(57)【要約】【課題】車両が衝突回避対象物を緊急に回避するときに電動モータに電力を適切に供給することが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ１０）は、操舵トルクに基づいて操舵部品の操舵をアシストするアシストトルクを生じさせる電動モータ３１と、電動モータ３１に電力を供給する主電源４に接続されて電動モータ３１に放電することが可能な補助電源５５と、主電源４から電動モータ３１へ電力を供給する第１電源形態、および主電源４および補助電源５５から電動モータ３１へ電力を供給する第２電源形態を切り替えるモータ制御装置４０とを備える。モータ制御装置４０は、車両が緊急回避するとき、第２電源形態に設定する緊急時制御を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルクに基づいて操舵部品の操舵をアシストするアシストトルクを生じさせる電動モータと、
前記電動モータに電力を供給する主電源に接続されて前記電動モータに放電することが可能な補助電源と、
前記主電源から前記電動モータへ電力を供給する第１電源形態、および前記主電源および前記補助電源から前記電動モータへ電力を供給する第２電源形態を切り替えるモータ制御装置と
を備え、
前記モータ制御装置は、車両が緊急回避するとき、前記第２電源形態に設定する緊急時制御を有する
電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記モータ制御装置は、操舵をアシストするアシスト制御により消費される当該電動パワーステアリング装置の電源電力が前記主電源から前記補助電源への充電および前記補助電源から前記電動モータへの放電の切り替えの基準値となる充放電閾値以上のとき、前記第１電源形態から前記第２電源形態に変更する通常時制御を有し、
前記車両が緊急回避するとき、前記通常時制御から前記緊急時制御に変更する
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記モータ制御装置は、前記車両の緊急回避の緊急度が高くなるにつれて前記補助電源の放電速度および放電量の少なくとも一方を増加する
請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補助電源を有する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置は、操舵をアシストする電動モータと、主電源に接続された補助電源とを有する。従来の電動パワーステアリング装置は、同装置が消費する電力である電源電力が主電源から補助電源への充電および補助電源から電動モータへの放電を切り替える基準値である充放電閾値以上のとき、主電源および補助電源から電動モータへ電力を供給する。なお、特許文献１は、従来の電動パワーステアリング装置の構成の一例を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両が障害物および車両の前方を走行する先行車などの衝突回避対象物を緊急に回避するとき、運転者が急操舵を実行するため、操舵速度が高くなる。このため、電動パワーステアリング装置は、急操舵時の操舵速度に応じたアシストを実行するため、電動モータの回転速度を高くする。このため、電動モータに印加される電圧が高いことが好ましい。
【０００５】
従来の電動パワーステアリング装置においては、電源電力が充放電閾値以上のときに主電源および補助電源から電動モータに電力を供給するため、電源電力が充放電閾値以上のときには電動モータに印加される電圧が高くなる。しかし、車両が衝突回避対象物を緊急に回避するときに電源電力が充放電閾値以上となっているとは限らない。このため、車両が衝突回避対象物を緊急に回避するときの電動モータへの電力の供給について改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上記背景を踏まえて創作されたものであり、車両が衝突回避対象物を緊急に回避するときに電動モータに電力を適切に供給することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本手段は「操舵トルクに基づいて操舵部品の操舵をアシストするアシストトルクを生じさせる電動モータと、前記電動モータに電力を供給する主電源に接続されて前記電動モータに放電することが可能な補助電源と、前記主電源から前記電動モータへ電力を供給する第１電源形態、および前記主電源および前記補助電源から前記電動モータへ電力を供給する第２電源形態を切り替えるモータ制御装置とを備え、前記モータ制御装置は、車両が緊急回避するとき、前記第２電源形態に設定する緊急時制御を有する電動パワーステアリング装置」を有する。
【０００８】
上記電動パワーステアリング装置においては、緊急時制御により車両の緊急回避時に第２電源形態に設定される。このため、従来の電源電力が充放電閾値以上により第１電源形態から第２電源形態に変更する構成と比較して、車両の緊急回避時において、電動モータに電力が適切に供給される。
【０００９】
（２）上記手段の一形態は「前記モータ制御装置は、操舵をアシストするアシスト制御により消費される当該電動パワーステアリング装置の電源電力が前記主電源から前記補助電源への充電および前記補助電源から前記電動モータへの放電の切り替えの基準値となる充放電閾値以上のとき、前記第１電源形態から前記第２電源形態に変更する通常時制御を有し、前記車両が緊急回避するとき、前記通常時制御から前記緊急時制御に変更する電動パワーステアリング装置」を有する。
【００１０】
上記電動パワーステアリング装置においては、車両が緊急回避するとき、通常時制御から緊急時制御に変更するため、電源電力が充放電閾値未満であっても第１電源形態から第２電源形態に変更される。このため、車両の緊急回避時において、電動モータに電力が適切に供給される。
【００１１】
（３）上記手段の一形態は「前記モータ制御装置は、前記車両の緊急回避の緊急度が高くなるにつれて前記補助電源の放電速度および放電量の少なくとも一方を増加する電動パワーステアリング装置」を有する。
