(57)【要約】【課題】回転角センサを用いない新たな制御方式で駆動源としてのモータを制御する構成の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、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。加算角リミッタ２４は、制限値設定部４２によって設定される制限値ωmaxに基づいて、加算角αを制限する。制限値設定部４２は、操舵トルクＴに応じて、すなわち操舵状態に応じて、制限値ωmaxを可変設定する。【選択図】図１
2010208591.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、
前記加算角を制限値以下に制限する加算角制限手段と、
操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、
前記操舵状態検出手段によって検出される操舵状態に応じて前記加算角制限手段の制限値を変更する制限値変更手段とを含む、車両用操舵装置。
【請求項２】
前記操舵状態検出手段は戻し操舵を検出する戻し操舵検出手段を含み、前記制限値変更手段は、前記戻し操舵検出手段によって戻し操舵が検出されたときに、前記加算角制限手段の制限値を減少させるものである、請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記操舵状態検出手段は保舵を検出する保舵検出手段を含み、前記保舵検出手段によって保舵状態が検出されたときに、前記加算角の絶対値を減少させる加算角変更手段をさらに含む、請求項１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。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2007-267549号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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その他の車両用操舵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。
【０００６】
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】
【０００７】
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、前記加算角を制限値以下に制限する加算角制限手段（２４）と、操舵状態を検出する操舵状態検出手段（１，４２）と、前記操舵状態検出手段によって検出される操舵状態に応じて前記加算角制限手段の制限値を変更する制限値変更手段（４２）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。
【０００８】
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。前記加算角は、たとえば、モータが発生すべきトルクに対応する値とされる。
【０００９】
また、この発明では、加算角制限手段によって加算角が制限値以下に制限される。したがって、加算角制限手段によって加算角に適切な制限を加えることにより、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事を抑制できる。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。
【００１０】
この発明では、さらに、前記加算角制限手段の制限値は、操舵状態検出手段によって検出される操舵状態に応じて変更される。そのため、操舵状態に応じた適切な値となるように、制限値が変更されるので、モータをより適切に制御することができる。
請求項２記載の発明は、前記操舵状態検出手段は戻し操舵を検出する戻し操舵検出手段（１，４２）を含み、前記制限値変更手段は、前記戻し操舵検出手段によって戻し操舵が検出されたときに、前記加算角制限手段の制限値を減少させるものである、請求項１記載の車両用操舵装置である。
【００１１】
この発明では、戻し操舵が検出されたときに、制限値が減少される。したがって、戻し操舵時には、加算角が比較的小さな制限値によって制限される。このため、制御角の変化幅が小さくなるので、戻し操舵時に操舵角を比較的ゆっくりと変化させることができる。つまり、いわゆるダンピング制御を行うことができる。
戻し操舵検出手段は、たとえば、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、トルク検出手段によって検出された操舵トルクに基づいて、戻し操舵状態か否かを判定する戻し操舵判定手段とを含むものであってもよい。この場合、戻し操舵判定手段は、たとえば、トルク検出手段によって検出された操舵トルクが所定値以下である場合に、戻し操舵状態であると判定するものであってもよい。より具体的には、予め定めた操舵トルク−制限値特性に従って、操舵トルクに応じた、すなわち操舵状態に応じた制限値を設定してもよい。より詳細には、低トルク領域は戻し操舵領域に対応するものとして、小さな制限値を設定する一方で、中・高トルク領域は戻し操舵領域ではないものとして、比較的大きな制限値を設定するようにしてもよい。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記操舵状態検出手段は保舵状態を検出する保舵検出手段（１，２１，４１，Ｓ１１）を含み、前記保舵検出手段によって保舵状態が検出されたときに、前記加算角の絶対値を減少させる加算角変更手段（４１）をさらに含む、請求項１記載の車両用操舵装置である。
保舵状態とは、ステアリングホイールその他の操作部材が、実質的な変位のない状態に保持されている状態である。したがって、保舵状態ではロータの回転角が一定に保たれるとよいから、制御角を一定に保つために、加算角を零とするのが理想的である。保舵時において加算角が有意な値を有する場合には、制御角が変化するため、操舵角中点から離れる切り込み側または操舵角中点に向かう切り戻し側にロータが回転しようとする。これにより、操舵フィーリングが悪くなるおそれがある。そこで、この発明では、保舵状態が検出されたときに、加算角の絶対値を減少させる。これにより、保舵時に不所望なモータトルクが発生することを抑制または防止できるから、良好な操舵フィーリングを実現できる。
【００１３】
