(57)【要約】【課題】回転角センサを用いない新たな制御方式でモータを制御することができる車両用操舵装置を提供する。【解決手段】仮想回転座標系であるγδ座標系のγ軸電流Ｉγでモータが駆動される。γδ座標系は、制御上の回転角である制御角θCに従う座標系である。制御角θCとロータ角θMとの差は負荷角θLである。この負荷角θLに応じたアシストトルクＴAが発生する。一方、検出操舵トルクＴがフィードバックされ、指示操舵トルクＴ*に検出操舵トルクＴを近づけるように、加算角αが生成される。この加算角αが制御角θCの前回値θC(n-1)に加算されることにより、制御角θCの今回値θC(n)が求められる。指示操舵トルク補正部２１Ａは、回転角速度推定部２７によって推定される推定モータ回転角速度に応じて指示操舵トルクＴ*を補正する。【選択図】図１
2010095075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータによって車両の舵取り機構に駆動力を付与する車両用操舵装置であって、
制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、
所定の演算周期毎に、制御角の前回値に加算角を加算することによって制御角の今回値を求める制御角演算手段と、
前記舵取り機構の操舵角を検出する舵角検出手段と、
前記車両の操向のために操作される操作部材に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
予め定めた操舵角−トルク特性に従って、前記舵角検出手段によって検出される操舵角に応じて指示操舵トルクを設定する指示操舵トルク設定手段と、
前記指示操舵トルク設定手段によって設定される指示操舵トルクと前記トルク検出手段によって検出される検出操舵トルクとの偏差に基づいて前記加算角を演算する加算角演算手段と、
所定条件が成立したときに前記制御角を演算するための変数を変更する変数変更手段と
を含む、車両用操舵装置。
【請求項２】
前記変数変更手段は、前記加算角の絶対値が所定値以上のときに前記変数としての前記指示操舵トルクを変更するものである、請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記変数変更手段は、操舵角中点を含む所定の操舵角領域で、指示操舵トルクの符号と操舵角の符号とが逆になるように前記変数を変更するものである、請求項１または２記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記変数変更手段は、前記舵取り機構の操舵速度に応じて前記変数としての前記検出操舵トルクまたは指示操舵トルクを変更するものである、請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
前記制御角を補正するための制御角補正手段をさらに含む、請求項４記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置を備えた車両用操舵装置に関する。車両用操舵装置の一例は、電動パワーステアリング装置である。ブラシレスモータは、車両の舵取り機構に駆動力を付与する駆動源として用いられる。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータを駆動制御するためのモータ制御装置は、一般に、ロータの回転角を検出するための回転角センサの出力に応じてモータ電流の供給を制御するように構成されている。回転角センサとしては、一般的には、ロータ回転角（電気角）に対応した正弦波信号および余弦波信号を出力するレゾルバが用いられる。しかし、レゾルバは、高価であり、配線数が多く、また、設置スペースも大きい。そのため、ブラシレスモータを備えた装置のコスト削減および小型化が阻害されるという課題がある。
【０００３】
そこで、回転角センサを用いることなくブラシレスモータを駆動するセンサレス駆動方式が提案されている。センサレス駆動方式は、ロータの回転に伴う誘起電圧を推定することによって、磁極の位相（ロータの電気角）を推定する方式である。ロータ停止時および極低速回転時には、誘起電圧を推定できないので、別の方式で磁極の位相が推定される。具体的には、ステータに対してセンシング信号を注入し、このセンシング信号に対するモータの応答が検出される。このモータ応答に基づいて、ロータ回転位置が推定される。
【特許文献１】特開2007-267549号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のセンサレス駆動方式は、誘起電圧やセンシング信号を用いてロータの回転位置を推定し、その推定によって得られた回転位置に基づいてモータを制御するものである。しかし、この駆動方式は、いずれの用途にも適しているわけではなく、たとえば、車両の舵取り機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置の駆動源として用いられるブラシレスモータの制御に適用するための手法は未だ確立されていない。そのため、別の方式によるセンサレス制御の実現が望まれている。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、回転角センサを用いない新たな制御方式でモータを制御することができる車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、ロータ（５０）と、このロータに対向するステータ（５５）とを備えたモータ（３）によって車両の舵取り機構に駆動力を付与する車両用操舵装置であって、制御上の回転角である制御角（θC）に従う回転座標系の軸電流値（Ｉγ*）で前記モータを駆動する電流駆動手段（３１〜３６）と、所定の演算周期毎に、制御角の前回値に加算角（α）を加算することによって制御角の今回値を求める制御角演算手段（２６）と、前記舵取り機構の操舵角を検出する舵角検出手段（４）と、前記車両の操向のために操作される操作部材（１０）に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出手段（１）と、予め定めた操舵角−トルク特性に従って、前記舵角検出手段によって検出される操舵角に応じて指示操舵トルクを設定する指示操舵トルク設定手段（２１）と、前記指示操舵トルク設定手段によって設定される指示操舵トルクと前記トルク検出手段によって検出される検出操舵トルクとの偏差に基づいて前記加算角を演算する加算角演算手段（２２，２３）と、所定条件が成立したときに前記制御角を演算するための変数を変更する変数変更手段（２１Ａ，６０，６１）とを含む、車両用操舵装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【０００７】
この構成によれば、制御角に従う回転座標系（γδ座標系。以下「仮想回転座標系」といい、この仮想回転座標系の座標軸を「仮想軸」という。）の軸電流値（以下「仮想軸電流値」という。）によってモータが駆動される一方で、制御角は、演算周期毎に加算角を加算することによって更新される。これにより、制御角を更新しながら、すなわち、仮想回転座標系の座標軸（仮想軸）を更新しながら、仮想軸電流値でモータを駆動することによって、必要なトルクを発生させることができる。こうして、回転角センサを用いることなく、モータから適切なトルクを発生させることができる。
【０００８】
