速の制限値を決定する。制限値決定部２０ｃは、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒが失陥していない正常状態と、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒの一方が失陥している異常状態との間で、異なる車速の制限値を決定する。具体的には、制限値決定部２０ｃは、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒのうちの一方に異常が発生した場合、正常時よりも小さい車速の制限値を決定する。

なお、上位ＥＣＵ２０は、左転舵機構４Ｌが失陥した場合、反対側の正常な右転舵機構４Ｒの転舵角を制御することによって、車両１を走行させる。また、上位ＥＣＵ２０は、右転舵機構４Ｒが失陥した場合、正常な左転舵機構４Ｌの転舵角を制御することによって、車両１を走行させる。また、上位ＥＣＵ２０は、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒの両方が失陥した場合、車両１を停止させる指令を発する、又は、運転者に車両１の停止を促す情報を発する。

制限値決定部２０ｃは、左転舵機構４Ｌが失陥した場合、左右の目標転舵角の大きさが同じであれば、左旋回よりも右旋回での車速の制限値を小さくする。同様に、制限値決定部２０ｃは、右転舵機構４Ｒが失陥した場合、左右の目標転舵角の大きさが同じであれば、右旋回よりも左旋回での車速の制限値を小さくする。

具体的には、制限値決定部２０ｃは、図５Ａ及び図５Ｂに示すような目標転舵角と車速の制限値との関係に従って、転舵機構４Ｌ及び４Ｒの正常状態と、転舵機構４Ｌ及び４Ｒの一方の失陥状態とにおいて、車速の制限値を決定し、出力部２０ｄに出力する。

図５Ａは、転舵機構４Ｌ及び４Ｒの正常状態及び左転舵機構４Ｌの失陥状態における転舵角と車速の制限値との関係の一例を示す図である。図５Ｂは、転舵機構４Ｌ及び４Ｒの正常状態及び右転舵機構４Ｒの失陥状態における転舵角と車速の制限値との関係の一例を示す図である。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、横軸は、車速（単位：ｋｍ／ｈ）を示す。縦軸は、左右の転舵の中立位置に対する左旋回の転舵角である左転舵角と、中立位置に対する右旋回の転舵角である右転舵角とを示す。中立位置は、縦軸の「０」に対応する。

図５Ａ及び図５Ｂにおいて、正常制限ラインＬＡＮは、正常状態での転舵角と車速の制限値との関係を示し、失陥制限ラインＬＡＦは、失陥状態での転舵角と車速の制限値との関係を示す。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、失陥制限ラインＬＡＦは、同一の転舵角に対して、車速の制限値が正常制限ラインＬＡＮよりも小さくなるように形成されている。言い換えれば、失陥制限ラインＬＡＦは、同一の車速の制限値に対して、転舵角が正常制限ラインＬＡＮよりも小さくなるように形成されている。

さらに、図５Ａに示すように、左転舵機構４Ｌの失陥状態では、失陥制限ラインＬＡＦは、同じ大きさの転舵角に対して、右旋回での車速の制限値が左旋回の車速の制限値よりも小さくなるように形成されている。同様に、図５Ｂに示すように、右転舵機構４Ｒの失陥状態では、失陥制限ラインＬＡＦは、同じ大きさの転舵角に対して、左旋回での車速の制限値が右旋回の車速の制限値よりも小さくなるように形成されている。

また、正常制限ラインＬＡＮ及び失陥制限ラインＬＡＦは、速度域に応じて、異なる線形を描くように形成されている。具体的に、低速域に相当する車速０以上Ｖ１以下の速度領域では、正常制限ラインＬＡＮ及び失陥制限ラインＬＡＦは設定されない。つまり、低速域では、車速の制限値が設定されない。中速域に相当する車速Ｖ１超Ｖ２以下の速度領域では、転舵角の増加に対する車速の制限値の低下の割合が比較的小さく設定される。高速域に相当する車速Ｖ２超Ｖ３以下では、転舵角の増加に対する車速の制限値の低下の割合が、中速域よりも大幅に大きく設定される。さらに、超高速域に相当する車速Ｖ３超の速度領域では、正常制限ラインＬＡＮ及び失陥制限ラインＬＡＦは設定されていないが、高速域と同様に設定されてもよい。超高速域では、第一ＥＣＵ５０及び／又は第二ＥＣＵ６０が、車両１の速度を車速Ｖ３以下に低下させてもよい。車速Ｖ１の例は、４０ｋｍ／ｈであり、車速Ｖ２の例は、６０ｋｍ／ｈであり、車速Ｖ３の例は、８０ｋｍ／ｈであるが、これに限定されない。

図５Ａ及び図５Ｂに示す関係は、車両１の第一制御情報として、車両１の製造時又は販売前等に予め設定され、記憶部２１に格納される。第一制御情報は、図５Ａ及び図５Ｂによって示されるようなマップとして、記憶部２１に格納されてもよく、正常制限ラインＬＡＮ及び失陥制限ラインＬＡＦを示す関数として、記憶部２１に格納されてもよい。第一制御情報は、車両の形状、サスペンション形式及び性能、駆動方式、走行性能等の車両の特性に応じて、設定され得る。このような第一制御情報は、実際に車両を走行させる走行実験で得られる計測結果に基づき、設定されてもよく、シミュレーション等の仮想実験で得られる計測結果に基づき、設定されてもよい。

