特開 2022-77894 制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022077894

(43)【公開日】2022-05-24

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/028 20160101AFI20220517BHJP

【ＦＩ】

H02P29/028

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020188956

(22)【出願日】2020-11-12

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】中島 悠貴

【テーマコード（参考）】

5H501

【Ｆターム（参考）】

5H501AA20

5H501DD08

5H501EE08

5H501GG01

5H501HA20

5H501HB07

5H501HB16

5H501JJ03

5H501JJ12

5H501JJ17

5H501JJ18

5H501JJ25

5H501KK06

5H501LL22

5H501LL35

5H501LL52

5H501MM09

5H501MM11

(57)【要約】

【課題】装置に所望の機能を発揮させるように制御部で用いるクロックの周波数の変化を考慮した設定の変更を実現できる制御装置を提供する。
【解決手段】操舵制御装置３０は、ＥＰＳの動作を制御する。操舵制御装置３０は、異なる周波数を有する各クロックＣＬ１，ＣＬ２のいずれかを用いてＥＰＳの動作を制御する制御部７２を備えている。制御部７２は、機能演算部８８と、機能演算部選択部８７とを有するように構成されている。機能演算部８８は、ＥＰＳに対して操舵制御機能を発揮させるべく動作を制御するために必要なモータ制御信号Ｓｍを演算するように動作する機能演算部を複数有している。機能演算部選択部８７は、モータ制御信号Ｓｍを演算する際に制御部７２で用いる各クロックＣＬ１，ＣＬ２に応じた各機能演算部のいずれかを動作させるべく選択するように構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所望の機能を発揮する装置の動作を制御する制御装置であって、
異なる周波数を有する複数のクロックのうちのいずれかのクロックを用いて前記装置の動作を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記クロックを用いて前記装置に対して前記所望の機能を発揮させるべく動作を制御するために必要な情報を演算するように動作する複数の機能演算部と、
前記情報を演算する際に前記制御部で用いる前記クロックが有する周波数に適した前記機能演算部を動作させるべく、前記制御部で用いる前記クロックが有する周波数に基づいて、前記複数の機能演算部のなかから動作させる前記機能演算部を選択する機能演算部選択部と、を有するように構成されている制御装置。

【請求項2】

前記複数のクロックは、第１クロックと、第２クロックとを含み、
前記制御部は、前記クロックの状態を監視するクロック監視部と、
前記クロック監視部の監視結果に基づいて、前記制御部が用いる前記クロックとして複数のクロックのうちのいずれかを設定するクロック設定部と、をさらに有し、
前記クロック設定部は、前記クロック監視部の監視結果として、前記第１クロックが異常でない場合に前記第１クロックをメインクロックとして前記制御部が用いるように設定する一方、前記クロック監視部の監視結果として、前記第１クロックが異常である場合に前記第２クロックをバックアップクロックとして前記制御部が用いるように設定するように構成されている請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記制御部に対して外部に設けられた発振器から入力されるクロックに基づき前記メインクロックを生成するメインクロック生成部と、
前記制御部に対して内部に設けられた発振回路から入力されるクロックに基づき前記バックアップクロックを生成するバックアップクロック生成部と、をさらに有するように構成されている請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記バックアップクロックが有する周波数は、前記メインクロックが有する周波数と比較して低く設定されている請求項３に記載の制御装置。

【請求項5】

前記装置は、車両に搭載されて当該車両に設けられたステアリングホイール及び転舵輪の少なくともいずれかを動作させるべく機能する操舵装置であり、
前記制御部は、前記操舵装置の動作を制御するべく当該操舵装置に設けられたモータの動作を制御するように構成されている請求項１～４のうちいずれか一項に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、モータの制御を実行するべく動作する第１のマイクロコントローラ（以下、「マイコン」という。）と第２のマイコンとを備えたモータ制御装置が開示されている。このモータ制御装置では、第１のマイコンが演算した情報の一部を第２のマイコンに出力する等してモータの制御が実行される。そして、第１のマイコンは、モータの制御を実行するべく情報を演算するために必要とするクロックが正しく供給されない場合であっても、第２のマイコンから供給されるバックアップクロックを用いた情報の演算を可能にしてモータの制御の継続を可能にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－２０１２６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、第１のマイコンでは、第２のマイコンから供給されるバックアップクロックを用いて情報の演算を可能にする場合、元々用いていたクロックと、バックアップクロックとの間でクロックの周波数が異なることが考えられる。この場合、第１のマイコンでは、モータに所望の機能を発揮させるように第１のマイコンで用いるクロックの周波数の変化を考慮した設定の変更が必要である。これは、上記モータ制御装置に限らず、モータ以外を制御対象にするとともに当該制御対象の制御を実行するべく情報を演算するためにクロックを必要とする制御装置において同様に生じる課題である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する制御装置は、所望の機能を発揮する装置の動作を制御する制御装置であって、異なる周波数を有する複数のクロックのうちのいずれかのクロックを用いて前記装置の動作を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記クロックを用いて前記装置に対して前記所望の機能を発揮させるべく動作を制御するために必要な情報を演算するように動作する複数の機能演算部と、前記情報を演算する際に前記制御部で用いる前記クロックが有する周波数に適した前記機能演算部を動作させるべく、前記制御部で用いる前記クロックが有する周波数に基づいて、前記複数の機能演算部のなかから動作させる前記機能演算部を選択する機能演算部選択部と、を有するように構成されている。

【0006】

上記構成によれば、制御部で用いるクロックとして複数のクロックを有している場合であっても、それぞれの場合で用いるクロックの周波数に適した機能演算部を動作させることができるように、複数の機能演算部のなかから動作させる機能演算部が選択される。この場合、制御部では、装置に所望の機能を発揮させるように制御部で用いるクロックの周波数の変化を考慮した設定の変更を、機能演算部を選択するといった機能演算部選択部の機能を通じて実現できる。

【0007】

上記制御装置において、前記複数のクロックは、第１クロックと、第２クロックとを含み、前記制御部は、前記クロック監視部の監視結果に基づいて、前記制御部が用いる前記クロックとして複数のクロックのうちのいずれかを設定するクロック設定部と、をさらに有し、前記クロック設定部は、前記クロック監視部の監視結果として、前記第１クロックが異常でない場合に前記第１クロックをメインクロックとして前記制御部が用いるように設定する一方、前記クロック監視部の監視結果として、前記第１クロックが異常である場合に前記第２クロックをバックアップクロックとして前記制御部が用いるように設定するように構成されていることが好ましい。

【0008】

上記構成によれば、メインクロックが異常であるか否かに応じてメインクロックと、バックアップクロックとのいずれを制御部で用いるのか設定可能であることで、制御部で用いるクロックについての冗長化を実現できる。このように制御部で用いるクロックについての冗長化を図るにしても、メインクロックが異常であるか否かに関係なく、それぞれの場合で用いるクロックの周波数に適した機能演算部を動作させることができる。つまり、制御部は、メインクロックが異常であるか否かに関係なく、それぞれの場合で装置に所望の機能を発揮させられる。

【0009】

上記制御装置において、前記制御部は、前記制御部に対して外部に設けられた発振器から入力されるクロックに基づき前記メインクロックを生成するメインクロック生成部と、前記制御部に対して内部に設けられた発振回路から入力されるクロックに基づき前記バックアップクロックを生成するバックアップクロック生成部と、をさらに有するように構成されていることが好ましい。

【0010】

上記構成によれば、バックアップクロックについては、例えば、一般的に中央処理装置と組み合わせてマイコンの内部に設けられた発振回路を流用できる。この場合、制御装置にバックアップクロックの構成を追加するための変更規模が抑えられる。

【0011】

ここで、バックアップクロックについては、上述のように、制御部に対して内部に設けられた発振回路から入力されるクロックに基づき生成するように構成する場合、発振回路が発熱して制御装置の機能の低下に繋がることが懸念される。

【0012】

そこで、上記制御装置において、前記バックアップクロックが有する周波数は、前記メインクロックが有する周波数と比較して低く設定されていることが好ましい。
上記構成によれば、バックアップクロックが有する周波数については、あくまでメインクロックの機能の失陥をバックアップする位置付けであることを考慮すれば、メインクロックが有する周波数と比較して低く設定できる。この場合、制御部に対して内部に設けられた発振回路から入力されるクロックに基づきバックアップクロックを生成するとして、発振回路が発熱するにしてもその程度が比較的に小さくなり、制御装置の機能の低下が抑えられる。