さらに、この発明では、舵取り機構の操舵角に応じて指示操舵トルクが設定される一方で、操作部材に加えられる操舵トルクが検出される。そして、指示操舵トルクと検出操舵トルクとの偏差に基づいて加算角が演算される。これにより、検出操舵トルクが当該指示操舵トルクとなるように加算角が定められ、それに応じた制御角が定められることになる。したがって、操舵角に応じた検出操舵トルクとなるように、モータから適切な駆動力を発生させて、これを舵取り機構に付与することができる。すなわち、ロータの磁極方向に従う回転座標系（ｄｑ座標系）の座標軸と前記仮想軸とのずれ量（負荷角）が指示操舵トルクに応じた値に導かれる。その結果、適切なトルクがモータから発生され、運転者の操舵意図に応じた駆動力を舵取り機構に付与できる。
【０００９】
操作部材と舵取り機構とが機械的に結合された車両用操舵装置（たとえば、電動パワーステアリング装置）では、仮想軸電流値に対するモータの応答（モータが発生するトルク）は、検出操舵トルクの変化となって現れる。したがって、このような車両用操舵装置においては、検出操舵トルクに応じて加算角を演算することは、仮想軸電流値に対するモータの応答に応じて加算角を演算することになると言うこともできる。
【００１０】
この発明では、さらに、所定条件が成立したときに、制御角を演算するための変数が変更される。これにより、制御角の演算特性を変化させることができる。その結果、操舵感の優れた車両用操舵装置を実現することができる。
請求項２記載の発明は、前記変数変更手段は、前記加算角の絶対値が所定値以上のときに前記変数としての前記指示操舵トルクを変更するものである、請求項１記載の車両用操舵装置である。
【００１１】
この構成によれば、加算角の絶対値が所定値以上のとき、すなわち、制御角の変化量（仮想軸の変化量）が所定値以上のときに、前記変数としての指示操舵トルクが変更される。加算角が大きい場合とは、操舵角の変化が速い場合である。具体的には、運転者が操作部材を素早く操作する場合や、運転者が操作部材に大きな力を加えていないか、または手放し状態で、路面からの反力によって舵取り機構が中立位置へと速やかに戻る場合などが該当する。このような状況では、通常とは異なる制御角演算を行うことで、操舵感を向上することができる。たとえば、制御角の変動を抑制するように、制御角を演算するための変数を変更すれば、いわゆるダンピング制御を行うことができる。これにより、操舵の手応え感を向上し、かつ、収斂性を向上できる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記変数変更手段は、操舵角中点を含む所定の操舵角領域で、指示操舵トルクの符号と操舵角の符号とが逆になるように前記変数を変更するものである、請求項１または２記載の車両用操舵装置である。
この構成によれば、操舵角中点を含む所定の操舵角領域において、指示操舵トルクの符号と操舵角の符号とが逆になる。すなわち、一方向（たとえば右方向）の操舵トルクおよび操舵角に対して正符号が割り当てられ、他方向（たとえば左方向）の操舵トルクおよび操舵角に対して負符号が割り当てられる。操舵角中点付近の所定の操舵角範囲では、指示操舵トルクの符号と操舵角の符号とが逆になるので、操舵角中点付近における操舵角の変化が妨げられることになる。その結果、とくに、路面反力によって操舵角が中点に戻ろうとするときに、その操舵角の変化が抑制されるように制御角が設定されることになる。これにより、いわゆるダンピング制御を実現することができ、収斂性を向上することができる。
【００１３】
とくに、請求項２に記載した特徴と組み合わせて、加算角の絶対値が所定値以上のときに操舵角中点付近の所定の操舵角領域で、指示操舵トルクの符号と操舵角の符号とが逆になるようにしてもよい。これにより、操舵角の変化が急であるときに、操舵角中点付近において、操舵角変化を抑制するように制御角が定められる。その結果、操舵角中点付近における収斂性を一層向上できるので、操舵感をさらに向上することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記変数変更手段は、前記舵取り機構の操舵速度に応じて前記変数としての前記検出操舵トルクまたは指示操舵トルクを変更するものである、請求項１記載の車両用操舵装置である。
この構成によれば、舵取り機構の操舵速度に応じて検出操舵トルクまたは指示操舵トルクに対して変更が加えられる。したがって、指示操舵トルクおよび検出操舵トルクの偏差に応じて演算される制御角の特性が変化する。これによって、たとえば、操舵速度の絶対値が大きいときに、操舵角の変化を抑制するように制御角を演算することが可能になる。これにより、いわゆるダンピング制御を実現することができるので、素早い切り込み操舵時における手応え感を向上でき、また、収斂性を向上できるから、優れた操舵感を実現できる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、前記制御角を補正するための制御角補正手段（６５）をさらに含む、請求項４記載の車両用操舵装置である。たとえば、舵取り機構の操舵速度に応じて制御角を補正することで、モータの発生トルクを操舵速度に応じて変化させることができる。これにより、ダンピング制御を実現することができる。また、制御角の補正と検出操舵トルクの変更とを連動させることによって、制御角の演算に影響を与えることなく、ダンピング制御を行うことが可能となる。
【００１６】
前記モータ制御装置は、前記加算角を制限するための制限手段（２４）をさらに含んでいてもよい。この構成によれば、加算角に適切な制限を加えることによって、実際のロータの回転に比して過大な加算角が制御角に加算されることを抑制できる。より具体的には、ロータの回転速度範囲に対して妥当な範囲内で加算角が設定されるように制限を加えることによって、より適切にモータを制御することができる。
【００１７】
前記制限手段は、たとえば、加算角の絶対値を次式の制限値以下に制限するものであってもよい。ただし、次式における「最大ロータ角速度」とは、電気角でのロータ角速度の最大値である。
制限値＝最大ロータ角速度×演算周期
たとえば、モータの回転を所定の減速比の減速機構を介して車両用操舵装置の操舵軸に伝達している場合には、最大ロータ角速度は、最大操舵角速度（操舵軸の最大回転角速度）×減速比×極対数で与えられる。「極対数」とは、ロータが有する磁極対（Ｎ極とＳ極との対）の数である。
【００１８】
前記指示操舵トルク設定手段は、前記車両の車速を検出する車速検出手段（６）によって検出される当該車速に応じて指示操舵トルクを設定するものであってもよい。この構成によれば、車速に応じて指示操舵トルクが設定されるので、いわゆる車速感応制御を行うことができる。その結果、良好な操舵感を実現できる。たとえば、車速が大きいほど、すなわち、高速走行時ほど指示操舵トルクを小さく設定することより、すぐれた操舵感が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、車両を操向するための操作部材としてのステアリングホイール１０に加えられる操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１と、車両の舵取り機構２に減速機構７を介して操舵補助力を与えるモータ３（ブラシレスモータ）と、ステアリングホイール１０の回転角（舵取り機構２の操舵角に相当する。）である操舵角を検出する舵角センサ４と、モータ３を駆動制御するモータ制御装置５と、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の速度を検出する車速センサ６とを備えている。
