JP6348830B2 - 電動操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動操舵装置に関し、例えばＲＴＣ（リアトーコントロール）等を搭載した車両に適用して好適な電動操舵装置に関する。

特許文献１には、昇圧機能と電流制限機能を有した電流源からキャパシタに電源より高い電圧で充電しておき、モータ駆動をキャパシタ中で行うことが記載されている。

特許文献２には、バッテリ残量があるときには昇圧を実施し、供給するモータ電流上限も高くするが、残量が低い場合（電圧で判断）は、昇圧を中止し、モータ電流上限も下げ、モータアシストトルク目標値を下げることで、運転者の操舵入力が過剰に増加するのを防ぐことが記載されている。

特許文献３には、電源からＥＣＵ（電子制御ユニット）への入力電流を、負荷側が必要としている電力とモータ必要電流を算出する式から算出し、その電流値に制限することで、ＥＣＵへの過電流を防ぐことが記載されている。

特開２００７−０９１０４５号公報 特開２００７−２８３９５３号公報 特開２００９−０７８７１１号公報

ところで、ＲＴＣ（リアトーコントロール）等を搭載した車両においては、急激な繰り返し操舵（ダブルレーンチェンジ等）を行う場合に、電力が不足し、１回目と２回目の操舵感が異なる場合があった。例えば１回目では、急速操舵に追従してＲＴＣやステアリングへのアシストが機能したが、２回目では、電力不足によって、アシスト機能が急速操舵に追従できない場合があった。

特許文献１〜３では、ＲＴＣ等を搭載した車両における急激な繰り返し操舵（ダブルレーンチェンジ等）を想定していないため、上述したような課題を解決することができない。

特に、ＲＴＣは、アクチュエータが車両後部にあり、一般的に車両前部にある電源装置と距離的に遠く、配線抵抗が大きい。そのため、電圧低下が起こり易く、急激な転舵に対応するための応答性の高い動作が困難になり易い、という問題もある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ＲＴＣ等を搭載した車両において、急激な繰り返し操舵（ダブルレーンチェンジ等）を行う状況を予測し、１回目の急速操舵と２回目の急速操舵が同様の操舵感となるように電力をマネージメントしてアクチュエータ等を駆動することができる電動操舵装置を提供することを目的とする。

本発明が適用される車両には、車両の駆動源として内燃機関、及び（又は）駆動モータを備えるものが該当し、内燃機関自動車の他、ＥＶ（電気自動車）、ＨＥＶ（ハイブリッド自動車）、ＰＨＥＶ（プラグインハイブリッド自動車）及びＦＣＶ（燃料電池自動車）等の電気自動車が含まれる。

［１］ 本発明に係る電動操舵装置は、モータを駆動源として、車両のリアトーコントロールにアシスト力を付与する電動操舵装置であって、主電源と前記モータに駆動電力を供給する駆動回路との間の電力供給路の途中に、出力電流値を所定の値に制限すると共に電源電圧を昇圧して出力可能な昇圧機能を有する電流源と、前記電流源の出力電力を蓄電して前記駆動回路に供給可能な副電源と、運転者による急速操舵を検知する手段と、制御部とを備え、前記電流源は、キャパシタを内蔵するＤＣ−ＤＣコンバータにて構成され、前記制御部は、運転者による初回の急速操舵が検知された後、所定時間内に次回の急速操舵が検知される場合に、前記初回の急速操舵での駆動電力と前記次回の急速操舵での駆動電力とができるだけ同じになるように、前記電流源と前記副電源を制御することを特徴とする。

本発明は、例えばＲＴＣ（リアトーコントロール）を搭載した車両において、ダブルレーンチェンジを行うときに、副電源の充電状態に応じて、ＲＴＣの作動量を適切に振り分けることができ、運転者に与える違和感を抑制することができる。しかも、主電源が車両前部に設置され、アクチュエータ等が車両後部に設置されて、その間の電力供給路の配線抵抗が大きい場合であっても、電力供給路に昇圧機能を有する電流源を設置したので、配線抵抗による電圧低下を抑制することができ、モータの出力向上を図ることができる。

［２］ 本発明において、前記初回の急速操舵の検知に基づく、前記リアトーコントロールに対する初回のアシスト量と、次回の急速操舵の検知に基づく、前記リアトーコントロールに対する次回のアシスト量とは、絶対値として同等であってもよい。

同等とは、運転者に違和感を与えないレベルをいう。そのため、初回の急速操舵に対する作動量と次回の急速操舵に対する作動量とが絶対値として同等となることから、ＲＴＣを搭載した車両において、例えばダブルレーンチェンジを行う場合に生ずるおそれがある、運転者に与える違和感を抑制することができる。

［３］ 本発明において、前記副電源の充電状態が所定値以下の場合には、前記リアトーコントロールへのアシスト力の付与を停止してもよい。

副電源の充電状態が十分でない場合には、次回の急速操舵に対して副電源の電力を使用しても、作動量が初回の急速操舵に対する作動量よりも少なくなることから、運転者に違和感を与えるおそれがある。そこで、初回の急速操舵の段階から、ＲＴＣに対するアシスト動作を停止することで、副電源の充電電力を節約することができると共に、小回りは効かなくなるが、作動力の違いによる違和感を抑制することができる。

