WO2017033884A1

WO2017033884A1 - 車両操舵装置

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Publication number: WO2017033884A1
Application number: PCT/JP2016/074361
Authority: WO
Inventors: 元広内山; 清水　茂夫
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2017-03-02

Abstract

反力モータを二つ備えることで、一つの反力モータに失陥が生じてもステアバイワイヤ制御の続行が可能であり、かつ転舵装置を制御する制御手段に失陥が生じても、前記二つのモータを制御する制御手段が利用できて、制御手段の有効活用によりステアバイワイヤ制御の続行が可能なようにする。車両操舵用制御装置(16)は、二つの反力モータ(8a,8ｂ)をそれぞれ制御する第一の制御手段(17)および第二の制御手段(18)と、前記転舵装置(6)を制御する第三の制御手段(19)とを有する。第一および第二の制御手段(17,18)は、前記転舵装置(6)を制御可能な予備指令部(17c,18c)を有する。第三の制御手段(19)が失陥したときに、前記第一および第二の制御手段(17,18)のいずれか一方の予備指令部(17c;18c)を転舵装置(6)に接続する故障判定信号切替手段(20)が設けられる。

Description

車両操舵装置

関連出願

　本出願は、２０１５年８月２７日出願の特願２０１５－１６７７７２および２０１５年１２月２４日出願の特願２０１５－２５１３１４の優先権を主張するものであり、それらの全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。

　この発明は、ステアバイワイヤ方式の車両操舵装置に関し、より具体的には、転舵用の転舵軸と機械的に連結されていないステアリングホイールで操舵される自動車等の車両の操舵装置に関する。

　自動車のステアリングホイールと、前輪を転舵する転舵装置とが機械的に連結されていないステアバイワイヤ方式の車両操舵装置が知られている。ステアバイワイヤ方式は、ステアリングホイールに操舵反力を与える反力アクチュエータ（反力付与部）と、転舵装置とから構成され、自動車の挙動に応じてステアリングホイールに操舵反力を与えるとともに、転舵装置内のアクチュエータを制御して前輪を転舵する。

　ステアバイワイヤ方式は、車速などの車両状況に応じた車輪転舵の自動制御ができることから、車両の安定走行や運動性能の向上を可能とするものとして期待されている。しかし、万一、反力アクチュエータ（反力付与部）や転舵装置に不具合が発生した場合、その対策が重要である。

　その対策として、正常時はステアリングホイールと転舵装置とが完全に切り離された状態で電子制御により転舵を行うが、異常時においてはステアリングホイールと転舵装置とを機械的に接続するためのクラッチを備えたステアバイワイヤ方式の車両操舵装置がある。この車両操舵装置では、クラッチ締結後は反力アクチュエータまたは転舵装置の少なくとも一方をアシスト付与手段とする電動パワーステアリング制御に切り替える。

　ただし、ステアバイワイヤ方式の利点を活かすためには、何らかの不具合が発生してもできるだけ冗長性能を確保することが望まれ、ステアバイワイヤ機能を維持できなくなった場合に限り、電動パワーステアリング制御、またはマニュアルステアリングへの移行を実施する。

　特許文献１に記載のステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置によると、車両のステアリングホイールに操舵反力を与える反力付与部と、転舵角を可変とする転舵装置と、前記ステアリングホイールの操舵の動作を前記転舵装置に機械的に連結および解除できるクラッチを備え、第一の制御手段としての反力コントローラと、第二の制御手段としての転舵コントローラと、さらにこれら二つの制御手段の機能失陥時のバックアップ機能を、第三の制御手段としての予備制御手段に実装することで、転舵コントローラと反力コントローラが失陥しても、ステアバイワイヤ制御が続行可能としている。

特開２０１５－１０７７３９号公報

　しかしながら、特許文献１の制御装置では、予備制御手段としての第三の制御手段に対し、通常時は監視機能としてのみ使用されるため、この第三の制御手段の出力は操舵装置の機能に寄与しない。従って、第一の制御手段か第二の制御手段のいずれか一方に加えて、予備制御手段としての第三の制御手段が同時に失陥した場合は、ステアバイワイヤ制御を維持することができない。

