JP7650571B2 - ステアリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されるステアバイワイヤ型のステアリングシステムに関する。

例えば、下記特許文献に記載されている電動パワーステアリングシステムでは、ステアリングホイールに加えられた運転者の操作力を、２系統のアシスト装置によってアシストして、車輪を転舵するようにされている。そして、アシスト装置の２系統のうちの一方の失陥時には、他方だけでアシストするようにされている。

特開２０１８－１３０００７号公報

車両に搭載されるステアリングシステムには、上記パワーステアリングシステムではなく、ステアリングホイール等の操作部材に加えられる運転者の操作力に依らず、電動モータを有して車輪を転舵する転舵装置を備えたステアリングシステム、すなわち、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムが存在する。ステアバイワイヤ型のステアリングシステムでも、例えば、フェールセーフの観点等から、２系統の転舵装置を備えることが検討されている。ステアバイワイヤ型のステアリングシステムでは、運転者の操作力が車輪の転舵に寄与しないことから、例えば、転舵装置の２系統のうちの一方だけで車輪を転舵する場合には、車輪を転舵するための力である転舵力が不足する可能性がある。その転舵力の不足を解消若しくは緩和することにより、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムの実用性が向上する。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高いステアバイワイヤ型のステアリングシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のステアリングシステムは、
運転者によって操作される操作部材と、
それぞれが電動モータを駆動源として有する２系統とされて車輪を転舵する転舵装置と
、
前記２系統の各々の電動モータに供給する電流を制御することで、前記転舵装置による
前記操作部材の操作に応じた車輪の転舵を実現させるコントローラと
を備えて車両に搭載されるステアバイワイヤ型のステアリングシステムであって、
前記コントローラが、前記２系統の各々の電動モータへの上限値を超える電流の供給を
禁止するとともに、前記２系統のうちの１つだけによって車輪を転舵する場合に、その１
つの電動モータに供給する電流の前記上限値を引き上げるように構成され、かつ、前記車両の走行速度が設定速度以下の場合には前記上限値の引き上げを禁止するように構成される。

電動モータへの供給電流には、通常、その電動モータやその電動モータの駆動回路（ドライバ）の過熱からの保護のために、上限値が設定される。本発明のステアリングシステムによれば、例えば、転舵装置の２系統のうちの１つの失陥等によって、別の１つだけで車輪を転舵する場合でも、その別の１つの系統の電動モータへの供給電流の上限値が引き上げられるため、充分な転舵力が得られることになる。一方で、例えば、電動モータやそれの駆動回路には、過熱保護のため、２系統共用のヒートシンクを設けることが一般的であり、供給電流の上限値を引き上げて上記別の１つの系統のだけで車輪を転舵したとしても、そのヒートシンクをその別の１つの系統だけで利用することができるため、その別の１つの系統の電動モータやそれの駆動回路の過熱が大きな問題とはならない。また、１つの系統の失陥等の場合において、上記のような別の１つの系統だけによる転舵が比較的長い期間行われるとは想定し難い。したがって、その場合の別の１系統による車輪の転舵においては、供給電流の上限値を引き上げたとしても、電動モータやそれの駆動回路の過熱が大きな問題とはならないのである。

発明の態様

本発明のステアリングシステムの転舵装置は、２系統のものであるが、その２系統が、それぞれ、互いに別体となる２つの電動モータのそれぞれを有していてもよく、また、その２系統に対応して、１つの２系統電動モータを有していてもよい。詳しく言えば、出力軸が１つとされ、２系統に対応した２セットのコイルを有するような電動モータを採用してもよいのである。

当該ステアリングシステムの温度がある程度低下すると、冷却によるクリアランスの減少，潤滑剤の粘性の増加等によって機械的構造部分の動作抵抗が増し、車輪を転舵するためにより大きな転舵力が必要とされる。言い換えれば、転舵装置の電動モータにより大きな電流の供給が必要とされる。そのことを考慮すれば、当該ステアリングシステムの温度が設定温度以下のときに、設定温度を上回っているときに比較して、供給電流の上限値の引き上げ代（上昇量）を大きくしてもよい。逆に、当該ステアリングシステムの温度がある程度低下していない状態では、それ程大きな転舵力が必要とされない。そのことを考慮すれば、当該ステアリングシステムの温度が設定温度以下であることを条件として、供給電流の上限値の引き上げを行うようにしてもよい。言い換えれば、当該ステアリングシステムの温度が設定温度を上回っている限り、供給電流の上限値の引き上げを行わないようにしてもよい。

上記当該ステアリングシステムの温度は、例えば、転舵装置自体に、詳しく言えば、アクチュエータのハウジング，電動モータの近傍，上記駆動回路の近傍等に温度センサを設け、その温度センサの検出に基づいて認定すればよい。また、例えば、当該車両が置かれている環境温度や、電動モータへの電流の供給実績（電流量，供給時間等）等から推定された温度等であってもよい。

上記設定温度は、上述の動作抵抗の増加を考慮し、例えば、－２０°Ｃ，－１０°Ｃ，０°Ｃ等、０°Ｃ以下の温度に設定することが望ましい。また、当該ステアリングシステムの温度が低下すればする程、より大きな転舵力が必要とされることを考慮して、当該ステアリングシステムの温度が低くなるにつれて、供給電流の上限値の引き上げ代をより大きくする、つまり、供給電流の上限値をより高くするようにしてもよい。

