特許 7424114 操舵制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-22

(45)【発行日】2024-01-30

(54)【発明の名称】操舵制御装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20240123BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20240123BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20240123BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20240123BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20240123BHJP

   B62D 107/00 20060101ALN20240123BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/04

B62D101:00

B62D113:00

B62D119:00

B62D107:00

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020039935

(22)【出願日】2020-03-09

(65)【公開番号】P2021138333

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-02-17

(73)【特許権者】

【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】小寺 隆志

【審査官】飯島 尚郎

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１３６３０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０６４７１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ ５／０４

Ｂ６２Ｄ １０１／－１３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の転舵輪を転舵させる装置であって、電動機を備えた装置である操舵装置を制御対象とし、
前記電動機の制御を通じて前記操舵装置の作動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記電動機を制御するための制御量を算出する制御量算出処理と、
前記制御量に関する変数の値を入力として、前記電動機を制御することによって現れる前記操舵装置の特性を示す所定成分を算出する所定成分算出処理と、
前記所定成分算出処理で算出された前記所定成分に基づき、前記操舵装置に機械的な異常があるか否かを判定する異常状態判定処理と、を実行し、
前記所定成分算出処理は、前記電動機が出力するトルクに関する変数の値及び前記電動機を制御することによって変化する前記操舵装置の状態変数の値を前記制御量に関する変数の値とし、前記電動機が出力するトルク以外に前記状態変数に影響するトルク成分を外乱トルクとして算出する外乱トルク算出処理を含む
ことを特徴とする操舵制御装置。

【請求項2】

前記所定成分算出処理は、前記外乱トルクを入力とし、前記外乱トルクのうちの特定の周波数成分を選択的に透過させるフィルタ処理を含み、該フィルタ処理の出力を前記所定成分とする請求項１に記載の操舵制御装置。

【請求項3】

前記フィルタ処理は、該フィルタ処理への入力が同一であっても前記操舵装置の温度に応じて出力の強度を変更する強度変更処理を含む請求項２に記載の操舵制御装置。

【請求項4】

車両の転舵輪を転舵させる装置であって、電動機を備えた装置である操舵装置を制御対象とし、
前記電動機の制御を通じて前記操舵装置の作動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記電動機を制御するための制御量を算出する制御量算出処理と、
前記制御量に関する変数の値を入力として、前記電動機を制御することによって現れる前記操舵装置の特性を示す所定成分を算出する所定成分算出処理と、
前記所定成分算出処理で算出された前記所定成分に基づき、前記操舵装置に機械的な異常があるか否かを判定する異常状態判定処理と、を実行し、
前記所定成分算出処理は、前記所定成分として、前記操舵装置の粘性成分を算出する粘性成分算出処理を含む
ことを特徴とする操舵制御装置。

【請求項5】

車両の転舵輪を転舵させる装置であって、電動機を備えた装置である操舵装置を制御対象とし、
前記電動機の制御を通じて前記操舵装置の作動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記電動機を制御するための制御量を算出する制御量算出処理と、
前記制御量に関する変数の値を入力として、前記電動機を制御することによって現れる前記操舵装置の特性を示す所定成分を算出する所定成分算出処理と、
前記所定成分算出処理で算出された前記所定成分に基づき、前記操舵装置に機械的な異常があるか否かを判定する異常状態判定処理と、を実行し、
前記所定成分算出処理は、前記所定成分として、前記操舵装置の摩擦成分を算出する摩擦成分算出処理を含む
ことを特徴とする操舵制御装置。

【請求項6】

車両の転舵輪を転舵させる装置であって、電動機を備えた装置である操舵装置を制御対象とし、
前記電動機の制御を通じて前記操舵装置の作動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記電動機を制御するための制御量を算出する制御量算出処理と、
前記制御量に関する変数の値を入力として、前記電動機を制御することによって現れる前記操舵装置の特性を示す所定成分を算出する所定成分算出処理と、
前記所定成分算出処理で算出された前記所定成分に基づき、前記操舵装置に機械的な異常があるか否かを判定する異常状態判定処理と、を実行し、
前記所定成分算出処理は、前記所定成分として、前記操舵装置の慣性成分を算出する慣性成分算出処理を含む
ことを特徴とする操舵制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操舵制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、車両に用いられる操舵装置は、転舵輪へと動力を伝えることなく変位可能なステアリングホイールを備える、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置の一例が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１３１０７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記ステアバイワイヤ式の操舵装置では、より高い信頼性が要求される。ただし、操舵装置により高い信頼性が要求されることは上記ステアバイワイヤ式の操舵装置に限らず、転舵輪へと動力を伝えるように変位可能なステアリングホイールを備える操舵装置であっても同様である。

【0005】

本発明の目的は、操舵装置の機械的な異常を適切に検出できる操舵制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する操舵制御装置は、車両の転舵輪を転舵させる装置であって、電動機を備えた装置である操舵装置を制御対象とし、前記電動機の制御を通じて前記操舵装置の作動を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記電動機を制御するための制御量を算出する制御量算出処理と、前記制御量に関する変数の値を入力として、前記電動機を制御することによって現れる前記操舵装置の特性を示す所定成分を算出する所定成分算出処理と、前記所定成分算出処理で算出された前記所定成分に基づき、前記操舵装置に機械的な異常があるか否かを判定する異常状態判定処理とを実行するようにしている。

【0007】

上記構成によれば、電動機を制御するなかで算出される制御量に含まれる所定成分を通じて、電動機を制御することによって現れる操舵装置の特性を検出することができるようになる。こうした特性は、操舵装置に機械的な異常があると、当該異常がない場合に対して、例えば、粘性成分が過大や過少といった異なる特性を示すようになる。これは、操舵装置に機械的な異常が実際に生じておらず、操舵装置の機械的な部分を直接的に監視したとしても異常を判断することができない状態等、異常に至る前の状態に対しても有効である。つまり、上記構成を用いては、所定成分が示す特性に基づき、操舵装置の機械的な異常を間接的に検出することができるとともに、操舵装置の機械的な部分を直接的に監視したとしても検出することができない異常を検出することができるようになる。したがって、操舵装置の作動が困難となる状態に至る前に、その予兆を含む操舵装置の機械的な異常をより適切に検出することができる。

【0008】

上記操舵制御装置において、前記所定成分算出処理は、前記電動機が出力するトルクに関する変数の値及び前記電動機の作動を制御することによって変化する前記操舵装置の状態変数の値を前記制御量に関する変数の値とし、前記電動機が出力するトルク以外に前記状態変数に影響するトルク成分を外乱トルクとして算出する外乱トルク算出処理を含むことが好ましい。

【0009】

上記構成によれば、電動機が出力するトルク以外に電動機を制御することによって変化する操舵装置の状態変数に影響するトルク成分に所定成分が含まれることに鑑み、外乱トルク算出処理を用いて所定成分を算出できる。

【0010】

また、上記操舵制御装置において、前記所定成分算出処理は、前記外乱トルクを入力とし、前記外乱トルクのうちの特定の周波数成分を選択的に透過させるフィルタ処理を含み、該フィルタ処理の出力を前記所定成分とすることが好ましい。

【0011】

上記構成によれば、所定成分が所定の周波数において顕著となることに鑑み、フィルタ処理の出力を所定成分とすることにより、特定の周波数成分を狙った成分が特に大きくなる周波数とするなら、狙った成分を精度良く算出できる。

【0012】

また、上記操舵制御装置において、前記フィルタ処理は、該フィルタ処理への入力が同一であっても前記操舵装置の温度に応じて出力の強度を変更する強度変更処理を含むことが好ましい。

【0013】

操舵装置の温度に応じて所定成分の強度が変化する。そのため、上記構成のように強度変更処理を実行しない場合であっても、操舵装置の温度に応じてフィルタ処理の出力の強度が異なったものとなる。ここで、上記構成では、フィルタ処理の出力の強度を操舵装置の温度に応じてあえて変更する。これにより、フィルタ処理の出力に基づく異常状態判定処理による判定の精度の自由度を、強度変更処理を用いない場合と比較して高めることが容易となる。

【0014】

また、上記操舵制御装置において、前記所定成分算出処理は、前記所定成分として、前記操舵装置の粘性成分を算出する粘性成分算出処理を含むことが好ましい。
上記構成によれば、操舵装置に機械的な異常があると、当該異常がない場合に対して、粘性成分が異なる特性を示すようになることに鑑み、電動機の制御量に関する変数の値を入力とし粘性成分を算出する。これにより、操舵装置の機械的な異常を適切に検出することができる。

