JP2015209160A - パワーステアリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】旋回走行中の車両における車両挙動を安定化させること。
【解決手段】二つの多相コイルを含むモータと、二つの電源を含み、前記モータの各相コイルへと電力を供給する電源部と、前記多相コイルに対応して設けられるインバータを含み、前記各相コイルに対して供給される前記電力を制御する制御部と、を備えた、車両に搭載されるパワーステアリングシステムであって、前記制御部は、前記車両が旋回走行前に、一方の電源が故障した場合、前記電力が最小となるように、前記車両を旋回走行させる、パワーステアリングシステム。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーステアリングシステムに関するものである。

従来より、Ｗ／Ｈ（ワイヤーハーネス）、モータ内部巻線、等の故障時であっても、通常制御を継続できるように、電源からモータへの電力供給ラインを冗長構成とするパワーステアリングシステムが知られている。

故障系統インバータの出力を補うために、電力制御手段により、正常系統インバータに２倍の電流を流し、インバータの出力合計を故障の前後で一定とすることで、故障時の動作変動を抑制する多系統電動機駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

２つのインバータ及び巻線組を備える２系統の電動機駆動装置において、いずれか１系統のインバータ又は巻線が故障した場合、徐々に、操舵アシストトルクが発生する状況を作り出すことで運転者に確実に故障の発生を気付かせる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

振動、接触等により画像センサの認識位置が初期設定位置に対して経時的に変化した場合に、画像データの補正等により、画像処理上の誤判定を防止する環境認識装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１２−１１１４７４号公報 特開２０１２−２５３７２号公報 特開平８−１６９９９号公報

しかしながら、ある系統の電力供給ラインに故障が発生した場合、パワーステアリングシステムの消費電力が高まると、旋回走行中の車両における車両挙動が不安定化してしまうという問題がある。

そこで、旋回走行中の車両における車両挙動を安定化させることを目的とする。

上記目的を達成するため、一態様によれば、
二つの多相コイルを含むモータと、二つの電源を含み、前記モータの各相コイルへと電力を供給する電源部と、前記多相コイルに対応して設けられるインバータを含み、前記各相コイルに対して供給される前記電力を制御する制御部と、を備えた、車両に搭載されるパワーステアリングシステムであって、
前記制御部は、
前記車両が旋回走行前に、一方の電源が故障した場合、
前記電力が最小となるように、前記車両を旋回走行させる、パワーステアリングシステムが提供される。

一態様によれば、旋回走行中の車両における車両挙動を安定化させることができる。

パワーステアリングシステムの構成例を示す図である。 走行中の車両とセンターラインとの関係を示す図である。 誤認識判定を説明する図である。 故障系統から正常系統への系統切替が行われる間のハンドルトルクの減少を示す図である。 走行中の車両とセンターラインとの関係を示す図である。 故障系統から正常系統への系統切替が行われる間のハンドルトルクの減少を示す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

本明細書において、「イグニッションスイッチ」とは、車両のエンジンを起動させたり、停止させたりするスイッチを指す。

又、「イグニッションオン（ＩＧ−ＯＮ）」とは、車両を起動させる（走行可能な状態にする）ために、イグニッションスイッチをオンすることを意味する。

又、「白線」とは、走行路（車両が旋回走行又は直進走行する道路）の両端に標示される線を指し、「センターライン（中央線）」とは、白線間の中央に標示される線を指す。

又、「座標」とは、必ずしも「点」のみを指すものではなく、点が連続して形成される「線」も、その範疇に含むものとする。

＜パワーステアリングシステムの構成＞
図１に、本実施の形態に係るパワーステアリングシステムの概略構成の一例を示す。パワーステアリングシステム１００は、電源部１１０、ＥＣＵ（電子制御装置）１２０、モータ１３０、等を含む。パワーステアリングシステム１００は、二系統の電源、二系統のインバータ、二系統のモータを有する完全二重系であり、電源供給ラインは、二重の冗長構成を有している。パワーステアリングシステム１００は、主に、コラム式、ラック式のパワーステアリングシステムに適用することが可能である。なお、本明細書において、電源、インバータ、モータにおけるそれぞれの組合せの単位を「系統」と呼ぶ。