【0013】

上記制御装置において、前記装置は、車両に搭載されて当該車両に設けられたステアリングホイール及び転舵輪の少なくともいずれかを動作させるべく機能する操舵装置であり、前記制御部は、前記操舵装置の動作を制御するべく当該操舵装置に設けられたモータの動作を制御するように構成されていることが好ましい。

【0014】

上記構成のように、上述の制御装置を採用した操舵装置では、操舵装置に所望の機能を発揮させるように制御部で用いるクロックの周波数の変化を考慮した設定の変更を実現できる。これは、操舵装置の商品性の向上を図るのに効果的である。

【発明の効果】

【0015】

本発明の制御装置によれば、装置に所望の機能を発揮させるように制御部で用いるクロックの周波数の変化を考慮した設定の変更を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成図。

【図2】第１実施形態の操舵制御装置の概略構成を示すブロック図。

【図3】第１実施形態の機能演算部の機能を示すブロック図。

【図4】第１実施形態の第１機能演算部について第１－１周辺機能部の機能を示すブロック図。

【図5】第１実施形態の第２機能演算部について第２－１周辺機能部の機能を示すブロック図。

【図6】第１実施形態の第１機能演算部について第１－１周辺機能部の操舵制御機能を示すブロック図。

【図7】第２実施形態の第２機能演算部について第２－１周辺機能部の操舵制御機能を示すブロック図。

【図8】第３実施形態の第１機能演算部について第１－１周辺機能部の操舵制御機能を示すブロック図。

【図9】第３実施形態の第２機能演算部について第２－１周辺機能部の操舵制御機能を示すブロック図。

【図10】第３実施形態の第１機能演算部について第１－１周辺機能部の機能を示すブロック図。

【図11】変形例の機能演算部の機能を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

＜第１実施形態＞
以下、制御装置を電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に適用した第１実施形態を図面に従って説明する。

【0018】

図１に示すように、ＥＰＳ１は、運転者のステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１５を転舵させる操舵機構２と、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構３と、アシスト機構３を制御する制御装置としての操舵制御装置３０とを備えている。

【0019】

操舵機構２は、ステアリングホイール１０と、ステアリングホイール１０と固定されたステアリング軸１１とを備えている。ステアリング軸１１は、ステアリングホイール１０と一体回転する。ステアリング軸１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラム軸１１ａと、コラム軸１１ａの下端部に連結された中間軸１１ｂと、中間軸１１ｂの下端部に連結されたピニオン軸１１ｃとを有している。ピニオン軸１１ｃの下端部は、ラックアンドピニオン機構１３を介してラック軸１２に連結されている。なお、ラック軸１２は、ラックハウジング１６に支持されている。ラック軸１２の両端には、タイロッド１４を介して、左右の転舵輪１５が連結されている。したがって、ステアリングホイール１０、すなわちステアリング軸１１の回転運動は、ラックアンドピニオン機構１３を介してラック軸１２の軸方向の往復直線運動に変換される。ラック軸１２の往復直線運動は、ラック軸１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して左右の転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

【0020】

ラック軸１２の周囲には、アシスト機構３を構成する要素として、操舵機構２に対して付与するアシスト力の発生源であるモータ２０が設けられている。例えば、モータ２０は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の三相の駆動電力に基づいて回転する三相ブラシレスモータである。モータ２０は、ラックハウジング１６に対してその外部から取り付けられている。また、ラックハウジング１６の内部には、アシスト機構３を構成する要素として、ラック軸１２の周囲に一体的に取り付けられたボールねじ機構２１と、モータ２０の回転軸２０ａの回転力をボールねじ機構２１に伝達するベルト式減速機構２２とが設けられている。モータ２０の回転軸２０ａの回転力は、ベルト式減速機構２２及びボールねじ機構２１を介して、ラック軸１２を軸方向に往復直線運動させる力に変換される。このラック軸１２に付与される軸方向の力がアシスト力となり、転舵輪１５の転舵角を変化させる。

【0021】

操舵制御装置３０には、車両に設けられた各種のセンサが接続されている。操舵制御装置３０は、各種センサの検出信号に基づいてモータ２０を制御する。各種センサとしては、例えばトルクセンサ４０と、回転角センサ４１と、車速センサ４２とが設けられている。トルクセンサ４０は、ピニオン軸１１ｃに設けられている。トルクセンサ４０は、運転者のステアリング操作に伴いステアリング軸１１に付与される操舵トルクＴｈを検出する。トルクセンサ４０は、ピニオン軸１１ｃの途中に設けられたトーションバーの捩れに基づいて操舵トルクＴｈを検出する。回転角センサ４１は、モータ２０に設けられている。回転角センサ４１は、モータ２０の回転軸２０ａの回転角θを３６０度の範囲内の相対角で検出する。車速センサ４２は、車両の走行速度を示す情報として設定される車速値Ｖを検出する。

【0022】

操舵制御装置３０には、ＣＡＮ等の車載ネットワーク５０を介して自動運転制御装置６０が接続されている。自動運転制御装置６０は、操舵制御装置３０とは別に車両に設けられている。自動運転制御装置６０は、車両の快適性をより向上させるための様々な運転支援あるいは運転を代替する自動運転機能を発揮するべく操舵機構２、すなわちＥＰＳ１の動作を制御するものである。自動運転制御装置６０は、その時々の車両の状態に基づき最適な制御方法を求める。自動運転制御装置６０は、求められる制御方法に応じて操舵制御装置３０を含む各種の車載制御装置に対して個別の制御を指令する。自動運転制御装置６０は、自動運転機能を車両の快適性の高さの異なる複数段階に分類し、段階に応じた制御を指令する。

【0023】

本実施形態において、自動運転機能は、例えば、運転者によるステアリング操作を必要とするなかで運転支援をする快適性が低い低段階、特定の場所での運転を代替する快適性が中程度の中段階、場所に関係なく運転を代替する快適性が高程度の高段階の３段階に分類されている。低段階の自動運転機能は、例えば、車両の車線逸脱を防止する機能である。中段階の自動運転機能は、例えば、高速道路に限り運転を代替する機能である。高段階の自動運転機能は、例えば、高速道路等、道路に関係なく運転を代替する機能である。

【0024】

そして、自動運転制御装置６０は、段階に応じた自動運転機能を実現するための制御量として角度で定義される自動運転制御量θｘを生成する。自動運転制御量θｘは、いずれの段階に応じた自動運転機能を実現するのかについての情報も併せ持つものである。自動運転制御装置６０には、車両の状態を把握するための、図示しないが、例えば、車速センサ４２及び車線認識用のカメラを含む各種の検出装置が接続されている。自動運転制御装置６０では、上記検出装置を通じて検出された車両の状態に基づいて、実現する段階に応じた自動運転機能についての角度の次元を有する値として自動運転制御量θｘが演算される。こうして得られた自動運転制御量θｘは、操舵制御装置３０に出力される。

【0025】

次に、操舵制御装置３０の電気的構成について説明する。
図２に示すように、操舵制御装置３０は、外部発振子７１と、制御部７２と、電流センサ７３と、駆動回路７４とを有している。

【0026】

外部発振子７１としては、例えば水晶素子等が採用されている。外部発振子７１は、操舵制御装置３０の構成の一部として、制御部７２とは別に設けられている。外部発振子７１は、基本周波数のクロックＣＬａを生成するクロック源である。

【0027】

制御部７２は、図示しない中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」という。）やメモリを備えた、所謂、マイクロコントローラである。制御部７２では、所定の演算周期ごとにメモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、各種の処理が実行される。制御部７２には、クロックＣＬａと、操舵トルクＴｈと、回転角θと、車速値Ｖと、実電流値Ｉと、自動運転制御量θｘとが入力される。実電流値Ｉは、駆動回路７４とモータ２０との間の各相の給電線に設けられている電流センサ７３により検出される。なお、図２では、説明の便宜上、各相の給電線及び各相の電流センサを１つにまとめて図示している。制御部７２は、クロックＣＬａと、操舵トルクＴｈと、回転角θと、車速値Ｖと、実電流値Ｉと、自動運転制御量θｘとに基づきモータ制御信号Ｓｍを演算する。なお、制御部７２は、モータ制御信号Ｓｍを演算する際、内部的に実行する後述の各種の演算処理の結果も合わせて用いる。