【0015】

また、上記操舵制御装置において、前記所定成分算出処理は、前記所定成分として、前記操舵装置の摩擦成分を算出する摩擦成分算出処理を含むことが好ましい。
上記構成によれば、操舵装置に機械的な異常があると、当該異常がない場合に対して、摩擦成分が異なる特性を示すようになることに鑑み、電動機の制御量に関する変数の値を入力とし摩擦成分を算出する。これにより、操舵装置の機械的な異常を適切に検出することができる。

【0016】

また、上記操舵制御装置において、前記所定成分算出処理は、前記所定成分として、前記操舵装置の慣性成分を算出する慣性成分算出処理を含むことが好ましい。
上記構成によれば、操舵装置に機械的な異常があると、当該異常がない場合に対して、慣性成分が異なる特性を示すようになることに鑑み、電動機の制御量に関する変数の値を入力とし慣性成分を算出する。これにより、操舵装置の機械的な異常を適切に検出することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の操舵制御装置によれば、操舵装置の機械的な異常を適切に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態の操舵装置を示す図。

【図2】同実施形態にかかる操舵制御装置が実行する処理を示すブロック図。

【図3】同実施形態にかかる操舵装置の同周波数応答性を示す図。

【図4】同実施形態にかかる操舵制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。

【図5】同実施形態にかかる操舵制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。

【図6】同実施形態にかかる操舵制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。

【図7】第２実施形態にかかる操舵制御装置が実行する処理を示すブロック図。

【図8】第３実施形態にかかる操舵制御装置が実行する処理を示すブロック図。

【図9】第４実施形態にかかる操舵制御装置が実行する処理を示すブロック図。

【図10】第５実施形態にかかる操舵制御装置が実行する処理を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（第１実施形態）
以下、操舵制御装置をステアバイワイヤ式の操舵装置に適用した第１実施形態を図面に従って説明する。

【0020】

図１に示すように、操舵装置１０は、操舵機構２０と、転舵輪４２を転舵させる転舵アクチュエータ５０と、転舵輪４２とを備えている。
操舵機構２０は、ステアリングホイール２２と、運転者のステアリングホイール２２の操作に抗する力である抗力を付与する抗力アクチュエータ３０と、ラックアンドピニオン機構２７と、ステアリングホイール２２と一体的に回転する入力軸３２とラックアンドピニオン機構２７との間に介在するクラッチ２４とを備えている。

【0021】

抗力アクチュエータ３０は、入力軸３２、減速機３４、操舵側電動機３６、及びインバータ３８を備え、入力軸３２に、減速機３４を介して操舵側電動機３６の動力を付与する。本実施形態では、操舵側電動機３６として、３相の表面磁石同期電動機（ＳＰＭＳＭ）を例示する。また、ラックアンドピニオン機構２７は、クラッチ２４を介して入力軸３２に機械的に連結されるピニオン軸２６とラック軸２８とを備えており、ピニオン軸２６の回転動力をラック軸２８の軸方向の変位に変換する。クラッチ２４は、締結状態において入力軸３２の動力をピニオン軸２６に伝達し、解放状態において入力軸３２とピニオン軸２６との動力の伝達を遮断する。クラッチ２４の締結状態においてステアリングホイール２２の回転動力は、ラック軸２８の軸方向の変位に変換され、この軸方向の変位がラック軸２８の両端にそれぞれ連結されたタイロッド４０を介して転舵輪４２にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪４２の転舵角が変化する。

【0022】

一方、転舵アクチュエータ５０は、ラック軸２８を操舵機構２０と共有するとともに、転舵側電動機５２、インバータ５４、ボールねじ機構５６およびベルト式減速機構５８を備えている。転舵側電動機５２は、転舵輪４２を転舵させるための動力の発生源であり、本実施形態では、転舵側電動機５２として、３相の表面磁石同期電動機（ＳＰＭＳＭ）を例示する。ボールねじ機構５６は、ラック軸２８の周囲に一体的に取り付けられており、ベルト式減速機構５８は、転舵側電動機５２の出力軸５２ａの回転力をボールねじ機構５６に伝達する。転舵側電動機５２の出力軸５２ａの回転力は、ベルト式減速機構５８及びボールねじ機構５６を介して、ラック軸２８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２８に付与される軸方向の力によって、転舵輪４２を転舵させることができる。

【0023】

操舵制御装置６０は、操舵装置１０を制御対象とし、その制御量である転舵角を制御すべく、転舵アクチュエータ５０を操作する。また、操舵制御装置６０は、クラッチ２４を解放状態としつつ、操舵装置１０を制御対象とし、その制御量である抗力を制御すべく、抗力アクチュエータ３０を操作する。操舵制御装置６０は、制御量の制御に際し、トルクセンサ７０によって検出される、運転者がステアリングホイール２２を介して入力するトルクである操舵トルクＴｈや、操舵側回転角度センサ７２によって検出される操舵側電動機３６の回転軸の回転角度θｓ、車速センサ７４によって検出される車速Ｖを参照する。また、操舵制御装置６０は、温度センサ７６によって検出される操舵装置１０の温度ＴＳや、回転角度センサ７８によって検出される出力軸５２ａの回転角度θｔを参照する。ここで、温度ＴＳは、転舵側電動機５２の温度や操舵側電動機３６の温度、インバータ５４，３８の温度、ボールねじ機構５６の温度等であってよい。なお、温度ＴＳは、グリースによる粘性の影響を考慮するうえでは、ボールねじ機構５６の温度であるとよい。もっとも、操舵制御装置６０に温度センサ７６を取り付け、操舵制御装置６０が操舵装置１０付近にあることから、操舵制御装置６０の温度を操舵装置１０の温度とみなしてもよい。また、操舵制御装置６０は、操舵側電動機３６を流れる電流ｉｕｓ，ｉｖｓ，ｉｗｓや、転舵側電動機５２を流れる電流ｉｕｔ，ｉｖｔ，ｉｗｔを参照する。なお、電流ｉｕｓ，ｉｖｓ，ｉｗｓは、インバータ３８の各レッグに設けられたシャント抵抗における電圧降下として検出されるものとすればよく、電流ｉｕｔ，ｉｖｔ，ｉｗｔは、インバータ５４の各レッグに設けられたシャント抵抗における電圧降下として検出されるものとすればよい。

【0024】

また、操舵制御装置６０は、転舵アクチュエータ５０の機械的な異常の発生を運転者に警告すべく、警告装置８０を操作する。ここで、警告装置８０は、例えば、車両内部のインスツルメントパネル、所謂、インパネに設けられている。そして、警告装置８０は、点灯や点滅することによって運転者への警告を実施するものである。転舵アクチュエータ５０の機械的な異常（以下「メカ異常」という）には、ベルト式減速機構５８の円滑な動作が困難となる状態、例えば、歯飛びであったり、ベルト破断であったり、ラック軸２８のロックであったりの他、そのまま放っておくとベルト式減速機構５８の円滑な動作が困難となる状態である予兆の状態を含んでいる。

【0025】

操舵制御装置６０は、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６４および周辺回路６６を備え、それらがローカルネットワーク６８によって通信可能とされているものである。なお、周辺回路６６は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路や、電源回路、リセット回路等を含む。本実施形態において、ＣＰＵ６２は制御部の一例である。

【0026】

図２に、操舵制御装置６０が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が実行することにより実現される。なお、図２に示す処理は、クラッチ２４が解放状態であるときの処理である。

【0027】

ベース目標トルク算出処理Ｍ１０は、後述する軸力Ｔａｆに基づき、ステアリングホイール２２を介して運転者が入力軸３２に入力すべき目標操舵トルクＴｈ＊のベース値であるベース目標トルクＴｈｂ＊を算出する処理である。ここで、軸力Ｔａｆは、ラック軸２８に加わる軸方向の力である。軸力Ｔａｆは、転舵輪４２に作用する横力に応じた量となることから、軸力Ｔａｆによって横力を把握することができる。一方、ステアリングホイール２２を介して運転者が入力軸３２に入力すべきトルクは、横力に応じて定めることが望ましい。したがって、ベース目標トルク算出処理Ｍ１０は、軸力Ｔａｆから把握される横力に応じてベース目標トルクＴｈｂ＊を算出する処理となっている。