【００２０】
モータ制御装置５は、トルクセンサ１が検出する操舵トルク、舵角センサ４が検出する操舵角および車速センサ６が検出する車速に応じてモータ３を駆動することによって、操舵状況および車速に応じた適切な操舵補助を実現する。
モータ３は、この実施形態では、三相ブラシレスモータであり、図２に図解的に示すように、界磁としてのロータ５０と、このロータ５０に対向するステータ５５に配置されたＵ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線５１，５２，５３とを備えている。モータ３は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。
【００２１】
各相のステータ巻線５１，５２，５３の方向にＵ軸、Ｖ軸およびＷ軸をとった三相固定座標（ＵＶＷ座標系）が定義される。また、ロータ５０の磁極方向にｄ軸（磁極軸）をとり、ロータ５０の回転平面内においてｄ軸と直角な方向にｑ軸（トルク軸）をとった二相回転座標系（ｄｑ座標系。実回転座標系）が定義される。ｄｑ座標系は、ロータ５０とともに回転する回転座標系である。ｄｑ座標系では、ｑ軸電流のみがロータ５０のトルク発生に寄与するので、ｄ軸電流を零とし、ｑ軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ５０の回転角（ロータ角）θMは、Ｕ軸に対するｄ軸の回転角である。ｄｑ座標系は、ロータ角θMに従う実回転座標系である。このロータ角θMを用いることによって、ＵＶＷ座標系とｄｑ座標系との間での座標変換を行うことができる。
【００２２】
一方、この実施形態では、制御上の回転角を表す制御角θCが導入される。制御角θCは、Ｕ軸に対する仮想的な回転角である。この制御角θCに対応する仮想的な軸をγ軸とし、このγ軸に対して９０°進んだ軸をδ軸として、仮想二相回転座標系（γδ座標系。仮想回転座標系）を定義する。制御角θCがロータ角θMに等しいとき、仮想回転座標系であるγδ座標系と実回転座標系であるｄｑ座標系とが一致する。すなわち、仮想軸としてのγ軸は実軸としてのｄ軸と一致し、仮想軸としてのδ軸は実軸としてのｑ軸と一致する。γδ座標系は、制御角θCに従う仮想回転座標系である。ＵＶＷ座標系とγδ座標系との座標変換は、制御角θCを用いて行うことができる。
【００２３】
制御角θCとロータ角θMとの差を負荷角θL（＝θC−θM）と定義する。
制御角θCに従ってγ軸電流Ｉγをモータ３に供給すると、このγ軸電流Ｉγのｑ軸成分（ｑ軸への正射影）がロータ５０のトルク発生に寄与するｑ軸電流Ｉqとなる。すなわち、γ軸電流Ｉγとｑ軸電流Ｉqとの間に、次式(1)の関係が成立する。
Ｉq＝Ｉγ・sinθL      …(1)
再び図１を参照する。モータ制御装置５は、マイクロコンピュータ１１と、このマイクロコンピュータ１１によって制御され、モータ３に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）１２と、モータ３の各相のステータ巻線に流れる電流を検出する電流検出部１３とを備えている。
【００２４】
電流検出部１３は、モータ３の各相のステータ巻線５１，５２，５３に流れる相電流ＩU，ＩV，ＩW（以下、総称するときには「三相検出電流ＩUVW」という。）を検出する。これらは、ＵＶＷ座標系における各座標軸方向の電流値である。
マイクロコンピュータ１１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、指示操舵トルク設定部２１と、指示操舵トルク補正部２１Ａと、トルク偏差演算部２２と、ＰＩ（比例積分）制御部２３と、リミッタ２４と、制御角演算部２６と、回転角速度推定部２７と、指示電流値生成部３１と、電流偏差演算部３２と、ＰＩ制御部３３と、γδ／ＵＶＷ変換部３４と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部３５と、ＵＶＷ／γδ変換部３６とが含まれている。
【００２５】
指示操舵トルク設定部２１は、舵角センサ４によって検出される操舵角と、車速センサ６によって検出される車速とに基づいて、指示操舵トルクＴ*を設定する。たとえば、図４Ａに示す通常特性に従い、たとえば、操舵角が正の値（右方向へ操舵した状態）のとき指示操舵トルクＴ*は正の値（右方向へのトルク）に設定され、操舵角が負の値（左方向へ操舵した状態）のとき指示操舵トルクＴ*は負の値（左方向へのトルク）に設定される。そして、操舵角の絶対値が大きくなるに従って、その絶対値が大きくなるように（図４Ａの例ではリニアに大きくなるように）指示操舵トルクＴ*が設定される。ただし、所定の上限値（正の値。たとえば、＋６Ｎｍ）および下限値（負の値。たとえば−６Ｎｍ）の範囲内で指示操舵トルクＴ*の設定が行われる。また、指示操舵トルクＴ*は、車速が大きいほど、その絶対値が小さくなるよう設定される。すなわち、車速感応制御が行われる。
【００２６】
指示操舵トルク設定部２１は、制御角θCの変化量が大きいときには、図４Ｂに示すダンピング特性に従って、操舵角に対する指示操舵トルクＴ*を設定する。この特性では、操舵角中点を含む所定操舵角領域Δの範囲では、操舵角と指示操舵トルクＴ*とが異符号となっており、操舵角領域Δ外においては、操舵角と指示操舵トルクＴ*とが同符号となっている。より具体的には、操舵角が０以上の領域では、図４Ａに示す通常特性の第１象限の特性線を指示操舵トルク座標軸の負の方向にシフトした特性線に従って指示操舵トルクＴ*が設定される。ただし、上限値および下限値は変更しない。また、操舵角が負の領域では、図４Ａに示す通常特性の第３象限の特性線を指示操舵トルク座標軸の正の方向にシフトした特性線に従って指示操舵トルクＴ*が設定される。この場合も、上限値および下限値は変更しない。
【００２７】
このような特性変更の結果、操舵角中点付近では、操舵角中点に向かう操舵トルクに対抗するトルクがモータ３から発生される。これにより、路面反力によってステアリングホイール１０が高速（たとえば、２００deg/sec以上）に操舵角中点に戻されるような状況（たとえば、手放し状態）において、操舵角の変化が抑制される。こうして、いわゆるダンピング制御が実現され、操舵角中点付近における収斂性の向上が図られている。
【００２８】
指示操舵トルク補正部２１Ａは、指示操舵トルク設定部２１によって設定された指示操舵トルクＴ*を補正して、補正後の指示操舵トルクＴ*を求める。指示操舵トルク補正部２１Ａは、図５に示す特性に従って、推定モータ回転角速度に応じた指示操舵トルク補正量を演算する。指示操舵トルク補正部２１Ａは、その指示操舵トルク補正量を、指示操舵トルク設定部２１によって設定される指示操舵トルクＴ*に加算する。
【００２９】
推定モータ回転角速度は、右方向操舵に対応する方向に対して正の値を割り当て、左方向操舵に対応する方向に対して負の値を割り当ててある。推定モータ回転角速度の正の値に対して正の補正量が割り当てられており、推定モータ回転角速度の負の値に対して負の補正量が割り当てられている。そして、補正量の絶対値は、推定モータ回転角速度の絶対値が大きくなるほど単調に（この実施形態では非線型に）増加するようになっている。このような特性の補正量を指示操舵トルクＴ*に加算することによって、素早い操舵に対して良好な手応え感が得られ、かつ、路面からの反力によって操舵角中点へと高速に戻される状況では、操舵角の変化を抑制することができる。こうして、いわゆるダンピング制御を行うことができ、優れた操舵感を実現することができる。
