JP7538005B2 - 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。

昨今、ステアリングホイール等のステアリング操作部材と車輪とが機械的に連結されておらず、運転者の操作力に依ることなく、電動モータを有する転舵アクチュエータによって車輪を転舵する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、一般的に、運転者に操作感を与えるべく、ステアリング操作部材に操作反力を付与するための反力付与機構が採用される。下記特許文献に記載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、特定の現象が生じているときに、転舵アクチュエータの負荷を考慮して、ステアリング操作部材の操作を制限すべく、反力付与機構による操作反力を増加させる制御を実行するようにされている。

特開２０２０－８３０５９号公報

上記特許文献に記載されているステアリングシステムでは、転舵アクチュエータによる転舵の制御と、反力付与機構による操作反力の制御とを、１つのコントローラによって行っているが、システムの簡素化，汎用性の向上等の理由で、それらの制御を、２つのコントローラによって別々に行うことも検討されている。２つのコントローラを採用するシステムにおいて、操作反力を増加させるための上記制御を実行する場合、転舵の制御を行うコントローラから、操作反力の制御を行うコントローラへ、上記特定の現象に対する転舵装置の状態として、転舵アクチュエータに関する種々のパラメータ、すなわち、車輪の転舵速度，電動モータへの供給電流，電動モータの温度、バッテリから導入される電圧等についての情報を送信しなければならない。このことは当該システムの通信の負担増となるため、その負担を軽減することが、２つのコントローラによって構成されるステアバイワイヤ型のステアリングシステムの実用性の向上に繋がる。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ステアリング操作部材と、反力モータによってそのステアリング操作部材に操作反力を付与する反力付与機構と、その操作反力を制御する操作コントローラとを有する操作装置と、
転舵モータによって車輪を転舵する転舵アクチュエータと、その転舵アクチュエータによる車輪の転舵量を制御する転舵コントローラとを有する転舵装置と、
前記操作コントローラと前記転舵コントローラとを通信可能に接続する通信線と
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、
前記操作コントローラが、
前記ステアリング操作部材の操作量，当該車両の走行速度および前記ステアリング操作部材に加えられる操作力に基づいて、操作反力を変化させる基本反力制御と、
前記転舵装置の状態に応じて、操作反力の大きさを変更する反力変更処理と
を実行し、
前記転舵コントローラが、転舵装置の状態に基づいて状態コードを決定するとともにその状態コードを前記通信線を介して前記操作コントローラに送信し、前記操作コントローラが、受信した状態コードに応じて前記反力変更処理を実行するように構成される。

本発明によれば、転舵装置の状態を示すコードを転舵コントローラから操作コントローラに送信するだけで、そのコードを受信した操作コントローラは、そのコードに基づいて、操作反力の大きさを変更する処理（以下、「反力変更処理」という場合がある）を実行することができる。そのため、本ステアリングシステムは、通信の負担が小さいシステムとなる。

発明の態様

操作反力は、一般的に、ステアリング操作部材（以下、単に「操作部材」という場合がある）の操作量に応じて変化し、また、例えば、当該車両の走行速度（以下、「車速」と略す場合がある）や、操作部材に加えられる操作力に基づいて変化させることが可能である。本発明に係る反力変更処理によって実現される操作反力の変更は、そのような操作反力の変化とは別のもの若しくは別のレベルのものであり、端的に言えば、転舵装置の状態に応じた変更を意味する。したがって、操作量等に応じた変化と、反力変更処理で実現される操作反力の変更とが同時に行われてもよい。

「状態コード」は、例えば、転舵装置において発生している現象に応じて類型化されてもよい。具体的には、例えば、転舵装置すなわち転舵モータの過熱現象、転舵モータのドライバ（インバータ等の駆動回路）に電源から導入される電圧が降下している現象、溝，縁石等の転舵障壁によって車輪の転舵が阻害されているという現象等に応じて類型化されていてもよいのである。簡単に言えば、状態コードは、現象の種別に応じて類型化されてもよいのである。

状態コードが類型化されている場合、現象の種別と、現象の程度（転舵モータの温度，電圧の高さ，転舵障壁による転舵の阻害度等）によって、状態コードには、序列が設定されていてもよい。詳しくは、状態コードが、例えば、対処の必要度，緊急度，重要度といった観点での順序付けがなされていてもよいのである。つまり、状態コードに優先度が設定されていてもよいのである。

互いに種別の異なる複数の現象が生じることもあり得、その場合には、状態コードに序列が設けられているのであれば、例えば、転舵コントローラは、より序列の高い状態コードを送信することが望ましい。複数の状態コードを送信するのではなく、単一の状態コードを送信することで、簡便にかつ適切に、反力変更処理を実行することが可能である。なお、転舵コントローラが送信する状態コードが、序列が上がるように変更されたときには、操作コントローラは、変更前の状態コードに基づく操作反力の変更量に、変更後の状態コードに基づく操作反力の変更量を上乗せするように、反力変更処理を実行することが可能である。このような反力変更処理によれば、序列が上がったにも拘わらず操作反力が小さくなるといったことを、回避することが可能となる。

