JP2018058418A - 緊急操舵支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】緊急操舵支援システムを提供する。【解決手段】運転者の操舵をアシストするアシストモータ１８、及び、アシストモータのｑ軸電圧飽和度Ｖqsatに基づきアシストモータのｄ軸電流指令値Ｉｄ*を算出するｄ軸電流指令演算部を含みアシストモータの駆動を制御するＥＰＳ−ＥＣＵ２を有する電動パワーステアリング装置１３と、自車両の周辺情報に基づく予測により、運転者が現在のハンドルの位置を緊急に変化させる必要のある緊急操舵要求が発生したことを判定する緊急操舵要求判定装置４０と、を備える。負の値であるｄ軸電流指令値の絶対値が増加する場合の時間あたりのｄ軸電流指令値の変化量を、立ち上がり勾配とする。緊急操舵の必要があると緊急操舵要求判定装置に判定された場合、ｄ軸電流指令演算部はｄ軸電流指令値の立ち上がり勾配を、緊急操舵の要求がない通常時のｄ軸電流指令値の立ち上がり勾配よりも大きくする。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用の操舵支援システムに関する。

自車両周囲の障害物に衝突する危険性のある状況や、自車両が走行する車線を逸脱する可能性のある状況において、緊急時に操舵支援を行うシステムが知られている。たとえば、特許文献１においては緊急操舵が必要な際に、操舵支援システムが操舵方向に自らトルクを発生し、回避を支援するシステムが開示されている。

通常、操舵支援システムがトルクを発生し操舵を支援する際、ｄ軸電流指令値の勾配が大きいとｄｑ軸電流変動も大きくなる。ｄｑ軸の大きな電流変動により引き起こされるトルク変動は振動や騒音の原因となる。また、運転者の操作感覚もよくない。

そのため、一般に電動パワーステアリング装置で弱め界磁制御を行う場合にはｄ軸電流をゆっくりと負側に増加させ、急激なｄｑ軸電流変動が起きないようにして、振動や騒音の問題を回避し、運転者にスムーズな操作感覚を与えている。

特許第５０５３６９２号公報

しかし、緊急操舵のために急速にハンドルを切ろうとしたとき、ｄ軸電流をゆっくり増加させていると、モータ出力の追従が遅れ、ハンドルが重くなるという現象があった。そのため、障害物の衝突回避や車線の逸脱回避時に上記のモータの追従遅れがあると、運転者がハンドル操作に余分な力を必要とし、負担が増すという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、モータ出力の追従を高めることで、余分な力を必要とせずに、緊急操舵時に少ない負担で運転者が障害物や、車線逸脱を回避することが可能となる緊急操舵支援システムを提供する。

本発明は緊急操舵支援システム（１）であって運転者の操舵をアシストするアシストモータ（１８）、及び、アシストモータのｑ軸電圧飽和度（Ｖ_qsat）に基づきアシストモータのｄ軸電流指令値（Ｉｄ^*）を算出するｄ軸電流指令演算部（３８）を含みアシストモータの駆動を制御するＥＰＳ−ＥＣＵ（２）を有する電動パワーステアリング装置（１３）と、自車両の周辺情報に基づく予測により、運転者が現在のハンドルの位置を緊急に変化させる必要のある緊急操舵要求が発生したことを判定する緊急操舵要求判定装置（４０）と、を備える。

ｄ軸電流指令演算部はｑ軸電圧飽和度に基づき、ｄ軸電流指令値を算出する。ここで、負の値であるｄ軸電流指令値の絶対値が増加する場合の時間あたりのｄ軸電流指令値の変化量を、立ち上がり勾配と定義する。自車両の周辺情報に基づく予測により、運転者が現在のハンドルの位置を緊急に変化させる必要のある操舵を緊急操舵と定義する。
自車両の周辺情報に基づいて、緊急操舵の必要があると緊急操舵要求判定装置に判定された場合、ｄ軸電流指令演算部はｄ軸電流指令値の立ち上がり勾配を、緊急操舵の要求がない通常時のｄ軸電流指令値の立ち上がり勾配よりも大きくする。これにより、通常よりも急速に負のｄ軸電流を流す弱め界磁制御が可能となり、電動パワーステアリングのアシストが遅れることがなく、運転者は緊急操舵を負担なく行うことができる。

本発明の操舵支援システムの緊急操舵要求判定装置の構成図である。 本発明の操舵支援システムの電動パワーステアリング装置の構成図である。 ＥＰＳ−ＥＣＵのブロック図である。 第一実施形態による弱め界磁制御のフローチャートである。 第一実施形態による経過時間とｄ軸電流指令値との関係図である。 第二実施形態による経過時間とｄ軸電流指令値との関係図である。 第三実施形態による弱め界磁制御のフローチャートである。 第三実施形態による経過時間とｄ軸電流指令値との関係図である。 第四実施形態による弱め界磁制御のフローチャートである。 第四実施形態による経過時間とｄ軸電流指令値との関係図である。 第五実施形態による弱め界磁制御のフローチャートである。 第五実施形態による経過時間とｄ軸電流指令値との関係図である。 操舵支援システムの他の実施形態における緊急操舵要求判定部の構成図である

