JP2010214995A - 車両用舵角制御装置及び車両用舵角制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】前輪転舵アクチュエータ５の異常が解消してから通常の４輪操舵制御に復帰する時間を短縮する。
【解決手段】前輪転舵アクチュエータ５の異常を検出し且つ後輪転舵アクチュエータ９の異常を検出していない場合には、後輪の転舵角を中立位置の角度に制御すると共に前輪転舵アクチュエータ５の駆動を禁止し、前輪転舵アクチュエータ５の異常を検出し且つ後輪転舵アクチュエータ９の異常を検出している場合には、上記前輪転舵アクチュエータ５及び後輪転舵アクチュエータ９の駆動を禁止する。更に、上記後輪転舵アクチュエータ９の異常を検出した後に、当該後輪転舵アクチュエータ９の異常が検出されなくなると、上記後輪の転舵角を中立位置の角度に制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、操向輪である前輪と後輪とをそれぞれ個別のアクチュエータで転舵制御する車両用舵角制御の技術に関する。

４輪操舵車両（４ＷＳ）では、ステアリングホイールの操舵角（以下、単に操舵角と呼ぶ。）に応じて、操向輪である前輪の転舵に加えて、後輪も転舵する。例えば、非特許文献１に記載のような車両では、上記操舵角に対応する転舵角に対し、車両状態等に応じた補正転舵角だけ、前輪転舵アクチュエータによって前輪転舵角を変更する。また、車両状態等に応じ、後輪も後輪転舵アクチュエータで転舵する。これによって、４輪操舵を実現する。
このとき、前輪転舵アクチュエータに過熱等の暫定的な異常が発生した場合、前輪転舵アクチュエータと後輪転舵アクチュエータの動作を停止するフェールセーフ制御を行う。

「ＳＫＹＬＩＮＥ Ｖ３６型系車 新型車解説書」、日産自動車株式会社、２００６年１１月、ｐ．ＳＴＣ−２７

しかし、前輪転舵アクチュエータと後輪転舵アクチュエータの動作を停止すると、補正転舵角及び後輪の転舵角は異常が発生した時点の角度で保持される。このため、前輪転舵アクチュエータの異常が解消した時点では、操舵角に対応する前輪転舵角と実舵角とに偏差が発生し、運転者に違和感を与える可能性が有る。これを防止する為に、通常の４輪操舵制御に戻る前に次の復帰処理を行う。その復帰処理は、前輪転舵アクチュエータの異常解消を検出すると、後輪の転舵角を中立位置に復帰させる処理の後に、前輪側の保持された補正転舵角についても復帰制御を実施する。そして、この前輪の暫定的な異常からの復帰時における、上記復帰処理の動作に要する時間が長くなるほど、運転者に違和感を与え易くなる懸念がある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、前輪転舵アクチュエータの異常が解消してから通常の４輪操舵制御に復帰する時間を短縮することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両用舵角制御は、前輪転舵アクチュエータの異常を検出し且つ後輪転舵アクチュエータの異常を検出していない場合には、後輪の転舵角を中立位置の角度に制御すると共に前輪転舵アクチュエータの駆動を禁止し、前輪転舵アクチュエータの異常を検出し且つ後輪転舵アクチュエータの異常を検出している場合には、上記前輪転舵アクチュエータ及び後輪転舵アクチュエータの駆動を禁止する。更に、上記後輪転舵アクチュエータの異常を検出した後に、当該後輪転舵アクチュエータの異常が検出されなくなると、上記後輪の転舵角を中立位置の角度に制御する。

本発明によれば、前輪転舵アクチュエータが異常の間に、後輪転舵アクチュエータが異常となっていない場合若しくは異常が解消した場合には、前輪転舵アクチュエータの異常が解消する前であっても、後輪の転舵角を中立位置に復帰させる処理を開始する。
これによって、前輪転舵アクチュエータの異常が解消してから通常の４輪操舵制御に復帰する時間を短縮する。その短縮分、前輪転舵アクチュエータの一時的な異常から復帰に対する、運転者へ違和感を与えがたくなる。

本発明に基づく実施形態に係る車両の構成図である。 本発明に基づく実施形態に係る舵角制御コントローラを説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る目標値生成部の構成を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る目標出力値生成部の構成を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る中立復帰制御演算部の構成を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る中立復帰制御演算部の処理を説明する図である。 タイムチャート例を示す図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（構成）
図１に本実施形態に係る車両の構成図を示す。
まず構成について図１を参照しながら説明する。
運転者が操作するステアリングホイール１は前輪転舵機構ＳＳを介して前輪８に連結する。すなわち、ステアリングホイール１にステアリング入力軸２が連結する。そのステアリング入力軸２に対し、ステアリング出力軸が連結する。そのステアリング出力軸は、ラックアンドピニオン機構を介してラック軸７に連結する。すなわち、ステアリング出力軸に連結するピニオンがラック軸７のラックに噛み合う。ラック軸７は、車幅方向に軸を向けて配置してある。そして、ステアリング出力軸を回動変位させることで、ラック軸７は車幅方向に向けて軸方向変位する。上記ラック軸７の左右端部は、それぞれ左右のタイロッドを介して各前輪８のナックルに連結する。

上記ステアリング出力軸に、前輪転舵アクチュエータ５が連結する。前輪転舵アクチュエータ５は、前輪転舵コントローラ６からの指令に基づきステアリング出力軸を回動変位する。具体的には、前輪転舵アクチュエータ５は、操舵角に対するピニオン角を変更することで、操向輪である前輪８の転舵角を、前輪転舵コントローラ６からの指令に応じた転舵角に制御する。すなわち、前輪８は、上記前輪転舵機構ＳＳによってステアリングホイールの操舵角θに応じた転舵角だけ転舵すると共に、前輪転舵アクチュエータ５によって操舵角と転舵角との比（以下、ギヤ比と記載する。）を調整することで転舵角を変更して、目標前輪転舵角α^*となるように調整される。すなわち、目標前輪転舵角α^*と操舵角θに応じた転舵角との差である補正転舵角分だけ、前輪転舵アクチュエータ５によって加減制御が行われることとなる。

