JP7200975B2 - ステアリング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリング制御装置に関する。

従来、車両の操舵に関する多相回転機と直流回転機とを駆動する回路を共用したステアリング制御装置が知られている。

例えば特許文献１に開示されたモータ制御装置は、一つの三相インバータ駆動回路により、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）用三相モータと、チルト用及びテレスコピック用の直流モータとを駆動する。三相モータ及び直流モータの電力変換器を共用することで、電力変換器の一体化を図っている。また特許文献２には、ステアリングロック用の直流モータが開示されている。

特許第５７６８９９９号公報 特開２０１７－１２４７９４号公報

本明細書では、モータの上位概念の用語として、モータ以外を含む「アクチュエータ」を用いる。複数のアクチュエータを駆動する回路が同一の筐体内に設けられる構成では、各回路の動作に伴う熱や電力が集中するため、回路の熱マスや放熱量を大きくする必要がある。したがって、コイルやコンデンサの雑防素子や端子が大きくなり、筐体が大型化するという課題がある。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、複数のアクチュエータを駆動する回路が同一の筐体内に設けられたステアリング制御装置において、筐体の小型化を図るステアリング制御装置を提供することにある。

本発明のステアリング制御装置は、第１の回路（６８）と、第２の回路（６７１）と、制御部（３０）と、を備える。

第１の回路は、ドライバのステアリング操舵を電気的にアシストする操舵アシストアクチュエータ（８００）に通電する。第２の回路は、第１の回路と同一の筐体（６００）内に設けられ、ステアリングの回転を機械的に規制するロック装置（２０）を駆動するロックアクチュエータ（７１０）に通電する。制御部は、第１の回路及び第２の回路を操作し、操舵アシストアクチュエータ及びロックアクチュエータの動作を制御する。

制御部は、当該ステアリング制御装置が起動する期間である「起動期間」、通常動作を行う期間である「通常動作期間」、及び、停止する期間である「停止期間」の複数期間において、「優先順位」を変える。「優先順位」とは、第１の回路と第２の回路とを動かす順番、第１の回路と第２の回路との出力の配分もしくは出力の大小、のうちいずれか一つ以上である。

本発明では、複数のアクチュエータを駆動する回路が同一の筐体内に設けられたステアリング制御装置において、制御部は、動かす順番、出力の配分もしくは出力の大小の優先順位に応じて第１の回路及び第２の回路を動作させることで、複数のアクチュエータを効率良く駆動する。これにより、熱や電力の集中を回避し、回路の熱マスや放熱量を抑制することができる。よって、筐体を小型化することができる。

例えば制御部は、起動期間にロックアクチュエータの状態に応じて優先順位を変える。具体的には、起動期間にステアリングがロック状態のとき、ステアリングロックの解除動作が優先される。ステアリングロックが解除されることで、ドライバによるステアリング操舵が可能となる。

各実施形態のＥＣＵ（ステアリング制御装置）が適用されるコラムタイプＥＰＳシステムの図。 同上のラックタイプＥＰＳシステムの図。 同上のＳＢＷシステムの図。 （ａ）チルト動作、（ｂ）テレスコピック動作を説明する模式図。 第１実施形態でのコネクタの接続構成例を示す図。 第２実施形態でのコネクタの接続構成例を示す図。 第１実施形態でのモータ駆動回路の回路構成例１の図。 第１実施形態でのモータ駆動回路の回路構成例２の図。 第１実施形態でのモータ駆動回路の回路構成例３の図。 三相二重巻線回転機の構成を示す模式図。 駆動回路用ラッチ回路の構成例１の図。 駆動回路用ラッチ回路の構成例２の図。 全体シーケンスを示すフローチャート（１）。 全体シーケンスを示すフローチャート（２）。 第１実施形態での各期間の優先順位を決めるフローチャート。 第２実施形態での各期間の優先順位を決めるフローチャート。 優先順位に応じた動かし方を説明する制御部のブロック図。 異常検出部を有する制御部のブロック図。 停止期間への遷移時に異常が検出された場合の処置を説明するフローチャート。 図２のラックタイプＥＰＳシステムの変形例の図。

以下、本発明のステアリング制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態のステアリング制御装置は、車両の電動パワーステアリングシステム（以下「ＥＰＳシステム」）又はステアバイワイヤシステム（以下「ＳＢＷシステム」）に適用され、ＥＰＳ－ＥＣＵ又はＳＢＷ-ＥＣＵとして機能する。以下の実施形態では、ＥＰＳ－ＥＣＵ又はＳＢＷ－ＥＣＵをまとめて「ＥＣＵ」と表す。

第１実施形態のステアリング制御装置は、操舵アシストアクチュエータである三相モータに通電する第１の回路、及び、ロックアクチュエータである直流モータに通電する第２の回路を備える。第２実施形態のステアリング制御装置は、チルトアクチュエータ及びテレスコピックアクチュエータである二台の直流モータに通電する第３の回路をさらに備える。以下、チルトアクチュエータ及びテレスコピックアクチュエータをまとめて「位置系アクチュエータ」といい、同じ種類のアクチュエータとして扱う。

つまり、第１実施形態は、操舵アシスト、ロックの二種類のアクチュエータに通電する第１及び第２の回路を備え、第２実施形態は、操舵アシスト、ロック、位置系の三種類のアクチュエータに通電する第１、第２及び第３の回路を備える。第２実施形態の構成は第１実施形態の構成を包含する。本明細書における説明の順番として、第１実施形態の説明を終えてから第２実施形態の説明に移るのでなく、第１実施形態と第２実施形態とを併行して説明する。内容によっては第２実施形態を中心に説明し、そこから位置系アクチュエータに関する説明を除外した部分をもって第１実施形態の説明とする。また、第１実施形態と第２実施形態とを含めて「本実施形態」という。

［システム構成］
最初に図１～図４を参照し、第２実施形態の「ステアリング制御装置」としてのＥＣＵが適用される「三種類のアクチュエータを備えたシステム構成」について説明する。図１、図２には、操舵機構と転舵機構とが機械的に接続されたＥＰＳシステム９０１を示す。そのうち図１にはコラムタイプ、図２にはラックタイプのＥＰＳシステム９０１を示す。区別する場合、コラムタイプのＥＰＳシステムの符号を９０１Ｃ、ラックタイプのＥＰＳシステムの符号を９０１Ｒと記す。図３には、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離したＳＢＷシステム９０２を示す。図１～図３においてタイヤ９９は片側のみを図示し、反対側のタイヤの図示を省略する。

図１、図２に示すように、ＥＰＳシステム９０１は、「ステアリング」としてのステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、インターミディエイトシャフト９５、ラック９７等を含む。ステアリングシャフト９２はステアリングコラム９３に内包されており、一端にステアリングホイール９１が接続され、他端にインターミディエイトシャフト９５が接続されている。

インターミディエイトシャフト９５のステアリングホイール９１と反対側の端部には、ラックアンドピニオン機構により回転を往復運動に変換して伝達するステアリングラック９７が設けられている。ステアリングラック９７が往復すると、タイロッド９８及びナックルアーム９８５を介してタイヤ９９が転舵される。また、インターミディエイトシャフト９５の途中にはユニバーサルジョイント９６１、９６２が設けられている。これにより、ステアリングコラム９３のチルト動作、テレスコピック動作による変位が吸収される。

図１に示すコラムタイプのＥＰＳシステム９０１Ｃでは、「多相回転機」としての三相モータで構成された操舵アシストアクチュエータ８００、及びロック装置２０は、ともにステアリングコラム９３に配置される。操舵アシストアクチュエータ８００の出力トルクはステアリングシャフト９２に伝達される。トルクセンサ９４は、ステアリングシャフト９２の途中に設けられ、トーションバーの捩れ変位に基づき、ドライバの操舵トルクＴｓを検出する。

図２に示すラックタイプのＥＰＳシステム９０１Ｒでは、「多相回転機」としての三相モータで構成された操舵アシストアクチュエータ８００、及びロック装置２０は、ともにステアリングラック９７に配置される。操舵アシストアクチュエータ８００の出力トルクによりステアリングラック９７の往復運動がアシストされる。トルクセンサ９４は、ステアリングラック９７に伝達されるドライバの操舵トルクＴｓを検出する。