以下、本発明の車両用の操舵支援システム及びそれを搭載した車両が、弱め界磁制御を行う複数の実施形態を図面に基づいて説明する。また、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第一実施形態）
図１に本発明の緊急操舵支援システム１の構成を示す。緊急操舵支援システム１は緊急操舵要求判定装置４０と、電動パワーステアリング装置１３を有する。緊急操舵要求判定装置４０は、障害物検出装置６、周辺監視用の電子制御ユニットである周辺監視Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ ｕｎｉｔ７、車速検出装置８、前後加速度センサ９、操舵角度センサ１０、ヨーレートセンサ１１、トルクセンサ１２等を含む。ここで、Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ ｕｎｉｔは以後ＥＣＵと略す。これら各種センサ群の出力信号は運転支援を制御するユニットである運転支援ＥＣＵ５に入力される。運転支援ＥＣＵ５と各種センサ群はＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋによって接続されている。以後、この接続はＣＡＮと略す。運転支援ＥＣＵ５は、図示しないマイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インターフェース及び各種ドライバ等から構成される。電動パワーステアリング装置１３の制御部であるＥＰＳ−ＥＣＵ２と運転支援ＥＣＵ５はＣＡＮにより接続されている。緊急操舵要求の判定は各種センサ群と運転支援ＥＣＵ５との協働によりなされる。その判定方法については以下に詳述する。

障害物及び車線逸脱検出装置６は自車両周辺の物体と車線を検出する。たとえば、電波や超音波等を照射して検出を行うレーダ装置、または、自車両の周辺を撮影して物体の検出を行う撮影装置などが考えられる。本実施形態では、少なくとも自車両の前後方及び側方に存在している物体と、自車両の進行とともに近づいてくる物体を検出できる。また、少なくとも前方に搭載したカメラ等により車線の認識を行い、自車両が道路内のどの位置を走行しているかを認識し、車線逸脱を検出することができる。障害物及び車線逸脱検出装置６はそれらのデータを周辺監視ＥＣＵ７に送信する。

周辺監視ＥＣＵ７は周辺監視部を有し、障害物及び車線逸脱検出装置６の検出結果に基づいて、その物体が監視対象であるかどうか、他車両であるかどうか、車線の混み具合はどうか、等を判定し、そのデータを運転支援ＥＣＵ５に送信する。

車速検出装置８は自車両の速度を検出し、そのデータを運転支援ＥＣＵ５に送信する。前後加速度センサ９は自車両の加速度を検出し、そのデータを運転支援ＥＣＵ５に送信する。操舵角度センサ１０は自車両のハンドル１４の操舵角度を検出し、そのデータを運転支援ＥＣＵ５に送信する。ヨーレートセンサ１１は自車両のヨーレートを検出し、そのデータを運転支援ＥＣＵ５に送信する。トルクセンサ１２は運転者がハンドル１４に加えるトルクを検出しそのデータを運転支援ＥＣＵ５に送信する。

運転支援ＥＣＵ５は各種センサからの送信データを元に、緊急操舵の要求の有無や、要求の大きさを判断する。たとえば障害物については、接近する障害物が自車両からある一定以下の距離に入り衝突が予測される場合、緊急操舵の要求があると判断する。さらに、障害物の自車両への接近速度、大きさ及び形状などの要因を加味して緊急操舵要求の大きさを判断する。

たとえば車線の逸脱については、自車両が現在の速度、加速度及び方向を維持したとき、ある一定の時間以下で現在の走行車線からの逸脱が予測される場合、運転支援ＥＣＵ５は緊急操舵の要求があると判断する。さらに、自車両周辺の他車両の状況や走行路の混雑状況などの要因を加味して緊急操舵要求の大きさを判断する。

または、たとえば自車両が現在の速度、加速度及び方向を維持した場合の、障害物に接触や衝突するまでの時間や、走行車線を逸脱するまでの時間を運転支援ＥＣＵ５が算出してもよい。この時間の算出方法は既知の手段による。以降、この余裕時間をＴＴＥ（Ｔｉｍｅ ｔｏ Ｅｖｅｎｔ）とする。ＴＴＥがあらかじめ設定された閾値のＴＴＥ（以降ＴＴＥ_th）以下になった場合は、運転支援ＥＣＵ５は運転手が緊急操舵を行う必要があると判断する。

なお、ＴＴＥ_thは障害物との接触や衝突までの場合と、車線逸脱するまでの場合とで値を変えてもよいし、同じ値を使用してもよい。障害物との接触や衝突と車線逸脱以外にも何らかの緊急操舵が必要なための要因があれば、運転支援ＥＣＵ５はＴＴＥを算出できる。

運転支援ＥＣＵ５は緊急操舵の必要性、その要因及びＴＴＥ等のデータを電動パワーステアリング装置１３の制御用ユニットであるＥＰＳ−ＥＣＵ２に出力する。また、運転支援ＥＣＵ５は判定前のデータをＥＰＳ−ＥＣＵ２に送信し、ＥＰＳ−ＥＣＵ２に緊急操舵の必要性、その要因及びＴＴＥ等を算出させることもできる。

本実施形態においては、緊急操舵要求に関するデータが出力されるのは電動パワーステアリング装置１３の制御用ユニットであるＥＰＳ−ＥＣＵ２のみだが、エンジン装置３やブレーキ装置４の制御用ユニットにデータを出力し、エンジンコントロールや自動ブレーキ等によりさらに操舵支援を行ってもよい。

図２に電動パワーステアリング装置１３の構成を示す。ハンドル１４に連結されたステアリング軸１５に対して、運転者が与える操舵トルクを補助するトルクを与えるように構成される。ＥＰＳ―ＥＣＵ２はアシストモータ１８とは別の箇所に設けられている。

