JPWO2017122562A1 - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

自動操舵制御中に故障が発生した場合に安全に走行を継続することができる操舵装置の提供。運転者の操舵をアシストするアシスト制御機能と、舵角指令値に基づいて自動的に転舵輪舵角を制御する自動操舵制御機能を有する複数系統の電動機で構成された電動駆動装置を備えた操舵装置において、制御器は、自動操舵制御による制御中に、電動駆動装置の電動機の一つの系統が故障した場合、故障していない正常な系統の電動機を使って自動運転制御Ｓ３６を継続後に、アシスト制御Ｓ２１に移行した際の電動機の出力制限値を全ての系統の電動機が正常に動作していた際に設定されていた正常時出力制限値未満となる故障時出力制限値に設定する。

Description

本発明は複数の駆動装置と複数の電動機巻線で構成された電動駆動装置を有する操舵装置に関する。

パワーステアリング装置などの操舵装置の制御装置は、車両の運転状態に基づき、モータなどを備えたアクチュエータを制御して運転者の操舵力を補助する操舵補助力を付与するアシスト制御と、上位コントローラの指令値に基づいて目標舵角を生成し、アクチュエータを制御して転舵輪舵角を自動で調整する自動操舵制御と、の２つの制御を選択して制御する機能を有するものがある（例えば、特開平４−５５１６８号公報：特許文献１を参照）。

また、走行時に操舵装置の操舵アシスト機能が喪失した状態を極力低減するため、インバータなどで構成される駆動装置とその駆動装置に対応する１組の電動機巻線との組み合わせで構成される電動機駆動装置を２系統備えた操舵装置がある（例えば、特開２０１２−２５３７４号公報：特許文献２を参照）。この操舵装置では、いずれか１系統のインバータまたは巻線組の故障を検出したとき、故障系統の電源リレーを遮断し、正常系統の電流供給制限値の上限値（最大電流制限値）を故障検出以前と同等の値に設定する。さらに、車速が所定の閾値未満の時に最大電流制限値をゼロにして操舵アシストトルクが発生しない状態にする。

特開平４−５５１６８号公報 特開２０１２−２５３７４号公報

特許文献２に記載の操舵装置では、故障検出後の所定の速度未満の時に最大電流制限値をゼロにしてアシストトルクを発生しなくすることによって運転者に故障を気づかせるとともに、電動機の発熱を抑制することができる。ここで、特許文献１にあるようなアシスト制御と自動操舵制御との２つの制御を備えた制御系を有するシステムに、特許文献２にあるような多系統で構成される電動機駆動装置を備えた操舵装置を用いる場合を考える。

この時に自動操舵中に１系統の電動機が故障し、さらに運転者がステアリングホイールから手を離しているとトルクが発生せず、運転者がステアリングホイールを把持するまでに車両の走行挙動が乱れる可能性がある。また、運転者が故障に気づいてステアリングホイールを把持して走行を続ける場合にはアシスト制御に移行することになる。しかし、アシスト制御移行後に故障前と同等のトルクを出す場合は、万が一正常な他系統も故障した場合に、電動機がアシストしていたトルクが直接運転者に加わることになる。このとき、運転者はトルクショックを感じることになる。また、ステアリングホイールが路面からの反力によって動かされて車両挙動が乱れることになる。

本発明の目的は、自動操舵制御中に故障が発生した場合に、安全に走行を継続することができる操舵装置を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明の操舵装置は、
駆動回路と巻線組の組み合わせで構成される電動機を複数系統有する電動駆動装置を備え、
ステアリングホイールの操作により入力される操舵トルクに基づいて操舵力を補助するアシスト制御と、舵角指令値に基づいて転舵輪の舵角を制御する自動操舵制御と、のいずれかの制御を選択し、あらかじめ設定した出力制限値を超えない範囲の出力で前記電動駆動装置を制御する制御器を備える操舵装置において、
前記制御器は、
前記自動操舵制御による制御中に、前記電動駆動装置の前記電動機の一つの系統が故障した場合、
故障していない正常な系統の電動機を使って前記自動操舵制御を継続後に、
前記アシスト制御に移行した際の前記正常な系統の電動機の前記出力制限値を、全ての系統の電動機が正常に動作していた際に設定されていた正常時出力制限値よりも小さい故障時出力制限値に設定する。

本発明の操舵装置は、複数の電動機で構成される電動駆動装置を備えた操舵装置において、自動操舵制御中に運転者がステアリングホイールから手を離している状態で、１系統の電動機に故障が発生した場合に、ステアリングホイールが運転者によって掴まれて操作されるまでは、正常な系統の電動機を用いて自動運転制御を継続する。その後運転者が故障に気づいてステアリングホイールが操舵されるとアシスト制御に移行する。さらに、故障後にアシスト制御に移行した場合の出力制限値を、全ての電動機が正常な状態の場合の出力制限値よりも小さくする。これによってアシスト力を小さくし、例え他の正常な電動機がさらに故障したとしても、アシスト喪失に伴って運転者に伝わるトルクショックを小さくすることができる。したがって本発明によれば、自動運転中に操舵装置に故障が発生したとしても車両挙動が大きく乱れることなく、安全に走行を継続することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の操舵装置に係る一実施例の構成を示す概略図 本発明の操舵装置の電動駆動装置に係る一実施例の構成を示す概略図。 本発明の実施例１に係る操舵装置の正常時の制御を示すフローチャート。 本発明の実施例１に係る操舵装置の自動操舵制御を示すフローチャート。 本発明の実施例１に係る操舵装置の故障時制御移行モードを示すフローチャート。 本発明の実施例１に係る操舵装置の故障時自動操舵制御を示すフローチャート。 本発明の実施例１に係る故障時移行制御を示すフローチャート。 本発明の実施例１に係る故障時アシスト制御を示すフローチャート。 本発明の実施例１に係り、自動運転中に操舵装置が故障した際に運転者がステアリングホイールを把持していない場合について、操舵トルク、各系統の電動機の巻線に通電する電流値及び電流制限値の時間変化の例を示す図。 本発明の実施例１に係り、自動運転中に操舵装置が故障した際に運転者がステアリングホイールを把持している場合について、操舵トルク、各系統の電動機の巻線に通電する電流値及び電流制限値の時間変化の例を示す図。 本発明の実施例２に係る故障時移行制御を示すフローチャート。 本発明の実施例２に係る故障時アシスト制御を示すフローチャート。 本発明の実施例２に係り、自動運転中に操舵装置が故障した際に運転者がステアリングホイールを把持していない場合について、操舵トルク、各系統の電動機の巻線に通電する電流値及び電流制限値の時間変化の例を示す図。 本発明の実施例３に係る故障時電流制限値の設定に関する処理を示すフローチャート。 本発明の実施例３に係り、自動運転中に操舵装置が故障した際に運転者がステアリングホイールを把持していない場合について、操舵トルク、各系統の電動機の巻線に通電する電流値及び電流制限値の時間変化の例を示す図。

以下、本発明に係る実施例を説明する。なお、図１及び図２で説明する構成は、以下で説明する各実施例において共通する構成である。

図１は、本発明の操舵装置に係る一実施例の構成を示す概略図である。

操舵装置１は、電動駆動装置２および操舵機構３により構成される。

操舵機構３は、ステアリングホイール４、ステアリングシャフト５、ピニオン軸６及びラック軸７を有する。ラック軸７には、減速機構８を介して電動駆動装置２が接続される。

ラック軸７には、ピニオン軸６とかみ合うラック歯が形成されており、ラックアンドピニオンの機構を構成し、ピニオン軸６の回転をラック軸７の直動運動に変換する。つまり、運転者によってステアリングホイール４が操作されると、ステアリングシャフト５を介してピニオン軸６に回転が伝達される。ピニオン軸６の回転運動は、ラック軸７の直動運動に変換される。これにより、ラック軸７の両端に接続されるタイロッド９を介して連結される左右の車輪１０，１１が転舵される。

ステアリングシャフト５とピニオン軸６との間には、トルクセンサ１２が設けられる。トルクセンサ１２は、図示しないトーションバーのねじれ角に基づいて操舵トルク２１を出力する。トーションバーは、ステアリングシャフト５とピニオン軸６との接続部に配置される。