［４］ 本発明において、前記急速操舵を検知する手段は、前記車両のステアリングの操舵速度が、予め設定されたしきい値以上の場合に急速操舵として検知し、前記所定時間経過後に検知した前記急速操舵を前記初回の急速操舵として検知してもよい。ＲＴＣは、車両の挙動に基づいて作動量を決定するのが支配的であるため、運転者の操舵の方が事象として早い。すなわち、運転者の操舵→車両挙動→ＲＴＣ作動の順番で動作することから、操舵速度に基づいて急速操舵を検知することで、早期に急速操舵を検知することができ、急速操舵に追従したＲＴＣの作動を実現することができる。

［５］ 本発明において、前記急速操舵を検知する手段による少なくとも前記初回の急速操舵の検知は、障害物の検知に基づいて行ってもよい。

ダブルレーンチェンジは、障害物を回避する際に行われる場合が多いため、少なくとも初回の急速操舵の検知を、障害物の検知に基づいて行うことで、早期に急速操舵を検知することができ、急速操舵に追従したＲＴＣの作動を実現することができる。

本発明によれば、ＲＴＣ等を搭載した車両において、急激な繰り返し操舵（ダブルレーンチェンジ等）を行う状況を予測し、１回目の急速操舵と２回目の急速操舵が同様の操舵感となるように電力をマネージメントしてアクチュエータ等を駆動することができる。

本実施の形態に係る電動操舵装置の構成を示すブロック図である。 供給電流に対する第１供給電力の特性と、供給電流に対する第２供給電力の特性を示す図である。 図３Ａはダブルレーンチェンジの一例を示す説明図であり、図３Ｂは初回の急速操舵と次回の急速操舵の操舵速度の変化を示す波形図である。 本実施の形態に係る電動操舵装置の処理動作を示すフローチャート（その１）である。 本実施の形態に係る電動操舵装置の処理動作を示すフローチャート（その２）である。 図６Ａは通常走行において副電源が満充電でない場合の動作を回路図と共に示す説明図であり、図６Ｂは通常走行において副電源が満充電の場合の動作を回路図と共に示す説明図である。 図７Ａは副電源が満充電の場合における初回の急速操舵に対応した動作を回路図と共に示す説明図であり、図７Ｂは同じく次回の急速操舵に対応した動作を回路図と共に示す説明図である。 図８Ａは第１方式を採用した場合における初回の急速操舵に対応した動作を回路図と共に示す説明図であり、図８Ｂは同じく次回の急速操舵に対応した動作を回路図と共に示す説明図である。 図９Ａは第２方式を採用した場合における初回の急速操舵に対応した動作を回路図と共に示す説明図であり、図９Ｂは同じく次回の急速操舵に対応した動作を回路図と共に示す説明図である。 図１０Ａは第３方式を採用した場合における初回の急速操舵に対応した動作を回路図と共に示す説明図であり、図１０Ｂは同じく次回の急速操舵に対応した動作を回路図と共に示す説明図である。

以下、本発明に係る電動操舵装置の実施の形態例を図１〜図１０Ｂを参照しながら説明する。

先ず、本実施の形態に係る電動操舵装置１０は、図１に示すように、本発明に係る電動操舵装置を、車両のリアトーコントロール（以下、ＲＴＣと記す）に適用したものである。ＲＴＣは、ステアリングの操舵角と車速とに基づいて後輪のトー角を変更する。電動操舵装置は、モータを駆動源としてＲＴＣにアシスト力を付与する。

すなわち、電動操舵装置１０は、モータ１２と、モータ１２に駆動電力を供給するモータ駆動回路１４と、モータ１２の回転力を直動運動に変換して後輪１６のトー角を変更するアクチュエータ１８と、を有する。後輪１６は代表的に１つの後輪を示しているが、２つ以上あってもよい。後輪が複数ある場合は、各後輪に対してそれぞれ電動操舵装置１０が設置されてもよいし、２つの後輪に対して１つの電動操舵装置１０が設置されてもよい。

電動操舵装置１０は、さらに、電流源２０と、副電源２２と、急速操舵判別部２４と、制御部２６と、車両の主電源２７（バッテリ）から電流源２０に供給される電流（第１供給電流値Ｉ１）を検知する第１電流検知部２８ａと、電流源２０に印加される電圧（第１電圧値Ｖ１）を検知する第１電圧検知部３０ａと、電流源２０から出力される電流（出力電流値Ｉｏ）を検知する出力電圧検知部３２と、モータ駆動回路１４に供給される電流（第２供給電流値Ｉ２）を検知する第２電流検知部２８ｂと、モータ駆動回路１４に印加される電圧（第２電圧値Ｖ２）を検知する第２電圧検知部３０ｂと、副電源２２の両端電圧値Ｖａを検知する副電源電圧検知部３４と、を有する。

電流源２０は、車両の主電源２７とモータ駆動回路１４との間の電力供給路３６の途中に挿入接続されている。この電流源２０は、出力電流値Ｉｏを所定の値に制限すると共に電源電圧を昇圧して出力可能な昇圧機能を有する。電流源２０は、キャパシタ３５を内蔵する例えば昇圧チョッパ方式のＤＣ−ＤＣコンバータにて構成することができ、出力電流値Ｉｏを、制御部２６からの指示信号に基づいた電流値に制限する。

副電源２２は、電流源２０とモータ駆動回路１４との間の電力供給路３６と接地間に接続され、電流源２０の出力電力を蓄電してモータ駆動回路１４に供給可能となっている。具体的には、電力供給路３６と接地間に接続されたキャパシタ３８と、電力供給路３６とキャパシタ３８との間に接続されたスイッチ４０とを有する。スイッチ４０は、制御部２６からのスイッチング信号（オン信号Ｓｏ、オフ信号Ｓｆ）に基づいて開閉動作を行う。これについては後述する。