制限値決定部２０ｃは、取得される左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒの失陥情報と目標転舵角とを、記憶部２１の第一制御情報に照合することによって、車速の制限値を決定する。例えば、制限値決定部２０ｃは、転舵機構が正常状態である情報と右目標転舵角「Ａａ」とを取得すると、図５Ａ及び図５Ｂに示されるような正常制限ラインＬＡＮを参照することによって、右目標転舵角「Ａａ」に対応する車速の制限値「Ｖａ」を決定する。制限値決定部２０ｃは、左転舵機構４Ｌが失陥状態である情報と右目標転舵角「Ａａ」とを取得すると、図５Ａに示されるような失陥制限ラインＬＡＦを参照することによって、右目標転舵角「Ａａ」に対応し且つ「Ｖａ」よりも小さい車速の制限値「Ｖａ１」を決定する。制限値決定部２０ｃは、右転舵機構４Ｒが失陥状態である情報と左目標転舵角「Ａａ」とを取得すると、図５Ｂに示されるような失陥制限ラインＬＡＦを参照することによって、左目標転舵角「Ａａ」に対応し且つ「Ｖａ」よりも小さい車速の制限値「Ｖａ２」を決定する。

なお、正常制限ラインＬＡＮ及び失陥制限ラインＬＡＦが車速Ｖ３において示す転舵角の大きさよりも目標転舵角の大きさが小さい場合、制限値決定部２０ｃは、車速の制限値を決定しなくてもよく決定してもよい。例えば、決定する場合、制限値決定部２０ｃは、車速の制限値を「Ｖ３」に決定してもよい。

次に、図６を参照しつつ、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００の動作を説明する。具体的には、転舵機構に失陥が発生したときの車両用操舵装置１００の動作を説明する。図６は、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００の動作の流れの一例のフローチャートである。

まず、ステップＳ００１において、車両１が走行を行っている時、上位ＥＣＵ２０の取得部２０ａは、各種情報を取得する。具体的には、取得部２０ａは、操舵角センサ１０によって検出された操舵角、及び車速センサ１２によって検出された車両１の速度を取得する。さらに、取得部２０ａは、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ及び右転舵ＥＣＵ３０Ｒから、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒが失陥しているか否かの失陥情報、並びに、左転舵角センサ１１Ｌ及び右転舵角センサ１１Ｒによって検出された左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒの実転舵角を取得する。

次いで、ステップＳ００２において、上位ＥＣＵ２０の転舵角決定部２０ｂは、取得部２０ａによって取得された操舵角及び車両１の速度を用いて、左又は右の目標転舵角を決定する。

次いで、ステップＳ００３において、上位ＥＣＵ２０の制限値決定部２０ｃは、左転舵機構４Ｌが失陥しているか否かを、左転舵ＥＣＵ３０Ｌから取得された失陥情報に基づき、判定する。また、制限値決定部２０ｃは、左転舵ＥＣＵ３０Ｌと第三所定時間以上、通信できない場合も、左転舵機構４Ｌが失陥していると判定する。制限値決定部２０ｃは、左転舵機構４Ｌが失陥していない場合（ステップＳ００３でＮｏ）、ステップＳ００４に進み、左転舵機構４Ｌが失陥している場合（ステップＳ００３でＹｅｓ）、ステップＳ００５に進む。

ステップＳ００４において、制限値決定部２０ｃは、右転舵機構４Ｒが失陥しているか否かを、右転舵ＥＣＵ３０Ｒから取得された失陥情報に基づき、判定する。また、制限値決定部２０ｃは、右転舵ＥＣＵ３０Ｒと第三所定時間以上、通信できない場合も、右転舵機構４Ｒが失陥していると判定する。制限値決定部２０ｃは、右転舵機構４Ｒが失陥していない場合（ステップＳ００４でＮｏ）、ステップＳ００６に進み、右転舵機構４Ｒが失陥している場合（ステップＳ００４でＹｅｓ）、ステップＳ００７に進む。

ステップＳ００５において、制限値決定部２０ｃは、ステップＳ００４と同様に、右転舵機構４Ｒが失陥しているか否かを判定する。制限値決定部２０ｃは、右転舵機構４Ｒが失陥していない場合（ステップＳ００５でＮｏ）、ステップＳ００８に進み、右転舵機構４Ｒが失陥している場合（ステップＳ００５でＹｅｓ）、ステップＳ０１０に進む。

ステップＳ００６において、制限値決定部２０ｃは、正常状態での車速の制限値を決定し、出力部２０ｄに出力する。具体的には、制限値決定部２０ｃは、転舵角と車速の制限値との関係を示す図５Ａ及び図５Ｂのような左旋回又は右旋回の正常制限ラインＬＡＮを記憶部２１において参照し、左又は右の目標転舵角に対応する車速の制限値を決定する。

