JP2020175751A - 操舵制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の操舵に関連する部材に対するアクチュエータの誤出力の影響を素早く抑制する。【解決手段】操舵に関連する部材に力を加えるアクチュエータ、及び、アクチュエータを制御する制御装置は、二重化構成を有する。第１、第２制御装置は、同じ制御量を、それぞれ第１、第２制御量として演算する。通常モードにおいて、制御装置は、第１制御量に従ってアクチュエータを制御する。また、第１、第２制御装置は、それぞれ演算した制御量を通信を介してやりとりする。第１、第２制御量の間で乖離が発生した場合、あるいは、第１、第２制御装置の間で通信異常が発生した場合、通常モードから独立モードに切り替える。独立モードでは、第１、第２制御装置は、それぞれ、第１、第２制御量に従って第１、第２アクチュエータを制御する。【選択図】図１０

Description

本発明は、車両の操舵を制御する操舵制御システムに関する。

特許文献１は、車両用操舵装置を開示している。車両用操舵装置は、メインシステムと冗長手段を備えている。メインシステムは、車輪を転舵させる力を発生するメイン転舵モータと、メイン転舵モータに電力を供給するメイン電源とを有している。冗長手段は、メインシステムの作動不良時のバックアップを行うサブ転舵モータまたはサブ電源を有している。

特開２００７−０２２１９４号公報

車両の操舵に関連する部材を動かすためにアクチュエータが用いられる。アクチュエータは、制御装置によって制御されて部材に力を加える。

制御装置において異常が発生した場合、制御装置によって制御されるアクチュエータが誤った力を出力する可能性がある。操舵に関連する部材に誤った力が加えられることは、車両走行の観点から好ましくない。また、操舵に関連する部材に誤った力が加えられると、車両のドライバは操舵に対して違和感を感じる。

異常発生に備えて、メインの制御装置とは別に予備の制御装置を設けることも考えられる。その場合、メインの制御装置において異常が発生したことが確定すると、代わりに予備の制御装置が制御を開始する。しかしながら、制御装置において異常が発生したと確定するまでには、ある程度の時間を要する。つまり、異常発生から実際に制御装置を切り替えるまでには、ある程度の期間が存在する。その期間、操舵に関連する部材に誤った力が印加され続ける。

本発明の１つの目的は、車両の操舵に関連する部材に対するアクチュエータの誤出力の影響を素早く抑制することができる技術を提供することにある。

第１の観点は、車両の操舵を制御する操舵制御システムに関連する。
前記操舵制御システムは、
前記操舵に関連する部材に力を加えるアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御する制御装置と
を備える。
前記アクチュエータは、主系統の第１アクチュエータと従系統の第２アクチュエータとを含む二重化構成を有する。
前記制御装置は、前記主系統の第１制御装置と前記従系統の第２制御装置とを含む二重化構成を有する。
前記第１制御装置及び前記第２制御装置は、それぞれ、同じ制御量を第１制御量及び第２制御量として演算する。
前記制御装置の動作モードは、
前記第２制御量を用いることなく前記第１制御量に従って前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータの少なくとも一方を制御する通常モードと、
前記第１制御装置が前記第１制御量に従って前記第１アクチュエータを制御し、前記第２制御装置が前記第２制御量に従って前記第２アクチュエータを制御する独立モードと
を含む。
前記通常モードにおいて、前記第１制御装置と前記第２制御装置は互いに通信を行い、前記第１制御装置は、前記第１制御量を前記第２制御装置に送信し、前記第２制御装置は、前記第２制御量を前記第１制御装置に送信する。
前記第１制御量と前記第２制御量との間で乖離が発生した場合、あるいは、前記第１制御装置と前記第２制御装置との間で通信異常が発生した場合、前記動作モードが前記通常モードから前記独立モードに切り替わる。

第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記第１制御装置と前記第２制御装置の各々は、自身の異常を検知する自己診断機能を有している。
前記制御装置の前記動作モードは、前記自己診断機能によって前記第１制御装置と前記第２制御装置の一方の前記異常の発生が確定した場合に、前記第１制御装置と前記第２制御装置の他方が前記アクチュエータを制御するバックアップモードを更に含む。
前記独立モードの開始タイミングは、前記バックアップモードの開始タイミングよりも早い。

第３の観点は、第１又は第２の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記通常モードにおいて、
前記第１制御装置は、前記第１制御量に従って前記第１アクチュエータを制御し、
前記第２制御装置は、前記第１制御装置から受け取った前記第１制御量に従って前記第２アクチュエータを制御する。

第４の観点は、第１から第３の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
前記通常モードにおいて、
前記第１制御装置は、前記第２制御装置から受け取った前記第２制御量に基づいて、前記乖離あるいは前記通信異常が発生したか否かを判定し、
前記第２制御装置は、前記第１制御装置から受け取った前記第１制御量に基づいて、前記乖離あるいは前記通信異常が発生したか否かを判定する。

第５の観点は、第４の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記第１制御装置は、前記第１制御量と前記第２制御装置から受け取った前記第２制御量との間の差分が閾値以上である場合、前記乖離が発生したと判定する。
前記第２制御装置は、前記第２制御量と前記第１制御装置から受け取った前記第１制御量との間の差分が前記閾値以上である場合、前記乖離が発生したと判定する。

第６の観点は、第４又は第５の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記第１制御装置と前記第２制御装置の一方である検知制御装置が、前記乖離あるいは前記通信異常の発生を検知する。
前記検知制御装置は、前記独立モードで動作を開始すると共に、前記通常モードから前記独立モードへの切り替えを、前記第１制御装置と前記第２制御装置の他方に通知する。
前記第１制御装置と前記第２制御装置の前記他方は、前記検知制御装置からの通知に応答して前記独立モードで動作を開始する。

第７の観点は、第１から第６の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
前記車両は、機械的に切り離されたハンドル及び車輪を備えるステアバイワイヤ方式の車両である。
前記操舵制御システムは、
前記車輪を転舵する転舵アクチュエータと、
前記ハンドルに反力トルクを付与する反力アクチュエータと、
前記ハンドルの操舵操作に応じて前記転舵アクチュエータを制御する転舵制御装置と、
前記ハンドルの前記操舵操作に応じて前記反力アクチュエータを制御する反力制御装置と
を備える。
前記転舵制御装置と前記反力制御装置の少なくとも一方が、前記二重化構成を有する前記制御装置である。
前記転舵制御装置が前記二重化構成を有する前記制御装置である場合、前記部材は前記車輪であり、前記転舵アクチュエータは前記二重化構成を有する前記アクチュエータである。
前記反力制御装置が前記制御装置である場合、前記部材は前記ハンドルであり、前記反力アクチュエータは前記二重化構成を有する前記アクチュエータである。

第８の観点は、第７の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記転舵制御装置と前記反力制御装置の各々が、前記二重化構成を有する前記制御装置である。
前記転舵制御装置と前記反力制御装置の一方が前記動作モードを前記通常モードから前記独立モードに切り替える場合、前記転舵制御装置と前記反力制御装置の他方も前記動作モードを前記通常モードから前記独立モードに切り替える。

本発明によれば、操舵に関連する部材に力を加えるアクチュエータは、主系統の第１アクチュエータと従系統の第２アクチュエータとを含む二重化構成を有する。アクチュエータを制御する制御装置は、主系統の第１制御装置と従系統の第２制御装置とを含む二重化構成を有する。第１制御装置及び第２制御装置は、同じ制御量を、それぞれ第１制御量及び第２制御量として演算する。

通常モードにおいて、制御装置は、第１制御装置によって演算される第１制御量に従って第１アクチュエータと第２アクチュエータの少なくとも一方を制御する。これにより、アクチュエータにおける騒音振動の発生が抑制される。

但し、第１制御装置において異常が発生した場合、演算される第１制御量が誤った値となる可能性がある。第１制御量が誤った値となった場合、アクチュエータが誤った力を出力する。そのために、通常モードとは別に独立モードが設けられている。

独立モードでは、第１制御装置が第１制御量に従って第１アクチュエータを制御し、第２制御装置が第２制御量に従って第２アクチュエータを制御する。第１制御量が誤った値となったとしても、正しい第２制御量に従って制御される第２アクチュエータは、正しい力を出力する。第１アクチュエータが誤った力で部材を動かそうとしても、同時に、第２アクチュエータは正しい力で部材を動かす。すなわち、正常な第２アクチュエータは、第１アクチュエータの誤出力を補償するように働く。これにより、部材に対するアクチュエータの誤出力の影響が抑制（緩和）される。