前記加算角変更手段は、保舵状態が検出されたときに、前記加算角制限手段の制限値を減少させる手段であってもよい。つまり、加算角に対する制限値を減少させることによって、結果として、加算角の絶対値を減少させる構成としてもよい。
前記車両用操舵装置は、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、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操舵トルクとの偏差に応じて前記加算角を演算する加算角演算手段（２２，２３）とをさらに含むことが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、指示操舵トルクが設定され、この指示操舵トルクと操舵トルク（検出値）との偏差に応じて前記加算角が演算される。これにより、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、指示操舵トルクを適切に定めておくことによって、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。
【００１５】
なお、前記車両用操舵装置が、トルク検出手段（１）と指示操舵トルク設定手段（２１）とをさらに含んでいる場合には、前記保舵検出手段は、たとえば、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操舵トルクとの偏差に基づいて、保舵状態か否かを判定するものであってもよい。この場合、保舵検出手段は、たとえば、前記偏差が所定値以下である場合に、保舵状態であると判定する。
【００１６】
前記車両用操舵装置は、前記操作部材の操舵角を検出する操舵角検出手段（４）をさらに含み、前記指示操舵トルク設定手段は、前記操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ものであることが好ましい。この構成によれば、操作部材の操舵角に応じて指示操舵トルクが設定されるので、操舵角に応じた適切なトルクをモータから発生させることができ、運転者が操作部材に加える操舵トルクを操舵角に応じた値へと導くことができる。これにより、良好な操舵感を得ることができる。
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の一実施形態に係る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】γ軸指示電流値の設定例を示す図である。
【図６】加算角制御部の働きを説明するためのフローチャートである。
【図７】加算角リミッタの働きを説明するためのフローチャートである。
【図８】制限値設定部による制限値の設定例を説明するための特性図である。
【発明を実施するための形態】
【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電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置の一例）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、トルク偏差演算部２２と、ＰＩ（比例積分）制御部２３と、加算角制御部（加算角変更手段）４１と、加算角リミッタ２４と、制限値設定部（制限値変更手段）４２と、制御角演算部２６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４に示すように、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４の例では非線型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に設定される。すなわち、車速感応制御が行われる。
【００２６】
トルク偏差演算部２２は、指示操舵トルク設定部２１によって設定される指示操舵トルク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。
【００２７】
加算角制御部４１は、保舵時に、ＰＩ制御部２３によって求められた加算角を制御する。より具体的には、加算角制御部４１は、トルクセンサ１によって検出される検出トルクＴと、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＊とに基づいて、ＰＩ制御部２３によって求められた加算角を制御する。加算角制御部４１の詳細については、後述する。
【００２８】
加算角リミッタ２４は、加算角制御部４１から得られる加算角αに対して制限を加える加算角制限手段である。より具体的には、加算角リミッタ２４は、制限値設定部４２によって設定される制限値ωmax（≧０）に対応した上限値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。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。
【００２９】
ＵＬ＝＋ωmax    …(4)
ＬＬ＝−ωmax    …(5)
加算角リミッタ２４による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。
【００３０】
制御角演算部２６は、制御角θＣの前回値θＣ(n-1)に加算角リミッタ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。
制限値設定部４２は、加算角リミッタ２４の制限値ωmaxを可変設定するものである。より具体的には、制限値設定部４２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に応じて、加算角リミッタ２４の制限値ωmaxを設定する。制限値設定部４２の詳細については、後述する。
【００３１】
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。
【００３２】
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５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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
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、加算角制御部４１および加算角リミッタ２４の機能は省略してある。