　この発明の目的は、反力モータを二つ備えることで、いずれか一つの反力モータに失陥が生じても、ステアバイワイヤ制御の続行が可能であり、かつ転舵装置を制御する制御手段に失陥が生じても、前記二つのモータを制御する制御手段が利用できて、制御手段の有効活用によりステアバイワイヤ制御の続行が可能な車両操舵装置を提供することである。

　以下、便宜上理解を容易にするために、実施形態の符号を参照して説明する。
　この発明の一構成に係る車両操舵装置は、第一および第二の反力モータ８ａ，８ｂを有し、これら第一および第二の反力モータ８ａ，８ｂの少なくとも一方によって車両のステアリングホイール２に操舵反力を与える反力付与部３と、前記ステアリングホイール２の操舵角を用いて、前記車両の車輪４，５の転舵角を変更する転舵装置６と、前記反力付与部３および前記転舵装置６を制御する車両操舵用制御装置１６とを備えたステアバイワイヤ制御の車両操舵装置において、
　前記車両操舵用制御装置１６は、
　　前記第一の反力モータ８ａを制御する第一の制御手段１７であって、前記転舵装置６を制御するように構成された第一の予備指令部１７ｃを有する第一の制御手段１７、
　　前記第二の反力モータ８ｂを制御する第二の制御手段１８であって、前記転舵装置６を制御するように構成された第二の予備指令部１８ｃを有する第二の制御手段１８、
　　前記転舵装置６を制御する第三の制御手段１９、および
　　前記第三の制御手段１９の失陥を監視して失陥と判定したときに、前記第一の予備指令部１７ｃまたは前記第二の予備指令部１８ｃを前記転舵装置６に作動的に接続する故障判定信号切替手段２０を有する。

　このように、前記転舵装置６に作動的に接続された前記第一または第二の予備指令部１７ｃ（１８ｃ）で前記第三の制御手段１９の制御を代行することにより、ステアバイワイヤ制御を続行可能とする。

　なお、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂは、好ましくは、１台だけの駆動であっても、車両運転に支障のない最低限の反力で反力付与できる出力を有する。

　この構成の車両操舵装置によると、反力付与部３が二つの反力モータ８ａ，８ｂを備えるため、いずれか一方の反力モータ８ａ（８ｂ）に失陥が生じても、他方の正常な反力モータ８ｂ（８ａ）によりステアバイワイヤ制御の続行が可能である。また、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂのそれぞれに制御手段１７，１８を対応させ、制御手段１７，１８には転舵装置６を制御するように構成された第一および第二の予備指令部１７ｃ，１８ｃをそれぞれ装備し、かつ転舵装置６を制御する第三の制御手段１９が失陥したときに、前記二つの制御手段１７，１８のいずれか一方の予備指令部１７ｃ（１８ｃ）を前記転舵装置６に作動的に接続する故障判定信号切替手段２０を設けたため、前記第三の制御手段１９が失陥しても、ステアバイワイヤ制御が続行可能となる。

　前記第一および第二の予備指令部１７ｃ，１８ｃは、それぞれ、前記反力モータ８ａ，８ｂを制御する第一および第二の制御手段１７，１８に設けられるため、十分なバックアップ機能を備えることができ、転舵角制御用の別途の制御手段を設ける必要がない。

　このように、二つの反力モータ８ａ，８ｂを備えることで、いずれか一つの反力モータ８ａ（８ｂ）に失陥が生じても、ステアバイワイヤ制御の続行が可能であり、かつ転舵装置６を制御する第三の制御手段１９に失陥が生じても、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂを制御する制御手段１７，１８を利用できて、これら制御手段１７，１８の有効活用によりステアバイワイヤ制御の続行が可能となる。

