JP6548023B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

この発明は、左右の転舵輪を個別に転舵するための左右の転舵機構を含み、操向のために操作される操舵部材と左右の転舵機構とが機械的に結合されておらず、左右の転舵機構が左右の転舵モータによって個別に駆動される車両用操舵装置に関する。

自動運転に代表される高度運転支援機能を成立させるとともに、エンジンルームのレイアウトの自由度向上を目的とした、中間シャフトを使用しないステア・バイ・ワイヤシステムの有効性が評価され始めている。そして、エンジンルームのレイアウトの更なる自由度向上を図るために、下記特許文献１，２に示すように、ラックアンドピニオン機構等を含むステアリングギヤ装置を使用せず、左右の転舵輪を個別の転舵アクチュエータで制御する左右独立転舵システムが提案されている。

特開２００８−１７４１６０号公報 特開２０１５−２０５８６号公報

左右独立転舵システムが採用されたステア・バイ・ワイヤシステムにおいて、左右の転舵輪の目標転舵角を演算する上位制御装置と、各転舵アクチュエータを制御する下位制御装置とを含む制御システムによって転舵制御を行うことが考えられる。このような制御システムでは、下位制御装置は、上位制御装置から受信した左右の転舵輪の目標転舵角に基づいて、対応する転舵アクチュエータを制御する。このような制御システムでは、上位制御装置の故障、通信異常等によって、上位制御装置から下位制御装置に不適切な目標転舵角が与えられおそれがある。

この発明の目的は、上位制御装置から下位制御装置に不適切な目標転舵角が与えられた場合にも、安定した走行が行えるようになる車両用操舵装置を提供することである。

この発明による車両用操舵装置は、左転舵輪（３Ｌ）および右転舵輪（３Ｒ）を個別に転舵するための左転舵機構（５Ｌ）および右転舵機構（５Ｒ）を含み、操向のために操作される操舵部材（２）と前記左転舵機構および右転舵機構とが機械的に結合されておらず、前記左転舵機構が左転舵モータ（４Ｌ）によって駆動され、前記右転舵機構が右転舵モータ（４Ｒ）によって駆動される車両用操舵装置（１）であって、前記左転舵輪の転舵角の目標値である左目標転舵角（δ_Ｌ ^＊）および前記右転舵輪の転舵角の目標値である右目標転舵角（δ_Ｒ ^＊）を設定する上位制御装置（２０）と、前記上位制御装置から受信した前記左目標転舵角および前記右目標転舵角に基づいて、前記左転舵モータおよび前記右転舵モータを駆動制御する下位制御装置（３０）とを含み、前記下位制御装置は、前記左目標転舵角および前記右目標転舵角のうちから選択される一方の目標転舵角に応じて、前記左目標転舵角と前記右目標転舵角との差の絶対値の許容上限値を設定する許容上限値設定手段（４３）と、前記左目標転舵角と前記右目標転舵角との差の絶対値が、前記許容上限値設定手段によって設定される前記許容上限値以下となるように、前記左目標転舵角および前記右目標転舵角のうちから選択される一方の目標転舵角の絶対値を制限する目標転舵角制限手段（４３，４２Ｌ，４２Ｒ）とを含む。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。

この構成によれば、左目標転舵角と右目標転舵角との差の絶対値が許容上限値設定手段によって設定される許容上限値を超えた場合には、左目標転舵角と右目標転舵角との差の絶対値が許容上限値以下となるように、左目標転舵角と右目標転舵角のうちから選択される一方の目標転舵角の絶対値が制限される。このため、上位制御装置から下位制御装置に不適切な目標転舵角が与えられた場合でも、安定した走行が行えるようになる。

この発明の一実施形態では、前記許容上限値設定手段は、前記左目標転舵角および前記右目標転舵角のうちのいずれが旋回内側車輪の目標転舵角であり、いずれが旋回外側車輪の目標転舵角であるかを特定する手段と、特定された旋回外側車輪の目標転舵角を外側目標転舵角とし、特定された旋回内側車輪の目標転舵角を内側目標転舵角として、前記外側目標転舵角に応じて、前記外側目標転舵角と前記内側目標転舵角との差の絶対値の許容上限値を演算する手段とを含む。前記目標転舵角制限手段は、前記外側目標転舵角と前記内側目標転舵角との差の絶対値が、前記許容上限値設定手段によって設定される前記許容上限値以下となるように、前記内側目標転舵角の絶対値を制限するように構成されている。