急速操舵判別部２４は、ステアリングの舵角センサ４２からの操舵角度θを微分して求めた操舵速度ｖθに基づいて急速操舵であるかどうかを判別する。例えば得られた操舵速度ｖθが予め設定されたしきい値ｖθｔｈ以上の場合に急速操舵であるとして、制御部２６に、急速操舵検知信号Ｓａを出力する。

制御部２６は、電流制限指示部４４と、供給電流演算部４６、充放電指示部４８、作動停止指示部５０と、を有する。

電流制限指示部４４は、通常走行の場合に、電流源２０からの出力電流値Ｉｏが、電流源２０への供給電力（第１供給電力Ｐ１と記す）とモータ駆動回路１４への供給電力（第２供給電力Ｐ２と記す）との差が最も大きくなる電流値（第１目標電流値Ｉｏ１）となるように、電流源２０への制御信号Ｓｃの属性を変更する。電流源２０が例えばスイッチングレギュレータを有するＤＣ−ＤＣコンバータであれば、半導体スイッチのゲートに印加されるスイッチング制御信号のパルス幅を変更する。なお、第２供給電力Ｐ２は、モータ１２での消費電力でもある。

ここで、供給電流に対する第１供給電力Ｐ１の特性は、図２の曲線Ｄａに示すように、上に凸の湾曲状とされた特性となっている。一方、供給電流に対する第２供給電力Ｐ２の特性は、図２の直線Ｄｂに示すように、第２供給電流値Ｉ２の増加に従って、第２供給電力Ｐ２が比例的に上昇する特性となっている。

直線Ｄｂは曲線Ｄａの頂点５２を通る。頂点５２に対応する供給電流よりも低い供給電流の範囲Ｚａでは、第１供給電力Ｐ１＞第２供給電力Ｐ２の関係になっており、その差が余裕分Ｐａとなる。この範囲Ｚａのうち、第１供給電力Ｐ１と第２供給電力Ｐ２の差（余裕分Ｐａ）が最も大きい供給電流値を予め実験やシミュレーションで求めておき、この供給電流値を第１目標電流値Ｉｏ１として、制御部２６内の第１レジスタＲ１に登録しておく。

また、第１供給電力Ｐ１のうち、頂点５２に対応する電力が第１供給電力Ｐ１の最大値である。この最大の第１供給電力Ｐ１に対応する供給電流値を第２目標電流値Ｉｏ２として制御部２６内の第２レジスタＲ２に登録しておく。第１供給電力Ｐ１の最大値は、電動操舵装置１０に設置されるモータ１２によって異なり、モータ１２に基づいて設定された所定の最大電力値である。

そして、電流制限指示部４４は、通常走行の際に、第１レジスタＲ１から第１目標電流値Ｉｏ１を読み出し、電流源２０からの出力電流値Ｉｏが第１目標電流値Ｉｏ１となるように、電流源２０への制御信号Ｓｃの属性（例えばパルス幅等）を変更する。

供給電流演算部４６は、急速操舵（初回の急速操舵）があった場合に、初回の急速操舵による第２供給電流値Ｉ２と、所定時間Ｔａ内に生じるであろう次回の急速操舵による第２供給電流値Ｉ２とを演算する。この演算は、副電源２２の充電状態に基づいて行われる。所定時間Ｔａは、電流源２０のキャパシタ３５が充電されるに十分な時間である。キャパシタ３５には最大の第１供給電力Ｐ１（図２参照）に相当する電力（最大充電電力と記す）が充電可能に設定されている。所定時間Ｔａは、電流源２０のキャパシタ３５に電力が充電されていない状態から最大充電電力が充電されるのに十分な時間が設定される。

短時間に急速操舵が２回繰り返される代表例として、ダブルレーンチェンジが挙げられる。ダブルレーンチェンジは、図３Ａの矢印Ａに示すように、例えば第１レーンＬ１を直進走行していた車両（図示せず）が、ある地点で例えば左側に急速に操舵（初回の急速操舵）して第２レーンＬ２に移るや否や、右側に急速に操舵（次回の急速操舵）して直進走行する場合がある。もちろん、第２レーンＬ２を直進走行していた車両が、ある地点で例えば右側に急速に操舵（初回の急速操舵）して第１レーンＬ１に移るや否や、左側に急速に操舵（次回の急速操舵）して直進走行する場合がある。

供給電流演算部４６は、上述したように、初回の急速操舵があった場合に、初回の急速操舵による第２供給電流値Ｉ２に加えて、所定時間Ｔａ内に生じるであろう次回の急速操舵による第２供給電流値Ｉ２も演算する。そして、図３Ｂに示すように、この初回の急速操舵を検知した時点ｔ１から次回の急速操舵を検知した時点ｔ２までの時間Ｔｂが、所定時間Ｔａよりも短い場合に初めて、予め演算された次回の急速操舵による第２供給電流値Ｉ２を適用することとなる。