ステアリング軸１５の上端はハンドル１４に連結され、下端にはピニオン２０が取り付けられている。ピニオン２０に噛み合うラック２１を設けたラック軸２２が配置されている。ピニオン２０とラック２１によって、ラックピニオン機構が形成される。ラック軸２２の両端にはタイロッド２３が設けられ、タイロッド２３の外側端には前輪１７が取り付けられている。

アシストモータ１８は動力伝達機構１６を介して設けられている。アシストモータ１８には電気角速度ωを計測するたとえばレゾルバ１９が設けられている。ＥＰＳ−ＥＣＵ２がアシストモータ１８を制御して回転力を出力させると、この回転力が補助トルクとしてステアリング軸１５に与えられ、運転者のハンドル操作に要する力が軽減される。

次に本発明に係る弱め界磁制御技術を利用した電動パワーステアリング装置１３の制御を行うＥＰＳ−ＥＣＵ２について図３を用いて説明する。本実施形態においては、ベクトル制御を用いた電流フィードバック方式により行われる。

ベクトル制御とはアシストモータの二次磁束軸に一致した軸をｄ軸とし、前記ｄ軸に直交する軸をｑ軸と定義されたｄｑ軸回転座標系上でアシストモータの制御を行うものである。本実施形態ではモータは永久磁石表面貼付型であるとして説明する。永久磁石表面貼付型電動機は弱め界磁制御を行わないとき、ｄ軸電流はたとえば０である。

ここで、一般的な弱め界磁制御について述べる。永久磁石表面貼付型では、たとえば通常はｄ軸電流を０とし、ｑ軸電圧飽和領域で負のｄ軸電流を流す。また、永久磁石埋込型では、たとえば通常領域では高効率運転のため負のｄ軸電流を流し、ｑ軸電圧飽和領域ではこれに負の電流を加算する。

誘導電動機では、界磁電流指令により磁束を直接制御することができる。一方、永久磁石表面貼付型や永久磁石埋込型のような永久磁石同期電動機では界磁磁束を直接制御できないが、ｄ軸電流を流すことでｄ軸電気子反作用による減磁効果を利用してｄ軸方向の磁束を減少させることができ、弱め界磁制御が可能となる。厳密には界磁を直接制御するものではないため、弱め磁束制御と呼ぶ場合もある。

三相二相座標変換部３３には、電力変換器３１からアシストモータ１８へ接続される電力線に設けられた電流センサ３０から相電流検出値が入力される。本実施形態ではＶ相、Ｗ相に設けられた電流センサ３０からＶ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの検出値が入力され、残るＵ相の電流Ｉｕをキルヒホッフの電流則に基づいて推定している。他の実施形態では三相の電流を検出してもよいし、あるいは一相の電流から他の二相の電流を推定する技術を採用してもよい。三相二相座標変換部３３は、得られた三相電流検出値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑにｄｑ変換する。ｄ軸電流Ｉｄは減算器３７に、ｑ軸電流Ｉｑは減算器３６にフィードバックされる。

二相三相座標変換部３２はｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*とｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を三相出力電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に変換する。三相出力電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に基づく電力変換器３１のスイッチング状態の操作については、例えば周知のＰＷＭ制御による。

減算器３６は図示しない上位部からのｑ軸電流指令値Ｉｑ^*とｑ軸電流値Ｉｑとの偏差ΔＩｑを算出する。減算器３７はｄ軸電流指令値Ｉｄ^*とｄ軸電流値Ｉｄとの偏差ΔＩｄを算出する。

ｑ軸電流指令制御演算部３４はΔＩｑが０になるように、ＰＩ制御等によりｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を作成する。ｄ軸電流制御演算部３５は、ΔＩｄが０になるように、ＰＩ制御等によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*を生成する。

ここで、トルクを発生するアシストモータ１８は速度に応じて誘起電圧が増加する。電源に対して電圧指令値が飽和すると、それ以上のトルクを発生できない。この場合、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を負側へ増加させることでさらなるトルク発生が可能となり、速度制御範囲を拡大させることができる。

ｄ軸電流指令演算部３８は、ｑ軸電圧飽和度Ｖ_qsat、ｄ軸電流値Ｉｄ及び運転支援ＥＣＵ５から送信された緊急操舵要求に関する情報を元に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を計算する。ｄ軸電流指令演算部３８がｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を算出する方法については後に詳述する。

まず、ｄ軸電流指令演算部３８が求めるｑ軸電圧飽和度Ｖ_qsatについて説明する。Ｖ_qsatは式（１）によって求められる値で、０から１の範囲にある。

Ｖｄ^*、Ｖｑ^*は、ｑ軸電流制御演算部３４、ｄ軸電流制御演算部３５で生成されたあとにｄ軸電流指令演算部３８にフィードバックされる。またＶ_maxはモータにかかる電圧の最大値である。
ｑ軸電圧飽和度Ｖ_qsatが１．０に近くなるほどｑ軸電圧は飽和に近くなる。ｑ軸電圧飽和度Ｖ_qsatが任意に設定できるｑ軸電圧飽和度閾値Ｖ_qsatth以上となったとき、弱め界磁制御処理を行う必要があるとｄ軸電流指令演算部３８は判定する。