ステップＳ００７において、制限値決定部２０ｃは、右転舵機構４Ｒの失陥状態での車速の制限値を決定し、出力部２０ｄに出力する。具体的には、制限値決定部２０ｃは、転舵角と車速の制限値との関係を示す図５Ｂのような左旋回又は右旋回の失陥制限ラインＬＡＦを記憶部２１において参照し、左又は右の目標転舵角に対応する車速の制限値を決定する。

ステップＳ００８において、制限値決定部２０ｃは、左転舵機構４Ｌの失陥状態での車速の制限値を決定し、出力部２０ｄに出力する。具体的には、制限値決定部２０ｃは、図５Ａのような左旋回又は右旋回の失陥制限ラインＬＡＦを記憶部２１において参照し、左又は右の目標転舵角に対応する車速の制限値を決定する。

ステップＳ００９において、出力部２０ｄは、決定された車速の制限値以下の速度で車両１を走行させる指令を、第一ＥＣＵ５０及び第二ＥＣＵ６０の少なくとも一方に出力する。第一ＥＣＵ５０及び第二ＥＣＵ６０の少なくとも一方は、車速が制限値以下となるように、動力装置５１及びブレーキ装置６１を制御する。

ステップＳ０１０において、上位ＥＣＵ２０は、車両１の停車を運転者に促す情報を表示する指令、又は、ブレーキ等を作動させ車両１を停車させる指令を、第一ＥＣＵ５０及び第二ＥＣＵ６０等に出力する。

上述のように実施の形態１に係る車両用操舵装置１００の制御装置９０は、互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構４Ｌ及び４Ｒを備え且つ左右の転舵輪３Ｌ及び３Ｒを個別に転舵する車両用操舵装置１００の制御装置である。制御装置９０は、車両１の旋回に関する情報である旋回情報を取得し且つ取得された旋回情報に対応する車速の制限値を決定する制限値決定部２０ｃと、決定された車速の制限値を車両１の制御装置である車両制御装置に出力する出力部２０ｄとを備える。制限値決定部２０ｃは、左右の転舵機構４Ｌ及び４Ｒのうちの一方に異常が発生した場合、正常時よりも小さい車速の制限値を決定する。

上記構成によると、車両用操舵装置１００は、転舵機構４Ｌ及び４Ｒのうちの一方に異常が発生した場合、異常が発生していない転舵機構４Ｌ又は４Ｒを制御して、車両１を走行させることができる。この場合、異常が発生していない転舵機構４Ｌ又は４Ｒの実転舵角が異常の発生前後で同じであっても、旋回半径が大きくなる等、車両１の旋回性能が低下する。制御装置９０は、車両１の旋回に関する旋回情報に対応する車速の制限値を、転舵機構４Ｌ又は４Ｒの異常時において、正常時よりも小さくする。よって、このような異常時における車両１の旋回速度が抑えられる。従って、車両用操舵装置１００は、互いに連結されていない左右の転舵機構４Ｌ及び４Ｒの一方に異常が発生した場合、車両１の旋回走行を安定化することができる。

また、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００の制御装置９０において、制限値決定部２０ｃは、旋回情報として、転舵機構４Ｌ及び４Ｒにおける転舵輪３Ｌ及び３Ｒの転舵角を取得し、且つ取得された転舵角に対応する車速の制限値を決定する。例えば、車両１に可能な旋回速度は、転舵角が大きくなる程低くなる。上記構成において、車速の制限値は、転舵角に応じて決定されるため、車両１の旋回走行の安定化が可能になる。例えば、車速の制限値は、転舵角が大きくなる程、小さくなるように決定されると、車両１の旋回走行の効果的な安定化が可能になる。

また、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００の制御装置９０において、制限値決定部２０ｃは、左転舵機構４Ｌに異常が発生した場合、左旋回よりも右旋回での車速の制限値を小さくし、右転舵機構４Ｒに異常が発生した場合、右旋回よりも左旋回での車速の制限値を小さくする。例えば、左転舵機構４Ｌに異常が発生した場合、車両１における右旋回つまり左転舵機構４Ｌと反対方向への旋回の能力は、左旋回つまり左転舵機構４Ｌと同方向への旋回の能力よりも低くなる。右転舵機構４Ｒに異常が発生した場合、車両１における左旋回つまり右転舵機構４Ｒと反対方向への旋回の能力は、右旋回つまり右転舵機構４Ｒと同方向への旋回の能力よりも低くなる。上述のように決定された車速の制限値は、異常が発生した転舵機構と同方向の旋回よりも反対方向の旋回において、より小さいため、車両１の旋回走行の効果的な安定化が可能になる。

また、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００は、制御装置９０と、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒとを備え、左転舵機構４Ｌは、左転舵輪３Ｌを個別に転舵するための駆動力を発生する左転舵アクチュエータ５Ｌを有し、右転舵機構４Ｒは、右転舵輪３Ｒを個別に転舵するための駆動力を発生する右転舵アクチュエータ５Ｒを有する。上述のような車両用操舵装置１００は、実施の形態１に係る制御装置９０と同様の効果を奏することができる。