供給電流演算部４６は、以下のようにして第２供給電流値Ｉ２を演算する。

副電源２２の充電状態が満充電の場合、初回の急速操舵による電流源２０からの出力電流値Ｉｏを、第２レジスタＲ２に記憶された第２目標電流値Ｉｏ２とする（図７Ａ参照）。この第２目標電流値Ｉｏ２が初回の急速操舵による第２供給電流値Ｉ２となる。次回の急速操舵による第２供給電流値Ｉ２は、副電源２２からの放電電流値Ｉｄとなる（図７Ｂ参照）。この場合、初回と次回とで同じ電流値（共に第２目標電流値Ｉｏ２）がモータ駆動回路１４に供給されるため、ＲＴＣに対する初回の作動量（アシスト量）と次回の作動量（アシスト量）を絶対値として同じにすることができ、しかも、初回及び次回共に最大の供給電力に基づく作動量を得ることができる。「絶対値として」とは、アシスト量の大小関係をみる場合に操舵方向を考慮しないことを示す。以下同様である。

副電源２２の充電状態が満充電でない場合（充電状態が十分でない場合を除く）は、３つの方式（第１方式〜第３方式）がある。

第１方式は、初回の急速操舵による電流源２０からの出力電流値Ｉｏを、第２レジスタＲ２に記憶された第２目標電流値Ｉｏ２とする。この場合も、第２目標電流値Ｉｏ２が初回の急速操舵による第２供給電流値Ｉ２となる（図８Ａ参照）。次回の急速操舵による第２供給電流値Ｉ２は、副電源２２からの放電電流値Ｉｄとなる（図８Ｂ参照）。この第１方式では、初回と次回とで異なった電流値がモータ駆動回路１４に供給される。初回は第２目標電流値Ｉｏ２が供給され、次回は放電電流値Ｉｄ（＜Ｉｏ２）が供給される。そのため、ＲＴＣに対する初回の作動量（アシスト量）と比して次回の作動量（アシスト量）がやや少なくなる。従って、初回の作動量（絶対値）と次回の作動量（絶対値）との差が小さく、初回と次回とで運転者に違和感を与えない程度に、初回の作動量と次回の作動量とが絶対値として同等とみなす程度であれば好ましい。

第２方式は、副電源２２の両端電圧値Ｖａから副電源２２の放電電流値Ｉｄを算出する。そして、初回の急速操舵による電流源２０からの出力電流値Ｉｏを、算出した放電電流値Ｉｄとする。この出力電流値Ｉｏが初回の急速操舵による第２供給電流値Ｉ２となる（図９Ａ参照）。次回の急速操舵による第２供給電流値Ｉ２は、副電源２２からの放電電流値Ｉｄとなる（図９Ｂ参照）。この第２方式は、初回の第２供給電流値Ｉ２を、算出した副電源２２の放電電流値Ｉｄとするため、初回及び次回共に、最大の供給電力よりも低い供給電力となるが、初回の作動量と次回の作動量を絶対値として同じにすることができる。

第３方式は、副電源２２の両端電圧値Ｖａから副電源２２の放電電流値Ｉｄを割り出す。そして、初回の急速操舵による電流源２０からの出力電流値Ｉｏを、第２レジスタＲ２に記憶された第２目標電流値Ｉｏ２と割り出した放電電流値Ｉｄとの平均値Ｉａｖｅ（＝（Ｉｏ２＋Ｉｄ）／２）とする。この平均値Ｉａｖｅが初回の急速操舵による第２供給電流値Ｉ２となる（図１０Ａ参照）。次回の急速操舵による電流源２０からの出力電流値Ｉｏは、第２目標電流値Ｉｏ２から上述の平均値Ｉａｖｅを差し引いた電流値とする。この電流値と副電源２２からの放電電流値Ｉｄとが合わさって第２供給電流値Ｉ２となる（図１０Ｂ参照）。この第３方式においても、初回及び次回共に、最大の供給電力よりも低い供給電力となるが、初回の作動量と次回の作動量を絶対値として同じにすることができる。しかも、初回及び次回の第２供給電流値Ｉ２を共に（Ｉｏ２＋Ｉｄ）／２（＞Ｉｄ）にすることができるため、初回及び次回の供給電力を第２方式よりも大きくすることができる。

電流制限指示部４４は、第２供給電流値Ｉ２が、供給電流演算部４６にて演算された供給電流値となるように、電流源２０への制御信号Ｓｃの属性（例えばパルス幅等）を変更する。

充放電指示部４８は、車両の通常走行時において、副電源２２が満充電となっていない場合に、スイッチ４０をオン動作するためのオン信号Ｓｏを出力する。これによって、第１供給電力Ｐ１の一部（余裕分Ｐａ）がスイッチ４０を介して副電源２２に充電される。また、充放電指示部４８は、車両の通常走行時において、副電源２２が満充電となった場合にスイッチ４０をオフ動作するためのオフ信号Ｓｆを出力する。これによって、スイッチ４０がオフとなり、副電源２２は電力供給路３６から切り離される。

副電源２２の満充電は、放電時に副電源２２から最大の第２供給電力（図２の特性図参照）に対応する第２供給電流値Ｉ２が出力される程度の電荷量が副電源２２に蓄積された状態としている。このときの両端電圧値Ｖａを予め実験やシミュレーションで求めておき、この両端電圧値Ｖａを上限しきい値Ｖａｔｈ１として制御部２６の第３レジスタＲ３に記憶しておく。そして、充放電指示部４８は、副電源電圧検知部３４からの両端電圧値Ｖａが上限しきい値Ｖａｔｈ１以上となった段階で、副電源２２が満充電状態と判断し、スイッチ４０にオフ信号Ｓｆを出力する。

