(57)【要約】【課題】レゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合であっても、操舵補助制御を継続可能とするとともに、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転するときにおいても、ハンドル振動を起こす可能性を防止または抑制し得る電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】この電動パワーステアリング装置は、電動モータの各線間逆起電圧の符号関係の情報に基づいて、電動モータの位置検出に必要な相対角量とその回転すべき相対角積算方向とを代替となる相対角度情報として決定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を決定するモータ相対角度決定手段と、前記トルク検出手段で検出した操舵トルク及び前記電動モータの位置検出器にて検出した回転電気角、及び前記モータ相対角度決定手段で決定した相対角度情報に応じて、前記電動モータを駆動制御する制御手段とを備える電動パワーステアリング装置であって、
前記モータ相対角度決定手段は、前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を算出するモータ相対角度情報算出部と、該モータ相対角度情報算出部から相対角度情報を得られないときであっても、電動モータの各線間逆起電圧とその符号関係の情報に基づいて、前記電動モータの位置検出に必要な相対角量とその回転すべき相対角積算方向とを、代替となる相対角度情報として生成し、代替相対角度情報より推定電気角度を求める代替相対角度情報算出部とを備え、
前記代替相対角度情報算出部は、
前記電動モータの各線間逆起電圧の符号関係に基づいて、前記電動モータが所定方向に回転したときを基準として電気角度を６０°毎に区分した推定絶対角領域を算出するとともに、その算出した推定絶対角領域の中間角度を出力する絶対角領域設定手段と、
前回算出した推定電気角度および前回算出した相対角度情報に基づいて、現在の推定電気角度相当である仮推定電気角度を推定電気角度情報として演算し、当該推定電気角度情報と前記推定絶対角領域の中間角度の±９０°の範囲である判定用角度領域とを比較して、前記推定電気角度情報が、前記判定用角度領域の範囲内であれば、前記所定方向を相対角積算方向とし、前記判定用角度領域の範囲外であれば、前記所定方向の逆方向を相対角積算方向とする領域判定手段とを有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記領域判定手段は、前記仮推定電気角度に替えて、前回算出した推定電気角度を推定電気角度情報として用いることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記代替相対角度情報算出部は、前記絶対角領域設定手段で算出された中間角度が変化したときに、その変化量と移行方向に基づいて、前記中間角度をシフトした新たなシフト後中間角度を出力する中間角度シフト演算手段を更に有し、
前記領域判定手段は、前記中間角度シフト演算手段から出力されたシフト後中間角度の±９０°の範囲を判定用角度領域とし、当該判定用角度領域と前記推定電気角度情報とを比較して、前記推定電気角度情報が、当該判定用角度領域の範囲内であれば、前記所定方向を相対角積算方向とし、当該判定用角度領域の範囲外であれば、前記所定方向の逆方向を相対角積算方向とすることを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記代替相対角度情報算出部は、前記電動モータの各線間逆起電圧値の最大値が所定の閾値を超えない限り前記領域判定手段での領域判定を行わない、とする判定不感帯を設けてなり、前記判定不感帯に各線間逆起電圧値の最大値があるときは、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵トルク方向を前記相対角積算方向とし、前記判定不感帯に各線間逆起電圧値の最大値がないときは、前記領域判定手段による判定結果を相対角積算方向とする最終回転方向判定手段を更に有することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記代替相対角度情報算出部は、前記電動モータの各線間逆起電圧値の２番目に大きい相の値が所定の閾値を超えない限り前記領域判定手段での領域判定を行わない、とする判定不感帯を設けてなり、前記判定不感帯に各線間逆起電圧値の２番目に大きい相の値があるときは、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵トルク方向を前記相対角度積算方向とし、前記判定不感帯に各線間逆起電圧値の２番目に大きい値がないときは、前記領域判定手段による判定結果を相対角度積算方向とする最終回転方向判定手段を更に有することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記代替相対角度情報算出部は、前記推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときに、移行前の推定絶対角度領域と移行後の推定絶対角度領域との境界角度を補正推定電気角度とし、当該補正推定電気角度に前記推定電気角度を補正することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記代替相対角度情報算出部は、前記推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときの移行方向が、推定絶対角度領域を算出する際に基準とした所定回転方向と同方向であるときは、前記境界角度を補正推定電気角度とし、異方向であるときは、前記境界角度＋１８０°を補正推定電気角度とすることを特徴とする請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記代替相対角度情報算出部は、前記推定電気角度を補正するタイミングを、前記シフト後中間角度が変化し且つ前記推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときとすることを特徴とする請求項６または７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、電動パワーステアリング装置に係り、特に、仮にレゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合であっても、操舵補助制御を継続可能とした電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動パワーステアリング装置としては、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、仮にレゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合であっても、操舵補助制御の継続に必要な、電動モータの相対角量とその回転方向（相対角積算方向）とを相対角度情報として決定する技術が開示されている。
同文献に記載の技術では、電動モータの相対角量については、電動モータの各端子電圧値および各相電流値から各線間誘起電圧を算出し、その算出された各線間誘起電圧に基づいて相対角量を決定している。また、電動モータの回転方向については、操舵トルクに基づいてこれを決定している。これにより、この決定した電動モータの相対角量とその回転方向を相対角度情報とし、これを前回推定した推定電気角度に積算して電動モータを継続して駆動制御することを可能としている。したがって、同文献に記載の技術によれば、仮にモータ回転角検出系が故障した場合であっても、操舵補助制御を継続することができる。
【特許文献１】特開２００８−８７７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、操舵トルク方向を相対角積算方向としているため、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転するとき（つまり、ハンドルを切り戻しするとき）には、実際の電動モータの角度と推定電気角度とが乖離してしまうことになる。その結果、ハンドル切り戻し時にハンドル振動を起こす可能性があるという点で未だ解決すべき課題が残されている。
【０００４】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、仮にレゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合に、操舵補助制御を継続可能とするとともに、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転するときにおいても、ハンドル振動を起こす可能性を防止または抑制し、運転者に不快感を与えることを一層抑制し得る電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、電動モータの各線間逆起電圧の符号関係の情報に基づいて、電動モータの位置検出に必要な相対角積算方向を決定し、これにより上記課題を解決した。
まず、本発明における、回転方向（相対角積算方向）の算出原理について説明する。
電動モータの各線間逆起電圧と電気角度との関係は、以下の表１および図１，図２に示すようになる。なお、図１は、本発明における、回転方向の算出原理を説明する図であり、同図（ａ）は正方向回転時における各線間逆起電圧の波形例であり、同図（ｂ）は逆方向回転時における各線間逆起電圧の波形例である。また、表１は、電動モータの電気角度を６０（deg el）の角度領域毎に区分したときの、図１に示す各線間逆起電圧の符号関係を示している。さらに、図２は、表１の内容を極座標系で表わしたときの各符号関係の配置図であり、同図の内側の円が正方向回転を表わし、同図の外側の円が逆方向回転を表わしている。なお、同図での網掛け表示は、表１での同じ網掛け表示にそれぞれ対応している。
【０００６】
【表１】
2010076714.tif 000003
【０００７】
これら表１および図１，図２からわかるように、電動モータの正方向回転時と逆方向回転時とでは、各線間逆起電圧の符号関係が異なっている。例えば、図２に示すように、今、実際の電動モータの電気角度が０〜６０（deg el）の角度領域に位置しており、その回転方向が逆転（正方向回転から逆方向回転）したと想定すると、電動モータの各線間逆起電圧の正負の符号関係は、図２での状態αから状態βに変わることになる。したがって、仮に電動モータの回転方向が判明したとすると電動モータの実電気角度の位置する領域（絶対角度領域）を推定することができる。
【０００８】
ここで、所定方向を正方向回転とした時の各線間逆起電圧の符号関係を基準にして注目すると、上述した状態βの符号関係は、図２に示すように、正回転方向の１８０〜２４０（deg el）での符号関係におけるβ’と同じである（表１参照）。これは絶対角度領域が１８０（deg el）反転したように見える（図２参照）。