【0028】

詳しくは、ベース目標トルク算出処理Ｍ１０は、軸力Ｔａｆの絶対値が同一であっても車速Ｖが小さい場合に大きい場合よりも、ベース目標トルクＴｈｂ＊の絶対値をより小さい値に算出する処理である。これは、たとえば、軸力Ｔａｆまたは軸力Ｔａｆから把握される横加速度および車速Ｖを入力変数とし、ベース目標トルクＴｈｂ＊を出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ６４に記憶されている状態でＣＰＵ６２によりベース目標トルクＴｈｂ＊をマップ演算することによって実現できる。ここで、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とするのに対し、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。

【0029】

加算処理Ｍ１２は、ベース目標トルクＴｈｂ＊にヒステリシス補正量Ｔｈｙｓを加算することによって、目標操舵トルクＴｈ＊を算出する処理である。
ヒステリシス処理Ｍ１４は、転舵輪４２の転舵角に換算可能な換算可能角度であるピニオン角θｐに基づき、ベース目標トルクＴｈｂ＊を補正するヒステリシス補正量Ｔｈｙｓを算出して出力する処理である。詳しくは、ヒステリシス処理Ｍ１４は、ピニオン角θｐの変化等に基づき、ステアリングホイール２２の切り込み時および切り戻し時を識別し、切り込み時において切り戻し時と比較して目標操舵トルクＴｈ＊の絶対値がより大きくなるように、ヒステリシス補正量Ｔｈｙｓを算出する処理を含む。詳しくは、ヒステリシス処理Ｍ１４は、車速Ｖに応じてヒステリシス補正量Ｔｈｙｓを可変設定する処理を含む。なお、ピニオン角θｐは、ピニオン軸２６の回転角度である。

【0030】

操舵操作量算出処理Ｍ１６は、操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ＊にフィードバック制御するための操作量である操舵操作量Ｔｓ＊を算出する処理である。操舵操作量Ｔｓ＊は、操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ＊にフィードバック制御するための操作量を含んだ量であるが、フィードフォワード項を含んでもよい。なお、操舵操作量Ｔｓ＊は、操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ＊にフィードバック制御するうえで入力軸３２に加えることが要求されるトルクに換算された量となっている。

【0031】

軸力算出処理Ｍ１８は、操舵操作量Ｔｓ＊に操舵トルクＴｈを加算することによって、軸力Ｔａｆを算出する処理である。なお、操舵トルクＴｈは、入力軸３２に加わるトルクのため、本実施形態において軸力Ｔａｆは、クラッチ２４が締結状態であると仮定した場合にラック軸２８の軸方向に加わる力を、入力軸３２に加わるトルクに換算した値となっている。

【0032】

規範モデル算出処理Ｍ２０は、軸力Ｔａｆに基づき、操舵角θｈの指令値である操舵角指令値θｈ＊を算出する処理である。詳しくは、規範モデル算出処理Ｍ２０は、以下の式（ｃ１）にて表現されるモデル式を用いて、操舵角指令値θｈ＊を算出する処理である。

【0033】

Ｔａｆ＝Ｋ・θｈ＊＋Ｃ・θｈ＊’＋Ｊ・θｈ＊’’ …（ｃ１）
上記の式（ｃ１）にて表現されるモデルは、クラッチ２４の締結状態において軸力Ｔａｆと等しい量のトルクが入力軸３２に入力された場合に操舵角θｈが示す値をモデル化したものである。上記の式（ｃ１）において、粘性係数Ｃは、操舵装置１０の粘性等をモデル化したものであり、慣性係数Ｊは、操舵装置１０の慣性をモデル化したものであり、弾性係数Ｋは、操舵装置１０が搭載される車両のサスペンションやホイールアライメント等の仕様をモデル化したものである。このモデルは、実際の操舵装置１０を正確に表現したモデルではなく、入力に対する操舵角の挙動を理想的な挙動とするために設計された規範モデルである。本実施形態では、規範モデルの設計を通じて操舵フィーリングの調整を可能としている。

【0034】

具体的には、減算処理Ｍ２２において、軸力Ｔａｆから、粘性項「Ｃ・θｈ＊’」およびバネ項「Ｋ・θｈ＊」が減算される。慣性係数除算処理Ｍ２４によって、減算処理Ｍ２２の出力が慣性係数Ｊにより除算され、操舵角加速度指令値αｈ＊（＝θｈ＊’’）が算出される。そして、操舵角加速度指令値αｈ＊を入力とし、積分処理Ｍ２６によって、操舵角速度指令値ωｈ＊（＝θｈ＊’）が算出される。また、操舵角速度指令値ωｈ＊を入力とし、積分処理Ｍ２８によって、操舵角指令値θｈ＊が算出される。

【0035】

また、粘性係数乗算処理Ｍ３０は、操舵角速度指令値ωｈ＊に粘性係数Ｃを乗算して粘性項「Ｃ・θｈ＊’」を算出する処理である。また、弾性係数乗算処理Ｍ３２は、操舵角指令値θｈ＊に弾性係数Ｋを乗算することによって、バネ項「Ｋ・θｈ＊」を算出する処理である。

【0036】

操舵角算出処理Ｍ４０は、回転角度θｓの積算処理に基づき、ステアリングホイール２２の回転角度である操舵角θｈを算出する処理である。
抗力算出処理Ｍ４２は、操舵角θｈを操舵角指令値θｈ＊にフィードバック制御するための操作量としての操舵側電動機３６のトルクの指令値を抗力指令値Ｔｒ＊として算出する処理である。操作信号生成処理Ｍ４４は、操舵側電動機３６の制御量となるトルクを抗力指令値Ｔｒ＊に制御すべく、インバータ３８を操作するための操作信号ＭＳｓを生成してインバータ３８に出力する。詳しくは、操作信号生成処理Ｍ４４は、操舵側電動機３６に流れる電流ｉｕｓ，ｉｖｓ，ｉｗｓを、抗力指令値Ｔｒ＊から定まる電流の指令値にフィードバック制御するための操作量によって、インバータ３８の出力線電圧を操作する処理とする。

【0037】

舵角比可変処理Ｍ４６は、操舵角指令値θｈ＊に対するピニオン角指令値θｐ＊の比率である舵角比を可変とするための調整量Δθａを、車速Ｖに応じて可変設定する処理である。詳しくは、車速Ｖが低い場合に高い場合よりも、操舵角指令値θｈ＊の変化に対するピニオン角指令値θｐ＊の変化を大きくするように、調整量Δθａを設定する。加算処理Ｍ４８は、操舵角指令値θｈ＊に調整量Δθａを加算することによって、ピニオン角指令値θｐ＊を設定する。

【0038】

ピニオン角算出処理Ｍ５０は、転舵側電動機５２の回転角度θｔの積算処理に基づき、ピニオン角θｐを算出する処理である。なお、ピニオン角θｐは、「０」である場合に直進方向であることを示し、正であるか負であるかに応じて、右旋回側の転舵角であるか左旋回側の転舵角であるかを示す。

【0039】

転舵操作量算出処理Ｍ６０は、ピニオン角θｐをピニオン角指令値θｐ＊にフィードバック制御するための操作量である転舵操作量Ｔｔ＊を算出する処理である。転舵操作量Ｔｔ＊は、ピニオン角θｐをピニオン角指令値θｐ＊にフィードバック制御するうえでの転舵側電動機５２に対する要求トルクに応じた量であるが、本実施形態では、トルクの付与対象をピニオン軸２６と仮定した場合にピニオン軸２６に加わるトルクに換算された量となっている。

【0040】

転舵操作量算出処理Ｍ６０は、転舵操作量Ｔｔ＊以外に、転舵側電動機５２を制御することによって変化する操舵装置１０の状態変数であるピニオン角θｐに影響するトルクを外乱トルクとして推定し、これを推定外乱トルクＴｌｄｅとする外乱トルク算出処理Ｍ６２を含む。なお、本実施形態では、推定外乱トルクＴｌｄｅを、外乱トルクがピニオン軸２６に加わると仮定した場合のピニオン軸２６に加わるトルクに換算している。