【0028】

駆動回路７４には、複数のスイッチング素子を有する周知のＰＷＭインバータが採用されている。駆動回路７４は、モータ制御信号Ｓｍに応じて各スイッチング素子がオンオフして、モータ２０の各相のモータコイルへの通電パターンが切り替わることにより、３相の駆動電力をモータ２０に出力する。モータ制御信号Ｓｍは、それぞれ各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するゲートオンオフ信号となっている。

【0029】

次に、制御部７２の構成について詳しく説明する。
制御部７２は、メインクロック生成部８１と、内部発振回路８２と、バックアップクロック生成部８３と、クロック監視部８４と、クロック設定部８５と、分周器８６と、機能演算部選択部８７と、機能演算部８８とを有している。

【0030】

メインクロック生成部８１には、クロックＣＬａが入力される。メインクロック生成部８１は、基本周波数のクロックＣＬａを所定の倍数で逓倍することにより、クロックＣＬａの周波数を逓倍した周波数を有するメインクロックＣＬ１を生成する。メインクロック生成部８１は、クロックＣＬａを所定の倍数で逓倍する機能を有する、所謂、位相同期回路である。こうして得られたメインクロックＣＬ１は、クロック監視部８４及びクロック設定部８５に出力される。本実施形態において、メインクロックＣＬ１は第１クロックに相当する。

【0031】

内部発振回路８２は、制御部７２の構成の一部として、外部発振子７１とは別に設けられている。内部発振回路８２は、基本周波数のクロックＣＬｂを生成するクロック源である。内部発振回路８２が生成するクロックＣＬｂが有する周波数は、外部発振子７１が生成するクロックＣＬａが有する周波数と比較して低く設定されている。内部発振回路８２としては、例えば、抵抗及びコンデンサにより構成されたＲＣ発振回路が採用される。

【0032】

バックアップクロック生成部８３には、クロックＣＬｂが入力される。バックアップクロック生成部８３は、基本周波数のクロックＣＬｂを所定の倍数で逓倍することにより、クロックＣＬｂを逓倍した周波数を有するバックアップクロックＣＬ２を生成する。つまり、バックアップクロックＣＬ２が有する周波数は、メインクロックＣＬ１が有する周波数と比較して低く設定されている。バックアップクロック生成部８３は、メインクロック生成部８１と同様の機能を有する、所謂、位相同期回路である。こうして得られたバックアップクロックＣＬ２は、クロック設定部８５に出力される。本実施形態において、バックアップクロックＣＬ２は第２クロックに相当する。

【0033】

クロック監視部８４は、メインクロックＣＬ１の状態を監視する。クロック監視部８４は、外部発振子７１が故障したり、外部発振子７１が動作するのに必要な電力が不足したりする等して、メインクロックＣＬ１が正しく供給されないクロック異常であるか否かのクロックの状態を監視する。クロック監視部８４は、メインクロックＣＬ１が途切れたり、メインクロックＣＬ１の周波数が異常値になったりする場合にクロック異常であることを検出する。

【0034】

そして、クロック監視部８４は、クロック異常を検出する場合、クロック異常を検出したことを示す情報として、エラーフラグＦ＿ｅｒｒを生成する。こうして得られたエラーフラグＦ＿ｅｒｒは、クロック設定部８５及び機能演算部選択部８７に出力される。一方、クロック監視部８４は、クロック異常を検出しない場合、エラーフラグＦ＿ｅｒｒを生成しない。つまり、本実施形態では、クロック監視部８４がエラーフラグＦ＿ｅｒｒを生成しない場合、クロック異常が検出されていないことを示す。

【0035】

クロック設定部８５には、メインクロックＣＬ１と、バックアップクロックＣＬ２と、エラーフラグＦ＿ｅｒｒとが入力される。メインクロックＣＬ１はクロック設定部８５の第１入力Ｎ１に入力されるとともに、バックアップクロックＣＬ２はクロック設定部８５の第２入力Ｎ２に入力される。クロック設定部８５は、エラーフラグＦ＿ｅｒｒが入力されていない場合、第１入力Ｎ１に入力されるメインクロックＣＬ１を、制御部７２が各種センサから検出信号を入力する等、各種の演算処理を実行する演算タイミングを規定するクロックとして用いるように設定する。この場合、クロック設定部８５は、分周器８６を介して機能演算部８８にメインクロックＣＬ１を出力する出力状態を設定する。一方、クロック設定部８５は、エラーフラグＦ＿ｅｒｒが入力される場合、第２入力Ｎ２に入力されるバックアップクロックＣＬ２を、制御部７２が各種センサから検出信号を入力する等、各種の演算処理を実行する演算タイミングを規定するクロックとして用いるように設定する。この場合、クロック設定部８５は、分周器８６を介して機能演算部８８にバックアップクロックＣＬ２を出力する出力状態を設定する。なお、クロック監視部８４は、例えば、クロック異常を検出しない場合、クロック異常を検出していないことを示す情報として、正常フラグを生成してクロック設定部８５に出力するようにしてもよい。この場合、クロック設定部８５は、正常フラグが入力されている間、第１入力Ｎ１に入力されるメインクロックＣＬ１を機能演算部８８に出力する出力状態を設定するようにしてもよい。

【0036】

こうして適切な値として選択されるクロックは、クロック異常が検出されていない間、外部発振子７１に基づき生成されたメインクロックＣＬ１が機能演算部８８に出力される。また、適切な値として選択されるクロックは、クロック異常が検出される間、外部発振子７１に基づき生成されたメインクロックＣＬ１ではなく、内部発振回路８２に基づき生成されたバックアップクロックＣＬ２が機能演算部８８に出力される。

【0037】

つまり、制御部７２は、クロック異常が検出されない、すなわちメインクロックＣＬ１を正しく供給できる間、外部発振子７１を基にしたメインクロックＣＬ１を用いて、各種センサから検出信号を入力する等、各種の演算処理を実行する演算タイミングを規定する通常制御を実行する。一方、制御部７２は、クロック異常が検出される、すなわちメインクロックＣＬ１を正しく供給できない間、内部発振回路８２を基にしたバックアップクロックＣＬ２を用いて、各種センサから検出信号を入力する等、各種の演算処理を実行する演算タイミングを規定するバックアップ制御を実行する。

【0038】

なお、分周器８６は、クロック設定部８５を通じて得られるクロックを所定の分周比で分周したクロックを機能演算部８８に出力する。本実施形態では、例えば、分周器８６を削除して、クロック設定部８５を通じて得られるクロックをそのまま機能演算部８８に出力するようにしてもよい。

【0039】

機能演算部選択部８７には、エラーフラグＦ＿ｅｒｒが入力される。機能演算部選択部８７は、エラーフラグＦ＿ｅｒｒが入力されていない場合、制御部７２がメインクロックＣＬ１を用いた通常制御を実行することを示す情報として、通常制御フラグＦ＿ｆ１を生成する。一方、機能演算部選択部８７は、エラーフラグＦ＿ｅｒｒが入力されている場合、制御部７２がバックアップクロックＣＬ２を用いたバックアップ制御を実行することを示す情報として、バックアップ制御フラグＦ＿ｆ２を生成する。こうして得られた各制御フラグＦ＿ｆ１，Ｆ＿ｆ２は、機能演算部８８に出力される。つまり、本実施形態において、機能演算部選択部８７は、通常制御フラグＦ＿ｆ１を生成する場合、通常制御及びバックアップ制御のうちの、メインクロックＣＬ１を用いた通常制御を実行するように機能演算部８８の機能を選択することを示す。また、機能演算部選択部８７は、バックアップ制御フラグＦ＿ｆ２を生成する場合、通常制御及びバックアップ制御のうちの、バックアップクロックＣＬ２を用いたバックアップ制御を実行するように機能演算部８８の機能を選択することを示す。

