(57)【要約】      （修正有）【課題】操作フィーリングの低下を抑制しつつ、消費電力を効果的に抑制する。【解決手段】転舵指令値に応じて第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２を駆動制御し、反力指令値に応じて反力モータ５１を駆動制御する。反力モータ５１で消費している電力を反力消費電力として推定し、第一転舵モータＭ１、第二転舵モータＭ２、及び反力モータ５１の駆動制御で使用可能な最大許容電力と、反力消費電力とに応じて、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２の駆動制御で使用可能な電力を転舵許容電力として算出する。そして、転舵指令値に応じて、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２で消費する電力を転舵消費電力として推定し、転舵許容電力と転舵消費電力との比に応じて、転舵指令値を抑制する。【選択図】図１
2014156151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者のステアリング操作によって入力軸が回転する操舵入力機構と、
出力軸の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構と、
前記入力軸と前記出力軸とを断続可能に連結するクラッチと、
前記転舵出力機構に転舵力を付与可能な転舵アクチュエータと、
前記操舵入力機構に操舵反力を付与可能な反力アクチュエータと、
運転者のステアリング操作に応じて、前記転舵アクチュエータに対する転舵指令値を設定する転舵指令値設定部と、
前記クラッチを遮断した状態で、前記転舵指令値設定部で設定した転舵指令値に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御する転舵駆動制御部と、
運転者のステアリング操作に応じて、前記反力アクチュエータに対する反力指令値を設定する反力指令値設定部と、
前記クラッチを遮断した状態で、前記反力指令値設定部で設定した反力指令値に応じて前記反力アクチュエータを駆動制御する反力駆動制御部と、
前記反力アクチュエータで消費している電力を反力消費電力として推定する反力消費電力推定部と、
前記転舵アクチュエータ及び反力アクチュエータの駆動制御で使用可能な最大許容電力と前記反力消費電力推定部で推定した反力消費電力とに応じて、前記転舵アクチュエータの駆動制御で使用可能な電力を転舵許容電力として算出する転舵許容電力算出部と、
前記転舵指令値設定部で設定した転舵指令値に応じて、前記転舵アクチュエータで消費する電力を転舵消費電力として推定する転舵消費電力推定部と、
前記転舵許容電力算出部で算出した転舵許容電力、及び前記転舵消費電力推定部で推定した転舵消費電力の比に応じて、前記転舵指令値設定部で設定した転舵指令値を抑制する転舵指令値抑制部と、を備えることを特徴とするステアリング制御装置。
【請求項２】
前記反力消費電力推定部は、
前記反力指令値設定部で設定した反力指令値に応じて、前記反力消費電力を推定することを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
【請求項３】
前記反力指令値設定部は、
Ｑ軸及びＤ軸の直交座標系で前記反力アクチュエータに対する電流指令値を設定し、
前記反力消費電力推定部は、
前記反力指令値設定部が設定したＱ軸電流指令値に応じて、前記反力消費電力を推定することを特徴とする請求項２に記載のステアリング制御装置。
【請求項４】
前記転舵指令値設定部は、
Ｑ軸及びＤ軸の直交座標系で前記転舵アクチュエータに対する電流指令値を設定し、
前記転舵消費電力推定部は、
前記転舵指令値設定部が設定したＱ軸電流指令値及びＤ軸電流指令値に応じて、前記転舵消費電力を推定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のステアリング制御装置。
【請求項５】
前記反力アクチュエータを駆動する駆動回路と電源との間に流れる電流を検出する電源電流検出部を備え、
前記反力消費電力推定部は、
前記電源電流検出部で検出した電流に応じて、前記反力消費電力を推定することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のステアリング制御装置。
【請求項６】
前記反力アクチュエータと前記反力アクチュエータを駆動する駆動回路との間に流れる電流を検出するアクチュエータ電流検出部を備え、
前記反力消費電力推定部は、
前記アクチュエータ電流検出部で検出した電流に応じて、前記反力消費電力を推定することを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
【請求項７】
前記反力アクチュエータと前記反力アクチュエータを駆動する駆動回路との間に流れる電流を検出するアクチュエータ電流検出部を備え、
前記反力消費電力推定部は、
前記反力指令値設定部で設定した反力指令値に応じて、第一の反力消費電力を推定すると共に、前記アクチュエータ電流検出部で検出した電流に応じて、第二の反力消費電力を推定し、前記第一の反力消費電力及び前記第二の反力消費電力のうち、大きい方を前記反力消費電力として推定することを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
【請求項８】
運転者のステアリング操作によって入力軸が回転する操舵入力機構と、出力軸の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構との間に、前記入力軸と前記出力軸とを断続可能に連結するクラッチを介装し、
前記転舵出力機構に転舵力を付与可能な転舵アクチュエータを設け、
前記操舵入力機構に操舵反力を付与可能な反力アクチュエータを設け、
運転者のステアリング操作に応じて、前記転舵アクチュエータに対する転舵指令値を設定し、前記クラッチを遮断した状態で、前記転舵指令値に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御し、
運転者のステアリング操作に応じて、前記反力アクチュエータに対する反力指令値を設定し、前記クラッチを遮断した状態で、前記反力指令値に応じて前記反力アクチュエータを駆動制御し、
前記反力アクチュエータで消費している電力を反力消費電力として推定し、
前記転舵アクチュエータ及び反力アクチュエータの駆動制御で使用可能な最大許容電力と前記反力消費電力とに応じて、前記転舵アクチュエータの駆動制御で使用可能な電力を転舵許容電力として算出し、
前記転舵指令値に応じて、前記転舵アクチュエータで消費する電力を転舵消費電力として推定し、
前記転舵許容電力及び前記転舵消費電力の比に応じて、前記転舵指令値を抑制することを特徴とするステアリング制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング制御装置、及びステアリング制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、転舵モータによって車輪を転舵すると共に、反力モータによって運転者のステアリング操作に対して操舵反力を付与するステアリングバイワイヤについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１４９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、ステアリングバイワイヤでは、全体で使用可能な最大許容電力が限られているため、転舵モータ及び反力モータで消費する総電力が、最大許容電力を超えないようにする必要がある。このとき、転舵モータ及び反力モータの駆動制御を一律に制限することが考えられるが、夫々、消費電力の嵩むシーンが異なるので、単に夫々の駆動制御を一律に制限することは好ましくない。例えば、転舵角が構造的に定まる最大転舵角に到達しているような状況では、転舵角の制御よりも操舵反力の制御の方が優先度が高いが、このようなシーンで双方の駆動制御を一律に制限すると、操作フィーリングに影響を与えてしまう可能性がある。