【００１２】
上記電動パワーステアリング装置においては、車両の緊急回避の緊急度が高いとき、電動モータに供給される電力量が多くなる、または電力量の増加速度が高くなる。このため、電動モータに必要な電力を速やかに供給することができる。また、車両の緊急回避の緊急度が低いとき、電動モータに供給される電力量が少なくなる、または電力量の増加速度が低くなる。このため、アシストトルクの急激な変化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本電動パワーステアリング装置は、車両が衝突回避対象物を緊急に回避するときに電動モータに電力を適切に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の車両の構成を示す構成図。
【図２】実施形態の電動パワーステアリング装置の回路構成を示す回路図。
【図３】実施形態の電動パワーステアリング装置に関するマップであり、衝突時間および操舵速度と緊急度との関係を示すマップ。
【図４】実施形態のモータ制御装置により実行される電源制御の処理手順を示すフローチャート。
【図５】その他の実施形態の車両の制御構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１を参照して、車両１の構成について説明する。
車両１は、操舵部品２としてのステアリングホイール、２個の前輪３Ｆ、２個の後輪３Ｒ、主電源４としてのバッテリ、外部環境検出装置５、車速センサ６、駆動軸７、および電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ１０」）を有する。
【００１６】
主電源４は、外部環境検出装置５、ＥＰＳ１０、および車両１に搭載された複数の補機（図示略）に電力を供給する。補機としては、ワイパー、空気調和機、カーナビゲーション装置等が挙げられる。
【００１７】
外部環境検出装置５は、車両１の進行方向（以下、「車両進行方向」）の前方において、車両１が衝突することを回避することが必要な対象物（以下、「衝突回避対象物」）の有無を検出する。なお、衝突回避対象物としては、車両進行方向の前方において走行する先行車、または車両進行方向の前方に存在する通行人および静止した障害物（例えば、壁）が挙げられる。外部環境検出装置５としては、レーザおよびミリ波の電波を用いたレーダシステム、ステレオカメラを用いたステレオ画像処理システム等が挙げられる。外部環境検出装置５は、車両１の進行方向の前方を検出するカメラおよびレーダ等の検出部５Ａを有する。
【００１８】
外部環境検出装置５は、検出部５Ａにより衝突回避対象物が検出されたとき、車両１と衝突回避対象物との相対距離（以下、「相対距離ＤＡ」）、および車両１と衝突回避対象物との相対速度（以下、「相対速度ＶＡ」）を測定する。外部環境検出装置５は、相対距離ＤＡおよび相対速度ＶＡを含む信号をＥＰＳ１０のモータ制御装置４０に出力する。
【００１９】
車速センサ６は、車載通信ネットワークを通じて車速信号をＥＰＳ１０のモータ制御装置４０に送信する。
ＥＰＳ１０は、ＥＰＳ本体２０、アシスト装置３０、モータ制御装置４０、補助電源装置５０、トルクセンサ６０、および舵角センサ７０を有する。ＥＰＳ１０は、主電源４および補助電源装置５０からモータ制御装置４０を介してアシスト装置３０に電力が供給される構成を有する。ＥＰＳ１０は、アシスト装置３０により操舵部品２の操作をアシストする。
【００２０】
ＥＰＳ本体２０は、ステアリングシャフト２１、ラックシャフト２２、ラックアンドピニオン機構２３、および２個のタイロッド２４を有する。ＥＰＳ本体２０においては、操舵部品２の回転にともないステアリングシャフト２１が回転する。ＥＰＳ本体２０は、ラックアンドピニオン機構２３によりステアリングシャフト２１の回転をラックシャフト２２の往復動に変換することにより前輪３Ｆの転舵角を変化させる。
【００２１】
アシスト装置３０は、３相ブラシレスモータとしての電動モータ３１およびウォームギヤとしての減速機構３２を有する。アシスト装置３０は、減速機構３２を介して電動モータ３１の回転を減速した状態でステアリングシャフト２１に伝達することによりステアリングシャフト２１を回転させる力（以下、「アシストトルクＴＡ」）をステアリングシャフト２１に付与する。
【００２２】
トルクセンサ６０は、車載通信ネットワークを通じてトルク信号をＥＰＳ１０のモータ制御装置４０に送信する。
舵角センサ７０は、車載通信ネットワークを通じて舵角信号をＥＰＳ１０のモータ制御装置４０に送信する。
【００２３】
モータ制御装置４０は、トルクセンサ６０のトルク信号に基づいてステアリングシャフト２１の中間部分に接続されたトーションバー（図示略）のねじれ、すなわち操舵部品２の操作にともないステアリングシャフト２１に付与されたトルク（以下、「操舵トルクτ」）の大きさおよび方向を算出する。モータ制御装置４０は、舵角センサ７０の舵角信号に基づいて操舵部品２の回転にともないステアリングシャフト２１が回転する角度（以下、「操舵角θ」）を算出する。モータ制御装置４０は、操舵角θに基づいて操舵速度ωを算出する。モータ制御装置４０は、車速センサ６の車速信号に基づいて車両１の走行速度（以下、「車速Ｖ」）を算出する。モータ制御装置４０は、操舵部品２による操舵をアシストするアシスト制御とＥＰＳ１０に供給する電源の動作を制御する電源制御とを実行する。
【００２４】
モータ制御装置４０は、電源制御として、通常時制御および緊急時制御を有する。通常時制御は、車両１の通常運転時において主電源４および補助電源装置５０による電動モータ３１への電力の供給形態を制御する。緊急時制御は、車両１が衝突回避対象物を緊急に回避するとき、主電源４および補助電源装置５０による電動モータ３１への電力の供給形態を制御する。
【００２５】
図２を参照して、モータ制御装置４０および補助電源装置５０の詳細な構成について説明する。
モータ制御装置４０は、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン４１」）、モータ駆動回路４４、電流センサ４５、および電圧センサ４６を有する。モータ制御装置４０は、モータ駆動回路４４に印加される電圧（以下、「モータ駆動電圧ＶＭＤ」）を制御する。