【0040】

機能演算部８８には、クロック設定部８５を通じて得られる各クロックＣＬ１，ＣＬ２と、機能演算部選択部８７を通じて得られる各制御フラグＦ＿ｆ１，Ｆ＿ｆ２と、操舵トルクＴｈと、車速値Ｖと、回転角θと、実電流値Ｉと、自動運転制御量θｘとが入力される。

【0041】

ここで、機能演算部８８の機能について詳しく説明する。
図３に示すように、機能演算部８８は、第１機能演算部８９と、第２機能演算部９０とを有している。

【0042】

第１機能演算部８９は、例えば、第１－１周辺機能部８９１、第１－２周辺機能部８９２、第１－３周辺機能部８９３、・・・第１－Ｎ周辺機能部８９ｎを含む、図３中でｎ個等の複数の機能を有している。なお、各周辺機能部８９１～８９ｎは、各種の機能を実現するべく構築されたプログラムのことである。つまり、第１機能演算部８９は、プログラムとして、各周辺機能部８９１～８９ｎのプログラムを実行するように構築されている。これは、第２機能演算部９０についても同様であり、各周辺機能部８９１～８９ｎに対応する機能として、例えば、第２－１周辺機能部９０１、第２－２周辺機能部９０２、第２－３周辺機能部９０３、・・・第２－Ｎ周辺機能部９０ｎを含む、図３中でｎ個等の複数の機能を有している。

【0043】

第１機能演算部８９は、通常制御を実行するべく動作するように機能設計されている。つまり、第１機能演算部８９において、各周辺機能部８９１～８９ｎは、メインクロックＣＬ１が有する周波数で動作することでＥＰＳ１に対して所望の機能を発揮させるべく動作を制御するために必要な情報を演算する動作が可能に機能設計されている。

【0044】

第２機能演算部９０は、バックアップ制御を実行するべく動作するように機能設計されている。つまり、第２機能演算部９０において、各周辺機能部９０１～９０ｎは、バックアップクロックＣＬ２が有する周波数で動作することでＥＰＳ１に対して所望の機能を発揮させるべく動作を制御するために必要な情報を演算する動作が可能に機能設計されている。

【0045】

そして、第１機能演算部８９は、バックアップクロックＣＬ２と比較して高い周波数を有するメインクロックＣＬ１を用いるなかで、第２機能演算部９０の動作と比較して単位時間あたりでより多くの処理を実行し、各周辺機能部８９１～８９ｎの機能を通じてより高性能な制御として通常制御を実行可能に機能設計されている。

【0046】

例えば、第１－１周辺機能部８９１は、ＥＰＳ１を動作させるために必要な情報を演算するための各種の演算処理を実行する機能を実現するものである。第１－２周辺機能部８９２は、車載ネットワーク５０との間で各種の情報を通信するための通信処理を実行する機能を実現するものである。第１－３周辺機能部８９３は、例えば、モータ制御信号Ｓｍの演算及び各スイッチング素子がオンオフするタイミングの基となるタイマのカウンタを管理するタイマ処理を実行する機能を実現するものである。

【0047】

そして、機能演算部８８には、各制御フラグＦ＿ｆ１，Ｆ＿ｆ２のうちのいずれかが入力されるとともに、各クロックＣＬ１，ＣＬ２のうちのいずれかが入力される。
具体的には、第１機能演算部８９には、各制御フラグＦ＿ｆ１，Ｆ＿ｆ２のうちの通常制御フラグＦ＿ｆ１が入力される。第１機能演算部８９は、通常制御フラグＦ＿ｆ１が入力される場合、各種の処理を実行するように動作する。この場合、クロック設定部８５は、メインクロックＣＬ１を出力する出力状態を設定している。つまり、第１機能演算部８９には、クロック設定部８５を通じて得られる各クロックＣＬ１，ＣＬ２のうちのメインクロックＣＬ１が入力されるとともに、メインクロックＣＬ１に基づき動作するなかで、例えば、操舵トルクＴｈと、車速値Ｖと、回転角θと、実電流値Ｉと、自動運転制御量θｘとを含む各種の情報が入力される。メインクロックＣＬ１は、各周辺機能部８９１～８９ｎにそれぞれ入力されることで、各種の機能の実現に用いられる。操舵トルクＴｈと、車速値Ｖと、回転角θと、実電流値Ｉと、自動運転制御量θｘとは、例えば、第１－１周辺機能部８９１に入力されることで、操舵制御機能の実現に用いられる。なお、第１機能演算部８９は、通常制御フラグＦ＿ｆ１が入力されない場合、各種の処理を実行しない、すなわち停止する。

【0048】

一方、第２機能演算部９０には、各制御フラグＦ＿ｆ１，Ｆ＿ｆ２のうちのバックアップ制御フラグＦ＿ｆ２が入力される。第２機能演算部９０は、バックアップ制御フラグＦ＿ｆ２が入力される場合、各種の処理を実行するように動作する。この場合、クロック設定部８５は、バックアップクロックＣＬ２を出力する出力状態を設定している。つまり、第２機能演算部９０には、クロック設定部８５を通じて得られる各クロックＣＬ１，ＣＬ２のうちのバックアップクロックＣＬ２が入力されるとともに、バックアップクロックＣＬ２に基づき動作するなかで、例えば、操舵トルクＴｈと、車速値Ｖと、回転角θと、実電流値Ｉと、自動運転制御量θｘとを含む各種の情報が入力される。バックアップクロックＣＬ２は、各周辺機能部９０１～９０ｎにそれぞれ入力されることで、各種の機能の実現に用いられる。操舵トルクＴｈと、車速値Ｖと、回転角θと、実電流値Ｉと、自動運転制御量θｘとは、例えば、第２－１周辺機能部９０１に入力されることで、操舵制御機能の実現に用いられる。なお、第２機能演算部９０は、バックアップ制御フラグＦ＿ｆ２が入力されない場合、各種の処理を実行しない、すなわち停止する。

【0049】

このように、機能演算部８８は、通常制御及びバックアップ制御のうちのいずれかの制御、すなわち第１機能演算部８９及び第２機能演算部９０のうちのいずれかの機能を通じて、モータ制御信号Ｓｍを演算したり、車載ネットワーク５０に対して情報を出力したりする。こうして得られたモータ制御信号Ｓｍは、駆動回路７４に出力される。

【0050】

次に、第１－１周辺機能部８９１及び第２－１周辺機能部９０１の機能について詳しく説明する。
図４及び図５に示すように、各周辺機能部８９１，９０１は、操舵トルクＴｈと、車速値Ｖと、回転角θと、実電流値Ｉと、自動運転制御量θｘとに基づいて、モータ制御信号Ｓｍを演算する操舵制御機能を実現する。

【0051】

例えば、図６に示すように、第１－１周辺機能部８９１は、基本制御量演算部１０１と、目標角度演算部１０２と、機能制限部１０３と、角度演算部１０４と、角度フィードバック制御部（以下、「角度Ｆ／Ｂ制御部」という。）１０５と、通電制御部１０６とを有している。

【0052】

基本制御量演算部１０１には、操舵トルクＴｈと、車速値Ｖとが入力される。基本制御量演算部１０１は、操舵トルクＴｈと、車速値Ｖとに基づいて、基本制御量Ｔａ１＊を演算する。基本制御量演算部１０１は、操舵トルクＴｈと基本制御量Ｔａ１＊との関係を車速値Ｖに応じて規定する三次元マップを使用して、基本制御量Ｔａ１＊を演算する。基本制御量演算部１０１は、操舵トルクＴｈの変化に対する基本制御量Ｔａ１＊の変化率である接線の傾きで表されるアシスト勾配を考慮して、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速値Ｖが小さいほど、より大きな絶対値となる基本制御量Ｔａ１＊を演算する。こうして得られた基本制御量Ｔａ１＊は、目標角度演算部１０２及び加算器１０７に出力される。