本発明の課題は、操作フィーリングの低下を抑制しつつ、消費電力を効果的に抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係るステアリング制御装置は、運転者のステアリング操作によって入力軸が回転する操舵入力機構と、出力軸の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構との間に、入力軸と出力軸とを断続可能に連結するクラッチを介装する。また、転舵出力機構に転舵力を付与可能な転舵アクチュエータを設け、操舵入力機構に操舵反力を付与可能な反力アクチュエータを設ける。また、運転者のステアリング操作に応じて、転舵アクチュエータに対する転舵指令値を設定し、クラッチを遮断した状態で、転舵指令値に応じて転舵アクチュエータを駆動制御する。また、運転者のステアリング操作に応じて、反力アクチュエータに対する反力指令値を設定し、クラッチを遮断した状態で、反力指令値に応じて反力アクチュエータを駆動制御する。また、反力アクチュエータで消費する電力を反力消費電力として推定し、転舵アクチュエータ及び反力アクチュエータの駆動制御で使用可能な最大許容電力から、反力消費電力を減算することにより、転舵アクチュエータの駆動制御で使用可能な電力を転舵許容電力として算出する。そして、転舵指令値に応じて、転舵アクチュエータで消費する電力を転舵消費電力として推定し、転舵許容電力及び転舵消費電力の比に応じて、転舵指令値を抑制する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、最大許容電力を、先ず反力アクチュエータの駆動制御で消費し、残りを転舵アクチュエータの駆動制御で消費する。このように、転舵アクチュエータの駆動制御よりも反力アクチュエータの駆動制御を優先することにより、操作フィーリングの低下を抑制しつつ、消費電力を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ステアリング装置の概略構成図である。
【図２】転舵モータの電力系統を示す図である。
【図３】転舵モータ制御の一例を示すブロック図である。
【図４】反力消費電流Ｉｒ（ｑ）の推定に用いるマップである。
【図５】比較例における反力制御の消費電流、転舵制御の消費電流、システム全体の消費電流を示すタイムチャートである。
【図６】動作例における反力制御の消費電流、転舵制御の消費電流、システム全体の消費電流を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第１実施形態》
《構成》
先ずステアリングバイワイヤの構造について説明する。
図１は、ステアリング装置の概略構成図である。
ステアリングホイール１１は、ステアリングシャフト１２に連結され、車輪（転舵輪）１３Ｌ及び１３Ｒは、ナックルアーム１４、タイロッド１５、ラック軸１６、及びピニヨンギヤ１７を順に介して第一ピニヨンシャフト１８に連結される。ステアリングシャフト１２及び第一ピニヨンシャフト１８は、クラッチ１９を介して接続又は遮断の何れかに切替え可能な状態で連結されている。
【０００９】
ここで、クラッチ１９の入力側に存在するステアリングホイール１１、及びステアリングシャフト１２は、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト１２が回転する操舵入力機構ＳｔＩＮである。また、クラッチ１９の出力側に存在するナックルアーム１４、タイロッド１５、ラック軸１６、ピニヨンギヤ１７、及び第一ピニヨンシャフト１８は、第一ピニヨンシャフト１８の回転によって車輪１３Ｌ及び１３Ｒが転舵される転舵出力機構ＳｔＯＵＴである。
【００１０】
したがって、クラッチ１９を接続（締結）した状態では、ステアリングホイール１１を回転させると、ステアリングシャフト１２、クラッチ１９、及び第一ピニヨンシャフト１８が回転する。第一ピニヨンシャフト１８の回転運動は、ラック軸１６及びピニヨンギヤ１７によってタイロッド１５の進退運動に変換され、ナックルアーム１４を介して車輪１３Ｌ及び１３Ｒが転舵される。
【００１１】
クラッチ１９は、無励磁締結形の電磁クラッチからなる。すなわち、電磁コイルが無励磁のときに、例えばカムローラ機構により、入力軸のカム面と出力軸の外輪との間にローラが噛み合い、入力軸と出力軸とが締結される。一方、電磁コイルを励磁するときに、アーマチュアの吸引により、入力軸のカム面と出力軸の外輪との間でローラの噛み合いが解除され、入力軸と出力軸とが遮断される。
【００１２】
ラック軸１６は、車体左右方向（車幅方向）に延在し、その一方側（ここでは車体右側）にラックギヤ（歯）３１を形成してあり、このラックギヤ３１にピニヨンギヤ１７を噛合させている。ラックギヤ３１とピニヨンギヤ１７との噛合状態はリテーナ機構によって調整される。
第一ピニヨンシャフト１８は、クラッチ側の入力軸と、ピニヨンギヤ側の出力軸とからなり、その出力軸には、例えばウォームギヤ３２を介して第一転舵モータＭ１を連結してある。第一転舵モータＭ１には、モータ回転角を検出するレゾルバ３３を設けてある。
【００１３】
ウォームギヤ３２は、第一ピニヨンシャフト１８に連結されたウォームホイールと、第一転舵モータＭ１に連結されたウォームとからなり、ウォーム軸をウォームホイール軸に対して斜交させている。これは第一ピニヨンシャフト１８に対する軸直角方向のモジュールを小さくするためである。
ウォームギヤ３２は、ウォームの回転によってウォームホイールが回転し、またウォームホイールの回転によってもウォームが回転するように、つまり逆駆動が可能となるように、ウォームのねじれ角を安息角（摩擦角）よりも大きくしてある。
【００１４】
第一ピニヨンシャフト１８における入力軸と出力軸との間には、トルクセンサ３４を設けている。
上記のピニヨンギヤ１７、第一ピニヨンシャフト１８の出力軸、ウォームギヤ３２、第一転舵モータＭ１、レゾルバ３４、及びトルクセンサ３４は、一体化した複合部品（アッセンブリ）として構成され、これを第一アクチュエータＡ１とする。第一アクチュエータＡ１は、電動パワーステアリング装置の構成部品と共通化される。
【００１５】
第一アクチュエータＡ１によれば、クラッチ１９を遮断している状態で、第一転舵モータＭ１を駆動すると、ウォームギヤ３２を介して第一ピニヨンシャフト１８が回転するので、第一転舵モータＭ１の回転角に応じて車輪１３Ｌ及び１３Ｒの転舵角が変化する。したがって、クラッチ１９を遮断しているときに、運転者のステアリング操作に応じて第一転舵モータＭ１を駆動制御することにより、ステアリングバイワイヤ機能として所望のステアリングコントロール特性が実現される。
【００１６】
さらに、クラッチ１９を接続している状態で、第一転舵モータＭ１を駆動すると、ウォームギヤ３２を介して第一ピニヨンシャフト１８にモータトルクが伝達される。したがって、クラッチ１９を接続しているときに、運転者のステアリング操作に応じて第一転舵モータＭ１を駆動制御することにより、運転者の操作負担を軽減する所望のアシスト特性が実現される。
【００１７】
ラック軸１６の他方側（ここでは車体左側）には、ピニヨンギヤ３５を介して第二ピニヨンシャフト３６が連結されている。すなわち、ラック軸１６の他方側（ここでは車体左側）にラックギヤ（歯）３７を形成してあり、このラックギヤ３７にピニヨンギヤ３５を噛合させている。ラックギヤ３７とピニヨンギヤ３５との噛合状態はリテーナ機構によって調整される。
【００１８】