一方で、車両の走行速度（以下、「車速」という場合がある）がある程度低くなると、路面とタイヤとの間の摩擦力が影響して、車輪を転舵するための転舵力が相当に大きくなる。車両が停止しているとき、つまり、車速が０のときでは、いわゆる据え切り状態で車輪を転舵しなければならず、相当に大きな転舵力が必要となり、過度に電動モータへの供給電流が大きくなってしまう。そのことに考慮して、車速が設定速度以下の場合には、供給電流の上限値の引き上げを禁止するようにしてもよい。その設定速度は、据え切り状態若しくはそれに近い状態において上限値の引き上げを禁止すべく、車両が停止していると擬制するために設定することが望ましい。具体的には、例えば、２～５ｋｍ／ｈに設定すればよい。

転舵装置の２系統の両方によって車輪を転舵する場合、それら２系統の作動を互いに整合させるためには、それら２系統の各々の転舵モータへの供給電流を等しくすることが望ましい。つまり、２つの系統を協調させる制御（以下、「協調制御」という場合がある）を行うことが望ましい。そこで、協調制御では、２系統の一方の電動モータに供給する電流を決定し、その決定した電流を、２系統の他方の電動モータに供給するようにすればよい。言い換えれば、２系統の一方をメイン系統と、他方をサブ系統とし、メイン系統において両系統の電動モータへの供給電流を決定し、その決定した供給電流を、サブ系統にも供給するのである。そのような協調制御を行うように構成されたステアリングシステムであっても、例えば、２系統の上記他方、すなわち、サブ系統だけによって車輪を転舵するときには、その他方の電動モータに供給する電流を独自に決定し、その決定した電流を、その他方の電動モータに供給すればよい。

実施例のステアリングシステムの全体構成を模式的に示す図である。 過熱保護のために転舵装置の電動モータおよびコントローラに対して設けられたヒートシンクを模式的に示す図である。 実施例のステアリングシステムにおいて実行される基本転舵プログラムおよび従属転舵プログラムのフローチャートである。 転舵モータへの供給電流の上限値を決定するための高温制限マップを示すグラフ、および、転舵モータの回転数－トルク特性を示すグラフである。 環境温度と転舵装置が発生させる転舵力との関係を示すグラフ、および、転舵モータへの供給電流の上限値を決定するための低温制限マップを示すグラフである。 基本転舵プログラムの一部を構成する電流制限サブルーチンのフローチャートである。 実施例のステアリングシステムにおいて実行される反力付与プログラムのフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例であるステアリングシステムを、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、上記〔発明の態様〕の項に記載された形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

［Ａ］ステアリングシステムの構成
車両に搭載される実施例のステアリングシステムは、図１に模式的に示すように、それぞれが転舵輪である２つの車輪（前輪である）１０を転舵するためのシステムであり、機械的に互いに独立した操作装置１２および転舵装置１４を備えたステアバイワイヤ型のステアリングシステムである。

操作装置１２は、a）運転者によって操舵操作（ステアリング操作）される操作部材としてのステアリングホイール２０と、b）先端にそのステアリングホイール２０が取り付けられたステアリングシャフト２２と、c）そのステアリングシャフト２２を回転可能に保持するとともに、インパネリインフォースメント（図示を省略）に支持されるステアリングコラム２４と、d）そのステアリングコラム２４に支持された電動モータである反力モータ２６を力源として、操舵操作に対する反力（厳密には、反力トルクであるが、以下、慣用されている「操作反力」という文言を用いることとする）Ｆ_CTを、ステアリングシャフト２２を介して、ステアリングホイール２０に付与する反力付与機構２８とを含んで構成されている。この反力付与機構２８は、減速機等を含む一般的な構造のものであるため、反力付与機構２８の具体的な構造についての説明は、省略する。

反力モータ２６は、３相のブラシレスＤＣモータであり、回転シャフトの外周に磁石が付設され、それら磁石と対向するようにハウジングにコイルが配設されている。反力モータ２６は、１つの磁石に対して、２セットのコイルが配設された２系統モータである。以下、２系統の各々を、反力モータ２６ａ，反力モータ２６ｂと呼ぶ場合がある。反力モータ２６ａ，２６ｂの各々は、自身への電力供給における通電相の切換のために、それぞれ、１回転内における回転角（「相対角」，「位相」と考えることができる）ωを検出するためのモータ回転角センサ３０ａ，３０ｂ（以下、「モータ回転角センサ３０」と総称する場合がある）を、独自に有している。したがって、本操作装置１２は、冗長系である２系統の装置（以下、「操作装置１２ａ」，「操作装置１２ｂ」という場合がある）と考えることができる。

操作装置１２は、ステアリングホイール２０の操作角δをステアリング操作量として検出する操作角センサ３２を有している。ちなみに、車両の直進状態においてステアリングホイール２０がとる姿勢を中立姿勢とした場合に、その中立姿勢からの左右方向それぞれへの回転角（「絶対角」と考えることができる）が、ステアリングホイール２０の操作角δである。

また、本ステアリングシステムでは、一般的ないわゆるパワーステアリングシステムと同様、ステアリングシャフト２２に、トーションバー３４が組み込まれており、そのトーションバー３４の捩じれ量に基づいて、運転者によってステアリングホイール２０に加えられる操作力としての操作トルクＴｑ_Oを検出するための操作トルクセンサ３６ａ，３６ｂ（以下、「操作トルクセンサ３６」と総称する場合がある）を有している。操作トルクセンサ３６は、当該操作装置１２の２系統に対応すべく、２つ設けられている。