また、通常モードから独立モードへの切り替えは、“異常傾向”の検知に応答して実行される。具体的には、通常モードの最中、第１制御装置と第２制御装置は、それぞれ演算した制御量（第１制御量、第２制御量）を通信を介してやりとりする。第１制御量と第２制御量との間で乖離が発生した場合、あるいは、第１制御装置と第２制御装置との間で通信異常が発生した場合、制御装置は、それを異常傾向として検知する。このような異常傾向は、異常発生を確定するよりも早く検知することができる。従って、独立モードを素早く開始することが可能となる。

以上に説明されたように、本発明によれば、主系統の第１制御装置において異常が発生した際、車両の操舵に関連する部材に対するアクチュエータの誤出力の影響を素早く抑制（緩和）することが可能となる。その結果、操舵ひいては車両走行が安定する。また、操舵及び車両走行に対するドライバの違和感が軽減される。

本発明の第１の実施の形態に係る操舵制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る操舵制御システムの二重化構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの二重化構成の第１の例を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの二重化構成の第２の例を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの二重化構成の第３の例を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの二重化構成の第４の例を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置による制御量の演算の一例を説明するためのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置による制御量の演算の他の例を説明するためのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の通常モードを説明するためのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の独立モードを説明するためのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置のバックアップモードを説明するためのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る独立モードの効果を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る独立モードの効果を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置による処理を要約的に示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置の機能構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置の通常モードを説明するための機能ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置の独立モードを説明するための機能ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置のバックアップモードを説明するための機能ブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る制御装置の通常モードを説明するためのブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る制御装置の通常モードを説明するためのブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係る操舵制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係る操舵制御システムの二重化構成の例を示すブロック図である。 本発明の第５の実施の形態に係る操舵制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．第１の実施の形態
１−１．操舵制御システム
図１は、第１の実施の形態に係る操舵制御システム１の構成を概略的に示すブロック図である。操舵制御システム１は、車両に搭載されており、車両の操舵を制御する。操舵制御システム１は、アクチュエータ１０及び制御装置１００を備えている。

アクチュエータ１０は、車両の操舵に関連する部材２０に連結されており、その部材２０に力を加えることができる。アクチュエータ１０としては、電動モータが例示される。部材２０としては、車輪、ハンドル（ステアリングホイール）、等が例示される。

制御装置１００は、アクチュエータ１０を制御する。制御装置１００は、プロセッサ１０１及びメモリ１０２を備えるマイクロコンピュータを含んでいる。また、制御装置１００は、アクチュエータ１０を駆動する駆動回路（例：インバータ）を含んでいてもよい。プロセッサ１０１がメモリ１０２に格納された制御プログラムを実行することにより、制御装置１００による各種処理が実現される。

センサ３０は、制御装置１００によるアクチュエータ１０の制御に必要な情報を検出する。例えば、センサ３０は、車両のドライバによる操舵操作（例：操舵角、操舵トルク）、アクチュエータ１０の動作状態（例：電動モータの回転角、回転速度、駆動電流）、車両の走行状態（例：車速）、等を検出する。センサ３０は、検出結果を示す検出情報ＳＥＮを制御装置１００に送る。

制御装置１００は、検出情報ＳＥＮに基づいて、アクチュエータ１０を制御するための制御量Ｃを演算する。制御量Ｃとしては、車輪の目標転舵角、アクチュエータ１０の目標回転角、アクチュエータ１０の目標回転速度、アクチュエータ１０の目標トルク、アクチュエータ１０を駆動する目標電流、電流制御信号、等が例示される。制御装置１００は、制御量Ｃに従ってアクチュエータ１０を制御する。例えば、アクチュエータ１０が電動モータであり、制御量Ｃが目標回転角である場合、制御装置１００は、電動モータの回転角が目標回転角となるように、電動モータをフィードバック制御する。

１−２．操舵制御システムの二重化構成
図２は、本実施の形態に係る操舵制御システム１の二重化構成（冗長構成）を概略的に示すブロック図である。本実施の形態によれば、少なくともアクチュエータ１０と制御装置１００が二重化構成を有している。便宜上、二重化構成の一方を「主系統」と呼び、他方を「従系統」と呼ぶ。主系統と従系統は、同一の構成を有している。

１−２−１．アクチュエータの二重化構成
図２に示されるように、アクチュエータ１０は、主系統の第１アクチュエータ１０−１と従系統の第２アクチュエータ１０−２とを含む二重化構成を有している。第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２は、同じ部材２０に連結されており、同じ部材２０に同時に力を加えることができる。

以下、アクチュエータ１０の二重化構成の様々な例を説明する。以下に説明される例では、アクチュエータ１０は電動モータである。

図３は、アクチュエータ１０の二重化構成の第１の例を示す模式図である。電動モータのロータは、出力軸につながっており、出力軸を中心として回転する。Ｘ方向は、出力軸に平行な方向である。第１の例では、第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２とで、ロータは共通である。しかしながら、第１アクチュエータ１０−１の巻き線（コイル）と第２アクチュエータ１０−２の巻き線は、Ｘ方向に分離して配置されている。これにより、二重化構成が実現される。

図４は、アクチュエータ１０の二重化構成の第２の例を示す模式図である。電動モータのロータの回転方向は、φ方向である。第２の例では、第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２とで、ロータは共通である。しかしながら、第１アクチュエータ１０−１の巻き線と第２アクチュエータ１０−２の巻き線は、φ方向に分離して配置されている。これにより、二重化構成が実現される。

図５は、アクチュエータ１０の二重化構成の第３の例を示す模式図である。第２の例の場合と同様に、第１アクチュエータ１０−１の巻き線と第２アクチュエータ１０−２の巻き線は、φ方向に分離して配置されている。特に、第１アクチュエータ１０−１のＵ相、Ｖ相、及びＷ相のそれぞれの巻き線と、第２アクチュエータ１０−２のＵ相、Ｖ相、及びＷ相のそれぞれの巻き線が交互に配置されている。これにより、二重化構成が実現される。

図６は、アクチュエータ１０の二重化構成の第４の例を示す模式図である。第４の例では、第１アクチュエータ１０−１の電動モータと第２アクチュエータ１０−２の電動モータが別々に設けられ、それら２つの異なる電動モータが同軸に接続されている。これにより、二重化構成が実現される。

１−２−２．制御装置の二重化構成
図２に示されるように、制御装置１００は、主系統の第１制御装置１００−１と従系統の第２制御装置１００−２を含む二重化構成を有している。第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２の各々は、図１で示された制御装置１００と同じ構成を有している。主系統の第１制御装置１００−１は、主系統の第１アクチュエータ１０−１を制御する。従系統の第２制御装置１００−２は、従系統の第２アクチュエータ１０−２を制御する。

また、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２は、互いに通信可能に接続されている。通信は、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。

図７は、制御装置１００による制御量Ｃの演算の一例を説明するためのブロック図である。センサ３０は、検出情報ＳＥＮを第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２に送る。第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２は、同じ検出情報ＳＥＮに基づいて、同じ制御量Ｃを演算する。

以下の説明においては、便宜上、第１制御装置１００−１によって演算される制御量Ｃを「第１制御量Ｃ１」と呼び、第２制御装置１００−２によって演算される制御量Ｃを「第２制御量Ｃ２」と呼ぶ。

図８は、制御装置１００による制御量Ｃの演算の他の例を説明するためのブロック図である。図８に示される例では、センサ３０も二重化構成を有している。具体的には、センサ３０は、主系統の第１センサ３０−１と従系統の第２センサ３０−２を含んでいる。第１センサ３０−１と第２センサ３０−２は、それぞれ、第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２に取り付けられていてもよい。第１センサ３０−１と第２センサ３０−２は、同じ検出情報ＳＥＮを取得する。便宜上、第１センサ３０−１により得られる検出情報ＳＥＮを「第１検出情報ＳＥＮ−１」と呼び、第２センサ３０−２により得られる検出情報ＳＥＮを「第２検出情報ＳＥＮ−２」と呼ぶ。

主系統の第１センサ３０−１は、第１検出情報ＳＥＮ−１を主系統の第１制御装置１００−１に送る。第１制御装置１００−１は、第１検出情報ＳＥＮ−１に基づいて、第１制御量Ｃ１を演算する。従系統の第２センサ３０−２は、第２検出情報ＳＥＮ−２を従系統の第２制御装置１００−２に送る。第２制御装置１００−２は、第２検出情報ＳＥＮ−２に基づいて、第２制御量Ｃ２を演算する。