　好ましい実施形態において、前記第一の予備指令部１７ｃは、さらに、第二の反力モータ８ｂを制御するように構成され、前記第二の予備指令部１８ｃは、さらに、前記第一の反力モータ８ａを制御するように構成されても良い。すなわち、前記各予備指令部１７ｃ，１８ｃは、前記二つの反力モータ８ｂ，８ａを制御する予備指令の機能を有していても良い。この構成の場合、第一および第二の制御手段１７，１８に第一および第二の予備指令部１７ｃ，１８ｃを設けたことによって、失陥時における転舵装置６の制御、および二つの反力モータ８ａ，８ｂの制御の機能が得られ、第一および第二の予備指令部１７ｃ，１８ｃを設けただけの簡素な構成で、より優れた冗長機能が得られる。

　好ましい実施形態において、前記第一および第二の反力モータ８ａ，８ｂのいずれか一方８ａ（８ｂ）が失陥したときに、他方の正常な反力モータ８ｂ（８ａ）のみで前記ステアリングホイールに操舵反力を与えても良い。これにより、ステアバイワイヤ制御が続行可能となる。このように、二つの反力モータ８ａ，８ｂのいずれか一方８ａ（８ｂ）が失陥したときに、他方の正常な反力モータ８ｂ（８ａ）とその正常な反力モータ８ｂ（８ａ）の制御手段１８（１７）とで反力付与を行うようにした場合、二つの反力モータ８ａ，８ｂのいずれか一つが失陥してもステアバイワイヤ制御を続行することができる。この場合に、一つの反力モータで反力付与を行うため、正常時と同様なモータ出力では、付与される反力が半減するが、正常である場合の出力よりも大きな出力で前記反力付与を行うようにしても良い。その場合に、車両運転に支障のない最低限の反力で反力付与を行うようにしても良い。

　好ましい実施形態において、前記第一および第二の制御手段１７，１８のいずれか一方１７（１８）が失陥したときに、前記第一および第二の制御手段１７，１８のうちの他方の制御手段１８（１７）のみが、対応する前記反力モータ８ｂ（８ａ）を制御しても良い。これにより、ステアバイワイヤ制御が続行可能となる。この場合に、前記正常な第二または第一の制御手段１８（１７）の対応する反力モータ８ｂ（８ａ）は、二つの制御手段１７，１８が正常である場合の出力よりも大きな出力で前記反力付与を行うようにしても良い。

　このように、前記第一および第二のいずれか一方の制御手段１７，１８が失陥したときに、他方の正常な制御手段１７，１８による制御により、正常な制御手段１７，１８に対応する反力モータで反力付与を行うようにした場合、前記第一および第二のいずれか一方の制御手段１７，１８が失陥してもステアバイワイヤ制御を続行することができる。この場合に、一つの反力モータ８ａ，８ｂで反力付与を行うため、正常時と同様なモータ出力では、付与される反力が半減するが、正常である場合の出力よりも大きな出力で前記反力付与を行うようにしても良い。この場合に、車両運転に支障のない最低限の反力で反力付与を行うようにしても良い。

　好ましい実施形態において、前記第一および第二の制御手段１７，１８のいずれか一方１７（１８）および前記第三の制御手段１９が失陥していると前記故障判定信号切替手段２０が判定すると、前記第一および第二の制御手段１７，１８のうちの他方の制御手段１８（１７）が、対応する反力モータ８ｂ（８ａ）のみで前記ステアリングホイール２に操舵反力を与えさせ、前記故障判定信号切替手段２０が、前記他方の制御手段１８（１７）の前記予備指令部１８ｃ（１７ｃ）を前記転舵装置６に作動的に接続することで、この予備指令部１８ｃ（１７ｃ）が前記転舵装置６を制御しても良い。これにより、前記第三の制御手段１９が代行されて、ステアバイワイヤ制御が続行可能となる。

