(57)【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、車両の舵取り機構に駆動力を付与するためのモータを制御するためのモータ制御装置であって、
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ためのトルク検出手段と、
前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクに基づいて制御用トルクを演算する制御用トルク演算手段と、
操舵トルクの目標値としての指示操舵トルクを設定する指示トルク設定手段と、
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、
前記指示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制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクとのトルク偏差に応じて加算角を演算する加算角演算手段と、
所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に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を含み、
前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクをＴＬ、第１の所定値をａ（ａ＞０）、前記第１の所定値ａより大きな第２の所定値をｂ（ｂ＞０）とすると、前記制御用トルク演算手段は、次式(A)に基づいて、制御用トルクＴを演算するものである、モータ制御装置。
−ａ≦ＴＬ≦ａのときＴ＝０，
ａ＜ＴＬ＜ｂのときＴ＝｛ｂ／（ｂ−ａ）｝・ＴＬ−｛ａｂ／（ｂ−ａ）｝，
−ｂ＜ＴＬ＜−ａのときＴ＝｛ｂ／（ｂ−ａ）｝・ＴＬ＋｛ａｂ／（ｂ−ａ）｝…(A)
【請求項２】
ロータと、このロータに対向するステータとを備え、車両の舵取り機構に駆動力を付与するためのモータを制御するためのモータ制御装置であって、
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ためのトルク検出手段と、
前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクに基づいて制御用トルクを演算する制御用トルク演算手段と、
操舵トルクの目標値としての指示操舵トルクを設定する指示トルク設定手段と、
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、
前記指示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制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクとのトルク偏差に応じて加算角を演算する加算角演算手段と、
所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に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を含み、
前記制御用トルク演算手段は、前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクの絶対値が所定値以下の範囲内であるときには、制御用トルクを零に設定する手段を含む、モータ制御装置。
【請求項３】
車両の舵取り機構に駆動力を付与するモータと、
前記モータを制御する請求項１または２に記載のモータ制御装置とを含む、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およびそれ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、磁極の位相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】特開平10-243699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モータ制御装置およびそれを備えた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、車両の舵取り機構（２）に駆動力を付与するためのモータ（３）を制御するためのモータ制御装置（５）であって、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（ＴＬ）を検出するためのトルク検出手段（１）と、前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクに基づいて制御用トルク（Ｔ）を演算する制御用トルク演算手段（４０）と、操舵トルクの目標値としての指示操舵トルク（Ｔ＊）を設定する指示トルク設定手段（２１）と、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（３０，３２〜３６）と、前記指示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制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクとのトルク偏差に応じて加算角を演算する加算角演算手段（２２，２３）と、所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に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）とを含み、前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクをＴＬ、第１の所定値をａ（ａ＞０）、前記第１の所定値ａより大きな第２の所定値をｂ（ｂ＞０）とすると、前記制御用トルク演算手段は、次式(A)に基づいて、制御用トルクＴを演算するものである、モータ制御装置である。
−ａ≦ＴＬ≦ａのときＴ＝０，
ａ＜ＴＬ＜ｂのときＴ＝｛ｂ／（ｂ−ａ）｝・ＴＬ−｛ａｂ／（ｂ−ａ）｝，