図４で示すフローチャートに従って、ｄ軸電流指令演算部３８はｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を算出する。まず、ステップＳ１０１で緊急操舵要求のありなしを判断する。緊急操舵要求が運転支援ＥＣＵ５から送信されているのであれば、ステップＳ１０２に移る。

ここで、一般的にＣＡＮバスを介した通信速度は早くても１０ｍｓｅｃ程度である。一方、電流フィードバック制御の周期は通常１ｋＨｚ〜数ｋＨｚつまり、数百μｓｅｃから１ｍｓｅｃである。そのため、ＣＡＮバスを介したデータを電流フィードバック制御に使用すると時定数が合わない。そのため、ｄ軸電流指令演算部３８がｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の演算に使用する緊急操舵要求判定、障害物との接近度合、車線逸脱の迫り具合およびＴＴＥ等のデータは次のデータが運転支援ＥＣＵ５から送信されてくるまで、最後に運転支援ＥＣＵ５から送信されたデータを使い続けてもよい。または、データを蓄積しその変化率等から推測したデータを使用してもよい。

緊急操舵要求がある場合、ステップＳ１０２に移り、ｄ軸電流指令演算部３８は急速弱め界磁処理を行い、電動パワーステアリングの追従性をあげる。緊急操舵要求が運転支援ＥＣＵ５から送信されていない場合はステップＳ１０３に移り、通常弱め界磁処理を行う。

通常弱め界磁処理の際のｄ軸電流指令値Ｉｄ^*は以下の式（２）で与えられ、急速弱め界磁処理の際のｄ軸電流指令値Ｉｄ^*は以下の式（３）で与えられる。また、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の初期値は通常０である。

Ａ、Ｈ及びＬは任意に設定できる定数である。急速弱め界磁処理に使用する定数Ｈは通常処理に使う定数Ｌよりも大きく設定される。したがって急速弱め界磁処理は通常処理に比べると、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の絶対値を急速に大きくできる。

定数Ｈの値は、緊急操舵要求を必要とされる要因によって値を変えてもよい。たとえば、障害物との接触や衝突では定数Ｈ₁とし、車線逸脱においては定数Ｈ₂のようにすることも可能である。また、他の要因があれば、それに対応して定数Ｈ₃、定数Ｈ₄と増やしていくことも可能である。複数の緊急操舵要因があり、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の値がそれぞれの要因で異なった場合は、より絶対値の大きい方をｄ軸電流指令値Ｉｄ^*として採用すればよい。

図５に本実施形態における経過時間とｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の関係の一例を示す。Ｖ_qsatは弱め界磁処理を必要とするある一定値をとっている。ここで、負の値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の絶対値が増加する場合のｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の時間あたりの変化量を、立ち上がり勾配とし、負の値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の絶対値が減少する場合のｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の時間あたりの変化量を、立ち下がり勾配とする。たとえば、ｄ軸電流の初期値は０、目標値は−Ｉｄ_maxとする。緊急操舵の要求があるまでの、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の立ち上がり勾配は従来技術通りの通常処理であるが、緊急操舵の要求があったときは、ｄ軸電流の絶対値が急速に増加し、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の立ち上がり勾配が大きくなっていることがわかる。

たとえば、通常弱め界磁処理で０．１Ａ/ｍｓｅｃの傾きで負のｄ軸電流が立ち上がるようにｄ軸電流指令演算部３８はｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を算出しているとする。ＨがＬの三倍の大きさの場合、急速弱め界磁処理では０．３Ａ／ｍｓｅｃの傾きとなる。たとえば、ｄ軸電流の初期値が０Ａで狙い値を−１００Ａとした場合、通常弱め界磁処理では、１０００ｍｓｅｃを要するが、急速弱め界磁処理では３３３ｍｓｅｃである。このように急速にｄ軸電流を減少させることができるので、急にハンドル操作した場合においても、モータの追従がよく安定した操舵支援が可能であるから、運転者は余分な力を必要とせず、負担が少ない。

急速弱め界磁処理処理を行っているとき、ハンドル操作に対するモータ出力の追従性はよくなるが、一方、急激な電流変動がトルク変動を引き起こすため騒音と振動はより増すと考えられる。しかし、緊急操舵中なので支援動作が優先される。

（第二実施形態）
次に第二実施形態について説明する。
本実施形態は運転支援ＥＣＵ５が送信した緊急操舵要求の大きさとして、障害物との接近度合や、車線逸脱の迫り具合に応じて、ｄ軸電流指令演算部３８がｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の立ち上がり勾配を変化させるものである。本実施形態では、Ｖ_qsatは弱め界磁処理を必要とするある一定値をとっている。

障害物との接近度合と、車線逸脱の迫り具合との二つの緊急操舵要因がある場合について説明する。ｄ軸電流指令演算部３８は障害物との距離に任意に設定できる定数Ｘを掛けた値と、１．０のうちどちらか小さい値をＣ₁として取得する。Ｃ₁は補正係数を意味しており、障害物との距離が小さくなるほど、Ｃ₁も小さくなる。

さらに、ｄ軸電流指令演算部３８は車線逸脱の迫り具合に、任意に設定できる定数Ｙを掛けた値と、１．０のうちどちらか小さい値をＣ₂として取得する。Ｃ₂は補正係数を意味しており、障害物との距離が小さくなればなるほど、Ｃ₂も小さくなる。
定数Ｘと定数Ｙは本実施形態では違った値であるが、同じ値を使用してもよい。
他に緊急操舵の要因があれば、それに対応してＣ₃、Ｃ₄と補正係数Ｃを増やすことも可能である。
以上の計算式は式（４）、式（５）のように表される。