電源部１１０は、第１電源系統１１１、第２電源系統１１２を含み、ＥＣＵ１２０、モータ１３０へと電力を供給する。電源部１１０は、例えば、一方の電源系統が故障した場合、他方の電源系統からＥＣＵ１２０、モータ１３０へと電力を供給する。

第１電源系統１１１は、ＨＶバッテリ１１３（例えば、２８８Ｖの直流電源）、ＤＣＤＣコンバータ１１４（例えば、１２Ｖの直流電源）、等を含む。第２電源系統１１２は、バッテリ１１５（例えば、１２Ｖの直流電源）、等を含む。第２電源系統１１２の電力供給性能は、第１電源系統１１１の電力供給性能と比較して低い。

ＥＣＵ（制御部）１２０は、インバータ１２１（第１インバータ系統）、インバータ１２２（第２インバータ系統）、Ｕ相モータ系統切替リレー１２３、Ｖ相モータ系統切替リレー１２４、Ｗ相モータ系統切替リレー１２５、電源リレー２０１、電源リレー２０２、電源系統切替リレー２０３、トルク検出部２０４、白線検出部２０５、故障検出部２０６、演算部２０７、認識部２０８、通電量制御部２０９、等を含む。

インバータ１２１及びインバータ１２２は、電源部１１０の直流電流と、モータ１３０の交流電流との変換を行う電力変換装置であり、モータ１３０を駆動させる駆動装置でもある。例えば、インバータ１２１及びインバータ１２２は、エンジンの動力によりモータ１３０で発電する交流電流を、直流電流に変換して出力する（回生制御）。又、例えば、インバータ１２１及びインバータ１２２は、電源部１１０から供給される直流電流を、交流電流に変換してモータ１３０を駆動させる（力行制御）。

インバータ１２１は、電源リレー２０１を介して、第１電源系統１１１より電力が供給される。第１電源系統１１１からインバータ１２１への電力供給の遮断／非遮断は、電源リレー２０１により制御される。又、インバータ１２１は、電源リレー２０２、電源系統切替リレー２０３を介して、第２電源系統１１２より電力が供給される。第２電源系統１１２からインバータ１２１への電力供給の遮断／非遮断は、電源リレー２０２、電源系統切替リレー２０３により制御される。

インバータ１２２は、電源リレー２０２を介して、第２電源系統１１２より電力が供給される。第２電源系統１１２からインバータ１２２への電力供給の遮断／非遮断は、電源リレー２０２により制御される。又、インバータ１２２は、電源リレー２０１、電源系統切替リレー２０３を介して、第１電源系統１１１より電力が供給される。第１電源系統１１１からインバータ１２２への電力供給の遮断／非遮断は、電源リレー２０１、電源系統切替リレー２０３により制御される。

トルク検出部２０４は、ハンドルトルクを検出する。例えば、車両が旋回走行中に、インバータ１２１が故障した場合、トルク検出部２０４は、故障系統（例えば、インバータ１２１）から正常系統（例えば、インバータ１２２）への系統切替が行われる間に生じるハンドルトルクの減少を、検出する。又、例えば、車両が旋回走行中に、インバータ１２１が故障した場合、トルク検出部２０４は、アンダーステア側に動いた車両をセンターラインへ戻そうと、運転者がパニック動作等によりハンドルを切り過ぎている間に生じるハンドルトルクの増加を、検出する。

白線検出部２０５は、２本の白線及びセンターラインの位置を検出し、各白線及びセンターラインに対する車両の相対位置（自車位置）を検出する。例えば、車両が旋回走行中に、インバータ１２１が故障した場合、白線検出部２０５は、車両が、センターラインから外れ、アンダーステア側に動いたことを把握し、車両がセンターラインからどれだけ離れたか、車両が外側の白線にどれだけ近づいたか、を検出する。又、例えば、車両が旋回走行中に、インバータ１２１が故障した場合、白線検出部２０５は、車両が、センターラインから外れ、オーバーステア側に動いたことを把握し、車両がセンターラインからどれだけ離れたか、車両が内側の白線にどれだけ近づいたか、を検出する。

又、白線検出部２０５は、車両の前方に搭載され、前方を被撮影領域とする前方カメラにより撮影された画像（第１の画像）、及び車両の後ろ方に搭載され、後方を被撮影領域とする後方カメラにより撮影された画像（第２の画像）を利用して、白線の位置を検出する。