電動駆動装置２の出力軸１９に接続される減速機構８は、例えば図１では電動駆動装置２の出力軸に取り付けられたベルト・プーリ１３によって駆動されるボールねじ１４が用いられる。この構成によって、モータ９のトルクをラック軸７の並進方向力に変換する。なお。減速機構８は、ステアリングホイール４入力と同様にラックアンドピニオンを用いる構成や、ボールねじのナットを中空モータなどで直接駆動する構成などを用いてもよい。

上位コントローラ１５は、運転者が自動操舵による制御を選択する際に操作する自動運転スイッチ（ＳＷ）からの信号や、車両に設けられたカメラ、センサ及び地図情報などから得られる車両状態信号などが入力される。運転者によって自動操舵スイッチが操作されて自動運転での車両制御が選択されると、車両状態信号に基づいて車両の経路を生成し、それを実現するために操舵装置１の電動駆動装置２に自動操舵制御或いはアシスト制御のどちらの制御を実行させるかを指示する信号や、自動操舵制御時に操舵装置１に要求する舵角指令値などを含んだ上位信号２０を出力する。

電動駆動装置２は、入力端子１６と出力端子１７を備えると共に、電源１８が接続される。電動駆動装置２の入力端子１６には、例えば、上位信号２０、操舵トルク値２１及び車速などの車両状態信号２２が入力される。また、電動駆動装置２の出力端子１７からは、制御装置３０，３６（図２参照）で演算されたモータ制御電流２４、上位コントローラ１５へ操舵装置１の操作状態を伝える信号２３、及び故障などの状態を知らせる警告装置（警告生成器）２４への警告指令２５などが出力される。

図２は、本発明の操舵装置の電動駆動装置に係る一実施例の構成を示す概略図である。

図２に示すように、電動駆動装置２は第一系統電動機（第一系統電動駆動器）３５と第二系統電動機（第二系統電動駆動器）４１とで構成される。第一系統電動機３５は、制御装置Ａ３０、駆動回路Ａ３１、巻線Ａ３２、電流検出器Ａ３３及び位置検出器Ａ３４を備える。第二系統電動機４１は、第一系統電動機３５と同様の構成であり、制御装置Ｂ３６、駆動回路Ｂ３７、巻線Ｂ３８、電流検出器Ｂ３９及び位置検出器Ｂ４０を備える。ここで、駆動回路Ａ３１及び巻線Ａ３２と駆動回路Ｂ３７及び巻線Ｂ３８とはそれぞれ例えばインバータ及びブラシレスモータの巻線による組（系統）を構成し、巻線Ａ３２と巻線Ｂ３８とに駆動回路Ａ３１と駆動回路Ｂ３７とを操作して電流を流すことで、駆動軸１９とつながったロータを回転させるトルクを発生する。

次に、各系統３５，４１の構成要素について、詳細に説明する。なお、第一系統電動機３５と第二系統電動機４１とは同じ構成のため、第一系統電動機３５について説明し、第二系統電動機４１の対応する構成は括弧付きの符号付して説明する。また「Ａ」及び「Ｂ」は第一系統電動機３５と第二系統電動機４１とを区別するための記号であるが、分かり易くするためにこの記号を符号と共に用いて説明する。

電流検出器Ａ３３（Ｂ３９）は巻線Ａ３２（Ｂ３８）に通電する電流を測定する。電流検出器Ａ３３（Ｂ３９）により検出された電流は制御装置Ａ３０（Ｂ３６）にフィードバックする。

位置検出器Ａ３４（Ｂ４０）は巻線Ａ３２（Ｂ３８）に通電することで発生したトルクによって駆動される出力軸１９の位置を検出する。位置検出器Ａ３４（Ｂ４０）によって検出された出力軸１９の位置は制御装置Ａ３０（Ｂ３６）にフィードバックする。

また、制御装置Ａ３０（Ｂ３６）は自動操舵を行う自動操舵制御と運転者の操舵トルク２１をアシストするアシスト制御との各制御を実行する機能を有する。また、制御装置Ａ３０（Ｂ３６）は上位コントローラからの上位信号１６や操舵トルク２１信号、車両状態２２などからトルク指令値を演算する機能を有する。また、制御装置Ａ３０（Ｂ３６）は、トルク指令値、電流検出器Ａ３３（Ｂ３９）の電流フィードバック値及び位置検出器Ａ３４（Ｂ４０）の位置フィードバック値などに基づいてトルク指令値と同じトルクを電動駆動装置２が発生するように、巻線Ａ３２（Ｂ３８）に通電する電流指令値を演算する機能を有する。さらに制御装置Ａ３０（Ｂ３６）は、電流指令値と同等の電流が巻線Ａ３２（Ｂ３８）に通電されるように、駆動回路Ａ３１（Ｂ３７）を操作する。これによって、巻線Ａ３２及び巻線Ｂ３８は同一の出力軸１９に接続されているので、巻線Ａ３２及び巻線Ｂ３８のそれぞれで発生するトルクの和が出力軸１９から出力される。

以下、図面を参照して、本発明に係る操舵装置１の電動駆動装置２の実施の形態について説明する。なお、各図において同一要素については同一の符号を記し、重複する説明は省略する。

図３は、操舵装置１が正常に作動している場合（正常時）の電動駆動装置２の制御の概略を示すフローチャートである。

電動駆動装置２は上位コントローラ１５から出力された上位信号２０に基づいて制御方法を選択する。最初に制御装置Ａ３０及び制御装置Ｂ３６は上位コントローラ１５の上位信号２０を読み取る（ステップＳ１）。次に、ステップＳ２で自動操舵制御の要求があるか否かを判定する。ここで自動操舵制御の要求は、例えば運転者が自動運転スイッチをコントロールして自動運転制御を選択していて、車両の状態が自動運転を開始するために必要な条件（安全な走行中、故障がないなど）を満たしている場合に出される。上位コントローラ１５により自動運転制御の実行が要求されている場合にはステップＳ３に進み、自動操舵制御を実行する（ステップＳ３）。また、ステップＳ２においてアシスト制御要求
（通常の制御状態）があると判定した場合にはステップＳ４に進み、アシスト制御を実行する。ステップＳ３又はステップＳ４を実行した後はステップＳ５に進み、車両が起動状態にある場合など制御の継続が要求されている場合にはステップＳ１に戻り、図３のフローを繰り返す。一方、車両の機能が停止状態の場合など制御の継続が要求されていない場合には終了処理を行い、システムを停止する。

図４は自動操舵制御中に実行される処理の概略を示すフローチャートである。

自動操舵制御を実行中は最初に上位信号２０を取得し（ステップＳ１１）、自動操舵の継続が要求されているかどうかを判定する（ステップＳ１２）。自動操舵制御が引き続き要求される場合にはステップＳ１３に進み、トルクセンサ１２で検出される操舵トルク２１を読み取る。ステップＳ１４でトルクセンサ１２の値があらかじめ設定した閾値以下の場合は運転者にステアリングホイール４が把持されておらず、運転者による操舵要求がないと判断してステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では操舵装置１の故障情報を取得する。ここで故障情報は電動駆動装置２の内部でおこる故障や、トルクセンサ１２などの外部のセンサでおこる故障などを含み、複数のセンサによる観測や、２系統の電動機３５，４１の相互監視などによって抽出されるものとする。ステップＳ１６で故障なし判定を行い、故障がない場合にはステップＳ１７に進み自動操舵制御を継続する。

また、ステップＳ１２で上位コントローラ１５からの自動操舵継続の要求がない場合や、ステップＳ１４の判定で操舵トルク２１があらかじめ設定した閾値よりも大きく、運転者による操舵要求があると判定した場合には、ステップＳ１８で制御移行モードを実行し、自動運転からアシスト制御へのスムーズな移行を行う。ここで、操舵トルク２１のあらかじめ設定した閾値は例えば自動操舵中にステアリングホイール４が電動駆動装置２に操作された場合に慣性力により発生したトルクをトルクセンサ１２によって検出し、この検出されたトルクの値などを用いて決めるとよい。