−ｂ＜ＴＬ＜−ａのときＴ＝｛ｂ／（ｂ−ａ）｝・ＴＬ＋｛ａｂ／（ｂ−ａ）｝…(A)
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が、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。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。
【０００９】
さらに、この発明では、操舵トルクがトルク演算手段によって検出され、操舵トルクに基づいて、制御用トルクが制御用トルク演算手段によって演算される。また、操舵トルクの目標値としての指示操舵トルクが、指示トルク設定手段によって設定される。そして、加算角演算手段は、指示トルク設定手段によって設定される指示操舵トルクと、制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクとの偏差に基づいて、加算角を演算する。
【００１０】
加算角演算手段は、たとえば、制御用トルクを指示操舵トルクに一致させるべく、加算角を演算するように動作する。これにより、指示操舵トルクに応じた操舵トルクが車両の舵取り機構に加えられる状態となるように、モータトルクが制御（フィードバック制御）される。モータトルクは、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である負荷角に対応する。負荷角は、制御角とロータ角との差で表される。モータトルクの制御は、負荷角を調整することによって達成され、この負荷角の調整が加算角を制御することによって達成される。
【００１１】
この発明によれば、制御用トルク演算手段は、トルク検出手段によって検出される操舵トルクに基づいて制御用トルクを演算する。この演算された制御用トルクが、モータの制御のために用いられる。したがって、トルク検出手段によって検出される操舵トルクが加算角演算のためにそのまま用いられると、モータトルクの制御上、何らかの不都合が生じるような場合に、加算角演算のために用いられる制御用トルクを、トルク検出手段によって検出される操舵トルクとは異なる値に設定することができる。これにより、前記不都合を回避または抑制することが可能となる。
【００１２】
また、この発明では、操舵トルクＴＬが所定値−ａ以上でかつ所定値ａ以下であるときには、制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクＴは零となる。また、操舵トルクＴＬが所定値ａより大きくかつ所定値ｂより小さいときには、制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクＴは、操舵トルクＴＬが所定値ａから大きくなるにしたがって、零付近から滑らかに（線型に）大きくなる。
【００１３】
また、操舵トルクＴＬが所定値−ｂより大きくかつ所定値−ａより小さいときには、制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクＴは、操舵トルクＴＬが所定値−ａから小さくなるにしたがって、零付近から滑らかに（線型に）小さくなる。
この発明によれば、操舵トルクＴＬが所定値−ａ以上でかつ所定値ａ以下の範囲内にある場合に、加算角の演算に用いられる制御用トルクを零に設定することができる。したがって、操舵トルクＴＬが、所定値−ａ以上でかつ所定値ａ以下の範囲内において変動することにより、モータトルクの制御上、何らかの不都合が発生するような場合には、そのような不都合を回避または抑制することができるようになる。具体的には、操舵トルクＴＬが誤差を含む場合に、ＴＬ＝０付近で、当該誤差の影響がモータ制御に及ぶことを回避できる。
【００１４】
また、操舵トルクＴＬが所定値ａより大きくかつ所定値ｂより小さいときには、制御用トルクＴは、操舵トルクＴＬが所定値ａより大きくなるにしたがって、零付近から滑らかに大きくなり、操舵トルクＴＬが所定値−ｂより大きくかつ所定値−ａより小さいときには、制御用トルクＴは、操舵トルクＴＬが所定値−ａから小さくなるにしたがって、零付近から滑らかに小さくなる。したがって、操舵トルクＴＬが所定値ａまたは所定値−ａを跨いで変化した場合でも、制御用トルクＴが滑らかに変化するため、モータトルクを滑らかに変化させることができる。
【００１５】
請求項２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、車両の舵取り機構（２）に駆動力を付与するためのモータ（３）を制御するためのモータ制御装置（５）であって、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（ＴＬ）を検出するためのトルク検出手段（１）と、前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクに基づいて制御用トルク（Ｔ）を演算する制御用トルク演算手段（４０）と、操舵トルクの目標値としての指示操舵トルク（Ｔ＊）を設定する指示トルク設定手段（２１）と、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（３０，３２〜３６）と、前記指示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制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクとのトルク偏差に応じて加算角を演算する加算角演算手段（２２，２３）と、所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に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）とを含み、前記制御用トルク演算手段は、前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクの絶対値が所定値以下の範囲内であるときには、制御用トルクを零に設定する手段を含む、モータ制御装置である。