故障検出部２０６は、インバータ系統（インバータ１２１、インバータ１２２）の故障を検出する。故障検出部２０６は、例えば、各相の端子（ノードＵ１、ノードＶ１、ノードＷ１、ノードＵ２、ノードＶ２、ノードＷ２）からＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線へと流れる各相電流を、シャント抵抗等により検出することで、インバータ１２１又はインバータ１２２の故障を検出する。故障検出部２０７により、インバータ系統の故障が正確に検出されることで、ＥＣＵ１２０は、車両が旋回走行中であっても、電源系統切替リレー２０３を利用して、故障系統から正常系統への系統切替を適切に行うことができる。

又、故障検出部２０６は、電源系統（第１電源系統１１１、第２電源系統１１２）の故障を検出する。例えば、故障検出部２０７により、電力供給性能の高い電源系統（第１電源系統１１１）の故障が検出されると、ＥＣＵ１２０は、電力供給性能の低い電源系統（第２電源系統１１２）からモータ１３０へと供給される電力が最小となるように、車両を旋回走行させる。

又、故障検出部２０６は、前方カメラ又は後方カメラの故障を検出する。例えば、故障検出部２０６により、前方カメラの故障が検出されると、ＥＣＵ１２０は、前方カメラにより撮影された画像を利用せず、後方カメラにより撮影された画像を利用して、車両を旋回走行させる。

演算部２０７は、検出された２本の白線及びセンターラインの位置を演算し、演算した各白線及びセンターラインに対する車両の相対位置（自車位置）を演算する。又、演算部２０７は、ハンドル角度を演算する。例えば、車両が旋回走行前に、第１電源系統１１１が故障した場合、演算部２０７は、車両が白線から外れないような位置を演算し、演算した範囲を満たし、且つ、モータ１３０の各相コイルへと供給される電力（モータ１３０への通電量）が最小となるような、ハンドル角度を演算する。演算されたハンドル角度に基づいて、ＥＣＵ１２０が車両を旋回走行させることにより、パワーステアリングシステム１００の消費電力を低減させることができる。

更に、演算部２０７は、ナビ情報、自車位置演算結果、等に基づいて、地図上における自車位置の絶対座標を演算する。又、演算部２０７は、自車位置の絶対座標、前方カメラと白線との距離、車両の向き、等に基づいて、前方カメラにより撮影された画像に含まれる車両から最も近い白線上の所定位置の絶対座標（第１の所定位置）を演算する。又、演算部２０７は、自車位置の絶対座標、後方カメラと白線との距離、車両の向き、等に基づいて、後方カメラにより撮影された画像に含まれる車両から最も近い白線上の所定位置の絶対座標（第２の所定位置）を演算する。

認識部２０８は、第１の所定位置（例えば、座標Ｆｒ１、座標Ｆｒ２）を、演算部２０７により演算された自車位置演算結果の絶対座標、等に基づいて、認識する。又、認識部２０８は、第２の所定位置（例えば、座標Ｒｒ１、座標Ｒｒ２）を、演算部２０７により演算された自車位置演算結果の絶対座標、等に基づいて、認識する。

通電量制御部２０９は、モータ１３０への通電量を制御する。例えば、車両が旋回走行前に、第１電源系統１１１が故障した場合、通電量制御部２０９は、該電力が最小となるように、モータ１３０への通電量を制御する。又、例えば、車両が旋回走行中に、インバータ１２１が故障した場合、通電量制御部２０９は、ハンドルトルクが所定値を超えないように、モータ１３０への通電量を制御する。これにより、ＥＣＵ１２０は、消費電力が最小となるような（車両挙動を安定化させる）コースに沿って、車両を旋回走行させることができる。

なお、所定値は、パワーステアリングシステム１００の仕様、構成、等に合わせて適宜設定される値であるため、特に限定されるものではない。少なくとも、車両挙動の不安定化を抑制できる程度の値であれば良い。

なお、この他にも、ＥＣＵ１２０は、電流検出部、車速センサ、記憶部、等を備えていても良い。ＥＣＵ１２０は、上述の処理に限定されず、様々な処理を行うことが可能である。