この構成によれば、外側目標転舵角と内側目標転舵角との差の絶対値が許容上限値設定手段によって設定される許容上限値を超えた場合には、外側目標転舵角と内側目標転舵角との差の絶対値が許容上限値以下となるように、内側目標転舵角の絶対値が制限される。このため、上位制御装置の故障、通信異常等によって、上位制御装置から下位制御装置に不適切な目標転舵角が与えられた場合でも、安定した走行が行えるようになる。

この発明の一実施形態では、前記下位制御装置は、車速を取得する車速取得手段と、前記車速取得手段によって取得された車速に基づいて、転舵角速度制限値を設定する転舵角速度制限値設定手段（４７）と、前記左転舵輪の転舵角速度および前記右転舵輪の転舵角速度が、前記転舵角速度制限値設定手段によって設定された転舵角速度制限値以下となるように、前記左転舵モータおよび前記右転舵モータの回転速度を制限する転舵角速度制限手段（４６Ｌ，４６Ｒ）とをさらに含む。この構成では、より安定した走行が行えるようになる。

図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための図解図である。 図２は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。 図３は、転舵モータ制御部の構成例を示すブロック図である。 図４は、外側目標転舵角の絶対値｜δ_ｏｕｔ ^＊｜と内外輪目標転舵角差の許容上限値αとの関係を示すグラフである。 図５は、車速Ｖと目標転舵角速度の制限値γとの関係を示すグラフである。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための図解図であり、左右独立転舵システムが採用されたステア・バイ・ワイヤシステムの構成が示されている。
この車両用操舵装置１は、運転者が操向のために操作する操舵部材としてステアリングホイール２と、左転舵輪３Ｌおよび右転舵輪３Ｒと、ステアリングホイール２の回転操作に応じて駆動される左転舵モータ４Ｌおよび右転舵モータ４Ｒと、左転舵モータ４Ｌの駆動力に基づいて左転舵輪３Ｌを転舵する左転舵機構５Ｌと、右転舵モータ４Ｒの駆動力に基づいて右転舵輪３Ｒを転舵する右転舵機構５Ｒとを備えている。

ステアリングホイール２と左転舵機構５Ｌおよび右転舵機構５Ｒとの間には、ステアリングホイール２に加えられた操舵トルクが左転舵機構５Ｌおよび右転舵機構５Ｒに機械的に伝達されるような機械的な結合はなく、ステアリングホイール２の操作量（操舵角または操舵トルク）に応じて左転舵モータ４Ｌおよび右転舵モータ４Ｒが駆動制御されることによって、左転舵輪３Ｌおよび右転舵輪３Ｒが転舵されるようになっている。左転舵機構５Ｌおよび右転舵機構５Ｒとしては、例えば、特許文献２に開示されたサスペンション装置や、特許文献１に開示された転舵装置を用いることができる。

この実施形態では、転舵モータ４Ｌ，４Ｒが正転方向に回転されると、右方向に車両を換向させる方向（右転舵方向）に転舵輪３Ｌ，３Ｒの転舵角が変化し、転舵モータ４Ｌ，４Ｒが逆転方向に回転されると、左方向に車両を換向させる方向（左転舵方向）に転舵輪３Ｌ，３Ｒの転舵角が変化するものとする。
ステアリングホイール２は、車体側に回転可能に支持された回転シャフト６に連結されている。この回転シャフト６には、ステアリングホイール２に作用する反力トルク（操作反力）を発生する反力モータ７が設けられている。この反力モータ７は、例えば、回転シャフト６と一体の出力シャフトを有する電動モータにより構成されている。

回転シャフト６の周囲には、回転シャフト６の回転角（ステアリングホイール２の操舵角θｈ）を検出するための操舵角センサ８が設けられている。この実施形態では、操舵角センサ８は、回転シャフト６の中立位置（基準位置）からの回転シャフト６の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から右方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から左方向への回転量を例えば負の値として出力する。