例えば、第１制御量Ｃ１及び第２制御量Ｃ２は、アクチュエータ１０のフィードバック制御の目標値である。

一例として、アクチュエータ１０（電動モータ）の目標回転角を考える。第１アクチュエータ１０−１の目標回転角と第２アクチュエータ１０−２の目標回転角は同じである。従って、第１制御量Ｃ１及び第２制御量Ｃ２の各々は、その同じ目標回転角、あるいはそれに相当する量（例えば、モータ制御信号）である。

他の例として、アクチュエータ１０全体としての目標トルクを考える。第１アクチュエータ１０−１の目標トルクは、アクチュエータ１０全体としての目標トルクの半分である。同じく、第２アクチュエータ１０−２の目標トルクは、アクチュエータ１０全体としての目標トルクの半分である。従って、第１制御量Ｃ１及び第２制御量Ｃ２の各々は、アクチュエータ１０全体としての目標トルクの半分、あるいはそれに相当する量（例えば目標電流）である。

理想的には、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２の大きさは同じである。但し、実際には、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間に微小差が発生する可能性がある。例えば、図８で示された例の場合、第１検出情報ＳＥＮ−１と第２検出情報ＳＥＮ−２との間の微小差が、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間の微小差の原因となる。第１検出情報ＳＥＮ−１と第２検出情報ＳＥＮ−２との間の微小差の原因としては、センサ検出ノイズや、第１センサ３０−１と第２センサ３０−２との間の製造バラツキ、等が挙げられる。図７で示された例の場合も、検出情報ＳＥＮの通信時のノイズ、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２との間の製造バラツキ、等が微小差の原因となり得る。

１−３．制御装置の動作モード
次に、本実施の形態に係る制御装置１００の動作について説明する。本実施の形態によれば、制御装置１００の動作モードは複数存在する。具体的には、制御装置１００の動作モードは、少なくとも「通常モード」と「独立モード」を含んでいる。

１−３−１．通常モード
図９は、制御装置１００の通常モードを説明するためのブロック図である。通常モードでは、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２は、互いに通信を行い、互いに同期して動作する。上述の通り、第１制御装置１００−１及び第２制御装置１００−２は、同じ制御量Ｃを、それぞれ第１制御量Ｃ１及び第２制御量Ｃ２として演算する（図７、図８参照）。

但し、上述の通り、製造バラツキやノイズ等により、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間に微小差が発生する可能性がある。従って、第１制御量Ｃ１で第１アクチュエータ１０−１を制御し、第２制御量Ｃ２で第２アクチュエータ１０−２を制御すると、アクチュエータ１０において騒音振動が発生するおそれがある。

そのような騒音振動を抑制するため、通常モードでは、制御装置１００は、主系統の第１制御量Ｃ１に従って第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２の両方を制御する。言い換えれば、制御装置１００は、第２制御量Ｃ２を用いることなく、第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２の両方を制御する。

具体的には、第１制御装置１００−１は、自身が演算した第１制御量Ｃ１に従って第１アクチュエータ１０−１を制御する。また、第１制御装置１００−１は、第１制御量Ｃ１を第２制御装置１００−２に送る。第２制御装置１００−２は、第１制御装置１００−１から第１制御量Ｃ１を受け取り、受け取った第１制御量Ｃ１に従って第２アクチュエータ１０−２を制御する。第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２が第１制御量Ｃ１に従って制御されるため、騒音振動の発生が抑制される。

１−３−２．独立モード
図１０は、制御装置１００の独立モードを説明するためのブロック図である。独立モードにおいて、制御装置１００は、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２との間の通信を遮断する。第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２は、互いに通信を行うことなく独立して動作する。

第１制御装置１００−１は、演算した第１制御量Ｃ１に従って第１アクチュエータ１０−１を制御する。同時に、第２制御装置１００−２は、演算した第２制御量Ｃ２に従って第２アクチュエータ１０−２を制御する。言い換えれば、第１制御装置１００−１及び第２制御装置１００−２は、それぞれ独立して第１アクチュエータ１０−１及び第２アクチュエータ１０−２を制御する。このような独立モードの用法及び意義については後述される。

１−３−３．バックアップモード
第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２の各々は、自身の異常を検知する自己診断機能（自己監視機能）を有していてもよい。自己診断機能は、マイクロコンピュータに搭載されている一般的な機能であり、その詳細な説明は省略する。自己診断機能によって第ｉ制御装置１００−ｉ（ｉ＝１又は２）における異常の発生が確定すると、第ｉ制御装置１００−ｉは動作を停止する。

自己診断機能によって第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２の一方の異常の発生が確定した場合、制御装置１００は、動作モードを「バックアップモード」に切り替える。バックアップモードでは、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２の他方がアクチュエータ１０を制御する。

図１１は、制御装置１００のバックアップモードを説明するためのブロック図である。一例として、主系統の第１制御装置１００−１において異常が発生した場合を考える。自己診断機能によって異常の発生が確定すると、第１制御装置１００−１は、エラー信号を出力し、動作を停止する。従系統の第２制御装置１００−２は、エラー信号に応答して、動作モードをバックアップモードに切り替える。そして、第２制御装置１００−２は、第２制御量Ｃ２に従って第２アクチュエータ１０−２を制御する。

１−４．異常傾向と独立モード
通常モードの最中、第１制御装置１００−１あるいは第２制御装置１００−２において異常（故障）が発生する場合がある。特に、主系統の第１制御装置１００−１において異常が発生した場合、第１制御装置１００−１によって演算される第１制御量Ｃ１が誤った値（異常値）となる可能性がある。第１制御量Ｃ１が誤った値になると、第１制御量Ｃ１に従って制御されるアクチュエータ１０は、部材２０に対して誤った力を出力する。操舵に関連する部材２０に誤った力が加えられることは、操舵を不安定にするため、車両走行の観点から好ましくない。また、車両のドライバが操舵に対して違和感を感じる。

そこで、本実施の形態は、第１制御装置１００−１において異常が発生した場合に部材２０に対するアクチュエータ１０の誤出力の影響を素早く抑制することができる技術を提供する。そのためには、まず、通常モードの最中に異常の発生を検知する必要がある。

例えば、上述の自己診断機能を利用することが考えられる。但し、自己診断機能によって異常の発生が確定するまでには、ある程度の時間（例えば、数十ミリ秒）を要する。従って、第１制御装置１００−１において異常が発生した場合、異常発生から第１制御装置１００−１の動作停止までに、ある程度の期間が存在する。その期間、アクチュエータ１０の誤出力が継続してしまう。たとえ数十ミリ秒であっても、大きく誤った力がハンドルや車輪といった部材２０に印加され続けることは、車両走行の観点から好ましくない。

そこで、本実施の形態では、制御装置１００における“異常傾向”に着目する。

１−４−１．異常傾向の検知
＜異常傾向の第１の例＞
第１制御装置１００−１によって演算される第１制御量Ｃ１と第２制御装置１００−２によって演算される第２制御量Ｃ２との間で“乖離”が発生した場合、第１制御装置１００−１あるいは第２制御装置１００−２において異常が発生した可能性が高い。よって、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間で乖離が発生することが、“異常傾向”として認識される。

ここでの“乖離”とは、第１制御装置１００−１あるいは第２制御装置１００−２における異常に起因するものであり、製造バラツキやノイズに起因する上記の微小差よりもはるかに大きい。第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間の差分が閾値以上である場合、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間に“乖離”が発生したと判定される。

通常モードの最中、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２は、それぞれ演算した制御量Ｃ（第１制御量Ｃ１、第２制御量Ｃ２）を通信を介してやりとりする（図９参照）。つまり、第１制御装置１００−１は、演算した第１制御量Ｃ１を第２制御装置１００−２に送信する。第２制御装置１００−２は、第１制御装置１００−１から第１制御量Ｃ１を受け取る。また、第２制御装置１００−２は、演算した第２制御量Ｃ２を第１制御装置１００−１に送信する。第１制御装置１００−１は、第２制御装置１００−２から第２制御量Ｃ２を受け取る。

第１制御装置１００−１は、自身が演算した第１制御量Ｃ１と第２制御装置１００−２から受け取った第２制御量Ｃ２とを比較することによって、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間で乖離が発生したか否かを判定することができる。第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間の差分が閾値以上である場合、第１制御装置１００−１は、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間で乖離が発生したと判定する。

同様に、第２制御装置１００−２は、自身が演算した第２制御量Ｃ２と第１制御装置１００−１から受け取った第１制御量Ｃ１とを比較することによって、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間で乖離が発生したか否かを判定することができる。第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間の差分が閾値以上である場合、第２制御装置１００−２は、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間で乖離が発生したと判定する。

＜異常傾向の第２の例＞
他の例として、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２との間で通信異常が発生することが、“異常傾向”として認識されてもよい。そのような通信異常が発生した場合、第１制御装置１００−１あるいは第２制御装置１００−２が誤作動する可能性があるためである。