ＥＣＵ１０は、車両スイッチ１１のＯＮ／ＯＦＦ信号等により起動する。なお、車両スイッチ１１は、エンジン車、ハイブリッド車、電気自動車のイグニッションスイッチやプッシュスイッチに相当する。ＥＣＵ１０への各信号は、ＣＡＮやシリアル通信等を用いて通信されるか、アナログ電圧信号で送られる。ＥＰＳシステム９０１では、ＥＣＵ１０は、トルクセンサ９４が検出した操舵トルクＴｓや車速センサ１４が検出した車速Ｖに基づいて、操舵アシストアクチュエータ８００の駆動を制御する。操舵アシストアクチュエータ８００は、ドライバのステアリング操舵を電気的にアシストする。

ロックアクチュエータ７１０、チルトアクチュエータ７２０及びテレスコピックアクチュエータ７３０は、「直流回転機」としての直流モータで構成されている。第２実施形態では、操舵アシストアクチュエータ８００及び二種類三台の直流モータが、共通の制御部３０により駆動される。第１実施形態では、操舵アシストアクチュエータ８００及び一種類一台の直流モータであるロックアクチュエータ７１０が共通の制御部３０により駆動される。第１実施形態において、チルトアクチュエータ７２０及びテレスコピックアクチュエータ７３０は無くてもよく、或いは、独立した他の装置により駆動されるものが設けられてもよい。

本明細書では、「ステアリングロックアクチュエータ」を省略して「ロックアクチュエータ」という。ロックアクチュエータ７１０は、ロック装置２０を駆動してステアリングの回転を機械的に規制することで、駐車時等にステアリングホイール９１が回転しないようにロックする。ＥＣＵ１０は、車両スイッチ１１のＯＮ／ＯＦＦ信号に基づき、ロックアクチュエータ７１０に、ステアリングロックの解除又は再ロックを指示する。

チルトアクチュエータ７２０及びテレスコピックアクチュエータ７３０は、ステアリングコラム９３に設けられている。チルトアクチュエータ７２０及びテレスコピックアクチュエータ７３０は、いずれもステアリングの位置を動かす「ステアリング位置系アクチュエータ」である。本明細書では、「ステアリング位置系アクチュエータ」を省略して「位置系アクチュエータ」という。

ドライバがチルトスイッチ１２を操作することにより、「上がる／下がる」の指示がＥＣＵ１０に入力されると、ＥＣＵ１０はチルトアクチュエータ７２０にチルト動作を指示する。すると、図４（ａ）に示すように、チルトアクチュエータ７２０はチルト角度を調整し、ステアリングホイール９１を上下に移動させる。そして、車両スイッチ１１がオンされて車両が起動するとき、あらかじめ記憶してある運転位置まで動き、車両スイッチ１１がオフされて車両が停止するとき、ドライバの空間が広くなる側に移動する。

また、ドライバがテレスコピックスイッチ１３を操作することにより、「伸びる／縮む」の指示がＥＣＵ１０に入力されると、ＥＣＵ１０はテレスコピックアクチュエータ７３０にテレスコピック動作を指示する。すると、図４（ｂ）に示すように、テレスコピックアクチュエータ７３０はテレスコピック長を調整し、ステアリングホイール９１を前後に移動させる。そして、車両スイッチ１１がオンされて車両が起動するとき、あらかじめ記憶してある運転位置まで動き、車両スイッチ１１がオフされて車両が停止するとき、ドライバの空間が広くなる側に移動する。

続いて図３に示すように、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されたＳＢＷシステム９０２では、ＥＰＳシステム９０１に対し、インターミディエイトシャフト９５が存在しない。ドライバの操舵トルクＴｓあるいはステアリングホイール９１の角度などのドライバ入力情報が、ＥＣＵ１０を経由して電気的に転舵アクチュエータ８９０に伝達される。転舵アクチュエータ８９０の回転は、ステアリングラック９７の往復運動に変換され、タイロッド９８及びナックルアーム９８５を介してタイヤ９９が転舵される。なお、図３には図示を省略するが、ドライバのステアリングホイール入力に対して転舵アクチュエータ８９０を駆動する転舵アクチュエータＥＣＵが存在する。

また、ＳＢＷシステム９０２では、ドライバは操舵に対する反力を直接感知することができない。そこで、ＥＣＵ１０は、反力アクチュエータ８００の駆動を制御し、操舵に対する反力を付与するようにステアリングホイール９１を回転させ、ドライバに適切な操舵フィーリングを与える。

本明細書では、ＳＢＷシステム９０２による反力付与を、ＥＰＳシステム９０１による操舵アシストと広義で同一の概念と解釈する。そして、「反力アクチュエータ」を「ドライバのステアリング操舵を電気的にアシストする操舵アシストアクチュエータ」に含むものとする。

図３のＳＢＷシステム９０２において、ロックアクチュエータ７１０及び位置系アクチュエータ７２０、７３０は、図１のコラムタイプＥＰＳシステム９０１Ｃと同様に用いられる。以下、ＥＣＵ１０による操舵アシストアクチュエータ８００、ロックアクチュエータ７１０及び位置系アクチュエータ７２０、７３０の説明において、ＥＰＳシステム９０１とＳＢＷシステム９０２との違いは無い。

第１実施形態のＥＣＵ１０は、「第１の回路」６８、「第２の回路」６７１、及び、制御部３０等を備える。「第１の回路」としての三相インバータ回路６８は操舵アシストアクチュエータ８００に通電する。「第２の回路」としてのＨブリッジ回路６７１はロックアクチュエータ７１０に通電する。三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１は、モータ駆動回路をなす。制御部３０は、三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１を操作し、操舵アシストアクチュエータ８００及びロックアクチュエータ７１０の動作を制御する。

第２実施形態のＥＣＵ１０は、「第３の回路」６７２、６７３をさらに備える。「第３の回路」としてのＨブリッジ回路６７２、６７３は、チルトアクチュエータ７２０及びテレスコピックアクチュエータ７３０、すなわち、二台の位置系アクチュエータに通電する。三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１、６７２、６７３は、モータ駆動回路をなす。制御部３０は、三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１、６７２、６７３を操作し、操舵アシストアクチュエータ８００、ロックアクチュエータ７１０及び位置系アクチュエータ７２０、７３０の動作を制御する。

制御部３０は、マイコン、駆動回路等で構成され、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備え、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。同一マイコンで「第１の回路」６８及び「第２の回路」６７１を動かすため、マイコンが複数ある場合に比べ、優先順位の調停においてマイコン間の通信の遅延や通信異常を考える必要が無く容易である。

第１実施形態の三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１、又は、第２実施形態の三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１、６７２、６７３は、同一の筐体６００内に設けられている。さらに図１～図３の例では、これらのモータ駆動回路と共に制御部３０が同一の筐体６００内に設けられている。これにより、ＥＣＵ１０を一体化することができ、また、ハーネスやコネクタ等の配線部品を減らすことができる。なお、後述する回路構成例１、３（図７、図９参照）において、電源Ｂｔの正極及び負極と電気的に接続するためのハーネスやコネクタ等は一つでも二つでもよい。

しかし、複数のアクチュエータを駆動する回路が同一の筐体内に設けられる構成では、各回路の動作に伴う熱や電力が集中するため、回路の熱マスや放熱量を大きくする必要がある。したがって、コイルやコンデンサの雑防素子や端子が大きくなり、筐体が大型化するという課題がある。そこで本実施形態では、複数のアクチュエータを駆動する回路が同一の筐体内に設けられたステアリング制御装置において、筐体の小型化を図る。課題解決手段についての説明は後述する。