ここで、制御移行モードとは例えば自動操舵に必要な電動駆動装置２のトルク出力を漸減させ、代わりにアシスト制御に必要な電動駆動装置２のトルク出力の割合を漸増させる制御を行う状態のことを指す。この制御よって車両の走行挙動を大きく変化させず、さらにステアリングホイール４から伝わる反力が運転者の違和感にならないようにする。制御移行モードにより自動操舵性制御に要求されるトルクの割合がゼロになるとアシスト制御Ｓ１９に移行し、以降は運転者の操舵トルクをアシストするアシスト制御を実行する。

次に、ステップＳ１６で操舵装置１に故障あると判定した場合について説明する。故障がある場合には故障時制御移行モード（ステップＳ２０）に移行する。ここで故障時制御移行モードとは操舵装置１が故障状態の時に自動運転制御から運転者の操舵をアシストするアシスト制御に移行する制御状態のことを指す。

図５は故障時制御移行モードのステップＳ２０で実行される処理をフローチャートで示したものである。

最初に故障系統を判断し（ステップＳ３１）、故障系統の駆動回路（駆動回路Ａ３１又は駆動回路Ｂ３７）を操作して故障系統を遮断する（ステップＳ３２）。

また、ステップＳ３３に示すように警告生成器２４に対して警告指令２５を送信し、故障発生中に操舵装置の故障を通知するために警告を発生させる。この場合、警告生成器２４は警告によって運転者にステアリングホイールの把持を促すようにするとよい。また、この警告は例えば、警告音、インジケータランプ、車両の挙動を損なわない程度のハンドルの振動、車速の低速度化、低速のレーンへの自動操舵制御による移動などにより実行することができ、これらを単独で或いは組み合わせて使用することにより運転者に対する警告として利用することができる。また、道路を走行中の他の車両や歩行者に対して故障を通知する警告を設けることにしてもよい。このために、警告生成器２４には、警告によって他車両に対して操舵装置１の失陥を表示する失陥表示器２４ａを設けるとよい。

次に、運転者の操舵状態に関する情報を取得する（ステップＳ３４）。ここで操舵状態は例えばトルクセンサ１２で取得される操舵トルク２１を用いる。この操舵状態を用いてステアリングホイール（ＳＷ）４が把持されているかどうかをステップＳ３５で判定する。ステップＳ３５は例えば操舵トルク２１があらかじめ設定した閾値を超えていない場合にステアリングホイール４が把持されていないと判断するものとする。ステアリングホイール４が把持されていない場合、ステップＳ３６に進み、故障時自動操舵制御を実行する。故障時自動操舵制御については後述する。

また、ステップＳ３５で操舵トルク２１が閾値以上であり、ステアリングホイール４が運転者によって把持されていると判断した場合には、ステップＳ３７に進み、故障時移行制御を実行する。この故障時移行制御についても後述する。その後、故障時アシスト制御をステップＳ２１で実行する。

すなわち、本実施例では、制御器（制御装置）は、操舵トルクが所定値以上になった場合に、運転者がステアリングホイール４を握ったことを判断して、自動操舵制御からアシスト制御に切り替える。

図６は図５のステップＳ３６で実行する故障時自動操舵制御の処理フローを示すフローチャートである。

ステップＳ４１で操舵装置１が故障した後のトルク指令値を再演算する。ここでは車両が旋回走行中に操舵装置１のトルクが急激に変化することによって車両の挙動が乱れることを防ぐために、故障前のトルクと同等になるように再演算したトルク指令値を［トルク指令値＝第一系統電動機に対するトルク指令値＋第二系統電動機に対するトルク指令値］となるように演算する。この演算されたトルク指令値に基づいて、ステップＳ４２で、トルク指令値と同等のトルク出力を得るための、正常な巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電する電流指令値を演算する。ここで、各巻線に通電する電流値は各電動機のトルク出力に相関がある。このため、電流値が大きい場合には各電動機の出力が大きくなる。

次にステップＳ４３で、ステップＳ４２で演算した電流指令値は操舵装置１が正常に作動している場合に各巻線に通電される正常時電流制限値以下となるかを判定する。
ここで、電流制限値は、例えば巻線に電流を通電した場合の発熱が巻線や回路を損傷しない電流の上限値などから、あらかじめ決められる。電流指令値が正常時電流制限値以下の場合、ステップＳ４４で電流指令値を変更せず、ステップＳ４５でこの電流指令値と同等の電流が正常な巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電されるように、正常系統の駆動回路Ａ３１或いは駆動回路Ｂ３７を操作する。

また、ステップＳ４３の判定において、ステップＳ４２で演算された電流指令値が正常時電流指令値よりも大きいと判断された場合には、ステップＳ４６で電流指令値を正常時事電流制限値と同じになるように設定し直す。その後、設定し直した電流指令値と同等の電流値が正常な巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電されるように、正常系統の駆動回路Ａ３１或いは駆動回路Ｂ３７を操作する。

図７は図５の故障時移行制御（ステップＳ３７）の処理フローを示すフローチャートである。

ステップＳ５１で上位コントローラ１５から要求される舵角を実現するために必要な電動駆動装置２のトルク出力である自動操舵トルクを演算する。同時にトルクセンサ１２で検出される操舵トルク２１に基づいて、運転者をアシストするためのアシストトルク２１を演算する。次にステップＳ５２でトルク指令値を演算する。ここでトルク指令値は先に演算された自動操舵トルクとアシストトルクとを車両の挙動が大きく変化しないように合成した値として演算される。例えば、操舵トルク２１の上昇とともに自動操舵トルクの割合を小さくし、アシストトルクの割合を大きくするとよい。ステップＳ５２で演算したトルク指令値をもとに電流指令値を演算する（ステップＳ５３）。次に、片方の系統の電動機が故障の際に設定される巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電する電流の最大値に相当する故障時電流制限値を演算する（ステップＳ５４）。

ここで、故障時電流制限値は漸減するものとし、例えば運転者がステアリングホイール４を把持したと判断した時点から運転者の操舵トルク２１の増加とともに減少し、最終的にあらかじめ定めた一定値になるようにする。ここで、あらかじめ定めた一定値は先述の正常時電流制限値よりも小さい値で、かつ、正常な残りの系統に失陥が生じてアシストトルクを全く発生できなくなった状態を想定して設定する。例えばアシストトルクが消失した瞬間にステアリングホイール４から伝わるトルクショックに対して、運転者が車両の挙動を大きく乱さないように操舵できる最低アシストトルクを発生可能な電流値を、故障時最低電流制限値として設定するとよい。

次にステップＳ５５で電流指令値がステップＳ５４で設定した故障時電流指令値以下かどうかを判定し、電流指令値が故障時電流制限値以下の場合には電流指令値を変更しない（ステップＳ５６）。一方、ステップＳ５５で電流指令値が故障時電流制限値よりも大きいと判断された場合には、電流指令値を故障時電流制限値と同じ値になるように設定する（ステップＳ５９）。そして、ステップＳ５７では、この電流指令値と同等の電流値が正常な巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電されるように、正常系統の駆動回路Ａ３１或いは駆動回路Ｂ３７を操作する。

次にステップＳ５８で、ステップＳ５２で演算した、自動操舵トルクとアシストトルクとを合成したトルク指令値について、自動操舵によるトルクの割合（自動操舵割合）がゼロかを判定する。同時に故障時電流制限値が先述の故障時最低電流値と等しくなるかを判定する。自動操舵割合がゼロでないか故障時電流制限値が故障時最低電流制限値と等しくない場合には、ステップＳ５１に戻り処理を繰り返す。自動操舵割合がゼロかつ故障時電流制限値が故障時最低電流制限値と等しい値になる場合には、図７に示す故障時移行制御を終了して故障時アシスト制御Ｓ２１を実行する。