【0053】

目標角度演算部１０２には、基本制御量Ｔａ１＊と、操舵トルクＴｈとが入力される。目標角度演算部１０２は、基本制御量Ｔａ１＊と操舵トルクＴｈとを加算して得られる値を基本駆動トルクとするとき、基本駆動トルクに基づいて理想的な転舵輪１５の転舵角に対応する状態変数であるピニオン角θｐを定める理想モデルを有している。理想モデルは、基本駆動トルクに応じた理想的な転舵角に対応するピニオン角θｐを予め実験等によりモデル化したものである。目標角度演算部１０２は、基本制御量Ｔａ１＊と操舵トルクＴｈとを加算して基本駆動トルクを求め、この求められた基本駆動トルクから理想モデルに基づいて転舵角、すなわちピニオン角θｐの目標値として目標ピニオン角θｐ＊´を演算する。なお、目標角度演算部１０２には、さらに車速値Ｖが入力される。そして、目標角度演算部１０２は、目標ピニオン角θｐ＊´を演算する際に車速値Ｖを加味する。こうして得られた目標ピニオン角θｐ＊´は、機能制限部１０３に出力される。

【0054】

機能制限部１０３には、目標ピニオン角θｐ＊´と、自動運転制御量θｘとが入力される。機能制限部１０３は、目標ピニオン角θｐ＊´と自動運転制御量θｘとを加算して得られる値を最終的な目標ピニオン角θｐ＊として演算する。こうして最終的に得られた目標ピニオン角θｐ＊は、角度Ｆ／Ｂ制御部１０５に出力される。

【0055】

角度演算部１０４には、回転角θが入力される。角度演算部１０４は、回転角θに基づいて、例えば、車両が直進しているときのラック軸１２の位置であるラック中立位置からのモータ２０の回転数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲を含む積算角に換算する。角度演算部１０４は、換算して得られた積算角に、ベルト式減速機構２２の回転速度比と、ボールねじ機構２１のリードと、ラックアンドピニオン機構１３の回転速度比とに基づく換算係数を乗算することで、ピニオン軸１１ｃの実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。なお、ピニオン角θｐは、ラック中立位置よりも、例えば右側の角度である場合に正、左側の角度である場合に負とする。モータ２０と、ピニオン軸１１ｃとは、ベルト式減速機構２２と、ボールねじ機構２１と、ラックアンドピニオン機構１３とを介して連動する。このため、モータ２０の回転角θと、ピニオン角θｐとの間には相関関係がある。この相関関係を利用してモータ２０の回転角θからピニオン角θｐを求めることができる。こうして得られたピニオン角θｐは、角度Ｆ／Ｂ制御部１０５に出力される。

【0056】

角度Ｆ／Ｂ制御部１０５には、目標ピニオン角θｐ＊と、ピニオン角θｐとが入力される。角度Ｆ／Ｂ制御部１０５は、ピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ＊に追従するように、ピニオン角のフィードバック制御としてＰＩＤ制御を行う。すなわち、角度Ｆ／Ｂ制御部１０５は、目標ピニオン角θｐ＊とピニオン角θｐとの偏差を求め、当該偏差を無くすように角度制御量Ｔａ２＊を演算する。こうして得られる角度制御量Ｔａ２＊は、基本制御量Ｔａ１＊に加算して加算器１０７を通じて得られるトルク制御量Ｔ＊として通電制御部１０６に出力される。角度Ｆ／Ｂ制御部１０５は、操舵制御機能として、トルク制御量Ｔ＊に角度制御量Ｔａ２＊を反映させることで微小な振動を抑える振動抑制機能を有している。

【0057】

通電制御部１０６には、トルク制御量Ｔ＊と、実電流値Ｉと、回転角θとが入力される。トルク制御量Ｔ＊は、ステアリングホイール１０に付与すべきモータ２０のトルクを示す値である。通電制御部１０６は、トルク制御量Ｔ＊と、回転角θとに基づいて、モータ２０へ供給すべき電流の目標値である電流目標値を演算する。通電制御部１０６は、電流目標値と実電流値Ｉとの偏差を演算し、当該偏差を無くすようにモータ２０に対する給電を制御するためのモータ制御信号Ｓｍを演算する。こうして得られたモータ制御信号Ｓｍは、駆動回路７４に出力される。これにより、モータ２０は、トルク制御量Ｔ＊に応じたトルクを発生する。

【0058】

本実施形態において、第２－１周辺機能部９０１は、第１－１周辺機能部８９１と同様、ＥＰＳ１を動作させるために必要な情報を演算するための各種の演算処理を実行する機能を実現するべく、第１－１周辺機能部８９１に対応する構成を有している。すなわち、第２－１周辺機能部９０１は、基本制御量演算部１０１と、目標角度演算部１０２と、機能制限部１０３と、角度演算部１０４と、角度Ｆ／Ｂ制御部１０５と、通電制御部１０６とに対応する構成を有している。つまり、図６中に括弧で示すように、第２－１周辺機能部９０１は、基本制御量演算部２０１と、目標角度演算部２０２と、機能制限部２０３と、角度演算部２０４と、角度Ｆ／Ｂ制御部２０５と、通電制御部２０６と、加算器２０７とを有している。

【0059】

ただし、通常制御を実行するように機能する第１－１周辺機能部８９１とバックアップ制御を実行するように機能する第２－１周辺機能部９０１との間では、機能制限部１０３と機能制限部２０３との機能が異なるように構成されている。

【0060】

具体的には、図４に示すように、第１－１周辺機能部８９１が有する機能制限部１０３は、自動運転制御量θｘを入力する場合、特定できる自動運転機能がいずれの段階であるかに関係なく、入力した自動運転制御量θｘを目標ピニオン角θｐ＊に反映させるように機能する。これにより、第１－１周辺機能部８９１は、機能制限部１０３の機能を通じて、自動運転制御装置６０の指示に従っていずれの段階の自動運転機能についても制限することなく実現できるように機能する。つまり、機能演算部８８は、操舵制御機能として通常制御を実行するなかで、いずれの段階の自動運転機能についても実現できるように動作する。

【0061】

これに対して、図５に示すように、第２－１周辺機能部９０１が有する機能制限部２０３は、自動運転制御量θｘを入力する場合、特定できる自動運転機能がいずれの段階であるかに応じて、入力した自動運転制御量θｘを目標ピニオン角θｐ＊に反映させるか否かを判断するように機能する。この場合、機能制限部２０３は、特定できる自動運転機能が低段階であれば、入力した自動運転制御量θｘを目標ピニオン角θｐ＊に反映させるように機能する。一方、機能制限部２０３は、特定できる自動運転機能が中段階及び高段階であれば、入力した自動運転制御量θｘを、例えば、当該自動運転制御量θｘを無効化する等して、目標ピニオン角θｐ＊に反映させないように機能する。これにより、第２－１周辺機能部９０１は、機能制限部２０３の機能を通じて、自動運転制御装置６０の指示に従って低段階の自動運転機能についてのみに制限して実現できるように機能する。つまり、機能演算部８８は、操舵制御機能としてバックアップ制御を実行するなかで、低段階の自動運転機能についてのみ制限して実現できるように動作する。なお、自動運転制御量θｘを目標ピニオン角θｐ＊に反映させるか否かの機能は、特定できる自動運転機能が中段階及び高段階であれば、第２機能演算部９０又は第２－１周辺機能部９０１がそもそも車載ネットワーク５０を介しての自動運転制御量θｘの入力自体を無効化するようにしてもよい。

【0062】

以下、第１実施形態の作用を説明する。
本実施形態によれば、制御部７２で用いるクロックとしてメインクロックＣＬ１とバックアップクロックＣＬ２とを有している場合であっても、それぞれの場合で用いるクロックの周波数に適した各機能演算部８９，９０のいずれかを動作させることができるように、機能演算部８８の機能として各機能演算部８９，９０のいずれかが選択される。

【0063】

すなわち、機能演算部８８において、機能演算部選択部８７は、メインクロックＣＬ１を用いて通常制御を実行する場合、メインクロックＣＬ１の周波数に適して機能設計された第１機能演算部８９を動作させるように選択するべく通常制御フラグＦ＿ｆ１を生成する。この場合、第１機能演算部８９は、バックアップクロックＣＬ２と比較して高い周波数を有するメインクロックＣＬ１を用いるなかで、第２機能演算部９０と比較して単位時間あたりで実行できる処理が多くなる。このように、バックアップクロックＣＬ２と比較して高い周波数を有するメインクロックＣＬ１を用いる場合、制御部７２では、例えば、操舵制御機能として、中段階及び高段階での自動運転機能を実現でき、ＥＰＳ１に車両の快適性をより高めた機能を発揮させられるように設定を変更できる。