式（６）にｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の算出式を示す。障害物との接近度合や車線逸脱の迫り具合という二つの緊急操舵要因ごとに、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*は二つある。この場合、絶対値の大きい方をｄ軸電流指令演算部３８はｄ軸電流指令値Ｉｄ^*として採用すればよい。

定数Ｈ₁は緊急操舵の要因が障害物との接近度合の時のｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の計算に使われる定数であり、定数Ｈ₂は緊急操舵の要因が車線逸脱の迫り具合の時のｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の計算に使われる定数である。定数Ｈ₁と定数Ｈ₂は本実施形態では異なっているが、同じ値を使用してもよい。

障害物との距離が小さくなるほど、あるいは、車線逸脱の迫り具合が高まるほど、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の絶対値は大きく、立ち上がり勾配も大きくなり、より早くｄ軸電流を流すことができ、モータの追従性が上がる。
また、さらに複数の緊急操舵要因がある場合、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*はさらに複数算出されるが、その場合、もっとも大きい絶対値のｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を採用すればよい。

このように障害物との接近度合や車線逸脱の迫り具合に応じてｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の立ち上がり勾配を可変させる。緊急操舵の必要がより高い状況においては、急速弱め界磁処理を補正なしで行うよりも急激にｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を増加させることができる。運転手のより急激な操舵にもアシストモータの出力が追従できるため、運転手の操舵に要する負担をより軽くすることができる。

本実施形態では緊急操舵要求の大きさとして障害物との接近度合や、車線逸脱の迫り具合に応じてｄ軸電流指令演算部３８はｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の立ち上がり勾配を変化させているが、ｄ軸電流指令演算部３８は、余裕時間ＴＴＥに応じてｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の立ち上がり勾配を変化させるようにしてもよい。緊急操舵要求の大きさとしてＴＴＥを使用した場合の補正係数Ｃの算出式（７）と、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の算出式（８）を示す。

ｄ軸電流指令演算部３８はＴＴＥに任意に設定できる定数Ｚを掛けた値と、１．０とのうちどちらか小さい値をＣとして取得する。Ｃは補正係数を意味している。ＴＴＥが小さくなるほど、それに定数Ｚを掛けた値であるＣも小さくなる。

ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*は式（８）で与えられるため、式（７）におけるＣが小さいほど、言い換えればＴＴＥが小さいほど、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の絶対値は大きくなる。緊急操舵の要因が複数あるときは、ｄ軸電流指令演算部３８はそれぞれの要因ごとにｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を計算して、絶対値がもっとも大きいものをｄ軸電流指令値Ｉｄ^*として採用する。

図６に本実施形態において、障害物との接近度合や、車線逸脱の迫り具合をＴＴＥで表した場合の、経過時間とｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の関係の一例を示す。Ｖ_qsatは弱め界磁処理を必要とするある一定値をとっているものとする。ＴＴＥがＴＴＥ_thより大きい場合は、緊急操舵要求がないため、ｄ軸電流指令演算部３８はｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の設定に式（２）を使用して、通常の弱め界磁処理を行っている。ＴＴＥがＴＴＥ_th以下になると、緊急操舵要求ありとして、ｄ軸電流指令演算部３８はｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の設定に式（７）と式（８）を使用して、ＴＴＥに応じてｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を補正しながら、急速弱め界磁処理を行う。

このとき、図６よりＴＴＥが小さくなるにしたがって、点線で表される急速弱め界磁処理を補正なしで行った場合のｄ軸電流指令値Ｉｄ^*よりも、実線で表される急速弱め界磁処理を補正ありで行ったｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の立ち上がり勾配がより大きくなっていることがわかる。

一般的にｄ軸電流指令値Ｉｄ^*は時間あたりの出力で表されることが多い。そのため、障害物との接近度合や、車線逸脱の迫り具合を余裕時間ＴＴＥで求めて、それに応じて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の出力の設定を行うと、上記実施形態の効果に加えて、精度の高い出力が可能となり、より安定した操舵支援が可能になる。

（第三実施形態）
次に第三実施形態について説明する。
ｄ軸電流指令演算部３８の動作を図７のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ３０１で緊急操舵の要求を判定する。緊急操舵要求がある場合、ステップＳ３０２でタイマを０、フラグをオンにする。その後ステップＳ３０７の急速弱め界磁処理を行う。急速弱め界磁処理については、第一実施形態のステップＳ１０２と同様である。

緊急操舵要求がない場合、ステップＳ３０３にてフラグがオンかオフかを判定する。緊急操舵要求もなく、フラグもオフの場合はステップＳ３０６に移り、タイマを０、フラグはオフにして、ステップＳ３０８にて通常の弱め界磁処理を行う。
ステップＳ３０３にてフラグがオンの場合、ステップＳ３０４に移り、タイマがある閾値以上かどうかを判定する。この閾値をＲＴ（Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ）とする。ＲＴは緊急操舵要求がなくなってからも急速弱め界磁を続ける時間であり、任意に設定できる。タイマがＲＴよりも小さいならば、緊急操舵要求がなくても急速弱め界磁処理を続ける。タイマがＲＴ以上であれば、ステップＳ３０４にてタイマを０、フラグはオフにして、ステップＳ３０８に移り通常弱め界磁処理を行う。