　この構成の場合、第一の制御手段１７および前記第二の制御手段１８のいずれか一方１７（１８）と、前記第三の制御手段１９とが失陥していても、正常な他方の制御手段１８（１７）で対応する反力モータ８ｂ（８ａ）の一つを駆動して反力を付与でき、またその正常な他方の制御手段１８（１７）の予備指令部１８ｃ（１７ｃ）による代行により転舵装置６の転舵モータ１５を駆動し、ステアバイワイヤ制御を続行することができる。

　この場合も、第一の制御手段１７および第二の制御手段１８のうちの正常な制御手段１８（１７）は、二つの反力モータ８ａ，８ｂで駆動する場合よりも大きなトルクが出力されるように対応する反力モータ８ｂ（８ａ）に指令を与えても良い。この場合に、車両運転に支障のない最低限の反力で反力付与を行うようにしても良い。

　好ましい実施形態において、さらに、前記ステアリングホイール２の操舵動作を前記転舵装置６に機械的に伝える連結状態と連結解除状態とを切換えるクラッチ１３を備え、前記故障判定信号切替手段２０は、前記第一の制御手段１７と前記第二の制御手段１８の両方が失陥していると判定した場合、当該車両操舵の制御を、前記ステアバイワイヤ制御から、前記クラッチ１３を連結させ、前記転舵装置６の転舵モータ１５によるアシスト力を付与する電動パワーステアリング制御に移行させるようにしても良い。この構成の場合、第一および第二の両方の制御手段１７，１８が失陥していても、電動パワーステアリング制御によって操舵し、車両の走行を行うことができる。

　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。

　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の一実施形態に係る車両操舵装置の概念構成を示すブロック図である。図１の車両操舵装置における反力付与部の一例を示す断面図である。図２の反力付与部をIII－III線から見た平面図である。図１の車両操舵装置における車両操舵用制御装置の概念構成を示すブロック図である。図４の車両操舵用制御装置の状態遷移図である。

　この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１は、この車両操舵装置の概略構成図を示す。この車両操舵装置１００は、機械的な構成部分である車両操舵機構１と、この車両操舵機構１を制御する車両操舵用制御装置１６とで構成される。この車両操舵用制御装置は、電子制御ユニット１６から構成される。車両操舵装置１００は、通常時には自動車をステアバイワイヤ方式で転舵するもので、異常時にはステアリングホイール２と転舵装置６とを機械的に接続して、ステアリングホイール２の操舵により直接転舵を行うように構成されたバックアップ機能を備える。

　車両操舵機構１は、主な構成を説明すると、運転者が操舵するステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に操舵反力を与える反力付与部３と、ステアリングホイール２と反力付与部３を連結する操舵軸１０と、一対の、転舵輪である前輪４，５を転舵させる転舵装置６と、異常時にステアリングホイール２の回転力を転舵装置６に伝達するクラッチ１３と、反力付与部３とクラッチ１３とを連結している第１連結軸１１およびクラッチ１３と転舵装置６とを連結している第２連結軸１２とから構成される。電子制御ユニット１６は、車両操舵機構１の反力付与部３、転舵装置６、およびクラッチ１３を制御する。

　反力付与部３は、操舵トルク検出器７、反力生成部８および回転角検出器９を備える。

　転舵装置６は、転舵モータ１５と、この転舵モータ１５の回転を直線運動に変換して前記一対の前輪４，５を支持する機構に伝える運動変換機構（図示せず）と、転舵軸の転舵角を検出する転舵角検出器１４とを備える。

　このステアバイワイヤ式の車両操舵機構１を制御するための電子制御ユニット１６は、反力付与と転舵角調整に関する制御とを行う。

　図２に、反力付与部３の概略構成図を示す。
　反力付与部３には、図１のステアリングホイール２と共に回転する操舵軸１０と、二つの反力モータ８ａ，８ｂ（図３参照）を持つ反力生成部８と、前記反力モータ８ａ，８ｂの回転を減速して前記操舵軸１０に伝達する減速機構３１とを備える。図１のクラッチ１３が非連結状態にある際、反力付与部３は、転舵装置６の転舵量、前輪４，５からの荷重、車速の検出信号、前記操舵トルク検出器（例えばトルクセンサ）７からの信号、および操舵角等を用いて、定められた演算規則に従って決定される操舵反力を発生させる。転舵装置６は、操舵角や操舵トルク検出器７からの信号等を用いて前記転舵モータ１５を制御して前輪４，５の転舵を行う。