次に図５、図６を参照し、機器の接続構成について説明する。本実施形態の操舵アシストアクチュエータ８００は、軸方向の一方側にＥＣＵ１０が一体に構成された「機電一体式」のブラシレス三相モータとして構成されている。一方、ロックアクチュエータ７１０や位置系アクチュエータ７２０、７３０として機能する各直流モータは、コネクタを介してＥＣＵ１０と接続されている。つまり、操舵アシストアクチュエータ８００とＥＣＵ１０との接続は不動の前提であるのに対し、各直流モータ７１０、７２０、７３０とＥＣＵ１０とは、ニーズに応じたオプションとして接続可能に構成されている。例えばＥＣＵ１０側の回路基板を共通とし、コネクタの仕様や関連する電子部品はオプションとして後付けされてもよい。

図５に、直流モータとしてロックアクチュエータ７１０が設けられた第１実施形態のシステムでのコネクタ接続構成の一例を示す。この接続構成では、パワー系コネクタ５９１、信号系コネクタ５９２及びトルクセンサ用コネクタ５９３が分かれて設けられている。パワー系コネクタ５９１には、直流電源からの電源線（ＰＩＧ）及びグランド線が接続される。信号系コネクタ５９２には、制御用電源線（ＩＧ）、ＣＡＮ通信線、認証信号、停止指令の信号線の他、ロックアクチュエータ７１０の配線が接続される。トルクセンサ用コネクタ５９３には、トルクセンサ９４の電源線、信号線、グランド線がまとめて接続される。

ロックアクチュエータ７１０にはモータ線（Ｍ＋、Ｍ－）が接続される。なお、ロックアクチュエータ７１０のモータ線（Ｍ＋、Ｍ－）はパワー系であるが、操舵アシストアクチュエータ８００に比べてモータ電流が小さいため、信号系コネクタ５９２に含めて接続可能である。ロックアクチュエータ７１０の電流が大きい場合は別のコネクタとするか、直流電源からの電源線（ＰＩＧ）及びグランド線のパワー系コネクタ５９１と共通のコネクタとしてもよい。ロックアクチュエータ７１０の信号について、コネクタを分けてもよい。

図６に、直流モータとしてさらにチルトアクチュエータ７２０及びテレスコピックアクチュエータ７３０が設けられた第２実施形態のシステムでのコネクタ接続構成の一例を示す。図５の構成に対し、信号系コネクタ５９２においてチルトアクチュエータ７２０及びテレスコピックアクチュエータ７３０の配線が追加されている。

チルトアクチュエータ７２０及びテレスコピックアクチュエータ７３０には、モータ線（Ｍ＋、Ｍ－）、位置センサ電源線、位置センサ信号線、グランド線が接続される。所定の位置に達したことをトルクもしくは電流と時間で判定することや、チルトスイッチ１２、テレスコピックスイッチ１３のオンオフに応じて一定の電流を流すか電圧を印加することで、位置センサを使わず、位置センサ電源線及び位置センサ信号線の無い構成とすることもできる。チルトスイッチ１２、テレスコピックスイッチ１３からＣＡＮ通信やシリアル通信により信号を受信してもよく、アナログ電圧信号を受け取ってもよい。そしてこれらの信号は、信号系コネクタ５９２に含めて接続可能である。また、位置系アクチュエータ７２０、７３０毎にコネクタを分けてもよい。

［モータ駆動回路の構成例］
次に図７～図１０を参照し、第１実施形態におけるモータ駆動回路の３通りの回路構成例について説明する。第２実施形態については、Ｈブリッジ回路６７１と並列に、同様のＨブリッジ回路６７２、６７３が二つ追加されるだけであるため図示を省略する。まず、三相インバータ回路６８の駆動対象である操舵アシストアクチュエータ８００に関し、三相巻線組と当該巻線組に対応する三相インバータ回路とを含む単位を「系統」という。図７、図８に示す回路構成例１、２は一系統構成であり、図９に示す回路構成例３は二系統構成である。図１０に示すように、二系統構成では、「第１の回路」６８は二つの三相インバータ回路６８１、６８２からなる。

一系統構成の三相巻線組は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線８１１、８１２、８１３が中性点Ｎで接続されて構成されている。各相の巻線８１１、８１２、８１３には、三相インバータ回路６８から電圧が印加される。各相には、回転数と位相のｓｉｎ値との積に比例した逆起電圧が発生する。各相に発生する逆起電圧は、電圧振幅Ａ、回転数ω、位相θに基づき、例えば式（１．１）～（１．３）により表される。

Ｅｕ＝－Ａωｓｉｎθ ・・・（１．１）
Ｅｖ＝－Ａωｓｉｎ（θ－１２０） ・・・（１．２）
Ｅｗ＝－Ａωｓｉｎ（θ＋１２０） ・・・（１．３）

二系統構成の操舵アシストアクチュエータ８００は二組の三相巻線組８０１、８０２を有する。第１系統の三相巻線組８０１は、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の巻線８１１、８１２、８１３が中性点Ｎ１で接続されて構成されている。第１系統の三相巻線組８０１の各相の巻線８１１、８１２、８１３には、第１系統の三相インバータ回路６８１から電圧が印加される。

第２系統の三相巻線組８０２は、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の巻線８２１、８２２、８２３が中性点Ｎ２で接続されて構成されている。第２系統の三相巻線組８０２の各相の巻線８２１、８２２、８２３には、第２系統の三相インバータ回路６８２から電圧が印加される。

図１０に示すように、二系統構成の操舵アシストアクチュエータ８００は、二組の三相巻線組８０１、８０２が同軸に設けられた二重巻線回転機をなしている。二組の三相巻線組８０１、８０２は電気的特性が同等であり、例えば共通のステータに、互いに電気角３０［ｄｅｇ］ずらして配置されている。その場合、第１系統及び第２系統の各相に発生する逆起電圧は、電圧振幅Ａ、回転数ω、位相θに基づき、例えば式（２．１）～（２．３）、（２．４ａ）～（２．６ａ）により表される。

Ｅｕ１＝－Ａωｓｉｎθ ・・・（２．１）
Ｅｖ１＝－Ａωｓｉｎ（θ－１２０） ・・・（２．２）
Ｅｗ１＝－Ａωｓｉｎ（θ＋１２０） ・・・（２．３）
Ｅｕ２＝－Ａωｓｉｎ（θ＋３０） ・・・（２．４ａ）
Ｅｖ２＝－Ａωｓｉｎ（θ－９０） ・・・（２．５ａ）
Ｅｗ２＝－Ａωｓｉｎ（θ＋１５０） ・・・（２．６ａ）

なお、二系統の位相関係を逆にした場合、例えばＵ２相の位相（θ＋３０）は（θ－３０）となる。さらに、３０［ｄｅｇ］と等価な位相差は、一般化して（３０±６０×ｋ）［ｄｅｇ］（ｋは整数）と表される。或いは第２系統が第１系統と同位相に配置されてもよい。その場合、第２系統の各相に発生する逆起電圧は、式（２．４ａ）～（２．６ａ）に代えて式（２．４ｂ）～（２．６ｂ）で表される。

Ｅｕ２＝－Ａωｓｉｎ（θ－３０） ・・・（２．４ｂ）
Ｅｖ２＝－Ａωｓｉｎ（θ＋９０） ・・・（２．５ｂ）
Ｅｗ２＝－Ａωｓｉｎ（θ－１５０） ・・・（２．６ｂ）

Ｈブリッジ回路６７１の駆動対象であるロックアクチュエータ７１０は巻線７１４により構成される。ロックアクチュエータ７１０への通電時、回転数ω１に比例した逆起電圧Ｅ１が発生する。比例定数をＥＡ１とすると、逆起電圧Ｅ１は、式「Ｅ１＝－ＥＡ１ω１」で表される。また、ロックアクチュエータ７１０に通電される直流電流をＩ１と記す。

次に回路構成例１～３について順に説明する。図７に示す回路構成例１のＥＣＵ１０１では、共通の電源Ｂｔに対し、三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１が独立して並列に設けられている。三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１は、高電位線Ｌｐを介して電源Ｂｔの正極と接続され、低電位線Ｌｇを介して電源Ｂｔの負極と接続されている。電源Ｂｔは、例えば基準電圧１２［Ｖ］のバッテリである。電源Ｂｔから三相インバータ回路６８に入力される直流電圧を「入力電圧Ｖｒｉ」と記し、Ｈブリッジ回路６７１に入力される直流電圧を「入力電圧Ｖｒｄ」と記す。