【００２６】
電流センサ４５は、電動モータ３１に供給される実電流（以下、「モータ電流ＩＭ」）の大きさに応じて電圧信号の出力レベルが変化する。電流センサ４５は、電圧信号をマイコン４１のモータ制御部４３に出力する。
【００２７】
電圧センサ４６は、補助電源装置５０とモータ駆動回路４４との間の電圧、すなわちモータ駆動電圧ＶＭＤの大きさに応じて電圧信号の出力レベルが変化する。電圧センサ４６は、電圧信号をマイコン４１の電源管理部４２に出力する。
【００２８】
マイコン４１は、電源管理部４２およびモータ制御部４３を有する。マイコン４１は、電源管理部４２において補助電源装置５０の充放電の動作を制御する。マイコン４１は、モータ制御部４３においてモータ駆動回路４４の動作を制御する。
【００２９】
電源管理部４２は、補助電源装置５０のリレー５１、昇圧回路５３、および充放電回路５４の動作を制御する。電源管理部４２は、リレー５１の動作を制御するためのリレー信号ＳＲをリレー５１に出力する。電源管理部４２は、昇圧回路５３の動作を制御するための昇圧信号ＳＢ１，ＳＢ２を昇圧回路５３に出力する。電源管理部４２は、充放電回路５４の動作を制御するための充放電信号ＳＣＤ１，ＳＣＤ２を充放電回路５４に出力する。電源管理部４２においては、外部環境検出装置５（図１参照）の相対距離ＤＡおよび相対速度ＶＡと、舵角センサ７０（図１参照）の操舵角θから算出された操舵速度ωとが入力される。
【００３０】
モータ制御部４３は、アシスト制御においてモータ制御信号ＳＭを生成する。具体的には、モータ制御部４３は、操舵トルクτおよび車速Ｖに基づいて目標アシストトルクを演算する。モータ制御部４３は、モータ電流ＩＭが目標アシストトルクに対応する電流指令値に一致するように電流フィードバック制御を実行することによりモータ制御信号ＳＭを生成する。そしてモータ制御部４３は、モータ制御信号ＳＭをモータ駆動回路４４に出力する。なお、目標アシストトルクは、操舵トルクτの絶対値が大きくなるにつれて、または車速Ｖの絶対値が小さくなるにつれて大きくなる。
【００３１】
モータ駆動回路４４は、電動モータ３１の各相のコイル（図示略）に対して２個のスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）が直列に接続される周知の構成を有する。モータ駆動回路４４においては、電動モータ３１の各相の２個のスイッチング素子が交互にオン状態およびオフ状態に切り替えられる。モータ駆動回路４４は、各スイッチング素子のオン状態およびオフ状態の切り替えによりモータ駆動電圧ＶＭＤをＰＷＭ駆動として電動モータ３１に印加する。
【００３２】
補助電源装置５０は、主電源４とは個別に形成されている。補助電源装置５０は、主電源４と直列に接続されている。補助電源装置５０は、リレー５１、電流センサ５２、昇圧回路５３、充放電回路５４、およびキャパシタとしての補助電源５５を有する。補助電源装置５０は、補助電源５５により、モータ制御装置４０を介して電動モータ３１へ放電する。
【００３３】
リレー５１は、主電源４と昇圧回路５３との間に配置されている。リレー５１は、主電源４がモータ駆動回路４４に電力を供給するオン状態と、主電源４がモータ駆動回路４４に電力を供給しないオフ状態とを切り替える。
【００３４】
電流センサ５２は、リレー５１と昇圧回路５３との間に配置されている。電流センサ５２は、主電源４の出力電流（以下、「バッテリ電流ＩＢ」）の大きさに応じて電圧信号の出力レベルが変化する。電流センサ５２は、電圧信号を電源管理部４２に出力する。
【００３５】
昇圧回路５３は、主電源４の電圧（バッテリ電圧）に基づく出力電圧、すなわち主電源４と補助電源装置５０との接続点Ｐ１における電圧（以下、「出力電圧Ｖ１」）を昇圧して補助電源５５の出力端子である接続点Ｐ２に印加することにより補助電源５５を充電可能にしている。
【００３６】
昇圧回路５３は、一対のスイッチング素子５３Ａ，５３Ｂおよび昇圧コイル５３Ｃを有する。昇圧回路５３は、昇圧コイル５３Ｃの一端が直列に接続された一対のスイッチング素子５３Ａ，５３Ｂの接続点Ｐ３に接続される構成を有する。昇圧回路５３は、昇圧コイル５３Ｃの他端において出力電圧Ｖ１が印加される構成を有する。
【００３７】
一対のスイッチング素子５３Ａ，５３Ｂは、ＭＯＳＦＥＴが採用されている。上段側のスイッチング素子５３Ａは、一端において補助電源５５の出力端子（接続点Ｐ２）に接続されている。スイッチング素子５３Ａは、他端において下段側のスイッチング素子５３Ｂに接続されている。スイッチング素子５３Ｂは、一端において接地されている。スイッチング素子５３Ｂは、他端において接続点Ｐ３に接続されている。各スイッチング素子５３Ａ，５３Ｂは、電源管理部４２の昇圧信号ＳＢ１，ＳＢ２に基づいてオン状態およびオフ状態を切り替える。
【００３８】
充放電回路５４は、昇圧回路５３と直列に接続されている。充放電回路５４は、一対のスイッチング素子５４Ａ，５４Ｂを有する。充放電回路５４は、一対のスイッチング素子５４Ａ，５４Ｂが互いに直列に接続された構成を有する。充放電回路５４は一対のスイッチング素子５４Ａ，５４Ｂの接続点Ｐ４においてモータ駆動回路４４に接続されている。
【００３９】
一対のスイッチング素子５４Ａ，５４Ｂは、ＭＯＳＦＥＴが採用されている。上段側のスイッチング素子５４Ａは、一端において補助電源５５の出力端子（接続点Ｐ２）に接続されている。スイッチング素子５４Ａは、他端において下段側のスイッチング素子５４Ｂと接続されている。スイッチング素子５４Ｂは、一端においてリレー５１および電流センサ５２を介して主電源４に接続されている。
【００４０】