モータ（多相交流モータ）１３０は、２組の多相コイル（第１の３相巻線１３１、第２の３相巻線１３２）、ステータ、ロータ、及びシャフト（図示せず）、等を含む。

第１の３相巻線１３１は、インバータ１２１に対応して設けられ、Ｕ相巻線１３１＿（Ｕ−Ｖ−１）、Ｖ相巻線１３１＿（Ｖ−Ｗ−１）、Ｗ相巻線１３１＿（Ｗ−Ｕ−１）を含む３相コイルである（例えば、デルタ結線される）。第１の３相巻線１３１の３相端末（ノードＵ１、ノードＶ１、ノードＷ１）と、第１の３相巻線１３１に対して供給される３相電力を制御するインバータ１２１とは、接続される。第１の３相巻線１３１は、インバータ１２１から供給される３相交流電力に基づいて、駆動が制御される。

第２の３相巻線１３２は、インバータ１２２に対応して設けられ、Ｕ相巻線１３２＿（Ｕ−Ｖ−２）、Ｖ相巻線１３２＿（Ｖ−Ｗ−２）、Ｗ相巻線１３２＿（Ｗ−Ｕ−２）を含む３相コイルである。第２の３相巻線１３２の３相端末（ノードＵ２、ノードＶ２、ノードＷ２）と、第２の３相巻線１３２に対して供給される３相電力を制御するインバータ１２２とは、接続される。第２の３相巻線１３２は、インバータ１２２から供給される３相交流電力に基づいて、駆動が制御される。

ノードＵ１及びノードＵ２は、Ｕモータ系統切替リレー１２３と接続される。ノードＶ１及びノードＶ２は、Ｖモータ系統切替リレー１２４と接続される。ノードＷ１及びノードＷ２は、Ｗモータ系統切替リレー１２５と接続される。

ロータは、シャフトと共に回転する部材であり、表面に永久磁石が貼り付けられ、磁極を有する。ステータは、ロータを内部に収容しており、回転するロータを支持する。ステータは、径内方向へ所定角度毎に突出する突出部を有し、各突出部には各相コイルが巻回される。

本実施の形態に係るパワーステアリングシステム１００によれば、ＥＣＵ１２０の制御により、車両が旋回走行中（又は、旋回走行前）に電力供給ラインが故障した場合、最小限の電力で、車両を旋回走行させることができる。又、車両に搭載されるカメラに不具合が生じている場合には、正常なカメラから得られる情報のみを用いて、車両を旋回走行させることができる。これにより、旋回走行中の車両における車両挙動を安定化させることができるため、パワーステアリングシステム１００を搭載した車両は、信頼性の高い走行を行うことができる。

＜省電力制御＞
次に、図２を用いて、ＥＣＵ１２０の制御により、省電力対応を可能としたパワーステアリングシステム１００の一例について説明する。

図２（Ａ）は、故障が発生しなかった場合における、車両とセンターラインとの関係を示す図である。図２（Ｂ）は、旋回走行前の直進走行中（高度運転支援中）に、一方の電源系統に故障が発生した場合における、車両とセンターラインとの関係を示す図である。

図２（Ａ）に示すように、故障が発生しなかった場合、車両は、カーブの入口（Ｘ１）まで、直進走行する。車両は、カーブの入口（Ｘ１）に到達すると、カーブの入口（Ｘ１）からカーブの出口（Ｘ２）まで、センターラインに沿って（図２（Ａ）実線参照）、旋回走行する。車両は、カーブの出口（Ｘ２）に到達すると、旋回走行から直進走行へと移行する。

図２（Ｂ）に示すように、故障が発生した場合、車両は、カーブの入口（Ｘ１）まで、直進走行するが、車両は、カーブの入口（Ｘ１）に到達すると、カーブの入口（Ｘ１）からカーブの出口（Ｘ２）まで、ＥＣＵ１２０により設定される消費電力が最小となるようなコースに沿って（図２（Ｂ）実線参照）、旋回走行する。車両は、カーブの出口（Ｘ２）に到達すると、旋回走行から直進走行へと、徐々に移行する。

故障が発生した場合に、図２（Ａ）の実線に沿って、車両を旋回走行させてしまうと、センターラインに沿った角度での操舵により、パワーステアリングシステム１００における電力が大きく失われてしまう。つまり、故障が発生した場合は、安全性を最大限確保した上で、図２（Ｂ）の実線に沿って、車両を旋回走行させることにより、消費電力を低減させることが可能になる。