三相インバータ回路６８は、ブリッジ接続された高電位側及び低電位側の複数のインバータスイッチング素子ＩＵＨ、ＩＵＬ、ＩＶＨ、ＩＶＬ、ＩＷＨ、ＩＷＬの動作により電源Ｂｔの直流電力を三相交流電力に変換し、操舵アシストアクチュエータ８００に通電する。三相インバータ回路６８の電源Ｂｔ側には高電位線Ｌｐと低電位線Ｌｇとの間にコンデンサＣｉが設けられている。

詳しくは、インバータスイッチング素子ＩＵＨ、ＩＶＨ、ＩＷＨは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の高電位側に設けられる上アーム素子であり、インバータスイッチング素子ＩＵＬ、ＩＶＬ、ＩＷＬは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の低電位側に設けられる下アーム素子である。以下、同相の上アーム素子と下アーム素子とをまとめて、符号を「ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌ」と記す。また、直列接続された一組の高電位側及び低電位側のスイッチング素子を「レッグ」とする。「ＩＵＨ／Ｌ」はＵ相レッグの符号に相当する。

三相インバータ回路６８の各相の下アーム素子ＩＵＬ、ＩＶＬ、ＩＷＬと低電位線Ｌｇとの間には、各相を流れる相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する電流センサＳＡＵ、ＳＡＶ、ＳＡＷが設置されている。電流センサＳＡＵ、ＳＡＶ、ＳＡＷは、例えばシャント抵抗で構成される。

電源ＢｔとコンデンサＣｉとの間の電流経路において、電源Ｂｔ側に電源リレーＰｉｒ、コンデンサＣｉ側に逆接保護リレーＰｉＲが直列接続されている。電源リレーＰｉｒ及び逆接保護リレーＰｉＲは、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子もしくは機械式リレー等により構成され、オフ時に電源Ｂｔから三相インバータ回路６８への通電を遮断可能である。電源リレーＰｉｒは、電源Ｂｔの電極が正規の向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。逆接保護リレーＰｉＲは、電源Ｂｔの電極が正規の向きとは逆向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。

Ｈブリッジ回路６７１は四つのスイッチング素子からなる二つのレッグを含む。片側のレッグは高電位側スイッチング素子１Ｈａ及び低電位側スイッチング素子１Ｌａにより構成され、反対側のレッグは高電位側スイッチング素子１Ｈｂ及び低電位側スイッチング素子１Ｌｂにより構成されている。各レッグの中間点同士の間にロックアクチュエータ７１０が接続されている。

ロックアクチュエータ７１０において、例えば、スイッチング素子１Ｈａ及び１Ｌｂをオンしたときに通電される電流Ｉ１の方向を正方向とし、スイッチング素子１Ｈｂ及び１Ｌａをオンしたときに通電される電流Ｉ１の方向を逆方向とする。ロックアクチュエータ７１０は、正方向に通電されたとき正転し、負方向に通電されたとき逆転する。例えばロックアクチュエータ７１０が正転したときロック装置２０がロックされ、ロックアクチュエータ７１０が逆転したときロック装置２０のロックが解除される。

各レッグの低電位側スイッチング素子１Ｌａ、１Ｌｂと低電位線Ｌｇとの間には、直流電流Ｉ１を検出する電流センサＳＡ１ａ、ＳＡ１ｂが設置されている。電流センサＳＡ１ａ、ＳＡ１ｂは、例えばシャント抵抗で構成される。電流センサＳＡ１ａ、ＳＡ１ｂは、高電位側スイッチング素子１Ｈａ、１Ｈｂと高電位線Ｌｐとの間に設置されてもよい。Ｈブリッジ回路６７１の電源Ｂｔ側には高電位線Ｌｐと低電位線Ｌｇとの間にコンデンサＣｄが設けられている。電源ＢｔとコンデンサＣｄとの間の電流経路には、電源リレーＰｄｒ及び逆接保護リレーＰｄＲが直列接続されている。

三相インバータ回路６８の各相インバータスイッチング素子ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌ、及び、Ｈブリッジ回路６７１の各スイッチング素子は、例えばＭＯＳＦＥＴである。その他、スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ以外の電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等であってもよい。ここで、ロックアクチュエータ７１０に通電される電流は、操舵アシストアクチュエータ８００に流れる相電流よりも小さい。そのため、Ｈブリッジ回路６７１の各スイッチング素子は、インバータスイッチング素子ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌよりも電流容量が小さいスイッチが使用されてもよい。また、高速スイッチングは必要なく、オン時間が遅いトランジスタなどのスイッチや機械リレーでもよい。

図８に示す回路構成例２のＥＣＵ１０２では、Ｈブリッジ回路６７１の片側のレッグが三相インバータ回路６８のＵ相レッグと共有されている。図示の都合上、符号「６７１」は、非共有側レッグを指しているように見えるが、実際には、三相インバータ回路６８のＵ相レッグと非共有側レッグとを合わせた部分を指している。回路構成例２では、回路構成例１に比べスイッチング素子の数を減らすことができる。

このように、三相インバータ回路６８の一相（例えばＵ相）のレッグと、Ｈブリッジ回路６７１の片側のレッグとが共有されて構成される電力変換回路を、本明細書では「統合電力変換回路」という。回路構成例２では、一系統の三相インバータ回路６８とＨブリッジ回路６７１とが「統合電力変換回路６５０」をなしている。制御部３０は、三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１を個別に動作させるのでなく、統合電力変換回路６５０を総合的に動作させる。

Ｈブリッジ回路６７１の非共有側レッグは、直流モータ端子Ｍ１を介して直列接続された高電位側のスイッチング素子ＭＵ１Ｈ、及び、低電位側のスイッチング素子ＭＵ１Ｌにより構成される。以下、非共有側のレッグを構成する一組のスイッチング素子を「直流モータ用スイッチング素子」と称する。インバータスイッチング素子と同様に、高電位側及び低電位側のスイッチをまとめて、直流モータ用スイッチング素子の符号を「ＭＵ１Ｈ／Ｌ」と記す。直流モータ用スイッチング素子ＭＵ１Ｈ／Ｌは、インバータスイッチング素子ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌよりも電流容量が小さいスイッチが使用されてもよく、高速スイッチングは必要なく、オン時間が遅いトランジスタなどのスイッチや機械リレーでもよい。

三相巻線組のＵ相電流経路の分岐点Ｊｕには、ロックアクチュエータ７１０の一端である第１端子Ｔ１が接続されている。ロックアクチュエータ７１０の第１端子Ｔ１とは反対側の端部である第２端子Ｔ２は、直流モータ用スイッチＭＵ１Ｈ／Ｌの間の直流モータ端子Ｍ１に接続されている。直流モータ用スイッチＭＵ１Ｈ／Ｌはロックアクチュエータ７１０を介してＵ相巻線８１１に接続されている。直流モータ用スイッチの符号「ＭＵ１Ｈ／Ｌ」の「Ｕ」はＵ相を意味し、「１」は直流モータの番号である。

回路構成例２において、三相インバータ回路６８に流れる相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに対し、三相巻線組に通電される相電流をＩｕ＃、Ｉｖ＃、Ｉｗ＃と記す。図８の例ではＵ相電流経路の分岐点Ｊｕにおいて相電流Ｉｕの一部が直流モータ電流Ｉ１として分かれる。分岐点Ｊｕの三相インバータ回路６８側に流れるインバータ相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、分岐点Ｊｕの操舵アシストアクチュエータ８００側に通電されるモータ相電流Ｉｕ＃、Ｉｖ＃、Ｉｗ＃との関係は、式（３．１）～（３．４）により表される。なお、電流Ｉ１はセンサあるいは抵抗を配置して検出してもよく、複数直流モータがある場合は複数抵抗を配置したり、単一の抵抗を配置してスイッチのオンタイミングをずらしてそれぞれの電流を検出したりしてもよい。