つまり、図３に示すように、電動モータの所定方向回転を基準とした絶対角度領域Ｚ（以下、「推定絶対角領域」ともいう）と実電気角度（同図での黒丸符号）との関係は、今、所定方向が正方向のとき、電動モータが正方向回転であれば（同図（ａ）参照）、実電気角度は、推定絶対角領域Ｚの範囲内であり、また、逆方向回転であれば（同図（ｂ）参照）、同領域Ｚの範囲外である。なお、図３は、所定方向として正方向回転（同図での反時計方向）を基準として算出した絶対角領域を説明する図であり、同図（ａ）は電動モータが正方向回転時を示し、また、同図（ｂ）は逆方向回転時を示している。なおまた、同図において、網掛け表示する領域が電動モータの所定方向回転を基準とした推定絶対角領域Ｚを表わしており、また、黒丸符号による表示が電動モータの実電気角度を表わし、星印符号による表示が推定電気角度を表わし、符号Ｒで示す矢印が電動モータの実回転方向を表わしている（以下に示す、図４〜図７において同じ）。
【０００９】
すなわち、仮に推定電気角度が電動モータの略実電気角度である場合を考えてみると、電動モータが実際に所定方向回転から逆方向回転になったときには、推定電気角度も推定絶対角領域Ｚの範囲外になることがわかる。
そこで、本発明における回転方向（相対角積算方向）の算出は、上記知見に鑑みて、推定絶対角領域と推定電気角度との位置関係を比較して、推定電気角度が、推定絶対角領域内であれば正方向回転、同領域外であれば逆方向回転とすることで電動モータの回転方向を推定することを基本とする。
【００１０】
しかし、上記知見において、仮に、実モータ電気角度が推定絶対角領域の切り替わり境界線付近に位置するとともに推定絶対角度に遅れ誤差がある場合、電動モータを回転すべき相対角積算方向を逆に推定してしまう可能性がある。
そこで、本発明においては、相対角積算方向の判定範囲を拡大させた判定用角度領域を設定し、これにより、単に推定絶対角領域のみとの比較を行う場合に比べて、推定電気角度情報に遅れ誤差がある場合であっても、回転方向を安定して判定可能としたものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を決定するモータ相対角度決定手段と、前記トルク検出手段で検出した操舵トルク及び前記電動モータの位置検出器にて検出した回転電気角、及び前記モータ相対角度決定手段で決定した相対角度情報に応じて、前記電動モータを駆動制御する制御手段とを備える電動パワーステアリング装置であって、前記モータ相対角度決定手段は、前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を算出するモータ相対角度情報算出部と、該モータ相対角度情報算出部から相対角度情報及び回転電気角情報を得られないときであっても、電動モータの各線間逆起電圧とその符号関係の情報に基づいて、前記電動モータの位置検出に必要な相対角量とその回転すべき相対角積算方向とを、代替となる相対角度情報として生成し、代替相対角度情報より相対的な推定電気角度を求める代替相対角度情報算出部とを備え、前記代替相対角度情報算出部は、前記電動モータの各線間逆起電圧の符号関係に基づいて、前記電動モータが所定方向に回転したときを基準として電気角度を６０°毎に区分した推定絶対角領域を算出するとともに、その算出した推定絶対角領域の中間角度を出力する絶対角領域設定手段と、前回算出した推定電気角度および前回算出した相対角度情報に基づいて、現在の推定電気角度相当である仮推定電気角度を推定電気角度情報として演算し、当該推定電気角度情報と前記推定絶対角領域の中間角度の±９０°の範囲である判定用角度領域とを比較して、前記推定電気角度情報が、前記判定用角度領域の範囲内であれば、前記所定方向を相対角積算方向とし、前記判定用角度領域の範囲外であれば、前記所定方向の逆方向を相対角積算方向とする領域判定手段とを有することを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、モータ相対角度決定手段は、電動モータの位置検出に必要な相対角量とその回転すべき相対角積算方向とを、代替となる相対角度情報として生成する代替相対角度情報算出部を備えており、この代替相対角度情報算出部は、電動モータの各線間逆起電圧とその符号関係の情報に基づいて、電動モータの位置検出に必要な相対角量とその回転すべき相対角積算方向とを決定するので、仮にレゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合であっても、相対角積算方向を推定可能とするとともに、操舵トルクにのみ基づいて相対角積算方向を決定する場合と比べて、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転するときにおいても、ハンドル振動を起こす可能性を防止または抑制することができる。そのため、運転者に不快感を与えることを一層抑制することができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、前記代替相対角度情報算出部は、絶対角領域設定手段と、領域判定手段とを有し、絶対角領域設定手段は、前記電動モータの各線間逆起電圧の符号関係に基づいて、前記電動モータが所定方向に回転したときを基準として電気角度を６０°毎に区分した推定絶対角領域を算出するとともに、その算出した推定絶対角領域の中間角度を出力し、領域判定手段は、前回算出した推定電気角度および前回算出した相対角度情報に基づいて、現在の推定電気角度相当である仮推定電気角度を推定電気角度情報として演算し、当該推定電気角度情報と前記推定絶対角領域の中間角度の±９０°の範囲である判定用角度領域とを比較して、前記推定電気角度情報が、前記判定用角度領域の範囲内であれば、前記所定方向を相対角積算方向とし、前記判定用角度領域の範囲外であれば、前記所定方向の逆方向を相対角積算方向とするので、単に推定絶対角領域のみとの比較を行う場合に比べて、推定電気角度情報に遅れ誤差がある場合であっても、回転方向を安定して判定することができる。
【００１４】
例えば図４に示すように、判定範囲が中間角度の±９０°の範囲まで拡大されている判定用角度領域Ｗと推定電気角度とを比較し、この判定用角度領域Ｗの範囲内であれば所定方向の回転（例えば正方向回転）と判定し、同領域Ｗの範囲外であればその逆方向回転と判定する。これにより、相対角積算方向の判定範囲が拡大するため、単に推定絶対角領域のみとの比較を行う場合に比べて、推定電気角度情報に遅れ誤差がある場合であっても、回転方向を安定して判定することができるのである。なお、図４において、符号Ｈを付す破線の矢印は、本発明に係る領域判定によって得られる相対角度方向を示している。
【００１５】
なお、本発明に係る電動パワーステアリング装置において、例えばマイクロコンピュータ等の演算速度が十分に速い場合には、前記領域判定手段は、前記仮推定電気角度に替えて、前回算出した推定電気角度を推定電気角度情報として用いることができる。このような構成であれば、仮推定電気角度演算を行わなくてよいため、その分の演算負荷を削減する効果がある。
【００１６】
ここで、仮に、各線間逆起電圧の演算値にノイズが混入した場合、絶対角領域の切り替わり境界線付近で各線間逆起電圧の符号関係が切り替わり易くなるため、隣り合う領域への領域判定時にハンチングをおこし易くなる懸念がある。
そこで、本発明に係る電動パワーステアリング装置において、例えば、前記代替相対角度情報算出部は、前記絶対角領域設定手段で算出された中間角度が変化したときに、その変化量と移行方向に基づいて、前記中間角度をシフトした新たなシフト後中間角度を出力する中間角度シフト演算手段を更に有し、前記領域判定手段は、前記中間角度シフト演算手段から出力されたシフト後中間角度の±９０°の範囲を判定用角度領域とし、当該判定用角度領域と前記推定電気角度情報とを比較して、前記推定電気角度情報が、当該判定用角度領域の範囲内であれば、前記所定方向を相対角積算方向とし、当該判定用角度領域の範囲外であれば、前記所定方向の逆方向を相対角積算方向とすることは一層好ましい。
【００１７】
このような構成であれば、中間角度が移行するときのその移行方向を判定し、判定した移行方向に応じて中間角度をシフトした新たなシフト後中間角度を演算し、このシフト後中間角度を用いて前記判定用角度領域を生成することとしたので、例えば図５〜図７に示すように、隣り合う領域への領域判定時にハンチングがあっても、判定用角度領域は移動しないため、ノイズ耐性を高める上でより好適である。
【００１８】
ここで、中間角度が移行するときのその移行方向を判定し、判定した移行方向に応じて中間角度をシフトした新たなシフト後中間角度を演算する例としては、例えば正方向で隣り合う領域への移行であれば、図５に例示するように、中間角度θｃに、例えば−３０（deg el）した値をシフト後中間角度θｃ shtとし、このシフト後中間角度θｃ shtを基準にしてその±９０°の範囲を判定用角度領域Ｗとする。さらに、例えば逆方向で隣り合う領域への移行であれば、図６に例示するように、中間角度θｃに、例えば＋３０（deg el）した値をシフト後中間角度θｃ shtとし、このシフト後中間角度θｃ shtを基準にしてその±９０°の範囲を判定用角度領域Ｗとする。さらにまた、上記図５ないし図６以外の移行の場合には、図７に例示するように、例えば、中間角度θｃのシフトを行わずに、前回の中間角度θｃの±９０°の範囲を判定用角度領域Ｗとする。なおさらに、中間角度θｃの移行がない場合には、例えばシフトを行わずに、前回のシフト後中間角度θｃ shtの±９０°の範囲を判定用角度領域Ｗとする、という構成を例示できる。
【００１９】
また、他の懸念として、電動モータが低回転である場合、各線間逆起電圧が小さくなるため、ノイズの影響によって絶対角度領域の判定に誤判定をおこす可能性がある。
そこで、本発明に係る電動パワーステアリング装置において、例えば、前記代替相対角度情報算出部は、前記電動モータの各線間逆起電圧値の最大値が所定の閾値を超えない限り前記領域判定手段での領域判定を行わない、とする判定不感帯を設けてなり、前記判定不感帯に各線間逆起電圧値の最大値があるときは、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵トルク方向を前記相対角積算方向とし、前記判定不感帯に各線間逆起電圧値の最大値がないときは、前記領域判定手段による判定結果を相対角積算方向とする最終回転方向判定手段を更に有することは好ましい。
【００２０】
つまり、このような構成であれば、電動モータが低回転である場合に、各線間逆起電圧が小さく、その符号関係の取得値の信頼性が低いときには、操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵トルク方向を前記相対角積算方向とすることができるため、ノイズの影響によって絶対角領域の判定に誤判定をおこす可能性を防止または抑制する上で一層好適である。
【００２１】
なおまた、本発明に係る電動パワーステアリング装置において、例えば前記代替相対角度情報算出部は、前記電動モータの各線間逆起電圧値の２番目に大きい値が所定の閾値を超えない限り前記領域判定手段での領域判定を行わない、とする判定不感帯を設けてなり、前記判定不感帯に各線間逆起電圧値の２番目に大きい値があるときは、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵トルク方向を前記相対角度積算方向とし、前記判定不感帯に各線間逆起電圧値の２番目に大きい値がないときは、前記領域判定手段による判定結果を相対角度積算方向とする最終回転方向判定手段を更に有することも好ましい。