例えば、第１制御装置１００−１は、第１制御量Ｃ１の情報に関して、チェックサム等の誤り検出符号を生成する。そして、第１制御装置１００−１は、第１制御量Ｃ１と誤り検出符号を関連付けて第２制御装置１００−２に送信する。第２制御装置１００−２は、受け取った第１制御量Ｃ１と誤り検出符号に基づいて、通信中に第１制御量Ｃ１の情報が変化したか否かを判定する。通信中に第１制御量Ｃ１の情報が変化した場合、第２制御装置１００−２は、通信異常が発生したと判定する。

同様に、第２制御装置１００−２は、第２制御量Ｃ２の情報に関して、チェックサム等の誤り検出符号を算出する。そして、第２制御装置１００−２は、第２制御量Ｃ２と誤り検出符号を関連付けて第１制御装置１００−１に送信する。第１制御装置１００−１は、受け取った第２制御量Ｃ２と誤り検出符号に基づいて、通信中に第２制御量Ｃ２の情報が変化したか否かを判定する。通信中に第２制御量Ｃ２の情報が変化した場合、第１制御装置１００−１は、通信異常が発生したと判定する。

また、第１制御装置１００−１は、第２制御装置１００−２から第２制御量Ｃ２を一定期間受信しない場合、通信異常が発生したと判定してもよい。同様に、第２制御装置１００−２は、第１制御装置１００−１から第１制御量Ｃ１を一定期間受信しない場合、通信異常が発生したと判定してもよい。

１−４−２．通常モードから独立モードへの切り替え
第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間で乖離が発生した場合、あるいは、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２との間で通信異常が発生した場合、制御装置１００は、それを異常傾向として検知（認識）する。この段階では、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２のいずれの異常が発生したかは確定していない。しかしながら、異常傾向を検知すると、制御装置１００は、即座に、動作モードを通常モードから独立モードに切り替える。

より詳細には、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２のうち一方が、異常傾向を検知する。異常傾向を検知した一方を、以下「検知制御装置１００−Ａ」と呼ぶ。第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２のうち他方を、以下「被通知制御装置１００−Ｂ」と呼ぶ。

検知制御装置１００−Ａは、自身の動作モードを通常モードから独立モードに切り替えて、独立モードで動作を開始する。更に、検知制御装置１００−Ａは、通常モードから独立モードへの切り替えを、被通知制御装置１００−Ｂに通知（発信）する。その後、検知制御装置１００−Ａは、被通知制御装置１００−Ｂとの通信を遮断する。

被通知制御装置１００−Ｂは、検知制御装置１００−Ａから切り替え通知を受け取る。被通知制御装置１００−Ｂは、切り替え通知に応答して、自身の動作モードを通常モードから独立モードに切り替えて、独立モードで動作を開始する。また、被通知制御装置１００−Ｂは、検知制御装置１００−Ａとの通信を遮断する。

典型的には、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２の両方が検知制御装置１００−Ａとしての機能を有する。但し、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２の一方だけが検知制御装置１００−Ａとしての機能を有していてもよい。

１−４−３．独立モードの効果
以下、主系統の第１制御装置１００−１において異常が発生し、第１制御量Ｃ１が誤った値（異常値）となった場合を考える。第２制御装置１００−２によって演算される第２制御量Ｃ２は正しいままであるとする。

図１２は、独立モードの効果を説明するための概念図である。縦軸は、部材２０にかかる誤った力（あるいは、トルク）を表している。許容レベルは、許容される最大の誤った力である。例えば、部材２０がハンドルである場合、許容レベルは、ドライバがハンドルを咄嗟に保持することができる程度の誤トルクである。

まず、比較例として、独立モードが無い場合を考える。第１制御装置１００−１において異常が発生し、第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２の両方が、誤った第１制御量Ｃ１に従って制御される。その結果、第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２の両方が、誤った力を出力する。第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２の両方の誤出力（誤制御量）により、大きく誤った力が部材２０にかかる。慣性や摩擦による低減を考慮したとしても、許容レベルを超える大きく誤った力が部材２０にかかる。

一方、本実施の形態によれば、第１アクチュエータ１０−１は、誤った第１制御量Ｃ１に従って制御されるが、第２アクチュエータ１０−２は、正しい第２制御量Ｃ２に従って制御される。従って、少なくとも第２アクチュエータ１０−２は正しい力を出力する。その結果、アクチュエータ１０全体としての誤出力（誤制御量）が、比較例の場合よりも減少する。

更に、アクチュエータ１０が二重化構成を有することにより、次のような効果も得られる。

第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２は、同じ部材２０に連結されており、同じ部材２０に同時に力を加える。第１アクチュエータ１０−１が誤った力で部材２０を動かそうとしても、同時に、第２アクチュエータ１０−２は正しい力で部材２０を動かす。例えば、第１アクチュエータ１０−１が部材２０を強く動かそうとしても、実際には部材２０はその通りには動かない。この場合、正常な第２アクチュエータ１０−２による正しい力は、誤った力に対して物理的に“ブレーキ”として働く。すなわち、正常な第２アクチュエータ１０−２は、第１アクチュエータ１０−１の誤出力を補償するように働く。その結果、部材２０に対するアクチュエータ１０の誤出力の影響が抑制（緩和）される。

典型的には、正常な第２制御装置１００−２による第２アクチュエータ１０−２の制御（典型的にはフィードバック制御）は、異常な第１制御装置１００−１による第１アクチュエータ１０−１の制御よりも強い。この場合、部材２０の動きは、主に、第２アクチュエータ１０−２による正しい力によって支配される。その結果、部材２０に対するアクチュエータ１０の誤出力の影響が更に抑制される。

このように、本実施の形態によれば、アクチュエータ１０全体としての誤出力が、比較例の場合よりも減少する。更に、正常な第２アクチュエータ１０−２は、第１アクチュエータ１０−１の誤出力を補償するように働く。このような２段階の作用により、図１２に示されるように、部材２０にかかる誤った力が十分に抑制される。その結果、操舵ひいては車両走行が安定する。また、操舵及び車両走行に対するドライバの違和感が軽減される。

尚、従系統の第２制御装置１００−２において異常が発生した場合であっても、正常な第１アクチュエータ１０−１が第２アクチュエータ１０−２の誤出力を補償する効果は得られる。

次に、図１３を参照して、独立モードとバックアップモードとの関係を説明する。図１３に示されるグラフにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は部材２０にかかる誤った力を表している。

最初、制御装置１００は、通常モードで動作している。通常モードの最中の時刻ＴＡにおいて、第１制御装置１００−１の異常が発生し、その結果、アクチュエータ１０の誤出力が発生する。第１制御装置１００−１の自己診断機能は、異常の発生を判定する。時刻ＴＡよりも後の時刻ＴＢにおいて、自己診断機能によって異常の発生が確定する。時刻ＴＡから時刻ＴＢまでの時間は、例えば数十ミリ秒程度である。時刻ＴＢにおいて、制御装置１００は、バックアップモードを開始する。

通常モードにおいて、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２は、それぞれ演算した制御量Ｃ（第１制御量Ｃ１、第２制御量Ｃ２）を通信を介してやりとりする。第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間で乖離が発生した場合、あるいは、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２との間で通信異常が発生した場合、制御装置１００は、それを異常傾向として検知する。このような異常傾向の検知は、自己診断機能による異常確定と比較して、はるかに早く行われる。図１３に示されるように、異常傾向は、時刻ＴＢよりもはるかに早い時刻ＴＸにおいて検知される。時刻ＴＡから時刻ＴＸまでの時間は、例えば１ミリ秒程度である。

時刻ＴＸの段階では、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２のいずれの異常が発生したかは確定していない。しかしながら、制御装置１００は、異常傾向を検知した時刻ＴＸにおいて、動作モードを通常モードから独立モードに切り替える。その結果として、独立モードの開始タイミングは、バックアップモードの開始タイミングよりも早くなる。

図１３中の上段のグラフは、独立モードが無い比較例の場合を示している。比較例の場合、時刻ＴＡから時刻ＴＢの期間、部材２０に大きく誤った力が印加され続ける。たとえ数十ミリ秒であっても、大きく誤った力がハンドルや車輪といった部材２０に印加され続けることは、車両走行の観点から好ましくない。

一方、本実施の形態によれば、異常傾向が検知された時刻ＴＸの段階で、独立モードが開始する。これにより、バックアップモードには及ばないが、部材２０にかかる誤った力が抑制される。従って、図１３に示されるように、部材２０に大きく誤った力がかかる期間が、比較例の場合よりも大幅に短縮される。