図２（Ｂ）の場合、カーブの入口（Ｘ１）付近で、認識部２０８が、白線１を認識し、演算部２０７が、車両が白線１から外れないような位置を演算し、演算した範囲を満たし、且つ、モータ１３０への通電量が最小となるような、ハンドル角度を演算する。車両が、該ハンドル角度に沿って、旋回走行することで、パワーステアリングシステム１００における消費電力を低減することが可能になる。更に、カーブの出口（Ｘ２）付近で、認識部２０８が、白線１及び白線２を認識し、演算部２０７が、白線１及び白線２の位置を演算し、適切なハンドル角度を演算する。車両が、該ハンドル角度に沿って、センターラインに沿った直進走行へと徐々に移行することで、安全に、旋回走行から直進走行へと復帰することができる。但し、運転者によるハンドル操作が介入した場合には、運転者によるハンドル操作を第一優先とすることが好ましい。

なお、図２（Ｂ）では、車両が白線１に向かって（アンダーステア側へ）、走行するような制御を行う場合を示しているが、車両が白線２に向かって（オーバーステア側へ）、走行するような制御を行っても良い。道路の直線距離、カーブの状況（距離、角度、等）、カーブへの車両の進入角度、等に基づく車両挙動の変化に応じて、ＥＣＵ１２０は、適宜、コースを設定することが可能である。いずれの場合であっても、モータ１３０への通電量が最小となるようなコースに沿って、車両を旋回走行させることができれば良い。

ここで、演算部２０７によるモータ１３０への通電量を最小にするためのハンドル角度の演算方法について説明する。演算部２０７は、まず、カーブ突入位置（図２（Ｂ）のＡ参照）から車両挙動収束予定位置（図２（Ｂ）のＢ参照）までの地図情報をナビから入手し、Ａ−Ｂ間の経路で、最もハンドル操作が滑らかで、且つ、通算電流積算値（モータ１３０への通電量）が最小となる適合値を演算する。そして、適合値と、自車位置とを比較演算することにより、モータ１３０への通電量を最小にするためのハンドル角度を演算する。

車両挙動収束予定位置は、あくまでも予定位置であるため、例えば、前方カメラにより、車両前方に、他の車両が全く存在しない等、確実に安全な状況判断ができた場合には、予定位置を変更することもできる。車両挙動収束予定位置を、図２（Ｂ）に示す位置よりも、数ｍ、数１０ｍ先に設定し、省電力動作を確保しつつ、車両を、滑らかにセンターラインに近づけながら走行させることも可能である。

上述の制御によれば、故障が発生しなかった場合は、センターラインに沿って車両を旋回走行させ、緊急事態が発生した場合（例えば、車両が旋回走行前に、一方の電源系統に故障が発生した場合、等）は、モータ１３０への通電量が最小となるようなコースに沿って、車両を旋回走行させる。これにより、白線から逸脱しない範囲で、最もハンドル操作が抑えられるコースに沿って、車両を旋回走行させることができるため、パワーステアリングシステムの省電力化を図れる。

＜誤認識判定＞
次に、図３を用いて、ＥＣＵ１２０の誤認識（白線認識不良、等）により、車両の進行方向が不定となり、車両挙動が不安定化する場合に備えて、前方カメラ及び後方カメラを利用して行う誤認識判定の一例について説明する。なお、図３では、前方カメラにおいて故障が生じた場合について、説明する。

車両には、車両前方を被撮影領域とする前方カメラ（例えば、Ｆｒカメラ）、車両後方を被撮影領域とする後方カメラ（例えば、Ｒｒカメラ）が備えられている。前方カメラは、車両前方に設けられ車両前方の周囲状況を撮影し、後方カメラは、車両後方に設けられ車両後方の周囲状況を撮影する。

図３（Ａ）に示すように、時刻Ｔ１において、ＥＣＵ１２０は、Ｆｒカメラにより撮影された画像に含まれる車両から最も近い白線上の所定位置を、地図上の絶対座標（座標Ｆｒ１、座標Ｆｒ２）として、認識する。

図３（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ２において、ＥＣＵ１２０は、Ｒｒカメラにより撮影された画像に含まれる車両から最も近い白線上の所定位置を、地図上の絶対座標（座標Ｒｒ１、座標Ｒｒ２）として、認識する。