また、回転シャフト６の周囲には、運転者によってステアリングホイール２に付与される操舵トルクＴｈを検出するためのトルクセンサ９が設けられている。この実施形態では、トルクセンサ９によって検出される操舵トルクＴは、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクの大きさが大きくなるものとする。

左転舵機構５Ｌの近傍には、左転舵輪３Ｌの転舵角δ_Ｌを検出するための左転舵角センサ１０Ｌが備えられている。右転舵機構５Ｒの近傍には、右転舵輪３Ｒの転舵角δ_Ｒを検出するための右転舵角センサ１０Ｒが備えられている。車両には、さらに、車速Ｖを検出するための車速センサ１１が設けられている。
操舵角センサ８、トルクセンサ９および車速センサ１１は、上位ＥＣＵ（Electronic Control Unit）（上位制御装置）２０にそれぞれ接続されている。左転舵角センサ１０Ｌ、右転舵角センサ１０Ｒ、左転舵モータ４Ｌ、右転舵モータ４Ｒおよび反力モータ７は、下位ＥＣＵ（下位制御装置）３０にそれぞれ接続されている。

上位ＥＣＵ２０は、所定演算周期毎に、操舵角センサ８によって検出される操舵角θｈおよび車速センサ１１によって検出される車速Ｖに基づいて、左転舵輪３Ｌの転舵角の目標値である左目標転舵角δ_Ｌ ^＊および右転舵輪３Ｒの転舵角の目標値である右目標転舵角δ_Ｒ ^＊を演算する。以下において、左目標転舵角δ_Ｌ ^＊および右目標転舵角δ_Ｒ ^＊のうち、車両旋回時に内側にくる車輪（内側車輪）に対する目標転舵角を内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊といい、車両旋回時に外側にくる車輪（外側車輪）の目標転舵角を外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊という場合がある。上位ＥＣＵ２０は、内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊の絶対値が、外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊の絶対値よりも大きくなるように、左目標転舵角δ_Ｌ ^＊および右目標転舵角δ_Ｒ ^＊を演算する。

また、上位ＥＣＵ２０は、所定演算周期毎に、トルクセンサ９によって検出される操舵トルクＴｈ、操舵角センサ８によって検出される操舵角θｈおよび車速センサ１１によって検出される車速Ｖに基づいて、反力モータ７に発生させるべき反力トルクの目標値である目標反力トルクＴ_Ｆ ^＊を演算する。上位ＥＣＵ２０によって演算された左目標転舵角δ_Ｌ ^＊、右目標転舵角δ_Ｒ ^＊および目標反力トルクＴ_Ｆ ^＊は、下位ＥＣＵ３０に送信される。操舵角センサ８によって検出される操舵角θｈおよび車速センサ１１によって検出される車速Ｖも、上位ＥＣＵ２０から下位ＥＣＵ３０に送信される。

図２は、下位ＥＣＵ３０の電気的構成を示すブロック図である。
下位ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータ３１と、マイクロコンピュータ３１によって制御され、左転舵モータ４Ｌに電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２Ｌと、左転舵モータ４Ｌに流れるモータ電流を検出する電流検出部３３Ｌとを含む。下位ＥＣＵ３０は、さらに、マイクロコンピュータ３１によって制御され、右転舵モータ４Ｒに電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２Ｒと、右転舵モータ４Ｒに流れるモータ電流を検出する電流検出部３３Ｒとを含む。下位ＥＣＵ３０は、さらに、マイクロコンピュータ３１によって制御され、反力モータ７に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３４と、反力モータ７に流れるモータ電流を検出する電流検出部３５とを備えている。

マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、左転舵モータ４Ｌおよび右転舵モータ４Ｒを制御するための転舵モータ制御部４０と、反力モータ７を制御するための反力モータ制御部６０とを備えている。

反力モータ制御部６０は、上位ＥＣＵ２０から送信される目標反力トルクＴ_Ｆ ^＊を受信する。反力モータ制御部６０は、受信した目標反力トルクＴ_Ｆ ^＊に基づいて、反力モータ７の駆動回路３４を駆動制御する。具体的には、反力モータ制御部６０は、目標反力トルクＴ_Ｆ ^＊に応じた反力トルクが反力モータ７から発生するように、駆動回路３４を駆動制御する。