第二ピニヨンシャフト３６には、例えばウォームギヤ３８を介して第二転舵モータＭ２を連結してある。第二転舵モータＭ２は、第一転舵モータＭ１と同一型のモータである。第二転舵モータＭ２には、モータ回転角を検出するレゾルバ３９を設けてある。
ウォームギヤ３８は、第二ピニヨンシャフト３６に連結されたウォームホイールと、第二転舵モータＭ２に連結されたウォームとからなり、ウォーム軸をウォームホイール軸に対して斜交させている。これは第二ピニヨンシャフト３６に対する軸直角方向のモジュールを小さくするためである。
【００１９】
ウォームギヤ３８は、ウォームの回転によってウォームホイールが回転し、またウォームホイールの回転によってもウォームが回転するように、つまり逆駆動が可能となるように、ウォームのねじれ角を安息角（摩擦角）よりも大きくしてある。
上記のピニヨンギヤ３５、第二ピニヨンシャフト３６の出力軸、ウォームギヤ３８、第二転舵モータＭ２、及びレゾルバ３９は、一体化された複合部品（アッセンブリ）として構成され、これを第二アクチュエータＡ２とする。
【００２０】
第二アクチュエータＡ２によれば、クラッチ１９を遮断している状態で、第二転舵モータＭ２を駆動すると、ウォームギヤ３２を介して第二ピニヨンシャフト３６が回転するので、第二転舵モータＭ２の回転角に応じて車輪１３Ｌ及び１３Ｒの転舵角が変化する。したがって、クラッチ１９を遮断しているときに、運転者のステアリング操作に応じて第二転舵モータＭ２を駆動制御することにより、ステアリングバイワイヤ機能として所望のステアリングコントロール特性が実現される。
【００２１】
ステアリングシャフト１２には、反力モータ５１を連結してある。反力モータ５１は、ステアリングシャフト１２と共に回転するロータと、このロータに対向してハウジングに固定されるステータと、を備える。ロータは、周方向に等間隔に並べたマグネットを、例えばインサートモールドによってロータコアに固定して形成してある。ステータは、コイルを巻装した鉄心を周方向に等間隔に並べ、ハウジングに対して例えば焼き嵌めによって固定して形成してある。反力モータ５１には、モータ回転角を検出するレゾルバ５２を設けてある。
ステアリングシャフト１２には、操舵角センサ５３を設けてある。
【００２２】
反力モータ５１によれば、クラッチ１９を遮断している状態で、反力モータ５１を駆動すると、ステアリングシャフト１２にモータトルクが伝達される。したがって、クラッチ１９を遮断してステアリングバイワイヤを実行しているときに、路面から受ける反力に応じて反力モータ５１を駆動制御することにより、運転者のステアリング操作に対して操作反力を付与する所望の反力特性が実現される。
上記がステアリング装置の構造である。
【００２３】
次に、制御系統の構成について説明する。
本実施形態では、第一転舵コントローラ（転舵ＥＣＵ１）７１と、第二転舵コントローラ（転舵ＥＣＵ２）７２と、反力コントローラ（反力ＥＣＵ）７３と、を備える。各コントローラは、例えばマイクロコンピュータからなる。
第一転舵コントローラ７１は、レゾルバ３３、トルクセンサ３４、及び操舵角センサ５３からの信号を入力し、駆動回路を介して第一転舵モータＭ１を駆動制御する。第二転舵コントローラ７２は、レゾルバ３９、及び操舵角センサ５３からの信号を入力し、駆動回路を介して第二転舵モータＭ２を駆動制御する。反力コントローラ７３は、レゾルバ５２、及び操舵角センサ５３からの信号を入力し、駆動回路を介して反力モータ５２を駆動制御する。
【００２４】
レゾルバ３３は、第一転舵モータＭ１のモータ回転角θｍ１を検出する。このレゾルバ３３は、ステータコイルに励磁信号が入力されるときに、ロータの回転角に応じた検出信号をロータコイルから出力する。第一転舵コントローラ７１は、信号処理回路により、励磁信号をステータコイルに出力すると共に、ロータコイルから入力される検出信号の振幅変調に基づいて第一転舵モータＭ１のモータ回転角θｍ１を判断する。なお、第一転舵コントローラ７１は、右旋回を正の値として処理し、左旋回を負の値として処理する。
同様に、第二転舵モータＭ２のモータ回転角θｍ２については、レゾルバ３９を介して第二転舵コントローラ７２で検出し、反力モータ５１のモータ回転角θｒについては、レゾルバ５２を介して反力コントローラ７３で検出する。
【００２５】
トルクセンサ３４は、第一ピニヨンシャフト１８に入力されるトルクＴｓを検出する。このトルクセンサ３４は、第一ピニヨンシャフト１８の入力側と出力側との間に介在させたトーションバーの捩れ角を、例えばホール素子で検出し、多極磁石とヨークとの相対角度変位によって生じる磁束密度の変化を電気信号に変換して第一転舵コントローラ７１に出力する。第一転舵コントローラ７１は、入力された電気信号からトルクＴｓを判断する。なお、第一転舵コントローラ７１は、運転者の右操舵を正の値として処理し、左操舵を負の値として処理する。
【００２６】
操舵角センサ５３は、例えばロータリエンコーダからなり、ステアリングシャフト１２の操舵角θｓを検出する。この操舵角センサ５３は、ステアリングシャフト１２と共に円板状のスケールが回転するときに、スケールのスリットを透過する光を二つのフォトトランジスタで検出し、ステアリングシャフト１２の回転に伴うパルス信号を各コントローラに出力する。各コントローラは、入力されたパルス信号からステアリングシャフト１２の操舵角θｓを判断する。なお、各コントローラは、右旋回を正の値として処理し、左旋回を負の値として処理する。
【００２７】
なお、各コントローラ同士は、通信線７４によって相互通信可能に接続されている。すなわち、例えばＣＳＭＡ／ＣＡ方式の多重通信（ＣＡＮ：Controller Area Network）やフレックスレイ（Flex Ray）等の車載通信ネットワーク（車載ＬＡＮ）規格を用いた通信路を構築してある。
各コントローラは、通信線７５によってクラッチ１９に接続されている。この通信線７５は、クラッチ１９を接続又は遮断の何れかに切替え可能なクラッチ制御信号を出力する通信路である。クラッチ制御信号は、クラッチ１９を遮断するための信号であり、各コントローラがクラッチ制御信号を出力しているときに、クラッチ１９が遮断され、何れかのコントローラがクラッチ制御信号の出力を停止すると、クラッチ１９が接続される。
上記が制御系統の構成である。
【００２８】
次に、制御モードについて説明する。
本実施形態では、２モータＳＢＷモード（２Ｍ‐ＳＢＷ）と、２モータＥＰＳモード（２Ｍ‐ＥＰＳ）と、１モータＳＢＷモード（１Ｍ‐ＳＢＷ）と、１モータＥＰＳモード（１Ｍ‐ＥＰＳ）と、マニュアルステアリングモード（ＭＳ）と、がある。
２モータＳＢＷモードは、二つのモータでステアリングバイワイヤ制御を実行するモードであり、２モータＥＰＳモードは、二つのモータで電動パワーステアリング制御を実行するモードである。また、１モータＳＢＷモードは、一つのモータだけでステアリングバイワイヤ制御を実行するモードであり、１モータＥＰＳモードは、一つのモータだけで電動パワーステアリング制御を実行するモードである。そして、マニュアルステアリングモードは、何れのステアリング制御も中止するモードである。
【００２９】
［２モータＳＢＷモード］
２モータＳＢＷモードでは、クラッチ制御信号を出力してクラッチ１９を遮断した状態で、第一転舵コントローラ７１で第一転舵モータＭ１を駆動制御すると共に、第二転舵コントローラ７２で第二転舵モータＭ２を駆動制御し、転舵角制御を実行する。すなわち、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２が協働し、必要とされる転舵力を分担して出力する。一方、反力コントローラ７３で反力モータ５２を駆動制御し、反力制御を実行する。これにより、ステアリングバイワイヤ機能として、所望のステアリング特性を実現し、且つ良好な操作フィーリングを実現する。
【００３０】