なお、時刻Ｔ２とは、ＥＣＵ１２０が、Ｒｒカメラの撮影により認識した座標Ｒｒ１が、時刻Ｔ１において、Ｆｒカメラの撮影により認識した座標Ｆｒ１と一致する時刻を指すものとする。

つまり、時刻Ｔ２において、座標Ｆｒ１＝座標Ｒｒ１が成立するため、ＥＣＵ１２０は、座標Ｆｒ１を特定できる。しかしながら、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間（経過時間Δｔ）に、車両は、ＡからＢへと走行する（例えば、数ｍ程度走行する）ため、ＥＣＵ１２０は、座標Ｆｒ２を特定できない。そこで、ＥＣＵ１２０は、経過時間Δｔを、車速から演算し、ＥＣＵ１２０内に設けられる記憶部に記憶されるデータを利用して、時刻（Ｔ２−Δｔ）において、記憶された座標Ｆｒ２が、時刻Ｔ２における座標Ｒｒ２と一致するか否かを判定する。

例えば、ＥＣＵ１２０は、時刻（Ｔ２−Δｔ）において、Ｆｒカメラの撮影により認識し、記憶部に記憶した座標Ｆｒ２が、時刻Ｔ２において、Ｒｒカメラの撮影により認識した座標Ｒｒ２と一致すれば、Ｆｒカメラにおいて誤認識が生じていないと判定できる。この場合、ＥＣＵ１２０は、Ｆｒカメラから得られる情報（例えば、Ｆｒカメラにより撮影された画像）、及びＲｒカメラから得られる情報（例えば、Ｒｒカメラにより撮影された画像）を利用して、パワーステアリング制御を継続する。

又、例えば、ＥＣＵ１２０は、時刻（Ｔ２−Δｔ）において、Ｆｒカメラの撮影により認識し、記憶部に記憶した座標Ｆｒ２が、時刻Ｔ２において、Ｒｒカメラの撮影により認識した座標Ｒｒ２と一致しなければ、Ｆｒカメラにおいて誤認識が生じていると判定できる。この場合、ＥＣＵ１２０は、Ｆｒカメラから得られる情報を利用すると、車両挙動を不安定化させてしまうため、該情報を利用したパワーステアリング制御を停止し、安全のために、Ｒｒカメラから得られる情報のみを利用して、パワーステアリング制御を継続する。更に、ＥＣＵ１２０は、Ｆｒカメラに故障の可能性があると認識し、Ｆｒカメラを使用不能として、フェールセーフ機能を働かせる。

上述の制御によれば、誤認識判定結果に基づいて、各カメラから得られる情報を、適切に選択し、利用すべき情報のみに基づいて、ハンドル操作を行うことができるため、誤認識による車両挙動の乱れを抑制することができる。又、Ｆｒカメラを、二重系にすることなく、車両の進行方向を定め、車両挙動を安定化させることができる。

＜系統切替によるトルク変動＞
次に、図４乃至図６を用いて、ＥＣＵ１２０の制御により、省電力対応を可能としたパワーステアリングシステム１００の一例について説明する。

図４（Ａ）、図６（Ａ）に、第１インバータ系統（故障系統）のタイミングチャートを、図４（Ｂ）、図６（Ｂ）に、第２インバータ系統（正常系統）のタイミングチャートを、図４（Ｃ）、図６（Ｃ）に、電源系統切替リレー２０３のタイミングチャートを示す。図４（Ｄ）に、本実施の形態に係るパワーステアリングシステム１００の制御によるハンドルトルクのタイミングチャートを、図６（Ｄ）に、従来のパワーステアリングシステムの制御によるハンドルトルクのタイミングチャートを示す。図５に、走行中の車両とセンターラインとの関係を示す。

なお、図４又は図６に示す第１インバータ系統、第２インバータ系統、電源系統切替リレー２０３において、タイミングチャートが、"ハイレベル"となる場合は、オン状態であることを意味し、タイミングチャートが、"ロウレベル"となる場合は、オフ状態であることを意味する。