【0064】

また、機能演算部８８において、機能演算部選択部８７は、バックアップクロックＣＬ２を用いてバックアップ制御を実行する場合、バックアップクロックＣＬ２の周波数に適して機能設計された第２機能演算部９０を動作させるように選択するべくバックアップ制御フラグＦ＿ｆ２を生成する。この場合、第２機能演算部９０は、メインクロックＣＬ１と比較して低い周波数を有するバックアップクロックＣＬ２を用いるなかで、第１機能演算部８９と比較して単位時間あたりで実行できる処理が少なくなる。このように、メインクロックＣＬ１と比較して低い周波数を有するバックアップクロックＣＬ２を用いる場合であっても、制御部７２では、例えば、操舵制御機能として、低段階の自動運転機能を実現でき、ＥＰＳ１に車両の快適性を最低限は確保する機能を発揮させられるように設定を変更できる。

【0065】

以下、第１実施形態の効果を説明する。
（１－１）制御部７２では、ＥＰＳ１に所望の機能を発揮させるように制御部７２で用いるクロックの周波数の変化を考慮した設定の変更を、各機能演算部８９，９０のいずれかを選択するといった機能演算部選択部８７の機能を通じて実現できる。

【0066】

（１－２）メインクロックＣＬ１が異常であるか否かに応じてメインクロックＣＬ１と、バックアップクロックＣＬ２とのいずれを制御部７２で用いるのか設定可能であることで、制御部７２で用いるクロックについての冗長化を実現できる。このように制御部７２で用いるクロックについての冗長化を図るにしても、メインクロックＣＬ１が異常であるか否かに関係なく、それぞれの場合で用いるクロックの周波数に適した各機能演算部８９，９０のいずれかを動作させることができる。つまり、制御部７２は、メインクロックＣＬ１が異常であるか否かに関係なく、それぞれの場合でＥＰＳ１に所望の機能を発揮させられる。

【0067】

（１－３）バックアップクロックＣＬ２については、例えば、一般的にＣＰＵと組み合わせてマイコンの内部に設けられた内部発振回路８２を流用できる。この場合、操舵制御装置３０にバックアップクロックＣＬ２の構成を追加するための変更規模が抑えられる。

【0068】

（１－４）ここで、バックアップクロックＣＬ２については、制御部７２に対して内部に設けられた内部発振回路８２から入力されるクロックＣＬｂに基づき生成するように構成する場合、内部発振回路８２が発熱して操舵制御装置３０の機能の低下に繋がることが懸念される。

【0069】

そこで、本実施形態では、バックアップクロックＣＬ２が有する周波数を、メインクロックＣＬ１が有する周波数と比較して低く設定するようにしている。本実施形態において、バックアップクロックＣＬ２が有する周波数については、あくまでメインクロックＣＬ１の機能の失陥をバックアップする位置付けであることを考慮すれば、メインクロックＣＬ１が有する周波数と比較して低く設定できる。この場合、制御部７２に対して内部に設けられた内部発振回路８２から入力されるクロックＣＬｂに基づきバックアップクロックＣＬ２を生成するとして、内部発振回路８２が発熱するにしてもその程度が比較的に小さくなり、操舵制御装置３０の機能の低下が抑えられる。

【0070】

（１－５）上述の操舵制御装置３０を採用したＥＰＳ１では、ＥＰＳ１に所望の機能を発揮させるように制御部７２で用いるクロックの周波数の変化を考慮した設定の変更を実現できる。これは、ＥＰＳ１の商品性の向上を図るのに効果的である。

【0071】

＜第２実施形態＞
以下、制御装置の第２実施形態について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成等は、同一の符号を付す等して、その重複する説明を省略する。

【0072】

本実施形態では、第２－１周辺機能部９０１について、目標角度演算部２０２と、角度演算部２０４と、角度Ｆ／Ｂ制御部２０５との機能、すなわちピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊にフィードバック制御するために必要な機能を削除するようにしている点が、上記第１実施形態と異なる。また、本実施形態では、第２－１周辺機能部９０１について、自動運転機能を削除するべく、機能制限部２０３を削除するようにしている点が、上記第１実施形態と異なる。

【0073】

具体的には、図７に示すように、第２－１周辺機能部９０１は、基本制御量演算部３０１と、通電制御部３０２とを有している。
基本制御量演算部３０１は、図６に示した各基本制御量演算部１０１，２０１と同様の機能を有しており、基本制御量Ｔａ１＊としてトルク制御量Ｔ＊を演算する。こうして得られたトルク制御量Ｔ＊は、通電制御部３０２に出力される。

【0074】

通電制御部３０２は、図６に示した通電制御部２０６と同様の機能を有している。通電制御部３０２を通じて得られたモータ制御信号Ｓｍは、駆動回路７４に出力される。
つまり、第２－１周辺機能演算部９０１は、第１－１周辺機能演算部８９１が角度Ｆ／Ｂ制御部１０５を通じたフィードバック制御で得られる角度制御量Ｔａ２＊が反映されていないトルク制御量Ｔ＊を演算することになる。この場合、第２－１周辺機能演算部９０１は、トルク制御量Ｔ＊を演算する際に、第１－１周辺機能演算部８９１がフィードバック制御を実行するのに対して、フィードフォワード制御を実行することになる。

【0075】

本実施形態によれば、第１機能演算部８９は、バックアップクロックＣＬ２と比較して高い周波数を有するメインクロックＣＬ１を用いるなかで、第２機能演算部９０と比較して単位時間あたりで実行できる処理が多くなる。このように、バックアップクロックＣＬ２と比較して高い周波数を有するメインクロックＣＬ１を用いる場合、制御部７２では、例えば、操舵制御機能として、トルク制御量Ｔ＊に角度制御量Ｔａ２＊を反映させることで微小な振動を抑える振動抑制機能を実現でき、ＥＰＳ１に車両の快適性をより高めた機能を発揮させられるように設定を変更できる。

【0076】

また、第２機能演算部９０は、メインクロックＣＬ１と比較して低い周波数を有するバックアップクロックＣＬ２を用いるなかで、第１機能演算部８９と比較して単位時間あたりで実行できる処理が少なくなる。このように、メインクロックＣＬ１と比較して低い周波数を有するバックアップクロックＣＬ２を用いる場合であっても、制御部７２では、例えば、操舵制御機能として、振動抑制機能を実現することはできないもののアシスト力を付与する機能を実現でき、ＥＰＳ１に車両の快適性を最低限は確保する機能を発揮させられるように設定を変更できる。

【0077】

こうした本実施形態によれば、上記第１実施形態に準じた作用及び効果を奏する。
＜第３実施形態＞
以下、制御装置の第３実施形態について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成等は、同一の符号を付す等して、その重複する説明を省略する。

【0078】

本実施形態では、図８及び図９に示すように、第１－１周辺機能部８９１について、基本制御量Ｔａ１＊を補償するための各種補償量を演算する機能を付加するように構成されている一方、第２－１周辺機能部９０１について、基本制御量Ｔａ１＊を補償するための各種補償量を演算する機能を付加しないように構成されている。本実施形態において、各種補償量は、例えば、戻り補償量と、ヒステリシス補償量と、ダンピング補償量と、慣性補償量とを含んでいる。戻り補償量は、ラック中立位置に対応するステアリング軸１１の操舵中立位置に戻すステアリングホイール１０の戻り動作を補償するためのものである。ヒステリシス補償量は、ステアリングホイール１０の動作時の摩擦によるヒステリシス特性を最適化するように補償するためのものである。ダンピング補償量は、ステアリングホイール１０に生じる微振動を低減するように補償するためのものである。慣性補償量は、ステアリングホイール１０の操舵し始め時の引っ掛かり感や操舵終わり時の流れ感を抑制するように補償するためのものである。各種補償量は、基本制御量Ｔａ１＊に基づき実現されるステアリングホイール１０の動作が所望の特性を示すように補償するための補償量である。