この発明によれば、操舵トルクの絶対値が所定値以下の範囲内にある場合に、加算角の演算に用いられる制御用トルクを零に設定することができる。したがって、操舵トルクＴＬの絶対値が、所定値以下の範囲内において変動することにより、モータトルクの制御上、何らかの不都合が発生するような場合には、そのような不都合を回避または抑制することができるようになる。具体的には、操舵トルクＴＬが誤差を含む場合に、ＴＬ＝０付近で、当該誤差の影響がモータ制御に及ぶことを回避できる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、車両の舵取り機構（２）に駆動力を付与するモータ（３）と、前記モータを制御する請求項１または２に記載のモータ制御装置とを含む、車両用操舵装置である。この発明によれば、操舵トルクが加算角演算のためにそのまま用いられると、モータトルクの制御上、何らかの不都合が生じるような場合に、このような不都合を回避または抑制することが可能となる車両用操舵装置が得られる。
【００１８】
請求項１または請求項２記載の発明によれば、指示操舵トルクが設定され、この指示操舵トルクと制御用トルクとの偏差に応じて前記加算角が演算される。これにより、制御用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。
【００１９】
たとえば、請求項１または２の特徴を採るとすれば、トルク検出手段が出力する検出トルクＴＬに誤差が含まれているときに、検出トルクＴＬ＝０の付近において、モータ制御に対する誤差の影響を排除できる。そのため、運転者の操舵意図に従う制御が可能となり、良好な操舵感が得られる。さらに、請求項１の特徴が採られるときには、制御トルクが不連続となることを回避できるから、一層すぐれた操舵感を実現できる。
【００２０】
前記モータ制御装置または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。
【００２１】
この場合、前記指示トルク設定手段は、たとえば、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角の絶対値が大きくなるにしたがって、指示操舵トルクの絶対値が大きくなるように、指示操舵トルクを設定するものであってもよい。この場合、さらに、前記指示トルク設定手段は、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角が零のとき、すなわち、操作部材（たとえば、ステアリングホイール）が中立位置にあるときに、指示操舵トルクを零に設定するものであってもよい。
【００２２】
このような場合において、操作部材の中立位置付近で操作部材から運転者が手を放すと、実際の操舵トルクは零となるが、操舵トルク検出手段によって検出される検出操舵トルクに誤差があると、検出操舵トルクは零にならない。この誤差を含む検出操舵トルクがそのまま加算角を演算するために用いられたとすると、指示操舵トルクと検出操舵トルクとの偏差が零にならないため、制御角が変動し、モータトルク（アシストトルク）が変動する。その結果、操作部材をその中立位置付近で手放し状態にすると、意図しない操舵力が舵取り機構に与えられ、いわゆるセルフステアが生じるおそれがある。
【００２３】
そこで、たとえば、請求項１または２の発明のように、検出操舵トルクの絶対値が所定値以下の範囲内であるときには、前記制御用トルク演算手段によって、制御用検出操舵トルクを零に設定することにより、セルフステアを回避できる。すなわち、操作部材をその中立位置付近で手放し状態にした場合、検出操舵トルクは零にならなくても、制御用検出操舵トルクを零にすることができる。これにより、指示操舵トルクと制御用検出操舵トルクとの偏差が零になるから、制御角が変化しなくなる。これにより、セルフステアを防止できる。
【００２４】
前記指示トルク設定手段は、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】
【００２５】
【図１】この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を適用した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】操舵トルクリミッタの働きを説明するための図である。
【図６】検出操舵トルク補正部の働きを説明するための図である。
【図７】γ軸指示電流値の設定例を示す図である。
【図８】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９】検出操舵トルク補正部の他の例の働きを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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モータ制御装置を適用した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。舵角センサ４は、ステアリングホイール１０の中立位置（基準位置）からのステアリングホイール１０の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から右方向への回転量を正の値として出力し、中立位置から左方向への回転量を負の値として出力する。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、操舵トルクリミッタ２０と、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、加算角リミッタ２４と、制御角演算部２６と、指示電流値生成部３０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、検出操舵トルク補正部４０とが含まれている。
【００３２】
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、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。
【００３３】