なお、前輪転舵アクチュエータ５の転舵用モータに転舵アクチュエータ角度センサ（不図示）を設ける。転舵アクチュエータ角度センサは、前輪転舵アクチュエータ５のモータの回転角度位置を検出し、その検出信号をフィードバック制御量として前輪転舵コントローラ６に出力する。
ここで、ステアリング入力軸２に対し、メカニカルバックアップ装置３を介してステアリング出力軸が連結しても良い。メカニカルバックアップ装置３は、通常状態では、ステアリング入力軸２とステアリング出力軸との間のトルク伝達を切った状態とする。また、メカニカルバックアップ装置は、舵角制御コントローラ４からの指令に基づき、ステアリング入力軸２とステアリング出力軸とを接続してトルク伝達を可能な状態とする。この場合には、前輪転舵アクチュエータ５は、目標前輪転舵角α^*となるようステアリング出力軸を回転駆動する。

また、符号９は、後輪転舵アクチュエータである。後輪転舵アクチュエータ９は、後輪転舵コントローラ１０からの信号に応じて、ラック軸１１を車幅方向に向けて軸方向変位する。上記ラック軸１１の左右端部は、それぞれ左右のタイロッドを介して後輪１２用のナックルに連結する。なお、後輪転舵アクチュエータ９の転舵用モータに転舵アクチュエータ角度センサ（不図示）を設ける。転舵アクチュエータ角度センサは、後輪転舵アクチュエータ９のモータの回転角度位置を検出し、その検出信号をフィードバック制御量として後輪転舵コントローラ１０に出力する。
また、前輪転舵アクチュエータ異常検出手段３０、及び後輪転舵アクチュエータ異常検出手段３１を備える。

前輪転舵アクチュエータ異常検出手段３０は、上記前輪転舵アクチュエータ５の異常の有無を検出し、検出結果を舵角制御コントローラ４に出力する。前輪転舵アクチュエータ異常検出手段３０は、前輪転舵アクチュエータ５に係る電気系統や機械系統の異常を検出する。機械系統であれば、例えばアクチュエータの温度を計測する温度センサを備え、アクチュエータの温度が当該アクチュエータの規格上過熱状態と見なせる所定過熱温度以上か否かを判定する。すなわち、アクチュエータの温度が上記過熱温度以上の場合に異常と判定する。なお、異常解消は、上記過熱温度より若干温度の低い所定温度となった場合、過熱による異常解消と判定する。また、電気系統であれば、例えばアクチュエータに供給する電圧をモニタする電圧センサを備え、アクチュエータに供給される電圧が、アクチュエータを駆動変化させるのに十分と見なすことが出来ない最低電圧以下か否かを判定する。すなわち、アクチュエータに供給される電圧が上記最低電圧以下の場合に異常と判定する。なお、異常解消は、上記最低電圧よりも若干電圧が高い所定電圧となった場合、電圧に係る異常解消と判定する。

後輪転舵アクチュエータ異常検出手段３１は、上記後輪転舵アクチュエータ９の異常の有無を検出し、検出結果を舵角制御コントローラ４に出力する。後輪転舵アクチュエータ異常検出手段３１は、前輪転舵アクチュエータ５に係る電気系統や機械系統の異常を検出する。検出の例は、上記前輪転舵アクチュエータ異常検出手段３０と同じである。
また、操舵角センサ２０、車体速センサ２１、モード選択部２２を備える。

操舵角センサ２０は、ステアリングホイール１の操舵角θを検出し、検出した操舵角θ信号を舵角制御コントローラ４に出力する。操舵角センサ２０は、ステアリング入力軸２若しくはステアリングホイール１に設ける。操舵角センサ２０は、例えば、パルスエンコーダ等からなり、運転者が操作する操舵角θを検出する。
車体速センサ２１は、車両の車体速Ｖを検出し、検出した車体速信号を舵角制御コントローラ４に出力する。

モード選択部２２は、運転者が操作して車両特性モードを選択するためのスイッチである。運転者が選択した車両特性モードに対応するスイッチ信号を舵角制御コントローラ４に出力する。本実施形態では、車両特性モードとして、例えばコンフォートモード（モードＡ）やスポーツモード（モードＢ）を備える。なお、車両特性モードは、３種類以上あっても構わない。

前輪転舵コントローラ６は、舵角制御コントローラ４が演算した目標前輪転舵角α^*に前輪８の実舵角が一致するように、前輪転舵アクチュエータ５を介して操向輪である前輪８をフィードバックによって転舵制御する。つまり、前輪転舵コントローラ６は、舵角制御コントローラ４が算出した目標前輪転舵角α^*と制御対象となる前輪転舵アクチュエータ５の回転角θ_ACTとの偏差に基づいて目標駆動電流Ｉ_refを算出し、算出した目標駆動電流Ｉ_refに基づいて転舵アクチュエータに供給する電流をPWM方式等によって制御する事で、目標駆動電流Ｉ_refに応じた駆動電流Ｉ_ACTを転舵アクチュエータに供給する。これにより、前輪転舵アクチュエータ５の回転角θ_ACTが目標前輪転舵角α^*に追従するよう制御される。ここで、前輪転舵アクチュエータ５は、ステアリング出力軸３を回動変位させ、前輪転舵アクチュエータ５の回転変位によって前輪８８が転舵駆動するので、制御量としての目標前輪転舵角α^*と前輪転舵アクチュエータ５の回転角θ_ACTとはピニオンギヤとラックギヤのギヤ比に基づいて一意に決まる関係に有る為、同等とみなすことが可能である。