【００３０】
トルク偏差演算部２２は、指示操舵トルク設定部２１によって設定され、指示操舵トルク補正部２１Ａによって補正された指示操舵トルクＴ*とトルクセンサ１によって検出される操舵トルクＴ（以下、区別するために「検出操舵トルクＴ」という。）との偏差（トルク偏差）ΔＴを求める。ＰＩ制御部２３は、このトルク偏差ΔＴに対するＰＩ演算を行う。すなわち、トルク偏差演算部２２およびＰＩ制御部２３によって、検出操舵トルクＴを指示操舵トルクＴ*に導くためのトルクフィードバック制御手段が構成されている。ＰＩ制御部２３は、トルク偏差ΔＴに対するＰＩ演算を行うことで、制御角θCに対する加算角αを演算する。
【００３１】
リミッタ２４は、ＰＩ制御部２３によって求められた加算角αに対して制限を加える制限手段である。より具体的には、リミッタ２４は、所定の上限値ＵＬ（正の値）と下限値ＬＬ（負の値）との間の値に加算角αを制限する。上限値ＵＬおよび下限値ＬＬは、最大操舵角速度に基づいて定められる。最大操舵角速度とは、ステアリングホイール１０の操舵角速度として想定され得る最大値であり、たとえば、８００deg/sec程度である。
【００３２】
最大操舵角速度のときのロータ５０の電気角の変化速度（電気角での角速度。最大ロータ角速度）は、次式(2)のとおり、最大操舵角速度と、減速機構７の減速比と、ロータ５０の極対数との積で与えられる。極対数とは、ロータ５０が有する磁極対（Ｎ極とＳ極との対）の個数である。
最大ロータ角速度＝最大操舵角速度×減速比×極対数    …(2)
制御角θCの演算間（演算周期）におけるロータ５０の電気角変化量の最大値（ロータ角変化量最大値）は、次式(3)のとおり、最大ロータ角速度に演算周期を乗じた値となる。
【００３３】
ロータ角変化量最大値＝最大ロータ角速度×演算周期
＝最大操舵角速度×減速比×極対数×演算周期    …(3)
このロータ角変化量最大値が一演算周期間で許容される制御角θCの最大変化量である。そこで、前記ロータ角変化量最大値をωmax（＞０）と表すと、加算角αの上限値ＵＬおよび下限値ＬＬは、それぞれ次式(4)(5)で表すことができる。
【００３４】
ＵＬ＝＋ωmax    …(4)
ＬＬ＝−ωmax    …(5)
リミッタ２４は、ＰＩ制御部２３によって求められた加算角αを上限値ＵＬと比較し、加算角αが上限値ＵＬを超えている場合には、上限値ＵＬを加算角αに代入する。したがって、制御角θCに対して上限値ＵＬ（＝＋ωmax）が加算されることになる。一方、ＰＩ制御部２３によって求められた加算角αが下限値ＬＬ未満であれば、下限値ＬＬを加算角αに代入する。したがって、制御角θCに対して下限値ＬＬ（＝−ωmax）が加算されることになる。ＰＩ制御部２３によって求められた加算角αが下限値ＬＬ以上上限値ＵＬ以下であれば、その加算角αがそのまま制御角θCへの加算のために用いられる。
【００３５】
このようにして、加算角αを上限値ＵＬと下限値ＬＬとの間に制限することができるので、制御の安定化を図ることができる。より具体的には、電流不足時や制御開始時に制御不安定状態（アシスト力が不安定な状態）が発生しても、この状態から安定な制御状態へと速やかに遷移させることができる。これにより、操舵感を向上することができる。
この制限処理後の加算角αが、制御角演算部２６の加算器２６Ａにおいて、制御角θCの前回値θC(n-1)（ｎは今演算周期の番号）に加算される（Ｚ-1は信号の前回値を表す）。ただし、制御角θCの初期値は予め定められた値（たとえば零）である。
【００３６】
制御角演算部２６は、制御角θCの前回値θC(n-1)にリミッタ２４から与えられる加算角αを加算する加算器２６Ａを含む。すなわち、制御角演算部２６は、所定の演算周期毎に制御角θCを演算する。そして、前演算周期における制御角θCを前回値θC(n-1)とし、これを用いて今演算周期における制御角θCである今回値θC(n)を求める。
指示電流値生成部３１は、制御上の回転角である前記制御角θCに対応する仮想回転座標系であるγδ座標系の座標軸（仮想軸）に流すべき電流値を指示電流値として生成するものである。具体的には、γ軸指示電流値Ｉγ*およびδ軸指示電流値Ｉδ*（以下、これらを総称するときには「二相指示電流値Ｉγδ*という。）を生成する。指示電流値生成部３１は、γ軸指示電流値Ｉγ*を有意値とする一方で、δ軸指示電流値Ｉδ*を零とする。より具体的には、指示電流値生成部３１は、トルクセンサ１によって検出される検出操舵トルクＴに基づいてγ軸指示電流値Ｉγ*を設定する。
【００３７】
検出操舵トルクＴに対するγ軸指示電流値Ｉγ*の設定例は、図６に示されている。検出操舵トルクＴが零付近の領域には不感帯ＮＲが設定されている。γ軸指示電流値Ｉγ*は、不感帯ＮＲの外側の領域で急峻に立ち上がり、所定のトルク以上でほぼ一定値となるように設定される。これにより、運転者がステアリングホイール１０を操作していないときには、モータ３への通電が停止され、不必要な電力消費が抑制される。
【００３８】
電流偏差演算部３２は、指示電流値生成部３１によって生成されるγ軸指示電流値Ｉγ*に対するγ軸検出電流Ｉγの偏差Ｉγ*−Ｉγと、δ軸指示電流値Ｉδ*（＝０）に対するδ軸検出電流Ｉδの偏差Ｉδ*−Ｉδとを演算する。γ軸検出電流Ｉγおよびδ軸検出電流Ｉδは、ＵＶＷ／γδ変換部３６から偏差演算部３２に与えられるようになっている。
【００３９】
ＵＶＷ／γδ変換部３６は、電流検出部１３によって検出されるＵＶＷ座標系の三相検出電流ＩUVW（Ｕ相検出電流ＩU、Ｖ相検出電流ＩVおよびＷ相検出電流ＩW）をγδ座標系の二相検出電流ＩγおよびＩδ（以下総称するときには「二相検出電流Ｉγδ」という。）に変換する。これらが電流偏差演算部３２に与えられるようになっている。ＵＶＷ／γδ変換部３６における座標変換には、制御角演算部２６で演算される制御角θCが用いられる。
【００４０】
ＰＩ制御部３３は、電流偏差演算部３２によって演算された電流偏差に対するＰＩ演算を行うことにより、モータ３に印加すべき二相指示電圧Ｖγδ*（γ軸指示電圧Ｖγ*およびδ軸指示電圧Ｖδ*）を生成する。この二相指示電圧Ｖγδ*が、γδ／ＵＶＷ変換部３４に与えられる。
γδ／ＵＶＷ変換部３４は、二相指示電圧Ｖγδ*に対して座標変換演算を行うことによって、三相指示電圧ＶUVW*を生成する。三相指示電圧ＶUVW*は、Ｕ相指示電圧ＶU*、Ｖ相指示電圧ＶV*およびＷ相指示電圧ＶW*からなる。この三相指示電圧ＶUVW*は、ＰＷＭ制御部３５に与えられる。
【００４１】
ＰＷＭ制御部３５は、Ｕ相指示電圧ＶU*、Ｖ相指示電圧ＶV*およびＷ相指示電圧ＶW*にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路１２に供給する。
駆動回路１２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部３５から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、三相指示電圧ＶUVW*に相当する電圧がモータ３の各相のステータ巻線５１，５２、５３に印加されることになる。
【００４２】