図８は故障時アシスト制御Ｓ２１の処理フローを示すフローチャートである。

ステップＳ６１で、操舵トルク２１に基づいて、アシスト制御を実行するためのトルク指令値を演算する。ここでは電動駆動装置２が正常な場合には２系統の電動機に分けていたトルク指令値を１系統の電動機で出力できるトルク指令値に変更する。この演算されたトルク指令値に基づいて、ステップＳ６２でトルク指令値と同等のトルク出力を得るための正常な巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電する電流指令値を演算する。次にステップＳ６３で、電流指令値が各巻線に通電する故障時最低電流制限値以下となるかを判定する。電流指令値が故障時最低電流制限値以下の場合、ステップＳ６４で電流指令値を変更せず、ステップＳ６５でこの電流指令値と同等の電流が正常な巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電されるように、正常系統の駆動回路Ａ３１或いは駆動回路Ｂ３７を操作する。

また、ステップＳ６３の判定において、ステップＳ６２で演算された電流指令値が故障時最低電流指令値よりも大きいと判断された場合には、ステップＳ６６で電流指令値を故障時最低電流制限値と同じになるように設定し直す。その後、設定し直した電流指令値と同等の電流値が正常な巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電されるように正常系統の駆動回路Ａ３１或いは駆動回路Ｂ３７を操作する（ステップＳ６５）。

以上の構成及び処理フローで駆動される操舵装置１が自動操舵制御中に１系統の電動機が故障した場合の処理について、図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施例１に係り、自動運転中に操舵装置１が故障した際に運転者がステアリングホイール４を把持していない場合について、操舵トルク、各系統の電動機の巻線に通電する電流値及び電流制限値の時間変化を示している。

図９は自動操舵制御を実行している操舵装置１を搭載した車両がカーブを走行中に第二系統電動機４１の一部が故障した場合を想定している。図９の３つのグラフの内、上側の５１は運転者の操舵トルクの時間変化を示す操舵トルク図である。中央の５２は第一系統電動機電流値の時間変化を示す第一系統電動機電流値図であり、第一系統電動機３５の巻線Ａ３２に通電する電流の大きさの時間変化を表している。下側の５３は第二系統電動機電流値の時間変化を示す第二系統電動機電流値図であり、第二系統電動機４１の巻線Ｂ３８に通電する電流の大きさの時間変化を表している。なお、５１の中に示す実線５４は運転者の操舵トルク（図１の操舵トルク２１）を示している。また、５２の中に示す点線は第一系統電動機３５の電流制限値を示し、５３の中に示す点線５６は第二系統電動機４１の電流制限値を示す。また、５２の中に示す実線５７は第一系統電動機３５の電流指令値の例を示し、５３の中に示す実線５８は第二系統電動機４１の電流指令値の例を示す。

図１から９までの構成、フローチャート、操舵トルク２１及び電流値の時間変化を用いて操舵装置１の動作を説明する。

図９の左端の時間（時刻）５９の時点では、車両は自動運転状態で、実線５４に示すように運転者はステアリングホイール４から手を離しているため、実線５４に示すように操舵トルク５４が発生していない。この状態では、図３のステップＳ３に示すように、操舵装置１は自動操舵制御により制御された第一系統電動機３５の出力トルクと第二系統電動機４１の出力トルクとの合成出力トルクで動作している。

時間６０で第二系統電動機４１に故障が生じると、図４のステップＳ１５で操舵装置１の故障情報を取得して故障状態にあることを判断し（ステップＳ１６）、ステップＳ２０の故障時制御移行モードを実行する。さらに、図５のステップＳ３１で第二系統電動機４１の故障を判断し、ステップＳ３２で駆動回路Ｂ３７を操作して故障した第二系統電動機４１を遮断する。また、時間６０の時点では操舵トルクの図５１に示すように操舵トルク５４がないため、ステップＳ３４で取得した情報に基づいてステアリングホイール４が把持されていないと判定し（ステップＳ３５）、故障時自動操舵制御を実行する（ステップＳ３６）。故障時自動操舵制御では、図６のステップＳ４１で電動駆動装置２のトルク出力の指令値を演算する。このとき、第二系統電動機４１は故障により遮断されているため、カーブを旋回する際に車輪を転舵するための力が不足する。この不足する力を補う目的で、正常系統である第一系統電動機３５へのトルク指令値を、先述のように故障前の２系統分に相当する大きさに変更する。

演算したトルク指令値に従い、正常な第一系統電動機３５への電流指令値を演算する（ステップＳ４２）。次にステップＳ４３で、演算された電流指令値が正常状態の電動駆動装置２に設定されていた値と同じ値である、正常時電流制限値５５ａ以下であることを確認する。電流指令値が正常時電流制限値５５ａ以下の場合にはそのままの電流指令値に基づき（ステップＳ４４）、駆動回路Ａ３１を制御する（ステップＳ４５）。電流指令値が
正常時電流制限値５５ａを超える場合には、電流指令値を正常時電流制限値５５ａに設定し直して（ステップＳ４６）、駆動回路Ａ３１を制御する。

ここで、操舵装置１の電動駆動装置２の最大出力は転舵のために最も大きなトルクが要求される車両停止状態に合わせて設計されるものとする。ある程度の車速がある状態では車輪を転舵するのに必要なトルクは小さいため、本実施例に示すように二系統が同等の電動機３５，４１で構成される図２の構成の場合、１系統分のトルク出力で走行中の転舵に必要なトルクは十分発生可能である。そこで運転者が操舵装置１の故障に気づいて操舵を開始するまでは図６に示したフローに従い、残存している正常な第一系統電動機３５を用いて自動操舵を継続する。

次に図９の時間６１のタイミングで運転者が操舵装置１の故障に気づいてステアリングホイール４を掴むと、実線５４に示すように操舵トルク５４が検出され始める。操舵トルク５４が増加すると、ステップ３７で故障時移行制御を実行する。

故障時移行制御は、図７に示すように、ステップ５１で自動操舵制御の継続に必要な自動操舵トルクとアシスト制御とに必要なアシストトルクを演算する。次に先述のように車両の挙動が大きく変化せず、かつ運転者が急なステアリングホイール４のトルク変化を感じないように、自動操舵トルクとアシストトルクとを合成したトルク指令値（ステップＳ５２）のトルクに相当する、巻線Ａ３２に通電する電流値を演算する（ステップＳ５３）。例えば、図９において一点鎖線６３で示す自動操舵トルクに対応する電流値と二点鎖線６４で示すアシストトルクに対応する電流値の時間変化が示すように、運転者の操作トルク５４の増加とともに自動操舵トルクの割合を減少させ、アシストトルク６４の割合を増加させる制御をする。このとき、自動操舵トルクに対応する電流値は漸減し、アシストトルクに対応する電流値は漸増する。

このために、制御器（制御装置）は、内部の演算値として自動操舵制御のために必要とされる電動機の出力（自動操舵トルク）の割合である自動操舵寄与率と、アシスト制御のために必要とされる電動機の出力（アシストトルク）の割合であるアシスト制御寄与率とを有し、自動操舵制御からアシスト制御に切り替える際に、自動運転寄与率を徐々に下げるとともにアシスト制御寄与率を徐々に上げる。

ここで、図９において、一点鎖線６３と二点鎖線６４とは操舵トルク５４に対して線形に変化するものとして記載したが、実際には操舵状況に応じて非線形に変化するものとしてもよい。

次に、故障時電流制限値をステップＳ５４で演算する。図９の点線５５ｂで示すように、第一系統電動機３５の電流制限値５５も操舵トルク２１の上昇とともに低下させる。つまり、操舵トルクが大きく検出された場合に、操舵トルクが小さい場合よりも、電流制限値が低くなるようにする。また、ここに示すように、例えば故障時電流制限値は、点線５５に示すように、最終的に一定値５５ｃになるようにするとよい。ここで故障時電流制限値の最終的な一定値５５ｃはアシスト制御時にアシストトルクが正常系統のさらなる失陥によって損なわれた場合に、運転者の操舵トルク２１のみで車両挙動の変化を所定の値に抑えられるアシストトルクに相当する電流値とするとよい。例えばこの故障時電流制限値の最終的な一定値５５ｃは実験やシミュレーションなどによって、操舵装置１の電動駆動装置２の全てのトルクが損なわれた場合に、車両が走行中のレーンから逸脱しない値などを設定するとよい。