操舵トルクリミッタ２０は、トルクセンサ１の出力を所定の上限飽和値＋Ｔmax（＋Ｔmax＞０。たとえば＋Ｔmax＝７Ｎｍ）と下限飽和値−Ｔmax（−Ｔmax＜０。たとえば−Ｔmax＝−７Ｎｍ）との間に制限する。具体的には、操舵トルクリミッタ２０は、図５に示すように、上限飽和値＋Ｔmaxと下限飽和値−Ｔmaxの間では、トルクセンサ１の検出操舵トルクＴをそのまま出力する。また、操舵トルクリミッタ２０は、トルクセンサ１の検出操舵トルクＴが上限飽和値＋Ｔmax以上であれば、上限飽和値＋Ｔmaxを出力する。そして、操舵トルクリミッタ２０は、トルクセンサ１の検出操舵トルクＴが下限飽和値−Ｔmax以下であれば、下限飽和値−Ｔmaxを出力する。飽和値＋Ｔmaxおよび−Ｔmaxは、トルクセンサ１の出力信号が安定な領域（信頼性のある領域）の境界を画定するものである。つまり、トルクセンサ１の出力信号は、上限飽和値Ｔmaxを超える区間、および下限飽和値−Ｔmaxを下回る区間では不安定であり、実際の操舵トルクに対応しなくなる。換言すれば、飽和値＋Ｔmax，−Ｔmaxは、トルクセンサ１の出力特性に応じて定められる。トルクセンサ１によって検出され、操舵トルクリミッタ２０による制限処理を受けた操舵トルクを、「検出操舵トルクＴＬ」ということにする。
【００３４】
検出操舵トルク補正部４０は、操舵トルクリミッタ２０によって得られる検出操舵トルクＴＬに基づいて、制御用検出操舵トルクを演算する制御用トルク演算手段である。言い換えれば、検出操舵トルク補正部４０は、検出操舵トルクＴＬを補正することによって、制御用検出操舵トルク（以下、単に「検出操舵トルクＴ」という）を生成する。具体的には、検出操舵トルク補正部４０は、図６に示すように、検出操舵トルクＴＬの絶対値｜ＴＬ｜が所定値ａ（ａ＞０）以下であるとき（｜ＴＬ｜≦ａ）には、検出操舵トルクを０に補正する。そして、検出操舵トルク補正部４０は、検出操舵トルクＴＬの絶対値｜ＴＬ｜が所定値ａより大きいとき（｜ＴＬ｜＞ａ）には、検出操舵トルクＴＬをそのまま出力する。所定値ａは、たとえば、０．３〜０．５［Nm］の範囲内の値に設定される。検出操舵トルク補正部４０による補正後の検出操舵トルクＴは次式(2)で表される。
【００３５】
if  ｜ＴＬ｜≦ａ，  then  Ｔ＝０，
if  ｜ＴＬ｜＞ａ，  then  Ｔ＝ＴＬ  …(2)
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、操舵トルクリミッタ２０による制限処理および検出操舵トルク補正部４０による補正処理を受けた検出操舵トルクＴとの偏差（トルク偏差）ΔＴ（＝Ｔ＊−Ｔ）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。したがって、前記トルクフィードバック制御手段は、加算角αを演算する加算角演算手段を構成している。
【００３６】
加算角リミッタ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。より具体的には、加算角リミッタ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、所定の制限値ωmax（ωmax＞０。たとえばωmaxの既定値＝４５度）に基づいて定められる。この所定の制限値ωmaxの既定値は、たとえば、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。
【００３７】
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(3)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    …(3)
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(4)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。
【００３８】
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    …(4)
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制限値ωmaxの既定値とすればよい。この制限値ωmaxを用いて、加算角αの上限値ＵＬおよび下限値ＬＬは、それぞれ次式(5)(6)で表すことができる。
【００３９】
ＵＬ＝＋ωmax    …(5)
ＬＬ＝−ωmax    …(6)
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。
【００４０】
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。
指示電流値生成部３０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３０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３０は、トルクセンサ１によって検出され、操舵トルクリミッタ２０による制限処理を受けた検出操舵トルクＴＬに基づいてγ軸指示電流値Ｉγ＊を設定する。
【００４１】
検出操舵トルクＴＬに対するγ軸指示電流値Ｉγ＊の設定例は、図７に示されている。検出操舵トルクＴＬが零付近の範囲Ｌでは、γ軸指示電流値Ｉγ＊は小さい値に設定される。そして、γ軸指示電流値Ｉγ＊は、検出操舵トルクＴＬが零付近の範囲Ｌ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、γ軸指示電流値Ｉγ＊が低減され、不必要な電力消費が抑制される。
【００４２】
電流偏差演算部３２は、指示電流値生成部３０によって生成された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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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３０によって設定された二相指示電流値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、加算角リミッタ２４の機能は省略してある。