タイマが閾値ＲＴよりも小さいのであれば、ステップＳ３０５にて、タイマの数値を増やして、ステップＳ３０７に移り、急速弱め界磁処理を行う。通常弱め界磁処理と急速弱め界磁処理とについては上記実施形態と同様である。

図８に本実施形態における経過時間とｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の関係の一例を示す。Ｖ_qsatは時刻ｔ３１０から、弱め界磁処理を必要とするある一定値をとっているとする。
時刻ｔ３１０から時刻ｔ３１１の間は、緊急操舵要求がないため通常の弱め界磁処理が行われている。
時刻ｔ３１１経過後、ＴＴＥがＴＴＥ_th以下になり、緊急操舵要求が必要とされると、フラグはオンになる。ｄ軸電流指令演算部３８は急速弱め界磁処理を行うので、ｄ軸電流の立ち上がり勾配が大きくなる。時刻ｔ３１１から時刻ｔ３１２の間この勾配は維持される。

時刻ｔ３１２経過後に、ＴＴＥがＴＴＥ_thより大きくなり、緊急操舵要求はなくなる。この場合でもタイマがＲＴ以上になるまでは、ｄ軸電流指令演算部３８は急速弱め界磁処理を続けようとするため、時刻ｔ３１２から時刻ｔ３１３の間、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の立ち上がり勾配は大きいまま維持され続ける。フラグはオンのままである。
時刻ｔ３１３経過後、ＴＴＥが再びＴＴＥ_th以下になり、再度緊急操舵要求が必要とされると、タイマは０に戻る。時刻ｔ３１３から時刻ｔ３１４の間は緊急操舵要求があるので、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の立ち上がり勾配は大きいまま維持され、タイマは常に０である。

時刻ｔ３１４経過後、ＴＴＥがＴＴＥ_thよりも大きくなり緊急操舵要求がなくなるが、タイマがＲＴ以上になるまでは、急速弱め界磁処理が続く。
時刻ｔ３１５経過後、タイマがＲＴよりも大きくなり、急速弱め界磁処理は終了し、タイマは０に戻り、フラグもオフになる。以後は緊急操舵要求もなく、かつ、タイマも０であるため、通常の弱め界磁処理が行われる。

障害物の移動や車体のふらつきなどがあり、たとえば時刻ｔ３１１から時刻ｔ３１４の間のように、短い時間で緊急操舵要求の有無が切り替わることがある。そのたびごとに、急速弱め界磁処理と、通常の弱め界磁処理が切り替わると、急激な電流変動により、振動や騒音が激しくなるだけでなく、モータ出力の追従性も悪くなり、運転者の負担が増す。

しかし、本実施形態では、上記実施形態の効果に加えて、緊急操舵要求の有無が短い時間間隔内で切り替わるときでも、常に急速弱め界磁処理を行うことができるためより安定した操舵支援が可能で、運転者の負担を少なくできる。

（第四実施形態）
次に第四実施形態について説明する。
ｄ軸電流指令演算部３８の動作を図９のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ４０１でｑ軸電圧飽和度Ｖ_qsatがＶ_qsatth以上かどうかを判定する。ｑ軸電圧飽和度Ｖ_qsatがＶ_qsatthよりも小さいならば、ステップＳ４０２に移り、負のｄ軸電流指令値が流れている状態かどうかを判定する。流れていなければ、ステップＳ４０４に移り、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*に対する操作は何も行わない。ｑ軸電圧が飽和していなく、かつ弱め界磁処理も行われていない状況だからである。

ステップＳ４０２でＩｄ^*＜０の場合、ステップＳ４０３に移り、通常弱め界磁処理で負のｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を目標値に戻す。このときは、たとえ急速弱め界磁処理を行っていた場合であっても、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を目標値に戻す際は急速に電流値を戻すのではなく通常弱め界磁処理と同じ立ち下がり勾配になるように、ｄ軸電流指令演算部３８はｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を設定する。

Ｖ_qsatがＶ_qsatthよりも大きい場合の動作は、ステップＳ３０１に移るが、それ以降の動作は第三実施形態と同一であり、説明を省略する。

図１０に本実施形態における経過時間とｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の関係の一例を示す。時刻ｔ４１０になるまでは、Ｖ_qsatがＶ_qsatthよりも小さく、緊急操舵の要求もないため、弱め界磁処理は行わない。
時刻ｔ４１０経過後、Ｖ_qsatがＶ_qsatth以上になるが、緊急操舵要求はないため、通常弱め界磁処理が行われる。
時刻ｔ４１１経過後、ＴＴＥがＴＴＥ_th以下になったので、緊急操舵要求が求められ、急速弱め界磁処理が開始する。フラグはオンになる。時刻ｔ４１１から時刻ｔ４１２の間、急速弱め界磁処理が続く。

時刻ｔ４１２経過後、ＴＴＥがＴＴＥ_thよりも大きくなったため、緊急操舵の必要性はなくなる。タイマがカウントを開始する。タイマがＲＴよりも小さく、カウント中なので、時刻ｔ４１２から時刻ｔ４１３の間、急速弱め界磁処理は継続する。
時刻ｔ４１３経過後、再びＴＴＥがＴＴＥ_th以下になり、緊急操舵要求が求められる。時刻ｔ４１３から時刻ｔ４１４の間、急速弱め界磁処理は継続しつつ、タイマは０になる。