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。 操作反力の一成分であるアシスト依拠減少成分を、ステアリング操作部材に加えられる操作トルクとの関係で示すグラフである。 実施例のステアリングシステムにおいて実行される操作プログラム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転舵プログラムのフローチャートである。 転舵プログラムを構成する状態特定処理サブルーチンのフローチャートである。 操作プログラムを構成する操作反力決定処理サブルーチンのフローチャートである。 それぞれが操作反力決定処理サブルーチンを構成する通常処理サブルーチンおよび第１類型処理サブルーチンのフローチャートである。 操作反力決定処理サブルーチンを構成する第２類型処理サブルーチンのフローチャートである。 操作反力決定処理サブルーチンを構成する第３類型処理サブルーチン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、前記〔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ハード構成
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されるステアリング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。

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３０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回転角が、ステアリングホイール２０の操作角δである。また、ステアリングシャフト２２には、トーションバー３２が組み込まれており、そのトーションバー３２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を検出するための操作トルクセンサ３４を有している。

車輪１０の各々は、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。

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５４を有している。また、転舵アクチュエータ４２のハウジング４８には、転舵モータ５０近傍の部分の温度（以下、便宜的に、「モータ温度」と呼ぶ場合がある）を検出するための温度センサ５６が設けられている。

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）６０によって実行される。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（反力モータ２６は３相ブラシレスモータであるため、具体的には、インバータである）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）６２によって実行される。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（転舵モータ５０は３相ブラシレスモータであるため、具体的には、インバータである）等によって構成されている。なお、転舵ＥＣＵ６２は、転舵モータ５０に電流を供給するために、バッテリから当該転舵ＥＣＵ６２に導入される電圧（以下導入電圧」という場合がある）Ｖ、端的に言えば、バッテリの電圧Ｖを検出するための電圧センサ６４を有している。

後に詳しく説明するが、操作ＥＣＵ６０，転舵ＥＣＵ６２は、互いに情報を送受信しながら制御処理を実行する。そのため、操作ＥＣＵ６０，転舵ＥＣＵ６２は、通信線としてのＣＡＮ（car area network or controllable area network）６６に接続させられている。

［Ｂ］ステアリングシステムの制御
実施例のステアリングシステムでは、一般的なステアバイワイヤ型のステアリングシステムと同様に、操舵操作に応じた車輪の転舵制御（以下、単に「転舵制御」と略す場合がある）と、操作反力の制御（以下、単に「反力制御」という場合がある）とを実行する。但し、本実施例のステアリングシステムでは、転舵装置１４の状態に応じて操作反力の大きさを変更する処理（以下、「反力変更処理」という場合がある）をも実行する。以下に、転舵制御，基本的な反力制御である基本反力制御，反力変更処理について順次説明し、その後に、それらの制御のフローを簡単に説明する。

（ａ）転舵制御
転舵制御は、ステアリングホイール２０に対する操舵操作に応じた車輪１０の転舵を実現させるための制御である。操作ＥＣＵ６０は、操作角センサ３０を介して、ステアリングホイール２０の操作角δを検出し、次式に従って、その検出した操作角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ＥＣＵ６０は、その決定した目標転舵角θ^*に関する情報を、ＣＡＮ６６を介して、転舵ＥＣＵ６２に送信する。

転舵ＥＣＵ６２は、目標転舵角θ^*に関する情報を受信するとともに、転舵角センサ５４を介して、実際の車輪１０の転舵角θ（以下、「実転舵角θ」という場合がある）を検出する。転舵ＥＣＵ６２は、目標転舵角θ^*に対する実転舵角θの偏差である転舵角偏差Δθを、次式に従って決定する。
Δθ＝θ^*－θ
そして転舵ＥＣＵ６２は、転舵角偏差Δθ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、転舵モータ５０に供給する電流Ｉ_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。
Ｉ_S＝Ｇ_P×Δθ＋Ｇ_I×∫Δθｄｔ＋Ｇ_D×ｄΔθ／ｄｔ
転舵ＥＣＵ６２は、決定した電流Ｉ_Sを、転舵モータ５０に供給する。

（ｂ）基本反力制御
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る。基本反力制御においては、操作ＥＣＵ６０は、操作反力Ｆ_CTを、２つの成分である転舵力依拠成分Ｆ_S，アシスト依拠減少成分Ｆ_Aに基づいて、次式に従って決定する。
Ｆ_CT＝Ｆ_S－Ｆ_A

転舵力依拠成分Ｆ_Sは、車輪１０を転舵するために必要な転舵力に関する成分であり、次式に従って決定される。
Ｆ_S＝ｆ_SA（δ，ｖ）＋ｆ_F（ｄδ，ｖ）

上記式の第１項であるｆ_SA（δ，ｖ）は、ステアリングホイール２０の操作角δと車両走行速度（以下、「車速」と略す場合がある）ｖとをパラメータとするセルフアライニング依拠関数であり、車輪１０に作用するセルフアライニングトルクに基づく成分と考えることができる。セルフアライニング依拠関数ｆ_SA（δ，ｖ）によれば、転舵力依拠成分Ｆ_Sは、車速ｖが高くなればなる程大きく、操作角δが大きくなればなる程大きくなるように決定される。