転舵モータ制御部４０は、上位ＥＣＵ２０から送信される目標転舵角δ_Ｌ ^＊，δ_Ｒ ^＊、操舵角θｈおよび車速Ｖを受信する。転舵モータ制御部４０は、受信した目標転舵角δ_Ｌ ^＊，δ_Ｒ ^＊、操舵角θｈおよび車速Ｖに基づいて、転舵モータ４Ｌ，４Ｒの駆動回路３２Ｌ，３２Ｒを駆動制御する。以下、転舵モータ制御部４０について、詳しく説明する。
図３は、転舵モータ制御部４０の構成例を示すブロック図である。

転舵モータ制御部４０は、角速度演算部４１Ｌ，４１Ｒと、転舵角リミッタ４２Ｌ，４２Ｒと、転舵角制限値設定部４３と、転舵角偏差演算部４４Ｌ，４４Ｒと、ＰＩ制御部（転舵角）４５Ｌ，４５Ｒと、角速度リミッタ４６Ｌ，４６Ｒと、角速度制限値設定部４７とを含む。転舵モータ制御部４０は、さらに、角速度偏差演算部４８Ｌ，４８Ｒと、ＰＩ制御部（角速度）４９Ｌ，４９Ｒと、電流偏差演算部５０Ｌ，５０Ｒと、ＰＩ制御部（電流）５１Ｌ，５１Ｒと、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部５２Ｌ，５２Ｒとを含む。

角速度演算部４１Ｌは、左転舵角センサ１０Ｌによって検出される左転舵角δ_Ｌを時間微分することによって、左転舵角δ_Ｌの角速度（左転舵角速度）ω_Ｌを演算する。角速度演算部４１Ｒは、右転舵角センサ１０Ｒによって検出される右転舵角δ_Ｒを時間微分することによって、右転舵角δ_Ｌの角速度（右転舵角速度）ω_Ｒを演算する。
転舵角リミッタ４２Ｌは、上位ＥＣＵ２０からの左目標転舵角δ_Ｌ ^＊の絶対値を、転舵角制限値設定部４３によって設定される制限値以下に制限する。転舵角リミッタ４２Ｒは、上位ＥＣＵ２０からの右目標転舵角δ_Ｒ ^＊の絶対値を、転舵角制限値設定部４３によって設定される制限値以下に制限する。転舵角リミッタ４２Ｌ、転舵角リミッタ４２Ｒおよび転舵角制限値設定部４３の動作の詳細については後述する。

転舵角偏差演算部４４Ｌは、転舵角リミッタ４２Ｌによる制限処理後の左目標転舵角δ_Ｌ ^＊と、左転舵角センサ１０Ｌによって検出される左転舵角δ_Ｌとの偏差Δδ_Ｌ（＝δ_Ｌ ^＊−δ_Ｌ）を演算する。転舵角偏差演算部４４Ｒは、転舵角リミッタ４２Ｒによる制限処理後の右目標転舵角δ_Ｒ ^＊と、右転舵角センサ１０Ｒによって検出される右転舵角δ_Ｒとの偏差Δδ_Ｒ（＝δ_Ｒ ^＊−δ_Ｒ）を演算する。

ＰＩ制御部４５Ｌは、転舵角偏差演算部４４Ｌによって演算される左転舵角偏差Δδ_Ｌに対するＰＩ演算を行なうことにより、左転舵角速度の目標値である左目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊を演算する。ＰＩ制御部４５Ｒは、転舵角偏差演算部４４Ｒによって演算される右転舵角偏差Δδ_Ｒに対するＰＩ演算を行なうことにより、右転舵角速度の目標値である右目標転舵角速度ω_Ｒ ^＊を演算する。

角速度リミッタ４６Ｌは、左目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊の絶対値を、角速度制限値設定部４７によって設定される制限値以下に制限する。角速度リミッタ４６Ｒは、右目標転舵角速度ω_Ｒ ^＊の絶対値を、角速度制限値設定部４７によって設定される制限値以下に制限する。角速度リミッタ４６Ｌ，４６Ｒおよび角速度制限値設定部４７の動作の詳細については後述する。