第一転舵コントローラ７１及び第二転舵コントローラ７２は、操舵角θｓに対する目標転舵角θｗ＊を設定すると共に、実際の転舵角θｗを推定する。そして、モータ回転角θｍ１及びθｍ２を入力し、目標転舵角θｗ＊に実際の転舵角θｗが一致するように、例えばロバストモデルマッチング手法などを用いて第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２を駆動制御する。
【００３１】
目標転舵角θｗ＊の設定は、例えば車速Ｖに応じて行う。すなわち、据え切り時や低速走行時には、運転者の操作負担を軽減するために、小さな操舵角θｓで大きな転舵角θｗが得られるように目標転舵角θｗ＊を設定する。また、高速走行時には、過敏な車両挙動を抑制し、走行安定性を確保するために、操舵角θｓの変化に対する転舵角θｗの変化が抑制されるように目標転舵角θｗ＊を設定する。
【００３２】
実転舵角θｗの推定は、操舵角θｓ、モータ回転角θｍ１、モータ回転角θｍ２等に基づいて行う。
反力コントローラ７３は、ステアリング操作時に路面から受ける反力に相当する目標反力トルクＴｒ＊を設定し、この目標反力トルクＴｒ＊に反力モータ５２のトルクが一致するように、反力モータ５２を駆動制御する。
目標反力トルクＴｒ＊の設定は、例えば操舵角θｓ、第一転舵モータＭ１に流れる電流Ｉｍ１、第二転舵モータＭ２に流れる電流Ｉｍ２等に基づいて行う。
【００３３】
［２モータＥＰＳモード］
２モータＥＰＳモードでは、クラッチ制御信号の出力を停止してクラッチ１９を接続した状態で、第一転舵コントローラ７１で第一転舵モータＭ１を駆動制御すると共に、第二転舵コントローラ７２で第二転舵モータＭ２を駆動制御し、アシスト制御を実行する。これにより、ステアリング系統を機械的に連結し、直接的なステアリング操作性を確保すると共に、さらに電動パワーステアリング機能として、運転者の操作負担を軽減する。
第一転舵コントローラ７１及び第二転舵コントローラ７２は、目標アシストトルクＴａ＊を設定し、この目標アシストトルクＴａ＊に第一転舵モータＭ１のトルクが一致するように、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２を駆動制御する。
【００３４】
目標アシストトルクＴａ＊の設定は、例えば車速Ｖに応じて行う。すなわち、据え切り時や低速走行時には、運転者の操作負担を軽減するために、大きな目標アシストトルクＴａ＊を設定する。また、高速走行時には、過敏な車両挙動を抑制し、走行安定性を確保するために、小さな目標アシストトルクＴａ＊を設定する。
一方、２モータＥＰＳモードでは、反力モータ５２のリレー回路が切断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行い、且つ第一転舵コントローラ７１で第一転舵モータＭ１を駆動制御すると共に、第二転舵コントローラ７２で第二転舵モータＭ２を駆動制御するときに、ステアリングシャフト１２の回転によって反力モータ５２が駆動されることで、反力モータ５２自体が負荷とならないようにするためである。
【００３５】
［１モータＳＢＷモード］
１モータＳＢＷモードでは、クラッチ制御信号を出力してクラッチ１９を遮断し、且つ第一転舵コントローラ７１で第一転舵モータＭ１の駆動制御をしない（非駆動）状態で、第二転舵コントローラ７２で第二転舵モータＭ２を駆動制御し、転舵角制御を実行する。すなわち、第二転舵モータＭ２が、必要とされる転舵力を単独で出力する。一方、反力コントローラ７３で反力モータ５２を駆動制御し、反力制御を実行する。これにより、ステアリングバイワイヤ機能として、所望のステアリング特性を実現し、且つ良好な操作フィーリングを実現する。
【００３６】
目標転舵角θｗ＊の設定や第二転舵モータＭ２の制御手法、及び目標反力トルクＴｒ＊の設定や反力モータ５２の制御手法については、２モータＳＢＷモードと同様である。
一方、１モータＳＢＷモードでは、第一転舵モータＭ１のリレー回路が切断され、第一転舵モータＭ１が電路から遮断される。すなわち、第二転舵コントローラ７２で第二転舵モータＭ２を駆動制御するときに、ラック軸１６の進退によって第一転舵モータＭ１が駆動されることで、第一転舵モータＭ１自体が負荷とならないようにするためである。
【００３７】
［１モータＥＰＳモード］
１モータＥＰＳモードでは、クラッチ制御信号の出力を停止してクラッチ１９を接続し、且つ第二転舵コントローラ７２で第二転舵モータＭ２の駆動制御をしない（非駆動）状態で、第一転舵コントローラ７１で第一転舵モータＭ１を駆動制御し、アシスト制御を実行する。これにより、ステアリング系統を機械的に連結し、直接的なステアリング操作性を確保すると共に、さらに電動パワーステアリング機能として、運転者の操作負担を軽減する。
目標アシストトルクＴａ＊の設定や第一転舵モータＭ１の制御手法については、２モータＥＰＳモードと同様である。
【００３８】
一方、１モータＥＰＳモードでは、第二転舵モータＭ２のリレー回路が切断され、第二転舵モータＭ２が電路から遮断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行い、且つ第一転舵コントローラ７１で第一転舵モータＭ１を駆動制御するときに、ラック軸１６の進退によって第二転舵モータＭ２が駆動されることで、第二転舵モータＭ２自体が負荷とならないようにするためである。同様の趣旨で、反力モータ５２のリレー回路も切断され、反力モータ５２が電路から遮断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行い、且つ第一転舵コントローラ７１で第一転舵モータＭ１を駆動制御するときに、ステアリングシャフト１２の回転によって反力モータ５２が駆動されることで、反力モータ５２自体が負荷とならないようにするためである。
【００３９】
［マニュアルステアリングモード］
マニュアルステアリングモードでは、クラッチ制御信号の出力を停止してクラッチ１９を接続した状態で、第一転舵コントローラ７１で第一転舵モータＭ１の駆動制御をせず（非駆動）、且つ第二転舵コントローラ７２で第二転舵モータＭ２の駆動制御をしない（非駆動）。つまり、各コントローラによる何れのステアリング制御も中止する。これにより、ステアリング系統を機械的に連結し、直接的なステアリング操作性を確保する。
【００４０】
マニュアルステアリングモードでは、第一転舵モータＭ１のリレー及び第二転舵モータＭ２のリレー回路が切断され、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２が電路から遮断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行うときに、ラック軸１６の進退によって第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２が駆動されることで、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２自体が負荷とならないようにするためである。同様の趣旨で、反力モータ５２のリレー回路も切断され、反力モータ５２が電路から遮断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行うときに、ステアリングシャフト１２の回転によって反力モータ５２が駆動されることで、反力モータ５２自体が負荷とならないようにするためである。
上記が制御モードの概要である。
【００４１】
次に、フェイルセーフについて説明する。
各コントローラは、夫々、自らの制御系統に異常があるか否かの自己診断を行い、その診断結果に応じて制御モードを切替える。すなわち、第一転舵コントローラ７１は、第一転舵コントローラ７１自身や、トルクセンサ３４を有する第一アクチュエータＡ１、また配線系統に異常があるか否かの診断を行う。また、第二転舵コントローラ７２は、第二転舵コントローラ７２自身や、トルクセンサのない第二アクチュエータＡ２、また配線系統に異常があるか否かの診断を行う。また、反力コントローラ７３は、反力コントローラ７３自身や、反力モータ５２、また配線系統に異常があるか否かの診断を行う。