各スイッチング素子５４Ａ，５４Ｂは、電源管理部４２の充放電信号ＳＣＤ１，ＳＣＤ２に基づいて、導通状態であるオン状態および非導通状態であるオフ状態を周期的に切り替える。スイッチング素子５４Ａは、オン状態のとき、補助電源５５からモータ駆動回路４４への放電が可能な状態となる。スイッチング素子５４Ａは、オフ状態のとき、補助電源５５からモータ駆動回路４４への放電が不能な状態となる。スイッチング素子５４Ｂは、オン状態のとき、主電源４からスイッチング素子５４Ｂを介してモータ駆動回路４４への給電が可能な状態となる。スイッチング素子５４Ｂは、オフ状態のとき、主電源４からスイッチング素子５４Ｂを介してモータ駆動回路４４への給電が不能な状態となる。
【００４１】
補助電源５５は、昇圧回路５３および充放電回路５４の間において、昇圧回路５３および充放電回路５４と並列に接続されている。補助電源５５は、一端において接続点Ｐ２に接続され、他端において電流センサ５２とスイッチング素子５４Ｂとの間の接続点Ｐ５に接続されている。補助電源５５は、電気二重層コンデンサが採用されている。
【００４２】
リレー５１の動作について説明する。
リレー５１は、電源管理部４２のリレー信号ＳＲに基づいてオン状態およびオフ状態が切り替えられる。リレー５１は、車両１のイグニッションスイッチ（図示略）がオン操作されたとき、オフ状態からオン状態に切り替えられる。リレー５１は、イグニッションスイッチがオフ操作されたとき、オン状態からオフ状態に切り替えられる。
【００４３】
昇圧回路５３の動作について説明する。
昇圧回路５３は、下段側のスイッチング素子５３Ｂがオン状態からオフ状態に切り替えられることにより生じる昇圧電圧Ｖ３を補助電源５５の出力端子（接続点Ｐ２）に印加する。具体的には、昇圧回路５３においては、スイッチング素子５３Ｂがオン状態により導通して昇圧コイル５３Ｃの一端を接地する。そして、昇圧回路５３は、スイッチング素子５３Ｂがオフ状態からオン状態に切り替えられたことにより昇圧コイル５３Ｃに生じる誘起電圧を出力電圧Ｖ１に重畳して出力する。なお、上段側のスイッチング素子５３Ａは補助電源５５側から昇圧回路５３側への電流の回り込み（逆流）を防止する機能を有する。
【００４４】
充放電回路５４の動作について説明する。
充放電回路５４は、各スイッチング素子５４Ａ，５４Ｂのオン状態およびオフ状態の組合せに基づいて、主電源４により補助電源５５が充電可能となる第１電源形態、および補助電源５５がモータ駆動回路４４に放電可能となる第２電源形態を切り替える。なお、各スイッチング素子５４Ａ，５４Ｂは、電源管理部４２により同時にオン状態とならないように制御される。
【００４５】
第１電源形態は、上段側のスイッチング素子５４Ａがオフ状態かつ下段側のスイッチング素子５４Ｂがオン状態となる。第１電源形態においては、主電源４のバッテリ電流ＩＢが補助電源５５に供給されかつスイッチング素子５４Ｂを介してモータ駆動回路４４に供給される。第１電源形態においては、スイッチング素子５４Ａがオフ状態のため、補助電源５５がモータ駆動回路４４に放電されない。第１電源形態においては、モータ駆動電圧ＶＭＤが出力電圧Ｖ１となる。
【００４６】
第２電源形態は、上段側のスイッチング素子５４Ａがオン状態かつ下段側のスイッチング素子５４Ｂがオフ状態となる。第２電源形態は、主電源４および補助電源５５が互いに直列に接続された状態となる。第２電源形態においては、主電源４のモータ駆動回路４４への給電に加え、補助電源５５がモータ駆動回路４４に放電する。第２電源形態においてはモータ駆動電圧ＶＭＤが出力電圧Ｖ１と補助電源５５の出力電圧Ｖ２との合計となる。
【００４７】
また、第２電源形態においては、スイッチング素子５４Ａのオン状態およびオフ状態の切り替えの１周期におけるオン状態の比率としてのＤＵＴＹ比、およびスイッチング素子５４Ｂのオン状態およびオフ状態の切り替えの１周期におけるオン状態の比率としてのＤＵＴＹ比のそれぞれが１００％以外の値も用いられる。このため、モータ駆動電圧ＶＭＤは、スイッチング素子５４Ａ，５４ＢのＤＵＴＹ比に応じて変更される。具体的には、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比が大きくなるにつれてモータ駆動電圧ＶＭＤが大きくなる。スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比が１００％となるとき、モータ駆動電圧ＶＭＤが最大値となる。スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比が５０％となるとき、モータ駆動電圧ＶＭＤの最大値の半分の値となる。
【００４８】
モータ制御装置４０の電源管理部４２により実行される通常時制御について説明する。
なお、「電源電力ＰＳ」は、ＥＰＳ１０がアシスト制御により消費する主電源４の電力を示す。電源電力ＰＳは、バッテリ電流ＩＢに基づいて算出される。また、「充放電閾値ＫＥ」は、主電源４から補助電源５５への充電および補助電源５５からモータ駆動回路４４への放電の切り替えの基準値を示す。充放電閾値ＫＥは試験等により予め設定される。
【００４９】
モータ制御装置４０は、通常時制御において、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上のとき、充放電回路５４を第２電源形態に設定し、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満のとき、充放電回路５４を第１電源形態に設定する。
【００５０】
モータ制御装置４０は、通常時制御において、充放電回路５４を第１電源形態から第２電源形態に変更するとき、補助電源５５の容量不足となることを抑制することを目的として、補助電源５５の放電を次のように制御する。
【００５１】
モータ制御装置４０は、電源電力ＰＳと充放電閾値ＫＥとの差が大きくなるにつれてモータ駆動電圧ＶＭＤを大きくする。詳細には、モータ制御装置４０は、電源電力ＰＳと充放電閾値ＫＥとの差が大きくなるにつれてスイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を大きくする。
【００５２】
また、モータ制御装置４０は、通常時制御において、充放電回路５４を第１電源形態から第２電源形態に変更するとき、モータ駆動電圧ＶＭＤの急激な変化に起因するアシストトルクＴＡの急激な変化を抑制することを目的として、補助電源５５の放電を次のように制御する。