さらに、充放電指示部４８は、初回の急速操舵が検知された場合に、スイッチ４０にオフ信号Ｓｆを出力して、スイッチ４０をオフにする。これによって、初回の急速操舵に基づくモータ駆動回路１４への電力供給を電流源２０からのみとする。初回の急速操舵が検知された時点ｔ１（図３Ｂ参照）から所定時間Ｔａ内に次の急速操舵が検知された場合、充放電指示部４８は、スイッチ４０にオン信号Ｓｏを出力して、スイッチ４０をオンにする。これによって、次の急速操舵に基づくモータ駆動回路１４への電力供給を副電源２２からのみ、あるいは電流源２０及び副電源２２からとする。

作動停止指示部５０は、初回の急速操舵が検知された段階において、副電源２２での充電状態が十分でない場合に、初回の急速操舵が検知された時点から一定時間Ｔｃにわたって、モータ駆動回路１４に停止信号Ｓｓを出力する。モータ駆動回路１４は、停止信号Ｓｓの入力期間中、モータ１２への電力供給を停止する。すなわち、ＲＴＣに対するアシスト動作を停止する。なお、一定時間Ｔｃとしては、電流源２０のキャパシタ３５が充電されるに十分な時間であればよく、所定時間Ｔａと同じでもよい。

ここで、副電源２２での充電状態が十分でないとは、副電源２２の放電時に第２目標電流値Ｉｏ２に係数ｋ１（０＜ｋ１＜１）を乗算した電流値が出力される程度の電荷量しか副電源２２に蓄積されていない状態をいう。このときの両端電圧値Ｖａを予め実験やシミュレーションで求めておき、この両端電圧値Ｖａを下限しきい値Ｖａｔｈ２として制御部２６の第４レジスタＲ４に記憶しておく。そして、作動停止指示部５０は、初回の急速操舵が検知された段階において、副電源電圧検知部３４からの両端電圧値Ｖａが下限しきい値Ｖａｔｈ２未満である場合に、副電源２２が充電不十分と判断し、一定時間Ｔｃにわたってモータ駆動回路１４に停止信号Ｓｓを出力する。

係数ｋ１は、以下の事項を考慮して設定することが好ましい。すなわち、係数ｋ１は、次回の第２供給電流値Ｉ２の許容範囲（特に、下限値）を決めるパラメータでもある。上述の供給電流演算部４６での演算方式として例えば第１方式を採用した場合、係数ｋ１が小さすぎると、初回の第２供給電流値Ｉ２に比して次回の第２供給電流値Ｉ２が運転者に違和感を与える程度に小さくなるおそれがある。係数ｋ１が大きすぎると、モータ駆動回路１４の動作が頻繁に停止するおそれがある。そこで、係数ｋ１を、運転者に違和感を与えることなく、しかも、モータ駆動回路１４の動作が頻繁に停止することがない範囲に設定する。例えば３／４〜５／６の範囲等が挙げられる。

次に、本実施の形態に係る電動操舵装置１０の処理動作について図４〜図１０Ｂを参照しながら説明する。

先ず、図４のステップＳ１において、急速操舵判別部２４は、ステアリングの操舵があったか否かを判別する。この判別は、ステアリングの舵角センサ４２からの操舵角値θに基づいて行われる。

ステップＳ２において、急速操舵判別部２４は、今回の操舵が急速操舵であるか否かを判別する。この判別は、舵角センサ４２からの操舵角値θを微分して求めた操舵速度がしきい値ｖθｔｈ以上であるかどうかで行われる。

急速操舵でなければ、通常走行であるとしてステップＳ３に進み、充放電指示部４８は、副電源２２が満充電状態であるか否かを判別する。この判別は、副電源２２の両端電圧値Ｖａが上限しきい値Ｖａｔｈ１以上であるかどうかで行われる。

副電源２２が満充電状態でなければ、ステップＳ４に進み、充放電指示部４８は、スイッチ４０にオン信号Ｓｏを出力する。これによって、スイッチ４０がオン動作し、副電源２２は電力供給路３６に電気的に接続される。

副電源２２が満充電状態であれば、ステップＳ５に進み、充放電指示部４８は、スイッチ４０にオフ信号Ｓｆを出力する。これによって、スイッチ４０がオフ動作し、副電源２２は電力供給路３６から電気的に切り離される。

ステップＳ４又はステップＳ５での処理が終了した段階で、ステップＳ６に進み、電流制限指示部４４は、第１レジスタＲ１から第１目標電流値Ｉｏ１（余裕分Ｐａが最も大きい供給電流値）を読み出し、第２供給電流値Ｉ２が第１目標電流値Ｉｏ１となるように、電流源２０への制御信号Ｓｃの属性（例えばパルス幅等）を変更する。

これによって、副電源２２が満充電でない場合は、図６Ａに示すように、電流源２０からの出力電流値Ｉｏのうち、モータ駆動回路１４に対して第１目標電流値Ｉｏ１が供給され、副電源２２に対して余裕分Ｐａに相当する電流値Ｉｅが供給される。この場合、電流源２０での昇圧によって、主電源２７からの第１供給電流値Ｉ１が増える。すなわち、主電源２７からの第１供給電力Ｐ１のうち、第２供給電流値Ｉ２に対応する電力がモータ１２によって消費され、残りの余裕分Ｐａが副電源２２に充電される。