【００４２】
先ず、第一転舵コントローラ７１の制御系統、第二転舵コントローラ７２の制御系統、及び反力コントローラ７３の制御系統の全てが正常である場合には、２モータＳＢＷモードとなる。但し、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２の低電圧時や過熱時、イグニッションをＯＮにした起動時（クラッチ１９が遮断されるまで）、転舵角θｗが最大転舵角に達している端当て時等には、一時的な措置として２モータＥＰＳモードとなる。
【００４３】
一方、第一転舵コントローラ７１の制御系統、第二転舵コントローラ７２の制御系統、及び反力コントローラ７３の制御系統のうち、少なくとも一つで異常が発生した場合に、１モータＳＢＷモード、１モータＥＰＳモード、及びマニュアルステアリング（ＭＳ）モードの何れかへと切り替わる。
先ず、第二転舵コントローラ７２の制御系統、及び反力コントローラ７３の制御系統が正常であり、第一転舵コントローラ７１の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、第一アクチュエータＡ１によるステアリングバイワイヤ機能や電動パワーステアリング機能に異常が生じているだけであり、第二アクチュエータＡ２によるステアリングバイワイヤ機能や反力モータ５２による反力生成機能は維持されているため、１モータＳＢＷモードにする。
【００４４】
また、第一転舵コントローラ７１の制御系統、及び反力コントローラ７３の制御系統が正常であり、第二転舵コントローラ７２の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、第二アクチュエータＡ２によるステアリングバイワイヤ機能に異常が生じているだけであり、第一アクチュエータＡ１による電動パワーステアリング機能は維持されているため、１モータＥＰＳモードにする。
【００４５】
また、第一転舵コントローラ７１の制御系統、及び第二転舵コントローラ７２の制御系統が正常であり、反力コントローラ７３の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、反力モータ５２による反力生成機能に異常が生じているだけであり、第一アクチュエータＡ１による電動パワーステアリング機能は維持されているため、１モータＥＰＳモードにする。
【００４６】
また、第一転舵コントローラ７１の制御系統が正常であり、第二転舵コントローラ７２の制御系統、及び反力コントローラ７３の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、第二アクチュエータＡ２によるステアリングバイワイヤ機能、及び反力モータ５２による反力生成機能に異常が生じているだけであり、第一アクチュエータＡ１による電動パワーステアリング機能は維持されているため、１モータＥＰＳモードにする。
【００４７】
また、反力コントローラ７３の制御系統が正常であり、第一転舵コントローラ７１の制御系統、及び第二転舵コントローラ７２の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、反力モータ５２による反力生成機能は維持されているものの、第一アクチュエータＡ１によるステアリングバイワイヤ機能や電動パワーステアリング機能、及び第二アクチュエータＡ２によるステアリングバイワイヤ機能に異常が生じているため、マニュアルステアリングモードにする。
【００４８】
また、第二転舵コントローラ７２の制御系統が正常であり、第一転舵コントローラ７１の制御系統、及び反力コントローラ７３の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、第二アクチュエータＡ２によるステアリングバイワイヤ機能は維持されているものの、第一アクチュエータＡ１によるステアリングバイワイヤ機能や電動パワーステアリング機能、及び反力モータ５２による反力生成機能に異常が生じているため、マニュアルステアリングモードにする。
【００４９】
そして、第一転舵コントローラ７１の制御系統、第二転舵コントローラ７２の制御系統、及び反力コントローラ７３の制御系統の全てに異常が発生した場合である。この場合には、第一アクチュエータＡ１によるステアリングバイワイヤ機能や電動パワーステアリング機能、第二アクチュエータＡ２によるステアリングバイワイヤ機能、及び反力モータ５２による反力生成機能の全てに異常が生じているため、マニュアルステアリングモードにする。
上記がフェイルセーフの概要である。
【００５０】
次に、制御モードの遷移について説明する。
先ず、第一転舵コントローラ７１の制御系統、第二転舵コントローラ７２の制御系統、及び反力コントローラ７３の制御系統の全てが正常である場合には、基本的には２モータＳＢＷモードとなる。また、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２の低電圧時や過熱時、イグニッションをＯＮにした起動時（クラッチ１９が遮断されるまで）、転舵角θｗが最大転舵角に達している端当て時等には、一時的な措置として２モータＥＰＳモードとなる。そして、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２の低電圧や過熱が解消されたり、クラッチ１９が遮断されたり、転舵角θが小さくなったりしたときには、２モータＳＢＷモードとなる。このように、第一転舵コントローラ７１の制御系統、第二転舵コントローラ７２の制御系統、及び反力コントローラ７３の制御系統の全てが正常に作動している限り、２モータＳＢＷモードと２モータＥＰＳモードとの間で遷移する。
【００５１】
また、２モータＳＢＷモードの状態から、一次失陥として第一転舵コントローラ７１の制御系統に異常が発生した場合には、１モータＳＢＷモードへと遷移する。そして、１モータＳＢＷモードの状態から、二次失陥として第二転舵コントローラ７２の制御系統、及び反力コントローラ７３の制御系統の少なくとも一方に異常が発生した場合には、マニュアルステアリングモードへと遷移する。このように、２モータＳＢＷモードから１モータＳＢＷモードを経由せず直にマニュアルステアリングモードへと遷移することはなく、失陥レベルに応じて段階的に制御モードを遷移させて冗長化させている。
【００５２】
また、２モータＳＢＷモードの状態から、一次失陥として第二転舵コントローラ７２の制御系統、及び反力コントローラ７３の制御系統の少なくとも一方に異常が発生した場合には、１モータＥＰＳモードへと遷移する。そして、１モータＥＰＳモードの状態から、二次失陥として第一転舵コントローラ７１の制御系統に異常が発生した場合には、マニュアルステアリングモードへと遷移する。このように、２モータＳＢＷモードから１モータＥＰＳモードを経由せず直にマニュアルステアリングモードへと遷移することはなく、失陥レベルに応じて段階的に制御モードを遷移させて冗長化させている。
【００５３】
また、一時的な措置として２モータＥＰＳモードにある状態から、一次失陥として第二転舵コントローラ７２の制御系統、及び反力コントローラ７３の制御系統の少なくとも一方に異常が発生した場合には、１モータＥＰＳモードへと遷移する。そして、１モータＥＰＳモードの状態から、二次失陥として第一転舵コントローラ７１の制御系統に異常が発生した場合には、マニュアルステアリングモードへと遷移する。このように、２モータＳＢＷモードから１モータＥＰＳモードを経由せず直にマニュアルステアリングモードへと遷移することはなく、失陥レベルに応じて段階的に制御モードを遷移させて冗長化させている。