　図３に、反力付与部３の構成（図２のIII-III 矢視）を示す。前記２つの反力モータ８ａ，８ｂは、操舵軸１０の軸心に垂直な平面内において互いに平行にそれらモータ８ａ，８ｂのモータ軸心が位置するように、かつ操舵軸１０の両側に位置するように配置されている。前記２つの反力モータ８ａ，８ｂは、いずれも、運転に支障が発生しない最低限の反力での反力付与が単独でも可能な出力を有する。操舵軸１０に、ウォームホイールからなる大歯車３２が設けられている。この大歯車３２に、前記各反力モータ８ａ，８ｂの出力軸にそれぞれ設けられたウォームからなる２つの小歯車３３，３３が反対側で噛み合っている。これら大歯車３２と２つの小歯車３３とで、前記減速機構３１が構成される。

　前記操舵軸１０は、ハウジング４１の各分割ハウジング４１ａ，４１ｂ（図２）にそれぞれ設けられた軸受４２，４３によりハウジング４１に回転自在に支持されている。前記ウォームからなる小歯車３３，３３は、前記ハウジング４１（図２）に軸受４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂによって回転自在に支持されている。

　次に、このステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置である電子制御ユニット１６の概念構成を図４に示す。

　電子制御ユニット１６は、反力付与部３を制御する、第一の制御手段１７および第二の制御手段１８と、転舵装置６（図１）を制御する第三の制御手段１９と、故障判定部２０ａと、制御信号切替部２１と、モータドライブ回路２２とで構成される。故障判定信号切替手段２０は、前記故障判定部２０ａと前記制御信号切替部２１とで構成される。前記モータドライブ回路２２は、各反力モータ８ａ，８ｂ、および転舵モータ１５のそれぞれに対して個別に設けられているが、一つのブロックで代表して図示している。

　前記第一ないし第三の制御手段１７，１８，１９は、それぞれが独立した装置である電気制御ユニットで構成され、以下の説明において、それぞれＥＣＵ１，ＥＣＵ２，ＥＣＵ３と称する場合がある。

　第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）とは、反力付与部３に内蔵された反力モータ８ａ，８ｂをそれぞれ制御する。

　第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）は、第一の反力モータ８ａを制御するための第一反力指令部１７ａを備え、この他に、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）と第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の異常状態を監視する相互監視部１７ｂと、後述の第一の予備指令部１７ｃとを備える。第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）には、図１に示すステアリングホイール２の操舵角を検出するための回転角検出器９と、ステアリングホイール２から操舵軸１０に伝達した操舵トルクを検出する操舵トルク検出器７が接続される。

　第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）は、第二の反力モータ８ｂを制御するための第二反力指令部１８ａを備え、この他に、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の異常状態を監視する相互監視部１８ｂと、後述の第二の予備指令部１８ｃとを備える。第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）には、図１に示すステアリングホイール２の操舵角を検出するための回転角検出器９と、ステアリングホイール２から操舵軸１０に伝達した操舵トルクを検出する操舵トルク検出器７が接続される。

　第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）は、転舵モータ１５を制御するための転舵角指令部１９ａを備え、この他に、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）の異常状態を監視する相互監視部１９ｂを備える。第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）には、図１に示す前記操舵輪４，５の転舵角を検出する転舵角検出器１４が接続される。

　さらに、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）および第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）は、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の失陥対策として、それぞれ第一および第二の予備指令部１７ｃ，１８ｃを備える。