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、主系統の第１制御装置１００−１において異常が発生した際、操舵に関連する部材２０に対するアクチュエータ１０の誤出力の影響を素早く抑制（緩和）することが可能となる。つまり、操舵に関連する部材２０に大きく誤った力がかかる期間が短縮される。その結果、操舵ひいては車両走行が安定する。また、操舵及び車両走行に対するドライバの違和感が軽減される。

１−５．処理フロー
図１４は、本実施の形態に係る制御装置１００による処理を要約的に示すフローチャートである。

ステップＳ１００において、制御装置１００は、通常モードで動作する（図９参照）。制御装置１００は、第２制御量Ｃ２を用いることなく第１制御量Ｃ１に従って第１アクチュエータ１０−１及び第２アクチュエータ１０−２を制御する。また、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２は、それぞれ演算した制御量Ｃ（第１制御量Ｃ１、第２制御量Ｃ２）を通信を介してやりとりする。

ステップＳ２００において、制御装置１００は、異常傾向が存在するか否かを判定する。具体的には、制御装置１００は、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間で乖離が発生したか否か、あるいは、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２との間で通信異常が発生したか否かを判定する。異常傾向が検知された場合（ステップＳ２００；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３００に進む。それ以外の場合（ステップＳ２００；Ｎｏ）、処理はステップＳ１００に戻る。

ステップＳ３００において、制御装置１００の動作モードが、通常モードから独立モードに切り替わる。独立モードにおいて、第１制御装置１００−１は、第１制御量Ｃ１に従って第１アクチュエータ１０−１を制御する。同時に、第２制御装置１００−２は、演算した第２制御量Ｃ２に従って第２アクチュエータ１０−２を制御する（図１０参照）。

制御装置１００が異常から回復しない場合、自己診断機能によって異常発生が確定する。異常発生が確定すると、制御装置１００は、バックアップモードで動作する。このバックアップモードの開始タイミングは、独立モードの開始タイミングよりも遅い。制御装置１００が異常から回復した場合、制御装置１００は、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２との間の通信を再開し、通常モードに復帰する。

１−６．まとめ
本実施の形態によれば、操舵に関連する部材２０に力を加えるアクチュエータ１０は、主系統の第１アクチュエータ１０−１と従系統の第２アクチュエータ１０−２とを含む二重化構成を有する。アクチュエータ１０を制御する制御装置１００は、主系統の第１制御装置１００−１と従系統の第２制御装置１００−２とを含む二重化構成を有する。第１制御装置１００−１及び第２制御装置１００−２は、同じ制御量Ｃを、それぞれ第１制御量Ｃ１及び第２制御量Ｃ２として演算する。

通常モードにおいて、制御装置１００は、主系統の第１制御装置１００−１によって演算される第１制御量Ｃ１に従って第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２の両方を制御する。これにより、アクチュエータ１０における騒音振動の発生が抑制される。

但し、第１制御装置１００−１において異常が発生した場合、演算される第１制御量Ｃ１が誤った値となる可能性がある。第１制御量Ｃ１が誤った値となった場合、第１アクチュエータ１０−１及び第２アクチュエータ１０−２が誤った力を出力する。そのために、通常モードとは別に独立モードが設けられている。

独立モードでは、第１制御装置１００−１が第１制御量Ｃ１に従って第１アクチュエータ１０−１を制御し、第２制御装置１００−２が第２制御量Ｃ２に従って第２アクチュエータ１０−２を制御する。第１制御量Ｃ１が誤った値となったとしても、正しい第２制御量Ｃ２に従って制御される第２アクチュエータ１０−２は、正しい力を出力する。従って、通常モードから独立モードに切り替わることにより、アクチュエータ１０全体としての誤出力が減少する。

更に、第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２は、同じ部材２０に連結されており、同じ部材２０に同時に力を加える。第１アクチュエータ１０−１が誤った力で部材２０を動かそうとしても、同時に、第２アクチュエータ１０−２は正しい力で部材２０を動かす。すなわち、正常な第２アクチュエータ１０−２は、第１アクチュエータ１０−１の誤出力を補償するように働く。これにより、部材２０に対するアクチュエータ１０の誤出力の影響が抑制（緩和）される。

また、通常モードから独立モードへの切り替えは、“異常傾向”の検知に応答して実行される。具体的には、通常モードの最中、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２は、それぞれ演算した制御量Ｃ（第１制御量Ｃ１、第２制御量Ｃ２）を通信を介してやりとりする。第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間で乖離が発生した場合、あるいは、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２との間で通信異常が発生した場合、制御装置１００は、それを異常傾向として検知する。このような異常傾向は、異常発生を確定するよりも早く検知することができる。従って、独立モードを素早く開始することが可能となる。

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、主系統の第１制御装置１００−１において異常が発生した際、操舵に関連する部材２０に対するアクチュエータ１０の誤出力の影響を素早く抑制（緩和）することが可能となる。その結果、操舵ひいては車両走行が安定する。また、操舵及び車両走行に対するドライバの違和感が軽減される。

２．第２の実施の形態
第２の実施の形態では、制御装置１００の機能構成例について説明する。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。

図１５は、制御装置１００の機能構成例を示すブロック図である。第ｉ制御装置１００−ｉ（ｉ＝１又は２）は、制御量演算部２００−ｉ、通信部３００−ｉ、判定部４００−ｉ、切替部５００−ｉ、及び駆動部６００−ｉを備えている。制御量演算部２００−ｉ、判定部４００−ｉ、及び切替部５００−ｉは、第ｉ制御装置１００−ｉのプロセッサ１０１がメモリ１０２に格納された制御プログラムを実行することにより実現される。通信部３００−ｉは、送信装置、受信装置、及び通信インタフェースを含んでいる。駆動部６００−ｉは、インバータ等の駆動回路を含んでいる。

２−１．通常モード
図１６は、本実施の形態に係る通常モードを説明するためのブロック図である。まず、第１制御装置１００−１について説明する。

制御量演算部２００−１は、検出情報ＳＥＮ（あるいは第１検出情報ＳＥＮ−１）に基づいて第１制御量Ｃ１を演算する。制御量演算部２００−１は、演算した第１制御量Ｃ１を、通信部３００−１、判定部４００−１、及び切替部５００−１に出力する。

通信部３００−１は、第２制御装置１００−２と通信を行う。例えば、通信部３００−１は、第１制御量Ｃ１を第２制御装置１００−２に送信する。また、通信部３００−１は、第２制御装置１００−２から送信される第２制御量Ｃ２を受信する。通信部３００−１は、受信した第２制御量Ｃ２を判定部４００−１と切替部５００−１に出力する。

判定部４００−１は、異常傾向が存在するか否かを判定する。具体的には、判定部４００−１は、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２を比較することによって、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間で乖離が発生したか否かを判定する。第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間の差が所定の閾値以上である場合、判定部４００−１は、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間で乖離が発生したと判定する。また、判定部４００−１は、第２制御装置１００−２から受け取った第２制御量Ｃ２に基づき、通信異常が発生したか否かを判定する。そして、判定部４００−１は、判定結果を示す判定結果信号を切替部５００−１に出力する。

切替部５００−１は、判定結果信号に応じて動作モードを切り替える。判定結果信号が異常傾向の検知を示していない場合、切替部５００−１は、通常モードを選択する。通常モードにおいて、切替部５００−１は、制御量演算部２００−１によって演算された第１制御量Ｃ１を駆動部６００−１に出力する。

駆動部６００−１は、切替部５００−１から出力される第１制御量Ｃ１に従って、第１アクチュエータ１０−１を駆動する。例えば、駆動部６００−１は、第１制御量Ｃ１に応じて電流制御信号（例：ＰＷＭ制御信号）を生成し、その電流制御信号に従って第１アクチュエータ１０−１に駆動電流（例：三相交流電流）を供給する。第１アクチュエータ１０−１は、駆動電流によって駆動され、部材２０に力を加える。

第２制御装置１００−２の動作は、基本的に、第１制御装置１００−１の動作と同様である。上記の第１制御装置１００−１の動作の説明において、「第１」を「第２」と読み替え、「−１」を「−２」と読み替え、「Ｃ１」を「Ｃ２」と読み替え、「第２」を「第１」と読み替え、「−２」を「−１」と読み替え、「Ｃ２」を「Ｃ１」と読み替える。

但し、第２制御装置１００−２の切替部５００−２の動作は、第１制御装置１００−１の切替部５００−１の動作と異なる。通常モードにおいて、切替部５００−２は、第１制御装置１００−１から受け取った第１制御量Ｃ１を駆動部６００−２に出力する。駆動部６００−２は、切替部５００−２から出力される第１制御量Ｃ１に従って、第２アクチュエータ１０−２を駆動する。