Ｉｕ＃＝－Ｉｖ－Ｉｗ ・・・（３．１）
Ｉｖ＃＝Ｉｖ ・・・（３．２）
Ｉｗ＃＝Ｉｗ ・・・（３．３）
Ｉ１＝Ｉｕ－Ｉｕ＃ ・・・（３．４）

ロックアクチュエータ７１０において、第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２に向かう電流Ｉ１の方向を正方向とし、第２端子Ｔ２から第１端子Ｔ１に向かう電流Ｉ１の方向を負方向とする。ロックアクチュエータ７１０の第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間には電圧Ｖｘが印加される。ロックアクチュエータ７１０は、正方向に通電されたとき正転し、負方向に通電されたとき逆転する。

外部からの大きな力で操舵アシストアクチュエータ８００が高回転で回って電源より大きな電圧が発生した時や何らかの故障が発生した場合を想定する。すると、正方向に回転した時にロックアクチュエータ７１０がアンロック側、すなわちロックが解除される側になることがより好ましい。

図９に示す回路構成例３のＥＣＵ１０３では、操舵アシストアクチュエータ８００に通電する「第１の回路」６８（符号は図１０参照）が二系統の三相インバータ回路６８１、６８２により構成される。第１系統の三相インバータ回路６８１は、三相巻線組８０１のＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の巻線８１１、８１２、８１３に接続されている。第２系統の三相インバータ回路６８２は、三相巻線組８０２のＵ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の巻線８２１、８２２、８２３に接続されている。なお、二系統の三相インバータ回路６８１、６８２はそれぞれ異なるマイコンで制御されてもよい。

第１系統の三相インバータ回路６８１には、インバータスイッチング素子ＩＵ１Ｈ／Ｌ、ＩＶ１Ｈ／Ｌ、ＩＷ１Ｈ／Ｌ、及び、各相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を検出する電流センサＳＡＵ１、ＳＡＶ１、ＳＡＷ１が設けられている。三相インバータ回路６８１の電源Ｂｔ側にはコンデンサＣ１が設けられている。また、電源Ｂｔと三相インバータ回路６８１との間に、電源リレーＰ１ｒ及び逆接保護リレーＰ１Ｒが設けられている。電源Ｂｔから三相インバータ回路６８１に入力される直流電圧を「入力電圧Ｖｒ１」と記す。三相巻線組８０１には相電流Ｉｕ１＃、Ｉｖ１＃、Ｉｗ１＃が通電される。第２系統の構成要素の符号及び電流の記号は、第１系統の構成要素の符号及び電流の記号の「１」を「２」に置き換えて表される。また、第２系統の構成要素について、第１系統の構成要素についての説明が援用される。

第１系統の三相巻線組８０１のＵ１相電流経路の分岐点Ｊｕには、回路構成例２と同様にロックアクチュエータ７１０の一端である第１端子Ｔ１が接続されている。ロックアクチュエータ７１０の第１端子Ｔ１とは反対側の端部である第２端子Ｔ２は、直流モータ用スイッチＭＵ１Ｈ／Ｌの間の直流モータ端子Ｍ１に接続されている。第２実施形態では、位置系アクチュエータ７２０、７３０は、第１系統の三相巻線組８０１の同じＵ１相に接続されてもよく、異なる相に接続されてもよい。或いは、第２系統の三相巻線組８０２の一相以上に接続されてもよい。すなわち、複数の直流モータ７１０、７２０、７３０はすべて同じ相に接続されてもよく、一部あるいはすべてが別の相に接続されてもよい。

また、Ｈブリッジ回路６７１の片側のレッグは第１系統の三相インバータ回路６８１のＵ１相レッグと共有されている。このように回路構成例３では、二系統の三相インバータ回路６８１、６８２とＨブリッジ回路６７１とが「統合電力変換回路６６０」をなしている。制御部３０は、統合電力変換回路６６０を総合的に動作させる。このように構成することで、レッグを共有して小型化しつつ、操舵アシストアクチュエータとして最低限一系統分のアシストを継続する確率を上げることができる。

［ラッチ回路］
次に図１１、図１２を参照し、駆動回路用ラッチ回路の構成例を示す。図１３、図１４を参照して後述するシーケンスにおいて、ラッチ回路は、ＥＣＵ１０のマイコンやＡＳＩＣの起動後、起動信号がオフしても自己保持するための回路である。起動信号としては、エンジン車におけるＩＧ（イグニッション）信号や、キーでドアが解錠されたり、ドアが開けられたりしたことをトリガにオンとなる信号などが用いられる。駆動回路としては、回路構成例１のＥＣＵ１０１に適用される例を示す。回路構成例２、３のＥＣＵ１０２、１０３やその他の構成の駆動回路にも同様に適用可能である。

図１１に示す構成例１のラッチ回路４１０は、三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１の電源リレーＰｉｒ、Ｐｄｒ後の高電位線Ｌｐにアノードが接続されたダイオードＤｉ、Ｄｄ並びに、ＩＧ電圧源にアノードが接続されたダイオードＤｉｇを含む。まずＩＧ電圧がダイオードＤｉｇを通ってマイコン電源４５に印加されると、マイコン４０が起動する。

マイコン４０からの指令により、半導体で構成されたドライバ４１１は、三相インバータ回路６８の電源リレーＰｉｒ、又はＨブリッジ回路６７１の電源リレーＰｄｒのうち少なくとも一方をオンする。三相インバータ回路６８の電源リレーＰｉｒがオンされると、リレー後電圧ＶｒｉがダイオードＤｉを通ってマイコン電源４５に印加される。Ｈブリッジ回路６７１の電源リレーＰｄｒがオンされると、リレー後電圧ＶｒｄがダイオードＤｉを通ってマイコン電源４５に印加される。その後、ＩＧ電圧の入力が停止しても、電源リレーＰｉｒ、Ｐｄｒが共にオフされない限りマイコン電源４５の電圧は保持される。

図１２に示す構成例２のラッチ回路４２０は、半導体で構成されたドライバ４２１、４２２、及び二つのスイッチＬｔａ、Ｌｔｂを含む。二つのスイッチＬｔａ、ＬｔｂがＭＯＳＦＥＴの場合、ドレイン端子が電源Ｂｔの正極に接続され、ソース端子がマイコン電源４５に接続される。一方のスイッチＬｔａのゲートにはドライバ４２１を介して起動信号又はＩＧ電圧の入力端子が接続される。他方のスイッチＬｔｂのゲートにはドライバ４２２を介してマイコン４０が接続される。

まず起動信号又はＩＧ電圧がドライバ４２１に入力され、ドライバ４２１からスイッチＬｔａのゲートにオン信号が出力されると、スイッチＬｔａがオンし、電源Ｂｔの電圧がマイコン電源４５に印加される。したがってマイコン４０が起動する。マイコン４０からの指令により、ドライバ４２２がスイッチＬｔｂのゲートにオン信号を出力すると、スイッチＬｔｂがオンし、電源Ｂｔの電圧がマイコン電源４５に印加される。その後、起動信号又はＩＧ電圧の入力が停止しても、ドライバ４２２のオン信号がオフされない限りマイコン電源４５の電圧は保持される。

［シーケンス］
次に図１３、図１４を参照し、全体シーケンスについて説明する。この全体シーケンスは、大きく起動期間、通常動作期間、停止期間に分かれる。起動期間は、ＥＣＵ１０が起動する期間である。通常動作期間は、ＥＣＵ１０が通常動作を行う期間である。停止期間は、ＥＣＵ１０が停止する期間である。

シーケンス中、直流モータの種類により異なる部分については、第１、第２実施形態に共通するロックアクチュエータ７１０に関するステップを左側の実線枠内に記載する。また、第２実施形態で付加される位置系アクチュエータ７２０、７３０に関するステップを右側の破線枠内に記載する。また、図１１、図１２に示す構成例１、２のラッチ回路４１０、４２０を、それぞれ「ラッチ回路Ｉ」、「ラッチ回路ＩＩ」と記す。以下、記号「Ｓ」はステップを示す。シーケンスの説明において各要素の符号の記載を適宜省略する。

全体シーケンスは、ＩＧ信号やウェイクアップ信号等の起動信号がオンするとスタートする。Ｓ０１１ではマイコン起動シーケンス、Ｓ０１２ではマイコン／ＡＳＩＣ起動シーケンスが実行される。Ｓ０１３では、ラッチ回路ＩＩのラッチ信号がオンされ、自己保持状態が開始する。