［実施の形態２］
実施の形態２に係る車両用操舵装置を説明する。実施の形態２に係る車両用操舵装置において、上位ＥＣＵ２０の制限値決定部２２０ｃは、車両１の目標軌跡と車速の制限値との関係に基づき、車速の制限値を決定する。以下において、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

図７に示すように、実施の形態２に係る車両用操舵装置の上位ＥＣＵ２０は、取得部２２０ａと、転舵角決定部２０ｂと、制限値決定部２２０ｃと、出力部２０ｄとを含む。転舵角決定部２０ｂ及び出力部２０ｄは、実施の形態１と同じである。なお、図７は、実施の形態２に係る車両用操舵装置の上位ＥＣＵ２０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

取得部２２０ａは、実施の形態１の取得部２０ａと同様の情報を取得する。さらに、取得部２２０ａは、車両１が目標とする走行軌跡である目標軌跡の情報を取得する。具体的には、取得部２２０ａは、ＩＶＩ機器７１（図１参照）によって生成されるナビゲーション情報又はＩＶＩ機器７１によって取得される道路情報に基づく目標軌跡の情報を、第三ＥＣＵ７０から取得してもよい。又は、取得部２２０ａは、計測装置８１（図１参照）によって取得される情報に基づく目標軌跡の情報を、第四ＥＣＵ８０から取得してもよい。

ＩＶＩ機器７１によって生成されるナビゲーション情報は、ＧＰＳ（Global Positioning System）システムを利用した情報である。ナビゲーション情報は、地図情報、地図上での車両１の位置、及び地図上での車両１の走行予定経路を含んでもよい。後述する制限値決定部２２０ｃは、上記情報から車両１の目標軌跡を算出してもよい。又は、ＩＶＩ機器７１若しくは第三ＥＣＵ７０が、車両１の目標軌跡を算出し、目標軌跡の情報として取得部２２０ａに出力してもよい。

ＩＶＩ機器７１によって取得される道路情報は、道路管理者又はその他の情報提供サービス機関から、無線通信を介して取得される道路情報であってもよい。このような道路情報は、車両１が走行中又は走行予定の道路の線形等の情報を含んでもよい。後述する制限値決定部２２０ｃは、道路情報から車両１の目標軌跡を算出してもよい。又は、取得される道路情報が、車両１の目標軌跡を含んでもよい。又は、ＩＶＩ機器７１若しくは第三ＥＣＵ７０が道路情報から車両１の目標軌跡を算出し、取得部２２０ａに出力してもよい。

計測装置８１によって取得される情報は、車両１の前方を撮影するカメラの画像であってもよい。後述する制限値決定部２２０ｃは、カメラの画像から車両１が走行する道路を抽出し、道路の線形を算出することによって、車両１の目標軌跡を算出してもよい。又は、第四ＥＣＵ８０が、カメラの画像から車両１が走行する道路の線形を算出することによって、車両１の目標軌跡を算出し、取得部２２０ａに出力してもよい。カメラの画像から道路を抽出する技術、及び、画像内の道路の線形を算出する技術は、例えば、特開平９－３１９８７２号公報に開示されている。このような技術は既知の技術であるため、その詳細な説明を省略する。

本実施の形態では、車両１の目標軌跡は、図８に示すように、車両１がこれから走行する予定の軌跡である目標軌跡ラインＴＬの旋回半径Ｒ及び曲率１／Ｒの少なくとも一方で表される。なお、車両１の目標軌跡は、目標軌跡の旋回半径及び曲率に限定されず、目標軌跡に含まれる各旋回半径での旋回角、及び目標軌跡に含まれる各旋回半径での軌跡長等を含んでもよい。又は、目標軌跡は、地図上の座標又は車両１を基準とする座標等を用いた軌跡を示す関数で表されてもよい。なお、図８は実施の形態２に係る車両１の目標軌跡の一例を示す模式的な平面図である。

記憶部２１は、車両１の目標軌跡と車速の制限値との関係を示す第二制御情報を、制御マップ又は数式等の形式で格納する。図９Ａ及び図９Ｂに示すように、本実施の形態では、第二制御情報は、車両１の目標軌跡の曲率と車速の制限値との関係を示すが、これに限定されず、目標軌跡の情報と車速の制限値との関係を示すものであればよい。なお、図９Ａは、転舵機構４Ｌ及び４Ｒの正常状態及び左転舵機構４Ｌの失陥状態における車両１の目標軌跡の曲率と車速の制限値との関係の一例を示す図である。図９Ｂは、転舵機構４Ｌ及び４Ｒの正常状態及び右転舵機構４Ｒの失陥状態における車両１の目標軌跡の曲率と車速の制限値との関係の一例を示す図である。

制限値決定部２２０ｃは、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒの失陥情報と、車両１の目標軌跡とを取得する。制限値決定部２２０ｃは、取得された失陥情報及び目標軌跡を、記憶部２１の第二制御情報に照合することによって、当該失陥情報及び目標軌跡に対応する車速の制限値を決定し、出力部２０ｄに出力する。ここで、目標軌跡は、旋回情報の一例である。