なお、一時的な措置として２モータＥＰＳモードにある状態から、第一転舵コントローラ７１の制御系統に異常が発生した場合には、１モータＥＰＳモードへの遷移が不可能となるため直にマニュアルステアリングモードへと遷移する。
上記が、制御モードの遷移である。
【００５４】
次に、ステアリングバイワイヤの基本的な制御処理について説明する。
ステアリングバイワイヤ制御処理は、第一転舵コントローラ７１、第二転舵コントローラ７２、及び反力コントローラ７３の夫々で個別に演算され、各コントローラの演算結果が一致するときに駆動制御の実行が許可される。なお、前述したように、第一転舵モータＭ１の駆動制御を司るのは第一転舵コントローラ７１であり、第二転舵モータＭ２の駆動制御を司るのは第二転舵コントローラ７２であり、反力モータ５１の駆動制御を司るのは反力コントローラ７３である。
先ず、イグニッションスイッチがＯＦＦのときには、クラッチ１９を締結しておく。そして、イグニッションスイッチがＯＮのときには、クラッチ１９を遮断し、２モータＳＢＷモードを実行する。
【００５５】
ステアリングバイワイヤでは、ステアリング操作に対して路面から受ける反力に相当する目標操舵反力を設定し、この目標操舵反力を実現するための指令電圧に基づいて反力モータ５１を駆動制御する。ここで、路面から受ける反力とは、例えば操舵角θｓ、車速Ｖ、転舵角θｗ、第一転舵モータＭ１に流れる電流Ｉｍ１、第二転舵モータＭ２に流れる電流Ｉｍ２等に基づいて判断する。また、操舵角θｓに対する目標転舵角を設定し、この目標転舵角を実現するための電流指令値に基づいて第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２を駆動制御する。ここで、目標転舵角とは、例えば操舵角θｓと、車速Ｖに応じた舵角比とに基づいて設定する。
上記がステアリングバイワイヤの基本的な制御処理である。
【００５６】
次に、転舵モータの電力系統について説明する。
図２は、転舵モータの電力系統を示す図である。
第一転舵コントローラ７１は、第一転舵インバータ（ＩＮＶ−１）８１を介して第一転舵モータＭ１を駆動制御し、第二転舵コントローラ７２は、第二転舵インバータ（ＩＮＶ−２）８２を介して第二転舵モータＭ２を駆動制御する。また、反力コントローラ７３は、反力インバータ（ＩＮＶ−Ｒ）８３を介して反力モータ５１を駆動制御する。第一転舵インバータ８１、第二転舵インバータ８２、及び反力インバータ８３は、夫々、バッテリ８４を電源とし、例えばパルス幅変調制御（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）により、第一転舵モータＭ１、第二転舵モータＭ２、反力モータ５１を駆動制御する。
【００５７】
第一転舵インバータ８１とバッテリ８４との間、第二転舵インバータ８２とバッテリ８４との間、及び反力インバータ８３とバッテリ８４の間には、夫々、電流センサ８５を設けている。また、第一インバータ８１と第一転舵モータＭ１との間、第二転舵インバータ８２と第二転舵モータＭ２との間、及び反力インバータ８３と反力モータ５１との間には、夫々、電流センサ８６を設けている。
【００５８】
電流センサ８５及び８６は、測定対象の電流を検出する。これら電流センサ８５及び８６は、軟磁性体材料からなりギャップを有するＣ型のコアと、ギャップ内に設けたホール素子と、を備え、コアに測定対象の電線が挿通される。通電によってコアに磁束が発生したときの磁束密度をホール素子で検出しており、被検出電流に比例したホール電圧を、第一転舵コントローラ７１、第二転舵コントローラ７２、反力モータ７３に出力する。各コントローラは、入力された電圧信号から被検出電流を判断する。
上記が転舵モータの電力系統である。
【００５９】
次に、転舵モータ制御について説明する。
図３は、転舵モータ制御の一例を示すブロック図である。
転舵モータ制御処理は、第一転舵コントローラ７１、第二転舵コントローラ７２、及び反力コントローラ７３の夫々で個別に演算され、各コントローラの演算結果が一致するときに駆動制御の実行が許可される。なお、前述したように、第一転舵モータＭ１の駆動制御を司るのは第一転舵コントローラ７１であり、第二転舵モータＭ２の駆動制御を司るのは第二転舵コントローラ７２であり、反力モータ５１の駆動制御を司るのは反力コントローラ７３である。
【００６０】
転舵モータ制御では、反力消費電流推定部８７と、加算器８８と、転舵指令電流設定部９１と、転舵指令電圧設定部９２と、抑制ゲイン設定部９３と、Ｑ軸用乗算器９４と、Ｄ軸用乗算器９５と、を備える。
反力消費電流推定部８７は、図４のマップを参照し、Ｑ軸反力指令電流Ｉｒｃ（ｑ）に応じて、反力消費電流Ｉｒ（ｑ）を推定する。
図４は、反力消費電流Ｉｒ（ｑ）の推定に用いるマップである。
このマップは、Ｑ軸反力指令電流Ｉｒｃ（ｑ）が大きいほど、反力消費電流Ｉｒ（ｑ）が大きくなるように設定されている。
【００６１】
加算器８８は、ステアリングバイワイヤで使用可能な最大許容電流ＩＭＡＸに、負の反力消費電流Ｉｒ（ｑ）を加算する、つまり最大許容電流ＩＭＡＸから反力消費電流Ｉｒ（ｑ）を減算することにより、転舵モータＭ１及びＭ２で使用可能な転舵許容電流ＩｓＬＩＭを出力する。最大許容電流ＩＭＡＸとは、反力モータ５１、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２の駆動制御で使用可能な最大許容電流であり、例えば１０５Ａである。
【００６２】
転舵指令電流設定部９１は、角度サーボとして転舵指令電流を設定する。ここでは、Ｑ軸及びＤ軸の直交座標系で演算し、Ｑ軸転舵指令電流Ｉｓｃ（ｑ）及びＤ軸転舵指令電流Ｉｓｃ（ｄ）を設定する。
転舵指令電圧設定部９２は、Ｑ軸実電流Ｉｓ（ｑ）及びＱ軸転舵指令電流Ｉｓｃ（ｑ）に応じて、Ｑ軸転舵指令電圧Ｖｓｃ（ｑ）を設定すると共に、Ｄ軸実電流Ｉｓ（ｄ）及びＤ軸転舵指令電流Ｉｓｃ（ｄ）に応じて、Ｄ軸転舵指令電圧Ｖｓｃ（ｄ）を設定する。
【００６３】
抑制ゲイン設定部９３は、下記の式に従い、転舵許容電流ＩｓＬＩＭ、電源電圧Ｖｂ、Ｑ軸実電流Ｉｓ（ｑ）、Ｄ軸実電流Ｉｓ（ｄ）、Ｑ軸転舵指令電圧Ｖｓｃ（ｑ）、及びＤ軸転舵指令電圧Ｖｓｃ（ｄ）に応じて、抑制ゲインｋｃを設定する。
ｋｃ＝（ＩｓＬＩＭ×Ｖｂ）／
｛Ｉｓ（ｑ）×Ｖｓｃ（ｑ）＋Ｉｓ（ｄ）×Ｖｓｃ（ｄ｝
ここで、分母となる｛Ｉｓ（ｑ）×Ｖｓｃ（ｑ）＋Ｉｓ（ｄ）×Ｖｓｃ（ｄ｝は、転舵制御で消費する転舵消費電力を表し、分子となる（ＩｓＬＩＭ×Ｖｂ）は、転舵制御で使用可能な転舵許容電力を表す。したがって、抑制ゲインｋｃは、転舵消費電力と転舵許容電力の比を表す。なお、抑制ゲインｋｃは、１より大きいときには１で制限し、最大でも１とする。
【００６４】
Ｑ軸用乗算器９４は、Ｑ軸転舵指令電圧Ｖｓｃ（ｑ）に、抑制ゲインｋｃを乗算することにより、Ｑ軸転舵指令電圧Ｖｓｃ（ｑ）を補正し、補正後の値をインバータへの指令として出力する。
Ｄ軸用乗算器９５は、Ｄ軸転舵指令電圧Ｖｓｃ（ｄ）に、抑制ゲインｋｃを乗算することにより、Ｄ軸転舵指令電圧Ｖｓｃ（ｄ）を補正し、補正後の値をインバータへの指令として出力する。
上記が転舵モータ制御である。
【００６５】
《作用》
次に、第１実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、転舵出力機構ＳｔＯＵＴに駆動力を付与可能な第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２を設け、これら二つのモータによって車輪１３Ｌ及び１３Ｒを転舵する２モータＳＢＷモードを実行する。これにより、ステアリングバイワイヤ機能として、所望のステアリング特性を実現することができる。また、二つのモータによって車輪１３Ｌ及び１３Ｒを転舵する構成とするとすることで、転舵出力機構ＳｔＯＵＴに必要とされる駆動力を分担することができる。したがって、一つのモータによって車輪１３Ｌ及び１３Ｒを転舵する構成と比べて、モータの大型化を抑制でき、レイアウト性にも優れる。