角速度偏差演算部４８Ｌは、角速度リミッタ４６Ｌによる制限処理後の左目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊と、角速度演算部４１Ｌによって演算される左転舵角速度ω_Ｌとの偏差Δω_Ｌ（＝ω_Ｌ ^＊−ω_Ｌ）を演算する。角速度偏差演算部４８Ｒは、角速度リミッタ４６Ｒによる制限処理後の右目標転舵角速度ω_Ｒ ^＊と、角速度演算部４１Ｒによって演算される右転舵角速度ω_Ｒとの偏差Δω_Ｒ（＝ω_Ｒ ^＊−ω_Ｒ）を演算する。

ＰＩ制御部４９Ｌは、角速度偏差演算部４８Ｌによって演算される左転舵角速度偏差Δω_Ｌに対するＰＩ演算を行なうことにより、左転舵モータ４Ｌに流すべき電流の目標値である左目標モータ電流Ｉ_Ｌ ^＊を演算する。ＰＩ制御部４９Ｒは、角速度偏差演算部４８Ｒによって演算される右転舵角速度偏差Δω_Ｒに対するＰＩ演算を行なうことにより、右転舵モータ４Ｒに流すべき電流の目標値である右目標モータ電流Ｉ_Ｒ ^＊を演算する。

電流偏差演算部５０Ｌは、ＰＩ制御部４９Ｌによって演算される左目標モータ電流Ｉ_Ｌ ^＊と、電流検出部３３Ｌによって検出される左モータ電流Ｉ_Ｌとの偏差ΔＩ_Ｌ（＝Ｉ_Ｌ ^＊−Ｉ_Ｌ）を演算する。電流偏差演算部５０Ｒは、ＰＩ制御部４９Ｒによって演算される右目標モータ電流Ｉ_Ｒ ^＊と、電流検出部３３Ｒによって検出される右モータ電流Ｉ_Ｒとの偏差ΔＩ_Ｒ（＝Ｉ_Ｒ ^＊−Ｉ_Ｒ）を演算する。

ＰＩ制御部５１Ｌは、電流偏差演算部５０Ｌによって演算される左モータ電流偏差ΔＩ_Ｌに対するＰＩ演算を行なうことにより、左転舵モータ４Ｌに流れる左モータ電流Ｉ_Ｌを左目標モータ電流Ｉ_Ｌ ^＊に導くための左モータ駆動指令値を生成する。ＰＩ制御部５１Ｒは、電流偏差演算部５０Ｒによって演算される右モータ電流偏差ΔＩ_Ｒに対するＰＩ演算を行なうことにより、右転舵モータ４Ｒに流れる右モータ電流Ｉ_Ｒを右目標モータ電流Ｉ_Ｒ ^＊に導くための右モータ駆動指令値を生成する。

ＰＷＭ制御部５２Ｌは、左モータ駆動指令値に対応するデューティ比の左ＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路３２Ｌに供給する。これにより、左モータ駆動指令値に対応した電力が左転舵モータ４Ｌに供給されることになる。ＰＷＭ制御部５２Ｒは、右モータ駆動指令値に対応するデューティ比の右ＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路３２Ｒに供給する。これにより、右モータ駆動指令値に対応した電力が右転舵モータ４Ｒに供給されることになる。

転舵角偏差演算部４４ＬおよびＰＩ制御部４５Ｌは、角度フィードバック制御手段を構成している。この角度フィードバック制御手段の働きによって、左転舵輪３Ｌの転舵角δ_Ｌが、転舵角リミッタ４２Ｌによる制限処理後の左目標転舵角δ_Ｌ ^＊に近づくように制御される。また、角速度偏差演算部４８ＬおよびＰＩ制御部４９Ｌは、角速度フィードバック制御手段を構成している。この角速度フィードバック制御手段の働きによって、左転舵角速度ω_Ｌが、角速度リミッタ４６Ｌによる制限処理後の左目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊に近づくように制御される。また、電流偏差演算部５０ＬおよびＰＩ制御部５１Ｌは、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、左転舵モータ４Ｌに流れるモータ電流Ｉ_Ｌが、ＰＩ制御部４９Ｌによって演算される左目標モータ電流Ｉ_Ｌ ^＊に近づくように制御される。