次に、図７のステップ５５に示すように、ステップＳ５３で演算された電流指令値が故障時電流制限値以下であることを確認する。電流指令値が故障時電流制限値以下の時にはそのままの電流指令値に基づき（ステップＳ５６）、駆動回路Ａ３１を制御する（ステップＳ５７）。一方、電流指令値が故障時電流制限値を超える場合には、電流指令値を故障時電流制限値に設定し直して（ステップＳ５９）、駆動回路Ａ３１を制御する。

図９に示すように、自動操舵に伴う電流値の割合がゼロになりさらに電流制限値が故障時最低電流制限値と等しくなる時間６２のタイミングで、図７のステップＳ５８に示すように故障時移行制御を終了し、図５のステップＳ２１に示す故障時アシスト制御を実行する。すなわち、制御器（制御装置）は、操舵トルクが所定値以上になった時に、自動操舵寄与率をゼロとして、アシスト制御による制御を実行する。

故障時アシスト制御中は、図８に示すように、ステップＳ６１でアシストトルク（トルク指令値）を演算し、アシストトルクを正常な第一系統電動機３５が出力するために必要な電流指令値を演算する（ステップＳ６２）。次にステップＳ６３で演算された電流指令値が故障時電流制限値以下であることを確認する。電流指令値が故障時電流制限値以下の場合には、そのままの電流指令値に基づき（ステップＳ６４）、駆動回路Ａ３１を制御する（ステップＳ６５）。一方、電流指令値が故障時電流制限値を超える場合には、電流指令値を故障時電流制限値に設定し直して（ステップＳ６６）、駆動回路Ａ３１を制御する。そして図８のフローを車両が停止状態になるまで繰り返し、故障時アシスト制御を継続する。

自動操舵機能を備えた操舵装置１では、自動運転で車両が操作されている場合に、運転者がステアリングホイール４から手を離した状態（手離し状態）になることが想定される。手離し状態で操舵装置の一部に故障が発生した場合、操舵装置１は巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電する電流の制限値を故障前と同じ値にして自動操舵を継続する。そのため、本実施例の操舵装置１を搭載した車両は、操舵装置１の故障時にも挙動が大きく乱れることがなく、安全に走行を継続することができる。

また、運転者が故障に気づいてステアリングホイール４を握って操舵を開始した場合に、巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電する電流値の制限値を、操舵装置１が故障する前の値よりも小さい値に設定して、アシスト制御に移行する。これによって本実施例の操舵装置１を搭載した車両は、アシスト制御移行後に残存している正常な系統の電動機が万が一故障したとしても、走行レーンから逸脱することなく走行することができる。

また、ステアリングホイール４を握った際に、操舵装置１が正常なときよりも故障した時の方が大きな操舵トルクが必要となるため、アシスト操舵時に運転者が故障に気づきやすく、修理を促す効果がある。

このような効果から、本実施例の操舵装置１を搭載した車両は、自動運転中に操舵装置１に故障が発生した場合にも、安全に走行を継続することができる。

図２の電動駆動装置２は、制御装置、駆動回路、巻線、電流検出器及び位置検出器が２系統になった構成を示したが、トルクセンサ１２などのセンサも２個以上有し、各系統に１個以上のセンサを持つようにしてもよい。この場合も同様に、各系統の制御装置、駆動回路、巻線、電流検出器、位置検出器及びセンサの一部に故障が生じた場合に、先に述べた方法と同様の制御により、走行中の安全性を確保することができる。

また、図２では同一の出力軸１９を持つ電動駆動装置２を示したが、それぞれの系統について出力軸を持つ構成としても、ほぼ同等の効果が得られる。

また、図２の構成は電動駆動装置２が２系統の電動機３５，４１で構成される例を示したが、３系統以上の電動駆動器を用いる構成に同じ考えを適用しても、上述した効果と同等の効果が得られる。

また、図９に示す例では操舵トルクが発生するのと同時にアシスト制御に移行するとしたが、操舵トルク２１が所定の値以上になることにより、ステアリングホイール４が握られたと判断してもよい。これによってステアリングホイール４の慣性力によるトルク値と実際に運転者によって操舵されている状態とを見分けることができる。

また、故障時に運転者がステアリングホイール４に自動操舵中も手を添えていた場合は、図１０に示すように制御を実施する。図１０は、本発明の実施例１に係り、自動運転中に操舵装置１が故障した際に運転者がステアリングホイール４を把持している場合について、操舵トルク、各系統の電動機の巻線に通電する電流値及び電流制限値の時間変化の例を示す図である。

この場合は、図５のステップ３４でステアリングホイール４が運転者によって把持されていると判断し、故障時自動操舵制御を実行せずに故障時移行制御（ステップＳ３７）を実行する。この場合は、故障と同時（時間６０）に前述したフローと同様に自動操舵制御からアシスト制御に移行しつつ、電流制限値５５を正常時電流制限値５５ａから故障時最低電流制限値５５ｃまで５５ｂに示すように漸減する。

図１０の例では、故障後に自動運転を継続しない。すなわち、運転者がステアリングホイール４を配持しているため、図９の時間６０から時間６１までの期間の制御が省略される。そして本例では、時間（時刻）６０から、図９の時間６１以降と同様の制御を実行する。この制御により、本例でも、電流制限値５５を正常時よりも小さくすることによって、アシストトルクの発生量を正常時よりも小さくする。これにより、正常系統がさらに故障した場合に、運転者の操作だけで車両の挙動をコントロールする状態に円滑に移行することができ、車両の軌道が大きく乱れることがない。また、故障時のアシストトルクが小さいため、操舵に大きな力が必要となり、運転者に故障を気づかせ、修理を促すという効果が得られる。

また、図９で故障時電流制限値は操舵トルク５４の増加と共に故障時最低電流制限値まで減少するとしたが、車両の運動状態も考慮して変化させるようにしてもよい。例えば、車速が低い場合には高い場合より故障時最低電流制限値を大きくする。これにより上記と同様の効果が得られ、さらに低速時にステアリングホイール４の操作が容易になるという効果も得られる。また、操舵角が大きい場合や、操舵速度（操舵角速度）が大きい場合に故障時最低電流制限値を大きくすることにしても上記とほぼ同等の効果が得られ、さらに大転舵及び急転舵が容易になる効果も得られる。また、車載カメラなどで外界を認識している場合に、前方に障害物があり、それを緊急に回避する場合などに、一時的に故障時最低電流制限値を大きくすることで、上記の効果と共に緊急回避を容易にするという効果が得られる。

図１１〜図１３を参照して、本発明の第２実施例に係る操舵装置１について説明する。本実施例の制御を実行する操舵装置１及び電動駆動装置２は第１実施例と同様のため説明を省略する。また、故障前の制御フロー及び故障時の制御フローは図３、図４及び図５と同様である。

本実施例は、第１実施例の図５のステップＳ３７及び図４のステップＳ２１の制御フローの内容が異なる。

図１１は、図５の故障時移行制御（ステップＳ３７）の第２実施例に係る処理フローを示す。

ステップＳ７１で上位コントローラ１５から要求される舵角を実現するために必要な電動駆動装置２のトルク出力である自動操舵トルクを演算する。同時にトルクセンサ１２で検出される操舵トルク２１に基づいて、運転者のトルクをアシストするためのアシストトルクを演算する。次にステップＳ７２でトルク指令値を演算する。ここでトルク指令値は自動操舵トルクとアシストトルクとを車両の挙動が大きく変化しないように合成した値として演算される。例えば、操舵トルク２１の上昇とともに自動操舵トルクの割合を小さくし、アシストトルクの割合を大きくするとよい。ステップＳ７２で演算したトルク指令値をもとに電流指令値を演算する（ステップＳ７３）。次に、片方の系統の電動機が故障の際に設定される巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電する電流の最大値に相当する故障時電流制限値を演算する（ステップＳ７４）。