【0041】

外乱トルク算出処理Ｍ６２は、慣性係数Ｊｐ、ピニオン角θｐ、転舵操作量Ｔｔ＊、及びオブザーバゲインｌ１，ｌ２，ｌ３を規定する３行１列の行列Ｌを用いて以下の式（ｃ２）にて、推定外乱トルクＴｌｄｅや推定値θｐｅを算出する。なお、慣性係数Ｊｐは、操舵装置１０の慣性をモデル化したものであり、慣性係数Ｊと比較して、実際の操舵装置１０の慣性を高精度に表現した値となっている。本実施形態において、外乱トルク算出処理Ｍ６２は所定成分算出処理の一例である。

【0042】

【数1】

微分演算処理Ｍ６４は、ピニオン角指令値θｐ＊の微分演算によってピニオン角速度指令値を算出する処理である。

【0043】

フィードバック項算出処理Ｍ６６は、ピニオン角指令値θｐ＊と推定値θｐｅとの差に応じた比例項と、ピニオン角指令値θｐ＊の１階時間微分値と推定値θｐｅの１階時間微分値との差に応じた微分項との和であるフィードバック項Ｔｔｆｂを算出する処理である。

【0044】

２階微分処理Ｍ６８は、ピニオン角指令値θｐ＊の２階時間微分値を算出する処理である。フィードフォワード項算出処理Ｍ７０は、２階微分処理Ｍ６８の出力値に慣性係数Ｊｐを乗算することによってフィードフォワード項Ｔｔｆｆを算出する処理である。２自由度操作量算出処理Ｍ７２は、フィードバック項Ｔｔｆｂと、フィードフォワード項Ｔｔｆｆとの和から、推定外乱トルクＴｌｄｅを減算して、転舵操作量Ｔｔ＊を算出する処理である。本実施形態において、転舵操作量算出処理Ｍ６０は制御量算出処理及び所定成分算出処理の一例である。

【0045】

換算処理Ｍ８０は、転舵操作量Ｔｔ＊を減速比Ｋｔで除算することによって、転舵操作量Ｔｔ＊を、転舵側電動機５２に対する制御量となるトルクの指令値であるトルク指令値Ｔｍ＊に換算する処理である。

【0046】

操作信号生成処理Ｍ８２は、転舵側電動機５２のトルクをトルク指令値Ｔｍ＊に制御するためのインバータ５４の操作信号ＭＳｔを生成して出力する処理である。詳しくは、操作信号生成処理Ｍ８２は、転舵側電動機５２に流れる電流ｉｕｔ，ｉｖｔ，ｉｗｔを、トルク指令値Ｔｍ＊から定まる電流の指令値にフィードバック制御するための操作量によって、インバータ５４の出力線電圧を操作する処理とする。なお、操作信号ＭＳｔは、実際には、インバータ５４の各レッグの各アームの操作信号となる。

【0047】

フィルタ処理Ｍ９０は、推定外乱トルクＴｌｄｅを入力とし、その特定の周波数成分を抽出する処理である。ここで、特定の周波数成分について説明する。
図３に、操舵装置１０の周波数応答特性を示す。詳しくは、横軸は周波数であり、縦軸は、操舵装置１０への入力を転舵角の変化等の変位とし出力を同変位のために必要な力である転舵側電動機５２のトルクとする場合のゲインＧである。

【0048】

図３に示すように、周波数が下限周波数ｆＬと上限周波数ｆＨとの間にある場合、ゲインＧが大きくなっている。これは、操舵装置１０の粘性に起因したものである。そして粘性に起因して上記ゲインＧは、転舵側電動機５２を制御することによってその時の状態に応じた操舵装置１０の粘性の想定範囲内で変動するところ、転舵アクチュエータ５０にメカ異常が生じていると、上記粘性の想定範囲内での変動を超えて過大や過少となるように変動する。

【0049】

また、周波数が下限周波数ｆＬよりも小さい場合、ゲインＧが一定となっている。これは、操舵装置１０の摩擦に起因したものである。そして、摩擦に起因して上記ゲインＧは、転舵側電動機５２を制御することによってその時の状態に応じた操舵装置１０の摩擦の想定範囲内で変動するところ、転舵アクチュエータ５０にメカ異常が生じていると、上記摩擦の想定範囲内での変動を超えて過大や過少となるように変動する。

【0050】

また、周波数が上限周波数ｆＨよりも大きい場合、ゲインＧが小さくなっている。これは、操舵装置１０の慣性に起因したものである。そして、慣性に起因して上記ゲインＧは、転舵側電動機５２を制御することによってその時の状態に応じた操舵装置１０の慣性の想定範囲内で変動するところ、転舵アクチュエータ５０にメカ異常が生じていると、上記慣性の想定範囲内での変動を超えて過大や過少となるように変動する。

【0051】

フィルタ処理Ｍ９０について、バンドパスフィルタＢＰＦは、操舵装置１０の粘性成分を抽出する処理であり、粘性に起因した特性を抽出すべく、下限周波数ｆＬと上限周波数ｆＨとの間の周波数特性を抽出する。ローパスフィルタＬＰＦは、操舵装置１０の摩擦成分を抽出する処理であり、摩擦に起因した特性を抽出すべく、粘性や慣性の影響が小さい下限周波数ｆＬよりも小さい周波数特性を抽出する。ハイパスフィルタＨＰＦは、操舵装置１０の慣性成分を抽出する処理であり、慣性に起因した特性を抽出すべく、上限周波数ｆＨよりも大きい周波数特性を抽出する。なお、粘性成分を抽出するうえでは、バンドパスフィルタＢＰＦが透過する中心周波数を、例えば「７～９Ｈｚ」に設定することが望ましい。また、バンド幅を、たとえば「４～６Ｈｚ」とすることが望ましい。また、摩擦成分を抽出するうえでは、ローパスフィルタＬＰＦが透過する中心周波数を、例えば「７Ｈｚ」よりも小さく設定したりすればよい。また、慣性成分を抽出するうえでは、ハイパスフィルタＨＰＦが透過する中心周波数を、例えば、「９Ｈｚ」よりも大きく設定したりすればよい。本実施形態において、フィルタ処理Ｍ９０は所定成分算出処理の一例であり、バンドパスフィルタＢＰＦは粘性成分算出処理の一例であり、ローパスフィルタＬＰＦは摩擦成分算出処理の一例であり、ハイパスフィルタＨＰＦは慣性成分算出処理の一例である。

【0052】

図２に戻り、異常状態判定処理Ｍ９２は、フィルタ処理Ｍ９０の出力する粘性成分Ｔｃ、摩擦成分Ｔｆ、及び慣性成分Ｔｊに基づき、操舵装置１０の異常として、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を検出する処理である。詳しくは、異常状態判定処理Ｍ９２は、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を検出すると、警告装置８０を点灯や点滅させるための警告信号ＳＩＧを生成して出力する処理とする。

【0053】

図４、図５、及び図６に、異常状態判定処理Ｍ９２の手順を示す。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって各処理のステップ番号を表現する。
図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、まず粘性成分Ｔｃを取得する（ＳＡ１０）。次に、ＣＰＵ６２は、粘性成分Ｔｃが粘性過少判定値Ｔｃｔｈ１未満（Ｔｃ＜Ｔｃｔｈ１）又は粘性過大判定値Ｔｃｔｈ２よりも大きい（Ｔｃ＞Ｔｃｔｈ２）かの少なくともいずれかを満たすか否かを判定する（ステップＳＡ１２）。この処理は、転舵アクチュエータ５０にメカ異常があることを示す粘性成分Ｔｃの特性を検出するためのものである。本実施形態において、粘性過少判定値Ｔｃｔｈ１及び粘性過大判定値Ｔｃｔｈ２は、ベルト式減速機構５８の円滑な動作が困難となる状態に陥らせるとして、例えば、ベルト式減速機構５８のベルトの耐久試験等を通じて実験的に求められる範囲の値に設定されている。具体的には、粘性成分Ｔｃは、車速Ｖ等の車両の走行状態に基づき変動するものであり、当該変動のなかで実験的に求められた最小値を粘性過少判定値Ｔｃｔｈ１とし、実験的に求められた最大値を粘性過大判定値Ｔｃｔｈ２として設定する。本実施形態において、ＣＰＵ６２は、制御部の一例である。