【００６６】
また、二つのモータによって車輪１３Ｌ及び１３Ｒを転舵する構成では、仮に何れか一方の制御系統に異常が発生したとしても、異常が発生していない他方の制御系統を活用することができる。すなわち、何れか一方の制御系統のみに異常が発生した一次失陥に対するフェイルセーフとして、１モータＳＢＷモードや１モータＥＰＳモードを実行することができる。こうして、何れか一方の制御系統に異常が発生したとしても、異常が発生していない他方の制御系統を活用することで、二つのモータを設けることのメリットを十分に活かしたフェイルセーフを実現することができる。また、一次失陥に対するフェイルセーフから、さらに残りの制御系統にも異常が発生した二次失陥に対するフェイルセーフとして、マニュアルステアリングモードを実行することができる。これにより、ステアリング系統を機械的に連結し、直接的なステアリング操作性を確保することができる。
【００６７】
ところで、ステアリングバイワイヤでは、全体で使用可能な最大許容電力が限られているため、反力制御及び転舵制御で消費する総電力が、最大許容電流ＩＭＡＸかを超えないようにする必要がある。
図５は、比較例における反力制御の消費電流、転舵制御の消費電流、システム全体の消費電流を示すタイムチャートである。
図のように、反力制御の消費電流と転舵制御の消費電流とを合計が、最大許容電流ＩＭＡＸを超えてしまうと、例えばヘッドライトやオーディオが正常に動作にしなくなる等、他の電装機器に影響を与える可能性がある。
【００６８】
このとき、反力制御と転舵制御を一律に制限することも考えられるが、夫々、消費電流の嵩むシーンは異なる。すなわち、反力制御では、転舵角θｗが構造的な最大転舵角に達したときに、それ以上ステアリング操作ができないように操舵反力を大きくしなければならず、消費電流が嵩む。一方、転舵制御では、例えば据え切り時や、運転者のステアリング操作速度が速いときに、大きな転舵力が必要となり、消費電流が嵩む。このように、消費電流の嵩むシーンが異なるので、単に夫々の駆動制御を一律に制限することは好ましくない。
【００６９】
例えば、転舵角θｗが構造的に定まる最大転舵角に到達しているような状況では、転舵制御よりも反力制御の方が優先度が高いと考えられる。つまり、ラック軸１６が既にラックエンドに達している状態では、転舵制御は実質必要とされないが、一方の操舵反力は、運転者の操作フィーリング上、重要な要素となる。したがって、このようなシーンで双方の駆動制御を一律に制限すると、転舵角θｗがそれ以上切れないのに、操舵反力が弱まることによって、ステアリングホイール１１だけが回ってしまい、操作フィーリングに影響を与えてしまう可能性がある。
【００７０】
そこで、本実施形態では、反力モータ５１で消費する電流を反力消費電流Ｉｒ（ｑ）として推定し、転舵制御と反力制御で使用可能な最大許容電流ＩＭＡＸかから、反力消費電流Ｉｒ（ｑ）を減算することにより、転舵制御で使用可能な電流を転舵許容電流ＩｓＬＩＭとして算出する。また、転舵許容電流ＩｓＬＩＭ及び電源電圧Ｖｂに応じて、転舵許容電力（ＩｓＬＩＭ×Ｖｂ）を算出する。また、Ｑ軸転舵指令電圧Ｖｓｃ（ｑ）及びＱ軸実電流Ｉｓ（ｑ）、並びにＤ軸転舵指令電圧Ｖｓｃ（ｄ）及びＤ軸実電流Ｉｓ（ｄ）に応じて、転舵制御で消費する転舵消費電力｛Ｉｓ（ｑ）×Ｖｓｃ（ｑ）＋Ｉｓ（ｄ）×Ｖｓｃ（ｄ｝を推定する。
【００７１】
そして、転舵許容電力と転舵消費電力との比に応じて、抑制ゲインｋｃを設定し、この抑制ゲインｋｃを乗算することにより、Ｑ軸転舵指令電圧Ｖｓｃ（ｑ）及びＤ軸転舵指令電圧Ｖｓｃ（ｄ）を補正する。すなわち、最大許容電力を、先ず反力制御で消費し、残りを転舵制御で消費する。
このように、転舵アクチュエータの駆動制御よりも反力アクチュエータの駆動制御を優先することにより、操作フィーリングの低下を抑制しつつ、消費電力を効果的に抑制することができる。
【００７２】
図６は、動作例における反力制御の消費電流、転舵制御の消費電流、システム全体の消費電流を示すタイムチャートである。
図のように、反力制御の消費電力には制限を行わず、そのまま出力し、最大許容電流ＩＭＡＸを反力制御で消費する分の余剰分を転舵制御に充て、転舵制御で転舵許容電流ＩｓＬＩＭを超えないように、転舵制御を制限する。このように、少なくとも反力制御は通常通り実施するので、操舵フィーリングが低下することを抑制できる。なお、転舵制御を制限すると、転舵角θｗに応答差が生じる可能性があるが、操舵反力が抜けることに比べれば、転舵角θｗの応答差は運転者に気付かれにくく、また気付かれたとしても運転者に違和感を与えるほどのものではない。
【００７３】
《応用例》
本実施形態では、図４のマップを参照し、Ｑ軸反力指令電流Ｉｒｃ（ｑ）に応じて、反力消費電流Ｉｒ（ｑ）を推定しているが、これに限定されるものではない。例えば、電流センサ８５で反力インバータ８３とバッテリ８４との間に流れる電源電流を検出し、この電源電流に応じて、反力消費電流を推定してもよい。また、電流センサ８６で反力インバータ８３と反力モータ５１との間に流れるモータ電流に応じて、反力消費電流を推定してもよい。さらに、Ｑ軸反力指令電流Ｉｒｃ（ｑ）に応じて推定した反力消費電流Ｉｒ（ｑ）と、モータ電流に応じて推定した反力消費電流のうち、大きい方を最終的な反力消費電流として推定してもよい。これらによれば、より直接的に反力消費電流を推定することができる。
【００７４】
《変形例》
本実施形態では、転舵指令値として転舵指令値電圧によって転舵制御を実行するが、これに限定されるものではなく、転舵指令電流によって転舵制御を実行してもよい。
本実施形態では、転舵出力機構ＳｔＯＵＴに駆動力を付与するモータとして、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２の二つのモータを設けているが、これに限定されるものではなく、一つのモータだけを設けてもよい。このように、転舵出力機構ＳｔＯＵＴに駆動力を付与するモータの数量を減らせば、部品点数の削減を図ることができる。
【００７５】
《対応関係》
以上、ステアリングシャフト１２が「入力軸」に対応し、第一ピニヨンシャフト１８が「出力軸」に対応し、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２が「転舵アクチュエータ」に対応し、反力モータ５１が「反力アクチュエータ」に対応する。また、転舵指令電流設定部９１及び転舵指令電圧設定部９２が「転舵指令値設定部」に対応し、第一転舵コントローラ７１、第二転舵コントローラ７２、第一転舵インバータ８１、第二転舵インバータ８２が「転舵駆動制御部」に対応する。また、反力コントローラ７３が「反力指令値設定部」及び「反力制御部」に対応する。また、反力消費電流推定部８７が「反力消費電力推定部」に対応し、加算器８８が「転舵許容電力算出部」に対応し、抑制ゲインｋｃの算出に用いる数式の分母｛Ｉｓ（ｑ）×Ｖｓｃ（ｑ）＋Ｉｓ（ｄ）×Ｖｓｃ（ｄ｝が「転舵消費電力推定部」に対応する。また、抑制ゲイン設定部９３、Ｑ軸用乗算器９４、Ｄ軸用乗算器９５が「転舵指令値抑制部」に対応する。また、電流センサ８５が「電源電流検出部」に対応し、電流センサ８６が「アクチュエータ電流検出部」に対応する。
【００７６】
《効果》
次に、第１実施形態における主要部の効果を記す。