　これら第一および第二の予備指令部１７ｃ，１８ｃは、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）に備えた転舵指令部１９ａに代替えして転舵モータ１５を駆動することができる。従って、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）が故障判定部２０によって異常と判定された場合、故障判定部２０からの判定結果を受け、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）の第一の予備指令部１７ｃと第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）の第二の予備指令部１８ｃのいずれか一方が、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）に代替えして転舵モータ１５を制御することが可能である。従って、ステアバイワイヤ制御を続行することが可能である。

　これら第一および第二の予備指令部１７ｃ，１８ｃは、転舵モータ１５を予備的に駆動するための指令を主目的とするが、反力モータ８ａ、８ｂ側のモータ駆動のための指令部として兼用することが可能である。従って、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）が、故障判定部２０ａによって異常と判定された場合、故障判定部２０ａからの判定結果を受け、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）が、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）に代替えして第一の反力モータ８ａを制御することが可能である。従って、ステアバイワイヤ制御を続行することが可能である。

　第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）が、故障判定部２０ａによって異常と判定された場合、故障判定部２０ａからの判定結果を受け、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）が、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）に代替えして第二の反力モータ８ｂを制御することが可能である。従って、ステアバイワイヤ制御を続行することが可能である。

　故障判定信号切替手段２０の故障判定部２０ａは、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）および第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）にそれぞれ備えられた相互診断部１７ｂ，１８ｂ，１９ｂの判定結果を受けて、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）および第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）それぞれの故障の状況を判定する。故障診断方法は、種々の方法が採用可能であるが、ここで説明は省略する。

　制御信号切替部２１は、故障判定部２０ａから出力された判定結果を受けて、以下の機能を果たす。

　例えば、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）が、故障判定部２０ａによって異常と判定された場合、故障判定部２０ａからの判定結果を受け、第二の反力モータ８ｂと第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）により、ステアバイワイヤ制御が続行する。この場合に、運転に支障が発生しない最低限の反力を付与させるようにしても良い。

　上記の「運転に支障が発生しない最低限の反力」を付与するトルク指令は、例えば、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）の第二反力指令部１８ａが、前記故障判定部２０ａからの判定結果に応答して、正常時とは異なる値のトルク指令を、定められた規則に従って生成して出力する。

　第１の反力モータ８ａが故障したときも、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）が異常と判定された場合の上記の処理と同様の処理が第二の反力モータ８ｂと第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）により行われる。

　上記と同様に、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）が、故障判定部２０ａによって異常と判定された場合は、故障判定部２０ａからの判定結果を受け、第一の反力モータ８ａと第一の制御手段１７（ＥＣＵ２）により、ステアバイワイヤ制御を続行する。この場合に、運転に支障が発生しない最低限の反力を付与させるようにしても良い。

　上記の「運転に支障が発生しない最低限の反力」を付与するトルク指令は、例えば、前記と同様に、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）の第一反力指令部１７ａが、前記故障判定部２０ａからの判定結果に応答して、正常時とは異なる値のトルク指令を、定められた規則に従って生成して出力する。

　第２の反力モータ８ｂが故障したときも、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）が異常と判定された場合の上記の処理と同様の処理が第一の反力モータ８ａと第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）により行われる。

　第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）が、故障判定部２０ａによって異常と判定された場合、故障判定部２０ａからの判定結果を受け、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）の第一の予備指令部１７ｃと第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）の第二の予備指令部１８ｃのいずれか一方が、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）に代替えして転舵モータ１５を制御することが可能とされる。従って、ステアバイワイヤ制御を続行することが可能である。第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）に代替えして第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）とのいずれを用いるようにするかは、これら第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）または第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）等に規則等として定めておく。

　図５にバックアップ状態への状態遷移図を示す。
　なお、図中において、Ｆ１～Ｆ３は、それぞれ、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）の失陥、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）の失陥、および第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の失陥の状況を示す。

　正常状態においては、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）の組合せと、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）とによって、正常なステアバイワイヤ制御を実行する。（ステップＳ１）。