時刻ｔ１において、イグニッションスイッチをオン（以下、ＩＧ−ＯＮと呼ぶ）することで、車両は、起動する。インバータ１２１は、ロウレベルからハイレベルへと切り替わり、インバータ１２２及び電源系統切替リレー２０３は、ロウレベルを維持する。ハンドルトルクは発生しない。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間において、車両は、直進走行する。インバータ１２１は、ハイレベルを維持し、インバータ１２２及び電源系統切替リレー２０３は、ロウレベルを維持する。ハンドルトルクは発生しない。

時刻ｔ２において、車両は、カーブの入口に達し、直進走行から旋回走行へと移行する（図５に示すｔ２参照）。インバータ１２１は、ハイレベルを維持し、インバータ１２２及び電源系統切替リレー２０３は、ロウレベルを維持する。ハンドルトルクは増加する。

時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間において、車両は、センターラインに沿って、旋回走行する。インバータ１２１は、ハイレベルを維持し、インバータ１２２及び電源系統切替リレー２０３は、ロウレベルを維持する。ハンドルトルクは、徐々に増加し、所定値Ｔαまで達した後、所定値Ｔαを維持する。

時刻ｔ３において、インバータ１２１に故障が発生し、車両は、一瞬アンダーステア側に動く（図５に示すｔ３付近の矢印参照）。インバータ１２１は、ハイレベルからロウレベルへと切り替わり、インバータ１２２及び電源系統切替リレー２０３は、ロウレベルを維持する。インバータ１２２は、故障の発生と同時には、ハイレベルからロウレベルへと切り替わらない。つまり、インバータ１２１（故障系統）からインバータ１２２（正常系統）への完全な系統切替にはタイムラグ（図４に示す遅延時間Δｔｄ参照）が生じる。ハンドルトルクは、インバータ１２１に故障が発生することにより、減少する。

時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間（遅延時間Δｔｄ）において、車両は、アンダーステア側に動いた後、略センターライン上を、旋回走行する（図５に示す実線参照）。インバータ１２１及びインバータ１２２は、ロウレベルを維持し、電源系統切替リレー２０３は、ロウレベルからハイレベルへと切り替わる。ハンドルトルクは、所定値Ｔαから緩やかに減少し、所定値Ｔβまで達した後、再び、増加する。

時刻ｔ４において、アンダーステア側に動いた車両をセンターラインへ戻そうと、運転者が、ハンドルを切り過ぎることで、車両は、センターラインを外れて、オーバーステア側に動く（図５に示すｔ４付近の矢印参照）。インバータ１２１は、ロウレベルを維持し、インバータ１２２は、ロウレベルからハイレベルへと切り替わり、電源系統切替リレー２０３は、ハイレベルを維持する。

ここで、ＥＣＵ１２０は、これ以上、車両がオーバーステア側に動かないように、モータ１３０への通電量を、制御する。具体的には、ハンドルトルクが所定値（通電電流上限値ガード：Ｔα）を超えないように、モータ１３０への通電量を、制御する。これにより、時刻ｔ４以降、ハンドルトルクは、所定値Ｔα以下となる。

時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間において、車両は、オーバーステア側に動いた後、略センターライン上を、旋回走行する（図５に示す実線参照）。インバータ１２１は、ロウレベルを維持し、インバータ１２２及び電源系統切替リレー２０３は、ハイレベルを維持する。ハンドルトルクは、所定値Ｔαを維持する。

時刻ｔ５において、車両は、カーブの出口に達し、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間と同様の旋回走行を続ける（図５に示すｔ５参照）。インバータ１２１は、ロウレベルを維持し、インバータ１２２及び電源系統切替リレー２０３は、ハイレベルを維持する。ハンドルトルクは、所定値Ｔαを維持する。

時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間において、車両は、極めて緩やかに、旋回走行から直進走行へと移行する（図５に示す実線参照）。インバータ１２１は、ロウレベルを維持し、インバータ１２２及び電源系統切替リレー２０３は、ハイレベルを維持する。ハンドルトルクは、所定値Ｔαを維持した後、徐々に減少する。

時刻ｔ６において、車両は、完全に、旋回走行から直進走行へと移行する（図５に示すｔ６参照）。時刻ｔ６における白線と車両との相対角度はゼロとなる（白線の方向と車両の方向とが一致する）。インバータ１２１は、ロウレベルを維持し、インバータ１２２及び電源系統切替リレー２０３は、ハイレベルを維持する。ハンドルトルクは、再び、時刻ｔ１と同様の状態に戻る。