図９Ａ及び図９Ｂにおいて、横軸は、車速（単位：ｋｍ／ｈ）を示す。縦軸は、左旋回及び右旋回の目標軌跡の曲率を示す。縦軸では、曲率が最小つまり０となる中央位置に対して、上方の領域は左旋回の曲率を示し、下方の領域は右旋回の曲率を示す。左旋回の曲率は上方に向かって大きくなり、右旋回の曲率は下方に向かって大きくなる。

図９Ａ及び図９Ｂそれぞれにおいて、正常制限ラインＬＣＮ及び失陥制限ラインＬＣＦが、左旋回及び右旋回に対応して形成されている。正常制限ラインＬＣＮは、正常状態での目標軌跡の曲率と車速の制限値との関係を示し、失陥制限ラインＬＣＦは、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒのいずれかの失陥状態での目標軌跡の曲率と車速の制限値との関係を示す。失陥制限ラインＬＣＦは、同一の曲率に対して、車速の制限値が正常制限ラインＬＣＮよりも小さくなるように形成されている。言い換えれば、失陥制限ラインＬＣＦは、同一の車速の制限値に対して、曲率が正常制限ラインＬＣＮよりも小さくなるように形成されている。

さらに、図９Ａに示すように、左転舵機構４Ｌの失陥状態では、失陥制限ラインＬＣＦは、同じ大きさの曲率に対して、右旋回での車速の制限値が左旋回の車速の制限値よりも小さくなるように形成されている。同様に、図９Ｂに示すように、右転舵機構４Ｒの失陥状態では、失陥制限ラインＬＣＦは、同じ大きさの曲率に対して、左旋回での車速の制限値が右旋回の車速の制限値よりも小さくなるように形成されている。

また、正常制限ラインＬＣＮ及び失陥制限ラインＬＣＦは、速度域に応じて異なる線形を描くように形成されている。具体的に、低速域に相当する車速０以上Ｖ１以下の速度領域では、正常制限ラインＬＣＮ及び失陥制限ラインＬＣＦは設定されない。中速域に相当する車速Ｖ１超Ｖ２以下の速度領域では、曲率の増加に対する車速の制限値の低下の割合が比較的小さく設定される。高速域に相当する車速Ｖ２超Ｖ３以下では、曲率の増加に対する車速の制限値の低下の割合が、中速域よりも大幅に大きく設定される。さらに、超高速域に相当する車速Ｖ３超の速度領域では、正常制限ラインＬＣＮ及び失陥制限ラインＬＣＦは設定されていないが、高速域と同様に設定されてもよい。超高速域では、第一ＥＣＵ５０及び／又は第二ＥＣＵ６０が、車両１の速度を車速Ｖ３以下に低下させてもよい。

図９Ａ及び図９Ｂに示す関係は、第二制御情報として、車両１の製造時又は販売前等に予め設定され、記憶部２１に格納される。第二制御情報は、図９Ａ及び図９Ｂによって示されるようなマップとして、記憶部２１に格納されてもよく、正常制限ラインＬＣＮ及び失陥制限ラインＬＣＦを示す関数として、記憶部２１に格納されてもよい。第二制御情報は、第一制御情報と同様に、車両の特性に応じて、設定され得る。このような第二制御情報は、実際に車両を走行させる走行実験で得られる計測結果に基づき、設定されてもよく、シミュレーション等の仮想実験で得られる計測結果に基づき、設定されてもよい。

例えば、制限値決定部２２０ｃは、転舵機構が正常状態である情報と右旋回の目標軌跡の曲率「Ｃｂ」とを取得すると、図９Ａ及び図９Ｂに示されるような正常制限ラインＬＣＮを参照することによって、曲率「Ｃｂ」に対応する車速の制限値「Ｖｂ」を決定する。制限値決定部２２０ｃは、左転舵機構４Ｌが失陥状態である情報と右旋回の目標軌跡の曲率「Ｃｂ」とを取得すると、図９Ａに示されるような失陥制限ラインＬＣＦを参照することによって、曲率「Ｃｂ」に対応し且つ「Ｖｂ」よりも小さい車速の制限値「Ｖｂ１」を決定する。制限値決定部２２０ｃは、右転舵機構４Ｒが失陥状態である情報と左旋回の目標軌跡の曲率「Ｃｂ」とを取得すると、図９Ｂに示されるような失陥制限ラインＬＣＦを参照することによって、曲率「Ｃｂ」に対応し且つ「Ｖｂ」よりも小さい車速の制限値「Ｖｂ２」を決定する。

なお、正常制限ラインＬＣＮ及び失陥制限ラインＬＣＦが車速Ｖ３において示す曲率の大きさよりも目標軌跡の曲率が小さい場合、制限値決定部２２０ｃは、車速の制限値を決定しなくてもよく決定してもよい。例えば、決定する場合、制限値決定部２２０ｃは、車速の制限値を「Ｖ３」に決定してもよい。