車輪１０の各々は、サスペンション装置の一構成要素であるステアリングナックル４０を介して、転向可能に車体に支持されている。転舵装置１４は、ステアリングナックル４０を回動させることで、車輪１０の各々を一体的に転舵する。転舵装置１４は、主要構成要素として、転舵アクチュエータ４２を有している。転舵アクチュエータ４２は、a）両端がリンクロッド４４を介して左右のステアリングナックル４０にそれぞれ連結されるステアリングロッド（「ラックバー」と呼ばれることもある）４６と、b)そのステアリングロッド４６を左右に移動可能に支持するとともに、車体に固定的に保持されたハウジング４８と、c）電動モータである転舵モータ５０を駆動源として、ステアリングロッド４６を左右に移動させるためのロッド移動機構５２とを含んで構成されている。ロッド移動機構５２は、ステアリングロッド４６に螺設されたボール溝と、そのボール溝とベアリングボールを介して螺合するとともに転舵モータ５０によって回転させられるナットとによって構成されるボールねじ機構を主体とするものであり、一般的な構造のものであるため、ロッド移動機構５２についてのここでの詳しい説明は省略する。

なお、転舵モータ５０も、反力モータ２６と同様、２系統の３相ブラシレスＤＣモータであり、２系統の各々を、転舵モータ５０ａ，転舵モータ５０ｂと呼ぶ場合があることとする。転舵モータ５０ａ，５０ｂの各々は、自身への電力供給における通電相の切換のために、それぞれ、１回転内における回転角（「相対角」，「位相」と考えることができる）νを検出するためのモータ回転角センサ５４ａ，５４ｂ（以下、「モータ回転角センサ５４」と総称する場合がある）を、独自に有している。したがって、本転舵装置１４は、冗長系である２系統の装置（以下、「転舵装置１４ａ」，「転舵装置１４ｂ」という場合がある）と考えることができる。ちなみに、転舵モータ５０ａ，５０ｂは、それぞれ、自身に実際に供給されている電流（以下、「転舵電流」という場合がある）Ｉ_Sを検出するための電流センサ５６ａ，５６ｂ（以下、「電流センサ５６」と総称する場合がある）をも、独自に有している。

ちなみに、転舵装置１４は、ステアリングロッド４６の中立位置（車両の直進状態において位置する位置）からの左右それぞれへの移動量を検出することで、車輪１０の転舵量としての転舵角θを検出するための転舵角センサ５８を有している。

操作装置１２の制御、詳しくは、操作反力Ｆ_CTの制御、すなわち、操作装置１２の反力モータ２６の制御は、当該操作装置１２の２系統に対応して、それぞれのコントローラである操作コントローラとしての操作電子制御ユニット（以下、「操作ＥＣＵ」と言う場合がある）６０ａ，６０ｂによって実行される。以下、操作ＥＣＵ６０ａ，６０ｂを、操作ＥＣＵ６０と総称することがあることとする。各操作ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を有するコンピュータや、反力モータ２６のドライバ（駆動回路）であるインバータ等によって構成されている。

同様に、転舵装置１４の制御、詳しくは、転舵角θの制御、すなわち、転舵装置１４の転舵モータ５０の制御は、当該転舵装置１４の２系統に対応して、それぞれのコントローラである転舵コントローラとしての転舵電子制御ユニット（以下、「転舵ＥＣＵ」と言う場合がある）６２ａ，６２ｂによって実行される。以下、転舵ＥＣＵ６２ａ，６２ｂを、転舵ＥＣＵ６２と総称することがあることとする。各転舵ＥＣＵ６２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を有するコンピュータや、転舵モータ５０のドライバ（駆動回路）であるインバータ等によって構成されている。

操作装置１２ａ，転舵装置１４ａ，操作ＥＣＵ６０ａ，転舵ＥＣＵ６２ａが、メイン系統としての１系統を、操作装置１２ｂ，転舵装置１４ｂ，操作ＥＣＵ６０ｂ，転舵ＥＣＵ６２ｂが、サブ系統としての別の１系統を構成することで、当該ステアリングシステムは、２系統のステアリングシステムとされている。そのため、操作装置１２ａと転舵装置１４ａとは、専用通信線６４ａによって繋がれ、操作装置１２ｂと転舵装置１４ｂとは、専用通信線６４ｂによって繋がれている（以下、専用通信線６４ａ，６４ｂを、「専用通信線６４」と総称する場合がある）。また、別系統の操作装置１２，転舵装置１４間の通信を可能とするため、各操作装置１２，転舵装置１４は、共通通信線としてのＣＡＮ（car area network or controllable area network）６６に接続されている。なお、２つの操作ＥＣＵ６０，２つの転舵ＥＣＵ６２によって、本ステアリングシステムの１つのコントローラが構成されていると考えることもできる。

車輪１０を転舵するために転舵装置１４が発生させる転舵力は、比較的大きな力となることがあり、電動モータである転舵モータ５０には、比較的大きな転舵電流Ｉ_Sが供給されることがある。そのため、過熱保護の観点から、図２に示すように、転舵モータ５０には、ヒートシンク７０が設けられ、転舵モータ５０ａ，５０ｂのドライバをそれぞれ有する転舵ＥＣＵ６２ａ，６２ｂには、ヒートシンク７２が設けられている。ヒートシンク７０，ヒートシンク７２は、いずれも一般的なものであり、それらの構造の説明は省略する。

転舵モータ５０は、先に説明したように、転舵モータ５０ａ，転舵モータ５０ｂを含む２系統モータであり、ヒートシンク７０は、それら転舵モータ５０ａ，転舵モータ５０ｂに共用されている。また、転舵ＥＣＵ６２ａ，転舵ＥＣＵ６２ｂは、ぴったりと合わさるように配置されており、ヒートシンク７２は、それら転舵ＥＣＵ６２ａ，転舵ＥＣＵ６２ｂに共用されている。