副電源２２が満充電状態であれば、図６Ｂに示すように、電流源２０からの出力電流値Ｉｏが第２供給電流値Ｉ２としてモータ駆動回路１４に供給される。この場合、電流源２０での昇圧によって、第１供給電力Ｐ１に相当する電力がモータ１２によって消費され、モータ１２の出力が向上する。

次のステップＳ７において、制御部２６は、電動操舵装置１０に対する終了要求（電源断、メンテナンス等）があるか否かを判別する。終了要求がなければ、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。

一方、上述のステップＳ２において、今回の操舵が急速操舵であると判別された場合は、図５のステップＳ８に進み、制御部２６は、今回の急速操舵が初回の急速操舵として、所定時間Ｔａの計時を開始する。

その後、ステップＳ９において、作動停止指示部５０は、副電源２２の充電状態が十分であるか否かを判別する。この判別は、副電源２２の両端電圧値Ｖａが第４レジスタＲ４に記憶された下限しきい値Ｖａｔｈ２以上であるかどうかで行われる。

副電源２２の充電状態が十分であれば、ステップＳ１０に進み、充放電指示部４８は、副電源２２が満充電状態であるか否かを判別する。満充電であれば、ステップＳ１１に進み、供給電流演算部４６は、初回の急速操舵による電流源２０からの出力電流値Ｉｏとして、第２レジスタＲ２に記憶された第２目標電流値Ｉｏ２に設定する。

満充電でなければ、ステップＳ１２に進み、供給電流演算部４６は、初回の第２供給電流値Ｉ２、すなわち、電流源２０からの出力電流値Ｉｏを、上述した第１方式〜第３方式のうち、予め設定された方式に従って演算（設定）する。演算の手法は、すでに述べたので、ここではその説明を省略する。なお、第３方式の場合は、このステップＳ１２において、初回の第２供給電流値Ｉ２の他、次回の急速操舵に対する電流源２０からの出力電流値Ｉｏも設定する。

ステップＳ１１又はステップＳ１２での処理が終了した段階で、次のステップＳ１３に進み、充放電指示部４８は、スイッチ４０にオフ信号Ｓｆを出力して、副電源２２を電力供給路３６から切り離す。

ステップＳ１４に進み、初回の急速操舵に対する初回の第２供給電流値Ｉ２をモータ駆動回路１４に供給する。具体的には、電流制限指示部４４は、ステップＳ１１又はステップＳ１２での演算にて設定された電流値を読み出し、第２供給電流値Ｉ２がその電流値となるように、電流源２０への制御信号Ｓｃの属性（例えばパルス幅等）を変更する。これによって、モータ駆動回路１４に対して初回の第２供給電流値Ｉ２が供給されることとなる。

すなわち、副電源２２が満充電の場合は、図７Ａに示すように、電流源２０から第２目標電流値Ｉｏ２に調整された電流値が出力され、初回の第２供給電流値Ｉ２としてモータ駆動回路１４に供給される。第１方式の場合も、図８Ａに示すように、電流源２０から第２目標電流値Ｉｏ２に調整された電流値が出力され、モータ駆動回路１４に供給される。第２方式の場合は、図９Ａに示すように、電流源２０から副電源２２の放電電流値Ｉｄ（第２方式にて割り出された放電電流値）に調整された電流値が出力され、モータ駆動回路１４に供給される。第３方式の場合は、図１０Ａに示すように、電流源２０から第２目標電流値Ｉｏ２と副電源２２の放電電流値Ｉｄとの平均値Ｉａｖｅに調整された電流値が出力され、モータ駆動回路１４に供給される。

その後、ステップＳ１５において、急速操舵判別部２４は、ステアリングの操舵があったか否かを判別する。

ステップＳ１６において、急速操舵判別部２４は、今回の操舵が急速操舵であるか否かを判別する。急速操舵であれば、ステップＳ１７に進み、制御部２６は、ステップＳ８での所定時間Ｔａの計時開始時点から所定時間Ｔａ内であるか否かを判別する。所定時間Ｔａ内であれば、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、２回目の急速操舵に対する第２回の第２供給電流値Ｉ２をモータ駆動回路１４に供給する。具体的には、副電源２２が満充電の場合、又は演算方式が第１方式あるいは第２方式の場合は、充放電指示部４８は、スイッチ４０にオン信号Ｓｏを出力して、副電源２２を電力供給路３６に接続する。これによって、副電源２２からの放電電流値Ｉｄが第２回の第２供給電流値Ｉ２としてモータ駆動回路１４に供給される。

一方、演算方式が第３方式の場合は、ステップＳ１２にて演算された次回の急速操舵に対する電流源２０からの出力電流値（第２目標電流値Ｉｏ２から平均値Ｉａｖｅを差し引いた電流値（Ｉｏ２−Ｉａｖｅ））を読み出し、電流源２０からの出力電流値Ｉｏが、読み出した電流値（Ｉｏ２−Ｉａｖｅ）となるように、電流源２０への制御信号Ｓｃの属性（例えばパルス幅等）を変更する。これによって、電流源２０から電流値（Ｉｏ２−Ｉａｖｅ）が出力することとなる。さらに、充放電指示部４８は、スイッチ４０にオン信号Ｓｏを出力して、副電源２２を電力供給路３６に接続する。これによって、電流源２０からの電流値（Ｉｏ２−Ｉａｖｅ）と副電源２２からの放電電流値Ｉｄとが合わさって第２回の第２供給電流値Ｉ２としてモータ駆動回路１４に供給される。