【００３８】
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。
【００３９】
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＊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。
【００４０】
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。
【００４１】
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６は、加算角制御部４１の働きによる加算角制御処理を説明するためのフローチャートである。
【００４２】
図６の処理（加算角制御処理）は、演算周期毎に繰り返し行われる。まず、加算角制御部４１は、検出操舵トルクＴと指示操舵トルクＴ＊とに基づいて、保舵状態であるか否かを判別する（ステップＳ１１。保舵状態判定手段）。具体的には、検出操舵トルクＴと指示操舵トルクＴ＊との偏差が所定のしきい値以下である場合に、保舵状態であると判別する。
【００４３】
保舵状態であると判別された場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、加算角制御部４１は、ＰＩ制御部２３によって求められた加算角αの絶対値｜α｜が所定のしきい値αth以下であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。このしきい値αthは、零に近い所定値に設定されている。加算角αの絶対値｜α｜がしきい値αthより大きい場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、加算角制御部４１は、加算角αの絶対値｜α｜を所定の一定値だけ減少させることにより、加算角αを更新する（ステップＳ１３）。そして、加算角制御部４１は、更新後の加算角αの絶対値｜α｜が所定のしきい値αth以下となったか否かを判別する（ステップＳ１４）。
【００４４】
上記ステップＳ１２において加算角αの絶対値｜α｜がしきい値αth以下であると判別された場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）または上記ステップＳ１４において更新後の加算角αの絶対値｜α｜がしきい値αth以下であると判別された場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、加算角制御部４１は、調整角加算フラグＦがセット（Ｆ=１）されているか否かを判別する（ステップＳ１５）。
【００４５】
調整角加算フラグＦは、前回の演算周期において加算角αに所定の調整角Δαが加算されたか、減算されたかを記憶するためのフラグである。具体的には、調整角加算フラグＦは、前回の演算周期において加算角αに調整角Δαが加算された場合にはリセットされた状態（Ｆ＝０）となっており、前回の演算周期において加算角αから調整角Δαが減算された場合には、セットされた状態（Ｆ＝１）となっている。ただし、各演算周期において、加算角αに対して調整角Δαの加算または減算が必ず行われるわけではない。加算角αに対して調整角Δαの加算または減算が行われない演算周期においては、調整角加算フラグＦの状態は変化しない。
【００４６】
調整角加算フラグＦがセット（Ｆ＝１）されていれば（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、加算角制御部４１は、加算角αに調整角Δαを加算することにより、加算角αを更新する（ステップＳ１６）。そして、加算角制御部４１は、調整角加算フラグＦをリセット（Ｆ＝０）し（ステップＳ１７）、今回の演算周期での加算角制御処理を終了する。この場合には、上記ステップＳ１６で更新された加算角αが加算角リミッタ２４に与えられる。
【００４７】
上記ステップＳ１５において、調整角加算フラグＦがリセット（Ｆ＝０）されていれば（ステップＳ１５：ＮＯ）、加算角制御部４１は、加算角αから調整角Δαを減算することにより、加算角αを更新する（ステップＳ１８）。そして、加算角制御部４１は、調整角加算フラグＦをセット（Ｆ＝１）し（ステップＳ１９）、今回の演算周期での加算角制御処理を終了する。この場合には、上記ステップＳ１８で更新された加算角αが加算角リミッタ２４に与えられる。
【００４８】
上記ステップＳ１４において、更新後の加算角αが所定のしきい値αthより大きいと判別された場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、加算角制御部４１は、今回の演算周期での加算角制御処理を終了する。この場合には、ステップＳ１３で更新された加算角αが加算角リミッタ２４に与えられる。
上記ステップＳ１１において、保舵状態ではないと判定された場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、加算角制御部４１は、今回の演算周期での加算角制御処理を終了する。この場合には、ＰＩ制御部２３によって求められた加算角αがそのまま加算角リミッタ２４に与えられる
保舵時（ステップＳ１１：ＹＥＳ）において、加算角αの絶対値がしきい値αthより大きい場合には、加算角制御部４１は、加算角αの絶対値を一定値ずつ減少させる（ステップＳ１３）。この処理が１または複数の演算周期にわたって繰り返されることによって、加算角αの絶対値が漸減されることになる。そして、加算角αの絶対値がしきい値αth以下になると（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、加算角αへの調整角Δαの加算と、加算角αからの調整角Δαの減算とが、１演算周期毎に交互に行われる。
【００４９】
このような加算角制御を行うことによって、保舵状態のときの操舵フィーリングを向上することができる。
より具体的に説明すると、保舵状態のときには、モータ３の回転を停止するのが適切である。理想的には、保舵状態において、検出操舵トルクＴと指示操舵トルクＴ＊との偏差が零となれば、加算角αが零となり、制御角θＣを一定値に保持できる。しかし、実際には、若干のトルク偏差によって加算角αが有意値をとり、操舵角中点から離れる切り込み側（エンド方向）または操舵角中点に向かう切り戻し側（センター方向）へのモータトルクが発生する場合がある。
【００５０】