電流偏差演算部３２およびＰＩ制御部３３は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、モータ３に流れるモータ電流が、指示電流値生成部３１によって設定される二相指示電流値Ｉγδ*に近づくように制御される。
回転角速度推定部２７は、モータ３の電流（検出電流Ｉγδ）および印加電圧（指示電圧Ｖγδ*）に基づいて、モータ３の回転角速度を推定する。より具体的には、回転角速度推定部２７は、モータ３の抵抗値およびインダクタンスを用い、検出電流および印加電圧に基づいてモータ３の誘起電圧を推定し、この誘起電圧に基づいてモータ回転角速度を推定するものであってもよい。
【００４３】
図３は、前記電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。ただし、説明を簡単にするために、リミッタ２４の機能は省略してある。
指示操舵トルクＴ*と検出操舵トルクＴとの偏差（トルク偏差）に対するＰＩ制御（ＫPは比例係数、ＫIは積分係数、１／ｓは積分演算子である。）によって、加算角αが生成される。この加算角αが制御角θCの前回値θC(n-1)に対して加算されることによって、制御角θCの今回値θC(n)＝θC(n-1)＋αが求められる。このとき、制御角θCとロータ５０の実際のロータ角θMとの偏差が負荷角θL＝θC−θMとなる。
【００４４】
したがって、制御角θCに従うγδ座標系（仮想回転座標系）のγ軸（仮想軸）にγ軸指示電流値Ｉγ*に従ってγ軸電流Ｉγが供給されると、ｑ軸電流Ｉq＝ＩγsinθLとなる。このｑ軸電流Ｉqがロータ５０の発生トルクに寄与する。すなわち、モータ３のトルク定数ＫTをｑ軸電流Ｉq（＝ＩγsinθL）に乗じた値が、アシストトルクＴA（＝ＫT・ＩγsinθL）として、減速機構７を介して、舵取り機構２に伝達される。このアシストトルクＴAを舵取り機構２からの負荷トルクＴLから減じた値が、運転者がステアリングホイール１０に与えるべき操舵トルクＴである。この操舵トルクＴがフィードバックされることによって、この操舵トルクＴを指示操舵トルクＴ*（ただし、指示操舵トルク補正部２１Ａによる補正後の値）に導くように系が動作する。つまり、検出操舵トルクＴを指示操舵トルクＴ*に一致させるべく、加算角αが求められ、それに応じて制御角θCが制御される。
【００４５】
このように制御上の仮想軸であるγ軸に電流を流す一方で、指示操舵トルクＴ*と検出操舵トルクＴとの偏差ΔＴに応じて求められる加算角αで制御角θCを更新していくことにより、負荷角θLが変化し、この負荷角θLに応じたトルクがモータ３から発生するようになっている。これにより、操舵角および車速に基づいて設定される指示操舵トルクＴ*に応じたトルクをモータ３から発生させることができるので、操舵角および車速に対応した適切な操舵補助力を舵取り機構２に与えることができる。すなわち、操舵角の絶対値が大きいほど操舵トルクが大きく、かつ、車速が大きいほど操舵トルクが小さくなるように、操舵補助制御が実行される。
【００４６】
このようにして、回転角センサを用いることなくモータ３を適切に制御して、適切な操舵補助を行うことができる電動パワーステアリング装置を実現できる。これにより、構成を簡単にすることができ、コストの削減を図ることができる。
図７は、指示操舵トルク設定部２１の動作を説明するためのフローチャートである。ＰＩ制御部２３によって求められる加算角の絶対値｜α｜が所定のしきい値Ａ（Ａ＞０）と比較される（ステップＳ１）。しきい値Ａは、手放し状態で舵角中点に戻るときに求められる収斂性に応じて設定すればよく、たとえば、２００deg/secの操舵速度に対応する値に設定される。具体的には、当該操舵速度（２００deg/sec）に、減速機構７における減速比およびロータ５０の極対数を乗じて、前記操舵速度をモータ３の電気角に換算した値を求め、この値をしきい値Ａとすればよい。
【００４７】
加算角の絶対値｜α｜がしきい値Ａ以上であるときとは、仮想回転座標γδの回転が速く、制御角θCの変化量が大きいとき、すなわち、モータ３の回転角速度が大きいときである。一方、加算角の絶対値｜α｜がしきい値Ａ未満であるときとは、制御角θCの変化量が小さく、モータ３の回転角速度が小さいときである。そこで、加算角の絶対値｜α｜がしきい値Ａ未満（ステップＳ１：ＮＯ）であるときには、図４Ａに示す通常特性に従って操舵角に対応する指示操舵トルクＴ*が求められる（ステップＳ２）。これに対して、加算角の絶対値｜α｜がしきい値Ａ以上（ステップＳ１：ＹＥＳ）であるときは、図４Ｂに示すダンピング特性に従って操舵角に対応する指示操舵トルクＴ*が求められる（ステップＳ３）。
【００４８】
このように、この実施形態によれば、加算角の絶対値｜α｜がしきい値Ａ以上のときには、図４Ｂに示すダンピング特性が適用されるので、操舵角中点付近の所定の操舵角範囲において、操舵角と指示操舵トルクとの符号が異符号となる。これにより、操舵角が操舵角中点に高速（２００deg/sec以上）に戻ろうとするときには、操舵角の変化を妨げるように指示操舵トルクＴ*が設定されることになる。その結果、収斂性が向上され、良好な操舵感が得られる。
【００４９】
なお、加算角の絶対値｜α｜の大小に応じて指示操舵トルクＴ*の特性を変更せずに、いずれの加算角αに対しても図４Ｂに示すダンピング特性を適用してもよい。この場合でも、操舵角中点付近での収斂性を向上でき、かつ、操舵角に応じた指示操舵トルクＴ*の設定が可能である。
図８は、この発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）の動作を説明するためのフローチャートである。この実施形態の説明では、前述の図１〜図６を再び参照する。図８には、指示操舵トルク設定部２１による指示操舵トルクＴ*の設定に関する動作が示されている。
【００５０】
この実施形態では、図４Ｂに示すダンピング特性は用いられず、指示操舵トルク設定部２１は、専ら図４Ａの通常特性に従って操舵角に応じた指示操舵トルクＴ*を設定する。指示操舵トルク設定部２１には、図１において二点鎖線２１ａで示すように、トルクセンサ１によって検出される操舵トルクが与えられるようになっている。指示操舵トルク設定部２１は、検出操舵トルクＴに基づいて、運転者がステアリングホイール１０から手を離している手放し状態を判定する。そして、手放し状態のときには、制御角θCの変化量が所定値以上である場合に、操舵角の変化を抑制するように指示操舵トルクＴ*を設定する。このときの指示操舵トルクＴ*は、零であってもよいし、検出操舵トルクＴの符号とは反対の符号の値であってもよい。これにより、手放し状態のときに、路面反力によってステアリングホイール１０が高速に舵角中点に戻される状況では、操舵角の変化が抑制されるので、ダンピング制御を行うことができる。その結果、収斂性が向上される。
【００５１】
より具体的には、図８に示すように、指示操舵トルク設定部２１は、検出操舵トルクＴを取り込み（ステップＳ１１）、図４Ａに示す通常特性に従って、操舵角に対応する指示操舵トルクＴ*を求める（ステップＳ１２）。さらに、指示操舵トルク設定部２１は、ＰＩ制御部２３によって演算される加算角αを取得する（ステップＳ１３）。指示操舵トルク設定部２１は、さらに、検出操舵トルクの絶対値｜Ｔ｜が所定のトルクしきい値Ｂ（たとえば１Ｎｍ）以下かどうかを判断する（ステップＳ１４）。トルクしきい値Ｂは、たとえば、システムのプレロード（外力を加えていない状態での負荷）に基づいて設定される。