ここで、故障時移行制御中は故障時電流制限値を操舵装置１が正常時の電流制限値と同じ値とする。

次にステップＳ７５で電流指令値がステップＳ７４で設定した故障時電流指令値以下かどうかを判定し、電流指令値が故障時電流制限値以下の場合には電流指令値を変更しない（ステップＳ７６）。一方、ステップ７５で電流指令値が故障時電流制限値よりも大きいと判断された場合には、電流指令値を故障時電流制限値と同じ値になるように設定する（ステップＳ７９）。そして、ステップＳ７７で、この電流指令値と同等の電流値が正常な巻線Ａ３２に通電されるように、正常系統の駆動回路Ａ３１或いは駆動回路Ｂ３７を操作する。

次にステップＳ７８で、ステップＳ７２で演算した、自動操舵トルクとアシストトルクとを合成したトルク指令値について、自動操舵によるトルクの割合（自動操舵割合）がゼロかを判定する。自動操舵割合がゼロでない場合には、ステップＳ７１に戻り処理を繰り返す。自動操舵割合がゼロの場合には、図１１に示す故障時移行制御を終了して故障時アシスト制御Ｓ２１を実行する。

図１２は、故障時アシスト制御Ｓ２１の第２実施例に係る処理フローを示すフローチャートである。

ステップＳ８１で、操舵トルク２１に基づいて、アシスト制御を実行するためのトルク指令値を演算する。ここでは電動駆動装置２が正常な場合には２系統の電動機（電動駆動器）に分けていたトルク指令値を１系統の電動機で出力できるトルク指令値に変更する。この演算されたトルク指令値に基づいて、ステップＳ８２でトルク指令値と同等のトルク出力を得るための正常な巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電する電流指令値を演算する。

次に、片方の系統の電動機が故障の際に設定される、正常な巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電する電流の最大値に相当する故障時電流制限値を演算する（ステップＳ８４）。
ここで、故障時電流制限値は漸減するものとし、例えば時間とともに減少し、最終的にあらかじめ定めた一定値になるようにする。ここで、あらかじめ定めた一定値は先述の正常時の電流制限値よりも小さい値に設定する。またこの一定値は、正常な残りの系統に失陥が生じてアシストトルクを全く発生できなくなり、運転者の操舵トルクのみの操舵に移行する際に、運転者が車両の挙動を大きく乱すことなく操舵できる最低アシストトルクを発生可能な値（電流値故障時最低電流制限値）に設定されるとよい。

次に、ステップＳ８４で電流指令値が各巻線に通電する故障時電流制限値以下となるかを判定する。電流指令値が故障時電流制限値以下の場合、ステップＳ８５で電流指令値を変更せず、ステップＳ８６でこの電流指令値と同等の電流が正常な巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電されるように、正常系統の駆動回路Ａ３１或いは駆動回路Ｂ３７を操作する。

また、ステップＳ８４の判定において、ステップＳ８２で演算された電流指令値が故障時電流指令値よりも大きいと判断された場合には、ステップＳ８７で電流指令値を故障時電流制限値と同じになるように設定し直す。その後、設定し直した電流指令値と同等の電流値が正常な巻線Ａ３２に通電されるように正常系統の駆動回路Ａ３１を操作する（ステップＳ８６）。

以上の図１２に示す故障時アシスト制御を車両が停止するまで繰り返し実行する。

以上の構成で駆動制御される操舵装置１において、自動操舵制御中に１系統の電動機が故障した場合の処理について、図１３を用いて説明する。図１３は、本発明の実施例２に係り、自動運転中の操舵装置１が故障した際に運転者がステアリングホイール４を把持していない場合について、操舵トルク、各系統の電動機の巻線に通電する電流値及び電流制限値の時間変化の例を示す図である。

図１３は自動操舵制御を実行している操舵装置１を搭載した車両がカーブを走行中に第二系統電動機４１の一部が故障した場合を想定している。図１３の３つのグラフの内、上側の２０１は運転者の操舵トルク２１の時間変化を示す操舵トルク図である。中央の２０２は第一系統電動機電流値の時間変化を示す第一系統電動機電流値図であり、第一系統電動機３５の巻線Ａ３２に通電する電流値の時間変化を表している。下側の２０３は第二系統電動機電流値の時間変化を示す第二系統電動機電流値図であり、第二系統電動機４１の巻線Ｂ３８に通電する電流値の時間変化を示す図である。なお、２０１の中に示す実線２０４は運転者の操舵トルク（図１の操舵トルク２１）を示している。また、２０２の中に示す点線２０５は第一系統電動機３５の電流制限値を示し、２０３の中に示す点線２０６は第二系統電動機４１の電流制限値を示す。また、２０２の中に示す実線２０７は第一系統電動機３５の電流指令値の例を示し、２０３の中に示す実線２０８は第二系統電動機４１の電流指令値の例を示す。

図１３の左端の時間（時刻）２０９の時点で、車両は自動運転状態にあり、実線２０４に示すように運転者はステアリングホイール４から手を離した状態であり、操舵トルク２０４が発生していない。そのため、図３のステップＳ３に示すように、第一系統電動機３５の出力トルクと第二系統電動機の出力トルクとの合成出力トルクによって、操舵装置１が自動操舵制御により動作している。

時間２１０で第二系統電動機４１に故障が生じると、図４のステップＳ１５で操舵装置１の故障情報を取得して故障状態にあることを判断し（ステップＳ１６）、ステップＳ２０の故障時制御移行モードを実行する。さらに図５のステップＳ３１で故障系統を判断し、ステップ３２で駆動回路Ｂ３７を操作して故障した第二系統電動機４１を遮断する。また、時間２１０の時点では操舵トルクの図２０１に示すように操舵トルク２０４がないため、ステップＳ３４で取得した情報に基づいてステアリングホイール４が把持されていないと判定し（ステップＳ３５）、故障時自動操舵制御を実行する（ステップＳ３６）。故
障時自動操舵制御では、図６のステップＳ４１で電動駆動装置２のトルク出力の指令値を演算する。このとき、第二系統電動機４１は故障して遮断されているため、カーブを旋回する時のトルクが不足する。この不足するトルクを補う目的で、正常系統である第一系統電動機３５へのトルク指令値を、先述のように故障前の２系統分に相当する大きさに変更する。

演算したトルク指令値に従い、正常な第一系統電動機３５への電流指令値を演算する（ステップＳ４２）。次にステップＳ４３で、演算された電流指令値が正常状態の電動駆動装置２に設定されていた値と同じ値である、正常時電流制限値２０５ａ以下であることを確認する。電流指令値が正常時電流制限値２０５ａ以下の場合には、そのままの電流指令値に基づき（ステップＳ４４）、駆動回路Ａ３１を制御する（ステップＳ４５）。電流指令値が、正常時電流制限値２０５ａを超える場合には、電流指令値を正常時電流制限値２０５ａに設定し直して（ステップＳ４６）、駆動回路Ａ３１を制御する。

ここで、操舵装置１の電動駆動装置２の最大出力は転舵のために最も大きなトルクが要求される車両停止状態に合わせて設計されるものとする。そのため、ある程度の車速がある状態では必要なトルクが小さくなり、本実施例に示すように二系統が同等の電動駆動装置３５，４１を有する構成の場合、１系統分のトルク出力で走行中の転舵に必要なトルクを十分に賄うことができる。そこで運転者が操舵装置１の故障に気づいて操舵を開始するまでは図６に示したフローに従い、正常な第一系統電動機３５を用いて自動操舵を継続する。

次に図１３の時間２１１のタイミングで運転者が操舵装置１の故障に気づいてステアリングホイール４を掴むと、実線２０４に示すように操舵トルク２０４が検出され始める。操舵トルク２０４が増加すると、ステップ３７で故障時移行制御を実行する。

本実施例に係る故障時移行制御は、図１１に示すように、ステップ７１で自動操舵制御の継続に必要な自動操舵トルクとアシスト制御とに必要なアシストトルクを演算する。次に先述のように車両の挙動が大きく変化せず、かつ運転者が急なステアリングホイール４のトルク変化を感じないように、自動操舵トルクとアシストトルクとを合成し（ステップＳ７２）、それぞれのトルクに相当する、巻線Ａ３２に通電する電流値を演算する（ステップＳ７３）。例えば、図１３において一点鎖線２１４で示す自動操舵トルクに対応する電流値と二点鎖線２１５で示すアシストトルクに対応する電流値の時間変化が示すように、運転者の操作トルク２０４の増加とともに自動操舵トルクの割合を減少させ、アシストトルクの割合を増加させる制御をする。このとき、自動操舵トルクに対応する電流値は漸減し、アシストトルクに対応する電流値は漸増する。ここで、図１３において、一点鎖線２１４と二点鎖線２１５とは操舵トルク２０４に対して線形に変化するものとして記載したが、実際には操舵状況に応じて非線形に変化するものとしてもよい。