【００２２】
このような構成であっても、電動モータが低回転である場合に、各線間逆起電圧が小さく、その符号関係の取得値の信頼性が低いときに、操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵トルク方向を前記相対角積算方向とすることができるため、ノイズの影響によって絶対角領域の判定に誤判定をおこす可能性を防止または抑制する上で一層好適である。
【００２３】
なおさらに、他の懸念として、逆起電圧値にノイズ等が混入している場合、その誤差が蓄積されて推定電気角度誤差が増大する可能性がある。ここで、６０°毎に区分した推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行する際、推定対象である電動モータの電気角度はその領域境界角度上に存在している。
そこで、本発明に係る電動パワーステアリング装置において、例えば前記代替相対角度情報算出部は、前記推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときに、移行前の推定絶対角度領域と移行後の推定絶対角度領域との境界角度を補正推定電気角度とし、当該補正推定電気角度に前記推定電気角度を補正することは好ましい。このような構成であれば、推定電気角度を補正することで推定電気角度誤差の増大を防ぐことができる。
【００２４】
但し、推定絶対角度領域は所定回転方向を基準とした角度領域で定義されているため、所定回転方向と逆方向に領域移動をした時は、その境界角度は推定対象であるモータ電気角度に対し１８０°反対位置となる。
そこで、例えば、前記代替相対角度情報算出部は、前記推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときの移行方向が、推定絶対角度領域を算出する際に基準とした所定回転方向と同方向であるときは、前記境界角度を補正推定電気角度とし、異方向であるときは、前記境界角度＋１８０°を補正推定電気角度とすることはより好ましい。このような構成であれば、補正推定電気角度をより正確に演算する上で好適である。
【００２５】
さらにまた、絶対角度領域の切り替り境界角度付近では各線間逆起電圧の符号関係が切り替り易く、絶対角領域判定が隣り合う領域間でハンチングを起こす可能性がある。この場合、領域移行方向もハンチングするため、補正推定電気角度を間違う可能性がある。
そこで、例えば、前記代替相対角度情報算出部は、前記推定電気角度を補正するタイミングを、前記シフト後中間角度が変化し且つ前記推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときとすることは一層好ましい。このような構成であれば、シフト後中間角度は、上記ハンチング時においては移動しない構成であるため、補正タイミング条件として追加することで一層正確に推定電気角度を補正することができる。
【発明の効果】
【００２６】
上述のように、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、仮にレゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合であっても、操舵補助制御を継続可能とするとともに、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転するときにおいても、ハンドル振動を起こす可能性を防止または抑制することができる。そのため、運転者に不快感を与えることを一層抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図８は、本発明の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、符号１は通常の車両に搭載されているバッテリであって、このバッテリ１から出力されるバッテリ電圧Ｖｂがヒューズ２を介して制御装置３に入力される。この制御装置３は、ヒューズ２を介して入力されるバッテリ電圧Ｖｂが図１０中に示すリレー４を介して入力された操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータ５を駆動するモータ駆動手段としてのモータ駆動回路６を有する。
【００２８】
電動モータ５は、例えば三相交流駆動されるスター（Ｙ）結線されたブラシレスモータで構成され、電動パワーステアリング装置の操舵補助力を発生する操舵補助力発生用モータとして動作する。この電動モータ５は、ステアリングホイール１１が接続されたステアリングシャフト１２に減速機構１３を介して連結され、このステアリングシャフト１２がラックピニオン機構１４に連結され、このラックピニオン機構１４がタイロッド等の連結機構１５を介して左右の転舵輪１６に連結されている。
【００２９】
ステアリングシャフト１２には、ステアリングホイール１１に入力された操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１７が配設されると共に、電動モータ５にはモータ回転角を検出するレゾルバ１８が配設され、操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルク検出信号及びレゾルバ１８で検出したモータ回転角検出信号が制御装置３へ入力されている。
操舵トルクセンサ１７は、ステアリングホイール１１に付与されてステアリングシャフト１２に伝達された操舵トルクを検出するトルク検出手段であって、例えば、操舵トルクを図示しない入力軸及び出力軸間に介挿したトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気信号で検出し、それを電気信号に変換するように構成されている。
【００３０】
この操舵トルクセンサ１７は、図９に示すように、入力される操舵トルクが零のときには、所定の中立操舵トルク検出値Ｔ0となり、この状態から例えば右切りすると、操舵トルクの増加に応じて中立操舵トルク検出値Ｔ0より増加する値となり、操舵トルクが零の状態から左切りすると操舵トルクの増加に応じて中立操舵トルクＴ0より減少する操舵トルク検出値Ｔを出力するように構成されている。
【００３１】
モータ駆動回路６は、図１０に示すように、２つの電界効果トランジスタＱａａ及びＱａｂが直列に接続された直列回路と、この直列回路と並列に接続された同様に２つの電界効果トランジスタＱｂａ及びＱｂｂの直列回路、電界効果トランジスタＱｃａ及びＱｃｂの直列回路とで構成されるインバータ回路２１を有する。このインバータ回路２１の電界効果トランジスタＱａａ及びＱａｂの接続点、電界効果トランジスタＱｂａ及びＱｂｂの接続点並びに電界効果トランジスタＱｃａ及びＱｃｂの接続点が電動モータ５のスター結線された各励磁コイルＬａ、Ｌｂ並びにＬｃに接続され、さらにインバータ回路２１から電動モータ５に出力されるモータ駆動電流Ｉａ、Ｉｂがモータ電流検出回路７で検出される。
【００３２】
また、このモータ駆動回路６は、インバータ回路２１の各電界効果トランジスタを制御するＦＥＴゲート駆動回路２２を有する。このＦＥＴゲート駆動回路２２は、インバータ回路２１の電界効果トランジスタを、後述するマイクロコンピュータ３０から出力される電流指令値Ｉａｔ、Ｉｂｔ及びＩｃｔに基づいて決定されるデューティ比Ｄａ、Ｄｂ及びＤｃのＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／ＯＦＦされ、実際に電動モータ５に流れる電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃの大きさが制御される。
【００３３】
さらに、制御装置３はゲート駆動回路２２に対して電動モータ５で操舵補助力を発生させるデューティ比のパルス幅変調信号を供給するマイクロコンピュータ３０を有する。このマイクロコンピュータ３０には、ヒューズ２に接続されて例えば５Ｖのマイクロコンピュータ用電源を形成する安定化電源回路３４から出力される安定化電源が制御電源として入力されている。
【００３４】
そして、このマイクロコンピュータ３０には、電動モータ５の各相電流を検出する電流検出回路７から入力される各相電流検出値Ｉａ〜Ｉｃと、電動モータ５の各相の端子電圧を検出する端子電圧検出回路８から入力される各相端子電圧Ｖａ〜Ｖｃとが入力されると共に、操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルク信号ＴｓがＡ／Ｄ変換回路３１を介して入力され、レゾルバ１８の出力信号が入力されたモータ回転角信号を出力するモータ回転角検出回路３２からのモータ回転角信号ｓｉｎθ及びｃｏｓθが入力端子に入力され、さらに車速Ｖｓを検出する車速センサ３３から出力される車速検出値Ｖｓが入力される。
【００３５】
ここで、モータ回転角検出回路３２は、所定の周波数を有する搬送波信号ｓｉｎωｔをレゾルバ１８に供給して、この搬送波信号ｓｉｎωｔを正弦波ｓｉｎθで振幅変調した波形を有する正弦波信号（ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ）及び搬送波信号ｓｉｎωｔを余弦波ｃｏｓθで振幅変調した波形を有する余弦波信号（ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ）を発生させ、これら正弦波信号（ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ）及び余弦波信号（ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ）をＡ／Ｄ変換器３５及び３６を介して上記マイクロコンピュータ３０に入力すると共に、搬送波ｓｉｎωｔの例えば正のピーク時期を検出してピーク検出パルスＰｐをマイクロコンピュータ３０に入力する。
【００３６】