後輪転舵コントローラ１０は、舵角制御コントローラ４が演算した目標後輪転舵角δ^*となるように、後輪転舵アクチュエータ９を介して操向輪である後輪１２を転舵制御する。
但し、前輪転舵コントローラ６及び後輪転舵コントローラ１０は、駆動禁止指令を入力すると、対応するアクチュエータの駆動を停止する。

舵角制御コントローラ４は、車体速Ｖ、ステアリングホイール１の操舵角θ、及び選択された車両特性モードに基づき、目標前輪転舵角α^*及び目標後輪転舵角δ^*を演算する。そして、最終的に選択した目標前輪転舵角α^*及び目標後輪転舵角δ^*をそれぞれ前輪転舵コントローラ６及び後輪転舵コントローラ１０に出力する。
舵角制御コントローラ４は、車体速Ｖと操舵角θとから推定する車両走行状態に係る車両状態量によって、車両特性モードに応じた目標ヨーレートおよび目標横速度を演算する。

そして、その演算した目標ヨーレートおよび目標横速度に基づいて操向輪の目標前輪転舵角α^*、δ^*を演算する。ここで、上記車体速Ｖと操舵角θとから推定する車両走行状態に係る車両状態量は、走行状態を特定するヨーレート及び横加速度に関する車両状態量である。すなわち、目標ヨーレートおよび目標横速度が目標とする車両挙動としての目標車両挙動を表す量となる。
上記舵角制御コントローラ４は、図２に示すように、目標値生成部４１と目標出力値生成部４２とを備える。上記目標値生成部４１は、図３に示すように、車両モデル演算部４１Ａと前後輪転舵用目標値演算部４１Ｂとを備える。また、目標出力値生成部４２は、図４に示すように、前後輪転舵用制御演算部４２Ａ、中立復帰制御演算部４２Ｂ、及び目標出力部を備える。

（車両モデル演算部４１Ａ）
車両モデル演算部４１Ａは、適用する車両モデルに従い、現在の操舵角θ及び車体速Ｖに応じた車両の走行状態を特定するヨーレート及び横速度に係る、車両状態量（車両パラメータ）を演算する。演算する車両状態量は、ｇφ（Ｖ）、ζφ（Ｖ）、ωφ（Ｖ）、Ｔφ（Ｖ）、及びｇ_v（Ｖ）、ζ_v（Ｖ）、ωφ（Ｖ）、Ｔ_v（Ｖ）である。これらの状態量は、操舵角θ及び車体速Ｖから、後述の（５）式及び（８）式によって演算出来る。

ここで、後述の通り、ヨーレートに係る車両状態量は、ｇφ（Ｖ）、ζφ（Ｖ）、ωφ（Ｖ）、Ｔφ（Ｖ）である。また、横速度に係る車両状態量は、ｇ_v（Ｖ）、ζ_v（Ｖ）、ω_v（Ｖ）、Ｔ_v（Ｖ）である。
このうち、ｇφ（Ｖ）及びｇ_v（Ｖ）は、定常特性に関する基本の車両状態量となる。ζφ（Ｖ）、ωφ（Ｖ）、ζ_v（Ｖ）、ω_v（Ｖ）は、過渡特性に関する車両状態量となる。
ここで、車両モデルを使用した車両状態量について説明する。
車両モデルとして２輪モデルを採用すると、車両のヨーレートと横速度は、下記式で表すことが出来る。すなわち、下記（１）式の状態方程式から、操舵角θ及び車体速Ｖに応じたヨーレートと横速度を推定することが出来る。

ここで、
φ′：ヨーレート
ｓ：微分演算子
θ：運転者の操舵角（前輪転舵角相当）
δ：後輪転舵角
Ｖｘ、Ｖ：車体速
Ｖｙ：横速度
Ｉｚ：車両慣性モーメント
Ｍ：車両重量
Ｌｆ：前軸〜重心点距離
Ｌｒ：重心点〜後軸距離
Ｎ：ギア比
Ｋｆ：前輪８コーナリングパワー
Ｋｒ：後輪コーナリングパワー
また、

である。
次に、上記状態方程式から、前輪８操舵に対するヨーレート、及び横速度の伝達関数を求めると、下記（３）式及び（４）式となる。

上記（３）式から、ヨーレートの伝達関数は、下記式で表すことが出来る。

また、上記（４）式から横速度の伝達関数は、下記式で表すことが出来る。

以上から、操舵角θ及び車体速Ｖに応じた車両の走行状態を、ヨーレート及び横速度で特定することが出来る。
そして、ヨーレートに係る車両状態量（車両パラメータ）が、ｇφ（Ｖ）、ζφ（Ｖ）、ωφ（Ｖ）、Ｔφ（Ｖ）となる。
また、横速度に係る車両状態量（車両パラメータ）は、ｇ_v（Ｖ）、ζ_v（Ｖ）、ω_v（Ｖ）、Ｔ_v（Ｖ）となる。
ここで、ｇφ（Ｖ）、ｇ_v（Ｖ）は、特性モードの基本状態を示す状態量（基本の車両状態量）である。
ζφ（Ｖ）、ζ_v（Ｖ）は、減衰項に係る状態量である。
ωφ（Ｖ）、ω_v（Ｖ）は、バネ系の固有振動数に係わる状態量である。
Ｔφ（Ｖ）、Ｔ_v（Ｖ）は、定常偏差に係わる状態量である。