このように、第１制御装置１００−１は、演算した第１制御量Ｃ１に従って第１アクチュエータ１０−１を制御する。一方、第２制御装置１００−２は、第１制御装置１００−１から受け取った第１制御量Ｃ１に従って第２アクチュエータ１０−２を制御する。すなわち、通常モードにおいて、第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２の両方は、第１制御量Ｃ１に従って制御される。第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２が第１制御量Ｃ１に従って制御されるため、騒音振動の発生が抑制される。

２−２．通常モードから独立モードへの切り替え
上述の通り、第１制御装置１００−１の切替部５００−１は、判定結果信号に応じて動作モードを切り替える。判定結果信号が異常傾向の検知を示す場合、切替部５００−１は、動作モードを通常モードから独立モードに切り替える。また、切替部５００−１は、通常モードから独立モードへの切り替えを、通信部３００−１を通して第２制御装置１００−２に通知する。その後、通信部３００−１は、第２制御装置１００−２との通信を遮断する。

第２制御装置１００−２（被通知制御装置１００−Ｂ）の通信部３００−２は、第１制御装置１００−１（検知制御装置１００−Ａ）から切り替え通知を受け取る。通信部３００−２は、受け取った切り替え通知を切替部５００−２に送る。切替部５００−２は、切り替え通知に応答して、動作モードを通常モードから独立モードに切り替える。その後、通信部３００−２は、第１制御装置１００−１との通信を遮断する。

同様に、第２制御装置１００−２の切替部５００−２は、判定結果信号に応じて動作モードを切り替える。判定結果信号が異常傾向の検知を示す場合、切替部５００−２は、動作モードを通常モードから独立モードに切り替える。また、切替部５００−２は、通常モードから独立モードへの切り替えを、通信部３００−２を通して第１制御装置１００−１に通知する。その後、通信部３００−２は、第１制御装置１００−１との通信を遮断する。

第１制御装置１００−１（被通知制御装置１００−Ｂ）の通信部３００−１は、第２制御装置１００−２（検知制御装置１００−Ａ）から切り替え通知を受け取る。通信部３００−１は、受け取った切り替え通知を切替部５００−１に送る。切替部５００−１は、切り替え通知に応答して、動作モードを通常モードから独立モードに切り替える。その後、通信部３００−１は、第２制御装置１００−２との通信を遮断する。

２−３．独立モード
図１７は、本実施の形態に係る独立モードを説明するためのブロック図である。独立モードにおいて、第１制御装置１００−１と第２制御装置１００−２は、互いに通信を行うことなく、それぞれ独立して動作する。

具体的には、第１制御装置１００−１の切替部５００−１は、制御量演算部２００−１によって演算された第１制御量Ｃ１を駆動部６００−１に出力する。駆動部６００−１は、切替部５００−１から出力される第１制御量Ｃ１に従って、第１アクチュエータ１０−１を駆動する。このように、第１制御装置１００−１は、第１制御量Ｃ１に従って第１アクチュエータ１０−１を制御する。

第２制御装置１００−２の切替部５００−２は、制御量演算部２００−２によって演算された第２制御量Ｃ２を駆動部６００−２に出力する。駆動部６００−２は、切替部５００−２から出力される第２制御量Ｃ２に従って、第２アクチュエータ１０−２を駆動する。このように、第２制御装置１００−２は、第２制御量Ｃ２に従って第２アクチュエータ１０−２を制御する。

２−４．バックアップモード
図１８は、本実施の形態に係るバックアップモードを説明するためのブロック図である。一例として、主系統の第１制御装置１００−１において異常が発生した場合を考える。自己診断機能によって異常の発生が確定すると、第１制御装置１００−１は、エラー信号を出力し、動作を停止する。従系統の第２制御装置１００−２は、エラー信号に応答して、動作モードをバックアップモードに切り替える。

バックアップモードにおいて、第２制御装置１００−２の切替部５００−２は、制御量演算部２００−２によって演算された第２制御量Ｃ２を駆動部６００−２に出力する。駆動部６００−２は、切替部５００−２から出力される第２制御量Ｃ２に従って、第２アクチュエータ１０−２を駆動する。このように、第２制御装置１００−２は、第２制御量Ｃ２に従って第２アクチュエータ１０−２を制御する。

３．第３の実施の形態
第３の実施の形態では、通常モードの変形例について考える。既出の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。

図１９及び図２０は、第３の実施の形態に係る通常モードを説明するためのブロック図である。第３の実施の形態によれば、制御装置１００は、通常モードにおいて、第１制御量Ｃ１に従って第１アクチュエータ１０−１と第２アクチュエータ１０−２の一方だけを制御する。この場合も、アクチュエータ１０における騒音振動が抑制される。

図１９に示される例では、第１制御装置１００−１は、自身が演算した第１制御量Ｃ１に従って第１アクチュエータ１０−１を制御する。第２制御装置１００−２は、第２アクチュエータ１０−２の制御を停止する。

図２０に示される例では、第２制御装置１００−２は、第１制御装置１００−１から第１制御量Ｃ１を受け取り、受け取った第１制御量Ｃ１に従って第２アクチュエータ１０−２を制御する。第１制御装置１００−１は、第１アクチュエータ１０−１の制御を停止する。

異常傾向の検知、通常モードから独立モードへの切り替え、及び、独立モードは、既出の実施の形態の場合と同じである。

独立モードでは、第１制御装置１００−１が第１制御量Ｃ１に従って第１アクチュエータ１０−１を制御し、第２制御装置１００−２が第２制御量Ｃ２に従って第２アクチュエータ１０−２を制御する。第１制御量Ｃ１が誤った値となったとしても、正しい第２制御量Ｃ２に従って制御される第２アクチュエータ１０−２は、正しい力を出力する。第１アクチュエータ１０−１が誤った力で部材２０を動かそうとしても、同時に、第２アクチュエータ１０−２は正しい力で部材２０を動かす。すなわち、正常な第２アクチュエータ１０−２は、第１アクチュエータ１０−１の誤出力を補償するように働く。これにより、部材２０に対するアクチュエータ１０の誤出力の影響が抑制（緩和）される。

尚、本実施の形態では、通常モードと独立モードとで作動するアクチュエータの数が異なる。そのため、通常モードから独立モードへの切り替え時、必要に応じて、第１制御量Ｃ１及び第２制御量Ｃ２の大きさが変更されてもよい。

一例として、アクチュエータ１０全体としての目標トルクが決まっている場合を考える。通常モードにおける第１制御量Ｃ１及び第２制御量Ｃ２は、アクチュエータ１０全体としての目標トルク、あるいはそれに相当する量（例えば目標電流）である。一方、独立モードにおける第１制御量Ｃ１及び第２制御量Ｃ２は、アクチュエータ１０全体としての目標トルクの半分、あるいはそれに相当する量である。

他の例として、アクチュエータ１０（電動モータ）の目標回転角の場合を考える。この場合は、通常モードから独立モードへの切り替え時、第１制御量Ｃ１及び第２制御量Ｃ２の大きさを変更する必要はない。第１制御量Ｃ１及び第２制御量Ｃ２は、その目標回転角、あるいはそれに相当する量である。

４．第４の実施の形態
第４の実施の形態では、ステアバイワイヤ方式の車両への適用を考える。既出の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。

４−１．構成
図２１は、第４の実施の形態に係る操舵制御システム１の構成を概略的に示すブロック図である。ハンドル（ステアリングホイール）２１は、ドライバが操舵に用いる操作部材である。ステアリングシャフト２２は、ハンドル２１に連結されており、ハンドル２１と共に回転する。転舵軸２４は、車輪２５に連結されている。これらハンドル２１、ステアリングシャフト２２、転舵軸２４、及び車輪２５が、操舵に関連する部材２０に相当する。

尚、ハンドル２１と車輪２５とは、機械的に切り離されている、あるいは、機械的に連結／切り離しが可能である。以下の説明では、ハンドル２１と車輪２５とが機械的に切り離されている状態を考える。

反力アクチュエータ１１は、ハンドル２１に対してトルクを付与する。例えば、反力アクチュエータ１１は、反力モータを含んでいる。反力モータのロータは、減速機を介してステアリングシャフト２２につながっている。反力モータの作動により、ステアリングシャフト２２ひいてはハンドル２１にトルクを付与することができる。反力アクチュエータ１１（反力モータ）の動作は、反力制御装置１１０によって制御される。