上記式の第２項であるｆ_F（ｄδ，ｖ）は、操作角δの変化速度である操作速度ｄδと車速ｖとをパラメータとする路面摩擦依拠関数であり、路面の摩擦に起因して車輪１０に作用する力に基づく成分と考えることができる。路面摩擦依拠関数ｆ_F（ｄδ，ｖ）によれば、例えば、いわゆる据え切り等を考慮して、転舵力依拠成分Ｆ_Sは、車速ｖが低くなればなる程大きく、操作速度ｄδが大きくなればなる程大きくなるように決定される。

基本反力制御における上述の転舵力依拠成分Ｆ_Sの決定は、すでに知られた技術であるため、ここでの詳しい説明については、省略することとする。なお、車速ｖは、車輪１０に設けられた車輪速センサによって検出された車輪回転速度に基づいて、ブレーキシステムの電子制御ユニットであるブレーキＥＣＵ（図示を省略）によって決定される。ブレーキＥＣＵもＣＡＮ６６に接続されており、操作ＥＣＵ６０は、ＣＡＮ６６を介してブレーキＥＣＵから送信されてくる情報に基づいて、車速ｖを取得する。また、操作ＥＣＵ６０は、検出した操作角δの変化に基づいて、操作速度ｄδを特定する。

アシスト依拠減少成分Ｆ_Aは、いわゆるパワーステアリングの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では、一般的には、操作トルクＴｑ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、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aは、次式に従って決定される。
Ｆ_A＝ｆ_T（Ｔｑ）
ｆ_T（Ｔｑ）は、操作トルクＴｑをパラメータとするアシスト関数であり、そのアシスト関数によれば、アシスト依拠減少成分は、操作トルクＴｑが大きくなる程大きくなるように決定される。模式的には、操作トルクＴｑに基づき、図２（ａ）のグラフに示すように決定される。

基本反力制御における上述の転舵力依拠成分Ｆ_Sの決定は、すでに知られた技術であるため、ここでの詳しい説明については、省略することとする。操作ＥＣＵ６０は、操作トルクセンサ３４を介して、操作トルクＴｑ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Ｉ_Cを、次式に従って決定し、その決定した電流Ｉ_Cを、反力モータ２６に供給する。なお、次式におけるαは、設定されている電流決定係数である。
Ｉ_C＝α×Ｆ_CT

以上のような、基本反力制御によれば、転舵装置１４側からＣＡＮ６６を介して情報を受け取ることなく、操作反力Ｆ_CTを適切に制御でき、操作装置１２と転舵装置１４との間の通信の負担が小さい制御が実現される。
（ｃ）反力変更処理
i）反力変更処理の意義
操作反力Ｆ_CTは、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムにおいて、運転者に対して適切な操作感を与えるための役割を果たすが、別の役割を持たせることも可能である。詳しく言えば、例えば、転舵アクチュエータ４２、特に、転舵モータ５０が過熱した場合に、転舵モータ５０を保護するために、当該転舵モータ５０の出力を制限すること、すなわち、車輪１０の転舵を制限することが望まれる。また、転舵モータ５０に電流を供給するための電源であるバッテリの電圧、すなわち、転舵ＥＣＵ６２に導入される電圧（以下、「導入電圧」という場合がある）Ｖが降下した場合も、転舵アクチュエータ４２の負担を軽減すべく、車輪１０の転舵を制限することが望まれる。さらには、縁石，溝等の障壁によって車輪１０の転舵が阻害されている場合には、その障壁の存在を運転者に認識させる必要もある。そのような転舵制限，転舵障壁の認識のために、操作反力Ｆ_CTを、上記基本反力制御において発生させられる大きさから変更すること、詳しく言えば、大きくすることが可能である。つまり、反力変更処理は、転舵装置１４の状態に基づいて転舵制限を運転者に課す役割や、転舵装置１４の状態に基づいて転舵障壁を運転者に認識させる役割を、操作反力Ｆ_CTに持たせることができるのである。

ii）通信上の負担
これまで検討されてきた反力変更処理は、それぞれ検出された転舵モータ５０のモータ温度Ｔ，導入電圧Ｖ，転舵角θの変化速度である転舵速度ｄθ，転舵モータ５０への供給電流Ｉ_S等に基づいて行っていた。そのような反力変更処理を実施例のステアリングシステムで実行する場合、普通に考えれば、モータ温度Ｔ，導入電圧Ｖ，転舵速度ｄθ，供給電流Ｉ_Sの検出は、転舵ＥＣＵ６２によって行われ、一方、反力変更処理は、操作ＥＣＵ６０によって行われる。つまり、検出されたモータ温度Ｔ，導入電圧Ｖ，転舵速度ｄθ，供給電流Ｉ_Sに関する情報を、随時、通信線であるＣＡＮ６６を介して、転舵ＥＣＵ６２から操作ＥＣＵ６０に送信しなければない。このような多大な情報の送受信は、当該システムにおける通信上の負担となる。この負担は、ひいては、当該ステアリングシステムの制御の遅延や、ＣＡＮ６６に接続されている他のシステムにおける制御の障害ともなりかねないのである。

iii）転舵装置の状態のコード化
上記通信上の負担に鑑み、本実施例のステアリングシステムでは、転舵ＥＣＵ６２は、モータ温度Ｔ，導入電圧Ｖ，転舵速度ｄθ，供給電流Ｉ_Sに基づいて、転舵装置１４の状態をコード化し、１つの状態コードを、ＣＡＮ６６を介して、操作ＥＣＵ６０に送信する。操作ＥＣＵ６０は、送られてきた状態コードに基づき、予め設定されている規則に従って、操作反力Ｆ_CTを変更する。