上述のような実施の形態２に係る車両用操舵装置によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。さらに、実施の形態２に係る車両用操舵装置の制御装置９０において、制限値決定部２２０ｃは、旋回情報として、車両１が目標とする走行軌跡である目標軌跡の情報を取得し、且つ取得された目標軌跡に対応する車速の制限値を決定する。例えば、車両１に可能な旋回速度は、目標軌跡の旋回半径が小さくなる、つまり曲率が大きくなる程低くなる。上記構成において、車速の制限値は、目標軌跡に応じて決定されるため、車両１の旋回走行の安定化が可能になる。例えば、車速の制限値は、目標軌跡の旋回半径が小さくなる、つまり曲率が大きくなる程、小さくなるように決定されると、車両１の旋回走行の効果的な安定化が可能になる。また、目標軌跡に基づく車速の制限値は、目標軌跡に沿って走行する車両１の走行状態を反映することができ、車両１の旋回走行の安定化に効果的である。

［実施の形態３］
実施の形態３に係る車両用操舵装置を説明する。実施の形態３に係る車両用操舵装置において、上位ＥＣＵ２０の制限値決定部３２０ｃは、車両１の目標転舵角と車速の制限値との関係と車両１の目標軌跡と車速の制限値との関係とに基づき、車速の制限値を決定する。以下において、実施の形態１及び２と異なる点を中心に説明する。

図１０に示すように、実施の形態３に係る車両用操舵装置の上位ＥＣＵ２０は、取得部２２０ａと、転舵角決定部２０ｂと、制限値決定部３２０ｃと、出力部２０ｄとを含む。取得部２２０ａは、実施の形態２と同じであり、転舵角決定部２０ｂ及び出力部２０ｄは、実施の形態１と同じである。なお、図１０は、実施の形態３に係る車両用操舵装置の上位ＥＣＵ２０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

記憶部２１は、実施の形態１と同様の第一制御情報と、実施の形態２と同様の第二制御情報とを制御マップ又は数式等の形式で格納する。第一制御情報は、図５Ａ及び図５Ｂに示されるような車両１の目標転舵角と車速の制限値との関係を示し、第二制御情報は、図９Ａ及び図９Ｂに示されるような車両１の目標軌跡と車速の制限値との関係を示す。

制限値決定部３２０ｃは、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒの失陥情報と、車両１の目標転舵角と、車両１の目標軌跡とを取得する。制限値決定部３２０ｃは、取得された目標転舵角及び目標軌跡を併用し、目標転舵角と目標軌跡と失陥情報とに基づき、車速の制限値を決定する。具体的には、本実施の形態では、制限値決定部３２０ｃは、車両１の目標転舵角及び目標軌跡の両方を取得した場合、目標軌跡を用いる。そして、制限値決定部３２０ｃは、取得された失陥情報及び目標軌跡を、記憶部２１の第二制御情報に照合することによって、車速の制限値を決定する。制限値決定部３２０ｃは、車両１の目標軌跡を取得できず目標転舵角のみを取得した場合、取得された失陥情報及び目標転舵角を、記憶部２１の第一制御情報に照合することによって、車速の制限値を決定する。制限値決定部３２０ｃは、決定された車速の制限値を出力部２０ｄに出力する。

上述のような実施の形態３に係る車両用操舵装置によれば、実施の形態１及び２と同様の効果が得られる。さらに、実施の形態３に係る車両用操舵装置の制御装置９０では、制限値決定部３２０ｃは、旋回情報として、転舵機構４Ｌ及び４Ｒにおける転舵輪３Ｌ及び３Ｒの転舵角と、車両１が目標とする走行軌跡である目標軌跡の情報とを取得し、且つ取得された転舵角及び目標軌跡を併用して、車速の制限値を決定する。上記構成によると、制限値決定部３２０ｃは、転舵角及び目標軌跡を併用して車速の制限値を決定するため、車両１の旋回走行をより安定化させる車速の制限値を決定することができる。

また、実施の形態３に係る車両用操舵装置の制御装置９０では、制限値決定部３２０ｃは、車速の制限値の決定に、転舵角よりも高い優先度で、目標軌跡を用いてもよい。転舵角は、ステアリングホイール２の操舵角の変化に応じて変化し得るため、転舵角に対応して決定される車速の制限値も、操舵角と同様に変化し得る。目標軌跡に対応して決定される車速の制限値の変化の頻度は、転舵角に対応して決定される車速の制限値よりも少ない。よって、目標軌跡に対応して決定される車速の制限値に基づく車両１の走行は、転舵角に対応して決定される車速の制限値に基づく走行よりも、安定し得る。よって、車両１の旋回走行の効果的な安定化が可能になる。

［その他］
以上、本発明の１つ以上の態様に係る車両用操舵装置等について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の１つ以上の態様の範囲内に含まれてもよい。