【００４７】
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）ΔＴ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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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８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、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（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。
【００５１】
ＰＩ制御部２３によって求められた加算角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。
【００５２】
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（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。
【００５３】
前記実施形態では、検出操舵トルク補正部４０が備えられている。検出操舵トルク補正部４０は、検出操舵トルクＴＬの絶対値｜ＴＬ｜が所定値ａ以下であるとき（｜ＴＬ｜≦ａ）には、検出操舵トルクを０に補正し、検出操舵トルクＴＬの絶対値｜ＴＬ｜が所定値ａより大きいとき（｜ＴＬ｜＞ａ）には、検出操舵トルクＴＬをそのまま出力する。
このような検出操舵トルク補正部４０が備えられていない場合には、次のような問題が発生するおそれがある。ステアリングホイール１０が中立位置にある場合には、舵角センサ４によって検出される検出操舵角が０となるため、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＊は、図４に示すように、０[Nm]となる。一方、ステアリングホイール１０の中立位置付近でステアリングホイール１０から運転者が手を放すと、トルクセンサ１によって検出される操舵トルクに誤差が含まれていると、トルクセンサ１によって検出される操舵トルクは０[Nm]にならない。したがって、トルク偏差演算部２２によって演算されるトルク偏差ΔＴが０にならないから、制御角θＣが変動する。そうすると、モータ３のトルク（アシストトルク）が変化するので、舵取り機構２に操舵力が与えられる。
【００５４】
つまり、検出操舵トルク補正部４０が備えられていない場合には、ステアリングホイール１０をその中立位置付近で手放し状態にすると、舵取り機構２によって舵取り車輪が転舵する、セルフステアが生じるおそれがある。
前記実施形態では、ステアリングホイール１０をその中立位置付近で手放し状態にした場合、トルクセンサ１によって検出される検出操舵トルクは０[Nm]にならなくても、検出操舵トルク補正部４０によって、トルクセンサ１によって検出された検出操舵トルクが０[Nm]に補正される。これにより、トルク偏差演算部２２によって演算されるトルク偏差ΔＴが０となるから、制御角θＣが変化しなくなる。したがって、この実施形態によれば、ステアリングホイール１０をその中立位置付近で手放し状態にした場合に、セルフステアが生じることを防止できる。
【００５５】
前記検出操舵トルク補正部４０では、図６に示すように、トルクリミッタ２０から出力される検出操舵トルクＴＬが、所定値ａまたは所定値−ａを跨いで変化するときには、検出操舵トルク補正部４０から出力される検出操舵トルクＴが急峻に変化する。そうすると、操舵トルクも急峻に変動するので、操舵感が悪化するおそれがある。
そこで、検出操舵トルク補正部４０として、図９に示すような、入出力特性を有するものを用いるようにしてもよい。具体的には、この検出操舵トルク補正部４０は、検出操舵トルクＴＬの絶対値｜ＴＬ｜が第１の所定値ａ（ａ＞０）以下であるとき（｜ＴＬ｜≦ａ）には、検出操舵トルクＴＬを０に補正する。また、検出操舵トルク補正部４０は、検出操舵トルクＴＬが第１の所定値ａより大きくかつ第１の所定値ａより大きな第２の所定値ｂ（ｂ＞０）より小さいときには（ａ＜ＴＬ＜ｂ）には、検出操舵トルクＴＬが所定値ａより大きくなるにしたがって、その出力値Ｔが零付近から滑らかに大きくなるように（図９の例では線型に変化するように）、検出操舵トルクＴＬを補正する。また、検出操舵トルク補正部４０は、検出操舵トルクＴＬが第２の所定値ｂ以上の場合には、検出操舵トルクＴＬをそのまま出力する。
【００５６】
また、検出操舵トルク補正部４０は、検出操舵トルクＴＬが所定値−ａより小さくかつ所定値−ｂより大きいときには（−ｂ＜ＴＬ＜−ａ）には、検出操舵トルクＴＬが所定値−ａより小さくなるにしたがって、その出力値Ｔが零付近から滑らかに小さくなるように（図９の例では線型に変化するように）、検出操舵トルクＴＬを補正する。また、検出操舵トルク補正部４０は、検出操舵トルクＴＬが所定値−ｂ以下の場合には、検出操舵トルクＴＬをそのまま出力する。
【００５７】
第１の所定値ａは、たとえば、０．３〜０．５［Nm］の範囲内の値に設定される。第２の所定値ｂは、たとえば、トルクセンサ１が検出可能な最大トルク（トルクセンサ１の出力が飽和する直前の最大トルク）と同じ値またはそれより小さな値に設定される。より具体的には、第２の所定値ｂは、前述した上限飽和値＋Ｔmax（図５参照）と同じ値またはそれより小さな値に設定されてもよい。
【００５８】
つまり、検出操舵トルク補正部４０は、次式(7-1)〜(7-5)に基づいて、検出操舵トルクＴを演算する。ただし、第２の所定値ｂを上限飽和値に等しく定めたときには、式(7-3)および(7-5)による補正は、不要となる。
if  −ａ≦ＴＬ≦ａ，  then  Ｔ＝０  …(7-1)
if  ａ＜ＴＬ＜ｂ，  then  Ｔ＝｛ｂ／（ｂ−ａ）｝・ＴＬ−｛ａｂ／（ｂ−ａ）｝…(7-2)
if  ＴＬ≧ｂ，  then  Ｔ＝ＴＬ…(7-3)