状態コードは、下記表に示すようなものであり、転舵装置１４において発生している現象に応じて類型化され、かつ、その現象の種別とその現象の程度（症状の程度と考えることもできる）とに基づいて序列が設定されている。換言すれば、現象への対処の必要度，対処の緊急度，対処することの重要性といった観点での順序付けがなされている。

対象となる現象の種別は、モータ温度Ｔが高くなっている過熱状態（第１類型），導入電圧Ｖが低くなっている低電圧状態（第２類型），転舵障壁が存在している障壁存在状態（第３類型）であり、対象となる現象が生じていない場合が通常状態である。状態コードは、通常状態が“０”とされ、過熱状態が“１＊”，低電圧状態が“２＊”，障壁存在状態が“３＊”とされている（＊は、何某かの程度を表す）。状態コードにおいて、現象の程度は、軽度が“＊Ｌ”，中程度が“＊Ｍ”，重度が“＊Ｈ”とされている（＊は、何某かの種別を表す）。

表の下に向かうほど序列が高くなるように状態コードが設定されており、序列の低い方から具体的に列挙すれば、状態コードは、通常状態“０”，軽度過熱状態“１Ｌ”，中程度過熱状態“１Ｍ”，重度過熱状態“１Ｈ”，軽度低電圧状態“２Ｌ”，中程度低電圧状態“２Ｍ”，重度低電圧状態“２Ｍ”，軽度障壁存在状態“３Ｌ”，重度障壁存在状態“３Ｈ”の９つが設定されている。

転舵ＥＣＵ６２は、モータ温度Ｔ，導入電圧Ｖ，転舵速度ｄθ，供給電流Ｉ_Sに基づいて、転舵装置１４の現時点での状態を特定し、状態コードを決定する。具体的に言えば、温度センサ５６を介して検出されたモータ温度Ｔが、軽度閾温度Ｔ_Lより高く中程度閾温度Ｔ_M以下である場合に、軽度過熱状態“１Ｌ”に、中程度閾温度Ｔ_Mより高く重度閾温度Ｔ_H以下である場合に、中程度過熱状態“１Ｍ”に、重度閾温度Ｔ_Hより高い場合に、重度過熱状態“１Ｈ”に、それぞれ状態コードを決定する。また、電圧センサ６４を介して検出された導入電圧Ｖが、軽度閾電圧Ｖ_Lより低く中程度閾電圧Ｖ_M以上である場合に、軽度低電圧状態“２Ｌ”に、中程度閾電圧Ｖ_Mより低く重度閾電圧Ｖ_H以上である場合に、中程度低電圧状態“２Ｍ”に、重度閾電圧Ｖ_Hより低い場合に、重度低電圧状態“２Ｈ”に、それぞれ状態コードを決定する。さらに、転舵速度ｄθが閾速度ｄθ_THより低い場合、つまり、転舵角θが実質的に変化していないとみなせる場合において、転舵モータ５０への供給電流Ｉ_Sが、軽度閾電流Ｉ_SLよりも大きく重度閾電流Ｉ_SH以下であるときに、軽度障壁存在状態“３Ｌ”に、重度閾電流Ｉ_SHよりも大きいときに、重度障壁存在状態“３Ｈ”に、それぞれ状態コードを決定する。

転舵装置１４が、２つ以上の状態コードが決定される状態となることもあり得る。しかし、通信の負担を軽減する観点から、２つ以上の状態コードが決定される場合であっても、転舵ＥＣＵ６２は、より序列の高い状態コード、換言すれば、序列が最高の状態コードのみを、現時点での状態コードとして決定し、その１つの状態コードについての情報を、操作ＥＣＵ６０に送信する。なお、以下、状態コードについての情報の送受信を、単に、状態コードの送受信という場合があることとする。

iv）状態コードに依拠した操作反力の変更
簡単に言えば、操作ＥＣＵ６０は、状態コードに応じて、基本反力制御による操作反力Ｆ_CTを変更する。言い換えれば、基本反力制御によって決定されるであろう操作反力Ｆ_CTが状態コードに応じた分だけシフトするように、操作反力Ｆ_CTを決定する。

詳しく説明すれば、送られてきた状態コードが、過熱状態を示すコードである場合には、操作ＥＣＵ６０は、第１類型処理として、基本反力制御における上記アシスト依拠減少成分Ｆ_Aを減少させることで、操作反力Ｆ_CTを大きくする。アシスト依拠減少成分Ｆ_Aは、上述したように、通常状態では、図２（ａ）に示すようなアシスト関数ｆ_T（Ｔｑ）に従って決定される。それに対して、過熱状態においては、操作ＥＣＵ６０は、図２（ｂ）に示すように、操作トルクＴｑを減少トルクΔＴｑだけ減少させたものをパラメータとするアシスト関数ｆ_T（Ｔｑ－ΔＴｑ）に従って、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aを決定する。パラメータである操作トルクＴｑを減少させることで、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aが減少させられ、その結果として、操作反力Ｆ_CTが大きくなる。さらに言えば、減少トルクΔＴｑは、過熱状態の程度によって異なる値に決定される。具体的には、操作ＥＣＵ６０は、減少トルクΔＴｑを、軽度過熱状態“１Ｌ”である場合には、軽度時トルクΔＴｑ_Lに、中程度過熱状態“１Ｍ”である場合には、軽度時トルクΔＴｑ_Lよりも大きな中程度時トルクΔＴｑ_Mに、重度過熱状態“１Ｈ”である場合には、中程度時トルクΔＴｑ_Mよりも大きな重度時トルクΔＴｑ_Hに、それぞれ決定する。つまり、程度が高くなる程、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aがより減少させられることで、操作反力Ｆ_CTがより増加させられるのである。