このマイクロコンピュータ３０の構成は、機能ブロック図で表すと図１１に示すようになり、後述するフェールセーフ処理部４９からのフェールセーフ信号ＳＦによって操舵トルクセンサ１７から入力される操舵トルクＴの急激な変化を抑制して徐々に変化させる徐変制御部４１と、この徐変制御部４１で急激な変化が制限された操舵トルクＴｓと車速センサ３３で検出した車速Ｖｓが入力されると共に、後述する角速度・角加速度演算部４８から入力されるモータ回転角θｅ、角速度ωｅ及び角加速度αに基づいてベクトル制御を行って３相の電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*を算出する電流指令値算出部４２と、この電流指令値算出部４２から出力される電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*を、後述するフェールセーフ処理部４９からのフェールセーフ信号ＳＦによって制限する電流出力制限部４３と、この電流出力制限部４３から出力される電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*と電流検出回路７から入力される相電流検出値Ｉａ〜Ｉｃを減算して偏差ΔＩａ〜ΔＩｃを算出する減算部４４と、この減算部４４から出力される偏差ΔＩａ〜ΔＩｃを例えば比例・積分（ＰＩ）制御して指令電圧Ｖａ*〜Ｖｃ*をモータ駆動回路６のＦＥＴゲート駆動回路２２に出力する電流制御部４５と、電流検出回路７から入力される電流検出値Ｉａ〜Ｉｃと、端子電圧検出回路８から入力される端子電圧Ｖａ〜Ｖｃとが入力され、これらに基づいて各モータコイルの線間で発生する線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ、ＥＭＦｃａを演算する逆起電圧演算部４６と、モータ回転角検出回路３２から入力される正弦波信号（ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ）及び余弦波信号（ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ）とピーク検出パルスＰｐとに基づいて電気角度で表されるモータ回転角θｅｒを演算するモータ回転角演算部４７と、逆起電圧演算部４６で演算された線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ、ＥＭＦｃａとモータ回転角演算部４７で演算されたモータ回転角θｅｒとに基づいて角速度及び角加速度を算出する角速度・角加速度演算部４８と、操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルクＴｓ、車速センサ６で検出した車速検出値Ｖｓ及びモータ回転角演算部４７で演算されたモータ回転角θｅｒが入力され、これらに基づいて操舵トルクセンサ１７、車速センサ３３及びレゾルバ１８、モータ回転角検出回路３２、モータ回転角演算部４７の異常を検出してフェールセーフ処理を行うモータ回転角異常検出手段としてのフェールセーフ処理部４９とを備えている。
【００３７】
電流指令値算出部４２は、図１２に示すように、操舵補助電流指令値ＩM*を算出する操舵補助トルク指令値演算部４２Ａと、この操舵補助トルク指令値演算部４２Ａで算出した操舵補助電流指令値ＩM*に対して後に詳述する角速度・角加速度演算部４８から入力される角速度ωｅ及び角加速度αに基づいて補償を行う指令値補償部４２Ｂと、この指令値補償部４２Ｂで補償された補償後トルク指令値ＩM*′に基づいてｄ−ｑ軸電流指令値を算出し、これを３相電流指令値に変換するｄ−ｑ軸電流指令値演算部４２Ｃとを有する。
【００３８】
操舵補助トルク指令値演算部４２Ａは、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓをもとに図１３に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して電流指令値でなる操舵補助トルク指令値ＩM*を算出する。この操舵補助トルク指令値算出マップは、同図に示すように、横軸に操舵トルクＴｓをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値ＩM*をとると共に、車速Ｖｓをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴｓが“０”からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助トルク指令値ＩM*が“０”を維持し、操舵トルクＴが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助指令値ＩM*が操舵トルクＴの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値ＩM*が急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
【００３９】
指令値補償部４２Ｂは、後述する角速度・角加速度演算部４８で算出されたモータ角速度ωｅに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部５１と、角速度・角加速度演算部４８で算出されたモータ角加速度αに基づいて電動モータ５の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部５２と、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を推定するＳＡＴ推定フィードバック部５３とを有する。
【００４０】
収斂性補償部５１は、車速センサ３３で検出した車速Ｖｓ及び角速度・角加速度演算部４８で算出されたモータ角速度ωｅが入力され、車両のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール１が振れ回る動作に対して、ブレーキをかけるように、モータ角速度ωｅに車速Ｖに応じて変更される収斂性制御ゲインＫｖを乗じて収斂性補償値Ｉｃを算出する。
【００４１】
また、ＳＡＴ推定フィードバック部５３は、操舵トルクＴ、角速度ω、角加速度α及び操舵補助トルク指令値演算部４２Ａで算出した操舵補助電流指令値ＩM*が入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定演算する。このセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する原理は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を図１４に示して説明する。
【００４２】
すなわち、ドライバがステアリングホイール１を操舵することによって操舵トルクＴが発生し、その操舵トルクＴに従って電動モータ５がアシストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪Ｗが転舵され、反力としてセルフアライニングトルクＳＡＴが発生する。
また、その際、電動モータ５の慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってステアリングホイール１の操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得られる。
J・α＋Fr・sign（ω）＋SAT＝Tm＋T…（１）
【００４３】
ここで、上記（１）式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、セルフアライニングトルクＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。
SAT（s）＝Tm（s）＋T（s）−J・α（s）＋Fr・sign（ω（s））…（２）
上記（２）式から分かるように、電動モータ５の慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ω、回転角加速度α、アシストトルクＴｍ及び操舵トルクＴよりセルフアライニングトルクＳＡＴを推定することができる。ここで、アシストトルクＴｍは操舵補助電流指令値ＩM*に比例するので、アシストトルクＴｍに代えて操舵補助電流指令値ＩM*を適用する。
【００４４】
そして、慣性補償部５２で算出された慣性補償値Ｉｉ及びＳＡＴ推定フィードバック部５３で算出されたセルフアライニングトルクＳＡＴが加算器５４で加算され、この加算器５４の加算出力と収斂性補償部５１で算出された収斂性補償値Ｉｃとが加算器５５で加算されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、この指令補償値Ｉｃｏｍが操舵補助トルク指令値演算部４２Ａから出力される操舵補助トルク指令値ＩM*に加算器５６で加算されて補償後トルク指令値ＩM*′が算出され、この補償後トルク指令値ＩM*′がｄ−ｑ軸電流指令値演算部４２Ｃに出力される。
【００４５】
また、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部４２Ｃは、補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′とモータ角速度ωとに基づいてｄ軸目標電流Ｉｄ*を算出するｄ軸目標電流算出部６１と、モータ回転角θ及びモータ角速度ωに基づいてｄ−ｑ軸誘起電圧モデルＥＭＦ（Electro Magnetic Force）のｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ（θ）及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ（θ）を算出する誘起電圧モデル算出部６２と、この誘起電圧モデル算出部６２から出力されるｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ（θ）及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ（θ）とｄ軸目標電流算出部６１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ*と補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′とモータ角速度ωとに基づいてｑ軸目標電流Ｉｑ*を算出するｑ軸目標電流算出部６３と、ｄ軸目標電流算出部６１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ*とｑ軸目標電流算出部６３から出力されるｑ軸目標電流Ｉｑ*とを３相電流指令値Ｉａ*、Ｉｂ*及びＩｃ*に変換する２相／３相変換部６４とを備えている。
【００４６】
また、逆起電圧演算部４６は、先ず、端子電圧検出回路８から入力される各相端子電圧Ｖａ〜Ｖｃに基づいて下記（３）式〜（５）式の演算を行って線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを算出する。
Ｖａｂ＝Ｖａ−Ｖｂ  ……（３）
Ｖｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ  ……（４）
Ｖｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ  ……（５）
【００４７】
次いで、算出した線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａと、電流検出回路７から入力される各相電流検出値Ｉａ〜Ｉｃとに基づいて下記（６）式〜（８）式の演算を行って各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ、ＥＭＦｃａを算出する。
【００４８】
ＥＭＦａｂ＝Ｖａｂ−｛（Ｒａ＋ｓ・Ｌａ）・Ｉａ−（Ｒｂ＋ｓ・Ｌｂ）・Ｉｂ｝…（６）
ＥＭＦｂｃ＝Ｖｂｃ−｛（Ｒｂ＋ｓ・Ｌｂ）・Ｉｂ−（Ｒｃ＋ｓ・Ｌｃ）・Ｉｃ｝…（７）
ＥＭＦｃａ＝Ｖｃａ−｛（Ｒｃ＋ｓ・Ｌｃ）・Ｉｃ−（Ｒａ＋ｓ・Ｌａ）・Ｉａ｝…（８）
ここで、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃはモータの巻線抵抗、Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃはモータのインダクタンス、ｓはラプラス演算子で、ここでは微分演算（ｄ／ｄｔ）を表している。
【００４９】