例えば、実施の形態３に係る車両用操舵装置では、上位ＥＣＵ２０の制限値決定部３２０ｃは、車両１の目標転舵角及び目標軌跡の両方を取得した場合、車速の制限値の決定のために目標軌跡を用いたが、これに限定されない。例えば、制限値決定部３２０ｃは、目標転舵角及び目標軌跡の両方を用いてもよい。具体的には、制限値決定部３２０ｃは、目標転舵角及び失陥情報を記憶部２１の第一制御情報に照合することによって、目標転舵角に基づく車速の制限値を算出し、且つ、目標軌跡及び失陥情報を記憶部２１の第二制御情報に照合することによって、目標軌跡に基づく車速の制限値を算出してもよい。そして、制限値決定部３２０ｃは、目標転舵角に基づく車速の制限値及び目標軌跡に基づく車速の制限値のうち、より小さい制限値を車速の制限値に決定してもよい。これにより、安全且つ安定した車両１の走行が可能になる。

また、実施の形態１～３に係る車両用操舵装置において、上位ＥＣＵ２０は、車両１の転舵機構４Ｌ及び４Ｒが正常である場合も、車両１の目標転舵角及び目標軌跡の少なくとも一方に基づく車速の制限値を決定したが、これに限定されない。上位ＥＣＵ２０は、車両１の転舵機構４Ｌ及び４Ｒが正常である場合、車速の制限値を設定しなくてもよい。

また、実施の形態１～３に係る車両用操舵装置において、車速の制限値は、上位ＥＣＵ２０によって決定されたが、これに限定されない。例えば、車速の制限値は、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ及び右転舵ＥＣＵ３０Ｒの少なくとも一方によって決定されてもよく、第一ＥＣＵ５０及び第二ＥＣＵ６０等の上位ＥＣＵ２０、左転舵ＥＣＵ３０Ｌ及び右転舵ＥＣＵ３０Ｒ以外のＥＣＵによって決定されてもよい。

また、実施の形態１及び３に係る車両用操舵装置において、上位ＥＣＵ２０は、目標転舵角を用いて、車両１の車速の制限値を決定していたが、これに限定されない。上位ＥＣＵ２０は、転舵輪３Ｌ及び３Ｒの実転舵角を用いて、車速の制限値を決定してもよい。例えば、上位ＥＣＵ２０は、左転舵機構４Ｌが失陥した場合、右転舵輪３Ｒの実転舵角を用いて車速の制限値を決定し、右転舵機構４Ｒが失陥した場合、左転舵輪３Ｌの実転舵角を用いて車速の制限値を決定してもよい。

また、実施の形態１～３に係る車両用操舵装置において、上位ＥＣＵ２０は、車速の制限値での走行を指令する走行指令を、第一ＥＣＵ５０及び第二ＥＣＵ６０の少なくとも一方に出力し、車両１の速度を車速の制限値以下に維持する制御を行わせていたが、これに限定されない。上位ＥＣＵ２０は、車速の制限値を運転者に報知してもよい。例えば、上位ＥＣＵ２０は、車速が制限値に達すると、視覚的、聴覚的及び／又は振動によって、警告を運転者に発してもよい。上位ＥＣＵ２０は、視覚的及び／聴覚的な警告を、第三ＥＣＵ７０を介して、ＩＶＩ機器７１に出力させてもよい。上位ＥＣＵ２０は、他のＥＣＵに介して、ステアリングホイール２を振動させることによって、振動による警告を発してもよい。

また、実施の形態１～３に係る車両用操舵装置は、自動運転機能を備えない車両に搭載されてもよく、自動運転機能を備える車両に搭載されてもよい。自動運転機能は、運転支援に該当する自動運転レベル１から完全自動運転に該当する自動運転レベル５までのいかなる自動運転レベルであってもよい。

また、実施の形態１～３において、車両１は、車両１の速度を制限値以下に制御するために、動力装置５１及び／又はブレーキ装置６１を制御していたが、これに限定されない。例えば、車両１が回生用のモータを備える場合、車両１は、回生用のモータの負荷を増加させることによって、車速を制御してもよい。

また、上述したように、本発明の技術は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読取可能な記録ディスク等の記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ－ＲＯＭ等の不揮発性の記録媒体を含む。

例えば、上記実施の形態に含まれる各処理部は典型的には集積回路であるＬＳＩ（Large Scale Integration：大規模集積回路）として実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。

また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

なお、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵなどのプロセッサ等のプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、上記構成要素の一部又は全部は、脱着可能なＩＣ（Integrated Circuit）カード又は単体のモジュールから構成されてもよい。ＩＣカード又はモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカード又はモジュールは、上記のＬＳＩ又はシステムＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ＩＣカード又はモジュールは、その機能を達成する。これらＩＣカード及びモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。

本発明の制御方法は、例えば、互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構を備え且つ左右の転舵輪を個別に転舵する車両用操舵装置の制御方法であって、車両の旋回に関する情報である旋回情報を取得し、前記左右の転舵機構に異常が発生したか否かを検出し、取得された前記旋回情報に対応する車速の制限値を、前記左右の転舵機構に異常が発生したか否かに応じて、決定し、決定された前記車速の制限値を前記車両の制御装置である車両制御装置に出力し、前記左右の転舵機構のうちの一方に異常が発生した場合の前記車速の制限値は、前記左右の転舵機構の両方が正常である場合の前記車速の制限値よりも小さい。このような制御方法は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）及びＣＰＵなどのプロセッサ、ＬＳＩなどの回路、ＩＣカード又は単体のモジュール等によって、実現されてもよい。