送られてきた状態コードが、低電圧状態を示すコードである場合には、操作ＥＣＵ６０は、第２類型処理として、基本反力制御における上記アシスト依拠減少成分Ｆ_Aに上限を設けることで、操作反力Ｆ_CTを大きくする。詳しくは、操作ＥＣＵ６０は、図２（ｃ）に示すように、基本反力制御において決定されるアシスト依拠減少成分Ｆ_Aが上限値Ｆ_ALを上回った場合に、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aを上限値Ｆ_ALに決定する。アシスト依拠減少成分Ｆ_Aにそのような制限が加えられることで、制限が加えられた範囲において、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aが減少させられ、その結果として、操作反力Ｆ_CTが大きくなる。さらに言えば、上限値Ｆ_ALは、低電圧状態の程度によって異なる値に決定される。具体的には、操作ＥＣＵ６０は、上限値Ｆ_ALを、軽度低電圧状態“２Ｌ”である場合には、軽度時値Ｆ_ALLに、中程度低電圧状態“２Ｍ”である場合には、軽度時値Ｆ_ALLよりも小さな中程度時値Ｆ_ALMに、重度低電圧状態“２Ｈ”である場合には、中程度時値Ｆ_ALMよりも小さな重度時値Ｆ_ALHに、それぞれ決定する。つまり、程度が高くなる程、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aがより制限され、その制限に応じて操作反力Ｆ_CTがより増加させられるのである。

送られてきた状態コードが、障壁存在状態を示すコードである場合には、操作ＥＣＵ６０は、第３類型処理として、基本反力制御における操作反力Ｆ_CTに、障壁依拠成分Ｆ_Bを加えることで、操作反力Ｆ_CTを大きくする。つまり、次式に従って、操作反力Ｆ_CTを決定する。
Ｆ_CT＝Ｆ_S－Ｆ_A＋Ｆ_B
障壁依拠成分Ｆ_Bは、障壁存在状態の程度によって異なる値に決定される。具体的には、操作ＥＣＵ６０は、障壁依拠成分Ｆ_Bを、軽度障壁存在状態“３Ｌ”である場合には、軽度時成分Ｆ_BLに、重度障壁存在状態“３Ｈ”である場合には、軽度時成分Ｆ_BLよりも大きな重度時成分Ｆ_BHに、それぞれ決定する。つまり、程度が高くなる程、追加される障壁依拠成分Ｆ_Bが大きくされることで、操作反力Ｆ_CTがより増加させられるのである。

先に説明したように、転舵装置１４が、２以上の異なる２つの状態となる場合もあり、その場合でも、操作ＥＣＵ６０に対して、転舵ＥＣＵ６２からは、序列のより高い１つの状態コードしか送信されてこない。したがって、送信されてくる状態コードが序列の高いものに変わったとしても、操作反力Ｆ_CTが減少してしまうことが起こり得る。

そこで、本ステアリングシステムでは、現象の種別が異なる状態コードに変更された場合、その変更が序列が高くなるような変更であるときには、操作反力Ｆ_CTが減少しないような方策が採られている。詳しく説明すれば、操作ＥＣＵ６０は、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aを決定するための上記減少トルクΔＴｑ，上記上限値Ｆ_ALの値を前回値ΔＴｑ_PR，前回値Ｆ_ALPRとして記憶しており、状態コードが、過熱状態“１＊”から、低電圧状態“２＊”若しくは障壁存在状態“３＊”に変更されたときには、減少トルクΔＴｑを、前回値ΔＴｑ_PRに維持し、状態コードが、低電圧状態“２＊”から障壁存在状態“３＊”に変更されたときには、上限値Ｆ_ALを、前回値Ｆ_ALPRに維持する。それによって、序列が高くなるような上記変更における操作反力Ｆ_CTの減少が防止されることになる。

［Ｃ］ステアリングシステムの制御の流れ
本ステアリングシステムでは、上述の転舵制御，基本反力制御，反力変更処理は、操作ＥＣＵ６０が、図３にフローチャートを示す操作プログラムを、転舵ＥＣＵ６２が、図４にフローチャートを示す転舵プログラムを、それぞれ、短い時間ピッチ（例えば、数ｍ～数十ｍsec）で繰り返し実行することによって行われる。以下にそれらのプログラムに沿った処理を説明することで、本ステアリングシステムの制御の流れ、すなわち、転舵制御，基本反力制御，反力変更処理の流れについて、簡単に説明する。