【００５２】
検出操舵トルクの絶対値｜Ｔ｜がトルクしきい値Ｂを超えていれば（ステップＳ１４：ＮＯ）、図４Ａの通常特性に従って設定された指示操舵トルクＴ*が適用される。検出操舵トルクの絶対値｜Ｔ｜がトルクしきい値Ｂ以下である場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、指示操舵トルク設定部２１は、さらに、加算角の絶対値｜α｜を所定のしきい値Ａと比較する（ステップＳ１５）。しきい値Ａは、前述の第１の実施形態の場合と同様に定めればよい。
【００５３】
加算角の絶対値｜α｜がしきい値Ａ未満であれば（ステップＳ１５：ＮＯ）、指示操舵トルク設定部２１は、操舵角に対応する指示操舵トルクＴ*を用いる。これに対して、加算角の絶対値｜α｜がしきい値Ａ以上であれば（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、指示操舵トルク設定部２１は、予め定める一定値Ｃを指示操舵トルクＴ*とする（ステップＳ１６）。
【００５４】
一定値Ｃは、たとえば、０Ｎｍであってもよい。また、一定値Ｃは、検出操舵トルクＴの符号と反対の符号の定数としてもよい。すなわち、検出操舵トルクＴ≧０のときには、Ｃ＝−Ｄ（Ｄは正の定数）とし、検出操舵トルクＴ＜０のときには、Ｃ＝Ｄとすればよい。定数Ｄは、操舵角が中点に戻るときの所望の速度に応じて定めればよく、たとえば、Ｄ＝１である。
【００５５】
検出操舵トルクの絶対値｜Ｔ｜が小さく、かつ、加算角の絶対値｜α｜が大きいときには、運転者がステアリングホイール１０から手を放している状態（手放し状態）で操舵角が高速に変化していると考えられる。このような場合に、この実施形態では、指示操舵トルクＴ*が一定値とされる。これにより、操舵角の急変を抑制するようにモータ３からのトルクが発生されるので、操舵角中点に戻るときの収斂性を向上できる。
【００５６】
図９は、この発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）の構成を説明するためのブロック図である。この図９において、前述の図１に示された各部の対応部分には同一参照符号を付して示す。
この実施形態では、ダンピング制御を実現するために、検出操舵トルクＴのための検出トルク補正値Ｔｒ、およびγ軸指示電流値Ｉγ*のための指示電流補正値Ｉｒを生成するダンピング制御部６０が設けられている。検出トルク補正値Ｔｒは、検出トルク補正部６１によって、検出操舵トルクＴから減算される。この補正後の検出操舵トルクＴが、トルク偏差演算部２２に与えられるようになっている。また、指示電流補正値Ｉｒは、γ軸指示電流補正部６２によってγ軸指示電流値Ｉγ*から減算される。この補正後のγ軸指示電流値Ｉγ*が、電流偏差演算部３２に与えられるようになっている。より具体的には、電流偏差演算部３２は、γ軸電流偏差演算部３２Ａと、δ軸電流偏差演算部３２Ｂとを含む。γ軸電流偏差演算部３２Ａは、γ軸指示電流補正部６２からのγ軸指示電流値Ｉγ*（補正後の値）とγ軸検出電流Ｉγとの偏差Ｉγ*−Ｉγを求め、この偏差をＰＩ制御部３３に与える。δ軸電流偏差演算部３２Ｂは、指示電流値生成部３１が生成するδ軸指示電流値Ｉδ*とδ軸検出電流Ｉδとの偏差Ｉδ*−Ｉδを求め、この偏差をＰＩ制御部３３に与える。
【００５７】
ダンピング制御部６０および検出トルク補正部６１は、ダンピング動作を行うべき条件が整ったときに、トルクセンサ１によって検出される操舵トルクＴの絶対値を一時的に減少補正するように動作する。これにより、トルク偏差ΔＴが大きくなるから、それに応じてＰＩ制御部２３が演算する加算角αが小さくなる。その結果、アシストトルクが小さくなる。すなわち、トルク偏差演算部２２およびＰＩ制御部２３で構成されるトルクフィードバック制御部は、検出操舵トルクＴの絶対値が指示操舵トルクＴ*の絶対値よりも一時的に大きくなるように動作することになる。その結果、モータ３が発生するアシストトルクが一時的に小さくなるから、操舵角の変化が抑制されるので、ダンピング制御が実現される。
【００５８】
一方、ダンピング制御部６０およびγ軸指示電流補正部６２は、ダンピング動作を行うべき条件が整ったときに、γ軸指示電流値Ｉγ*の絶対値を一時的に減少補正するように動作する。これにより、γ軸電流偏差演算部３２ＡおよびＰＩ制御部３３で構成される電流フィードバック制御部は、γ軸電流Ｉγの絶対値を一時的に減少させるように動作する。これにより、モータ３の発生トルクが小さくなるので、操舵補助力が減少することになる。これにより、操舵角の変化が抑制されるので、ダンピング制御が実現される。
【００５９】
検出操舵トルクＴに対する補正を行えばダンピング制御は達成されるので、γ軸指示電流値Ｉγ*に対する補正は必ずしも行う必要はないが、γ軸指示電流値Ｉγ*の絶対値を減少補正することによって、省エネルギー性を向上できる。
ただし、γ軸指示電流値Ｉγ*の絶対値の減少補正のみでは、ダンピング制御を実現することはできない。なぜなら、γ軸指示電流値Ｉγ*の絶対値の減少補正を補うようにトルクフィードバック制御部（トルク偏差演算部２２およびＰＩ制御部２３）が動作し、指示操舵トルクＴ*が達成されるように制御角θCが定められることになるからである。
【００６０】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、ダンピング補正値としての検出トルク補正値Ｔｒの特性を説明するための特性図である。図１０Ａは操舵速度に対する基本補正値τの特性を示し、図１０Ｂは車速に対する検出トルク補正値のゲインφ（車速ゲイン）1を示し、図１０Ｃは操舵トルクに対する検出トルク補正値のゲイン（トルクゲイン）φ2を示し、図１０Ｄは時間経過に対する検出トルク補正値のゲイン（時間ゲイン）φtを示す。
【００６１】
基本補正値τは、たとえば、図１０Ａに示すように、操舵速度の絶対値が大きいほど単調に大きくなるように定められ、上限値は、検出操舵トルクＴとされている。ダンピング制御部６０は、舵角センサ４が検出する操舵速度を時間微分して操舵速度を求め、この操舵速度に応じた基本補正値τを図１０Ａの特性に従って設定する。
車速ゲインφ1は、図１０Ｂに示すように、ある一定車速までは零とされ、それ以上の車速に対しては、単調に増加する特性に定められている。ダンピング制御部６０は、車速センサ６が検出する車速に応じた車速ゲインφ1を図１０Ｂの特性に従って設定する。
【００６２】
トルクゲインφ2は、図１０Ｃに示すように、検出操舵トルクＴの絶対値に対して単調に増加する特性で定められる。ダンピング制御部６０は、トルクセンサ１が検出する操舵トルクＴの絶対値に応じたトルクゲインφ2を図１０Ｃの特性に従って設定する。
時間ゲインφtは、図１０Ｄに示すように、０から増加して極大値に至り、さらに０まで減少するように定められている。ダンピング制御部６０は、ダンピング制御開始からの経過時間に応じて、図１０Ｄの特性に従って時間ゲインφtを設定する。
【００６３】
検出トルク補正値Ｔｒは、これらを用いて次式(6)(7)に従って演算される。ただし、Ｔｍは、検出トルク補正最大値（検出トルク補正値Ｔｒの最大値）であり、時間ゲインφt＝１のときの検出トルク補正値Ｔｒ（φt＝１）である。また、検出操舵トルクＴが正の値のときは、式(7)の値がそのまま用いられ、検出操舵トルクＴが負の値のときは式(7)の値に負符号を付した値が検出トルク補正値Ｔｒとされる。
【００６４】