時刻ｔ６を超えた後において、車両は、直進走行する。インバータ１２１は、ロウレベルを維持し、インバータ１２２及び電源系統切替リレー２０３は、ハイレベルを維持する。ハンドルトルクは発生しない。

ここで、図４（Ｄ）と図６（Ｄ）とを比較する。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すインバータ系統のタイミングチャートは、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すインバータ系統のタイミングチャートと対応し、図６に示す時刻ｔ１〜ｔ６は、図４に示す時刻ｔ１〜ｔ６と対応する。

図４（Ｄ）の点線部Ｘより、車両が、カーブの入口からカーブの出口へと走行する間、ハンドルトルクは、所定値Ｔαを超えず、ハンドルトルクの変動は極めて緩やかであることがわかる。

一方、図６（Ｄ）の点線部Ｙより、車両が、カーブの入口からカーブの出口へと走行する間、ハンドルトルクは、所定値Ｔαから所定値Ｔγまで増加し、その後、所定値Ｔγから所定値Ｔαまで減少し、ハンドルトルクの変動が大きいことがわかる。ハンドルトルクの急激な変動（増加、減少）は、ステアリング挙動、車両挙動を極めて不安定化させる。つまり、本実施の形態に係るパワーステアリングシステム１００の制御は、従来のパワーステアリングシステムの制御と比較して、車両挙動を安定化させることが可能であることがわかる。

例えば、自動運転技術を利用した高度運転支援システムにおいて、高速での旋回走行中に、一方のインバータ系統が故障した場合、フェールセーフ上、カーブを曲がりきるまでは、車両の動作を安定化させることが求められる。

上述の制御によれば、故障系統から正常系統への系統切替が行われる間、ハンドルトルクの減少が生じることにより、運転者がパニック動作を起こしても、モータ１３０へ供給される電力が制限されるため、ハンドルトルクの急激な増加を抑制できる。

本実施の形態に係るパワーステアリングシステム１００によれば、完全二重系における故障時系統切り替えが行われても、コーナリング中の消費電力を抑えることで、車両挙動を安定化させ、車両を安全に走行させることができる。又、運転者の手動ハンドル操作による危険回避操舵を適切に行うことで、故障発生時における走行信頼性を高められる。又、誤認識判定を適切に行うことで、運転への悪影響を抑制し、信頼性の高いフェールセーフ処理を行うことができる。これにより、該システムを搭載した車両の安全性及び制御継続性を向上させることができる。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１００ パワーステアリングシステム
１１０ 電源部
１１１ 第１電源系統（電源）
１１２ 第２電源系統（電源）
１２０ ＥＣＵ（制御部）
１２１ インバータ
１２２ インバータ
１３０ モータ
１３１ 第１の３相巻線（多相コイル）
１３２ 第２の３相巻線（多相コイル）

Claims (3)

1. 二つの多相コイルを含むモータと、二つの電源を含み、前記モータの各相コイルへと電力を供給する電源部と、前記多相コイルに対応して設けられるインバータを含み、前記各相コイルに対して供給される前記電力を制御する制御部と、を備えた、車両に搭載されるパワーステアリングシステムであって、
   前記制御部は、
   前記車両が旋回走行前に、一方の電源が故障した場合、
   前記電力が最小となるように、前記車両を旋回走行させる、パワーステアリングシステム。
2. 前記車両は、車両前方を被撮影領域とする前方カメラと、車両後方を被撮影領域とする後方カメラとを備え、
   前記制御部は、
   前記前方カメラにより撮影された第１の画像に含まれる白線上の第１の所定位置を、演算した前記車両の位置に基づいて、認識し、
   前記後方カメラにより撮影された第２の画像に含まれる白線上の第２の所定位置を、演算した前記車両の位置に基づいて、認識し、
   前記第１の所定位置と前記第２の所定位置とが異なる場合には、前記第１の画像を利用せず、前記第２の画像を利用して、前記車両を旋回走行させる、請求項１に記載のパワーステアリングシステム。
3. 前記制御部は、
   前記車両が旋回走行中に、一方のインバータが故障した場合、
   トルクが所定値を超えないように、前記車両を旋回走行させる、請求項１又は２のいずれか一項に記載のパワーステアリングシステム。

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