操作プログラムに沿った処理では、まず、ステップ１（以下、「Ｓ１」と略す。他のステップも同様である。）において、操作角センサ３０を介してステアリングホイール２０の操作角δが検出される。次のＳ２において、検出された操作角δに所定のステアリングギヤ比Ｒ_Gが乗じられることで、目標転舵角θ^*が決定され、Ｓ３において、その目標転舵角θ^*についての情報が、転舵ＥＣＵ６２に送信される。

続くＳ４において、操作反力Ｆ_CTの決定処理（以下、「操作反力決定処理」という場合がある）が実行される。この処理についての詳細は、後に詳しく説明する。操作反力決定処理の後、Ｓ５において、決定された操作反力Ｆ_CTに所定の電流決定係数αが乗じられることで、反力モータ２６への供給電流Ｉ_Cが決定され、Ｓ６において、その電流Ｉ_Cが反力モータ２６に供給される。

転舵プログラムに沿った処理では、まず、Ｓ１１において、操作ＥＣＵ６０から送信される目標転舵角θ^*についての情報が受信される。続くＳ１２において、転舵角センサ５４を介して、実際の車輪１０の転舵角である実転舵角θが検出され、Ｓ１３において、受信された目標転舵角θ^*から検出された実転舵角θが減じられることで、転舵角偏差Δθが決定される。そして、Ｓ１４において、先に説明した転舵角偏差Δθに基づくフィードバック制御則に従った手法によって、転舵モータ５０への供給電流Ｉ_Sが決定され、Ｓ１５において、その電流Ｉ_Sが転舵モータ５０に供給される。

次のＳ１６において、転舵装置１４の状態を特定するための状態特定処理が実行される。この状態特定処理は、図５にフローチャートを示す状態特定処理サブルーチンが実行されることによって行われる。

状態特定処理サブルーチンに沿った処理では、まず、Ｓ２１において、温度センサ５６を介して、転舵モータ５０近傍の温度であるモータ温度Ｔが検出される。続くＳ２２～Ｓ２４において、検出されたモータ温度Ｔと、軽度閾温度Ｔ_L，中程度閾温度Ｔ_M，重度閾温度Ｔ_Hとが比較され、Ｓ２５～Ｓ２８において、モータ温度Ｔが重度閾温度Ｔ_Hより高い場合には、状態コードcodeが“１Ｈ”に、モータ温度Ｔが中程度閾温度Ｔ_Mより高く重度閾温度Ｔ_H以下の場合には、状態コードcodeが“１Ｍ”に、モータ温度Ｔが軽度閾温度Ｔ_Lより高く中程度閾温度Ｔ_M以下の場合には、状態コードcodeが“１Ｌ”に、モータ温度Ｔが軽度閾温度Ｔ_L以下の場合には、状態コードcodeが“０”に、それぞれ、決定される。

次に、Ｓ２９において、電圧センサ６４を介して、転舵ＥＣＵ６２に導入されるバッテリの電圧である導入電圧Ｖが検出される。続くＳ３０～Ｓ３２において、検出された導入電圧Ｖと、軽度閾電圧Ｖ_L，中程度閾電圧Ｖ_M，重度閾温度Ｖ_Hとが比較され、Ｓ３３～Ｓ３６において、導入電圧Ｖが重度閾電圧Ｖ_Hより低い場合には、状態コードcodeが“２Ｈ”に、導入電圧Ｖが中程度閾電圧Ｖ_Mより低く重度閾温度Ｖ_H以上の場合には、状態コードcodeが“２Ｍ”に、導入電圧Ｖが軽度閾電圧Ｖ_Lより低く中程度閾電圧Ｖ_M以上の場合には、状態コードcodeが“２Ｌ”に、それぞれ置き換えられ、導入電圧Ｖが軽度閾電圧Ｖ_L以上の場合には、既に決定されている状態コードcodeが維持される。

次に、Ｓ３７において、実転舵角θの変化に基づいて転舵速度ｄθが特定され、その転舵速度ｄθが閾速度ｄθ_THより低いか否か、言い換えれば、車輪１０が実質的に転舵されているか否かが判定される。転舵速度ｄθが閾速度ｄθ_THより低い場合には、Ｓ３８，Ｓ３９において、決定されている転舵モータ５０への供給電流Ｉ_Sと、軽度閾電流Ｉ_SL，重度閾電流Ｉ_SHとが比較され、Ｓ４０～Ｓ４２において、供給電流Ｉ_Sが重度閾電Ｉ_SHより大きい場合には、状態コードcodeが“３Ｈ”に、供給電流Ｉ_Sが軽度閾電流Ｉ_SLより大きく重度閾電流Ｉ_SH以下の場合には、状態コードcodeが“３Ｌ”に、置き換えられ、供給電流Ｉ_Sが軽度閾電流Ｉ_SL以下の場合には、既に決定されている状態コードcodeが維持される。なお、Ｓ３７において転舵速度ｄθが閾速度ｄθ_TH以上であると判定された場合にも、Ｓ４２において、既に決定されている状態コードcodeが維持される。

以上のようにして決定された状態コードcodeは、複数の現象が生じている場合であっても最も序列の高いものとなり、Ｓ４３において、その状態コードcodeに関する情報が、操作ＥＣＵ６０に送信される。