すなわち、副電源２２が満充電の場合は、図７Ｂに示すように、副電源２２の放電電流値Ｉｄに相当する電流値が、第２回の第２供給電流値Ｉ２としてモータ駆動回路１４に供給される。第１方式及び第２方式の場合も、図８Ｂ及び図９Ｂに示すように、副電源２２の放電電流値Ｉｄに相当する電流値がモータ駆動回路１４に供給される。第３方式の場合は、図１０Ｂに示すように、電流源２０から、電流値（Ｉｏ２−Ｉａｖｅ）に調整された電流値が出力され、副電源２２から放電電流値Ｉｄに相当する電流値が出力される。その結果、電流値（Ｉｏ２−Ｉａｖｅ）と放電電流値Ｉｄとを合計した電流値がモータ駆動回路１４に供給される。

上述のステップＳ１７において、第２回の急速操舵が所定時間Ｔａ後に行われたものと判別された場合は、この第２回の急速操舵を初回の急速操舵とみなして、ステップＳ８に戻り、該ステップＳ８以降の処理を繰り返す。

一方、上述のステップＳ１６において、今回の急速操舵が第２回の急速操舵でないと判別された場合は、図４のステップＳ３に戻り、該ステップＳ３以降の処理を繰り返す。

また、上述のステップＳ９において、副電源２２での充電状態が充電不十分であると判別された場合は、ステップＳ１９に進み、作動停止指示部５０は、モータ駆動回路１４に一定時間Ｔｃにわたって停止信号Ｓｓを出力する。モータ駆動回路１４は、停止信号Ｓｓの入力期間中、モータ１２への電力供給を停止する。すなわち、ＲＴＣに対するアシスト動作を停止する。

ステップＳ１８での処理、あるいはステップＳ１９での処理が終了した段階で、図４のステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。

そして、図４のステップＳ７において、終了要求であると判別された段階で、この電動操舵装置１０での処理が終了する。

通常、ＲＴＣ等を搭載した車両において、急激な繰り返し操舵（ダブルレーンチェンジ等）を行う場合に、主電源２７からの電力供給の状態によっては、１回目の急速操舵に対するアシスト動作と、２回目の急速操舵に対するアシスト動作に違いが生じる場合がある。例えば１回目では、急速操舵に追従してＲＴＣへのアシスト動作が機能したが、２回目では、電力不足によって、アシスト動作が急速操舵に追従できない場合等である。このような場合、運転者に対して、操舵上の違和感を与えるおそれがある。また、ＲＴＣは、アクチュエータ１８が車両後部にあることから、一般的に車両前部にある主電源２７と距離的に遠く、配線抵抗が大きい。そのため、電圧低下が起こり易く、急激な転舵に対応するための応答性の高い動作が困難になり易い、という問題もある。

しかし、本実施の形態に係る電動操舵装置１０においては、ＲＴＣを搭載した車両において、ダブルレーンチェンジを行うときに、副電源２２の充電状態に応じて、ＲＴＣの作動量を適切に振り分けることができ、運転者に与える違和感を抑制することができる。しかも、主電源２７が車両前部に設置され、アクチュエータ１８等が車両後部に設置されて、その間の電力供給路３６の配線抵抗が大きい場合であっても、電力供給路３６に昇圧機能を有する電流源２０を設置したので、配線抵抗による電圧低下を抑制することができ、モータ１２の出力向上を図ることができる。

また、本実施の形態は、供給電流演算部４６での副電源２２の充電状態に応じた演算方式からもわかるように、初回のしきい値ｖθｔｈ以上の操舵速度（初回の急速操舵）の入力に基づく電動操舵装置１０の作動量と、次回のしきい値ｖθｔｈ以上の操舵速度（次回の急速操舵）の入力に基づく電動操舵装置１０の作動量とを、絶対値として同等としている。同等とは、上述したように、運転者に違和感を与えないレベルをいう。そのため、初回の急速操舵に対する作動量と次回の急速操舵に対する作動量とが絶対値として同等となることから、ＲＴＣを搭載した車両において、例えばダブルレーンチェンジを行う場合に生ずるおそれがある、運転者に与える違和感を抑制することができる。

さらに、本実施の形態は、副電源２２の充電状態が十分でない場合には、モータ駆動回路１４に一定時間Ｔｃにわたって停止信号Ｓｓを出力して、モータ１２への電力供給を停止するようにしている。すなわち、一定時間Ｔｃにわたって、ＲＴＣに対するアシスト動作を停止する。副電源２２の充電状態が十分でない場合には、次回の急速操舵に対して副電源２２の電力を使用しても、作動量が初回の急速操舵に対する作動量よりも少なくなることから、運転者に違和感を与えるおそれがある。そこで、初回の急速操舵の段階から、ＲＴＣに対するアシスト動作を停止することで、副電源２２の充電電力を節約することができると共に、小回りは効かなくなるが、作動力の違いによる違和感を抑制することができる。

本実施の形態では、初回の急速操舵の検知を、初回のしきい値ｖθｔｈ以上の操舵速度の入力に基づいて行い、次回の急速操舵の検知を、次回のしきい値ｖθｔｈ以上の操舵速度の入力に基づいて行っている。ＲＴＣは、車両の挙動に基づいて作動量を決定するのが支配的であるため、運転者の操舵の方が事象として早い。すなわち、運転者の操舵→車両挙動→ＲＴＣ作動の順番で動作することから、操舵速度に基づいて急速操舵を検知することで、早期に急速操舵を検知することができ、急速操舵に追従したＲＴＣの作動を実現することができる。