なお、過熱保護の観点から、転舵モータ５０の温度であるモータ温度Ｔ_M，転舵ＥＣＵ６２が有する駆動回路の基盤の温度である基盤温度Ｔ_Dを検出するために、転舵モータ５０，転舵ＥＣＵ６２に対して、それぞれ、温度センサ７４，温度センサ７６が設けられており、それら温度センサ７４，温度センサ７６からの温度検出信号は、転舵ＥＣＵ６２ａ，転舵ＥＣＵ６２ｂの両方に送られるようにされている。また、当該ステアリングシステムが置かれている環境の温度である環境温度Ｔ_Aを検出するため、転舵アクチュエータ４２のハウジングにも、温度センサ７８が設けられており、その温度センサ７８の検出信号も、転舵ＥＣＵ６２ａ，転舵ＥＣＵ６２ｂの両方に送られるようにされている。

［Ｂ］ステアリングシステムの制御
以下に、本ステアリングシステムの制御について、転舵装置１４の制御である転舵制御，操作装置１２の反力付与機構２８の制御である反力制御を、順次説明する。

（ａ）転舵制御
転舵制御は、転舵要求に応じて、すなわち、手動運転の場合におけるステアリングホイール２０の操作角δに応じて、車輪１０を転舵するための制御である。転舵制御は、転舵ＥＣＵ６２によって実行される。以下に、２系統のいずれもが失陥していない通常時の制御である通常時制御，２系統のうちの一方が失陥した失陥時の制御である失陥時制御、それぞれの制御における転舵モータ５０への転舵電流Ｉ_Sの制限について説明する。

i）通常時制御
２系統のコントローラである転舵ＥＣＵ６２ａ，転舵ＥＣＵ６２ｂが、互いに独立して、転舵制御のための処理である転舵処理を実行可能とされている。通常時には、転舵装置１４、詳しくは、転舵アクチュエータ４２の円滑な動作、および、メイン系統とサブ系統とが互いに同じ転舵力を発生させることを目的として、いわゆる「協調制御」を実行する。この協調制御は、メイン系統を構成する転舵ＥＣＵ６２ａが、基本的な転舵処理である「基本転舵処理」を行い、サブ系統を構成する転舵ＥＣＵ６２ｂが、メイン系統に従属するための「従属転舵処理」を行う。ちなみに、基本転舵処理は、転舵ＥＣＵ６２ｂにおいても実行可能とされている。なお、以下の説明において、メイン系統であるかサブ系統であるかを問わないときや、両方の系統ともが行い得る処理等に関しては、構成要素の符号の添え字ａ，ｂを用いないこととする。

反力モータ２６のモータ回転角ωとステアリングホイール２０の操作角δとは、所定のギヤ比となる関係にあり、当該車両の始動時に、操作角センサ３２によって検出された操作角δを基にモータ回転角ωのキャリブレーションが行われる。転舵制御，反力制御において、操作ＥＣＵ６０は、操作角δを、モータ回転角センサ３０を介して検出されたモータ回転角ωに基づいて取得するようにされている。基本転舵処理では、転舵ＥＣＵ６２は、同系統の操作ＥＣＵ６０から、その操作角δの情報を受信する。転舵ＥＣＵ６２は、次式に従い、受信によって入手したその操作角δに、設定されているステアリングギヤ比Ｒ_Gを乗ずることによって、車輪１０の転舵角θの目標となる目標転舵角θ^*を決定する。
θ^*＝Ｒ_G×δ

操作角δと同様に、車輪１０の転舵角θと転舵モータ５０のモータ回転角νとは、所定のギヤ比となる関係にあり、当該車両の始動時に、転舵角センサ５８を介して検出された転舵角θを基にモータ回転角νのキャリブレーションが行われる。車輪１０の転舵角θについての制御は、転舵角θに代えてモータ回転角νを用いて行われる。そのため、転舵ＥＣＵ６２は、決定した目標転舵角θ^*に基づいて、転舵モータ５０のモータ回転角νの目標である目標モータ回転角ν^*を決定する。

転舵ＥＣＵ６２は、モータ回転角センサ５４を介して、転舵モータ５０の実際のモータ回転角νを検出し、目標モータ回転角ν^*に対するモータ回転角νの偏差であるモータ回転角偏差Δνを、次式に従って決定する。
Δν＝ν^*－ν

転舵モータ５０が発生させるトルクを転舵トルクＴｑ_Sと呼べば、転舵ＥＣＵ６２は、モータ回転角偏差Δνに基づくフィードバック制御則に従って、つまり、次式に従って、発生させるべき転舵トルクＴｑ_Sを決定する。ちなみに、下記式の第１項，第２項，第３項は、それぞれ、比例項，積分項，微分項であり、Ｇ_P，Ｇ_I，Ｇ_Dは、それぞれ、比例項ゲイン，積分項ゲイン，微分項ゲインである。
Ｔｑ_S＝Ｇ_P×Δν＋Ｇ_I×∫Δνｄｔ＋Ｇ_D×ｄΔν／ｄｔ

転舵モータ５０に供給される転舵電流Ｉ_Sは、転舵トルクＴｑ_Sと概ね比例関係にある。その関係にしたがって、転舵ＥＣＵ６２は、決定された転舵トルクＴｑ_Sに基づいて、転舵モータ５０に供給すべき転舵電流Ｉ_Sを決定する、

本ステアリングシステムでは、転舵装置１４の過熱保護のために、転舵電流Ｉ_Sに対する制限を設けている。転舵ＥＣＵ６２は、決定した転舵電流Ｉ_Sに、電流制限処理を施す。この電流制限処理については、後に詳しく説明する。転舵ＥＣＵ６２は、電流制限処理を施した転舵電流Ｉ_Sを、転舵モータ５０に供給する。なお、後に詳しく説明するが、操作装置１２の反力付与機構２８の制御や、協調転舵制御において転舵電流Ｉ_Sの値を利用するために、転舵ＥＣＵ６２は、転舵モータ５０に供給する転舵電流Ｉ_Sについての情報を送信する。