操作プログラムのＳ４の操作反力決定処理は、図６にフローチャートを示す操作反力決定処理サブルーチンが実行されることによって行われる。このサブルーチンに沿った処理では、まず、Ｓ５１において、ブレーキＥＣＵから送られてくる情報に基づいて、当該車両の車速ｖが認定される。続くＳ５２において、先に説明したように、セルフアライニング依拠関数ｆ_SA（δ，ｖ）と路面摩擦依拠関数ｆ_F（ｄδ，ｖ）とを利用して、転舵力依拠成分Ｆ_Sが決定される。次に、Ｓ５３において、操作トルクセンサ３４を介して、操作トルクＴｑが検出される。

続くＳ５４～Ｓ５７は、転舵ＥＣＵ６２から送られてくる状態コードcodeに応じた処理である。Ｓ５４の通常処理は、図７にフローチャートを示す通常処理サブルーチンが実行されることによって行われる。このサブルーチンに沿った処理では、まず、Ｓ５４１において、送られてきた状態コードcodeが“０”であるか否かが判定される。状態コードcodeが“０”である場合には、Ｓ５４２において、上述の減少トルクΔＴｑが０とされ、上述のアシスト依拠減少成分Ｆ_Aの上限が解除され（フローチャートでは、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aの上限値Ｆ_ALが∞とされると表現している）、さらに、上述の障壁依拠成分Ｆ_Bが０に決定される。そして、Ｓ５４３において、後に詳しく説明する維持フラグFLが、“０”にリセットされる。なお、Ｓ５４１において状態コードcodeが“０”ではないと判定された場合には、Ｓ５４２，Ｓ５４３はスキップされる。

Ｓ５５の第１類型処理は、図７にフローチャートを示す第１類型処理サブルーチンが実行されることによって行われる。このサブルーチンに沿った処理では、まず、Ｓ５５１において、送られてきた状態コードcodeが“１Ｌ”，“１Ｍ”，“１Ｈ”のいずれかであるか否かが、つまり、過熱状態を示すコードであるか否かが判定される。状態コードcodeが“１Ｌ”，“１M”，“１Ｈ”のいずれかである場合には、Ｓ５５２において、先に説明したように、減少トルクΔＴが、過熱状態の程度に応じて、具体的には、軽度である場合には、軽度時トルクΔＴｑ_Lに、中程度である場合には、中程度時トルクΔＴｑ_Mに、重度である場合には、重度時トルクΔＴｑ_Hに、それぞれ決定される。そして、Ｓ５５３において、上述のアシスト依拠減少成分Ｆ_Aの上限が解除され、障壁依拠成分Ｆ_Bが０に決定される。なお、Ｓ５５１において状態コードcodeが過熱状態を示すものではないと判定された場合には、Ｓ５５２，Ｓ５５３はスキップされる。

Ｓ５６の第２類型処理は、図８にフローチャートを示す第２類型処理サブルーチンが実行されることによって行われる。このサブルーチンに沿った処理では、まず、Ｓ５６１において、送られてきた状態コードcodeが“２Ｌ”，“２Ｍ”，“２Ｈ”のいずれかであるか否かが、つまり、低電圧状態を示すコードであるか否かが判定される。状態コードcodeが“２Ｌ”，“２Ｍ”，“２Ｈ”のいずれかである場合には、Ｓ５６２において、今回の処理において状態コードの序列が高い方に変更されたか否か、つまり、今回、状態コードが過熱状態を示すものから低電圧状態を示すものに変わったか否かが判定される。状態コードが過熱状態を示すものから低電圧状態を示すものに変わった場合には、Ｓ５６３において、維持フラグFLが“１”にセットされる。維持フラグFLは、初期値が“０”とされ、減少トルクΔＴｑ、または、減少トルクΔＴｑとアシスト依拠減少成分Ｆ_Aの上限値Ｆ_ALとの両方が、前回の当該プログラムの実行における値、すなわち、前回値ΔＴｑ_PR，前回値Ｆ_ALPRを引き継ぐべき場合に、“１”とされるフラグである。今回、状態コードが過熱状態を示すものから低電圧状態を示すものに変わったのではない場合には、Ｓ５６３はスキップされる。

続くＳ５６４において、維持フラグFLが“１”であるか否かが判定され、維持フラグFLが“１”である場合には、Ｓ５６５において、減少トルクΔＴｑが前回値ΔＴｑ_PRと、維持フラグFLが“０”である場合には、Ｓ５６６において、減少トルクΔＴｑが０とされる。次のＳ５６７では、先に説明したように、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aの上限値Ｆ_ALが、低電圧状態の程度に応じて、具体的には、軽度である場合には、軽度時値Ｆ_ALLに、中程度である場合には、中程度時値Ｆ_ALMに、重度である場合には、重度時値Ｆ_ALHに、それぞれ決定される。そして、Ｓ５６８において、障壁依拠成分Ｆ_Bが０に決定される。なお、Ｓ５６１において状態コードcodeが低電圧状態を示すものではないと判定された場合には、Ｓ５６２以降のステップはスキップされる。