次に、前後輪転舵用目標値演算部４１Ｂについて説明する。
前後輪転舵用目標値演算部４１Ｂは、運転者操舵角θ、車体速Ｖ、及び車両モデル演算部４１Ａが演算した車両状態量から、車両の目標ヨーレートφ′^*fr、及び目標横速度Ｖy^*frを求める。
先ず、選択されている車両特性モードに応じた目標特性状態量を算出する。
すなわち、車両モデルに対応する車両状態量に対して、下記式のように、それぞれ車両特性モードに応じたゲインを乗算する。これによって、車両モデル演算部４１Ａが演算した車両状態量を、車両特性モードに応じた目標特性状態量に変換する。

目標特性状態量は、ｇφ^*（Ｖ）、ζφ^*（Ｖ）、ωφ^*（Ｖ）、Ｔφ^*（Ｖ）、及びｇ_v ^*（Ｖ）、ζ_v ^*（Ｖ）、ω_v ^*（Ｖ）、Ｔ_v ^*（Ｖ）である。
ｇφ^*（Ｖ） ＝ｇφ（Ｖ） ×yrate_gain_map1
ζφ^*（Ｖ） ＝ζφ（Ｖ） ×yrate_zeta_map1
ωφ^*（Ｖ） ＝ωφ（Ｖ） ×yrate_omegn_map1
Ｔφ^*（Ｖ） ＝Ｔφ（Ｖ） ×yrate_zeta_map1
ｇ_v ^*（Ｖ） ＝ｇ_v（Ｖ） ×vy_gain_map1
ζ_v ^*（Ｖ） ＝ζ_v（Ｖ） ×vye_zeta_map1
ω_v ^*（Ｖ） ＝ω_v（Ｖ） ×vy_zero_mapa1
Ｔ_v ^*（Ｖ） ＝Ｔφ（Ｖ） ×vy_zeta_map1
ただし、yrate_gain_map1、yrate_omegn_map1、yrate_zeta_map1,yrate_zero_mapa1、 vy_gain_map1、vy_omegn_map1、vye_zeta_map1、vy_zero_mapa1は、車体速によって変化する予め設定したチューニングパラメータである。

ここで、yrate_gain_map1、及びvy_gain_map1は、車両特性モード毎に別のマップを有する。そして、選択された車両特性モードに対応するyrate_gain_map1、及びvy_gain_map1を使用する。
次に、前後輪転舵用目標値演算部４１Ｂは、車両モデル演算部４１Ａが演算した車両状態量の代わりに、車両特性モードに応じた目標特性状態量を適用することで、下記式に基づき、車体速Ｖ、操舵角θ、及び目標特性状態量から目標ヨーレートと目標横速度を求める。
ここで、目標ヨーレートは、下記（９）式となる。

また、目標横速度は、下記（１０）式となる。

次に、目標出力値生成部４２における前後輪転舵用制御演算部４２Ａについて説明する。
前後輪転舵用制御演算部４２Ａは、目標値生成部４１が演算した目標ヨーレートφ′^*frと、目標横速度Ｖy^*frとから、目標転舵角α^*、δ^*を決定する。
前後輪を操向輪とした操舵時はヨーレート及び横加速度制御であるので、目標前輪転舵角α^*と目標後輪転舵角δ^*は、下記（１２）式、及び（１３）式から求める。

そして、前後輪転舵用制御演算部４２Ａは、演算した目標前輪転舵角α^*と目標後輪転舵角δ^*を、目標出力部４２Ｃに出力する。
次に、中立復帰制御演算部４２Ｂの処理について説明する。
中立復帰制御演算部４２Ｂは、図５に示すように、アクチュエータ駆動禁止手段５０、アクチュエータ異常復帰手段５１、及び後輪中立復帰処理手段５２を備える。

アクチュエータ駆動禁止手段５０は、前輪転舵アクチュエータ異常検出手段３０及び後輪転舵アクチュエータ異常検出手段３１の検出結果に基づき異常判定を行う。すなわち、アクチュエータ駆動禁止手段５０は、上記前輪転舵アクチュエータ５が異常であると判定し且つ上記後輪転舵アクチュエータ９が異常でないと判定した場合には、上記後輪の転舵角を中立位置の角度に制御すると共に前輪転舵アクチュエータ５の駆動を禁止する。また、アクチュエータ駆動禁止手段５０は、上記前輪転舵アクチュエータ５が異常であると判定し且つ上記後輪転舵アクチュエータ９が異常であると判定している場合には、上記前輪転舵アクチュエータ５及び後輪転舵アクチュエータ９の駆動を禁止する。また、アクチュエータ駆動禁止手段５０は、上記前輪転舵アクチュエータ５が異常で無いと判定し且つ上記後輪転舵アクチュエータ９が異常であると判定している場合には、上記後輪転舵アクチュエータ９の駆動を禁止する。

アクチュエータ異常復帰手段５１は、図５に示すように、後輪アクチュエータ異常復帰手段５１Ａ及び前輪アクチュエータ異常復帰手段５１Ｂを備える。
後輪アクチュエータ異常復帰手段５１Ａは、上記後輪転舵アクチュエータ異常検出手段３１の検出に基づき、アクチュエータ駆動禁止手段５０で上記後輪転舵アクチュエータ９が異常であると判定した後に、当該後輪転舵アクチュエータ９の異常が解消したと判定すると、上記後輪の転舵角を中立位置の角度に制御する。