　第一の制御手段（ＥＣＵ１）１７が故障判定部２０ａによって異常と判定された場合（Ｆ１）は、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）と、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）とによって、ステアバイワイヤ制御を続行させることが可能となる（ステップＳ２）。この場合、例えば車両運転に支障のない最低限の反力で反力付与を継続し、ステアバイワイヤ制御を続行させる。

　第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）が故障判定部２０ａによって異常と判定された場合（Ｆ３）は、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）とによって、ステアバイワイヤ制御を続行させることが可能となる（ステップＳ３）。ここで、第一の予備指令部１７ｃまたは第二の予備指令部１８ｃが転舵装置６を制御する。

　第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）が故障判定部２０ａによって異常と判定された場合（Ｆ２）は、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）とによって、車両運転に支障のない最低限の反力で反力付与を継続することでステアバイワイヤ制御を続行させることが可能となる（ステップＳ４）。

　第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の二つの制御手段が、故障判定部２０ａによって、異常と判定された場合（Ｆ１＆Ｆ２）は、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）によって、車両運転に支障のない最低限の反力で反力付与を継続し、転舵装置６を第二の予備指令部１８ｃが制御することでステアバイワイヤ制御を続行させることが可能となる（ステップＳ５）。

　第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）と第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の二つの制御手段が、故障判定部２０ａによって、異常と判定された場合（Ｆ２＆Ｆ３）は、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）によって、車両運転に支障のない最低限の反力で反力付与を継続し、転舵装置６を第一の予備指令部１７ｃが制御することでステアバイワイヤ制御を続行させることが可能となる（ステップＳ６）。

　第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）の二つの制御手段が、故障判定部２０ａによって、異常と判定された場合（Ｆ１＆Ｆ２）は、即座にクラッチ１３が連結され、ステアバイワイヤ制御から、転舵装置６の転舵モータ１５によるアシスト力を付与する電動パワーステアリング制御へ切り替えられる（ステップＳ７）。

　第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）と第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）との全てが、故障判定部２０ａによって、異常判定された場合（Ｆ１＆Ｆ２＆Ｆ３）は、ステアリングホイール２と転舵装置６がクラッチ１３により連結され、これにより、ステアリングホイール２によって転舵を直接行うように切り替えられる（ステップＳ８）。

　なお、これらの切り替えを可能にするため、転舵装置６に装備された転舵角検出器１４（図１参照）の信号は、常時、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）、および第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）に並列に入力される。

　この構成の車両操舵装置によると、上記のように、反力付与部３は反力を付与する最低限の出力を有するモータとして、反力モータ８ａ，８ｂの二つを設置した構成とし、その反力モータ８ａ，８ｂの二つのそれぞれに制御手段１７，１８を設置し、さらにそれぞれの制御手段１７，１８には転舵装置用の第一および第二の予備指令部１７ｃ，１８ｃを装備したため、転舵装置６の制御手段１９、または反力付与部３の二つの反力モータ８ａ，８ｂのうちのいずれかの制御手段１７，１８が失陥しても、ステアバイワイヤ制御が続行可能となる。

　言い換えると、反力付与部３の反力モータ８ａ，８ｂの二つを制御するそれぞれの制御手段１７，１８が同時に失陥しない限り、車両運転に支障のない最低限の反力で反力付与を継続することで、ステアバイワイヤ制御が続行可能となる。また、第一および第二の制御手段１７，１８に第一および第二の予備指令部１７ｃ，１８ｃをそれぞれ設けたことによって、失陥時における転舵装置６の制御、および二つの反力モータ１５の制御の機能が得られ、第一および第二の予備指令部１７ｃ，１８ｃを設けただけの簡素な構成で、より優れた冗長機能が得られる。

　反力付与部３は二つの反力モータ８ａ，８ｂで構成するため、二つの反力モータ８ａ，８ｂのいずれか一方が失陥した際にも、他方の正常な反力モータで車両運転に支障のない最低限の反力で反力付与を継続することで、ステアバイワイヤ制御を続行が可能となる。