【００５３】
モータ制御装置４０は、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比が０％の状態からスイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を所定の増加幅により徐々に増加する。これにともない、モータ制御装置４０は、スイッチング素子５４ＢのＤＵＴＹ比が１００％の状態からスイッチング素子５４ＢのＤＵＴＹ比を所定の減少幅により徐々に減少する。これにより、モータ駆動電圧ＶＭＤが徐々に高くなる。
【００５４】
スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比の増加幅は、ＰＩＤ制御となる電力フィードバック制御における伝達関数の時定数に基づいて決定される。スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比の増加幅は、時定数が大きくなるにつれて小さくなる。なお、時定数は予め設定されている。また、電力フィードバック制御は、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥよりも大きいとき、電源電力ＰＳを充放電閾値ＫＥに一致させるようにモータ駆動電圧ＶＭＤを変更する制御を示す。
【００５５】
モータ制御装置４０の電源管理部４２により実行される緊急時制御について説明する。
モータ制御装置４０は、緊急時制御において、車両１が衝突回避対象物を緊急回避するとき（以下、「緊急回避時」）、充放電回路５４を第１電源形態から第２電源形態に変更する。詳細には、モータ制御装置４０は、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を０％から１００％に変更する。モータ制御装置４０は、外部環境検出装置５による相対距離ＤＡおよび相対速度ＶＡと、操舵速度ωとに基づいて緊急回避時か否かを判定する。詳細には、モータ制御装置４０は、相対距離ＤＡが基準相対距離ＫＤ以下、かつ相対速度ＶＡが基準相対速度ＫＶ以上、かつ操舵速度ωが基準操舵速度Ｋω以上のとき、緊急回避時と判定する。
【００５６】
なお、基準相対距離ＫＤは、車両１が衝突回避対象物に対して緊急回避する必要があると認められる車両１と衝突回避対象物との間の距離である。基準相対距離ＫＤは、試験等により予め設定される。基準相対速度ＫＶは、相対距離ＤＡが基準相対距離ＫＤのときに車両１が衝突回避対象物に対して緊急回避する必要があると認められる車両１と衝突回避対象物との相対速度である。基準相対速度ＫＶは、試験等により予め設定される。基準操舵速度Ｋωは、車両１が衝突回避対象物に対して緊急回避したときの操舵速度である。基準操舵速度Ｋωは、試験等により予め設定される。
【００５７】
モータ制御装置４０は、緊急時制御において、車両１が衝突回避対象物を回避することに対する緊急度（以下、「緊急度ＤＸ」）に基づいて補助電源５５の放電を次のように制御する。すなわち、モータ制御装置４０は、緊急度ＤＸが高いとき、緊急度ＤＸが低いときよりもスイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を速やかに１００％に変更する。詳細には、モータ制御装置４０は、緊急度ＤＸが高いとき、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を０％から１００％に直接変更する。モータ制御装置４０は、緊急度ＤＸが低いとき、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を０％から１００％に所定の増加幅にて変更する。なお、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比の増加幅は、通常時制御のスイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比の増加幅と等しい。
【００５８】
また、以降では、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を０％から１００％に直接変更する補助電源５５の放電形態を「第１放電形態」として示す。また、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を０％から１００％に所定の増加幅にて徐々に変更する補助電源５５の放電形態を「第２放電形態」として示す。第１放電形態のときの補助電源５５が電動モータ３１に単位時間に放電する量（以下、「放電速度」）は、第２放電形態のときの補助電源５５の放電速度よりも高い。
【００５９】
図３を参照して、モータ制御装置４０の電源管理部４２（ともに図２参照）による緊急度ＤＸの判定について説明する。
モータ制御装置４０は、車両１が衝突回避対象物に到達する時間（以下、「衝突時間ＴＣ」）と操舵速度ωとの関係を示すマップＭＰに基づいて緊急度ＤＸを判定する。マップＭＰは、基準相対距離ＫＤおよび基準相対速度ＫＶに基づいて算出される衝突時間（以下、「基準衝突時間ＴＸ」）以下の範囲と基準操舵速度Ｋω以上の範囲とにより形成された緊急領域ＲＤを有する。緊急領域ＲＤは、緊急度ＤＸが高い領域（以下、「高緊急度領域ＲＵ」）および緊急度ＤＸが低い領域（以下、「低緊急度領域ＲＬ」）に区画される。
【００６０】
モータ制御装置４０は、相対距離ＤＡおよび相対速度ＶＡに基づいて衝突時間ＴＣを算出する。そして、モータ制御装置４０は、衝突時間ＴＣおよび操舵速度ωの座標がマップＭＰにおいて高緊急度領域ＲＵの範囲内にあるとき、緊急度ＤＸが高いと判定する。モータ制御装置４０は、衝突時間ＴＣおよび操舵速度ωの座標が低緊急度領域ＲＬの範囲内にあるとき、緊急度ＤＸが低いと判定する。
【００６１】
図２および図３を参照して、ＥＰＳ１０の作用について説明する。なお、「比較ＥＰＳ」はＥＰＳ１０のモータ制御装置４０の電源制御から緊急時制御を省略した構成を示す。また、比較ＥＰＳを構成する電動モータ、充放電回路、補助電源、およびこの補助電源を放電するためのスイッチング素子を「比較電動モータ」、「比較充放電回路」、「比較補助電源」、および「比較スイッチング素子」として示す。