上記後輪の転舵角を中立位置の角度に制御する処理は、後輪中立復帰処理手段５２が実施する。すなわち、後輪中立復帰処理手段５２は、後輪アクチュエータ異常復帰手段５１Ａとアクチュエータ駆動禁止手段５０とで共通の処理部である。
前輪アクチュエータ異常復帰手段５１Ｂは、上記前輪転舵アクチュエータ異常検出手段３０の検出に基づき、アクチュエータ駆動禁止手段５０で上記前輪転舵アクチュエータ５が異常であると判定した後に、当該前輪転舵アクチュエータ５の異常が解消したと判定すると、作動する。 前輪アクチュエータ異常復帰手段５１Ｂは、作動すると、下記条件を満足すると、前輪８の復帰処理を実施する。
・後輪駆動アクチュエータに異常が発生していない。
・後輪アクチュエータ異常復帰手段５１Ａの復帰処理中でない。

前輪アクチュエータ異常復帰手段５１Ｂによる前輪８の復帰処理は、次のように実施する。
先ず、復帰時の目標前輪転舵角α^*を取得し、取得した目標前輪転舵角α^*と、異常検出時の目標前輪転舵角α^*（前輪８実転舵角）との差である前輪転舵角差を求める。
次に、操舵角速度θ′に応じた前輪変更量Δθｆを求める。前輪変更量Δθｆは、操舵角速度θ′が大きいほど大きくなるように設定する。
そして、異常検出時の目標前輪転舵角α^*（前輪８実転舵角）に対して所定制御サイクル毎に前輪変更量Δθｆづつ補正を行い。補正後の目標前輪転舵角α^*を所定制御サイクル毎に目標出力部４２Ｃに出力する。
ここで、補正後の目標前輪転舵角α＊が、復帰時の目標前輪転舵角α^*に等しく若しくは、復帰時の目標前輪転舵角α^*との差が小さくなった時点で、復帰処理を終了する。

次に、後輪中立復帰処理手段５２の処理を説明する。
先ず、操舵角速度θ′に応じた後輪変更量Δθｒを求める。後輪変更量Δθｒは、操舵角速度θ′が大きいほど大きくなるように設定する。後輪変更量Δθｒは、上記後輪の中立位置への復帰速度に対応する。なお、操舵角検出手段が、操舵角θを微分することで操舵角速度を検出する。
後輪変更量Δθｒは、操舵角が小さい（中立付近）ときは遅く、操舵角θが大きいときは速くしても良い。また、後輪変更量Δθｒは、車体速Ｖが高いときは遅く、車体速Ｖが低いときは速くしても良い。また、後輪変更量Δθｒは、車体速と操舵角から算出する推定横加速度が小さいときは遅く、推定横加速度が高いときは速くしても良い。

そして、異常検出時の目標後輪転舵角δ^*（後輪実転舵角）に対して所定制御サイクル毎に後輪変更量Δθｒを減算する補正を行い。補正後の目標後輪転舵角δ^*を所定制御サイクル毎に目標出力部４２Ｃに出力する。
ここで、補正後の目標後輪転舵角δ^*が、中立位置の転舵角（例えば０度）に等しく若しくは、中立位置の転舵角との差が小さくなった時点で、復帰処理を終了する。

次に、中立復帰制御演算部４２Ｂの処理を、図６に示すフローを参照して説明する。
まずステップＳ１００にて、前輪転舵アクチュエータ５若しくは後輪転舵アクチュエータ９のいずれかが異常か否かを判定する。異常と判定した場合には、ステップＳ１１０に移行する。いずれも異常でないと判定した場合には、そのままステップＳ１９０に移行する。ここで、前輪転舵アクチュエータ５が異常の場合には、前輪暫定異常フラグＦＥ−ＦＬＧをＯＮとする。後輪転舵アクチュエータ９が異常の場合には、後輪暫定異常フラグＲＥ−ＦＬＧをＯＮとする。

ステップＳ１１０では、前輪転舵アクチュエータ５及び後輪転舵アクチュエータ９の駆動を禁止する信号を目標出力部４２Ｃに出力する。
ステップＳ１２０では、後輪転舵アクチュエータ９が暫定的な異常か否かを判定する。後輪転舵アクチュエータ９が異常の場合にはステップＳ１１０に移行する。後輪転舵アクチュエータ９が異常でない場合にはステップＳ１３０に移行する。
ステップＳ１３０では、後輪中立復帰処理手段５２を作動させて、後輪転舵角を中立位置に復帰させる制御を行う。

ステップＳ１４０では、後輪転舵角が中立位置の転舵角になったか否かを判定する。後輪転舵角が中立位置の転舵角になったら、ステップＳ１５０に移行する。後輪転舵角が中立位置の転舵角になっていない場合にはステップＳ１３０に戻って、後輪の復帰処理を続行する。
ステップＳ１５０では、前輪転舵アクチュエータ５が暫定的な異常か否かを判定する。前輪転舵アクチュエータ５の暫定的な異常が解消するとステップＳ１６０に移行する。

ステップＳ１６０では、復帰条件が成立するとステップＳ１７０に移行する。車体速が高いときに復帰処理を行うと、挙動変化が敏感となる可能性があるので、車体速が所定範囲となっている場合を復帰条件とする。ステップＳ１６０は省略しても構わない。
ステップＳ１７０では、前輪アクチュエータ異常復帰手段５１Ｂを作動して、前輪８実舵角を、前輪８の異常解消時の目標前輪転舵角α^*に向けて変更する制御を行う。