基本転舵処理は、転舵ＥＣＵ６２が、図３にフローチャートを示す基本転舵プログラムを、短い時間ピッチ（例えば、数ｍsec～数十ｍsec）で繰り返し実行することによって行われる。以下に、そのプログラムに従った処理について、フローチャートを参照しつつ、簡単に説明する。

基本転舵プログラムに従った処理では、まず、Ｓ１において、操作ＥＣＵ６０からステアリングホイール２０の操作角δが入手され、Ｓ２において、目標転舵角θ^*が決定される。続くＳ３において、目標モータ回転角ν^*が決定されるとともに、Ｓ４において、実際のモータ回転角νが検出される。次のＳ５において、モータ回転角偏差Δνが決定され、Ｓ６において、そのモータ回転角偏差Δνに基づいて、転舵トルクＴｑ_Sが決定される。続くＳ７において、転舵トルクＴｑ_Sに基づいて、転舵モータ５０への供給電流である転舵電流Ｉ_Sが決定され、Ｓ８において、その決定された転舵電流Ｉ_Sに対して電流制限処理が施される。そして、Ｓ９において、電流制限処理が施された転舵電流Ｉ_Sが、転舵モータ５０に供給され、Ｓ１０において、転舵モータ５０に供給される転舵電流Ｉ_Sの情報が送信される。

一方で、協調制御においてサブ系統を構成する転舵ＥＣＵ６２ｂは、制御処理として、メイン系統に従属するための従属転舵処理を行う。メイン系統を構成する転舵ＥＣＵ６２ａは、先に説明したように、自らが転舵モータ５０ａに供給する転舵電流Ｉ_Sについての情報を、転舵ＥＣＵ６２ｂに送信しており、従属転舵処理において、転舵ＥＣＵ６２ｂは、自らが転舵モータ５０ｂに供給する転舵電流Ｉ_Sを決定するのではなく、その受信した情報に基づく転舵電流Ｉ_Sを、転舵モータ５０ｂに供給する。

従属転舵処理は、転舵ＥＣＵ６２ｂが、図３にフローチャートを示す従属転舵プログラムを、短い時間ピッチ（例えば、数ｍsec～数十ｍsec）で繰り返し実行することによって行われる。そのプログラムに従う処理を、フローチャートに沿って簡単に説明すれば、その処理では、Ｓ１１において、転舵ＥＣＵ６２ａからの受信によって、転舵ＥＣＵ６２ｂが供給すべき転舵電流Ｉ_Sが入手される。ちなみに、その転舵電流Ｉ_Sには、上述の電流制限処理が施されている。続くＳ１２において、その転舵電流Ｉ_Sが、転舵モータ５０ｂに供給され、Ｓ１３において、その転舵電流Ｉ_Sの情報が送信される。

ii）失陥時制御
２系統のうちの１系統が失陥した場合、失陥時制御が行われる。失陥した系統がサブ系統である場合には、サブ系統を作動させず、メイン系統だけで転舵制御が行われる。一方で、失陥した系統がメイン系統である場合には、メイン系統を作動させず、サブ系統だけで転舵制御が行われるが、その際、サブ系統を構成する転舵ＥＣＵ６２ｂは、従属転舵処理に代えて、基本転舵処理を行う。つまり、転舵ＥＣＵ６２ｂは、従属転舵プログラムに代えて、基本転舵プログラムを実行する。

iii）転舵モータに供給する電流の制限
大きな転舵電流Ｉ_Sが長時間にわたって転舵モータ５０に供給されると、その転舵モータ５０やその転舵モータ５０の駆動回路（ドライバであり、例えばインバータ）が過熱されることになる。この転舵装置１４の過熱からの保護のために、転舵電流Ｉ_Sに制限を設けている。詳しく言えば、転舵モータ５０ａ，転舵モータ５０ｂのいずれに供給される転舵電流Ｉ_Sに対しても上限値Ｉ_S-LIMを設け、その上限値Ｉ_S-LIMを超える転舵電流Ｉ_Sの供給を禁止している。言い換えれば、上述のようにして決定された転舵電流Ｉ_Sが上限値Ｉ_S-LIMを超えたときには、供給する転舵電流Ｉ_Sを上限値Ｉ_S-LIMとする処理を施すようにされているのである。

過熱保護の観点からの転舵電流Ｉ_Sの制限を過熱保護制限と呼べば、その過熱保護制限として、転舵ＥＣＵ６２は、温度センサ７４，温度センサ７６によってそれぞれ検出されたモータ温度Ｔ_M，基盤温度Ｔ_Dを基に、図４（ａ）にグラフで示すような高温制限マップを参照して、上限値Ｉ_S-LIMを決定する。この高温制限マップによれば、モータ温度Ｔ_M，基盤温度Ｔ_Dが、比較的高い温度に設定された要監視温度Ｔ_H以上となる場合に、それらモータ温度Ｔ_M，基盤温度Ｔ_Dが高くなるにつれて、上限値Ｉ_S-LIMが低くなるような制限が課される。ちなみに、本実施例の説明においては理解を容易にするために、高温制限マップは、モータ温度Ｔ_M，基盤温度Ｔ_Dに対して同じマップを採用しているが、実際には、２つのマップが存在し、それらマップで規定される上限値Ｉ_S-LIMのより低い方が採用される。また、高温制限マップは、０°Ｃ以上の上限値Ｉ_S-LIMしか表していないが、要監視温度Ｔ_H未満では、モータ温度Ｔ_M，基盤温度Ｔ_Dがいかなる温度であっても、一定である。