Ｔｍ＝τ×φ1×φ2        … (6)
Ｔｒ＝Ｔｍ×φt          … (7)
モータ３のトルクとγ軸電流とはほぼ比例の関係にあるので、検出トルク補正値Ｔｒから指示電流補正値Ｉｒを計算することができ、指示電流補正値Ｉｒの時間変化は検出トルク補正値Ｉｒの時間変化と同形となる。具体的には、γ軸指示電流値Ｉγ*のための指示電流補正値Ｉｒは、たとえば、次式(8)により求めることができる。
【００６５】
Ｉｒ＝Ｔｒ÷トルク定数     …(8)
ダンピング制御部６０は、検出トルク補正最大値Ｔｍを演算し、Ｔｍ＝０のときはダンピング制御が不要であると判断し、Ｔｒ＝０とする。一方、ダンピング制御部６０は、Ｔｍ≠０のときは、ダンピング制御が必要であると判断してダンピング制御を開始し、前記(7)(8)式に従う検出トルク補正値Ｔｒおよび指示電流補正値Ｉｒを生成する。
【００６６】
ダンピング補正値（検出トルク補正値Ｔｒおよび指示電流補正値Ｉｒ）は、時間に依存するので、図１１に示すように、異なる時間に演算されるダンピング補正値が重なり合う場合がある。この場合には、次のようにしてダンピング補正値を定めればよい。
ア．サンプリング時間ごとに決定される検出トルク補正最大値Ｔｍ(n)を記憶する。
イ．検出トルク補正最大値Ｔｍ(n)によって時間ｔに発生する検出トルク補正値Ｔｒ（ｔ，Ｔｍ(n)）を計算する。
【００６７】
ウ．ｔについて、Ｔｒ（ｔ，Ｔｍ(n)）の最大値を計算し、その時間ｔの検出トルク補正値Ｔｒ(t)とする。
この方法は、結局、図１１において、各サンプリング時間において、実線で示す検出トルク補正値のなかの最大値を選択する処理である。
この処理のためには、多数の検出トルク補正値曲線を記憶するためのメモリ容量が必要であり、かつ、計算量も多い。そこで、前記アおよびイの処理の間に、「前サンプリング時間の検出トルク補正値Ｔｒ(n)の計算に使用された検出トルク補正最大値Ｔｍを破棄する」という処理を入れるとよい。これにより、厳密には最大の検出トルク補正最大値Ｔｍを選択できなくなるものの、ダンピング特性は問題なく得ることができ、かつ、計算量も少なくなる。
【００６８】
このように、この実施形態によれば、操舵速度、車速および検出操舵トルクに応じて定められた検出トルク補正最大値Ｔｍに応じて、必要時（Ｔｍ≠０のとき）に、一時的にダンピング制御を行うことができる。これにより、切り込み時の手応え感を向上でき、また、手放し状態で操舵角中点に戻るときの収斂性を向上できる。
また、検出操舵トルクＴを補正することでダンピング制御を実現する構成であるため、トルク制御系（トルク偏差演算部２２、ＰＩ制御部２３、リミッタ２４および制御角演算部２６）に対する影響が小さい。そのため、ダンピング制御を有しない場合のトルク制御系を、再設計を要することなく、そのまま用いることができる。
【００６９】
検出操舵トルクＴを補正する代わりに、指示操舵トルクＴ*に対して一時的な補正を加えることでダンピング制御を実現することもできる。ただし、この場合には、トルク制御系への影響が無視できなくなるので、その再設計を行うことが好ましい。
図１２は、この発明の第４の実施形態に係る電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）の構成を説明するためのブロック図である。この図１２において、前述の図９に示された各部の対応部分には図９の場合と同一の参照符号を付して示す。前述の第３の実施形態では、ダンピング制御部６０は、検出操舵トルクＴおよびγ軸指示電流値Ｉγ*を補正することによってダンピング制御を実現しているが、この実施形態では、ダンピング制御部６０は、検出操舵トルクＴと制御角θCとを補正することによって、ダンピング制御を行う。
【００７０】
すなわち、ダンピング制御部６０は、車速、検出操舵トルクＴおよび操舵角に基づいて、検出トルク補正値Ｔｒと制御角補正値θｒとを生成する。検出トルク補正値Ｔｒは、検出トルク補正部６１において、検出操舵トルクＴから減算される。また、制御角補正値θｒは、制御角補正部６５において、制御角演算部２６が生成する制御角θCから減算される。
【００７１】
ダンピング制御部６０および検出トルク補正部６１は、ダンピング動作を行うべき条件が整ったときに、トルクセンサ１によって検出される操舵トルクＴの絶対値を一時的に減少補正するように動作する。一方、ダンピング制御部６０および制御角補正部６５は、ダンピング動作を行うべき条件が整ったときに、制御角θCを一時的に減少補正するように動作する。制御角θCの減少補正によって、ｑ軸電流Ｉqが減少するから、アシストトルクが減少する。これにより、ダンピング制御が達成される。
【００７２】
アシストトルクが減少すると、それに応じて検出操舵トルクＴの絶対値が大きくなる。そこで、検出操舵トルクＴに対してその絶対値が減少するように補正を施す。これにより、偏差演算部２２、ＰＩ制御部２３、リミッタ２４および制御角演算部２６を含むトルク制御系は、ダンピング制御とは無関係に動作できることになり、ダンピング制御の実現のための特別な演算処理を必要としない。したがって、制御角演算のための構成（トルク制御系）の再設計を省くことができる。
【００７３】
検出トルク補正値Ｔｒは、前述の第３の実施形態の場合と同様にして定めることができる。制御角補正値θｒについては、たとえば、次式(9)により求めることができる。
θｒ＝｜Ｔｒ｜÷定数        … (9)
検出トルク補正値Ｔｒの重なり合いについても、前述の第３の実施形態の場合と同様である。
【００７４】
このように、この実施形態においても、前述の第３の実施形態の場合と同様に、操舵速度、車速および検出操舵トルクに応じて、必要時（Ｔｍ≠０のとき）にダンピング制御を行うことができる。これにより、切り込み時の手応え感を向上でき、また、手放し状態で舵角中点に戻るときの収斂性を向上できる。
なお、この実施形態においても、検出操舵トルクＴを補正する代わりに、指示操舵トルクＴ*に対して一時的な補正を加えることでダンピング制御を実現することもできる。ただし、この場合には、前述のとおり、トルク制御系への影響が無視できなくなるので、その再設計を行うことが好ましい。
【００７５】
図１３は、この発明の第５の実施形態に係る電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）の構成を説明するためのブロック図である。この図１３において前述の図９に示された各部の対応部分には同一参照符号を付して示す。前述の第３の実施形態においては、検出操舵トルクＴに加えてγ軸指示電流値Ｉγ*を補正することによってダンピング制御を実現しているが、これに対して、この実施形態では、検出操舵トルクＴに加えてδ軸指示電流値Ｉδ*を補正することによってダンピング制御を達成する。
【００７６】
図２から明らかなとおり、モータ３の発生トルクはγ軸指示電流値Ｉγ*をそのままに保ち、δ軸指示電流値Ｉδ*を変化させることによっても変動する。そこで、この実施形態では、γ軸指示電流値Ｉγ*に関する電流制御系を変更することなく、δ軸指示電流値Ｉδ*に補正を施すことによって、ダンピング制御を行うようにしている。