ステップＳ１８０では、前輪８実舵角が前輪８の異常解消時の目標前輪転舵角α^*となったか否かを判定し、条件を満足するとステップＳ１９０に移行する。
ステップＳ１９０では、異常復帰処理終了の信号を目標出力部４２Ｃに出力する。その後、ステップＳ１００の処理に戻る。異常復帰処理終了の信号は、前輪暫定異常フラグＦＥ−ＦＬＧ、及び後輪暫定異常フラグＲＥ−ＦＬＧを共にＯＦＦとすることで実現する。
また、目標出力部４２Ｃは、通常は、前後輪転舵用制御演算部４２Ａから入力した目標前輪転舵角α^*と目標後輪転舵角δ^*を、前輪転舵コントローラ６及び後輪転舵コントローラ１０に出力する。

但し、前輪暫定異常フラグＦＥ−ＦＬＧ、及び後輪暫定異常フラグＲＥ−ＦＬＧのいずれかがＯＮの場合には、駆動禁止の指令を前輪転舵コントローラ６及び後輪転舵コントローラ１０に出力する。そして、目標出力部４２Ｃは、復帰処理終了（前輪暫定異常フラグＦＥ−ＦＬＧ、及び後輪暫定異常フラグＲＥ−ＦＬＧが共にＯＦＦ）の信号を入力するまで、中立復帰制御演算部４２Ｂから目標前輪転舵角α^*と目標後輪転舵角δ^*を取得した場合には、中立復帰制御演算部４２Ｂからの目標前輪転舵角α^*と目標後輪転舵角δ^*を優先して出力する。
ここで、上記実施形態では、異常時の復帰処理を舵角制御コントローラ４で行う場合で説明している。これに代えて、復帰処理は、前輪転舵コントローラ６及び後輪転舵コントローラ１０で行うようにしても良い。

（動作）
出来るだけ車両の実際の走行状態を検出するために、車両モデルを使用して車両走行状態を表すヨーレート及び横速度を演算して、車両特性モードに応じた目標ヨーレート及び目標横速度を求める。すなわち、目標とする車両挙動である目標車両挙動を推定し、その推定した目標車両挙動である、その目標ヨーレート及び目標横速度を実現するための、目標前輪転舵角α^*及び目標後輪転舵角δ^*を演算する。
そして、前輪転舵アクチュエータ５及び後輪転舵アクチュエータ９を制御して、操向輪である前輪８の転舵角、及び後輪の転舵角を、それぞれ目標前輪転舵角α^*及び目標後輪転舵角δ＊に調整する。

このとき、目標車両挙動とするために、前輪８の転舵角を、ステアリングホールの操舵角に対応する転舵角から、「目標前輪転舵角α^*と、操舵角に対応する転舵角との差分」である、補正転舵角だけ変更するように、前輪転舵アクチュエータ５を駆動する。
この状態で、前輪転舵アクチュエータ５が過熱するなど、当該前輪転舵アクチュエータ５の暫定的な異常を検出すると、前輪転舵アクチュエータ５及び後輪転舵アクチュエータ９の駆動を禁止（停止）する。これによって、前輪転舵アクチュエータ５を保護する。

このとき、後輪転舵アクチュエータ９の異常を検出しない場合には、前輪転舵アクチュエータ５が異常な状態であっても、後輪の転舵角が中立位置の転舵角となるように、後輪転舵アクチュエータ９を駆動して、後輪の転舵角を中立位置の転舵角に復帰させる。
また、後輪転舵アクチュエータ９の異常を検出している場合には、後輪転舵アクチュエータ９の異常が解消した時点で、後輪の転舵角が中立位置の転舵角となるように、後輪転舵アクチュエータ９を駆動して、後輪の転舵角を中立位置の転舵角に復帰させる。

後輪の中立復帰制御は、暫定異常発生時の後輪舵角から中立状態へ一定の角速度で動作させる。このとき、上記後輪の中立位置への復帰速度は、操舵角速度が遅いときは遅く、操舵角速度が速いときは速くしても良い。また、上記後輪の中立位置への復帰速度は、操舵角が小さい（中立付近）ときは遅く、操舵角が大きいときは速くしても良い。また、上記後輪の中立位置への復帰速度は、車体速が高いときは遅く、車体速が低いときは速くしても良い。また、上記後輪の中立位置への復帰速度は、車体速と操舵角から算出する推定横加速度が小さいときは遅く、推定横加速度が高いときは速くしても良い。

異常と判定した前輪転舵アクチュエータ５の異常が解消すると、後輪の転舵角が中立位置の転舵角に復帰することを待って、当該異常解消時における目標前輪転舵角α^*に向けて前輪８の転舵角を復帰させる。前輪８の中立復帰制御は、暫定異常から通常状態への復帰時の目標前輪転舵角と前輪８実舵角の差分を中立ズレ量と認識し、その中立ズレ量を操舵角速度に応じて減算していくように制御する。中立ズレ量が０となった時点で、通常制御へ復帰する。

以上の処理によって、前輪転舵アクチュエータ５でのみ異常を検出した場合、前輪転舵アクチュエータ５が異常と判定して、前輪転舵アクチュエータ５を駆動停止しているときに、後輪転舵アクチュエータ９を駆動して、後輪の転舵角を中立位置の転舵角に復帰させる処理を実施する。従って、前輪転舵アクチュエータ５が解消した後における、後輪の転舵角が中立位置の転舵角に復帰するのに要する時間が短くなる。すなわち、前輪転舵アクチュエータ５が暫定的に異常となった場合に、後輪の復帰処理を前輪転舵アクチュエータ５の異常解消を待ってから処理を開始する場合に比べて、前後輪が中立位置へ復帰するまでに時間を短縮できる。

このように前後輪が中立位置へ復帰するまでに時間を短縮出来る結果、例えば、ステアリングホイールの操舵角が大きい状態で、前輪転舵アクチュエータ５が暫定的に異常となった場合には、ステアリングホイールを中立位置に戻したときに、ステアリングホイールの中立ズレが発生していないか、発生していた中立ズレずれの解消が早くなる。この結果、前輪転舵アクチュエータ５の暫定的な異常発生からの復帰に対する、運転者への違和感を抑制することができる。