そして、算出された各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａの絶対値を加算して逆起電圧ＥＭＦ（＝｜ＥＭＦａｂ｜＋｜ＥＭＦｂｃ｜＋｜ＥＭＦｃａ｜）を算出する。ここで、逆起電圧ＥＭＦを各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａの絶対値を加算して求めるのは、演算を簡素化するためであり、相対角度演算精度を向上させるために逆起電圧ＥＭＦを求めるには、各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａの二乗和の平方根即ちＥＭＦ＝√（ＥＭＦａｂ2＋ＥＭＦｂｃ2＋ＥＭＦｃａ2）を演算する。なお、求められる各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａはモータの相対角度が得られる程度の精度でよい。
【００５０】
さらに、モータ回転角演算部４７では、モータ回転角検出回路３２からピーク検出パルスＰｐが入力される毎に図示しないモータ回転角算出処理を実行して、ｓｉｎθ及びｃｏｓθを算出し、算出したｓｉｎθ及びｃｏｓθから電気角でなるモータ回転角θｅを算出する。
また、角速度・角加速度演算部４８は、図１５に示すように、逆起電圧演算部４６から入力される逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角速度ωｅｅを演算する相対角速度演算部４８ａと、この相対角速度演算部４８ａから出力される相対角速度ωｅｅの急激な変化を抑制するレイトリミッタ部４８ｄと、操舵トルクセンサ１７から入力される操舵トルクＴｓに基づいて回転方向を表す符号を取得する符号取得部４８ｂと、後述する、代替となる相対角度情報の生成を可能とする回転方向判定部４８ｅとを有し、さらに、この回転方向判定部４８ｅで取得した符号（相対角積算方向）を、レイトリミッタ部４８ｄで急激な変化を抑制された相対角速度ωｅｅの絶対値に乗算する乗算部４８ｃと、この乗算部４８ｃから出力される相対角速度ωｅｅを前回のモータ回転角θｅ（ｎ−１）に加算して相対回転角θｅｅを算出する加算部４８ｆとを有する。
【００５１】
さらに、この角速度・角加速度演算部４８は、操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルクＴｓに基づいて補完用相対回転角θｅｅ′を算出する補完用相対角度情報演算部７０を有し、この補完用相対角度情報演算部７０は、補完用相対回転角θｅｅ′を第２の回転角選択部４８ｎの一方の入力側に直接供給すると共に、角速度演算部４８ｏに供給している。また、第２の回転角選択部４８ｎの他方の入力側には、上記加算部４８ｆから出力される相対回転角θｅｅが入力される。第２の回転角選択部４８ｎは、不感帯検出部４８ｍの検出信号によって出力が切換えられ、この第２の回転角選択部４８ｎで選択した相対回転角θｅｅが回転角選択部４８ｇの一方の入力側に供給される。
【００５２】
上記角速度演算部４８ｏは、補完用相対角度情報演算部７０で算出された補完用相対回転角θｅｅ′を微分して補完用角速度ωｅｅ′を算出し、第２の角速度選択部４８ｐの一方の入力側に供給している。さらに、第２の角速度選択部４８ｐの他方の入力側には、上記乗算部４８ｃから出力される相対角速度ωｅｅが供給されており、この第２の角速度選択部４８ｐは、不感帯検出部４８ｍの検出信号によって出力が切換えられ、この第２の角速度選択部４８ｐで選択した相対角速度ωｅｅが角速度選択部４８ｉの一方の入力側に供給される。
【００５３】
つまり、不感帯検出部４８ｍは、相対角速度ωｅｅが不感帯外であるときに論理値“０”の検出信号ＳＤを出力し、不感帯内であるときに論理値“１”の検出信号ＳＤを夫々第２の回転角選択部４８ｎ及び第２の角速度選択部４８ｏに出力する。そして、第２の回転角選択部４８ｎでは、検出信号ＳＤが論理値“０”であるときには加算部４８ｆから出力される相対回転角θｅｅを選択し、論理値“１”であるときには補完用相対角度情報演算部７０で演算した補完用相対回転角θｅｅ′を選択する。また、第２の角速度選択部４８ｐでは、検出信号ＳＤが論理値“０”であるときには乗算部４８ｃから出力される相対角速度ωｅｅを選択し、論理値“１”であるときには角速度演算部４８ｏで演算した補完用相対角速度ωｅｅ′を選択するように構成されている。
【００５４】
さらに、この角速度・角加速度演算部４８は、第２の回転角選択部４８ｎで選択された相対回転角θｅｅとモータ回転角演算部４７から入力される実回転角θｅｒとをフェールセーフ処理部４９のフェールセーフ信号ＳＦに基づいて選択する選択手段としての回転角選択部４８ｇと、モータ回転角演算部４７から入力される実回転角θｅｒを微分して実角速度ωｅｒを算出する角速度演算部４８ｈと、この角速度演算部４８ｈから入力される実角速度ωｅｒと第２の角速度選択部４８ｐで選択された補完用の相対角速度とをフェールセーフ信号ＳＦに基づいて選択する角速度選択部４８ｉと、この角速度選択部４８ｉで選択された角速度ωｅを微分して角加速度αを算出する角加速度演算部４８ｊとを有して構成されている。
【００５５】
ここで、回転角選択部４８ｇは、フェールセーフ処理部４９から入力されるフェールセーフ信号ＳＦが論理値“０”であるときにはモータ回転角演算部４７から入力される実回転角θｅｒを選択し、論理値“１”であるときには、第２の回転角選択部４８ｎから入力される相対回転角θｅｅを選択する。同様に、角速度選択部４８ｉは、フェールセーフ処理部４９から入力されるフェールセーフ信号ＳＦが論理値“０”であるときには角速度演算部４８ｈから入力される実角速度ωｅｒを選択し、論理値“１”であるときには第２の角速度選択部４８ｐから入力される相対角速度ωｅｅを選択する。
【００５６】
ここで、上記補完用相対角度情報演算部７０は、図１６に示す補完用相対角度算出処理を実行する。この補完用相対角度算出処理は、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ５１に移行して、操舵トルクＴｓを読込んでからステップＳ５２に移行する。ステップＳ５２では、読込んだ操舵トルクＴｓを含むそれ以前の所定数（例えば３２個）分の操舵トルクＴｓの平均値ＴｓMを算出する平均化処理を行ってからステップＳ５３に移行する。
【００５７】
ステップＳ５３では、上記ステップＳ５２で算出される操舵トルク平均値ＴｓMが、予め設定された操舵補助制御における不感帯、即ち電動パワーステアリング機構の例えば減速機効率、ラックアンドピニオン効率等の機械的な不感帯を含む設定によって求められた電動パワーステアリング機構における不感帯内であるか否かを判定し、不感帯内であるときにはステップＳ５４に移行し、操舵トルク平均値ＴｓMを“０”に変更してからステップＳ５５に移行し、不感帯外であるときにはそのままステップＳ５５に移行する。
【００５８】
ステップＳ５５では、ステップＳ５２で算出した操舵トルク平均値ＴｓM又はステップＳ５４で変更した操舵トルク平均値ＴｓMでなる現在の操舵トルク平均値ＴｓM（ｎ）と前回のサンプリング時の操舵トルク平均値ＴｓM（ｎ−１）との変化量ΔＴが予め設定した上限値ΔＴｕを超えているか否かを判定し、ΔＴ＞ΔＴｕであるときには変化量ΔＴが大き過ぎるものと判断してステップＳ５６に移行し、前回の操舵トルク平均値ＴｓM（ｎ−１）に上限値ΔＴｕを加算した値を現在の操舵トルク平均値ＴｓM（ｎ）として設定してからステップＳ５７に移行し、ΔＴ≦ΔＴｕであるときには変化量ΔＴが許容範囲内であるものと判断してそのままステップＳ５７に移行する。なお、ステップＳ５５及びＳ５６の処理は、変化量ΔＴを制限するリミッタ処理であるが、この場合の上限値ΔＴｕは、所定値であっても、車速Ｖｓに応じて最適な値を適用するようにしてもよい。
【００５９】
ステップＳ５７では、下記（９）式の演算を行ってモータ相対角度変化量ΔθMを算出してからステップＳ５８に移行する。
ΔθM＝ＴｓM（ｎ）・Ｋｍ／２12  …………（９）
ここで、Ｋｍは相対角度情報算出用ゲインである。
ステップＳ５８では、ステップＳ５７で算出したモータ相対角度変化量ΔθMと前回のサンプリング時に算出したモータ相対角度θMP（ｎ−１）とを加算して、今回のモータ相対角度θMP（ｎ）を算出してからステップＳ５９に移行する。ステップＳ５９では、モータ相対角度θMP（ｎ）を例えば１２ｂｉｔの電気角０〜４０９６に変換してマイクロコンピュータ３０に内蔵されたＲＡＭの所定記憶領域に記憶してからタイマ割込処理を終了する。
【００６０】
また、上記フェールセーフ処理部４９は、図１７に示すモータ回転角異常検出処理を実行する。このモータ回転角異常検出処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ２１で、図示しないモータ回転角算出処理で算出された正弦波ｓｉｎθ及び余弦波ｃｏｓθを読込み、次いでステップＳ２２に移行して、正弦波ｓｉｎθ及び余弦波ｃｏｓθに基づいて異常判定用マップを参照して正弦波ｓｉｎθ及び余弦波ｃｏｓθの組み合わせが正常であるか異常であるかを判定する。
【００６１】
ここで、異常判定用マップは、図１８に示すように、横軸にｓｉｎθを、縦軸にｃｏｓθを夫々とった構成を有し、原点Ｇ（０，０）を中心に３つの同心円及び２つの四角形が表示されている。先ず、３つの同心円について説明すると、一番内側は（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝Ｐｍｉｎ、真ん中は（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝１、一番外側は（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝Ｐｍａｘの円が表示されている。大きな四角形αは一辺が２・Ｐｍａｘの正方形であり、小さな四角形βは一辺が２（Ｐｍｉｎ／√２）の四角形である。ここで、正常領域とは大きな四角形αと小さな四角形βに囲まれた斜線部の範囲を示し、それ以外の領域は異常範囲を示す。なお、上述した判定基準のＰｍｉｎ及びＰｍａｘは検出の精度やモータの極数などの影響を考慮して、ＰｍａｘとＰｍｉｎとにより異常検出精度を調整できる。このＰｍａｘ及びＰｍｉｎを適切に設定することにより、モータ駆動中の故障やレゾルバ１８の異常を検出することができる。そして、（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝１は通常の正常の判定基準であり、（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝Ｐｍｉｎ及び（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝ＰｍａｘはＰｍｉｎ＜（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＜Ｐｍａｘの正常範囲を示すためのものであり、通常の正常の判定基準より広いことになる。
【００６２】
次いで、ステップＳ２２の判定結果が、ｓｉｎθ及びｃｏｓθが正常である場合にはステップＳ２３に移行して、正常であることを示す論理値“０”のフェールセーフ信号ＳＦを角速度・角加速度演算部４８に出力してからタイマ割込処理を終了し、ｓｉｎθ及びｃｏｓθが異常である場合にはステップＳ２４に移行して、異常であることを表す論理値“１”のフェールセーフ信号ＦＳを角速度・角加速度演算部４８に出力してからタイマ割込処理を終了する。このように、異常判定用マップを使用して、ｓｉｎθ及びｃｏｓθが正常であるか異常であるかを判定することにより、（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝１を判定するための（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2の演算を行う必要がなく、マイクロコンピュータ３０の処理負荷を大幅に軽減することができると共に、判定時間を大幅に短縮することができる。