同様に、転舵角偏差演算部４４ＲおよびＰＩ制御部４５Ｒは、角度フィードバック制御手段を構成している。この角度フィードバック制御手段の働きによって、右転舵輪３Ｒの転舵角δ_Ｒが、転舵角リミッタ４２Ｒによる制限処理後の右目標転舵角δ_Ｒ ^＊に近づくように制御される。また、角速度偏差演算部４８ＲおよびＰＩ制御部４９Ｒは、角速度フィードバック制御手段を構成している。この角速度フィードバック制御手段の働きによって、右転舵角速度ω_Ｒが、角速度リミッタ４６Ｒによる制限処理後の右目標転舵角速度ω_Ｒ ^＊に近づくように制御される。また、電流偏差演算部５０ＲおよびＰＩ制御部５１Ｒは、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、右転舵モータ４Ｒに流れるモータ電流Ｉ_Ｒが、ＰＩ制御部４９Ｒによって演算される右目標モータ電流Ｉ_Ｒ ^＊に近づくように制御される。

次に、転舵角リミッタ４２Ｌ、転舵角リミッタ４２Ｒおよび転舵角制限値設定部４３の動作について詳しく説明する。
転舵角制限値設定部４３は、受信した操舵角θｈに基づいて、受信した左目標転舵角δ_Ｌ ^＊および右目標転舵角δ_Ｒ ^＊のうち、いずれが内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊であり、いずれが外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊であるかを判定する。具体的には、転舵角制限値設定部４３は、操舵角θｈが零または正である場合には、直進走行または右旋回方向に操舵が行われていると判断し、右目標転舵角δ_Ｒ ^＊が内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊であり、左目標転舵角δ_Ｌ ^＊が外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊であると判定する。この場合には、転舵角制限値設定部４３は、右目標転舵角δ_Ｒ ^＊を内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊として設定し、左目標転舵角δ_Ｌ ^＊を外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊として設定する。

一方、操舵角θｈが負である場合には、転舵角制限値設定部４３は、左旋回方向に操舵が行われていると判断し、左目標転舵角δ_Ｌ ^＊が内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊であり、右目標転舵角δ_Ｒ ^＊が外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊であると判定する。この場合には、転舵角制限値設定部４３は、左目標転舵角δ_Ｌ ^＊を内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊として設定し、右目標転舵角δ_Ｒ ^＊を外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊として設定する。

前述したように内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊の絶対値｜δ_ｉｎ ^＊｜は、外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊の絶対値｜δ_ｏｕｔ ^＊｜よりも大きい値に設定されるが、これらの差の絶対値｜δ_ｉｎ ^＊−δ_ｏｕｔ ^＊｜（以下、「内外輪目標転舵角差」という。）が大きくなりすぎると安定した走行ができなくなるおそれがある。そこで、この実施形態では、図４に示すように、内外輪目標転舵角差の許容上限値α（α＞０）を、外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊の絶対値｜δ_ｏｕｔ ^＊｜に応じて予め設定している。図４に示されるように、内外輪目標転舵角差の許容上限値αは、外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊の絶対値｜δ_ｏｕｔ ^＊｜が大きくなるほど大きくなるように設定されている。

転舵角制限値設定部４３は、外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊の絶対値と内外輪目標転舵角差の許容上限値αとの関係（図４参照）を記憶したマップに基づいて、受信した外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊の絶対値｜δ_ｏｕｔ ^＊｜に応じた内外輪目標転舵角差の許容上限値αを設定する。次に、転舵角制限値設定部４３は、次式(1)に基づいて、内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊の絶対値｜δ_ｉｎ ^＊｜に対する制限値β（β＞０）を演算する。

β＝｜δ_ｏｕｔ ^＊｜＋α …(1)
そして、転舵角制限値設定部４３は、転舵角リミッタ４２Ｌおよび転舵角リミッタ４２Ｒのうち、今演算周期において内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊が入力されるリミッタ（以下、「内側目標転舵角リミッタ４２_ｉｎ」という場合がある。）に、前記制限値βを設定する。内側目標転舵角リミッタ４２_ｉｎは、それに入力される内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊の絶対値を制限値β以下に制限して出力する。つまり、内側目標転舵角リミッタ４２_ｉｎに入力される内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊の絶対値が制限値β以下の場合には、内側目標転舵角リミッタ４２_ｉｎは、それに入力される内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊をそのまま出力する。一方、内側目標転舵角リミッタ４２_ｉｎに入力される内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊の絶対値が制限値βよりも大きい場合には、内側目標転舵角リミッタ４２_ｉｎは、それに入力される内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊の絶対値を制限値βに置き換えて出力する。この際、内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊の符号は変更されない。