図７に、タイムチャート例を示す。この例は、時刻ｔ１〜ｔ２で、前輪転舵アクチュエータ５だけが暫定異常となった場合である。このとき、後輪転舵アクチュエータ９は、異常と判定しないので、時刻ｔ１から後輪転舵を中立位置（０度）に復帰する処理を実施している。また、時刻ｔ３では、後輪の復帰処理が終了し、また、前輪の異常も解消しているので、前輪の実舵角を、目標前輪転舵角α^*と一致するように制御する。ここで、目標前輪転舵角α^*は操舵角相当の角度である。そして、この時刻ｔ３で、運転者がステアリングホイール１の操舵角θを中立に戻すと、それに応じて、こ目標前輪転舵角α^*もゼロに向かって行く、そして、の例では、時刻ｔ４で、ステアリングホイール１の戻し完了に合わせて、前輪側の中立復帰が終了している。
ここで、舵角制御コントローラ４は、目標転舵角演算手段を構成する。

（本実施形態の効果）
（１）前輪転舵アクチュエータ異常検出手段３０は、上記前輪転舵アクチュエータ５の異常を検出する。後輪転舵アクチュエータ異常検出手段３１は、上記後輪転舵アクチュエータ９の異常を検出する。
そして、アクチュエータ駆動禁止手段５０は、上記前輪転舵アクチュエータ異常検出手段３０及び後輪転舵アクチュエータ異常検出手段３１の検出に基づき、上記前輪転舵アクチュエータ５が異常であると判定し且つ上記後輪転舵アクチュエータ９が異常でないと判定した場合には、上記後輪１２の転舵角を中立位置の角度に制御すると共に前輪転舵アクチュエータ５の駆動を禁止し、上記前輪転舵アクチュエータ５が異常であると判定し且つ上記後輪転舵アクチュエータ９が異常であると判定している場合には、上記前輪転舵アクチュエータ５及び後輪転舵アクチュエータ９の駆動を禁止する。

また、後輪アクチュエータ異常復帰手段５１Ａは、上記後輪転舵アクチュエータ異常検出手段３１の検出に基づき、上記後輪転舵アクチュエータ９が異常であると判定した後に、当該後輪転舵アクチュエータ９の異常が解消したと判定すると、上記後輪の転舵角を中立位置の角度に制御する。
前輪転舵アクチュエータ５が異常の間に、後輪転舵アクチュエータ９が異常となっていない場合若しくは異常が解消した場合には、前輪転舵アクチュエータ５の異常が解消する前であっても、後輪の転舵角を中立位置に復帰させる処理を開始する。
これによって、前輪転舵アクチュエータ５の異常が解消してから通常の４輪操舵制御に復帰する時間を短縮する。その短縮分、前輪転舵アクチュエータ５の一時的な異常から復帰に対する、運転者へ違和感を与えがたくなる。

（２）前輪転舵機構ＳＳが、運転者が操舵するステアリングホイール１の操舵角θに応じて前輪８を転舵する。目標転舵角演算手段は、上記ステアリングホイール１の操舵角θに基づき目標となる車両挙動としての目標車両挙動を推定し、推定した目標車両挙動に応じた目標前輪転舵角α^*及び目標後輪転舵角δ^*を演算する。前輪転舵コントローラ６は、上記前輪８の転舵角が目標転舵角演算手段が演算した目標前輪転舵角α^*となるように上記前輪転舵アクチュエータ５を制御する。後輪転舵コントローラ１０は、上記後輪の転舵角が目標転舵角演算手段が演算した目標後輪転舵角δ^*となるように上記後輪転舵アクチュエータ９を制御する。
前輪転舵アクチュエータ５が故障しているときに、ステアリングホイール１を中立位置に戻しても、前輪転舵アクチュエータ５による変更分だけ中立位置に戻らない。このとき、復帰時の処理時間を短縮することで、ステアリングホイール１を中立に戻したときの中立ズレの時間を短くすることが出来る。

（３）上記後輪１２の転舵角を中立位置の角度に転舵する復帰速度を、操舵角速度θ′が遅い場合に、操舵角速度θ′が速い場合に比べて、遅くする。
操舵角速度が遅い場合、操舵角速度が早い場合に比べて、車両挙動変化に対する運転者の感度が高い。これに鑑み、「操舵角速度が遅い場合に、操舵角速度が速い場合に比べて遅くする」ことで、運転者に与える違和感を低減する。

（４）上記後輪１２の転舵角を中立位置の角度に転舵する復帰速度を、操舵角θが大きい場合には、操舵角θが小さい場合に比べて速くする。
操舵角が大きい場合には、車両旋回状態と推定出来る。旋回状態では、操舵角θが小さい直進状態に比べて、車両挙動に対する運転者の感度が低い。これに鑑み、「操舵角が大きい場合には、操舵角が小さい場合に比べて速くする」ことで、運転者に与える違和感を低減する。

（５）上記後輪１２の転舵角を中立位置の角度に転舵する復帰速度を、車体速Ｖが高い場合には、車体速が低い場合に比べて遅くする。
車体速Ｖが高いほど、車両挙動変化に対して車両は敏感に反応する。これに鑑み「車体速が高い場合には、車体速が低い場合に比べて遅くする」ことで、運転者に与える違和感を低減する。