転舵モータ５０の１つの特性、詳しくは、転舵モータ５０の回転数（厳密には、「回転速度」である）Ｎと転舵トルクＴｑ_Sとの関係を示す回転数－トルク特性（以下、「Ｎ－Ｔ特性」という場合がある）を、図４（ｂ）のグラフを参照しつつ説明すれば、上記制限の存在により、実線で示すようなＮ－Ｔ特性を呈する。詳しく言えば、転舵電流Ｉ_Sに対して設定された上限値Ｉ_S-LIMによって、転舵トルクＴｑ_Sにも上限が存在する（以下、その上限を「上限トルクＴｑ_Sー_LIM」という場合がある。つまり、転舵装置１４は、上限トルクＴｑ_Sー_LIMに対応した転舵力しか発生させ得ないのである。

２系統のいずれもが失陥していない通常時では、図４（ｂ）のグラフの実線で示す転舵トルクＴｑ_Sの２倍までの転舵トルクＴｑ_Sが発生可能であるが、２系統のうちの一方が失陥した失陥時には、図４（ｂ）の実線で示す転舵トルクＴｑ_Sしか発生させることができない。つまり、転舵力が半分になってしまう。そこで、失陥時には、例えば、破線で示す転舵トルクＴｑ_Sを発生することができるように、つまり、上限トルクＴｑ_Sー_LIMを上限トルクＴｑ_Sー_LIM’に上げるように、転舵電流Ｉ_Sの上限値Ｉ_S-LIMを引き上げるようにされている。

ここで、環境温度Ｔ_Aと、ある特定の転舵動作を行う場合に転舵装置１４が発生させる必要のある転舵力との関係について、模式的に表した図５（ａ）のグラフを参照しつつ説明すれば、環境温度Ｔ_Aがある程度（例えば、－１０°Ｃ）以下になると、グリス等の潤滑剤の粘度の増加や、構成部品間のクリアランスの減少等に起因して、サスペンション装置や、転舵アクチュエータ４２等の動作抵抗が増加する。そして、その動作抵抗の増加に伴って、必要となる転舵力が増加する。このことに鑑みれば、当該サスペンションシステムの温度、詳しく言えば、環境温度Ｔ_Aが、比較的低い温度に設定された設定温度Ｔ_L（例えば、－１０°Ｃ）以下となる場合には、転舵電流Ｉ_Sの上限値Ｉ_S-LIMを引き上げることが望ましいのである。また、環境温度Ｔ_Aが低くなればなる程、増加抵抗が大きくなることから、環境温度Ｔ_Aが低くなればなる程、上限値Ｉ_S-LIMの引き上げ代を大きくする、すなわち、上限値Ｉ_S-LIMをより高く設定することが望ましいのである。

以上のことを考慮して、本ステアリングシステムでは、転舵ＥＣＵ６２は、上述の電流制限処理において、失陥時に、転舵電流Ｉ_Sの上限値Ｉ_S-LIMの引き上げ（以下、「上限引上げ」という場合がある）を行う。この上限引上げに対して、本ステアリングシステムでは、２つの態様、すなわち、２つのモードが準備されている。その１つは、２系統のうちの１つだけによって車輪が転舵されることを条件に、上限引上げを行う「標準引上げモード」であり、もう１つは、２系統のうちの１つだけによって車輪１０が転舵され、かつ、環境温度Ｔ_Aが設定温度Ｔ_L以下であることを条件に、上限引上げを行う「温度依拠引上げモード」である。いずれのモードで上限引上げを行うかは、当該車両の車種，仕様等によって製造時に予め選択されている。

詳しく説明すれば、転舵ＥＣＵ６２は、図５（ｂ）にグラフで示すような低温制限マップを参照しつつ、転舵電流Ｉ_Sの上限値Ｉ_S-LIMを決定する。通常時においては、そのマップに、実線で示すように、上限値Ｉ_S-LIMが、標準値Ｉ_S-Nで一定であるのに対して、失陥時に、標準引上げモードで上限引上げを行う場合には、破線で示すように、環境温度Ｔ_Aが設定温度Ｔ_Lを超えている場合であっても、上限値Ｉ_S-LIMが、引き上げ代ΔＩ_S-LIMだけ引き上げられ、環境温度Ｔ_Aが設定温度Ｔ_L以下となる場合に、上限値Ｉ_S-LIMが、環境温度Ｔ_Aが低くなるにつれて引き上げ代ΔＩ_S-LIMが大きくなるように決定される。一方で、温度依拠引上げモードで、上限引上げを行う場合には、一点鎖線で示すように、環境温度Ｔ_Aが設定温度Ｔ_Lを超えている場合には、上限値Ｉ_S-LIMが引き上げられず、環境温度Ｔ_Aが設定温度Ｔ_L以下となる場合に、上限値Ｉ_S-LIMが、環境温度Ｔ_Aが低くなるにつれて引き上げ代ΔＩ_S-LIMが大きくなるように決定される。

モータ温度Ｔ_M，基盤温度Ｔ_Dが、比較的高い温度に設定された要監視温度Ｔ_H以上となる場合には、上述した上限引上げに優先して、先に説明した過熱保護制限は優先されるが、その過熱保護制限は、上限引上げに関連している。詳しく言えば、通常時や温度依拠引上げモードでは、転舵ＥＣＵ６２は、高温制限マップにおいて実線を参照することで、上限値Ｉ_S-LIMは、標準値Ｉ_S-Nから、モータ温度Ｔ_M，基盤温度Ｔ_Dが上昇するにつれて減少するように決定される。それに対して、標準引上げモードでは、転舵ＥＣＵ６２は、高温制限マップにおいて破線を参照することで、上限値Ｉ_S-LIMは、標準値Ｉ_S-Nから引き上げ代ΔＩ_S-LIMだけ引き上げられた値から、モータ温度Ｔ_M，基盤温度Ｔ_Dが上昇するにつれて減少するように決定される。