時刻ｔ４１４経過後、Ｖ_qsatはＶ_qsatthよりも小さくなる。このとき緊急操舵要求が継続しているが、急速弱め界磁処理の必要はなく、通常の弱め界磁処理にて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を目標値に戻すような処理が、時刻ｔ４１４から時刻ｔ４１５の間継続する。
時刻ｔ４１５経過後、ＴＴＥはＴＴＥ_thよりも大きくなり、緊急操舵要求がなくなる。その後も、時刻ｔ４１４から時刻ｔ４１５の間と同様に通常弱め界磁処理で、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を目標値に戻していく。

急速に負のｄ軸電流値Ｉｄを目標値に戻そうとすると、急激な電流変動によって、振動や騒音が激しくなる上、ｄ軸電流Ｉｄの絶対値が急速に減少するため、追従性も悪くなり、運転者はハンドル操作に余分な力が必要になり負担が増すという問題がある。本実施形態は、上記実施形態の効果に加えて、急速弱め界磁処理を行った場合でも、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を目標値に戻す際は通常弱め界磁処理の時と同じ立ち下がり勾配で行う。そのため、より安定した操舵支援が可能であり、運転者の負担を少なくできる。

（第五実施形態）
第五実施形態について説明する。
第三、第四実施形態では緊急操舵要求がある間は、タイマを常に０とし、緊急操舵要求がなくなったときから、タイマがＲＴになるまでカウントを続け、その間は急速弱め界磁処理を行い続けるようにしている。

一方、緊急操舵要求があったときからタイマがある閾値ＨＴ（Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｔｉｍｅ）よりも大きくなるまでは急速弱め界磁処理を続けるようにすることもできる。
ｄ軸電流指令演算部３８の動作を図１１のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ５０１で緊急操舵要求があるかどうかを判定する。要求がある場合はステップＳ５０２に移り、ない場合はステップＳ５０５に移る。ステップＳ５０２では、フラグがオフかオンかを判定する。フラグがオフの場合は、今まで緊急操舵要求がなかったところに、緊急操舵の要求が来たことを意味している。このときは、ステップＳ５０４に移り、タイマを０にして、ステップＳ５１０でｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の立ち上がり勾配を大きくして急速弱め界磁処理を行う。ステップＳ５０２でフラグがオンの場合、緊急操舵要求が継続していることを意味している。この場合ステップＳ５０３においてフラグはオンのままにして、タイマのカウントを増やし、ステップＳ５１０での急速弱め界磁処理を継続する。

ステップＳ５０１で緊急操舵要求がない場合は、ステップＳ５０５でタイマがＨＴより大きいかどうかを判断する。タイマがＨＴ以上であればステップＳ５０６に移り、タイマがＨＴよりも小さいであれば、ステップＳ５０７に移る。タイマがＨＴ以上であれば、ステップＳ５０６でタイマを０、フラグをオフにして、ステップＳ５１１で通常の弱め界磁処理を行う。一方タイマがＨＴよりも小さいのであれば、ステップＳ５０７でタイマが０どうかの判定を行う。

タイマが０であれば、ステップＳ５０８に移り、フラグをオフにし、ステップＳ５１１の通常弱め界磁処理を行う。タイマが０でない場合、つまりタイマがカウント中であれば、ステップＳ５０９に移り、タイマのカウントを増やし、フラグはオフにして、ステップＳ５１０での急速弱め界磁処理を行う。

図１２に本実施形態における経過時間とｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の関係の一例を示す。時刻ｔ５１５経過後、Ｖ_qsatは弱め界磁処理を必要とするある一定値をとっている。時刻ｔ５１５から時刻ｔ５１６の間は緊急操舵要求がないため、通常弱め界磁処理が行われている。フラグもオフのままである。
時刻ｔ５１６経過後、ＴＴＥがＴＴＥ_th以下になり、緊急操舵要求があると、ｄ軸電流指令演算部３８は急速弱め界磁処理を開始して、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*の立ち上がり勾配を大きくする。同時にタイマもカウントを開始し、フラグもオンになる。時刻ｔ５１６から時刻ｔ５１７の間、急速弱め界磁処理は続き、タイマはカウントし続ける。
時刻ｔ５１７経過後、ＴＴＥがＴＴＥ_thよりも大きくなり緊急操舵要求がなくなる。フラグはオフになり、タイマはＨＴ以下なので時刻ｔ５１７から時刻ｔ５１８の間、急速弱め界磁処理は続く。

時刻ｔ５１８経過後、再びＴＴＥがＴＴＥ_th以下になり緊急操舵要求が求められる。緊急操舵要求がない状態からある状態になったので、フラグはオンになり、タイマは０に戻る。時刻ｔ５１８から時刻ｔ５１９の間、急速弱め界磁処理は続き、タイマはカウントし続ける。
時刻ｔ５１９経過後、ＴＴＥがＴＴＥ_thよりも大きくなり緊急操舵要求はなくなる。フラグはオフになる。タイマはＨＴよりも小さいため、時刻ｔ５１９から時刻ｔ５２０の間、急速弱め界磁処理が続く。
時刻ｔ５２０経過後、タイマがＨＴよりも大きくなると、フラグはオフになり、タイマも０に戻り、急速弱め界磁処理は終了し、通常の弱め界磁処理が行われる。

時刻ｔ５１６から時刻ｔ５１９の間のように緊急操舵要求の有無が短い時間間隔内で切り替わったとしても、常に急速弱め界磁処理を行うことができる。そのため本実施形態でも第三実施形態と同様の効果が得られる。