（６）上記後輪１２の転舵角を中立位置の角度に転舵する復帰速度を、推定される横加速度が小さい場合には、推定される横加速度が大きい場合に比べて遅くする。
横加速度が大きい場合には、車両旋回状態と推定出来る。旋回状態では、横加速度が小さい直進状態に比べて、車両挙動に対する運転者の感度が低い。これに鑑み、「推定される横加速度が小さい場合には、推定される横加速度が大きい場合に比べて遅くする」ことで、運転者に与える違和感を低減する。

１ ステアリングホイール
４ 舵角制御コントローラ
５ 前輪転舵アクチュエータ
６ 前輪転舵コントローラ
８ 前輪
９ 後輪転舵アクチュエータ
１０ 後輪転舵コントローラ
１２ 後輪
２０ 操舵角センサ
２１ 車体速センサ
３０ 前輪転舵アクチュエータ異常検出手段
３１ 後輪転舵アクチュエータ異常検出手段
４１ 目標値生成部
４１Ａ 車両モデル演算部
４１Ｂ 前後輪転舵用目標値演算部
４２ 目標出力値生成部
４２Ａ 前後輪転舵用制御演算部
４２Ｂ 中立復帰制御演算部
４２Ｃ 目標出力部
５０ アクチュエータ駆動禁止手段
５１ アクチュエータ異常復帰手段
５１Ａ 後輪アクチュエータ異常復帰手段
５１Ｂ 前輪アクチュエータ異常復帰手段
５２ 後輪中立復帰処理手段
ＦＥ 前輪暫定異常フラグ
ＲＥ 後輪暫定異常フラグ
ＳＳ 前輪転舵機構
Ｖ 車体速
α 目標転舵角
δ 目標後輪転舵角
Δθｆ 前輪変更量
Δθｒ 後輪変更量
θ 操舵角
θ′ 操舵角速度
φ 目標ヨーレート

Claims (7)

1. 運転者が操舵するステアリングホイールの操舵角に応じた転舵角で転舵する前輪と、
   前記ステアリングホイールの操舵角に応じた前輪の転舵角を変更する前輪転舵アクチュエータと、後輪を転舵する後輪転舵アクチュエータと、
   上記前輪転舵アクチュエータの異常を検出する前輪転舵アクチュエータ異常検出手段と、上記後輪転舵アクチュエータの異常を検出する後輪転舵アクチュエータ異常検出手段と、
   上記前輪転舵アクチュエータ異常検出手段及び後輪転舵アクチュエータ異常検出手段の検出に基づき、上記前輪転舵アクチュエータが異常であると判定し且つ上記後輪転舵アクチュエータが異常でないと判定した場合には、上記後輪の転舵角を中立位置の角度に制御すると共に前輪転舵アクチュエータの駆動を禁止し、上記前輪転舵アクチュエータが異常であると判定し且つ上記後輪転舵アクチュエータが異常であると判定している場合には、上記前輪転舵アクチュエータ及び後輪転舵アクチュエータの駆動を禁止するアクチュエータ駆動禁止手段と、
   上記後輪転舵アクチュエータ異常検出手段の検出に基づき、上記後輪転舵アクチュエータが異常であると判定した後に、当該後輪転舵アクチュエータの異常が解消したと判定すると、上記後輪の転舵角を中立位置の角度に制御する後輪アクチュエータ異常復帰手段と、
   を備えることを特徴とする車両用舵角制御装置。
2. 運転者が操舵するステアリングホイールの操舵角に応じて前輪を転舵する前輪転舵機構と、
   上記ステアリングホイールの操舵角に基づき目標となる車両挙動としての目標車両挙動を推定し、推定した目標車両挙動に応じた目標前輪転舵角及び目標後輪転舵角を演算する目標転舵角演算手段と、
   上記前輪の転舵角が目標転舵角演算手段が演算した目標前輪転舵角となるように上記前輪転舵アクチュエータを制御する前輪転舵コントローラと、上記後輪の転舵角が目標転舵角演算手段が演算した目標後輪転舵角となるように上記後輪転舵アクチュエータを制御する後輪転舵コントローラと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載した車両用舵角制御装置。
3. 上記後輪の転舵角を中立位置の角度に転舵する復帰速度を、操舵角速度が遅い場合に、操舵角速度が速い場合に比べて、遅くすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した車両用舵角制御装置。
4. 上記後輪の転舵角を中立位置の角度に転舵する復帰速度を、操舵角が大きい場合には、操舵角が小さい場合に比べて速くすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した車両用舵角制御装置。
5. 上記後輪の転舵角を中立位置の角度に転舵する復帰速度を、車体速が高い場合には、車体速が低い場合に比べて遅くすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した車両用舵角制御装置。
6. 上記後輪の転舵角を中立位置の角度に転舵する復帰速度を、推定される横加速度が小さい場合には、推定される横加速度が大きい場合に比べて遅くすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載した車両用舵角制御装置。
7. 運転者が操舵するステアリングホイールの操舵角に応じた転舵角で転舵する前輪の転舵角を変更する前輪転舵アクチュエータ、及び後輪を転舵する後輪転舵アクチュエータの各異常の有無を検出し、
   上記前輪転舵アクチュエータの異常を検出し且つ上記後輪転舵アクチュエータの異常を検出していない場合には、上記後輪の転舵角を中立位置の角度に制御すると共に前輪転舵アクチュエータの駆動を禁止し、上記前輪転舵アクチュエータの異常を検出し且つ上記後輪転舵アクチュエータの異常を検出している場合には、上記前輪転舵アクチュエータ及び後輪転舵アクチュエータの駆動を禁止し、
   更に、上記後輪転舵アクチュエータの異常を検出した後に、当該後輪転舵アクチュエータの異常が検出されなくなると、上記後輪の転舵角を中立位置の角度に制御することを特徴とする車両用舵角制御方法。

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