Ｓ０２では入力回路チェック（１）として、電源リレーをオンしてよいか確認される。Ｓ０３ではＡＳＩＣの遮断機能がチェックされる。Ｓ０４では入力回路チェック（２）として、入力回路に関する残りのチェックが行われる。Ｓ０４の途中に電源リレーがオンされ、ラッチ回路Ｉの自己保持状態が開始する。Ｓ０５ではＢＬＭ回路チェック、Ｓ０６ではＤＣＭ回路チェックが行われる。「ＢＬＭ（ブラシレスモータ）回路」は三相モータの駆動回路、すなわち「第１の回路」を意味し、「ＤＣＭ（ＤＣモータ）回路」は、直流モータの駆動回路、すなわち「第２の回路」を意味する。

各チェックの後、制御部は、起動期間ではロックアクチュエータを先に動かす。Ｓ０７Ｒでは、認証後、ステアリングロックが解除される。Ｓ０８Ｒで制御部は、ＰＷＭ駆動を開始しつつＥＰＳアシスト開始を待ち、操舵トルクの入力でＥＰＳアシストを開始する。

第２実施形態ではさらに、Ｓ０７Ｔで制御部は、ＥＰＳ及びチルトのＰＷＭ駆動を開始する。ＥＰＳはアシスト開始を待ちつつ操舵トルク入力があればアシストを開始する。そして制御部は、入力スイッチ操作があれば、チルトを開始する。Ｓ０８Ｔでは、チルト及びテレスコピックアクチュエータがステアリングホイールをメモリ位置（すなわち運転位置）に移動させる。入力スイッチ操作があれば、制御部はメモリ位置への操作をやめてスイッチ操作に応じて動作させる。

図１４のＳ１０では、ＣＡＮからの開始入力があるか、又は、トルク入力が所定値以上であるか判断され、ＹＥＳの場合、通常動作に移行する。なお、ＣＡＮからの開始入力を待たずに、アシスト開始待ちになったら通常動作に移行してもよい。通常動作期間中、Ｓ１９で、制御部は操舵トルクの入力でＥＰＳアシストを開始する。また制御部は、入力スイッチ操作によりチルトを開始する。

Ｓ２０では、起動信号がオフされる、ＩＧがオフされる、あるいは停止信号を受信したら停止期間に移行する。停止期間のＳ３０では、車速条件及びエンジン回転数について、例えば次の条件を満たすか判断される。（ａ）車速が０［ｋｍ／Ｈｒ］の状態が継続している、（ｂ）エンジン回転数、車速が共に途絶した状態が継続している、（ｃ）車速が０［ｋｍ／Ｈｒ］且つエンジン回転数が０［ｒｐｍ］である、など。Ｓ３０でＹＥＳと判断されると、Ｓ３１Ｒ又はＳ３１Ｔに移行する。

制御部は、停止期間では操舵アシストアクチュエータを停止後、ロックアクチュエータを動かす。Ｓ３１Ｒで制御部は、ＥＰＳアシストを停止する。このとき制御部は、操舵アシストアクチュエータ８００に通電するための電流指令を０にする。共用以外のレッグはＰＷＭ駆動を停止してもよく、演算待機となる。すなわち、起動信号がオンになるかＩＧがオンされるか、ＥＣＵあるいはモータが冷めるのを待つ状態となる。Ｓ３２Ｒではステアリングロックアクチュエータが有効化される。Ｓ３２Ｒでは、キーが車外に出ることあるいはドアが解錠されるか開けられるのを待って有効化されてもよい。

第２実施形態ではさらに、Ｓ３１Ｔで制御部は、ＥＰＳアシストを停止する。このとき制御部は、操舵アシストアクチュエータ８００に通電するための電流指令を０にする。共用以外のレッグはＰＷＭ駆動を停止してもよく、演算待機となる。すなわち、起動信号がオンになるかＩＧがオンされるか、ＥＣＵあるいはモータが冷めるのを待つ状態となる。Ｓ３２Ｔでチルト及びテレスコピックアクチュエータは、ステアリングホイールをドライバから遠ざかる位置に移動させる。

その後、Ｓ３３１で制御部は、必要に応じて回路の温度低下を待った後、電源リレーをオフする。Ｓ３３２では、ラッチ回路ＩＩのラッチ信号がオフされ、自己保持状態が解除される。こうしてＥＣＵの動作が停止する。以上で全体シーケンスが終了する。なお、起動期間、通常動作期間、停止期間の遷移は、Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０の判断結果による遷移以外に、時間経過に従って状態遷移するようにしてもよい。

［駆動回路の優先順位］
複数のアクチュエータを駆動するための複数の駆動回路を備える本実施形態に特有の構成として、制御部３０は、起動期間、通常動作期間、及び、停止期間の複数期間において、各駆動回路の「優先順位」を変える。第１実施形態において「優先順位」とは、第１の回路と第２の回路とを動かす順番、第１の回路と第２の回路との出力の配分もしくは出力の大小、のうちいずれか一つ以上である。第２実施形態では、制御部３０は、さらに「第３の回路」を含めた優先順位を変える。「優先順位」は単に概念として用いられればよく、必ずしも制御部３０の演算パラメータとして設定されなくてもよい。

動かす順番を決めることで、複数のアクチュエータ同士の意図しない動作干渉を防ぎ、正確な動作が可能となる。また、アクチュエータを一つずつ動作させることで瞬時の最大出力を抑制することができる。一方、複数のアクチュエータを同時に動作させる場合、出力可能な最大出力の範囲内で出力の配分もしくは出力の大小を決めることで効率的に動作させる。

出力の配分は、例えば各アクチュエータに対する要求出力に対して指令される出力の割合に差が付けられる。例えば制御部３０は、優先順位の高い側は要求出力に対し１００％近い出力で動作させ、優先順位の低い側は要求出力の一部の出力でのみ動作させる。例えば優先側の要求出力が「４０」、非優先側の要求出力が「９０」であり、優先側の指令出力が「４０」、非優先側の指令出力が「６０」に調停される場合が想定される。つまり、単純に優先側の数字が大きくなるとは限らない。これに対し出力の大小では、各駆動回路の絶対的な出力の大小が決められる。なお、出力配分は時分割するなどして実効値として割合に差をつけてもよい。

特に、図８、図９に示す回路構成例２、３のようにレッグを共有する構成においては、２つのアクチュエータに流れる電流の合計が共用するレッグに流れることや、それぞれのアクチュエータに印加できる電圧の上限は２つのアクチュエータの合算値で決まってくるため優先順位を決めることは装置の小型化に効果的である。さらに、同一筐体であれば熱マスを共有する観点で優先順位を決めることや、同じコネクタを使うのであれば信号が近接するためノイズの観点で優先順位を決めることは効果的である。

図１５に、第１実施形態での各期間における優先順位を決めるフローチャートを示す。起動期間にはＳ４１でＹＥＳと判断される。この場合、Ｓ４２ではステアリングがロック状態であるか判断される。ステアリングがロック状態のとき、ドライバはステアリング操舵することができない。そこで、Ｓ４２でＹＥＳの場合、Ｓ４４でステアリングロックの解除動作が優先される。一方、ロック状態でないときＳ４２でＮＯと判断され、Ｓ４６でＥＰＳが優先される。このように制御部３０は、起動期間にロックアクチュエータ７１０の状態に応じて優先順位を変える。

通常動作期間にはＳ４１でＮＯ、Ｓ５１でＹＥＳと判断される。通常動作中のうち主に走行中にはステアリングをロックすることはないため、この場合、Ｓ５２でＥＰＳが優先される。

停止期間にはＳ４１、Ｓ５１でＮＯ、Ｓ６１でＹＥＳと判断される。この場合、ステアリングをロックする前に、Ｓ６２でＥＰＳのアシスト停止が優先される。なお、フローチャートに破線で示すように、起動期間、通常動作期間、停止期間のいずれにも該当せず、Ｓ６１でＮＯと判断される場合は基本的にない。