転舵角制限値設定部４３は、転舵角リミッタ４２Ｌおよび転舵角リミッタ４２Ｒのうち、今演算周期において外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊が入力されるリミッタ（以下、「外側目標転舵角リミッタ４２_ｏｕｔ」という場合がある。）を、非作動状態とする。したがって、外側目標転舵角リミッタ４２_ｏｕｔは、それに入力される外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊をそのまま出力する。

転舵角制限値設定部４３は、「許容上限値設定手段」の一例である。また、転舵角制限値設定部４３および転舵角リミッタ４２_Ｌ，４２_Ｒは、「目標転舵角制限手段」の一例である。
この実施形態によれば、内外輪目標転舵角差｜δ_ｉｎ ^＊−δ_ｏｕｔ ^＊｜が転舵角制限値設定部４３によって設定される許容上限値αを超えた場合には、内外輪目標転舵角差｜δ_ｉｎ ^＊−δ_ｏｕｔ ^＊｜が許容上限値α以下となるように、内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊の絶対値が制限される。このため、上位ＥＣＵ２０の故障、通信異常等によって、上位ＥＣＵ２０から下位ＥＣＵ３０に不適切な目標転舵角δ_Ｌ ^＊，δ_Ｒ ^＊が与えられた場合でも、安定した走行が行えるようになる。

次に、角速度リミッタ４６Ｌ，４６Ｒおよび角速度制限値設定部４７の動作について詳しく説明する。
角速度制限値設定部４７は、車速Ｖと目標転舵角速度の制限値γとの関係を記憶したマップに基づいて、受信した車速Ｖに対応した目標転舵角速度の制限値γを設定する。図５は、車速Ｖと目標転舵角速度の制限値γとの関係を示すグラフである。目標転舵角速度の制限値γは、車速Ｖが大きくなるほど、小さくなるように設定されている。これは、車速Ｖが大きいときに転舵角速度が大きくなると車両が不安定となるおそれがあるからである。また、低速状態で行われる車庫入れ時には、大きな転舵角速度での転舵が要求されることもあるからである。

角速度制限値設定部４７は、各角速度リミッタ４６Ｌ，４６Ｒに前記制限値γを設定する。各角速度リミッタ４６Ｌ，４６Ｒは、それに入力される目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊，ω_Ｒ ^＊の絶対値を、制限値γ以下に制限する。各角速度リミッタ４６Ｌ，４６Ｒは、それに入力される目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊，ω_Ｒ ^＊の絶対値が制限値γ以下である場合には、各角速度リミッタ４６Ｌ，４６Ｒは、それに入力される目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊，ω_Ｒ ^＊をそのまま出力する。一方、各角速度リミッタ４６Ｌ，４６Ｒに入力される目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊，ω_Ｒ ^＊の絶対値が制限値γより大きい場合には、各角速度リミッタ４６Ｌ，４６Ｒは、それに入力される目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊，ω_Ｒ ^＊の絶対値をγに置き換えて出力する。この際、目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊，ω_Ｒ ^＊の符号は変更されない。角速度制限値設定部４７は、「角速度制限値設定部」の一例である。角速度リミッタ４６Ｌ，４６Ｒは、「転舵角速度制限手段」の一例である。

この実施形態では、目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊，ω_Ｒ ^＊の絶対値が車速Ｖに応じた制限値γよりも大きいときは、目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊，ω_Ｒ ^＊の絶対値が制限値γ以下となるように制限される。これにより、より安定した走行が行えるようになる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、転舵角制限値設定部４３は、受信した操舵角θｈに基づいて、受信した左目標転舵角δ_Ｌ ^＊および右目標転舵角δ_Ｒ ^＊のうち、いずれが内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊であり、いずれが外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊であるかを判定している。しかし、転舵角制限値設定部４３は、受信した左目標転舵角δ_Ｌ ^＊および右目標転舵角δ_Ｒ ^＊のうち、絶対値の大きい方を内側目標転舵角δ_ｉｎ ^＊であると判定し、絶対値の小さい方を外側目標転舵角δ_ｏｕｔ ^＊であると判定してもよい。