【００６２】
比較ＥＰＳは、電源電力が充放電閾値ＫＥ以上のときに第２電源形態に設定する。しかし、比較ＥＰＳにおいては、緊急時制御を有していないため、緊急回避時において比較充放電回路が第２電源形態に設定されるとは限られない。具体的には、比較ＥＰＳは、電源電力が充放電閾値ＫＥ未満のとき、緊急回避時においても比較充放電回路が第１電源形態を維持する。すなわち、比較ＥＰＳは、緊急回避時において電源電力が充放電閾値ＫＥ以上とならなければ、比較充放電回路を第２電源形態に設定しない。このため、比較ＥＰＳにおいては、緊急回避のための急操舵のときに比較電動モータに電力を適切に供給することが困難となる場合がある。
【００６３】
加えて、比較ＥＰＳは、比較充放電回路を第１電源形態から第２電源形態に変更するとき、比較スイッチング素子のＤＵＴＹ比を所定の増加幅にて徐々に増加する。このため、比較ＥＰＳにおいては、特に緊急度ＤＸが高いときには、緊急度ＤＸが高いにもかかわらず比較電動モータに印加されるモータ駆動電圧が緩やかに上昇する。このため、比較電動モータに比較補助電源の電力を速やかに供給することが困難となる場合がある。
【００６４】
また、比較ＥＰＳにおいては、比較充放電回路を第１電源形態から第２電源形態に変更するとき、電源電力と充放電閾値ＫＥとの差が大きくなるにつれてモータ駆動電圧を大きくする。このため、比較ＥＰＳにおいては、特に緊急度ＤＸが高いときには、緊急度ＤＸが高いにもかかわらず電源電力が充放電閾値ＫＥよりも僅かに大きい場合、比較電動モータに印加されるモータ駆動電圧の上昇幅が小さい。したがって、比較電動モータに供給する電力が不足する場合がある。
【００６５】
一方、本実施形態のＥＰＳ１０は、電源制御により緊急回避時のときに通常時制御から緊急時制御に変更する。これにより、ＥＰＳ１０は、緊急回避時においては充放電回路５４を第２電源形態に設定される。このため、ＥＰＳ１０においては、緊急回避のための急操舵のときに補助電源５５から電動モータ３１に電力が供給される。したがって、ＥＰＳ１０は、緊急回避時に電動モータ３１に電力を適切に供給することができる。
【００６６】
加えて、緊急回避時において衝突時間ＴＣが短いおよび操舵速度ωが高い等の緊急度ＤＸが高いとき、ＥＰＳ１０は、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を０％から１００％に直接変更する（第１放電形態）。これにより、補助電源５５の電力が電動モータ３１に速やかに供給される。このため、モータ駆動電圧ＶＭＤが急激に上昇する。また、モータ駆動電圧ＶＭＤが最大値まで上昇する。したがって、電動モータ３１に供給する電力が不足することが抑制される。
【００６７】
一方、緊急回避時において衝突時間ＴＣが長いおよび操舵速度ωが低い等の緊急度ＤＸが低いとき、ＥＰＳ１０は、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を所定の増加幅にて徐々に増加する（第２放電形態）。これにより、モータ駆動電圧ＶＭＤが緩やかに上昇する。このため、緊急回避時においても緊急度ＤＸが低いときには、アシストトルクＴＡの急激な変化が抑制される。
【００６８】
図４を参照して、モータ制御装置４０による電源制御の処理手順について説明する。電源制御は、所定時間毎に繰り返し実行される。なお、図４を参照する以下の説明において、符号が付された車両１の各構成要素は、図２に記載された車両１の各構成要素を示す。
【００６９】
モータ制御装置４０は、ステップＳ１１において緊急回避時か否かを判定する。モータ制御装置４０は、ステップＳ１１において肯定判定のとき、すなわち緊急回避時のとき、ステップＳ１２以降の緊急時制御を実行する。一方、モータ制御装置４０は、ステップＳ１１において否定判定のとき、すなわち緊急回避時ではないとき、ステップＳ２１以降の通常時制御を実行する。
【００７０】
緊急時制御において、モータ制御装置４０は、ステップＳ１２において充放電回路５４を第２電源形態に設定する。そして、モータ制御装置４０は、ステップＳ１３において緊急度ＤＸが高いか否かを判定する。モータ制御装置４０は、ステップＳ１３において肯定判定のとき、ステップＳ１４において補助電源５５の放電形態を第１放電形態に設定する。一方、モータ制御装置４０は、ステップＳ１３において否定判定のとき、ステップＳ１５において補助電源５５の放電形態を第２放電形態に設定する。
【００７１】
通常時制御において、モータ制御装置４０は、ステップＳ２１において電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上か否かを判定する。モータ制御装置４０は、ステップＳ２１において否定判定のとき、ステップＳ２２において充放電回路５４を第１電源形態に設定する。
【００７２】
モータ制御装置４０は、ステップＳ２２において肯定判定のとき、ステップＳ２３において充放電回路５４を第２電源形態に設定する。そして、モータ制御装置４０は、ステップＳ２４において電源電力ＰＳと充放電閾値ＫＥとの差から各スイッチング素子５４Ａ，５４ＢのＤＵＴＹ比を算出する。そしてモータ制御装置４０は、ステップＳ２５において各スイッチング素子５４Ａ，５４ＢのＤＵＴＹ比に応じて各スイッチング素子５４Ａ，５４ＢのＰＷＭ駆動を実行する。
【００７３】
本実施形態のＥＰＳ１０は以下の効果を奏する。
（１）ＥＰＳ１０のモータ制御装置４０は、緊急回避時に充放電回路５４を第２電源形態に設定する。したがって、比較ＥＰＳの電源制御と比較して、緊急回避時に充放電回路５４を第１電源形態から第２電源形態に変更しないことが回避される。したがって、緊急回避時に電動モータ３１に電力が適切に供給される。
【００７４】