図１６に、第２実施形態での各期間の優先順位を決めるフローチャートを示す。図１５と共通するステップには同一のステップ番号を付して説明を省略する。起動期間においてロック状態でないとき、すなわちＳ４１でＹＥＳ、Ｓ４２でＮＯの場合、Ｓ４３ではステアリングがドライバの手の届かない位置にあるか判断される。ステアリングがドライバの手の届かない位置にあるとき、ドライバはステアリング操舵することができない。そこで、Ｓ４３でＹＥＳの場合、Ｓ４５でチルトテレスコピック動作が優先される。一方、ステアリングがドライバの手の届く位置にあるとき、Ｓ４３でＮＯと判断され、Ｓ４６でＥＰＳが優先される。このように制御部３０は、起動期間にステアリングの位置に応じて優先順位を変える

図１７に第２実施形態の制御部３０のブロック図を示す。第１実施形態では、下段の位置系アクチュエータ７２０、７３０の駆動を制御するブロックが除外される。制御部３０は、各駆動回路６８、６７１、６７２、６７３の優先順位に応じて動作を調停する調停処理部３３、３５、３８を有する。また、制御部３０は、各アクチュエータへのＤｕｔｙ比の合算値を調停する調停処理部３９を有する。例えば調停処理部３９は、優先順位に応じて操舵アシストアクチュエータ８００及びロックアクチュエータ７１０へのＤｕｔｙ比の合算値、すなわち印加電圧の合算値が所定値未満になるように制限する。

制御部３０は、操舵アシストアクチュエータ８００の駆動を制御するブロックとして、アシスト制御部３２、調停処理部３３及び電流制御部３４を有する。アシスト制御部３２は、操舵トルクＴｓの入力に基づき電流指令を演算する。調停処理部３３は、ＥＰＳ優先時には電流指令の制限無しとし、ＥＰＳ非優先時には電流制限値により電流指令の絶対値を制限するように、調停後電流指令を生成する。電流制御部３４は、調停後電流指令に基づく電流フィードバック制御等により駆動信号を演算し、「第１の回路」である三相インバータ回路６８に出力する。

制御部３０は、ロックアクチュエータ７１０の駆動を制御するブロックとして、調停処理部３５及びＤｕｔｙ比指令部３６を有する。調停処理部３５にはステアリングロック動作指令が入力される。調停処理部３５は、ステアリングロック優先時にはロックアクチュエータ７１０を動作させ、ステアリングロック非優先時にはロックアクチュエータ７１０を動作させないように調停する。

ロックアクチュエータ７１０を動作させる場合、Ｄｕｔｙ比指令部３６は、Ｄｕｔｙ比指令の時間プロファイルを設定する。即時にＤｕｔｙ比を大きくしてもよいが、より好ましくは、Ｄｕｔｙ比は０から所定値まで増加し、所定時間維持された後、０に戻るように設定される。そして、アクチュエータの正逆転の向きに応じてＤｕｔｙ比は１００から所定値まで減少し、所定時間維持された後、１００に戻るように設定されてもよい。このＤｕｔｙ比に基づく駆動信号が「第２の回路」であるＨブリッジ回路６７１に出力される。Ｄｕｔｙ比として説明したが、要はアクチュエータの線間に印加する電圧に関することであり、印加したい電圧に応じて各レッグのＤｕｔｙ比が決定される。Ｈブリッジ回路６７１と三相インバータ回路６８とで一部のレッグを共用する場合、共用するレッグだけを使ってＤｕｔｙ比の増加と減少とを達成してもよい。

制御部３０は、位置系アクチュエータ７２０、７３０の駆動を制御するブロックとして、Ｄｕｔｙ比指令部３７及び調停処理部３８を有する。Ｄｕｔｙ比指令部３７は、入力スイッチのオン信号が入力されると、Ｄｕｔｙ比指令の時間プロファイルを設定する。即時にＤｕｔｙ比を大きくしてもよいが、より好ましくは、Ｄｕｔｙ比は０から所定値まで増加し、所定時間維持された後、０に戻るように設定される。そして、アクチュエータの正逆転の向きに応じてＤｕｔｙ比は１００から所定値まで減少し、所定時間維持された後、１００に戻るように設定されてもよい。

調停処理部３８は、チルトテレスコピック優先時には動作制限無しとし、ＥＰＳ優先時又はステアリングロック優先時にはＤｕｔｙ比を制限する。例えばＥＰＳ優先時、調停処理部３８は、ＥＰＳ出力に応じてＤｕｔｙ比を制限してもよい。調停後のＤｕｔｙ比に基づく駆動信号が「第３の回路」であるＨブリッジ回路６７２、６７３に出力される。Ｄｕｔｙ比として説明したが、要はアクチュエータの線間に印加する電圧に関することであり、印加したい電圧に応じて各レッグのＤｕｔｙ比が決定される。Ｈブリッジ回路６７２、６７３と三相インバータ回路６８とで一部のレッグを共用する場合、共用するレッグだけを使ってＤｕｔｙ比の増加と減少とを達成してもよい。

以上、優先順位に応じた動作の例として、操舵アシストアクチュエータ８００は電流指令の制限、位置系アクチュエータ７２０、７３０はＤｕｔｙ比の変更、ロックアクチュエータ７１０は動作させるかさせないかを示したが、制限する方法を入れ替えてもよい。例えば、各アクチュエータへのＤｕｔｙ比の合算値を調停する調停処理部３９にて３種類ともＤｕｔｙ比だけを制限するものとしてもよい。その場合、Ｈブリッジ回路６７１、６７２、６７３及び三相インバータ回路６８で一部のレッグを共用する構成において、操舵アシストアクチュエータ８００と直流モータ７１０、７２０、７３０への印加電圧の合算値の制限処理が容易になる。それに対し例示した操舵アシストアクチュエータ８００は、電流指令の制限の場合、操舵アシストアクチュエータ８００としての最低出力トルクが担保しやすくなる。また、単に優先するものが動いているときは他のものは停止として処理を単純化してもよい。

［異常検出］
次に図１８、図１９を参照し、異常が検出された場合の処置について説明する。図１８に第１実施形態のＥＣＵ１０のブロック図を示す。制御部３０は、入力情報に基づき各駆動回路６８、６７１に指令信号を出力し、アクチュエータ８００、７１０の動作を制御する。異常検出部５０は、駆動回路６８、６７１の端子電圧、電流等の情報に基づき、「第１の回路」６８もしくは操舵アシストアクチュエータ８００、又は、「第２の回路」６７１もしくはロックアクチュエータ７１０の異常を検出する。

図１９に示すフローチャートのＳ７２では、異常検出部５０により異常が検出されたか判断される。Ｓ７２でＹＥＳの場合、操舵アシストアクチュエータ８００の動作が停止しない異常や、ロックアクチュエータ７１０が動作不良である異常の可能性がある。この場合、正常にステアリングロックができないおそれやロックしたままになってしまうおそれがある。

そこで、Ｓ７２でＹＥＳの場合、Ｓ７３で制御部３０は、停止期間における「第２の回路」６７１によるロックアクチュエータ７１０への通電を行わない。Ｓ７２でＮＯの場合、Ｓ７４で制御部３０は、「第２の回路」６７１によるロックアクチュエータ７１０への通電を許可する。

（効果）
（１）第１実施形態のＥＣＵ１０では、複数のアクチュエータ８００、７１０を駆動する回路６８、６７１が同一の筐体６００内に設けられている。制御部３０は、動かす順番、出力の配分もしくは出力の大小の優先順位に応じて「第１の回路」６８及び「第２の回路」６７１を動作させることで、複数のアクチュエータ８００、７１０を効率良く駆動する。これにより、熱や電力の集中を回避し、回路の熱マスや放熱量を抑制することができる。よって、筐体６００を小型化することができる。

（２）制御部３０は、起動期間にロックアクチュエータ７１０の状態に応じて優先順位を変える。具体的には、起動期間にステアリングがロック状態のとき、ステアリングロックの解除動作が優先される。ステアリングロックが解除されることで、ドライバによるステアリング操舵が可能となる。