（他の実施形態）
（ａ）上記実施形態では、図１に示すように各種センサのデータは一度運転支援ＥＣＵ５に送られる。運転支援ＥＣＵ５で緊急操舵の必要性や、ＴＴＥ等を算出してからそのデータはＥＰＳ−ＥＣＵ２に送信される。運転支援ＥＣＵ５とＥＰＳ−ＥＣＵ２はＣＡＮによって接続されているが、通信速度が遅く、迅速な判断が必要な場合は対応できない。
そのため図１３に示すように、各種センサの一部または全部とＥＰＳ−ＥＣＵ２をＣＡＮに加えて専用線４１でさらに接続することもできる。専用線はデータ送信速度も速いので、ＥＰＳ−ＥＣＵ２内で緊急操舵の判定やＴＴＥ等の算出を迅速に行うことができる。図１３では障害物及び車線逸脱検出装置６と周辺監視ＥＣＵ７以外のセンサは搭載されていないものとしたが、もちろん自車情報を取得する役割を持つ各種センサが搭載されていてもかまわない。他にも、各種センサと運転支援ＥＣＵ５とＥＰＳ−ＥＣＵ２との接続の一部若しくは全部を無線にし、配線取り回しを少なくコンパクトに収容することや、運転支援ＥＣＵ５を介さず、緊急操舵の必要性判定機能をＥＰＳ−ＥＣＵ２に持たせるなど、様々な態様が考えられる。

（ｂ）上記実施形態ではＥＰＳ―ＥＣＵ２とアシストモータ１８とは別個の装置として説明したが、本発明はＥＰＳ−ＥＣＵ２とアシストモータ１８を一体化したものであっても適用可能である。また障害物及び車線逸脱検出装置６と周辺監視ＥＣＵ７とは本実施形態では別個の装置として説明したが、一体化した一つの装置であっても適用化である。
（ｃ）上記実施形態ではアシストモータ１８は、永久磁石表面貼付型であるが、永久磁石埋込型であってもよい。また、本発明はモータが誘導式のものであっても適用可能である。

（ｄ）緊急操舵要求の発生要因としては、障害物との衝突回避、車線の逸脱防止の他、例えば、自車両の進行方向の前方の道路が陥没していることや、道路表面にオイルが散布されていること及び路面の凍結などを検出した場合等が想定される。現在の速度、加速度及び方向のまま走行すると、転落やスリップ等の危険が予測される場合、緊急操舵要求が発生したと判定される。
以上、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施可能である。

１ 緊急操舵支援システム
２ ＥＰＳ−ＥＣＵ
５ 運転支援ＥＣＵ
１３ 電動パワーステアリング装置
１８ アシストモータ
３８ ｄ軸電流指令演算部
４０ 緊急操舵要求判定装置

Claims (7)

1. 運転者の操舵をアシストするアシストモータ（１８）、及び、前記アシストモータのｑ軸電圧飽和度（Ｖ_qsat）に基づき前記アシストモータのｄ軸電流指令値（Ｉｄ^*）を算出するｄ軸電流指令演算部（３８）を含み前記アシストモータの駆動を制御するＥＰＳ−ＥＣＵ（２）を有する電動パワーステアリング装置（１３）と、
   自車両の周辺情報に基づく予測により、運転者が現在のハンドルの位置を緊急に変化させる必要のある緊急操舵要求が発生したことを判定する緊急操舵要求判定装置（４０）と、を備え、
   負の値である前記ｄ軸電流指令値の絶対値が増加する時間あたりの前記ｄ軸電流指令値の変化量を立ち上がり勾配と定義すると、
   前記緊急操舵要求判定装置により、前記緊急操舵要求が発生したと判定された場合、
   前記ｄ軸電流指令演算部は、前記ｄ軸電流指令値の前記立ち上がり勾配を、前記緊急操舵要求が発生していないときである通常時の前記立ち上がり勾配よりも大きくする緊急操舵支援システム（１）。
2. 前記緊急操舵要求判定装置は、自車両に接近する障害物の情報に基づいて予測される前記障害物との衝突を回避する要求を前記緊急操舵要求として判定する、
   請求項１に記載の緊急操舵支援システム。
3. 前記緊急操舵要求判定装置は、自車両の情報と自車両進行方向の車線の情報とに基づいて予測される車線逸脱を回避する要求を前記緊急操舵要求として判定する、
   請求項１に記載の緊急操舵支援システム。
4. 前記ｄ軸電流指令演算部は、
   前記緊急操舵要求の大きさに応じて、前記立ち上がり勾配を可変させる、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の緊急操舵支援システム。
5. 前記緊急操舵要求の大きさは、時間で表される、
   請求項４に記載の緊急操舵支援システム。
6. 前記ｄ軸電流指令演算部は、前記緊急操舵要求の発生時又は消失時から所定の期間、前記立ち上がり勾配を、前記通常時の前記立ち上がり勾配よりも大きいまま維持する、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の緊急操舵支援システム。
7. 負の値である前記ｄ軸電流指令値の絶対値が減少する時間あたりの前記ｄ軸電流指令値の変化量を立ち下がり勾配と定義すると、
   前記ｄ軸電流指令演算部は、前記緊急操舵要求が発生しているときの前記立ち下がり勾配を前記通常時の前記立ち下がり勾配と同じにする、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の緊急操舵支援システム。

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