（１）本実施形態のステアリング制御装置は、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト１２が回転する操舵入力機構ＳｔＩＮと、ピニヨンシャフト１８の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構ＳｔＯＵＴと、ステアリングシャフト１２とピニヨンシャフト１８とを断続可能に連結するクラッチ１９と、を備える。また、転舵出力機構ＳｔＯＵＴに転舵力を付与可能な第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２と、操舵入力機構ＳｔＩＮに操舵反力を付与可能な反力モータ５１と、を備える。そして、運転者のステアリング操作に応じて、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２に対する転舵指令値を設定し、クラッチ１９を遮断した状態で、転舵指令値設定部で設定した転舵指令値に応じて第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２を駆動制御する。また、運転者のステアリング操作に応じて、反力モータ５１に対する反力指令値を設定し、クラッチ１９を遮断した状態で、反力指令値設定部で設定した反力指令値に応じて反力モータ５１を駆動制御する。また、反力モータ５１で消費している電力を反力消費電力として推定し、第一転舵モータＭ１、第二転舵モータＭ２、及び反力モータ５１の駆動制御で使用可能な最大許容電力と、反力消費電力とに応じて、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２の駆動制御で使用可能な電力を転舵許容電力として算出する。そして、転舵指令値に応じて、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２で消費する電力を転舵消費電力として推定し、転舵許容電力と転舵消費電力との比に応じて、転舵指令値を抑制する。
すなわち、最大許容電力を、先ず反力制御で消費し、残りを転舵制御で消費する。このように、転舵アクチュエータの駆動制御よりも反力アクチュエータの駆動制御を優先することにより、操作フィーリングの低下を抑制しつつ、消費電力を効果的に抑制することができる。
【００７７】
（２）本実施形態のステアリング制御装置は、反力指令値に応じて、反力消費電力を推定する。
このように、反力指令値を用いることで、容易に反力消費電力を推定することができる。
（３）本実施形態のステアリング制御装置は、Ｑ軸及びＤ軸の直交座標系で反力モータ５１に対する電流指令値を設定し、Ｑ軸電流指令値に応じて反力消費電力を推定する。
このように、Ｑ軸電流指令値を用いることで、容易に反力消費電力を推定することができる。
【００７８】
（４）本実施形態のステアリング制御装置は、
Ｑ軸及びＤ軸の直交座標系で第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２に対する電流指令値を設定し、Ｑ軸電流指令値及びＤ軸電流指令値に応じて転舵消費電力を推定する。
このように、Ｑ軸電流指令値及びＤ軸電流指令値を用いることで、容易に転舵消費電力を推定することができる。
【００７９】
（５）本実施形態のステアリング制御装置は、反力インバータ８３とバッテリ８４との間に流れる電源電流を検出し、この電源電流検出部で検出した電流に応じて、反力消費電力を推定する。
このように、電源電流を用いることで、容易に反力消費電力を推定することができる。
【００８０】
（６）本実施形態のステアリング制御装置は、
反力モータ５１と反力インバータ８３との間に流れるモータ電流を検出し、このモータ電流に応じて、反力消費電力を推定する。
このように、モータ電流を用いることで、容易に反力消費電力を推定することができる。
【００８１】
（７）本実施形態のステアリング制御装置は、
反力モータ５１と反力インバータ８３との間に流れるモータ電流を検出し、反力指令値に応じて推定した反力消費電力と、モータ電流に応じて推定した反力消費電力のうち、大きい方を最終的な反力消費電力として推定する。
このように、反力指令値を用いた反力消費電力とモータ電流を用いた反力消費電力のセレクトハイを行うことにより、推定誤差を最小限に抑制できると共に、その推定誤差に起因して転舵消費電力が転舵許容電力を超えてしまうことも最小限に抑制できる。
【００８２】
（８）本実施形態のステアリング制御方法は、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト１２が回転する操舵入力機構ＳｔＩＮと、ピニヨンシャフト１８の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構ＳｔＯＵＴとの間に、ステアリングシャフト１２とピニヨンシャフト１８とを断続可能に連結するクラッチ１９を介装する。また、転舵出力機構ＳｔＯＵＴに転舵力を付与可能な第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２を設け、操舵入力機構ＳｔＩＮに操舵反力を付与可能な反力モータ５１を設ける。また、運転者のステアリング操作に応じて、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２に対する転舵指令値を設定し、クラッチ１９を遮断した状態で、転舵指令値に応じて第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２を駆動制御する。また、運転者のステアリング操作に応じて、反力モータ５１に対する反力指令値を設定し、クラッチ１９を遮断した状態で、反力指令値に応じて反力モータ５１を駆動制御する。また、反力モータ５１で消費している電力を反力消費電力として推定し、第一転舵モータＭ１、第二転舵モータＭ２、及び反力モータ５１の駆動制御で使用可能な最大許容電力と反力消費電力とに応じて、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２の駆動制御で使用可能な電力を転舵許容電力として算出する。そして、転舵指令値に応じて、第一転舵モータＭ１及び第二転舵モータＭ２で消費する電力を転舵消費電力として推定し、転舵許容電力及び転舵消費電力の比に応じて、転舵指令値を抑制する。
【００８３】
すなわち、最大許容電力を、先ず反力制御で消費し、残りを転舵制御で消費する。このように、転舵アクチュエータの駆動制御よりも反力アクチュエータの駆動制御を優先することにより、操作フィーリングの低下を抑制しつつ、消費電力を効果的に抑制することができる。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
【符号の説明】
【００８４】
１１  ステアリングホイール
１２  ステアリングシャフト
１３Ｌ及び１３Ｒ  車輪
１４  ナックルアーム
１５  タイロッド
１６  ラック軸
１７  ピニヨンギヤ
１８  第一ピニヨンシャフト
１９  クラッチ
ＳｔＩＮ  操舵入力機構
ＳｔＯＵＴ  転舵出力機構
３１  ラックギヤ
３２  ウォームギヤ
Ｍ１  第一転舵モータ
３３  レゾルバ
３４  トルクセンサ
Ａ１  第一アクチュエータ
３５  ピニヨンギヤ
３６  第二ピニヨンシャフト
３７  ラックギヤ
３８  ウォームギヤ
Ｍ２  第二転舵モータ
３９  レゾルバ
Ａ２  第二アクチュエータ
５１  反力モータ
５２  レゾルバ
５３  操舵角センサ
７１  第一転舵コントローラ
７２  第二転舵コントローラ
７３  反力コントローラ
７４  通信線
７５  通信線
８１  第一転舵インバータ
８２  第二転舵インバータ
８３  反力インバータ
８４  バッテリ
８５  電流センサ
８６  電流センサ
８７  反力消費電流推定部
８８  加算器
９１  転舵指令電流設定部
９２  転舵指令電圧設定部
９３  抑制ゲイン設定部
９４  Ｑ軸用乗算器
９５  Ｄ軸用乗算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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