【0054】

上記ステップＳＡ１２において、ＣＰＵ６２は、粘性成分Ｔｃが粘性過少判定値Ｔｃｔｈ１未満又は粘性過大判定値Ｔｃｔｈ２よりも大きいことのいずれも満たさないと判定する場合（ステップＳＡ１２：ＮＯ）、転舵アクチュエータ５０にメカ異常が生じていないことを判定する。その後、ＣＰＵ６２は、ステップＳＡ１０の処理に戻り当該ステップＳＡ１０以後の処理を繰り返し実行する。

【0055】

一方、ＣＰＵ６２は、粘性成分Ｔｃが粘性過少判定値Ｔｃｔｈ１未満又は粘性過大判定値Ｔｃｔｈ２よりも大きいことの少なくともいずれかを満たすと判定する場合（ステップＳＡ１２：ＹＥＳ）、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を確定させるための処理を実行する（ステップＳＡ１４）。ステップＳＡ１４にて、ＣＰＵ６２は、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を検出した旨を運転者に警告すべく、警告装置８０を点灯や点滅させるように点灯状態を制御する。また、ＣＰＵ６２は、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を検出した旨を記録すべく、その旨を示す異常情報をＲＯＭ６４にて記録する。こうしてＲＯＭ６４に記録された異常情報は、図示しない診断ツールが操舵制御装置６０に対して外部から接続される場合に、当該診断ツールに対して出力される。本実施形態において、ＲＯＭ６４は、ダイアグとしての機能を有する。その後、ＣＰＵ６２は、フェールセーフとしてメカ異常時フェールを作動させる処理へと移行する。本実施形態において、メカ異常時フェールでは、運転者に警告をしつつ車両を安全に停車させるための処理を実行したりする。

【0056】

図５に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、まず摩擦成分Ｔｆを取得する（ＳＢ１０）。次に、ＣＰＵ６２は、摩擦成分Ｔｆが摩擦過少判定値Ｔｆｔｈ１未満（Ｔｆ＜Ｔｆｔｈ１）又は摩擦過大判定値Ｔｆｔｈ２よりも大きい（Ｔｆ＞Ｔｆｔｈ２）かの少なくともいずれかを満たすか否かを判定する（ステップＳＢ１２）。この処理は、転舵アクチュエータ５０にメカ異常があることを示す摩擦成分Ｔｆの特性を検出するためのものである。本実施形態において、摩擦過少判定値Ｔｆｔｈ１及び摩擦過大判定値Ｔｆｔｈ２は、ベルト式減速機構５８の円滑な動作が困難となる状態に陥らせるとして、例えば、ベルト式減速機構５８のベルトの耐久試験等を通じて実験的に求められる範囲の値に設定されている。具体的には、摩擦成分Ｔｆは、基本的に周波数の全範囲でほぼ変動せず、変動したとしても公差範囲内で止まるものであり、当該変動のなかで実験的に求められた最小値を摩擦過少判定値Ｔｆｔｈ１とし、実験的に求められた最大値を摩擦過大判定値Ｔｆｔｈ２として設定する。

【0057】

上記ステップＳＢ１２において、ＣＰＵ６２は、摩擦成分Ｔｆが摩擦過少判定値Ｔｆｔｈ１未満又は摩擦過大判定値Ｔｆｔｈ２よりも大きいことのいずれも満たさないと判定する場合（ステップＳＢ１２：ＮＯ）、転舵アクチュエータ５０にメカ異常が生じていないことを判定する。その後、ＣＰＵ６２は、ステップＳＢ１０の処理に戻り当該ステップＳＢ１０以後の処理を繰り返し実行する。

【0058】

一方、ＣＰＵ６２は、摩擦成分Ｔｆが摩擦過少判定値Ｔｆｔｈ１未満又は摩擦過大判定値Ｔｆｔｈ２よりも大きいことの少なくともいずれかを満たすと判定する場合（ステップＳＢ１２：ＹＥＳ）、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を確定させるための処理を実行する（ステップＳＢ１４）。ステップＳＢ１４にて、ＣＰＵ６２は、上記ステップＳＡ１４で説明したのと同様に各種処理を実行する。

【0059】

図６に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、まず慣性成分Ｔｊを取得する（ＳＣ１０）。次に、ＣＰＵ６２は、慣性成分Ｔｊが慣性過少判定値Ｔｊｔｈ１未満（Ｔｊ＜Ｔｊｔｈ１）又は慣性過大判定値Ｔｊｔｈ２よりも大きい（Ｔｊ＞Ｔｊｔｈ２）かの少なくともいずれかを満たすか否かを判定する（ステップＳＣ１２）。この処理は、転舵アクチュエータ５０にメカ異常があることを示す慣性成分Ｔｊの特性を検出するためのものである。本実施形態において、慣性過少判定値Ｔｊｔｈ１及び慣性過大判定値Ｔｊｔｈ２は、ベルト式減速機構５８の円滑な動作が困難となる状態に陥らせるとして、例えば、ベルト式減速機構５８のベルトの耐久試験等を通じて実験的に求められる範囲の値に設定されている。具体的には、慣性成分Ｔｊは、車速Ｖ等の車両の走行状態に基づき変動するものであり、当該変動のなかで実験的に求められた最小値を慣性過少判定値Ｔｊｔｈ１とし、実験的に求められた最大値を慣性過大判定値Ｔｊｔｈ２として設定する。

【0060】

上記ステップＳＣ１２において、ＣＰＵ６２は、慣性成分Ｔｊが慣性過少判定値Ｔｊｔｈ１未満又は慣性過大判定値Ｔｊｔｈ２よりも大きいことのいずれも満たさないと判定する場合（ステップＳＣ１２：ＮＯ）、転舵アクチュエータ５０にメカ異常が生じていないことを判定する。その後、ＣＰＵ６２は、ステップＳＣ１０の処理に戻り当該ステップＳＣ１０以後の処理を繰り返し実行する。

【0061】

一方、ＣＰＵ６２は、慣性成分Ｔｊが慣性過少判定値Ｔｊｔｈ１未満又は慣性過大判定値Ｔｊｔｈ２よりも大きいことの少なくともいずれかを満たすと判定する場合（ステップＳＣ１２：ＹＥＳ）、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を確定させるための処理を実行する（ステップＳＣ１４）。ステップＳＣ１４にて、ＣＰＵ６２は、上記ステップＳＡ１４で説明したのと同様に各種処理を実行する。

【0062】

以下、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態によれば、転舵側電動機５２が出力するトルクを制御するなかで算出される推定外乱トルクＴｌｄｅに含まれる粘性成分Ｔｃ、摩擦成分Ｔｆ、及び慣性成分Ｔｊを、フィルタ処理Ｍ９０を通じて取得することで、転舵側電動機５２を制御することによって現れる操舵装置１０の特性を検出することができるようになる。こうした特性は、転舵側電動機５２の駆動に関わって作動する転舵アクチュエータ５０にメカ異常があると、当該メカ異常がない場合に対して、粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊが過大や過少といった異なる特性を示すようになる。これは、転舵アクチュエータ５０にメカ異常が実際に生じておらず、転舵アクチュエータ５０の機械的な部分を直接的に監視したとしても異常を判断することができない状態等、異常に至る前の状態に対しても有効である。つまり、本実施形態を用いては、粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊが示す特性に基づき、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を間接的に検出することができるとともに、転舵アクチュエータ５０の機械的な部分を直接的に監視したとしても検出することができない異常を検出することができるようになる。

【0063】

以下、本実施形態の効果を説明する。
（１）本実施形態では、推定外乱トルクＴｌｄｅに含まれる粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊが示す特性に基づき、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を検出することができるようにしている。したがって、転舵アクチュエータ５０の作動が困難となる状態に至る前に、その予兆を含む転舵アクチュエータ５０のメカ異常をより適切に検出することができる。

【0064】

（２）本実施形態では、外乱トルク算出処理Ｍ６２は、転舵操作量Ｔｔ＊以外に、ピニオン角θｐに影響するトルクを外乱トルクとして推定し、これを推定外乱トルクＴｌｄｅとするように算出する。本実施形態によれば、転舵操作量Ｔｔ＊以外に、転舵側電動機５２を制御することによって変化するピニオン角θｐに影響する外乱トルクに粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊが含まれることに鑑み、外乱トルク算出処理Ｍ６２を用いて粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊを算出できる。