（２）モータ制御装置４０は、緊急回避時に通常時制御から異常時制御に変更する。この構成によれば、緊急回避時に電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満のときにおいても充放電回路５４を第１電源形態から第２電源形態に変更する。したがって、ＥＰＳ１０は、比較ＥＰＳの電源制御と比較して、緊急回避時に電動モータ３１に電力が適切に供給される。またＥＰＳ１０は、緊急回避時において電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥよりも十分に少ないとき、比較ＥＰＳの電源制御と比較して、充放電回路５４を第１電源形態から第２電源形態に速やかに変更することができる。
【００７５】
（３）モータ制御装置４０は、緊急度ＤＸが高いとき、補助電源５５を第１放電形態に設定し、緊急度ＤＸが低いとき、補助電源５５を第２放電形態に設定する。この構成によれば、緊急度ＤＸが高いとき、モータ駆動電圧ＶＭＤを速やかに増大することにより電動モータ３１に供給する電力が不足することが抑制される。また緊急度ＤＸが低いとき、モータ駆動電圧ＶＭＤを徐々に増加させることにより急激なアシストトルクＴＡの変化が抑制される。このため、緊急回避時においても緊急度ＤＸが低ければ急激なアシストトルクＴＡの変化により違和感を与えるような操舵感が運転者に付与されることが抑制される。
【００７６】
（４）モータ制御装置４０は、通常時制御において、充放電回路５４が第１電源形態から第２電源形態に変更するとき、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を所定の増加幅にて徐々に増加させる。この構成によれば、充放電回路５４が第１電源形態から第２電源形態に変更されるとき、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比が０％から１００％に直接変更されると仮定した構成と比較して、モータ駆動電圧ＶＭＤが急激に増加することが抑制される。したがって、車両１の通常運転時においては、急激なアシストトルクＴＡの変化が抑制されるため、急激なアシストトルクＴＡの変化により違和感を与えるような操舵感が運転者に付与されることが抑制される。
【００７７】
本電動パワーステアリング装置は、上記実施形態とは別の実施形態を含む。以下、本電動パワーステアリング装置のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
【００７８】
・実施形態のモータ制御装置４０は、外部環境検出装置５の相対距離ＤＡおよび相対速度ＶＡが入力される。そして実施形態のモータ制御装置４０は、相対距離ＤＡ、相対速度ＶＡ、および操舵速度ωに基づいて緊急回避時か否かを判定する。ただし、緊急回避時か否かの判定は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、図５に示されるように、変形例のモータ制御装置４０は、モータ制御装置４０と個別に形成された車両制御装置８の緊急回避指示信号に基づいて緊急回避時か否かを判定する。詳細には、変形例の外部環境検出装置５は、相対距離ＤＡおよび相対速度ＶＡを含む信号を車両制御装置８に入力する。また、変形例の舵角センサ７０は、操舵信号を車両制御装置８に入力する。車両制御装置８は、舵角信号に基づいて操舵角θを算出する。そして車両制御装置８は、操舵角θに基づいて操舵速度ωを算出する。車両制御装置８は、相対距離ＤＡ、相対速度ＶＡ、および操舵速度ωに基づいて、緊急回避時か否かを判定する。そして、車両制御装置８は、緊急回避時と判定したとき、緊急回避指示信号を変形例のモータ制御装置４０に出力する。変形例のモータ制御装置４０は、緊急回避指示信号を受信したとき、緊急回避時と判断する。
【００７９】
・実施形態のモータ制御装置４０は、通常時制御において、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上のとき、充放電回路５４を第２電源形態に設定し、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満のとき、充放電回路５４を第１電源形態に設定する。ただし、充放電回路５４の各電源形態の設定は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のモータ制御装置４０は、通常時制御において、主電源４が故障したとき、充放電回路５４を第２電源形態に設定し、主電源４が故障していないとき、充放電回路５４を第１電源形態に設定する。主電源４の故障としては、モータ駆動回路４４が動作しているにもかかわらずバッテリ電流ＩＢが「０」となること、および出力電圧Ｖ１が急落することが挙げられる。
【００８０】
・実施形態のモータ制御装置４０は、衝突時間ＴＣおよび操舵速度ωと緊急度ＤＸとの関係を示すマップに基づいて、緊急度ＤＸが高いか否かを判定する。ただし、緊急度ＤＸの判定は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のモータ制御装置４０は、衝突時間ＴＣが予め設定された設定衝突時間以下のとき、緊急度ＤＸが高いと判定する。なお、設定衝突時間は、基準衝突時間ＴＸよりも短い。また、別の変形例のモータ制御装置４０は、操舵速度ωが予め設定された設定操舵速度以上のとき、緊急度ＤＸが高いと判定する。なお、設定操舵速度は、基準操舵速度Ｋωよりも高い。
【００８１】
・実施形態のモータ制御装置４０は、衝突時間ＴＣおよび操舵速度ωに基づいて緊急度ＤＸを判定する。ただし、緊急度ＤＸの判定は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のモータ制御装置４０は、車速Ｖ、相対距離ＤＡ、および操舵速度ωに基づいて緊急度ＤＸを判定する。詳細には、変形例のモータ制御装置４０は、車速Ｖが基準走行速度ＶＸ以上、相対距離ＤＡが基準相対距離ＫＤ以下、および操舵速度ωが基準操舵速度Ｋω以上のとき、緊急回避時と判定する。なお、基準走行速度ＶＸは、相対距離ＤＡが基準相対距離ＫＤのときにおいて、車両１が緊急に回避する必要があると認められる車速である。基準走行速度ＶＸは、試験等により予め設定される。
【００８２】
また、別の変形例のモータ制御装置４０は、外部環境検出装置５により車両１の車両進行方向の前方に衝突回避対象物が有ると判定されたとき、かつ車速Ｖが基準走行速度ＶＸ以上のとき、かつ操舵速度ωが基準操舵速度Ｋω以上のとき、緊急回避時と判定する。