転舵アクチュエータ１２は、車輪２５を転舵する。例えば、転舵アクチュエータ１２は、転舵モータを含んでいる。転舵モータのロータは、減速機を介して転舵軸２４につながっている。転舵モータが回転すると、その回転運動は転舵軸２４の直線運動に変換され、それにより車輪２５が転舵される。すなわち、転舵モータの作動により、車輪２５を転舵することができる。転舵アクチュエータ１２（転舵モータ）の動作は、転舵制御装置１２０によって制御される。

センサ３０は、操舵角センサ３１及び転舵角センサ３２を含んでいる。

操舵角センサ３１は、ハンドル２１の操舵角θ（ハンドル角）を検出する。操舵角センサ３１は、反力モータの回転角を検出する回転角センサであってもよい。その場合、反力モータの回転角から操舵角θが算出される。操舵角センサ３１は、操舵角θの情報を反力制御装置１１０に送る。

転舵角センサ３２は、車輪２５の転舵角δを検出する。例えば、転舵角センサ３２は、転舵モータの回転角から転舵角δを算出する。転舵角センサ３２は、転舵角δを示す情報を転舵制御装置１２０に送る。

センサ３０は、更に、車速を検出する車速センサ、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、加速度を検出する加速度センサ、等を含んでいてもよい。

反力制御装置１１０と転舵制御装置１２０は、互いに通信可能に接続されており、必要な情報をやりとりする。例えば、反力制御装置１１０は、ハンドル２１の操舵角θの情報を転舵制御装置１２０に送る。一方、転舵制御装置１２０は、車輪２５の転舵角δの情報を反力制御装置１１０に送る。

転舵制御装置１２０は、ドライバによるハンドル２１の操舵操作に応じて、車輪２５を転舵する「転舵制御」を行う。具体的には、転舵制御装置１２０は、転舵アクチュエータ１２を制御することによって、操舵角θと同期するように車輪２５を転舵する。例えば、転舵制御装置１２０は、操舵角θ及び車速に基づいて、目標転舵角δｔを算出する。そして、転舵制御装置１２０は、車輪２５の転舵角δが目標転舵角δｔに追従するように、転舵アクチュエータ１２の動作を制御する。このとき、転舵制御装置１２０は、転舵角δと目標転舵角δｔとの偏差に基づいて、転舵アクチュエータ１２を制御するための制御量Ｃを決定する。転舵アクチュエータ１２は制御量Ｃに従って駆動され、転舵アクチュエータ１２が作動することにより車輪２５が転舵される。

反力制御装置１１０は、ドライバによるハンドル２１の操舵操作に応じて、ハンドル２１に反力トルクを付与する「反力トルク制御」を行う。具体的には、反力制御装置１１０は、反力アクチュエータ１１を制御することによって、反力トルクをハンドル２１に付与する。反力トルクは、操舵操作時にドライバが感じる操舵反力を模擬するトルクである。例えば、反力制御装置１１０は、操舵角θ及び車速に基づいて、車輪２５にかかるセルフアライニングトルクに相当する目標反力トルク（ばね成分）を算出する。目標反力トルクは、更に、操舵速度（ｄθ／ｄｔ）に応じたダンピング成分を含んでいてもよい。反力制御装置１１０は、目標反力トルクを生成するように反力アクチュエータ１１の動作を制御する。このとき、反力制御装置１１０は、目標反力トルクに基づいて、反力アクチュエータ１１を制御するための制御量Ｃを決定する。反力アクチュエータ１１は制御量Ｃに従って駆動され、反力アクチュエータ１１が作動することにより反力トルクが発生する。

４−２．二重化構成
反力制御装置１１０と転舵制御装置１２０の少なくとも一方に、既出の実施の形態で説明された二重化構成を有する制御装置１００が適用される。

反力制御装置１１０が二重化構成を有する制御装置１００の場合、反力アクチュエータ１１が二重化構成を有するアクチュエータ１０に相当し、ハンドル２１及びステアリングシャフト２２が部材２０に相当する。

転舵制御装置１２０が二重化構成を有する制御装置１００の場合、転舵アクチュエータ１２が二重化構成を有するアクチュエータ１０に相当し、車輪２５及び転舵軸２４が部材２０に相当する。

図２２は、本実施の形態に係る操舵制御システム１の二重化構成の例を示すブロック図である。図２２に示される例では、反力制御装置１１０と転舵制御装置１２０の両方に、二重化構成を有する制御装置１００が適用されている。

より詳細には、反力制御装置１１０は、主系統の第１反力制御装置１１０−１と従系統の第２反力制御装置１１０−２を含んでいる。反力アクチュエータ１１は、主系統の第１反力アクチュエータ１１−１と従系統の第２反力アクチュエータ１１−２を含んでいる。主系統の第１反力制御装置１１０−１は、主系統の第１反力アクチュエータ１１−１を制御する。従系統の第２反力制御装置１１０−２は、従系統の第２反力アクチュエータ１１−２を制御する。

また、転舵制御装置１２０は、主系統の第１転舵制御装置１２０−１と従系統の第２転舵制御装置１２０−２を含んでいる。転舵アクチュエータ１２は、主系統の第１転舵アクチュエータ１２−１と従系統の第２転舵アクチュエータ１２−２を含んでいる。主系統の第１転舵制御装置１２０−１は、主系統の第１転舵アクチュエータ１２−１を制御する。従系統の第２転舵制御装置１２０−２は、従系統の第２転舵アクチュエータ１２−２を制御する。

更に、主系統の第１反力制御装置１１０−１と主系統の第１転舵制御装置１２０−１は、互いに通信可能である。同様に、従系統の第２反力制御装置１１０−２と従系統の第２転舵制御装置１２０−２は、互いに通信可能である。

一例として、第１反力制御装置１１０−１において異常が発生し、第２反力制御装置１１０−２が異常傾向を検知した場合を考える。この場合、検知制御装置１００−Ａは、第２反力制御装置１１０−２である。被通知制御装置１００−Ｂは、第１反力制御装置１１０−１だけでなく、第１転舵制御装置１２０−１及び第２転舵制御装置１２０−２も含む。第２反力制御装置１１０−２は、通常モードから独立モードへの切り替えを、第１反力制御装置１１０−１、第１転舵制御装置１２０−１、及び第２転舵制御装置１２０−２の全てに通知する。第１転舵制御装置１２０−１に対しては、例えば第２転舵制御装置１２０−２を経由して切り替え通知が伝達される。第１反力制御装置１１０−１、第１転舵制御装置１２０−１、及び第２転舵制御装置１２０−２の各々は、切り替え通知に応答して、動作モードを通常モードから独立モードに切り替える。

４−３．効果
本実施の形態によれば、ステアバイワイヤ方式の車両においても既出の実施の形態の場合と同様の効果が得られる。

反力制御装置１１０に制御装置１００が適用される場合、誤った反力トルク制御が素早く抑制される。これにより、反力トルクに対するドライバの違和感が軽減される。また、誤った反力トルクのせいでハンドル２１がドライバの意思によらず予想外に操舵されることが抑制される。ハンドル２１が予想外に操舵されることが抑制されるため、車輪２５が予想外に転舵されることも抑制される。つまり、車両が誤った方向に走行することが抑制される。このことは、車両走行の安定性及び安全性の観点から好適である。

また、転舵制御装置１２０に制御装置１００が適用される場合、誤った転舵制御が素早く抑制される。これにより、車輪２５が予想外に転舵されることが抑制される。つまり、車両が誤った方向に走行することが抑制される。このことは、車両走行の安定性及び安全性の観点から好適である。

ステアバイワイヤ方式の場合、ハンドル２１と車輪２５が機械的に切り離されているため、ドライバは車輪２５の向きがおかしくなったことに気付きにくい。ドライバによる修正が遅れると、車両走行方向のずれ（偏向）が大きくなる。従って、二重化構成を有する制御装置１００をステアバイワイヤ方式の車両に適用することは特に有意義である。

５．第５の実施の形態
第５の実施の形態では、ＥＰＳ（Electric Power Steering）への適用を考える。既出の実施の形態と重複する説明は、適宜省略する。

５−１．構成
図２３は、第５の実施の形態に係る操舵制御システム１の構成を概略的に示すブロック図である。ステアリングシャフト２２の一端はハンドル２１に連結されており、その他端はステアリングギアボックス２３に連結されている。ステアリングギアボックス２３は、例えば、ラックアンドピニオンを含んでいる。ハンドル２１の回転運転は、ステアリングシャフト２２及びステアリングギアボックス２３を介して、転舵軸２４の直線運動に変換され、それにより車輪２５が転舵される。