Ｓ５７の第３類型処理は、図９にフローチャートを示す第３類型処理サブルーチンが実行されることによって行われる。このサブルーチンに沿った処理では、まず、Ｓ５７１において、送られてきた状態コードcodeが“３Ｌ”，“３Ｈ”のいずれかであるか否かが、つまり、障壁存在状態を示すコードであるか否かが判定される。状態コードcodeが“３Ｌ”，“３Ｈ”のいずれかである場合には、Ｓ５７２において、今回の処理において状態コードの序列が高い方に変更されか否か、つまり、今回、状態コードが過熱状態若しくは低電圧状態を示すものから障壁存在状態を示すものに変わったか否かが判定される。状態コードが過熱状態若しくは低電圧状態を示すものから障壁存在状態を示すものに変わった場合には、Ｓ５７３において、維持フラグFLが“１”にセットされる。今回、状態コードが過熱状態若しくは低電圧状態を示すものから障壁存在状態を示すものに変わったのではない場合には、Ｓ５７３はスキップされる。

続くＳ５７４において、維持フラグFLが“１”であるか否かが判定され、維持フラグFLが“１”である場合には、Ｓ５７５において、減少トルクΔＴｑ，アシスト依拠減少成分Ｆ_Aの上限値Ｆ_ALが、それぞれ前回値ΔＴｑ_PR，前回値Ｆ_ALPRとされ、維持フラグFLが“０”である場合には、Ｓ５７６において、減少トルクΔＴｑが０とされ、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aの上限が解除される。次のＳ５７７では、先に説明したように、障壁依拠成分Ｆ_Bが、障壁存在状態の程度に応じて、具体的には、軽度である場合には、軽度時成分Ｆ_BLに、重度である場合には、重度時成分Ｆ_BHに、それぞれ決定される。なお、Ｓ５７１において状態コードcodeが障壁存在状態を示すものではないと判定された場合には、Ｓ５７２以降のステップはスキップされる。

図６にフローチャートを示す操作反力決定サブルーチンに沿った処理では、Ｓ５７の第３類型処理の後、Ｓ５８において、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aが、先に説明したように、アシスト関数ｆ_T（Ｔｑ－ΔＴｑ）を利用して決定される。続くＳ５９では、決定されたアシスト依拠減少成分Ｆ_Aが上限値Ｆ_ALより大きいか否かが判定され、大きい場合には、Ｓ６０において、アシスト依拠減少成分Ｆ_Aが上限値Ｆ_ALとされる。

そして、Ｓ６１において、操作反力Ｆ_CTが、転舵力依拠成分Ｆ_Sからアシスト依拠減少成分Ｆ_Aを減じたものに障壁依拠成分Ｆ_Bを加えることで、決定され、Ｓ６２において、現時点で決定されている減少トルクΔＴｑ，アシスト依拠減少成分Ｆ_Aの上限値Ｆ_ALが、それぞれ、次回の当該プログラムの実行における前回値ΔＴｑ_PR，前回値Ｆ_ALPRとして記憶される。

１０：車輪 １２：操作装置 １４：転舵装置 ２０：ステアリングホイール〔ステアリング操作部材〕 ２６：反力モータ ２８：反力付与機構 ４２：転舵アクチュエータ ５０：転舵モータ ６０：操作電子制御ユニット（操作ＥＣＵ）〔操作コントローラ〕 ６２：転舵電子制御ユニット（転舵ＥＣＵ）〔転舵コントローラ〕 ６６：ＣＡＮ〔通信線〕

Claims (6)

1. 運転者によって操作されるステアリング操作部材と、反力モータによってそのステアリング操作部材に操作反力を付与する反力付与機構と、その操作反力を制御する操作コントローラとを有する操作装置と、
   転舵モータによって車輪を転舵する転舵アクチュエータと、その転舵アクチュエータによる車輪の転舵量を制御する転舵コントローラとを有する転舵装置と、
   前記操作コントローラと前記転舵コントローラとを通信可能に接続する通信線と
   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、
   前記操作コントローラが、
   前記ステアリング操作部材の操作量，当該車両の走行速度および前記ステアリング操作部材に加えられる操作力に基づいて、操作反力を変化させる基本反力制御と、
   前記転舵装置の状態に応じて、操作反力の大きさを変更する反力変更処理と
   を実行し、
   前記転舵コントローラが、転舵装置の状態に基づいて状態コードを決定するとともにその状態コードを前記通信線を介して前記操作コントローラに送信し、前記操作コントローラが、受信した状態コードに応じて前記反力変更処理を実行するように構成されたステアリングシステム。
2. 前記状態コードが、前記転舵装置において発生している現象に応じて類型化されている請求項１に記載のステアリングシステム。
3. 前記状態コードが、
   それぞれが前記現象である、転舵モータの過熱現象、転舵モータのドライバに電源から導入される電圧が降下している現象、溝，縁石等の転舵障壁によって車輪の転舵が阻害されているという現象に応じて類型化されている請求項２に記載のステアリングシステム。
4. 前記状態コードが、前記現象の種別と前記現象の程度とに基づいて序列が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. 前記転舵コントローラが、複数の前記状態コードが送信可能であっても、前記序列のより高い単一の状態コードしか送信しないように構成された請求項４に記載のステアリングシステム。
6. 前記操作コントローラが、前記反力変更処理において、
   前記転舵コントローラが送信する前記状態コードが、序列が上がるように変更されたときには、変更前の前記状態コードに基づく操作反力の変更量に、変更後の前記状態コードに基づく操作反力の変更量を上乗せするように、操作反力の大きさを変更するように構成された請求項５に記載のステアリングシステム。

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