失陥時に、２系統のうちの１つだけの転舵電流Ｉ_Sの上限値Ｉ_S-LIMが引き上げられるため、その１つの系統の転舵モータ５０，駆動回路を含む転舵ＥＣＵ６２の発熱量が大きくなることも考えられる。しかしながら、ヒートシンク７０，ヒートシンク７２は、いずれも、通常時において２系統で共用されていたのが、失陥時にはその１系統の専用となるため、それら転舵モータ５０，転舵ＥＣＵ６２の温度上昇は、その分抑制されることになる。

なお、車速ｖが低いときには、詳しく言えば、車両が停止しているとき若しくは停止していると擬制できる程車速ｖが低いときには、車輪１０は、いわゆる据え切りの状態、若しくは、据え切りに近い状態で転舵される。それらの状態では、転舵電流Ｉ_Sはかなり大きくなり、転舵モータ５０，転舵ＥＣＵ６２の過熱の可能性が高くなる。一方で、車両が走行し始めて車速ｖが高くなれば、それらの状態を脱するため、転舵モータ５０，転舵ＥＣＵ６２の過熱の可能性は低くなる。それらのことに考慮して、転舵ＥＣＵ６２は、車速ｖが、相当に低く設定された設定速度ｖ_TH以下の場合には、上述の上限引上げを行わない。ちなみに、転舵ＥＣＵ６２は、車速ｖに関する情報を、図示を省略するブレーキシステムから、ＣＡＮ６６を介して取得する。

以上説明した電流制限は、基本転舵プログラムのＳ８において、転舵ＥＣＵ６２が、図６にフローチャートを示す電流制限サブルーチンを実行することによって、行われる。そのサブルーチンに従った処理では、まず、Ｓ２１において、温度センサ７４，温度センサ７６，温度センサ７８の検出によって、それぞれ、モータ温度Ｔ_M，基盤温度Ｔ_D，環境温度Ｔ_Aが取得され、Ｓ２２において、ブレーキシステムから当該車両の車速ｖが取得される。

次のＳ２３において、別系統が失陥しているか否か、つまり、自身の系統だけで車輪１０を転舵しなければならないか否かが判定される。別系統が失陥していない場合には、上述の転舵電流Ｉ_Sの上限値Ｉ_S-LIMの引き上げ、すなわち、上限引上げが実行されず、Ｓ２４において、上記図４（ａ）に示す高温制限マップの実線，上記図５（ｂ）に示す低温制限マップの実線が参照されて、上限値Ｉ_S-LIMが決定される。

別系統が失陥している場合には、Ｓ２５において、車速ｖが設定速度ｖ_TH以下であるか否かが判定される。車速ｖが設定速度ｖ_TH以下である場合には、上限引上げが実行されず、Ｓ２４において、高温制限マップの実線，低温制限マップの実線が参照されて、上限値Ｉ_S-LIMが決定される。一方で、車速ｖが設定速度ｖ_THを超えている場合には、上限引上げのために、Ｓ２６において、それのモードが温度依拠引上げモードであるか否かが判定される。

温度依拠引上げモードではない場合、すなわち、標準引上げモードである場合には、環境温度Ｔ_A の如何に拘わらない上限引上げを実行すべく、Ｓ２７において、高温制限マップの破線，低温制限マップの破線が参照されて、上限値Ｉ_S-LIMが決定される。一方で、温度依拠引上げモードである場合は、Ｓ２８において、環境温度Ｔ_Aが設定温度Ｔ_L以下であるか否かが判定される。

温度依拠引上げモードにおいて、環境温度Ｔ_Aが設定温度Ｔ_Lを超えている場合には、上限引上げが実行されず、Ｓ２４において、高温制限マップの実線，低温制限マップの実線が参照されて、上限値Ｉ_S-LIMが決定される。一方、環境温度Ｔ_Aが設定温度Ｔ_L以下である場合には、Ｓ２９において、高温制限マップの実線，低温制限マップの一点鎖線が参照されて、上限値Ｉ_S-LIMが決定される。

以上のようにして上限値Ｉ_S-LIMが決定された後、Ｓ３０において、その上限値Ｉ_S-LIMを基に、基本転舵プログラムのＳ７において決定された転舵電流Ｉ_Sが、その上限値Ｉ_S-LIMを超えているか否かが判定され、転舵電流Ｉ_Sが、その上限値Ｉ_S-LIMを超えている場合には、Ｓ３１において、転舵電流Ｉ_Sが上限値Ｉ_S-LIMとされ、一方で、転舵電流Ｉ_Sが上限値Ｉ_S-LIM以下である場合は、転舵電流Ｉ_Sの値は、維持される。

（ｂ）反力制御
反力制御は、運転者にステアリング操作に対する操作感を付与するための制御であり、本ステアリングシステムでは、通常時においては、メイン系統の操作装置１２ａ，サブ系統の操作装置１２ｂが、互いに独立して、かつ、並行して、同じ操作反力Ｆ_CTを、ステアリングホイール２０に付与するようにされている。以下に、反力制御において、メイン系統を構成する操作ＥＣＵ６０ａ，サブ系統を構成する操作ＥＣＵ６０ｂの各々が行う反力付与処理について、それらを一元化して説明する。

操作ＥＣＵ６０は、操作反力Ｆ_CTを、２つの成分である転舵負荷依拠成分Ｆ_S，操作力依拠減少成分Ｆ_Aに基づいて、次式に従って決定する。
Ｆ_CT＝Ｆ_S－Ｆ_A