【0065】

（３）本実施形態では、粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊがそれぞれ所定の周波数において顕著となることに鑑み、フィルタ処理Ｍ９０のバンドパスフィルタＢＰＦ、ローパスフィルタＬＰＦ、及びハイパスフィルタＨＰＦのそれぞれの出力を粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊとするようにしている。これにより、狙った成分を精度良く算出できる。

【0066】

（４）本実施形態では、転舵アクチュエータ５０にメカ異常があると、当該メカ異常がない場合に対して、粘性成分Ｔｃが異なる特性を示すようになることに鑑み、転舵操作量Ｔｔ＊以外に、ピニオン角θｐに影響する推定外乱トルクＴｌｄｅに基づき粘性成分Ｔｃを算出する。これにより、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を適切に検出することができる。

【0067】

（５）本実施形態では、転舵アクチュエータ５０にメカ異常があると、当該メカ異常がない場合に対して、摩擦成分Ｔｆが異なる特性を示すようになることに鑑み、転舵操作量Ｔｔ＊以外に、ピニオン角θｐに影響する推定外乱トルクＴｌｄｅに基づき摩擦成分Ｔｆを算出する。これにより、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を適切に検出することができる。

【0068】

（６）本実施形態では、転舵アクチュエータ５０にメカ異常があると、当該メカ異常がない場合に対して、慣性成分Ｔｊが異なる特性を示すようになることに鑑み、転舵操作量Ｔｔ＊以外に、ピニオン角θｐに影響する推定外乱トルクＴｌｄｅに基づき慣性成分Ｔｊを算出する。これにより、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を適切に検出することができる。

【0069】

（第２実施形態）
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

【0070】

図７に、本実施形態にかかる操舵制御装置６０が実行する処理を示す。なお、図７において、図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。
図７に示すように、本実施形態では、ＣＰＵ６２は、温度ＴＳに応じてフィルタ処理Ｍ９０のバンドパスフィルタＢＰＦのフィルタ特性を可変とする。詳しくは、温度ＴＳが低い場合に高い場合よりも粘性成分Ｔｃの強度を大きくする。

【0071】

これは、温度が低い場合、操舵装置１０のグリース等の潤滑剤が固くなり、粘性が大きくなることに鑑みたものである。バンドパスフィルタＢＰＦは、推定外乱トルクＴｌｄｅに含まれる粘性成分の強度が大きい場合に小さい場合よりも出力値を大きくすることから、フィルタ特性を可変としなくても、温度ＴＳが低い場合に高い場合よりもバンドパスフィルタＢＰＦの出力する粘性成分Ｔｃの強度が大きくなる。これに対し、本実施形態では、温度ＴＳに応じてフィルタの特性を可変とすることにより、可変としない場合と比較して、温度ＴＳが低い場合の粘性成分Ｔｃの強度をより大きくする。本実施形態において、フィルタ処理Ｍ９０、すなわちバンドパスフィルタＢＰＦは強度変更処理の一例である。

【0072】

本実施形態によれば、上記第１実施形態の作用及び効果に対応する作用及び効果を奏する他、以下の効果を奏する。
（７）本実施形態では、温度ＴＳが低い場合の粘性成分Ｔｃの強度をより大きくするため、フィルタ処理Ｍ９０の出力に基づく異常状態判定処理Ｍ９２による判定の精度の自由度を、バンドパスフィルタＢＰＦのフィルタ特性を可変としない場合と比較して高めることが容易となる。

【0073】

（第３実施形態）
以下、第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

【0074】

図８に、本実施形態にかかる操舵制御装置６０が実行する処理を示す。なお、図８において、図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。
図８に示すように、本実施形態において、フィルタ処理Ｍ９０は、抗力指令値Ｔｒ＊を入力とし、抗力指令値Ｔｒ＊に含まれる粘性成分、摩擦成分、及び慣性成分をそれぞれ粘性成分Ｔｃ、摩擦成分Ｔｆ、及び慣性成分Ｔｊとして出力する処理である。また、異常状態判定処理Ｍ９２は、抗力指令値Ｔｒ＊に含まれる粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊに基づき、抗力アクチュエータ３０のメカ異常を検出する処理である。本実施形態において、抗力算出処理Ｍ４２は制御量算出処理及び所定成分算出処理の一例である。

【0075】

以下、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態によれば、操舵側電動機３６が出力するトルクを制御するなかで算出される抗力指令値Ｔｒ＊に含まれる粘性成分Ｔｃ、摩擦成分Ｔｆ、及び慣性成分Ｔｊを、フィルタ処理Ｍ９０を通じて取得することで、操舵側電動機３６を制御することによって現れる操舵装置１０の特性を検出することができるようになる。こうした特性は、操舵側電動機３６の駆動に関わって作動する抗力アクチュエータ３０にメカ異常があると、当該メカ異常がない場合に対して、粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊが過大や過少といった異なる特性を示すようになる。これは、抗力アクチュエータ３０にメカ異常が実際に生じておらず、抗力アクチュエータ３０の機械的な部分を直接的に監視したとしても異常を判断することができない状態等、異常に至る前の状態に対しても有効である。つまり、本実施形態を用いては、粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊが示す特性に基づき、抗力アクチュエータ３０のメカ異常を間接的に検出することができるとともに、抗力アクチュエータ３０の機械的な部分を直接的に監視したとしても検出することができない異常を検出することができるようになる。

【0076】

（第４実施形態）
以下、第４の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

【0077】

図９に、本実施形態にかかる操舵制御装置６０が実行する処理を示す。なお、図９において、図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。
図９に示すように、本実施形態において、フィルタ処理Ｍ９０ａは、推定外乱トルクＴｌｄｅを入力とし、推定外乱トルクＴｌｄｅに含まれる粘性成分、摩擦成分、及び慣性成分をそれぞれ粘性成分Ｔｃａ、摩擦成分Ｔｆａ、及び慣性成分Ｔｊａとして出力する処理である。また、異常状態判定処理Ｍ９２ａは、推定外乱トルクＴｌｄｅに含まれる粘性成分Ｔｃａや、摩擦成分Ｔｆａや、慣性成分Ｔｊａに基づき、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を検出する処理である。

【0078】

また、本実施形態において、フィルタ処理Ｍ９０ｂは、抗力指令値Ｔｒ＊を入力とし、抗力指令値Ｔｒ＊に含まれる粘性成分、摩擦成分、及び慣性成分をそれぞれ粘性成分Ｔｃｂ、摩擦成分Ｔｆｂ、及び慣性成分Ｔｊｂとして出力する処理である。また、異常状態判定処理Ｍ９２ｂは、抗力指令値Ｔｒ＊に含まれる粘性成分Ｔｃｂや、摩擦成分Ｔｆｂや、慣性成分Ｔｊｂに基づき、抗力アクチュエータ３０のメカ異常を検出する処理である。

【0079】

本実施形態によれば、異常状態判定処理Ｍ９２ａでは、転舵側電動機５２の作動を制御することによって現れる操舵装置１０の特性を取得して、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を検出することができる。また、異常状態判定処理Ｍ９２ｂでは、操舵側電動機３６の作動を制御することによって現れる操舵装置１０の特性を取得して、抗力アクチュエータ３０のメカ異常を検出することができる。つまり、本実施形態を用いては、転舵アクチュエータ５０及び抗力アクチュエータ３０の両アクチュエータについてメカ異常を検出することができる。

【0080】

（第５実施形態）
以下、第５の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

【0081】

図１０に、本実施形態にかかる操舵制御装置６０が実行する処理を示す。なお、図１０において、図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。

【0082】

本実施形態にかかる操舵装置は、図１において、クラッチ２４を削除し、代わりに、ギア比を可変とするギア比可変機構を介して入力軸３２をピニオン軸２６に機械的に連結するものである。つまり、ステアリングホイール２２の回転動力は、ラック軸２８の軸方向の変位に変換され、この軸方向の変位がラック軸２８の両端にそれぞれ連結されたタイロッド４０を介して転舵輪４２にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪４２の転舵角が変化する。

【0083】

操舵制御装置６０は、ステアリングホイール２２の操作を補助する力である補助力を付与する転舵アクチュエータ５０を備えた操舵装置を操作することにより、ステアリングホイール２２の操作に応じて転舵輪４２を転舵させる制御を実行する。本実施形態では、転舵アクチュエータ５０によってラックアシスト型電動パワーステアリングシステムを実現しており、操舵制御装置６０は、転舵側電動機５２に接続されたインバータ５４を操作することによって、転舵側電動機５２の制御量であるトルクを制御する。本実施形態において、転舵側電動機５２は補助用電動機の一例である。