ＥＰＳアクチュエータ１３は、車輪２５の転舵をアシストする。例えば、ＥＰＳアクチュエータ１３は、ＥＰＳモータを含んでいる。ＥＰＳモータのロータは、減速機を介して転舵軸２４につながっている。ＥＰＳモータが回転すると、その回転運動は転舵軸２４の直線運動に変換され、それにより車輪２５が転舵される。すなわち、ＥＰＳモータの作動により、車輪２５を転舵することができる。ＥＰＳアクチュエータ１３（ＥＰＳモータ）の動作は、ＥＰＳ制御装置１３０によって制御される。

センサ３０は、操舵角センサ３１及び転舵角センサ３２に加えて、操舵トルクセンサ３３を含んでいる。操舵トルクセンサ３３は、ステアリングシャフト２２に印加される操舵トルクＴを検出する。操舵トルクセンサ３３は、操舵トルクＴを示す情報をＥＰＳ制御装置１３０に出力する。

ＥＰＳ制御装置１３０は、ドライバが操舵操作を行う際の操舵負担を軽減するための「アシスト制御」を行う。アシスト制御では、ＥＰＳ制御装置１３０は、ＥＰＳアクチュエータ１３を制御して車輪２５の転舵をアシストする。例えば、ＥＰＳ制御装置１３０は、操舵トルクＴ及び車速に基づいて、目標アシストトルクを算出する。典型的には、操舵トルクＴが大きくなるほど、目標アシストトルクも大きくなる。そして、ＥＰＳ制御装置１３０は、目標アシストトルクを生成するようにＥＰＳアクチュエータ１３の動作を制御する。このとき、ＥＰＳ制御装置１３０は、目標アシストトルクに基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１３を制御するための制御量Ｃを決定する。ＥＰＳアクチュエータ１３は制御量Ｃに従って駆動され、ＥＰＳアクチュエータ１３が作動することによりアシストトルクが発生する。このアシストトルクによって車輪２５の転舵がアシストされ、ドライバの操舵負担が軽減される。

５−２．二重化構成
ＥＰＳ制御装置１３０に、既出の実施の形態で説明された二重化構成を有する制御装置１００が適用される。ＥＰＳアクチュエータ１３が二重化構成を有するアクチュエータ１０に相当し、車輪２５及び転舵軸２４が部材２０に相当する。

本実施の形態によれば、アシスト制御に関しても既出の実施の形態の場合と同様の効果が得られる。誤ったアシスト制御が抑制されるため、過剰なアシストトルクが抑制される。これにより、アシスト制御に対するドライバの違和感が軽減される。

１ 操舵制御システム
１０ アクチュエータ
１０−１ 第１アクチュエータ
１０−２ 第２アクチュエータ
１１ 反力アクチュエータ
１２ 転舵アクチュエータ
１３ ＥＰＳアクチュエータ
２０ 部材
２１ ハンドル（ステアリングホイール）
２２ ステアリングシャフト
２３ ステアリングギアボックス
２４ 転舵軸
２５ 車輪
３０ センサ
３１ 操舵角センサ
３２ 転舵角センサ
３３ 操舵トルクセンサ
１００ 制御装置
１００−１ 第１制御装置
１００−２ 第２制御装置
１０１ プロセッサ
１０２ メモリ
１１０ 反力制御装置
１２０ 転舵制御装置
１３０ ＥＰＳ制御装置
２００ 制御量演算部
３００ 通信部
４００ 判定部
５００ 切替部
６００ 駆動部
Ｃ 制御量
Ｃ１ 第１制御量
Ｃ２ 第２制御量

Claims (8)

1. 車両の操舵を制御する操舵制御システムであって、
   前記操舵に関連する部材に力を加えるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを制御する制御装置と
   を備え、
   前記アクチュエータは、主系統の第１アクチュエータと従系統の第２アクチュエータとを含む二重化構成を有し、
   前記制御装置は、前記主系統の第１制御装置と前記従系統の第２制御装置とを含む二重化構成を有し、
   前記第１制御装置及び前記第２制御装置は、それぞれ、同じ制御量を第１制御量及び第２制御量として演算し、
   前記制御装置の動作モードは、
   前記第２制御量を用いることなく前記第１制御量に従って前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータの少なくとも一方を制御する通常モードと、
   前記第１制御装置が前記第１制御量に従って前記第１アクチュエータを制御し、前記第２制御装置が前記第２制御量に従って前記第２アクチュエータを制御する独立モードと
   を含み、
   前記通常モードにおいて、前記第１制御装置と前記第２制御装置は互いに通信を行い、前記第１制御装置は、前記第１制御量を前記第２制御装置に送信し、前記第２制御装置は、前記第２制御量を前記第１制御装置に送信し、
   前記第１制御量と前記第２制御量との間で乖離が発生した場合、あるいは、前記第１制御装置と前記第２制御装置との間で通信異常が発生した場合、前記動作モードが前記通常モードから前記独立モードに切り替わる
   操舵制御システム。
2. 請求項１に記載の操舵制御システムであって、
   前記第１制御装置と前記第２制御装置の各々は、自身の異常を検知する自己診断機能を有しており、
   前記制御装置の前記動作モードは、前記自己診断機能によって前記第１制御装置と前記第２制御装置の一方の前記異常の発生が確定した場合に、前記第１制御装置と前記第２制御装置の他方が前記アクチュエータを制御するバックアップモードを更に含み、
   前記独立モードの開始タイミングは、前記バックアップモードの開始タイミングよりも早い
   操舵制御システム。
3. 請求項１又は２に記載の操舵制御システムであって、
   前記通常モードにおいて、
   前記第１制御装置は、前記第１制御量に従って前記第１アクチュエータを制御し、
   前記第２制御装置は、前記第１制御装置から受け取った前記第１制御量に従って前記第２アクチュエータを制御する
   操舵制御システム。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の操舵制御システムであって、
   前記通常モードにおいて、
   前記第１制御装置は、前記第２制御装置から受け取った前記第２制御量に基づいて、前記乖離あるいは前記通信異常が発生したか否かを判定し、
   前記第２制御装置は、前記第１制御装置から受け取った前記第１制御量に基づいて、前記乖離あるいは前記通信異常が発生したか否かを判定する
   操舵制御システム。
5. 請求項４に記載の操舵制御システムであって、
   前記第１制御装置は、前記第１制御量と前記第２制御装置から受け取った前記第２制御量との間の差分が閾値以上である場合、前記乖離が発生したと判定し、
   前記第２制御装置は、前記第２制御量と前記第１制御装置から受け取った前記第１制御量との間の差分が前記閾値以上である場合、前記乖離が発生したと判定する
   操舵制御システム。
6. 請求項４又は５に記載の操舵制御システムであって、
   前記第１制御装置と前記第２制御装置の一方である検知制御装置が、前記乖離あるいは前記通信異常の発生を検知し、
   前記検知制御装置は、前記独立モードで動作を開始すると共に、前記通常モードから前記独立モードへの切り替えを、前記第１制御装置と前記第２制御装置の他方に通知し、
   前記第１制御装置と前記第２制御装置の前記他方は、前記検知制御装置からの通知に応答して前記独立モードで動作を開始する
   操舵制御システム。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の操舵制御システムであって、
   前記車両は、機械的に切り離されたハンドル及び車輪を備えるステアバイワイヤ方式の車両であり、
   前記操舵制御システムは、
   前記車輪を転舵する転舵アクチュエータと、
   前記ハンドルに反力トルクを付与する反力アクチュエータと、
   前記ハンドルの操舵操作に応じて前記転舵アクチュエータを制御する転舵制御装置と、
   前記ハンドルの前記操舵操作に応じて前記反力アクチュエータを制御する反力制御装置と
   を備え、
   前記転舵制御装置と前記反力制御装置の少なくとも一方が、前記二重化構成を有する前記制御装置であり、
   前記転舵制御装置が前記二重化構成を有する前記制御装置である場合、前記部材は前記車輪であり、前記転舵アクチュエータは前記二重化構成を有する前記アクチュエータであり、
   前記反力制御装置が前記制御装置である場合、前記部材は前記ハンドルであり、前記反力アクチュエータは前記二重化構成を有する前記アクチュエータである
   操舵制御システム。
8. 請求項７に記載の操舵制御システムであって、
   前記転舵制御装置と前記反力制御装置の各々が、前記二重化構成を有する前記制御装置であり、
   前記転舵制御装置と前記反力制御装置の一方が前記動作モードを前記通常モードから前記独立モードに切り替える場合、前記転舵制御装置と前記反力制御装置の他方も前記動作モードを前記通常モードから前記独立モードに切り替える
   操舵制御システム。

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