【0079】

具体的には、図１０に示すように、第１－１周辺機能部８９１は、補償量演算部１１１を有している。
補償量演算部１１１には、補償用状態変数Ｄが入力される。本実施形態において、補償用状態変数Ｄは、例えば、操舵トルクＴｈと、車速値Ｖと、回転角θとのことである。補償量演算部１１１は、補償用状態変数Ｄに基づいて、各種補償量Ｔｄ＊を演算する。例えば、補償量演算部１１１は、補償用状態変数Ｄのうちの、操舵トルクＴｈと、車速値Ｖと、回転角θと、当該回転角θを微分して得られる回転速度ωとに基づいて、戻り補償量を演算する。また、補償量演算部１１１は、補償用状態変数Ｄのうちの、車速値Ｖと、回転角θとに基づいて、ヒステリシス補償量を演算する。また、補償量演算部１１１は、補償用状態変数Ｄのうちの、車速値Ｖと、回転速度ωとに基づいて、ダンピング補償量を演算する。また、補償量演算部１１１は、補償用状態変数Ｄのうちの、車速値Ｖと、回転速度ωを微分して得られる回転加速度αとに基づいて、慣性補償量を演算する。そして、補償量演算部１１１は、戻り補償量、ヒステリシス補償量、ダンピング補償量、及び慣性補償量を加算して各種補償量Ｔｄ＊を演算する。こうして得られた各種補償量Ｔｄ＊は、基本制御量演算部１０１を通じて得られた基本制御量Ｔａ１＊´に加算されて加算器１１２を通じて得られる最終的な基本制御量Ｔａ１＊として目標角度演算部１０２及び加算器１０７に出力される。

【0080】

つまり、第１－１周辺機能演算部８９１は、補償量演算部１１１を通じた各種補償量Ｔｄ＊が反映されているトルク制御量Ｔ＊を演算することになる。一方、第２－１周辺機能演算部９０１は、第１－１周辺機能演算部８９１が補償量演算部１１１を通じた各種補償量Ｔｄ＊が反映されているトルク制御量Ｔ＊を演算するのに対して、各種補償量Ｔｄ＊が反映されていないトルク制御量Ｔ＊を演算することになる。

【0081】

本実施形態によれば、第１機能演算部８９は、バックアップクロックＣＬ２と比較して高い周波数を有するメインクロックＣＬ１を用いるなかで、第２機能演算部９０と比較して単位時間あたりで実行できる処理が多くなる。このように、バックアップクロックＣＬ２と比較して高い周波数を有するメインクロックＣＬ１を用いる場合、制御部７２では、例えば、操舵制御機能として、ステアリングホイール１０の動作が所望の特性を示すように補償する補償機能を実現でき、ＥＰＳ１に車両の快適性をより高めた機能を発揮させられるように設定を変更できる。

【0082】

また、第２機能演算部９０は、メインクロックＣＬ１と比較して低い周波数を有するバックアップクロックＣＬ２を用いるなかで、第１機能演算部８９と比較して単位時間あたりで実行できる処理が少なくなる。このように、メインクロックＣＬ１と比較して低い周波数を有するバックアップクロックＣＬ２を用いる場合であっても、制御部７２では、例えば、操舵制御機能として、補償機能を実現することはできないもののアシスト力を付与する機能を実現でき、ＥＰＳ１に車両の快適性を最低限は確保する機能を発揮させられるように設定を変更できる。

【0083】

こうした本実施形態によれば、上記第１実施形態に準じた作用及び効果を奏する。
上記各実施形態は次のように変更してもよい。また、上記各実施形態及び以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。

【0084】

・図１１に示すように、機能演算部８８において、動作させる各機能演算部８９，９０を変更する上記各実施形態の方法に代えて、制御部７２、すなわちマイコンの、例えば、タイマ処理の機能により管理される単位時間の指標である絶対時間等のコンフィグレーションである各種の設定を変更する方法を採用してもよい。例えば、機能演算部８８は、上記各実施形態の第１機能演算部８９と同一の機能を有するように構成されていればよい。また、機能演算部８８は、上記コンフィグレーションとして、メインクロックＣＬ１が有する周波数で動作する際のコンフィグレーションを示す第１設定と、バックアップクロックＣＬ２が有する周波数で動作する際のコンフィグレーションを示す第２設定とを、各制御フラグＦ＿ｆ１，Ｆ＿ｆ２に基づき選択するように構成されていればよい。この場合、機能演算部８８は、コンフィグレーションとして第１設定のもとで動作することで、メインクロックＣＬ１が有する周波数に適した機能演算部として動作する。また、機能演算部８８は、コンフィグレーションとして第２設定のもとで動作することで、バックアップクロックＣＬ２が有する周波数に適した機能演算部として動作する。本変形例では、機能演算部８８が各クロックＣＬ１，ＣＬ２のいずれを用いて動作したとしても、例えば、同等の操舵制御機能を実行する機能を実現できる。これは、操舵制御機能に限らず、例えば、各周辺機能部８９２，９０２の車載ネットワーク５０との間で各種の情報を通信するための通信処理を実行する機能等、他の機能についても同様である。その他、本変形例において、機能演算部８８について、上記各実施形態と同様に各機能演算部８９，９０に対応する構成を有するように構成してもよい。この場合、機能演算部８８において、コンフィグレーションとして第１設定のもとで第１機能演算部８９が動作するとともに、コンフィグレーションとして第２設定のもとで第２機能演算部９０が動作するように構成されていればよい。

【0085】

・上記各実施形態において、操舵制御装置３０では、外部発振子７１と、内部発振回路８２とは別のクロック源を追加して設けるようにしてもよい。この場合、追加するクロック源の基本周波数は、外部発振子７１又は内部発振回路８２のいずれかと同一であったり、外部発振子７１及び内部発振回路８２のいずれとも異なっていたりしてもよい。例えば、外部発振子７１と追加するクロック源との基本周波数を同一にする場合、これらクロック源が生成するクロックがメインクロック生成部８１に入力されるように構成し、クロックの状態に応じて選択状態を切り替えられるように構成すればよい。また、外部発振子７１、内部発振回路８２、及び追加するクロック源の基本周波数のいずれも異ならせる場合、制御部７２では、各クロック生成部８１，８３に対応し、追加するクロック源が生成するクロックが入力される各クロック生成部８１，８３に対応する構成を追加すればよい。

【0086】

・上記各実施形態において、機能演算部８８は、第１機能演算部８９と第２機能演算部９０とを含む３つ以上の機能演算部を有するように構成してもよい。この場合、機能演算部の数に応じて用いるクロックの数を３つ以上としてもよいし、用いるクロックの数を機能演算部の数よりも少なくしてもよい。なお、用いるクロックの数が機能演算部の数よりも少ない場合、１つのクロックに応じて機能演算部が冗長的に設けられることになる。

【0087】

・上記各実施形態において、バックアップクロックＣＬ２は、内部発振回路８２が生成するクロックＣＬｂの代わりに、外部発振子７１とは別の外部発振子が生成するクロックに基づき生成されるようにしてもよい。この場合、上記各実施形態のように内部発振回路８２の発熱を考慮する必要が無くなり、バックアップクロックＣＬ２が有する周波数を、メインクロックＣＬ１が有する周波数に近付けたり高く設定したりできる。また、各機能演算部８９，９０は、各クロックＣＬ１，ＣＬ２が有する周波数に適して機能設計されるように構成したり、選択される機能演算部の位置付けを入れ替えるように構成したりすればよい。また、バックアップクロックＣＬ２が有する周波数を、メインクロックＣＬ１が有する周波数と比較して高く設定する場合、第２機能演算部９０では、第１機能演算部８９が実行する制御によりＥＰＳ１にて実現される機能の快適性をさらに高められるような制御を実行できるように構成することができる。

【0088】

・上記各実施形態では、内部発振回路８２として、例えば、抵抗、コイル、及びコンデンサにより構成されたＲＬＣ発振回路を採用してもよいし、コイル及びコンデンサにより構成されたＬＣ発振回路を採用してもよい。