【0084】

規範モデル算出処理Ｍ１００は、軸力Ｔａｆに基づき、ピニオン角θｐの指令値であるピニオン角指令値θｐ＊を算出する処理である。規範モデル算出処理Ｍ１００は、上記の式（ｃ１）にて表現されるのと同様のモデル式を用いて、ピニオン角指令値θｐ＊を算出する処理である。

【0085】

具体的には、減算処理Ｍ１０２において、軸力Ｔａｆから、粘性項「Ｃ・θｐ＊’」およびバネ項「Ｋ・θｐ＊」が減算される。慣性係数除算処理Ｍ１０４によって、減算処理Ｍ１０２の出力が慣性係数Ｊにより除算され、転舵角加速度指令値αｐ＊（＝θｐ＊’’）が算出される。そして、転舵角加速度指令値αｐ＊を入力とし、積分処理Ｍ１０６によって、転舵角速度指令値ωｐ＊（＝θｐ＊’）が算出される。また、転舵角速度指令値ωｐ＊を入力とし、積分処理Ｍ１０８によって、ピニオン角指令値θｐ＊が算出される。

【0086】

また、粘性係数乗算処理Ｍ１１０は、転舵角速度指令値ωｐ＊に粘性係数Ｃを乗算して粘性項「Ｃ・θｐ＊’」を算出する処理である。また、弾性係数乗算処理Ｍ１１２は、ピニオン角指令値θｐ＊に弾性係数Ｋを乗算することによって、バネ項「Ｋ・θｐ＊」を算出する処理である。

【0087】

また、加算処理部Ｍ１１４は、２自由度操作量算出処理Ｍ７２の出力値である転舵操作量Ｔｔ＊に操舵操作量Ｔｓ＊を加算して出力する処理である。そして、換算処理Ｍ８０は、加算処理部Ｍ１１４の出力値を減速比Ｋｔで除算してトルク指令値Ｔｍ＊に換算する処理である。

【0088】

以上に説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の作用及び効果に対応する作用及び効果を奏する。
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0089】

・上記第１実施形態において、粘性成分Ｔｃを抽出する周波数の領域には、操舵装置１０が搭載される車両についての剛性成分が含まれていると考えられる。剛性成分は、車両の転舵輪４２の空気圧の状態や、操舵装置１０の車両への組み付けの状態に応じて変動する。これにより、粘性成分Ｔｃを用いては、転舵輪４２のパンクの状態や、操舵装置１０の車両への組み付けが緩んでいる状態等の異常を検出することができる。この場合、粘性成分Ｔｃに対して用いるための剛性過少判定値や、剛性過大判定値を設定すればよい。これは、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を検出することができる上記第２、第３、及び第５実施形態についても同様である。

【0090】

・上記第１実施形態では、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を検出するために、粘性成分Ｔｃ、摩擦成分Ｔｆ、及び慣性成分Ｔｊの少なくともいずれかの成分を用いていればよく、例えば、粘性成分Ｔｃのみを用いたり、粘性成分Ｔｃ及び摩擦成分Ｔｆを用いたり適宜変更可能である。なお、粘性成分Ｔｃ及び摩擦成分Ｔｆを用いる場合には、これらの差分と、判定値との比較を通じて転舵アクチュエータ５０のメカ異常を検出するようにしてもよい。また、粘性成分Ｔｃのみを用いる場合には、ローパスフィルタＬＰＦや、ハイパスフィルタＨＰＦにより粘性成分を含む範囲の特性を抽出するようにしてもよい。なお、ローパスフィルタＬＰＦで粘性成分を抽出する場合、当該抽出した成分には摩擦成分を含むものである。また、ハイパスフィルタＨＰＦで粘性成分を抽出する場合、当該抽出した成分には慣性成分を含むものである。上記内容は、上記第２～第５実施形態についても同様である。

【0091】

・上記第１実施形態において、異常状態判定処理Ｍ９２の判定の方法は、例えば、粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊを用いて、これらの前回値及び今回値や所定のサンプリング期間での変化量を判定する等、適宜変更可能である。その他、判定の方法は、上記ステップＳＡ１２：ＹＥＳ、ＳＢ１２：ＹＥＳ、ＳＣ１２：ＹＥＳとなる回数をカウントし、当該カウントの結果を判定するようにしてもよい。

【0092】

・上記第２実施形態では、例えば、温度ＴＳが低い場合に高い場合よりも粘性成分Ｔｃが小さくなるようにフィルタ特性を変更する等、変更の態様は限定されない。
・上記第２実施形態において、温度ＴＳに応じてフィルタ特性を変更する処理としては、ローパスフィルタＬＰＦや、ハイパスフィルタＨＰＦのフィルタ特性を変更してもよい。

【0093】

・上記第２実施形態において、フィルタ特性を変更する際の入力となる温度としては、例えば、転舵側電動機５２や操舵側電動機３６を流れる電流の履歴から推定される温度であってもよい。また、操舵制御装置６０内の部品に流れる電流の履歴から推定される温度であってもよい。また、温度を推定する際に外気温を検出するセンサの検出値を利用してもよい。

【0094】

・上記第１実施形態では、外乱トルク算出処理Ｍ６２を、粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊを算出するために利用しつつも、転舵操作量Ｔｔ＊の算出には用いないようにしてもよい。これは、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を検出することができる上記第２、第４、及び第５実施形態についても同様である。

【0095】

・上記第１実施形態では、オブザーバによって構成された外乱トルク算出処理としては、例えば、拡張カルマンフィルタや（ＥＫＦ）や、Ｕｎｓｃｅｎｔｅｄカルマンフィルタ（ＵＫＦ）や、アンサンブルカルマンフィルタ（ＥｎＫＦ）等、非線形カルマンフィルタを用いて構成してもよい。これは、上記第２～第５実施形態についても同様である。

【0096】

・上記第１実施形態では、例えば、指令値としてのピニオン角指令値θｐ＊へのフィードバック制御量のフィードバック制御を実行する場合、その操作量としての転舵操作量Ｔｔ＊等のトルクの指令値や電流の指令値の特定の周波数成分を選択的に透過させることによって、粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊを抽出してもよい。また、電流が指令値に制御されることに鑑みれば、指令値としてのピニオン角指令値θｐ＊へのフィードバック制御量のフィードバック制御を実行する場合、転舵側電動機５２に実際に流れる電流の特定の周波数成分を選択的に透過させることによって、粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊを抽出してもよい。ちなみに、上記転舵角に関する角度フィードバック制御のための操作量であるトルクや電流は、転舵側電動機５２の制御量であることから、それらトルクや電流に加えてそれらの指令値は、転舵側電動機５２の制御量に関する変数である。これは、転舵アクチュエータ５０のメカ異常を検出することができる上記第２、第４、及び第５実施形態についても同様である。

【0097】

・上記第３実施形態では、例えば、指令値としての操舵角指令値θｈ＊へのフィードバック制御量のフィードバック制御を実行する場合、操作信号生成処理Ｍ４４における電流の指令値の特定の周波数成分を選択的に透過させることによって、粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊを抽出してもよい。ちなみに、上記操舵角に関する角度フィードバック制御のための操作量であるトルクや電流は、操舵側電動機３６の制御量であることから、それらトルクや電流に加えてそれらの指令値は、操舵側電動機３６の制御量に関する変数である。また、抗力算出処理Ｍ４２を、フィードフォワード項とフィードバック項とを算出する処理と、外乱トルクを算出する処理とによって構成し、同外乱トルクから粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊを抽出してもよい。また、抗力指令値Ｔｒ＊の算出に外乱トルクを用いないこととし、粘性成分Ｔｃや、摩擦成分Ｔｆや、慣性成分Ｔｊの算出のために外乱トルクを算出してもよい。これは、上記第４実施形態についても同様である。

【0098】

・上記各実施形態では、フィードフォワード項Ｔｔｆｆを、例えば、ピニオン角θｐの２階時間微分値に基づき算出したり、推定値θｐｅの２階時間微分値に基づき算出したりしてもよい。