【００６３】
そして、マイクロコンピュータ３０は、各入力信号に基づいて電流指令値算出部４２に相当する図１９に示す操舵補助制御処理を実行する。
この操舵補助制御処理は、図１９に示すように、先ず、ステップＳ１で、操舵トルクセンサ１７、車速センサ３３等の各種センサの検出値及び角速度・角加速度演算部４８で出力された回転角θｅ、角速度ωｅ及び角加速度αを読込み、次いでステップＳ２に移行して、操舵トルクＴをもとに前述した図１３に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値ＩM*を算出してからステップＳ３に移行する。
【００６４】
ステップＳ３では、収斂性補償部５１と同様にモータ角速度ωｅに車速Ｖに応じて設定された補償係数Ｋｖを乗算して収斂性補償値Ｉｃを算出してからステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、慣性補償部５２と同様に、モータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉを算出し、次いでステップＳ５に移行してＳＡＴ推定フィードバック部５３と同様にモータ角速度ωｅ及びモータ角加速度αをもとに前述した（２）式の演算を行ってセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する。
【００６５】
次いで、ステップＳ６に移行して、操舵補助トルク指令値ＩM*にステップＳ３〜Ｓ５で算出した収斂性補償値Ｉｃ、慣性補償値Ｉｉ及びセルフアライニングトルクＳＡＴを加算して補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′を算出し、次いでステップＳ７に移行してステップＳ６で算出した補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′にｄ−ｑ軸電流指令値演算部４２Ｂと同様のｄ−ｑ軸指令値演算処理を実行してｄ軸目標電流Ｉｄ*及びｑ軸目標電流Ｉｑ*を算出し、次いでステップＳ８に移行して２相／３相変換処理を行ってモータ電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*を算出する。
【００６６】
次いで、ステップＳ９に移行して、モータ電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*からモータ電流Ｉａ〜Ｉｃを減算して電流偏差ΔＩａ〜ΔＩｃを算出し、次いでステップＳ１０に移行して、電流偏差ΔＩａ〜ΔＩｃについてＰＩ制御処理を行って電圧指令値Ｖａ*〜Ｖｃ*を算出し、次いでステップＳ１１に移行して算出した電圧指令値Ｖａ*〜Ｖｃ*をモータ駆動回路６のＦＥＴゲート駆動回路２２に出力してから操舵補助制御処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００６７】
ここで、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、仮に、レゾルバ１８、モータ回転角検出回路３２及びＡ／Ｄ変換器３５，３６のモータ回転角検出系に断線、ショート、地絡、天絡等の異常が発生することによって、モータ相対角度情報算出部が相対角度情報を得られないときであっても、代替となる相対角度情報の生成を可能とする代替相対角度情報算出処理を実行する代替相対角度情報算出部を備えている。なお、角速度・角加速度演算部４８がモータ相対角度決定手段に対応し、そのうちの逆起電圧演算部４６、相対角速度演算部４８ａ、符号取得部４８ｂ、レイトリミッタ部４８ｄ、回転方向判定部４８ｅ及び乗算部４８ｃが代替相対角度情報算出部に対応している。なおまた、モータ回転角演算部４７および角速度演算部４８ｈがモータ相対角度情報算出部に対応している。
【００６８】
詳しくは、マイクロコンピュータ３０において、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として代替相対角度情報算出処理が実行されると、先ず、逆起電圧演算部４６で演算した逆起電圧ＥＭＦを読込み、次いで、逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角速度ωｅｅを算出し、次いで、操舵トルクＴｓの符号を取得するとともに、回転方向判定部４８ｅでの所定の処理および判定に基づき、相対角速度ωｅｅに回転方向の符号を付加する。
【００６９】
すなわち、相対角速度演算部４８ａでは、逆起電圧演算部４６から入力される逆起電圧ＥＭＦに基づいて下記（１０）式の演算を行って相対角速度ωｅｅを算出する。
ωｅｅ＝ＥＭＦ／Ｋｅ  …………（１０）
ここに、Ｋｅはモータの逆起電圧定数［Ｖ／ｒｐｍ］である。
なお、逆起電圧演算部４６内の図示しない不感帯設定部では、前述した各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａを算出する（６）式〜（８）式のモータの巻線抵抗Ｒａ〜Ｒｃとして、実際の抵抗値の代わりに抵抗のモデル値を採用するため、相対角速度ωｅｅには誤差が生じ、その誤差はモータ電流に比例したオフセット誤差となることに基づいて電流に比例した不感帯設定を行って推定誤差を取り除くためのものである。すなわち、相対角速度ωｅｅは電流（逆起電圧量）に比例し、誤差も電流（逆起電圧量）に比例するためである。このため、不感帯の設定値は電流指令値ＩM*または実電流値に応じた値に設定する。
【００７０】
次に、上記回転方向判定部４８ｅについて詳しく説明する。なお、図２０は、この回転方向判定部４８ｅの内部演算ブロックを示すブロック図である。
この回転方向判定部４８ｅは、角速度演算部４８ａで演算された相対角量（相対速度量）、つまり上記相対角速度演算部４８ａで算出された相対角速度ωｅｅに付加する回転方向情報（相対角積算方向の情報）を算出している。
【００７１】
詳しくは、図２０に示すように、この回転方向判定部４８ｅは、絶対角領域設定部５０ａと、中間角度シフト演算部５０ｂと、領域判定部５０ｃと、最終回転方向判定部５０ｄとを有している。そして、この回転方向判定部４８ｅでは、この４つの内部演算ブロック５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが、この順にマイクロコンピュータ３０で一連の回転方向判定処理として実行される。
【００７２】
絶対角領域設定部５０ａは、図２１に示す絶対角領域設定処理を実行する絶対角領域設定手段である。つまり、マイクロコンピュータ３０で絶対角領域設定処理が実行されると、この絶対角領域設定部５０ａにおいて、図２１に示すように、まず、ステップＳ１０１に移行し、逆起電圧演算部４６にて演算された各線間逆起電圧値ＥＭＦを読み込み、ステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０２では、この各線間逆起電圧値ＥＭＦの絶対値の最大値と所定の閾値とを比較する。この所定の閾値は、電動モータが低回転である場合に、各線間逆起電圧が小さく、その符号関係の取得値の信頼性が低いと考えられる値を判定不感帯とするために予め設定される。そして、各線間逆起電圧値ＥＭＦの絶対値の最大値が、この所定の閾値以上であった場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０３に移行する。ステップＳ１０３では判定不感帯の状態値「Ｆ＝０」を出力してステップＳ１０５に移行する。一方、各線間逆起電圧値ＥＭＦの絶対値の最大値が、上記所定の閾値未満であった場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０４に移行し、ステップＳ１０４では判定不感帯の状態値「Ｆ＝１」を出力して処理を戻す。そして、ステップＳ１０５では、電動モータの所定方向の回転を正方向回転とした場合に、各線間逆起電圧値ＥＭＦから正方向回転時の各線間逆起電圧の符号を、各線間逆起電圧符号関係テーブル（以下の表２参照）に基づいて取得してステップＳ１０６に移行し、ステップＳ１０６では、正方向回転時を基準として電気角度を６０°毎に区分した推定絶対角領域を算出するとともに、その算出した推定絶対角領域の中間角度θｃを出力して処理を戻す。
【００７３】
【表２】
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【００７４】
続く中間角度シフト演算部５０ｂは、図２２に示す中間角度シフト演算処理を実行する中間角度シフト演算手段であり、上記絶対角領域設定部５０ａから出力された中間角度θｃの変化を演算してその移行方向を判定する。そして、隣り合う領域への移行であれば、その移行方向に応じて中間角度θｃをシフトした新たなシフト後中間角度θｃ shtを出力する。
【００７５】
詳細には、マイクロコンピュータ３０で中間角度シフト演算処理が実行されると、この中間角度シフト演算部５０ｂにおいて、図２２に示すように、まず、ステップＳ２０１に移行し、現在の中間角度θｃと前回の中間角度θｃとの差分を演算し、この差分値を領域移行情報とする。そして、その差分がないとき（ＹＥＳ）、つまり、中間角度θｃの移行がないときには、ステップＳ２０３に移行して過去のシフト後中間角度θｃ shtをそのまま出力して処理を戻す。一方、ステップＳ２０１において、現在の中間角度θｃと前回の中間角度θｃとの差分があるときに（ＮＯ）、正回転方向への隣り合う領域への移行があるときには、ステップＳ２０４に移行する。
【００７６】
そして、ステップＳ２０４では、差分値が６０（deg el）または−３００（deg el））である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０５に移行し、ステップＳ２０５では、中間角度θｃに−３０（deg el）した値をシフト後中間角度θｃ shtとして出力して処理を戻す。一方、ステップＳ２０４において、差分値が６０（deg el）または−３００（deg el））でない場合（ＮＯ）には、ステップＳ２０６に移行する。ステップＳ２０６では、逆方向で隣り合う領域への移行について判定する。つまり、前記中間角度θｃの変化が−６０（deg el）または３００（deg el））である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０７に移行し、ステップＳ２０７では、中間角度θｃに＋３０（deg el）した値をシフト後中間角度θｃ shtとして出力して処理を戻す。さらに、ステップＳ２０６において、上記以外の差分値である場合（ＮＯ）は、ステップＳ２０８に移行し、ステップＳ２０８では、上記絶対角領域設定部５０ａから出力された中間角度θｃの値をそのままシフト後中間角度θｃ shtとして出力して処理を戻す。
【００７７】