【0089】

・上記各実施形態において、クロック監視部８４は、メインクロックＣＬ１の状態に加えて、バックアップクロックＣＬ２の状態についてもクロック異常であるか否かを監視することもできる。この場合、クロック監視部８４は、例えば、メインクロックＣＬ１についてのクロック異常を検出すると、バックアップクロックＣＬ２についてのクロック異常を検出しないことを条件として、エラーフラグＦ＿ｅｒｒを生成するように構成できる。なお、クロック監視部８４は、メインクロックＣＬ１についてのクロック異常を検出すると、バックアップクロックＣＬ２についてのクロック異常を検出することを条件として、制御部７２、すなわち操舵制御装置３０の動作を停止させることを示す情報として、フェールフラグを生成するように構成することもできる。こうしたフェールフラグが生成された後、機能演算部８８では、例えば、操舵制御装置３０の動作を停止させるべく所定のフェール処理を実行するように構成すればよい。

【0090】

・上記各実施形態において、各クロックＣＬ１，ＣＬ２のいずれを制御部７２で用いるのかクロック設定部８５が設定する際の条件は、例えば、単位時間あたりで実行できる処理の多少である機能演算部８８として必要な性能に応じることを条件とする等、適宜変更可能である。こうした条件として、上記第１実施形態であれば自動運転機能の段階を条件とすることができる。つまり、クロック設定部８５は、自動運転機能が低段階の際にバックアップクロックＣＬ２を出力する出力状態を設定することとし、自動運転機能が中段階及び高段階の際にメインクロックＣＬ１を出力する出力状態を設定するようにすればよい。この場合、制御部７２では、クロック監視部８４の代わりに、自動運転制御量θｘを入力として自動運転機能の段階を示す情報として、自動運転フラグを生成してクロック設定部８５に対して出力する構成を追加すればよい。これは、上記第２、第３実施形態についても同様であり、上記第２実施形態であれば振動抑制機能の必要の有無を条件とし、上記第３実施形態であれば補償機能の必要の有無を条件とすることができる。

【0091】

・上記各実施形態において、各機能演算部８９，９０は、対応する各制御フラグＦ＿ｆ１，Ｆ＿ｆ２が入力されない場合、適したクロックを用いることはできないが各種の処理を実行して動作することもできる。この場合、各制御フラグＦ＿ｆ１，Ｆ＿ｆ２が入力されない各機能演算部８９，９０では、モータ制御信号Ｓｍを駆動回路７４に出力しないようにするための構成を追加すればよい。

【0092】

・上記第１実施形態において、第２－１周辺機能部９０１では、特定できる自動運転機能が中段階であるときに自動運転機能を実現できるように構成することもできる。これは、内部発振回路８２が生成する基本周波数を、中段階の自動運転機能を実現するのに支障のない周波数まで高めることで実現することができる。

【0093】

・上記第１実施形態において、第１-１周辺機能部８９１では、機能制限部１０３を削除してもよい。また、第２－１周辺機能部９０１では、例えば、自動運転機能を削除するのであれば、機能制限部２０３を削除できる。

【0094】

・上記第１実施形態において、自動運転制御装置６０は、角度での次元を有する値として自動運転制御量θｘを生成したが、これに限らず、例えば、トルクの次元を有する自動運転制御量を生成してもよい。この場合、トルクの次元を有する自動運転制御量は、角度の次元を有する値に変換された後、各機能制限部１０３，２０３にて、目標ピニオン角θｐ＊´から差し引かれて得られる最終的な目標ピニオン角θｐ＊として各角度Ｆ／Ｂ制御部１０５，２０５に出力されるようにすればよい。これは、上記第１実施形態以外の実施形態についても同様である。

【0095】

・上記第１実施形態において、自動運転制御量θｘを演算する機能は、操舵制御装置３０、すなわち制御部７２であったり、各機能演算部８９，９０であったりの機能として設定してもよい。

【0096】

・上記第２実施形態において、第１－１周辺機能部８９１では、自動運転機能を削除してもよい。
・上記第２実施形態において、第２－１周辺機能部９０１では、自動運転機能を有するように構成してもよい。この場合、例えば、第２－１周辺機能部９０１では、自動運転制御量θｘをトルクの次元に換算して得られる制御量を基本制御量Ｔａ１＊に加算する構成を追加すればよい。ただし、第２－１周辺機能部９０１では、バックアップクロックＣＬ２を用いることに変わりはないので、自動運転機能については、第１実施形態と同様、低段階の自動運転機能のみの実現に制限することが好ましい。

【0097】

・上記第２実施形態において、各周辺機能部８９１，９０１の機能の違いは、例えば、モータ制御信号Ｓｍを演算するために用いるパラメータの多少を異ならせることとする等、適宜変更可能である。こうした機能の違いとして、第２－１周辺機能部９０１の基本制御量演算部２０１で車速値Ｖをパラメータとして用いないようにすることができる。

【0098】

・上記第２実施形態では、各周辺機能部８９１，９０１について、これらが互いに対応する構成を有するように、第２－１周辺機能部９０１がフィードバック制御を実行する構成を有していてもよい。この場合、第２－１周辺機能部９０１では、上記第１実施形態で自動運転機能を制限することに代えて、フィードバック制御を実行することを制限するように機能する機能制限部を設けるようにすればよい。

【0099】

・上記第３実施形態において、各周辺機能部８９１，９０１では、自動運転機能を削除してもよいし、各周辺機能部８９１，９０１のうちの第２－１周辺機能部９０１では、自動運転機能を削除してもよい。

【0100】

・上記第３実施形態では、各周辺機能部８９１，９０１について、これらが互いに対応する構成を有するように、第２－１周辺機能部９０１が補償機能を有するように構成してもよい。この場合、第２－１周辺機能部９０１では、上記第１実施形態で自動運転機能を制限することに代えて、補償機能を制限するように機能する機能制限部を設けるようにすればよい。こうした補償機能の制限としては、各種補償量の全て又は一部の補償を制限することができる。

【0101】

・上記第３実施形態において、補償量演算部１１１では、戻り補償量、ヒステリシス補償量、ダンピング補償量、慣性補償量の少なくともいずれかを演算する機能を有するように構成されていればよい。また、補償量演算部１１１では、例えば、操舵トルクＴｈを微分して得られるトルク微分値を考慮して当該操舵トルクＴｈを補償するためのトルク補償量等、上記第３実施形態で例示した各種補償量とは別の補償量を演算する機能を有するように構成してもよい。

【0102】

・上記各実施形態において、基本制御量演算部１０１，２０１，３０１は、基本制御量Ｔａ１＊を演算する際に、ステアリングホイール１０の動作に関わる状態変数を少なくとも用いていればよく、車速値Ｖを用いなくてもよいし、他の要素を組み合わせて用いてもよい。ステアリングホイール１０の動作に関わる状態変数としては、上記各実施形態で例示した操舵トルクＴｈの代わりに、ステアリングホイール１０の回転角である操舵角等の他の要素を用いてもよい。

【0103】

・上記各実施形態において、モータ２０は、ラック軸１２の同軸上にモータ２０を配置するものや、減速機を介してステアリング軸１１に連結するものや、ラックアンドピニオン機構を介してラック軸１２に連結するものを採用してもよい。

【0104】

・上記各実施形態において、操舵制御装置３０は、ステアリングホイール１０に連結される操舵部と、当該操舵部に入力される操舵に応じてラック軸１２が動作することで転舵輪１５を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離したステアバイワイヤ式の操舵装置を制御対象としてもよい。

【0105】

・制御部７２は、１）コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、２）各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の１つ以上の専用のハードウェア回路、又は３）それらの組み合わせ、を含む処理回路によって構成してもよい。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリ、すなわち非一時的なコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。これは、自動運転制御装置６０についても同様である。

【0106】

・上記各実施形態は、操舵制御装置３０の機能として実現することに限らず、例えば、エアバッグ装置の制御装置、ブレーキ装置の制御装置、無人搬送車や電気自動車における走行用駆動源となるモータの制御装置であってもよい。なお、上記の実現例としては、車両以外を搭載先とする装置の制御装置でもよい。

【符号の説明】

【0107】

１…ＥＰＳ
１０…ステアリングホイール
２０…モータ
３０…操舵制御装置
７２…制御部
８１…メインクロック生成部
８３…バックアップクロック生成部
８２…内部発振回路
８４…クロック監視部
８５…クロック設定部
８７…機能演算部選択部
８８…機能演算部
８９…第１機能演算部
９０…第２機能演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】