（３）ＥＣＵ１０は、「第１の回路」６８もしくは操舵アシストアクチュエータ８００の異常、又は、「第２の回路」６７１もしくはロックアクチュエータ７１０の異常を検出する異常検出部５０を備える。制御部３０は、通常動作期間から停止期間への遷移時に異常検出部５０により異常が検出された場合、「第２の回路」６７１からロックアクチュエータ７１０への通電を行わない。これにより、ロック装置２０の破損等を防止することができ、信頼性が向上する。

（４）図７に示す回路構成例１では、三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１は、独立して並列に設けられている。したがって、一方の駆動回路が異常の場合に他方の駆動回路への波及防止が容易である。

（５）図８、図９に示す回路構成例２、３では、三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７１は統合電力変換回路６５０、６６０をなしており、制御部３０は、統合電力変換回路６５０、６６０を総合的に動作させる。統合電力変換回路６５０、６６０によりスイッチング素子の数を減らし、筐体６００を小型化することができる。

（６）図９に示す回路構成例３では、操舵アシストアクチュエータ８００を構成する三相モータは、二組の三相巻線組８０１、８０２を有する二重巻線回転機である。「第１の回路」６８は二つの三相インバータ回路６８１、６８２で構成されている。操舵アシストアクチュエータ８００を冗長構成とすることで、信頼性が向上する。

（７）回路構成例２、３の制御部３０は、優先順位に応じて操舵アシストアクチュエータ８００及びロックアクチュエータ７１０への印加電圧の合算値が所定値未満になるように制限する。これにより、最大電圧が有効に使われ、装置の小型化に効果的である。

（その他の実施形態）
（ａ）図２０に、図２の変形例に相当するラックタイプＥＰＳシステム９０１ＲＣを示す。図２０のＥＰＳシステム９０１ＲＣでは、操舵アシストアクチュエータ８００は、図２のＥＰＳシステム９０１Ｒと同様にステアリングラック９７に配置される。一方、ロック装置２０はステアリングコラム９３に配置される。

（ｂ）操舵アシストアクチュエータ８００が多相回転機で構成される場合、三相モータに限らず、四相以上のモータで構成されてもよい。また、操舵アシストアクチュエータ８００は三相モータ等の多相モータに限らず、直流モータやモータ以外のアクチュエータで構成されてもよい。

（ｃ）ロックアクチュエータ７１０や位置系アクチュエータ７２０、７３０は、直流モータに限らず、リニアシリンダ等、モータ以外のアクチュエータで構成されてもよい。位置系アクチュエータ７２０、７３０は、チルトアクチュエータ７２０及びテレスコピックアクチュエータ７３０の二台に限らず一台以上のアクチュエータによりステアリングの位置を動かすものであればよい。

（ｄ）図７～図９に示した回路構成例に対し、三相モータリレーや直流モータリレーが追加されたり、入力部にＬＣフィルタ回路が追加されたりしてもよい。それらは第１の回路、第２の回路、第３の回路のそれぞれに追加してもよく、共有させてもよい。また、第１の回路と第２の回路とが共通の電源Ｂｔに接続されるのでなく個別の電源に接続されてもよい。

本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１０・・・ＥＣＵ（ステアリング制御装置）、 ２０・・・ロック装置、
３０・・・制御部、
６００・・・筐体、
６７１・・・Ｈブリッジ回路（第２の回路）、
６７２、６７３・・・Ｈブリッジ回路（第３の回路）、
６８（６８１、６８２）・・・三相インバータ回路（第１の回路）、
７１０・・・ロックアクチュエータ、
７２０・・・チルトアクチュエータ（位置系アクチュエータ）、
７３０・・・テレスコピックアクチュエータ（位置系アクチュエータ）、
８００・・・操舵アシストアクチュエータ。

Claims (11)

1. ドライバのステアリング操舵を電気的にアシストする操舵アシストアクチュエータ（８００）に通電する第１の回路（６８）と、
   前記第１の回路と同一の筐体（６００）内に設けられ、ステアリングの回転を機械的に規制するロック装置（２０）を駆動するロックアクチュエータ（７１０）に通電する第２の回路（６７１）と、
   前記第１の回路及び第２の回路を操作し、前記操舵アシストアクチュエータ及び前記ロックアクチュエータの動作を制御する制御部（３０）と、
   を備えるステアリング制御装置であって、
   前記制御部は、
   当該ステアリング制御装置が起動する期間である起動期間、通常動作を行う期間である通常動作期間、及び、停止する期間である停止期間の複数期間において、前記第１の回路と前記第２の回路とを動かす順番、前記第１の回路と前記第２の回路との出力の配分もしくは出力の大小、のうちいずれか一つ以上である優先順位を変えるステアリング制御装置。
2. 前記制御部は、前記起動期間に前記ロックアクチュエータの状態に応じて前記優先順位を変える請求項１に記載のステアリング制御装置。
3. 前記第１の回路もしくは前記操舵アシストアクチュエータの異常、又は、前記第２の回路もしくは前記ロックアクチュエータの異常を検出する異常検出部（５０）を備え、
   前記制御部は、
   前記異常検出部により異常が検出された場合、前記停止期間における前記第２の回路から前記ロックアクチュエータへの通電を行わない請求項１または２に記載のステアリング制御装置。
4. 前記操舵アシストアクチュエータ及び前記ロック装置は、ともにステアリングコラム（９３）に配置される請求項１～３のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
5. 前記操舵アシストアクチュエータ及び前記ロック装置は、ともにステアリングラック（９７）に配置される請求項１～３のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
6. 前記操舵アシストアクチュエータはステアリングラックに（９７）に配置され、前記ロック装置はステアリングコラム（９３）に配置される請求項１～３のいずれか一項に記載のステアリング装置。
7. 前記操舵アシストアクチュエータは、一組以上の多相巻線組を有する多相回転機であり、
   前記ロックアクチュエータは直流回転機であり、
   前記第１の回路は、直流電力を変換し前記操舵アシストアクチュエータに通電する一つ以上の多相インバータ回路で構成され、
   前記第２の回路は、直流電力を変換し前記ロックアクチュエータに通電するＨブリッジ回路で構成され、
   前記多相インバータ回路及び前記Ｈブリッジ回路において直列接続された一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子をレッグとすると、
   前記直流回転機は、一端である第１端子（Ｔ１）が前記多相巻線組の一相の相電流経路に接続されており、他端である第２端子（Ｔ２）が前記Ｈブリッジ回路の片側のレッグをなす直流回転機用スイッチ（ＭＵ１Ｈ／Ｌ）に接続されており、
   少なくとも一つの前記多相インバータ回路及び前記Ｈブリッジ回路は、前記多相インバータ回路の一相のレッグと前記Ｈブリッジ回路の片側のレッグとを共有する統合電力変換回路（６５０、６６０）をなしている請求項１～６のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
8. 前記制御部は、前記優先順位に応じて前記操舵アシストアクチュエータ及び前記ロックアクチュエータへの印加電圧の合算値が所定値未満になるように制限する請求項７に記載のステアリング制御装置。
9. 前記ロックアクチュエータは、前記第１端子から前記第２端子（Ｔ２）に向けて電流が流れたとき、ロックが解除される側に動作する請求項７または８に記載のステアリング制御装置。
10. 前記操舵アシストアクチュエータは、一組以上の多相巻線組を有する多相回転機であり、
    前記ロックアクチュエータは直流回転機であり、
    前記第１の回路は、直流電力を変換し前記操舵アシストアクチュエータに通電する一つ以上の多相インバータ回路で構成され、
    前記第２の回路は、直流電力を変換し前記ロックアクチュエータに通電するＨブリッジ回路で構成され、
    前記多相インバータ回路及び前記Ｈブリッジ回路は、独立して並列に設けられている請求項１～７のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
11. 前記多相回転機は二組の多相巻線組（８０１、８０２）を有する二重巻線回転機であり、
    前記第１の回路は二組の多相巻線組に通電する二つの多相インバータ回路（６８１、６８２）で構成され、
    前記直流回転機は、二組の前記多相巻線組のうち片方の相電流経路に接続されている請求項７～９のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。

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