【0099】

・上記各実施形態では、例えば、転舵輪４２に作用するトルクが、転舵角の角加速度に比例するトルクと転舵角の角速度に比例するトルクである粘性との和と釣り合うというモデルを用いてフィードフォワード項を算出してもよい。この場合、外乱トルク算出処理Ｍ６２を、転舵輪４２に作用するトルクが、転舵角の角加速度に比例するトルクと粘性成分との和と釣り合うというモデルを用いて構成すればよい。

【0100】

・上記各実施形態において、フィードバック項算出処理Ｍ６６の入力のうちのフィードバック制御量としては、例えば、推定値θｐｅやその１階時間微分値に代えて、ピニオン角θｐやその時間微分値自体としてもよい。

【0101】

・上記各実施形態において、フィードバック項算出処理Ｍ６６としては、例えば、比例要素の出力値を出力するものとしてもよいし、微分要素の出力値を出力するものとしてもよい。その他、フィードバック項算出処理Ｍ６６としては、比例要素の出力値および微分要素の出力値の少なくとも一方と、積分要素の出力値との和を出力する処理としてもよい。なお、積分要素の出力値を用いる場合には、外乱トルク算出処理Ｍ６２を削除することが好ましい。もっとも、積分要素の出力値を用いない場合において、外乱トルク算出処理Ｍ６２を用いること自体必須ではない。

【0102】

・上記各実施形態では、舵角比可変処理Ｍ４６及び加算処理Ｍ４８を削除し、規範モデル算出処理Ｍ２０の出力を、操舵角指令値θｈ＊兼ピニオン角指令値θｐ＊としてもよい。

【0103】

・上記各実施形態では、軸力Ｔａｆを入力とし、上記の式（ｃ１）等に基づき操舵角指令値θｈ＊を算出したが、操舵角指令値θｈ＊を算出するためのロジック（モデル）としては、これに限らない。

【0104】

・上記各実施形態において、操舵側電動機３６を制御するための構成としては、抗力算出処理Ｍ４２を削除して、例えば、操舵操作量Ｔｓ＊を操作信号生成処理Ｍ４４に入力するものとしてもよい。

【0105】

・上記各実施形態において、操舵トルクＴｈのフィードバック制御をすること自体必須ではなく、例えば、操舵トルクＴｈに基づき、アシストトルクを算出し、アシストトルクを様々に補正した値を操舵操作量Ｔｓ＊とし、これを操作信号生成処理Ｍ４４に入力するものとしてもよい。

【0106】

・上記各実施形態では、転舵側電動機５２の回転角度の換算可能角度として、例えば、転舵輪４２の転舵角としてもよい。
・上記各実施形態では、操舵側電動機３６の回転角度の換算可能角度として、例えば、操舵側電動機３６の回転角度自体であってもよい。

【0107】

・上記各実施形態では、操舵操作量Ｔｓ＊を、例えば、操舵側電動機３６のトルクとしてもよい。この場合、操舵トルクＴｈを減速比で除算した値と操舵操作量Ｔｓ＊との和を軸力Ｔａｆとしたり、操舵操作量Ｔｓ＊に減速比を乗算した値と操舵トルクＴｈとの和を軸力Ｔａｆとしたりすればよい。

【0108】

・上記各実施形態では、転舵操作量Ｔｔ＊を、例えば、転舵側電動機５２のトルクとしてもよい。
・上記各実施形態において、ベース目標トルク算出処理Ｍ１０としては、例えば、軸力Ｔａｆのみに基づきベース目標トルクＴｈｂ＊を算出する処理であってもよい。

【0109】

・上記各実施形態では、ベース目標トルクＴｈｂ＊をヒステリシス補正量Ｔｈｙｓで補正すること自体必須ではない。
・上記各実施形態において、各電動機３６，５２としては、例えば、ＩＰＭＳＭ等であってもよいし、誘導機であってもよい。その他、各電動機３６，５２としては、ブラシ付きの直流電動機であってもよい。この場合、駆動回路としては、Ｈブリッジ回路を採用すればよい。

【0110】

・上記各実施形態において、転舵アクチュエータ５０としては、例えば、ピニオン軸２６とは別に、転舵側電動機５２の動力をラック軸２８に伝達させるための第２のピニオンシャフトを備える、所謂、デュアルピニオン型のものであってもよい。

【0111】

・上記各実施形態では、転舵アクチュエータ５０に設けられる図示しない支持機構によって、ラック軸２８はその軸線方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオン軸２６へ向けて押圧されている。これにより、ラック軸２８は移動可能に支持され、その周方向の回転が規制される。ただし、ピニオン軸２６を使用せずにラック軸２８を移動可能に支持する他の支持機構を設けてもよい。この場合、転舵アクチュエータ５０としてピニオン軸２６を割愛してもよい。

【0112】

・上記各実施形態において、粘性過少判定値Ｔｃｔｈ１及び粘性過大判定値Ｔｃｔｈ２は、目的のメカ異常を検出する観点で、いずれか一方の判定値を考慮すれば十分の場合、一の判定値を削除する等、適宜変更可能である。これは、摩擦過少判定値Ｔｆｔｈ１及び摩擦過大判定値Ｔｆｔｈ２や、慣性過少判定値Ｔｊｔｈ１及び慣性過大判定値Ｔｊｔｈ２についても同様である。

【0113】

・上記各実施形態において、警告装置８０を通じた運転者への警告としては、例えば、アラーム等の音で知らせたり、抗力を大きくしてステアリングホイール２２の操作を重くしたりする等、何かしら状況の変化を運転者が認識できる方法であれば適宜変更可能である。その他、運転者に警告する以外、車両が有する通信機能を用いて、例えば、現在位置から最も近いディーラーであったり、最寄りのディーラー等、車両のメンテナンスが可能な店舗に知らせたりすることもできる。

【0114】

・上記各実施形態において、操舵制御装置６０としては、ＣＰＵ６２とＲＯＭ６４とを備えてソフトウェア処理を実行するものに限らない。例えば、上記各実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、操舵制御装置６０は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

【0115】

次に、上記各実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）上記操舵装置は、前記転舵輪へと動力を伝えることなく変位可能なステアリングホイールを備え、前記電動機は、前記転舵輪を転舵させるための転舵側電動機である。

【0116】

上記構成によれば、操舵装置のうち、転舵輪に動力を伝える機構の機械的な異常を検出することができるようになる。したがって、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置において、転舵輪に動力伝える機構の機械的な異常を検出することができる。

【0117】

（ロ）上記操舵装置は、前記転舵輪へと動力を伝えることなく変位可能なステアリングホイールを備え、前記電動機は、前記ステアリングホイールの変位に抗するトルクを付与する操舵側電動機である。

【0118】

上記構成によれば、操舵装置のうち、ステアリングホイールに関わる機構の機械的な異常を検出することができるようになる。したがって、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置において、ステアリングホイールに関わる機構の機械的な異常を検出することができる。

【0119】

（ハ）上記操舵装置は、前記転舵輪へと動力を伝えるように変位可能なステアリングホイールを備え、前記電動機は、前記転舵輪を転舵させるべくなされる前記ステアリングホイールの操作を補助するトルクを付与する補助用電動機である。

【0120】

上記構成によれば、操舵装置の機械的な異常を検出することができるようになる。したがって、所謂、電動パワーステアリング装置の機械的な異常を検出することができる。

【符号の説明】

【0121】

１０…操舵装置
２２…ステアリングホイール
３０…抗力アクチュエータ
３６…操舵側電動機
４２…転舵輪
５０…転舵アクチュエータ
５２…転舵側電動機（補助用電動機）
６０…操舵制御装置
６２…ＣＰＵ（制御部）
Ｍ４２…抗力算出処理（制御量算出処理、所定成分算出処理）
Ｍ６０…転舵操作量算出処理（制御量算出処理、所定成分算出処理）
Ｍ６２…外乱トルク算出処理（所定成分算出処理）
Ｍ９０、Ｍ９０ａ、Ｍ９０ｂ…フィルタ処理
Ｍ９２、Ｍ９２ａ、Ｍ９２ｂ…異常状態判定処理
ＢＰＦ…バンドパスフィルタ（粘性成分算出処理、強度変更処理）
ＬＰＦ…ローパスフィルタ（摩擦成分算出処理）
ＨＰＦ…ハイパスフィルタ（慣性成分算出処理）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】