また、前述の実施形態では、ＰＩ制御部（転舵角）４５Ｌ，４５Ｒの後段に、目標角速度を制限するための各角速度リミッタ４６Ｌ，４６Ｒが設けられているが、角速度偏差演算部４８Ｌ，４８Ｒの後段に目標角速度を制限するためのリミッタを設けてもよい。また、各角速度リミッタ４６Ｌ，４６Ｒの代わりに、ＰＩ制御部（角速度）４９Ｌ，４９Ｒの後段に、目標電流を制限するためのリミッタを設けてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…車両用操舵装置、２…ステアリングホイール、３Ｌ…左転舵輪、３Ｒ…右転舵輪、４Ｌ…左転舵モータ、４Ｒ…右転舵モータ、５Ｌ…左転舵機構、５Ｒ…右転舵機構、２０…上位ＥＣＵ、３０…下位ＥＣＵ、３１…マイクロコンピュータ、４０…転舵モータ制御部、４２Ｌ，４２Ｒ…転舵角リミッタ、４３…転舵角制限値設定部、４６Ｌ，４６Ｒ…角速度リミッタ、４７…角速度制限値設定部

Claims (3)

1. 左転舵輪および右転舵輪を個別に転舵するための左転舵機構および右転舵機構を含み、操向のために操作される操舵部材と前記左転舵機構および右転舵機構とが機械的に結合されておらず、前記左転舵機構が左転舵モータによって駆動され、前記右転舵機構が右転舵モータによって駆動される車両用操舵装置であって、
   前記左転舵輪の転舵角の目標値である左目標転舵角および前記右転舵輪の転舵角の目標値である右目標転舵角を設定する上位制御装置と、
   前記上位制御装置から受信した前記左目標転舵角および前記右目標転舵角に基づいて、前記左転舵モータおよび前記右転舵モータを駆動制御する下位制御装置とを含み、
   前記下位制御装置は、
   前記左目標転舵角および前記右目標転舵角のうちから選択される一方の目標転舵角に応じて、前記左目標転舵角と前記右目標転舵角との差の絶対値の許容上限値を設定する許容上限値設定手段と、
   前記左目標転舵角と前記右目標転舵角との差の絶対値が、前記許容上限値設定手段によって設定される前記許容上限値以下となるように、前記左目標転舵角および前記右目標転舵角のうちから選択される一方の目標転舵角の絶対値を制限する目標転舵角制限手段とを含む、車両用操舵装置。
2. 前記許容上限値設定手段は、
   前記左目標転舵角および前記右目標転舵角のうちのいずれが旋回内側車輪の目標転舵角であり、いずれが旋回外側車輪の目標転舵角であるかを特定する手段と、
   特定された旋回外側車輪の目標転舵角を外側目標転舵角とし、特定された旋回内側車輪の目標転舵角を内側目標転舵角として、前記外側目標転舵角に応じて、前記外側目標転舵角と前記内側目標転舵角との差の絶対値の許容上限値を演算する手段とを含み、
   前記目標転舵角制限手段は、前記外側目標転舵角と前記内側目標転舵角との差の絶対値が、前記許容上限値設定手段によって設定される前記許容上限値以下となるように、前記内側目標転舵角の絶対値を制限するように構成されている、請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記下位制御装置は、
   車速を取得する車速取得手段と、
   前記車速取得手段によって取得された車速に基づいて、転舵角速度制限値を設定する転舵角速度制限値設定手段と、
   前記左転舵輪の転舵角速度および前記右転舵輪の転舵角速度が、前記転舵角速度制限値設定手段によって設定された転舵角速度制限値以下となるように、前記左転舵モータおよび前記右転舵モータの回転速度を制御する転舵角速度制限手段とをさらに含む、請求項１または２に記載の車両用操舵装置。

Images