次に、ステップＳ７４で故障時電流制限値を設定するが、ここでは故障時移行制御中は電流制限値を正常時電流制限値から変化しないようにする。すなわち、運転者によってステアリングホイール４が握られてアシスト制御に移行するまでの間は、正常な系統の電動機の出力制限値（故障時電流制限値）は正常時の出力上限値（正常時電流制限値）と同じ値にする。

次に、図１１に示すように、ステップＳ７３で演算された電流指令値が故障時電流制限値以下であることを確認する（ステップＳ７５）。電流指令値が故障時電流制限値以下の時にはそのままの電流指令値に基づき（ステップＳ７６）、駆動回路Ａ３１を制御する（ステップＳ７７）。一方、電流指令値が故障時電流制限値を超える場合には、電流指令値を故障時電流制限値に設定し直して（ステップＳ７９）、駆動回路Ａ３１を制御する。

図１３に示すように、自動操舵に伴う電流値の割合がゼロになる時間２１２のタイミングで、図１１のステップＳ７８に示すように故障時移行制御を終了し、図５のステップＳ２１に示す故障時アシスト制御を実行する。このとき、制御器（制御装置）は、運転者によってステアリングホイール４が握られて、アシスト制御に完全移行した後に、正常な系統の電動機の出力制限値を故障時出力制限値（故障時電流制限値）まで時間の経過と共に徐々に下げる。すなわち、正常な系統の電動機の出力制限値は故障時電流制限値まで漸減される。

第２実施例に係る故障時アシスト制御中は、図１２に示すように、ステップＳ８１でアシストトルク（トルク指令値）を演算し、アシストトルクを正常な第一系統電動機３５が出力するために必要な電流指令値を演算する（ステップＳ８２）。次に、故障時電流制限値をステップＳ８３で演算する。例えば図１３の点線２０５（２０５ｂ部）で示すように、電流制限値は時間と共に低下させる。また故障時電流制限値は、点線２０５（２０５ｃ部）に示すように、最終的に第１の実施形態と同様に故障時最低電流制限値になるようにするとよい。

次に、ステップＳ８４で、演算された電流指令値が故障時電流制限値以下であることを確認する。電流指令値が故障時電流制限値以下の場合には、そのままの電流指令値に基づき（ステップＳ８５）、駆動回路Ａ３１を制御する（ステップＳ８６）。一方、電流指令値が故障時電流制限値を超える場合には電流指令値を故障時電流制限値に設定し直して（ステップＳ８７）、駆動回路Ａ３１を制御する。そして図１２のフローを車両が停止状態になるまで繰り返し、故障時アシスト制御を継続する。

本実施例によっても第１実施例と同様に、自動運転で車両が操作されている場合に、運転者がステアリングホイール４から手を離した状態（手離し状態）になることが考えられる。この手離し状態で操舵装置１の一部に故障が発生した場合に、巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電する電流の制限値を故障前と同じ値に設定して自動操舵を継続する。これによって、本実施例の操舵装置１を備えた車両は、操舵装置１の故障時にも挙動が大きく乱れることなく、安全に走行を継続することができる。

また、運転者が故障に気づいてステアリングホイール４を握って操舵を開始した場合に、巻線Ａ３２或いは巻線Ｂ３８に通電する電流値の制限値を、操舵装置１が故障する前の値よりも小さい値に設定して、アシスト制御に移行する。これによって本実施例の操舵装置を備えた車両は、残存している正常な系統の電動機（電動駆動器）が万が一故障したとしても、走行レーンから逸脱することなく走行することができる。

また、ステアリングホイール４を握った際に、操舵装置１が正常なときよりも故障した時の方が大きなトルクが必要となるため、アシスト操舵時に運転者が故障に気づきやすく、修理を促す効果がある。

このような効果から、本発明の第２実施例を用いた操舵装置１を搭載した車両も、自動運転中に操舵装置１に故障が発生した場合に、安全に走行を継続することができる。

図１４及び図１５を参照して、本発明の第３実施例に係る操舵装置１について説明する。第３実施例の操舵装置１及び電動駆動装置２の構成は、第１実施例及び第２実施例（図１及び図２）と同様のため、ここでは説明を省略する。また、フローチャートは第１実施例のフローチャート（図３〜図８）と同様のため、説明を省略する。

本実施例は、第１実施例における図７の故障時制御移行モード中の処理の内、ステップＳ５４の故障時電流制限値演算が異なる。

図１４は、本発明の実施例３に係る故障時電流制限値の設定に関する処理を示すフローチャートである。

第３実施例では、図７の故障時電流制限値演算（ステップＳ５４）中に、図１４のフローチャートに示す処理を実行する。ステップＳ９１で車両状態２２信号の一つである車速を取得する。車速を取得した後、ステップＳ９２で車速があらかじめ設定した車速閾値以上になるかを判定する。ここで車速閾値は例えば車輪を転舵するために必要な力の車速変化に基づいて決め、例えばある程度以上の力が必要となる車速を閾値とするとよい。

ステップＳ９２で車速が車速閾値以上と判定された場合には、故障時電流制限値を高速時制限値とする（ステップＳ９３）。また、ステップＳ９２で車速が車速閾値よりも小さいと判定された場合には、故障時電流制限値を低速時制限値とする（ステップＳ９４）。

ここで高速時制限値と低速時制限値は操舵トルクの増加や時間の経過などに従って変化し、最終的にあらかじめ定めた一定値になる巻線Ａ３４及び巻線Ｂ３８に通電する電流制限値のことを示す。電流制限値のあらかじめ定めた一定値は、高速時制限値の方が低速時制限値よりも小さい値に設定するとよい。また、これらの制限値は、各速度領域でその電流制限値によって出力される残存系統のトルクが、その残存している系統がさらに故障することにより失われた場合に、挙動の乱れにより車両がレーンを逸脱しないような値を設定するとよい。

このような処理を追加した場合の構成で駆動制御される操舵装置１において、自動操舵制御中に１系統の電動機が故障した場合の処理について、図１５を用いて説明する。図１５は、本発明の実施例３に係り、自動運転中に操舵装置１が故障した際に運転者がステアリングホイール４を把持していない場合について、操舵トルク、各系統の電動機の巻線に通電する電流値及び電流制限値の時間変化の例を示す図である。

図１５は、自動操舵制御を実行している操舵装置１を搭載した車両がカーブを走行中に、第二系統電動機４１の一部が故障した場合を想定している。

図１５の５０１は第１実施例の図９の操舵トルクの時間変化を示す操舵トルク図５１と同様な操舵トルク図である。５０２は第一系統電動機の巻線Ａ３２に通電する電流値の大きさを示す図９の第一系統電動機電流値図５２と同様な第一系統電動機電流値図である。５０３は第二系統電動機の巻線Ｂ３８に通電する電流値の大きさを示す図９の第二系統電動機電流値図５３と同様な第二系統電動機電流値図である。図１５では図９に加えて車速を示す車速図３０１が追加されている。車速図３０１の実線３０２は車速の時間変化を示す。また、図１５の時間６１でステアリングホイール４が把持されるまでは、第１実施例と処理が同じのため、説明を省略する。

時間（時刻）６１で運転者がステアリングホイール４を掴み、操舵トルク５４が増加すると、図５のステップ３７で故障時移行制御を実行する。故障時移行制御実行中に、図１５の車速を示す図３０１に示すように、車速３０２が低下している場合を想定する。この場合、時間３０３で車速があらかじめ設定した車速閾値３０４を下回る。車速閾値３０４を上回る場合には、第一の実施形態と同様に電流制限値５５ｂ１を操舵トルク５４の増加と共に一定割合で漸減させる。一方、時間Ｓ３０３で車速が車速閾値３０４を下回った場合には、電流制限値５５ｂ２の低下量を減少させる。