さらに、本発明の技術は、ソフトウェアプログラム又はソフトウェアプログラムからなるデジタル信号によって実現されてもよく、プログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。例えば、このようなプログラムは、車両の旋回に関する情報である旋回情報を取得し、互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構に異常が発生したか否かを検出し、取得された前記旋回情報に対応する車速の制限値を、前記左右の転舵機構に異常が発生したか否かに応じて、決定し、決定された前記車速の制限値を前記車両の制御装置である車両制御装置に出力し、前記左右の転舵機構のうちの一方に異常が発生した場合の前記車速の制限値は、前記左右の転舵機構の両方が正常である場合の前記車速の制限値よりも小さいことをコンピュータに実行させる。

本発明に係る技術は、各転舵輪を転舵させる機構が独立している車両用操舵装置に有用である。

１ 車両、３Ｌ 左転舵輪、３Ｒ 右転舵輪、４Ｌ 左転舵機構、４Ｒ 右転舵機構、５Ｌ 左転舵アクチュエータ（左アクチュエータ）、５Ｒ 右転舵アクチュエータ（右アクチュエータ）、２０ 上位ＥＣＵ、２０ｃ，２２０ｃ，３２０ｃ 制限値決定部（決定部）、２０ｄ 出力部、５０ 第一ＥＣＵ（車両制御装置）、６０ 第二ＥＣＵ（車両制御装置）、９０ 制御装置、１００ 車両用操舵装置。

Claims (9)

1. 互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構を備え且つ左右の転舵輪を個別に転舵する車両用操舵装置の制御装置であって、
   車両の旋回に関する情報である旋回情報を取得し、取得された前記旋回情報に対応する車速の制限値を決定する決定部と、
   決定された前記車速の制限値を前記車両の制御装置である車両制御装置に出力する出力部とを備え、
   前記決定部は、前記左右の転舵機構のうちの一方に異常が発生した場合、正常時よりも小さい前記車速の制限値を決定する
   制御装置。
2. 前記決定部は、前記旋回情報として、前記転舵機構における前記転舵輪の転舵角を取得し、取得された前記転舵角に対応する前記車速の制限値を決定する
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記決定部は、前記旋回情報として、前記車両が目標とする走行軌跡である目標軌跡の情報を取得し、取得された前記目標軌跡に対応する前記車速の制限値を決定する
   請求項１に記載の制御装置。
4. 前記決定部は、前記旋回情報として、前記転舵機構における前記転舵輪の転舵角と、前記車両が目標とする走行軌跡である目標軌跡の情報とを取得し、取得された前記転舵角及び前記目標軌跡を併用して、前記車速の制限値を決定する
   請求項１に記載の制御装置。
5. 前記決定部は、前記車速の制限値の決定に、前記転舵角よりも高い優先度で、前記目標軌跡を用いる
   請求項４に記載の制御装置。
6. 前記決定部は、
   前記左の転舵機構に異常が発生した場合、左旋回よりも右旋回での前記車速の制限値を小さくし、
   前記右の転舵機構に異常が発生した場合、右旋回よりも左旋回での前記車速の制限値を小さくする
   請求項１～５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の制御装置と、
   前記左の転舵機構及び前記右の転舵機構とを備え、
   前記左の転舵機構は、前記左の転舵輪を個別に転舵するための駆動力を発生する左アクチュエータを有し、
   前記右の転舵機構は、前記右の転舵輪を個別に転舵するための駆動力を発生する右アクチュエータを有する
   車両用操舵装置。
8. 互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構を備え且つ左右の転舵輪を個別に転舵する車両用操舵装置の制御方法であって、
   車両の旋回に関する情報である旋回情報を取得し、
   前記左右の転舵機構に異常が発生したか否かを検出し、
   取得された前記旋回情報に対応する車速の制限値を、前記左右の転舵機構に異常が発生したか否かに応じて、決定し、
   決定された前記車速の制限値を前記車両の制御装置である車両制御装置に出力し、
   前記左右の転舵機構のうちの一方に異常が発生した場合の前記車速の制限値は、前記左右の転舵機構の両方が正常である場合の前記車速の制限値よりも小さい
   制御方法。
9. 車両の旋回に関する情報である旋回情報を取得し、
   互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構に異常が発生したか否かを検出し、
   取得された前記旋回情報に対応する車速の制限値を、前記左右の転舵機構に異常が発生したか否かに応じて、決定し、
   決定された前記車速の制限値を前記車両の制御装置である車両制御装置に出力し、
   前記左右の転舵機構のうちの一方に異常が発生した場合の前記車速の制限値は、前記左右の転舵機構の両方が正常である場合の前記車速の制限値よりも小さい
   ことをコンピュータに実行させるプログラム。

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