続く領域判定部５０ｃは、図２３に示す領域判定処理を実行する。つまり、マイクロコンピュータ３０で領域判定処理が実行されると、図２３に示すように、まず、ステップＳ３０１に移行して仮推定電気角度θｅｅ’’を演算し、ステップＳ３０２に移行する。
ここで、推定電気角度そのものは、現回転方向が決定されていないため算出できない。そこで、この領域判定部５０ｃでは、前回算出された推定電気角度、および前回算出された相対角度情報（回転方向情報および相対角速度情報）を用いて、現在の推定電気角度相当である仮推定電気角度θｅｅ’’を演算している。すなわち、仮推定電気角度θｅｅ’’は、前回の回転角θｅｅ（ｎ−１）＋前回の回転方向×相対角速度ωｅｅの絶対値、により算出する。そして、ステップＳ３０２では、上記中間角度シフト部５０ｂから出力されたシフト後中間角度θｃ shtと仮推定電気角度θｅｅ’’とを用いて、仮推定電気角度θｅｅ’’がシフト後中間角度θｃ sht±９０（deg el））の範囲である判定用角度領域の範囲内であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ３０４に移行して正方向回転信号（ｄ＝１）を出力し、判定用角度領域の範囲外であれば（ＮＯ）、ステップＳ３０３に移行して逆方向回転信号（ｄ＝−１）を出力して処理を戻す。
【００７８】
続く最終回転方向判定部５０ｄは、図２４に示す最終回転方向判定処理を実行する。つまり、この最終回転方向判定処理がマイクロコンピュータ３０で実行されると、最終回転方向判定部５０ｄにおいて、図２４に示すように、まずステップＳ４０１に移行する。ステップＳ４０１では、判定不感帯の状態Ｆに応じて、不感帯（Ｆ＝１）であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ４０３に移行して、符号取得部４８ｂから操舵トルクの符号を取得してステップＳ４０４に移行し、ステップＳ４０４では、操舵トルク方向を相対角積算方向とし、これを最終回転方向ｄ  ｌａｓｔとしてその符号を出力して処理をメインプログラムに戻す。一方、ステップＳ４０１での判定において、非不感帯時（Ｆ＝０）であれば（ＮＯ）、ステップＳ４０２に移行し、ステップＳ４０２では、上記領域判定部５０ｃから出力された回転方向判定値ｄを相対角積算方向とし、これを最終回転方向ｄ  ｌａｓｔとしてその符号を出力して処理をメインプログラムに戻す。
【００７９】
次に、この電動パワーステアリング装置の動作、およびその作用・効果について説明する。
今、図１０に示すイグニッションスイッチ３７をオン状態とすることにより、制御装置３にバッテリ１からの電源が投入されて、制御装置３内のマイクロコンピュータ３０で、図１７に示すモータ回転角異常検出処理、図１９に示す操舵補助制御処理及び図２０等に示す相対角度情報算出に係る一連の処理等が実行開始される。
【００８０】
このとき、レゾルバ１８、モータ回転角検出回路３２及びＡ／Ｄ変換器３５，３６等のモータ回転角検出系が正常であるものとすると、図１７のモータ回転角異常検出処理を実行したときに、図１１に示すモータ回転角演算部４７で、モータ回転角検出回路３２から入力される正弦波信号（ｓｉｎωｔ＋ｓｉｎθ）及び余弦波信号（ｓｉｎωｔ＋ｃｏｓθ）とピーク検出パルスＰｐとに基づいて算出されるｓｉｎθ及びｃｏｓθを読込み（ステップＳ２１）、読込んだｓｉｎθ及びｃｏｓθに基づいて図１８に示す異常判定マップを参照することにより、ｓｉｎθ及びｃｏｓθで表される点が斜線図示の正常領域内に入る。これにより、モータ回転角検出系が正常と判断されて論理値“０”のフェールセーフ信号ＳＦが角速度・角加速度演算部４８に出力される（ステップＳ２３）。
【００８１】
このため、図１５に示す角速度・角加速度演算部４８では、回転角選択部４８ｇでモータ回転角演算部４７によって算出される実回転角θｅｒが選択されてこれが回転角θｅとされると共に、角速度選択部４８ｉで、実回転角θｅｒを微分した実角速度ωｅｒが選択されてこれが角速度ωｅとされ、さらに、この角速度ωｅを角加速度演算部４８ｊで微分して角加速度αを算出して、これら回転角θｅ、角速度ωｅ及び角加速度αを電流指令値算出部４２に出力する。そして、電流指令値算出部４２は、図１９の操舵補助制御処理の実行により、算出した電圧指令値Ｖａ*〜Ｖｃ*をモータ駆動回路６のＦＥＴゲート駆動回路２２に出力する。
【００８２】
このため、ＦＥＴゲート駆動回路２２で、モータ駆動回路６の電界効果トランジスタをパルス幅変調制御することにより、モータ駆動回路６から電動モータ５に三相駆動電流を供給して、この電動モータ５でステアリングホイール１１に作用された操舵トルクに応じた方向の操舵補助力を発生させ、これを減速ギヤ１３を介して出力軸１２に伝達する。このとき、車両が停車している状態でステアリングホイール１１を操舵する所謂据え切り状態では、車速Ｖｓが零であって、図１３に示す操舵補助指令値算出マップの特性線の勾配が大きいことにより、小さい操舵トルクＴｓで大きな操舵補助指令値ＩM*を算出するので、電動モータ５で大きな操舵補助力を発生して軽い操舵を行うことができる。
【００８３】
ところが、例えば車両が走行している状態で、レゾルバ１８、モータ回転角検出回路３２及びＡ／Ｄ変換器３５，３６のモータ回転角検出系に断線、ショート、地絡、天絡等の異常が発生すると、モータ回転角検出回路３２からマイクロコンピュータ３０に入力される正弦波信号（ｓｉｎωｔ＋ｓｉｎθ）及び余弦波信号（ｓｉｎωｔ＋ｃｏｓθ）が異常となり、これらとピーク検出パルスＰｐとに基づいて図示しないモータ回転角算出処理で算出されるｓｉｎθ及びｃｏｓθとの組み合わせが異常となって、図１７のモータ回転角異常検出処理で、ｓｉｎθ及びｃｏｓθに基づいて図１８に示す異常判定マップを参照したときに、ｓｉｎθ及びｃｏｓθで表される点が斜線図示の正常領域外となる。これにより、フェールセーフ処理部４９から直ちに論理値“１”のフェールセーフ信号ＳＦが角速度・角加速度演算部４８に出力される。
【００８４】
そして、フェールセーフ処理部４９は、この論理値“１”のフェールセーフ信号ＳＦを、図１５に示す回転角選択部４８ｇ及び角速度選択部４８ｉに出力する。さらに、逆起電圧ＥＭＦに基づく相対角速度ωｅｅの算出値が不感帯外であるときには、不感帯検出部４８ｍで論理値“０”の不感帯検出信号ＳＤが第２の回転角選択部４８ｎ及び第２の角速度選択部４８ｐに出力される。
【００８５】
これにより、第２の回転角選択部４８ｎで及び回転角選択部４８ｇで、加算部４８ｆによって算出された相対回転角θｅｅが選択されると共に、第２の角速度選択部４８ｐで及び角速度選択部４８ｉで、乗算部４８ｃから出力される相対角速度ωｅｅが選択されて、逆起電圧ＥＭＦに基づいて算出される相対回転角θｅ、相対角速度ωｅ及び相対角加速度αに基づいて、電流指令値算出部４２は、各相電圧指令値Ｖａ*、Ｖｂ*及びＶｃ*をモータ駆動回路６のＦＥＴゲート駆動回路２２に出力し、上記同様にして、電動モータ５が駆動制御されて電動モータ５から操舵補助力が発生されることにより、操舵補助制御処理が継続される。
【００８６】
すなわち、仮にモータ回転角検出系が故障した場合であっても、回転角選択部４８ｇ及び角速度選択部４８ｉが切換えられる際、その前から実行されている図２０等を含む相対角度情報算出処理によって逆起電圧ＥＭＦに基づく相対（回転）角の算出処理により、代替となる相対角度情報に応じて回転角θｅ、角速度ωｅ及び角加速度αが決定される。
一方、この操舵補助制御処理の継続状態で、相対角速度演算部４８ａで演算される相対角速度ωｅｅが不感帯内となると、不感帯検出部４８ｍから論理値“１”の検出信号ＳＤが第２の回転角選択部４８ｍ及び第２の角速度選択部４８ｐに出力されることにより、補完用相対角度情報演算部７０で算出されてマイクロコンピュータ３０のＲＡＭに格納されている補完用相対回転角θMPが選択されると共に、角速度演算部４８ｏで算出される、補完用相対回転角θｅｅ′（＝θMP）を微分した相対角速度ωｅｅ′が選択される。
【００８７】
このため、逆起電圧ＥＭＦに基づいて算出された相対角速度ωｅｅが“０”角速度近傍の不感帯内であるときには、補完用相対角度情報演算部７０で演算された操舵トルクＴｓに基づいて算出される補完用相対回転角θMP及びその微分値でなる相対角速度ωｅｅ′が選択されると共に、補完用相対角速度ωｅｅ′を微分した相対角加速度αが指令値算出部４２に出力されることにより、ステアリング（ハンドル）ロックの発生を防止しながら補完用相対回転角θMP、補完用相対角速度ωｅｅ′及び相対角加速度αに基づいて操舵補助制御処理を継続することができる。
【００８８】
さらに、本実施形態においては、回転方向判定部４８ｅでは、４つの内部演算ブロック５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄの順に一連の回転方向判定処理が実行され、上述した判定用角度領域と仮推定電気角度θｅｅ’’との位置関係を比較して、これらの位置関係が、判定用角度領域内であれば正方向回転とし、同領域外であれば逆方向回転とすることで電動モータの回転方向を推定したので、操舵補助制御を継続可能とするとともに、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転する場合においても、ハンドル振動を起こす可能性を防止または抑制することができる。そのため、運転者に不快感を与えることを一層抑制することができる。
【００８９】
特に、この回転方向判定部４８ｅでは、上述した推定絶対角領域の中間角度θｃを出力し、その中間角度θｃから±９０（deg el）の範囲とした判定用角度領域と仮推定電気角度θｅｅ’’との位置関係を比較し、仮推定電気角度θｅｅ’’が、判定用角度領域の範囲内であれば正方向回転、同領域の範囲外であれば逆方向回転と判定することとしたので、回転方向の判定範囲が拡大するため、推定電気角度に遅れ誤差がある場合であっても、安定した回転方向判定が可能となる（図４参照）。
【００９０】
さらに、前記判定用角度領域の設定に際しては、中間角度θｃが移行するときのその移行方向を判定し、判定した移行方向に応じて中間角度θｃをシフトした新たなシフト後中間角度θｃ shtを演算し、このシフト後中間角度θｃ shtを用いて判定用角度領域を生成することとしたので、隣り合う領域への領域判定時にハンチングがあっても、判定用角度領域は移動しないため、ノイズ耐性を高めて、一層安定した回転方向判定を可能としている（図５〜図７参照）。
【００９１】
さらにまた、電動モータの各線間逆起電圧値の最大値が所定の閾値を超えない限り領域判定を行わない、とする判定不感帯を設けており（図２１参照）、最終的な回転方向の判定は、この判定不感帯に各線間逆起電圧値の最大値が在るときは、操舵トルク方向を採用してこれを相対角積算方向とすることとしたので（図２４参照）、電動モータが低回転である場合に、各線間逆起電圧が小さく、その符号関係の取得値の信頼性が低いときであっても、信頼度の高い領域判定を行うことが可能である。なお、判定不感帯時において操舵トルク方向を相対角積算方向とする理由は、ハンドル初期操舵時の方向が略操舵トルク方向となるからである。
【００９２】
以上説明したように、上記実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、仮にレゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合であっても代替となる相対角度情報を演算可能とするとともに、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転するときにおいても、ハンドル振動を起こす可能性を防止または抑制し、運転者に不快感を与えることを一層抑制可能とした。