また、時間６２で電流制限値５５が故障時最低電流制限値５５ｃに到達するが、この値も車速が車速閾値以上の場合に比べて大きい値に設定する。これに伴って実線５７で示す正常な第一系統電動機３５の電流指令値を高速時よりも大きくでき、二点鎖線６４で示すアシストトルクに対応する電流値をより大きくできる。このため、操舵トルク５４の変化を抑制することが可能になる。

以上のような構成により、制御される操舵装置１は、第１実施例と同様に、自動運転中に電動駆動装置２の１系統の電動機が故障したとしても安全に走行を継続することができる。さらに、車速が低下して、車輪を転舵するために必要な力が大きくなった場合に、車速に応じて電流制限値を大きくすることによって電動駆動装置２の出力を大きくし、運転者の負荷を軽減することが可能となる。

上記の例では車速の閾値によって電流制限値を切り替える構成としたが、車速が減少するに従って電流制限値が連続的に大きくなるようにしてもよい。この場合も同様に、運転者の負荷を低減する同等の効果が得られる。

また、上記の例では車速に応じて電流制限値を変化させる例を示したが、車速の代わりに、舵角の変化や舵角速度の変化に応じて、電流制限値を変化させる構成としてもよい。

また、上位コントローラ１５や車両状態２２の情報で衝突回避などの要求がある場合には、電流制限値を一時的に大きくするなどの処理を施すようにしてもよい。すなわち、衝突回避要求がある場合にはない場合よりも、故障時出力制限値を大きな値に設定するとよい。

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…操舵装置、２…電動駆動装置、３…操舵機構、４…ステアリングホイール、５…ステアリングシャフト、６…ピニオン軸、７…ラック軸、８…減速機構、９…タイロッド、１０，１１…車輪、１２…トルクセンサ、１３…ベルト・プーリ、１４…ボールねじ、１５…上位コントローラ、１６…入力端子、１７…出力端子、１８…電源、１９…出力軸、２０…上位信号、２１…操舵トルク信号、２２…車両状態信号、２３…操舵装置状態信号、２４…警告装置、２５…警告指令、３０…制御装置Ａ、３１…電流検出器Ａ、３２…巻線Ａ、３３…位置検出器Ａ、３５…第一系統電動機、３６…制御装置Ｂ、３７…電流検出器Ｂ、３８…巻線Ｂ、３９…電流検出器Ｂ、４０…位置検出器Ｂ、４１…第二系統電動機。

Claims (20)

1. 駆動回路と巻線組の組み合わせで構成される電動機を複数系統有する電動駆動装置を備え、
   ステアリングホイールの操作により入力される操舵トルクに基づいて操舵力を補助するアシスト制御と、舵角指令値に基づいて転舵輪の舵角を制御する自動操舵制御と、のいずれかの制御を選択し、あらかじめ設定した出力制限値を超えない範囲の出力で前記電動駆動装置を制御する制御器を備える操舵装置において、
   前記制御器は、
   前記自動操舵制御による制御中に、前記電動駆動装置の前記電動機の一つの系統が故障した場合、
   故障していない正常な系統の電動機を使って前記自動操舵制御を継続後に、
   前記アシスト制御に移行した際の前記正常な系統の電動機の前記出力制限値を、全ての系統の電動機が正常に動作していた際に設定されていた正常時出力制限値よりも小さい故障時出力制限値に設定することを特徴とする操舵装置。
2. 請求項1に記載の操舵装置において、
   前記故障時出力制限値は車両の運動状態に応じて可変とすることを特徴とする操舵装置。
3. 請求項２に記載の操舵装置において、
   前記故障時出力制限値は車速が高い場合よりも低い場合の方が大きな値に設定されることを特徴とするに記載の操舵装置。
4. 請求項２に記載の操舵装置において、
   前記故障時出力制限値は操舵角速度が小さい場合よりも大きい場合の方が大きな値に設定されることを特徴とする操舵装置。
5. 請求項２に記載の操舵装置において、
   前記故障時出力制限値は操舵角が小さい場合よりも大きい場合の方が大きな値に設定されることを特徴とする操舵装置。
6. 請求項２に記載の操舵装置において、
   前記故障時出力制限値は衝突回避要求がある場合にはない場合よりも大きな値に設定されることを特徴とする操舵装置。
7. 請求項１に記載の操舵装置において、
   前記制御器は、前記ステアリングホイールを運転者が握ったことを判断して、前記自動操舵制御から前記アシスト制御に切り替えることを特徴とする操舵装置。
8. 請求項７に記載の操舵装置において、
   前記制御器は、操舵トルクが所定値以上になった場合に、運転者により前記ステアリングホイールが握られたと判断することを特徴とする操舵装置。
9. 請求項８に記載の操舵装置において、
   前記制御器は、前記操舵トルクが大きく検出された場合に、前記操舵トルクが小さい場合よりも、前記故障時出力制限値を低く設定することを特徴とする操舵装置。
10. 請求項１に記載の操舵装置において、
    前記制御器は、前記電動駆動装置を構成する前記電動機の１つの系統が失陥した際に、ステアリングホイールが握られていないことを判断した場合には、前記自動操舵制御を継続することを特徴とする操舵装置。
11. 請求項１に記載の操舵装置において、
    前記制御器は、
    内部の演算値として前記自動操舵制御のために必要とされる前記電動機の出力の割合である自動操舵寄与率と、前記アシスト制御のために必要とされる前記電動機の出力の割合であるアシスト制御寄与率とを有し、
    前記自動操舵制御から前記アシスト制御に切り替える際に、前記自動操舵寄与率を徐々に下げるとともに前記アシスト制御寄与率を徐々に上げることを特徴とする操舵装置。
12. 請求項１１に記載の操舵装置において、
    前記制御器は、前記操舵トルクが所定値以上になった時に、前記自動操舵寄与率をゼロとして、前記アシスト制御による制御を実行することを特徴とする操舵装置。
13. 請求項１に記載の操舵装置において、
    前記制御器は、前記自動操舵制御の制御中に前記電動駆動装置を構成する前記電動機の中の１系統が故障した際に、運転者によって前記ステアリングホイールが握られて前記アシスト制御に移行するまでの間は、前記正常な系統の電動機の前記出力制限値は前記正常時出力制限値と同じ値にすることを特徴とする操舵装置。
14. 請求項１３に記載の操舵装置において、
    前記制御器は、運転者によって前記ステアリングホイールが握られて、前記アシスト制御に完全移行した後に、前記正常な系統の電動機の前記出力制限値を前記故障時出力制限値まで下げることを特徴とする操舵装置。
15. 請求項１４に記載の操舵装置において、
    前記制御器は、前記アシスト制御に移行後に前記正常な系統の前記電動機の前記出力制限値を前記故障時出力制限値まで下げる際に、時間の経過とともに徐々に下げることを特徴とする操舵装置。
16. 請求項１に記載の操舵装置において、
    前記制御器が前記自動操舵制御を実行している際に前記電動駆動装置を構成する前記電動機の内の一つに故障が発生した場合に、故障を知らせる警告を発する警告生成器を備えることを特徴とする操舵装置。
17. 請求項１６に記載の操舵装置において、
    前記警告生成器は警告によって運転者に前記ステアリングホイールの把持を促すことを特徴とする操舵装置。
18. 請求項１６に記載の操舵装置を備える車両であって、
    前記警告生成器に警告によって他車両に対して前記操舵装置の失陥を表示する失陥表示器を設けたことを特徴とする車両。
19. 請求項１６に記載の操舵装置を備える車両であって、
    前記制御器は、前記自動操舵制御の制御中に前記電動駆動装置を構成する前記電動機の一部に故障が発生した際、車速を低減させることを特徴とする車両。
20. 請求項１６に記載の操舵装置を備える車両であって、
    前記制御器は、前記自動操舵制御の制御中に前記電動駆動装置を構成する前記電動機の一部に故障が発生した際、低速側のレーンに誘導するように前記自動操舵制御を行うことを特徴とする車両。

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