【００８３】
・実施形態のモータ制御装置４０は、緊急度ＤＸに基づいて補助電源５５の放電速度を変更する。ただし、緊急度ＤＸに基づく補助電源５５の動作は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のモータ制御装置４０は、緊急度ＤＸに基づいて補助電源５５が電動モータ３１に放電する総量（以下、「放電量」）を変更する。詳細には、変形例のモータ制御装置４０は、緊急度ＤＸが低いとき、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を０％から５０％に変更する。変形例のモータ制御装置４０は、緊急度ＤＸが高いとき、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を０％から１００％に変更する。このため、変形例のモータ制御装置４０は、緊急度ＤＸが高いときの放電量が緊急度ＤＸが低いときの放電量よりも多くなる。なお、緊急度ＤＸが低いときのスイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比は、５０％以外の値であってもよい。また、別の変形例のモータ制御装置４０は、緊急度ＤＸに基づいて補助電源５５の放電速度および放電量の両方を変更する。
【００８４】
・実施形態のモータ制御装置４０は、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上のとき、電源電力ＰＳと充放電閾値ＫＥとの差に基づいてモータ駆動電圧ＶＭＤを可変に設定する。ただし、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上のときのモータ駆動電圧ＶＭＤは実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のモータ制御装置４０は、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上のとき、モータ駆動電圧ＶＭＤを一定の値に設定する。
【００８５】
・実施形態のＥＰＳ１０は、３相ブラシレスモータとしての電動モータ３１を有する。ただし、電動モータ３１の構成は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のＥＰＳ１０は、電動モータ３１として、３相ブラシレスモータに代えて、ブラシ付きモータを有する。
【００８６】
・実施形態のモータ制御装置４０は、充放電回路５４を第１電源形態から第２電源形態に変更するとき、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比が０％の状態からスイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を所定の増加幅により徐々に増加する。ただし、充放電回路５４を第１電源形態から第２電源形態に変更するときのスイッチング素子５４Ａの動作は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のモータ制御装置４０は、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を０％の状態から所定のＤＵＴＹ比に変更する。また、別の変形例のモータ制御装置４０は、スイッチング素子５４ＡのＤＵＴＹ比を０％から１００％に変更する。
【００８７】
・実施形態の充放電回路５４は、スイッチング素子５４Ａ，５４ＢとしてＭＯＳＦＥＴが採用されている。ただし、スイッチング素子５４Ａ，５４Ｂの種類は実施形態に例示した内容に限られない。例えば、変形例の充放電回路５４は、スイッチング素子５４Ａ，５４ＢとしてＩＧＢＴ等の他の構成のスイッチング素子が採用される。
【００８８】
・実施形態のＥＰＳ１０において、複数個の補助電源５５を有してもよい。
・実施形態の補助電源装置５０は、キャパシタとしての補助電源５５を有する。ただし、補助電源装置５０の構成は実施形態に例示した内容に限られない。例えば、変形例の補助電源装置５０は、補助電源５５として、キャパシタに代えてリチウムイオン電池等の二次電池を有する。
【００８９】
・実施形態の補助電源５５は、電気二重層コンデンサが採用されている。ただし、補助電源５５の種類は実施形態に例示した内容に限られない。例えば、変形例の補助電源５５は、電気二重層コンデンサに代えて、リチウムイオンキャパシタが採用される。
【００９０】
次に、上記実施形態から把握することのできる技術的思想を記載する。
（イ）前記モータ制御装置は、前記車両と前記車両が緊急回避することが必要な緊急回避対象物との相対距離、および前記車両と前記緊急回避対象物との相対速度と、前記操舵部品の操舵に基づく操舵速度とに基づいて、前記車両が緊急回避するときか否かを判定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【００９１】
（ロ）前記モータ制御装置は、前記車両が回避することが必要な緊急回避対象物に前記車両が達するまでの時間と、前記操舵部品の操舵に基づく操舵速度とに基づいて、前記緊急度を判定する請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【符号の説明】
【００９２】
τ…操舵トルク、ＤＸ…緊急度、ＫＥ…充放電閾値、ＰＳ…電源電力、ＴＡ…アシストトルク、１…車両、２…操舵部品、４…主電源、１０…ＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）、３１…電動モータ、４０…モータ制御装置、５５…補助電源。
【図１】
2014108767.tif 000003
【図２】
2014108767.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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