より具体的には、ダンピング制御部６０は、検出トルク補正値Ｔｒを生成するとともに、δ軸指示電流値Ｉδ*を補正するための電流補正値Ｉｒを生成する。この電流補正値Ｉｒが、δ軸指示電流補正部６７によって、δ軸指示電流値Ｉδ*から減算される。この場合、負荷角θL（図２参照）が正の場合には電流補正値Ｉｒに正符号が与えられ、負荷角θLが負の場合には電流補正値Ｉｒに負符号が与えられるようになっている。したがって、負荷角θLが正の場合、δ軸指示電流値Ｉδ*＝０なら、補正後のδ軸指示電流値Ｉδ*は負値である。このように補正されたδ軸指示電流値Ｉδ*とδ軸検出電流Ｉδとの偏差Ｉδ*−ＩδがＰＩ制御部３３に与えられる。
【００７７】
電流補正値Ｉｒは、たとえば、検出トルク補正値Ｔｒを用いて、Ｉｒ＝Ｔｒ÷定数として求めることができる。
ダンピング制御部６０および検出トルク補正部６１は、ダンピング動作を行うべき条件が整ったとき、具体的には検出トルク補正最大値Ｔｍ≠０のときに、トルクセンサ１によって検出される操舵トルクＴの絶対値を一時的に減少補正するように動作する。これにより、トルク偏差ΔＴが大きくなるから、それに応じてＰＩ制御部２３が演算する加算角αが小さくなる。その結果、アシストトルクが小さくなる。すなわち、トルク偏差演算部２２およびＰＩ制御部２３で構成されるトルクフィードバック制御部は、検出操舵トルクＴの絶対値が指示操舵トルクＴ*の絶対値よりも一時的に大きくなるように動作することになる。その結果、アシストトルクが小さくなるから、操舵角の変化が抑制されるので、ダンピング制御が実現される。
【００７８】
一方、ダンピング制御部６０およびδ軸指示電流補正部６７は、ダンピング動作を行うべき条件が整ったときに、δ軸指示電流値Ｉδ*を一時的に補正するように動作する。具体的には、負荷角θLが正のときにはδ軸指示電流値Ｉδ*が減少補正され、負荷角θLが負のときにはδ軸指示電流値Ｉδ*が増加補正される。これにより、δ軸電流偏差演算部３２ＢおよびＰＩ制御部３３で構成される電流フィードバック制御部は、δ軸電流Ｉδを一時的に変化（減少または増加）させるように動作する。これにより、ｑ軸電流Ｉq（＝Ｉγ・sinθL＋ＩδcosθL）の絶対値が小さくなり、その結果、モータ３の発生トルクが小さくなるので、操舵補助力が減少し、それに応じて操舵負担が大きくなることになる。これにより、操舵角の変化が抑制されるので、ダンピング制御が実現される。なお、負荷角θLの正負は、指示操舵トルクＴ*または検出操舵トルクＴまたは操舵角の符号に基づいて判定することができる。すなわち、指示操舵トルクＴ*（または検出操舵トルクＴもしくは操舵角）の符号が正であれば、負荷角θLの符号を正と判定し、指示操舵トルクＴ*（または検出操舵トルクＴもしくは操舵角）の符号が負であれば、負荷角θLの符号を負と判定すればよい。
【００７９】
この実施形態によれば、トルク制御系およびγ軸電流制御系に大きな影響を与えることなく、ダンピング制御を実現することができる。
なお、この実施形態においても、検出操舵トルクＴを補正する代わりに、指示操舵トルクＴ*に対して一時的な補正を加えることでダンピング制御を実現することもできる。ただし、この場合には、前述のとおり、トルク制御系への影響が無視できなくなるので、その再設計を行うことが好ましい。
【００８０】
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、回転角センサを備えずに、専らセンサレス制御によってモータ３を駆動する構成について説明したが、レゾルバ等の回転角センサを備え、この回転角センサの故障時に前述のようなセンサレス制御を行う構成としてもよい。これにより、回転角センサの故障時にもモータ３の駆動を継続できるから、操舵補助を継続できる。
【００８１】
この場合、回転角センサを用いるときには、指示電流値生成部３１において、操舵トルクおよび車速に応じて、所定のアシスト特性に従ってδ軸指示電流値Ｉδ*を発生させるようにすればよい。
回転角センサの出力信号を用いる場合には、ロータ角θMが求まるので制御角θCを導入する必要がなく、制御角θCに従う仮想回転座標系を用いる必要がない。つまり、ｄ軸電流およびｑ軸電流を制御すればよい。しかし、γδ軸に従って電流制御を行うγδ電流制御部と、ｄｑ軸に従って電流制御を行うｄｑ電流制御部との両方を備えると、マイクロコンピュータ１１においてプログラムを記憶するためのメモリ（ＲＯＭ）の多くの領域を使用することになる。そこで、角度変数を共用化することによって、γδ電流制御部とｄｑ電流制御部との共通化を図ることが好ましい。具体的には、共通化した電流制御部の角度変数を、回転角センサが正常なときにはｄｑ座標用角度として用い、回転角センサの故障時にはγδ座標用角度として用いるように切り換えればよい。これにより、メモリの使用量を抑制できるから、それに応じてメモリ容量を削減でき、コストダウンを図ることができる。
【００８２】
さらに、前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置にこの発明が適用された例について説明したが、この発明は、電動ポンプ式油圧パワーステアリング装置のためのモータの制御や、パワーステアリング装置以外にも、ステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）システム、可変ギヤレシオ（ＶＧＲ）ステアリングシステムその他の車両用操舵装置に備えられたブラシレスモータの制御のために用いることができる。
【００８３】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図２】モータの構成を説明するための図解図である。
【図３】前記電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。
【図４】操舵角に対する指示操舵トルクの特性例を示す図である。
【図５】推定モータ回転角速度に対する指示操舵トルク補正量の特性を示す図である。
【図６】検出操舵トルクに対するγ軸指示電流値の設定例を示す図である。
【図７】指示操舵トルク設定部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】この発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）の構成を説明するためのブロック図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｄは、ダンピング補正値としての検出トルク補正値の特性を説明するための特性図である。
【図１１】異なる時間に演算されるダンピング補正値の重なり合いを説明するための図である。
【図１２】この発明の第４の実施形態に係る電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）の構成を説明するためのブロック図である。
【図１３】この発明の第５の実施形態に係る電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）の構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
１…トルクセンサ、３…モータ、４…舵角センサ、５…モータ制御装置、１１…マイクロコンピュータ、２６…制御角演算部、５０…ロータ、５１，５２，５２…ステータ巻線、５５…ステータ、６１…検出トルク補正部、６２…γ軸指示電流補正部、６５…制御角補正部、６７…δ軸指示電流補正部
【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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