転舵負荷依拠成分Ｆ_Sは、車輪１０を転舵するために必要な転舵力（転舵モータ５０の転舵トルクＴｑ_S）に関する成分であり、転舵モータ５０に供給されている転舵電流Ｉ_Sに基づいて決定される。詳しい説明は省略するが、転舵電流Ｉ_Sが大きい程、車輪１０の転舵負荷が大きいと認識され、転舵負荷依拠成分Ｆ_Sが大きな値に決定される。ちなみに、転舵モータ５０に実際に供給されている転舵電流Ｉ_Sに関する情報は、転舵ＥＣＵ６２から、専用通信線６４を介して、同系統の操作ＥＣＵ６０に送られる。

一方、操作力依拠減少成分Ｆ_Aは、いわゆるパワーステアリングシステムにおける操作感を運転者に付与するための成分と考えることができる。パワーステアリングシステムでは、一般的には、操作トルクＴｑ_Oに応じたアシストトルクを、ステアリングシャフト２２に付与するようにされている。そのアシストトルクを模すようにして、操作力依拠減少成分Ｆ_Aは、次式に従って決定される。
Ｆ_A＝β×Ｔｑ_O
ちなみに、βは、操作力依拠減少成分Ｆ_Aを決定するためのゲインであり、操作ＥＣＵ６０は、操作トルクセンサ３６を介して、操作トルクＴｑ_Oを検出する。

以上のようにして決定した操作反力Ｆ_CTに基づき、操作ＥＣＵ６０は、反力モータ２６に供給する電流である反力電流Ｉ_Cを、次式に従って決定し、その決定した反力電流Ｉ_Cを、反力モータ２６に供給する。
Ｉ_C＝α×Ｆ_CT
ちなみに、αは、設定されている電流決定係数である。

操作ＥＣＵ６０ａ，操作ＥＣＵ６０ｂの各々は、それらの各々が有するコンピュータが、図７にフローチャートを示す反力付与プログラムを、短い時間ピッチ（例えば、数ｍsec～数十ｍsec）で繰り返し実行することによって、上記反力付与処理を行う。そのプログラムに従う処理について簡単に説明すれば、まず、Ｓ４１において、転舵電流Ｉ_Sが取得され、Ｓ４２において、その転舵電流Ｉ_Sに基づいて、転舵負荷依拠成分Ｆ_Sが決定される。次のＳ４３において、操作トルクＴｑ_Oが検出され、Ｓ４４において、その操作トルクＴｑ_Oに基づいて、操作力依拠減少成分Ｆ_Aが決定される。続くＳ４５において、転舵負荷依拠成分Ｆ_Sと操作力依拠減少成分Ｆ_Aとに基づいて、操作反力Ｆ_CTが決定され、Ｓ４６において、その操作反力Ｆ_CTに基づいて、反力モータ２６に供給すべき反力電流Ｉ_Cが決定される。そして、Ｓ４７において、その反力電流Ｉ_Cに基づいて、反力モータ２６に電流が供給される。

失陥時の反力制御について簡単に説明すれば、メイン系統，サブ系統のうちの失陥していない方だけで反力制御が実行される。言い換えれば、失陥していない方の操作ＥＣＵ６０だけが上記反力付与処理を実行する。

１０：車輪 １２，１２ａ，１２ｂ：操作装置 １４，１４ａ，１４ｂ：転舵装置 ２０：ステアリングホイール〔操作部材〕 ２６：反力モータ ４２：転舵アクチュエータ ５０，５０ａ，５０ｂ：転舵モータ〔電動モータ〕 ６０，６０ａ，６０ｂ：操作電子制御ユニット（操作ＥＣＵ）〔コントローラ〕 ６２，６２ａ，６２ｂ：転舵電子制御ユニット（転舵ＥＣＵ）〔コントローラ〕 ７０：ヒートシンク ７２：ヒートシンク

Claims (7)

1. 運転者によって操作される操作部材と、
   それぞれが電動モータを駆動源として有する２系統とされて車輪を転舵する転舵装置と、
   前記２系統の各々の電動モータに供給する電流を制御することで、前記転舵装置による前記操作部材の操作に応じた車輪の転舵を実現させるコントローラと
   を備えて車両に搭載されるステアバイワイヤ型のステアリングシステムであって、
   前記コントローラが、前記２系統の各々の電動モータへの上限値を超える電流の供給を禁止するとともに、前記２系統のうちの１つだけによって車輪を転舵する場合に、その１つの電動モータに供給する電流の前記上限値を引き上げるように構成され、かつ、前記車両の走行速度が設定速度以下の場合には前記上限値の引き上げを禁止するように構成されたステアリングシステム。
2. 前記コントローラが、
   当該ステアリングシステムの温度が設定温度以下のときに、前記上限値の引き上げ代を大きくするように構成された請求項１に記載のステアリングシステム。
3. 前記コントローラが、
   当該ステアリングシステムの温度が設定温度以下であることを条件として、前記上限値の引き上げを行うように構成された請求項１に記載のステアリングシステム。
4. 前記設定温度が、０°Ｃ以下の温度に設定されている請求項２または請求項３に記載のステアリングシステム。
5. 前記コントローラが、当該ステアリングシステムの温度が低くなるにつれて、前記上限値の引き上げ代をより大きくするように構成された請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載のステアリングシステム。
6. 前記設定速度が、前記車両が停止していると擬制するために設定された速度である請求項１に記載のステアリングシステム。
7. 前記コントローラが、
   前記転舵装置の２系統の両方によって車輪を転舵する場合に、それら２系統の一方の電動モータに供給する電流を決定し、その決定した電流を、それら２系統の他方の電動モータにも供給するように構成され、
   前記転舵装置の２系統の前記他方だけによって車輪を転舵する場合に、その他方の電動モータに供給する電流を決定し、その決定した電流を、その他方の電動モータに供給するように構成された請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載のステアリングシステム。

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