上述の例では、急速操舵判別部２４において、操舵速度に基づいて急速操舵の検知を行ったが、以下の方法で行ってもよい。

すなわち、急速操舵判別部２４は、図示しないカメラからの画像やレーダーからの出力波の反射波等に基づいて、障害物を検知した場合に、制御部２６に急速操舵検知信号Ｓａを出力してもよい。ダブルレーンチェンジは、障害物を回避する際に行われる場合が多いため、少なくとも初回の急速操舵の検知を、障害物の検知に基づいて行うことで、早期に急速操舵を検知することができ、急速操舵に追従したＲＴＣの作動を実現することができる。

あるいは、急速操舵判別部２４は、衝突回避支援制御システムからの信号に基づいて、急速操舵であるかどうかを判別してもよい。衝突回避支援制御システムは、図示しないカメラからの画像やレーダーからの出力波の反射波等に基づいて、障害物や他の車両との衝突の可能性を数値データとして出力する。急速操舵判別部２４は、衝突回避支援制御システムからの数値データがしきい値以上の場合に、急速操舵が行われるとして、制御部２６に、急速操舵検知信号Ｓａを出力する。

また、上述の例では、本実施の形態に係る電動操舵装置１０をＲＴＣに適用した例を示したが、その他、前輪の操舵をアシストするパワーステアリング装置に適用してもよい。この場合、アクチュエータ１８は、モータ１２の回転力を直動運動に変換して前輪を操舵する。もちろん、ＲＴＣとパワーステアリング装置を装備した車両に対しては、ＲＴＣとパワーステアリング装置に対してそれぞれ個別に電動操舵装置を適用してもよい。

［実施の形態のまとめ］
以上説明したように、本実施の形態に係る電動操舵装置１０は、モータ１２を駆動源として操舵系にアシスト力を付与する電動操舵装置であって、主電源２７とモータ１２に駆動電力を供給するモータ駆動回路１４との間の電力供給路３６の途中に、出力電流値Ｉｏを所定の値に制限すると共に電源電圧を昇圧して出力可能な昇圧機能を有する電流源２０と、電流源２０の出力電力を蓄電してモータ駆動回路１４に供給可能な副電源２２とを有し、さらに、運転者による急速操舵を検知する手段を備え、運転者による初回の急速操舵が検知された場合に、副電源２２の状態に基づき、所定時間Ｔａ内に生じる次回の急速操舵に対応できるように、駆動電力をコントロールする。

本実施の形態において、初回の急速操舵の検知に基づく初回の作動量と、次回の急速操舵の検知に基づく次回の作動量とは、絶対値として同等であってもよい。

本実施の形態において、副電源２２の充電状態が所定値（副電源２２の両端電圧値Ｖａが下限しきい値Ｖａｔｈ２未満）の場合には、操舵系へのアシスト力の付与を停止してもよい。

本実施の形態において、少なくとも初回の急速操舵の検知は、初回の所定値（しきい値ｖθｔｈ）以上の操舵速度（ｖθ）の入力に基づいて行ってもよい。

本実施の形態において、少なくとも初回の急速操舵の検知は、障害物の検知に基づいて行ってもよい。

なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…電動操舵装置 １２…モータ
１４…モータ駆動回路 １６…後輪
１８…アクチュエータ ２０…電流源
２２…副電源 ２４…急速操舵判別部
２６…制御部 ２７…主電源
３６…電力供給路 ４４…電流制限指示部
４６…供給電流演算部 ４８…充放電指示部
５０…作動停止指示部

Claims (5)

1. モータを駆動源として、車両のリアトーコントロールにアシスト力を付与する電動操舵装置であって、
   主電源と前記モータに駆動電力を供給する駆動回路との間の電力供給路の途中に、出力電流値を所定の値に制限すると共に電源電圧を昇圧して出力可能な昇圧機能を有する電流源と、
   前記電流源の出力電力を蓄電して前記駆動回路に供給可能な副電源と、
   運転者による急速操舵を検知する手段と、
   制御部とを備え、
   前記電流源は、キャパシタを内蔵するＤＣ−ＤＣコンバータにて構成され、
   前記制御部は、運転者による初回の急速操舵が検知された後、所定時間内に次回の急速操舵が検知される場合に、前記初回の急速操舵での駆動電力と前記次回の急速操舵での駆動電力とができるだけ同じになるように、前記電流源と前記副電源を制御することを特徴とする電動操舵装置。
2. 請求項１記載の電動操舵装置であって、
   前記初回の急速操舵の検知に基づく、前記リアトーコントロールに対する初回のアシスト量と、次回の急速操舵の検知に基づく、前記リアトーコントロールに対する次回のアシスト量とは、絶対値として同等であることを特徴する電動操舵装置。
3. 請求項１又は２記載の電動操舵装置であって、
   前記副電源の充電状態が所定値以下の場合には、前記リアトーコントロールへのアシスト力の付与を停止することを特徴とする電動操舵装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動操舵装置であって、
   前記急速操舵を検知する手段は、前記車両のステアリングの操舵速度が、予め設定されたしきい値以上の場合に急速操舵として検知し、前記所定時間経過後に検知した前記急速操舵を前記初回の急速操舵として検知することを特徴とする電動操舵装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動操舵装置であって、
   前記急速操舵を検知する手段による少なくとも前記初回の急速操舵の検知は、障害物の検知に基づいて行うことを特徴とする電動操舵装置。

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