　また、上記のように車両運転に支障のない最低限の反力で反力付与を継続することで、ステアバイワイヤ制御を維持でき状態遷移のパターンを経済的に増加させることができる。図５の状況Ｆ１および状況Ｆ２の場合、従来では電動パワーステアリング制御へと遷移していたが、この実施形態では上記のステップＳ２およびＳ３のようにステアバイワイヤ制御を維持することができる。

　また、二つの反力モータ８ａ，８ｂのいずれか一つが失陥したときに（ステップＳ２、Ｓ４）、正常な反力モータ８ａ，８ｂで車両運転に支障のない最低限の反力で反力付与を継続することで、ステアバイワイヤ制御の続行が可能となる。

　前記二つの反力モータ８ａ，８ｂは、通常はその協調動作により反力を付与し、万一一方のモータが失陥した場合は、操舵に大きな影響を与えない程度の反力が他方のモータにより付与されればよいため、モータを小型化できる。

　以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２…ステアリングホイール
３…反力付与部
６…転舵装置
８ａ，８ｂ…反力モータ
１６…電子制御ユニット（車両操舵用制御装置）
１７…第一の制御手段
１７ｃ…第一の予備指令部
１８…第二の制御手段
１８ｃ…第二の予備指令部
１９…第三の制御手段
２０…故障判定信号切替手段

Claims

　第一および第二の反力モータを有し、これら第一および第二の反力モータの少なくとも一方によって車両のステアリングホイールに操舵反力を与える反力付与部と、
　前記ステアリングホイールの操舵角を用いて、前記車両の車輪の転舵角を変更する転舵装置と、
　前記反力付与部および前記転舵装置を制御する車両操舵用制御装置とを備えたステアバイワイヤ制御の車両操舵装置において、
　前記車両操舵用制御装置は、
　　前記第一の反力モータを制御する第一の制御手段であって、前記転舵装置を制御するように構成された第一の予備指令部を有する第一の制御手段、
　　前記第二の反力モータを制御する第二の制御手段であって、前記転舵装置を制御するように構成された第二の予備指令部を有する第二の制御手段、
　　前記転舵装置を制御する第三の制御手段、および
　　前記第三の制御手段の失陥を監視して失陥と判定したときに、前記第一の予備指令部または前記第二の予備指令部を前記転舵装置に作動的に接続する故障判定信号切替手段を有する、車両操舵装置。
　請求項１に記載の車両操舵装置において、前記第一の予備指令部は、さらに、第二の反力モータを制御するように構成され、第二の予備指令部は、さらに、前記第一の反力モータを制御するように構成された、車両操舵装置。
　請求項１または請求項２に記載の車両操舵装置において、前記第一および第二の反力モータのいずれか一方が失陥したときに、他方の正常な反力モータのみで前記ステアリングホイールに操舵反力を与える、車両操舵装置。
　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両操舵装置において、前記第一および第二の制御手段のいずれか一方が失陥したときに、前記第一および第二の制御手段のうちの他方の制御手段のみが、対応する反力モータを制御する、車両操舵装置。
　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両操舵装置において、前記第一および第二の制御手段のいずれか一方および前記第三の制御手段が失陥していると前記故障判定信号切替手段が判定すると、前記第一および第二の制御手段のうちの他方の制御手段が、対応する反力モータのみで前記ステアリングホイールに操舵反力を与えさせ、前記故障判定信号切替手段が、前記他方の制御手段の前記予備指令部を前記転舵装置に作動的に接続することで、この予備指令部が前記転舵装置を制御する車両操舵装置。
　請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両操舵装置において、さらに、
　前記ステアリングホイールの操舵動作を前記転舵装置に機械的に伝える連結状態と連結解除状態とを切換えるクラッチを備え、
　前記故障判定信号切替手段は、前記第一の制御手段と前記第二の制御手段の両方が失陥していると判定した場合、当該車両操舵の制御を、前記ステアバイワイヤ制御から、前記クラッチを連結させ、前記転舵装置の転舵モータによるアシスト力を付与する電動パワーステアリング制御に移行させる車両操舵装置。