そこで、この実施形態では、保舵時には、加算角αをほぼ零（αｔｈ以下）にすることにより（ステップＳ１１〜１４）、モータ３が不所望なトルクを発生することを抑制している。これにより、保舵時の操舵フィーリングを向上することができる。しかも、加算角αの絶対値を一気に零とするのではなく、その絶対値を漸減するようにしている。これにより、ロータの回転が急停止して運転者に違和感を与えたりすることがないから、より優れた操舵フィーリングが得られる。
【００５１】
一方、加算角αをほぼ零に固定して制御角θｃを長時間にわたって一定値に保持すると、モータ３がロック状態となるおそれがある。そこで、この実施形態では、短時間（演算周期）間隔で加算角αを増減させることによりモータ３がロック状態になるのを回避している（ステップＳ１５〜Ｓ１９）。
図７は、加算角リミッタ２４の働きを説明するためのフローチャートである。加算角リミッタ２４は、加算角制御部４１から与えられた加算角αを上限値ＵＬと比較し（ステップＳ１）、加算角αが上限値ＵＬを超えている場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、上限値ＵＬを加算角αに代入する（ステップＳ２）。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。
【００５２】
加算角制御部４１から与えられた加算角αが上限値ＵＬ以下であれば（ステップＳ１：ＮＯ）、加算角リミッタ２４は、さらに、その加算角αを下限値ＬＬと比較する（ステップＳ３）。そして、その加算角αが下限値未満であれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、下限値ＬＬを加算角αに代入する（ステップＳ４）。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。
【００５３】
加算角制御部４１から与えられた加算角αが下限値ＬＬ以上上限値ＵＬ以下（ステップＳ３：ＮＯ）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。
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の遷移を促すことができる。
【００５４】
図８は、制限値設定部４２によって設定される制限値ωmaxの設定例を説明するための特性図である。
制限値設定部４２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に応じて制限値ωmaxを可変設定する。より具体的には、検出操舵トルクＴが所定値Ａ（たとえば１Ｎｍ）以下の低トルク領域では、制限値ωmaxは、低く抑えられ、検出操舵トルクＴの増加に応じて非常に緩やかに増加する。検出操舵トルクＴが所定値Ａより大きい領域においては、制限値ωmaxは、検出トルクＴが増加するに従って最初は比較的急峻に増加していき、その後、次第に緩やかに増加していく。図８の例では、検出操舵トルクＴに対する制限値ωmaxの変化は非線形である。
【００５５】
加算角リミッタ２４の制限値ωmaxを比較的大きい値に固定した場合には、演算周期間で許容される制御角θＣの変化量が大きくなる。このため、速い切り込み操舵に対してモータ３の回転を追従させることができる。しかし、この場合には、操舵角中点への切り戻しや、保舵状態から手放し状態への移行のような戻し操舵の時には、ステアリングホイール１０が速く戻りすぎ、ダンピング性能が損なわれる。
【００５６】
一方、加算角リミッタ２４の制限値ωmaxを比較的小さい値に固定した場合には、演算周期間で許容される制御角θＣの変化量が小さくなる。このため、戻し操舵時のダンピング特性を向上できる反面、急操舵時においてモータ３の回転が追従しなくなるおそれがある。
そこで、制限値設定部４２は、戻し操舵状態のとき、すなわち、検出操舵トルクＴが小さいときには、制限値ωmaxを小さい値に設定する。したがって、戻し操舵時には、優れたダンピング制御を実現できる。一方、急操舵時には、検出操舵トルクＴが大きくなるので、制限値ωmaxは大きな値に設定される。したがって、モータ３は、急操舵に追従可能な高速回転が可能となる。
【００５７】
なお、図８の特性は一例であり、他の特性に従って制限値ωmaxを変化させるようにしてもよい。たとえば、検出操舵トルクＴが小さい場合に制限値ωmaxが小さな値をとり、検出操舵トルクＴが大きくなるに従って制限値ωmaxが大きくなるような特性であれば、折れ線状に制限値ωmaxが変化する特性であってよいし、階段状に制限値ωmaxが変化する特性であってもよい。
【００５８】
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、加算角制御部４１は、保舵状態を検出したときに、加算角がしきい値αｔｈより大きいときには加算角αの絶対値を小さくしているが、加算角αの絶対値を小さくさせるために、加算角リミッタ２４の制限値ωmaxを減少させるような構成としてもよい。
【００５９】
また、前述の実施形態では、制限値設定部４２は、検出操舵トルクＴに対する制限値ωmaxを予め定めた特性（図８参照）に従って定め、低トルク領域を戻し操舵領域に対応付けて制限値ωmaxを低減するようにしている。しかし、たとえば、戻し操舵状態かどうかを判定し、戻し操舵状態のときには制限値ωmaxを既定値よりも小さな一定値に低減する構成としてもよい。戻し操舵状態か否かの判定は、検出操舵トルクＴの大きさに基づいて行ってもよいし、操舵角およびその変化方向に基づいて行ってもよい。
【００６０】
また、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。
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。
【００６１】
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適用できる。
【００６２】
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。
【符号の説明】
【００６３】
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、４１…加算角制御部、４２…制限値設定部、５０…ロータ、５１，５２，５２…ステータ巻線、５５…ステータ
【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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