【００９３】
なお、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、その領域判定において、シフト後中間角度±９０（deg el）の範囲を判定用角度領域とし、また、前回算出した推定電気角度および前回算出した相対角度情報に基づいて、現在の推定電気角度相当である仮推定電気角度を推定電気角度情報として演算し、この仮推定電気角度である推定電気角度情報と判定用角度領域との比較を行って領域判定をした例で説明したが、これに限定されない。
【００９４】
例えば、マイクロコンピュータ３０等の演算速度が十分に速い場合には、図２５〜図２７に上記実施形態の変形例（第一の変形例）を示すように、仮推定電気角度の演算値の代わりに、前回算出した推定電気角度の演算値を推定電気角度情報として用いてもよい。すなわち、図２５に示すように、この変形例では、回転方向判定部４８ｅは、前回の相対角速度ωｅｅ（ｎ−１）を取得しないようになっている。そして、図２６に示すように、回転方向判定部４８ｅの内部演算ブロックである領域判定部５０ｃは、｜ωｅｅ｜を用いずに、図２７のステップＳ３０１に示すように、領域判定処理が実行されると、仮推定電気角度θｅｅ’’として前回の回転角θｅｅ（ｎ−１）を用いている。このような構成であれば、上記実施形態に比べて、仮推定電気角度演算を行わなくてよいため、演算負荷の削減が期待できる。
【００９５】
さらに、例えば、上記実施形態の例では、逆起電圧値より相対角度情報より推定電気角度を積算にて求めるため、逆起電圧値にノイズ等が混入している場合、その誤差が蓄積され推定電気角度誤差が増大する可能性がある。ここで、図２８に模式図を示すように、６０°毎に区分した推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行する際には、推定対象である電動モータの電気角度はその領域境界角度上に存在する。
【００９６】
そこで、以下説明する第二の変形例では、上記を利用し、電気角度を６０°毎に区分した推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときに、移行前の推定絶対角度領域と移行後の推定絶対角度領域の境界角度を補正推定電気角度（図２８での黒三角符号）とし、上述の推定電気角度をこの補正推定電気角度に補正することで推定電気角度誤差の増大を防ぐ例である。
【００９７】
より詳しくは、この第二の変形例では、図２９に示すように、角速度・角加速度演算部４８は、補正タイミング選択部４８ｒを更に有しており、この補正タイミング選択部４８ｒは、回転方向判定部４８ｅからの補正タイミングフラグを参照して、補正推定電気角度に補正するか否かが補正タイミングフラグに応じて選択されるようになっている点が、上記実施形態の構成と異なっている。
【００９８】
この第二の変形例での回転方向判定部４８ｅは、上記内部演算ブロックに加え、ブロック図としては図示しない推定電気角度補正部を更に有しており、この推定電気角度補正部は、図３０に一例を示す、一連の推定電気角度補正処理を実行するようになっている。
この推定電気角度補正処理は、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、図３０に示すように、先ず、ステップＳ５０１で、絶対角領域が隣り合う領域への移行をしたか否かを判定し、移行していれば（ＹＥＳ）ステップＳ５０２に移行し、そうでなければ（ＮＯ）ステップＳ５０４に移行する。ステップＳ５０２では、シフト後基準角が変化したか否かを判定し、変化していればステップＳ５０３に移行し、そうでなければ（ＮＯ）ステップＳ５０４に移行する。そして、ステップＳ５０３では、補正タイミングフラグを“１”（補正許可）に設定してステップＳ５０５に移行する。また、ステップＳ５０４では、補正タイミングフラグを“０”（補正不許可）に設定して（つまり、これにより図２９での補正タイミング選択部４８ｒで補正されない推定電気角度が選択される）処理を戻す。
【００９９】
ステップＳ５０５では、絶対角領域の移行方向が所定回転方向に対して同方向か否かを判定し、同方向であれば（ＹＥＳ）ステップＳ５０６に移行し、そうでなければ（ＮＯ）ステップＳ５０７に移行する。そして、ステップＳ５０６では、境界角度を補正推定電気角度としてステップＳ５０８に移行し、また、ステップＳ５０７では、境界角度＋１８０°を補正推定電気角度としてステップＳ５０８に移行する。ステップＳ５０８では、推定電気角度補正を行って（つまり、これにより図２９での補正タイミング選択部４８ｒで補正推定電気角度が選択されて）処理を戻す。
【０１００】
この第二の変形例の構成であれば、電気角度を６０°毎に区分した推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときに、移行前の推定絶対角度領域と移行後の推定絶対角度領域の境界角度を補正推定電気角度とし、推定電気角度を補正するので、逆起電圧値にノイズ等が混入している場合であっても、推定電気角度誤差の増大を防ぐことができる。
また、この第二の変形例の構成であれば、推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときの移行方向が、推定絶対角度領域を算出する際に基準とした所定回転方向と同方向であるときは境界角度を補正推定電気角度とし、異方向である場合は境界角度＋１８０°を補正推定電気角度としているので、補正推定電気角度を正確に演算することができる。
【０１０１】
さらに、絶対角度領域の切り替り境界角度付近では各線間逆起電圧の符号関係が切り替り易く、絶対角領域判定が隣り合う領域間でハンチングを起こす可能性があり、この場合には、領域移行方向もハンチングするため、補正推定電気角度を間違う可能性があるものの、この第二の変形例の構成であれば、推定電気角度を補正するタイミングを、シフト後中間角度が変化し且つ推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときとしているので、シフト後中間角度は、ハンチング時においては移動しない構成であるため、補正タイミング条件として追加することで一層正確に推定電気角度を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明における、回転方向の算出原理を説明する図であり、同図（ａ）は正方向回転時における各線間逆起電圧の波形例であり、同図（ｂ）は逆方向回転時における各線間逆起電圧の波形例である。
【図２】本発明における、回転方向の算出原理を説明する図であり、同図は、表１の内容を極座標系で表わしたときの各符号関係の配置図であり、同図の内側の円が正方向回転を表わし、同図の外側の円が逆方向回転を表わしている。なお、同図での網掛け表示は、表１での同じ網掛け表示にそれぞれ対応している。
【図３】本発明における回転方向の算出原理を説明する図である。
【図４】本発明の一態様における、回転方向の算出原理を説明する図である。
【図５】本発明の一態様における、回転方向の算出原理を説明する図である。
【図６】本発明の一態様における、回転方向の算出原理を説明する図である。
【図７】本発明の一態様における、回転方向の算出原理を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図９】操舵トルクセンサから出力される操舵トルク検出信号の特性線図である。
【図１０】図８の制御装置の具体的構成を示すブロック図である。
【図１１】制御装置のマイクロコンピュータの機能ブロック図である。
【図１２】図１１の電流指令値算出部の具体的構成を示すブロックである。
【図１３】操舵補助制御処理で使用する操舵トルクと操舵補助指令値との関係を示す操舵補助指令値算出マップを示す説明図である。
【図１４】セルフアライニングトルクの説明に供する模式図である。
【図１５】図１１の角速度・角加速度演算部の具体的構成を示すブロック図である。
【図１６】補完用相対角度算出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】モータ回転角異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１８】図１６で使用する異常判定マップを示す説明図である。
【図１９】操舵補助制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図２０】回転方向判定部の内部演算ブロックを示すブロック図である。
【図２１】絶対角領域設定処理の一例を示すフローチャートである。
【図２２】中間角度シフト演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図２３】領域判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図２４】最終回転方向判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図２５】角速度・角加速度演算部の一変形例（第一の変形例）の構成を示すブロック図である。
【図２６】第一の変形例での、回転方向判定部の一構成例を示すブロック図である。
【図２７】第一の変形例での、領域判定部の一構成例を示すフローチャートである。
【図２８】第二の変形例での、推定電気角度を補正する原理の説明図である。
【図２９】第二の変形例での、角速度・角加速度演算部の一構成例を示すブロック図である。
【図３０】第二の変形例での、推定電気角度補正処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０３】
１    車載バッテリ
３    制御装置
５    電動モータ
６    モータ駆動回路
１１    ステアリングホイール
１２    ステアリングシャフト
１３    減速装置
１７    トルクセンサ
１８    レゾルバ
２１    インバータ回路
２２    ＦＥＴゲート駆動回路
３０    マイクロコンピュータ
３２    モータ回転角検出回路
３３    車速センサ
４２    電流指令値算出部
４２Ａ    操舵補助トルク指令値演算部
４２Ｂ    指令値補償部
４２Ｃ    ｄ−ｑ軸電流指令値演算部
４４    減算部
４５    電流制御部
４６    逆起電圧演算部
４７    モータ回転角演算部
４８    角速度・角加速度演算部
４８ａ    相対角速度演算部
４８ｂ    符号取得部
４８ｃ    乗算部
４８ｄ    レイトリミッタ部
４８ｅ    回転方向判定部
４８ｆ    加算部
４８ｇ    回転角選択部
４８ｈ    角速度演算部
４８ｉ    角速度選択部
４８ｊ    角加速度演算部
４８ｍ    不感帯検出部
４８ｎ    第２の回転角選択部
４８ｏ    角速度演算部
４８ｐ    第２の角速度選択部
４９    フェールセーフ処理部
７０        補完用相対角度情報演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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