if  −ｂ＜ＴＬ＜−ａ，  then  Ｔ＝｛ｂ／（ｂ−ａ）｝・ＴＬ＋｛ａｂ／（ｂ−ａ）｝…(7-4)
if  ＴＬ≦−ｂ，  then  Ｔ＝ＴＬ…(7-5)
具体的には、前記式(7-1)〜(7-5)に基づいて、図９に示すような入出力特性に対応するマップが予め作成されており、検出操舵トルク補正部４０は、このマップに基づいて、検出操舵トルクを補正する。このような検出操舵トルク補正部４０を用いた場合には、トルクリミッタ２０から出力される検出操舵トルクＴＬが、所定値ａまたは所定値−ａを跨いで変化したときでも、検出操舵トルク補正部４０によって演算される検出操舵トルクＴは滑らかに変化するので、操舵感が向上する。
【００５９】
なお、図９の例では、検出操舵トルクＴＬが第１の所定値ａより大きくかつ第２の所定値ｂより小さいとき（ａ＜ＴＬ＜ｂ）または検出操舵トルクＴＬが所定値−ａより小さくかつ所定値−ｂより大きいとき（−ｂ＜ＴＬ＜−ａ）には、検出操舵トルク補正部４０の入出力特性は、検出操舵トルクＴＬの絶対値が大きくなるにしたがって、その出力値Ｔの絶対値が零付近から線型に滑らかに大きくなるように変化しているが、零付近から非線型に滑らかに大きくなるように変化するような特性であってもよい。
【００６０】
以上、この発明の一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、ＰＩ制御部２３によって加算角αを求めているが、ＰＩ制御部２３に代えて、ＰＩＤ（比例・積分・微分）演算部を用いて加算角αを求める構成とすることもできる。
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。
【００６１】
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３０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。
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。むろん、車両用操舵装置に限らず、他の用途のモータの制御のためにも本発明のモータ制御装置を適用できる。
【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。
この明細書からはさらに以下のような特徴が抽出され得る。なお、括弧内の英数字は前述の実施形態等における対応構成要素等を示す。
１．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）を制御するためのモータ制御装置（５）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（３０，３２〜３６）と、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段（２２，２３）と、所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に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、前記モータによって駆動される駆動対象（２）に加えられる、モータトルク以外のトルク（ＴＬ）に基づいて制御用トルク（Ｔ）を演算する制御用トルク演算手段（４０）と、前記駆動対象に作用されるべき指示トルク（Ｔ＊：モータトルク以外のトルクの指示値）を設定する指示トルク設定手段（２１）とを含み、前記加算角演算手段は、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと、前記制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクとの偏差に基づいて、加算角を演算するものである、モータ制御装置。
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。
さらに、この構成では、駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクに基づいて、制御用トルクが制御用トルク演算手段によって演算される。また、駆動対象に作用されるべき指示トルクが、指示トルク設定手段によって設定される。そして、加算角演算手段は、指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと、制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクとの偏差に基づいて、加算角を演算する。
加算角演算手段は、たとえば、制御用トルクを指示トルクに一致させるべく、加算角を演算するように動作する。これにより、指示トルクに応じたトルク（モータトルク以外のトルク）が駆動対象に加えられる状態となるように、モータトルクが制御（フィードバック制御）される。モータトルクは、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である負荷角に対応する。負荷角は、制御角とロータ角との差で表される。モータトルクの制御は、負荷角を調整することによって達成され、この負荷角の調整が加算角を制御することによって達成される。
この構成によれば、制御用トルク演算手段は、モータトルク以外のトルクに基づいて制御用トルクを演算する。この演算された制御用トルクが、モータの制御のために用いられる。したがって、モータトルク以外のトルクが加算角演算のためにそのまま用いられると、モータトルクの制御上、何らかの不都合が生じるような場合に、加算角演算のために用いられる制御用トルクを、モータトルク以外のトルクとは異なる値に設定することができる。これにより、前記不都合を回避または抑制することが可能となる。
２．前記制御用トルク演算手段に入力される前記モータトルク以外のトルクをＴＬ、第１の所定値をａ（ａ＞０）、前記第１の所定値ａより大きな第２の所定値をｂ（ｂ＞０）とすると、前記制御用トルク演算手段は、次式(A)に基づいて、制御用トルクＴを演算するものである、前記１．に記載のモータ制御装置。
−ａ≦ＴＬ≦ａのときＴ＝０，
ａ＜ＴＬ＜ｂのときＴ＝｛ｂ／（ｂ−ａ）｝・ＴＬ−｛ａｂ／（ｂ−ａ）｝，
−ｂ＜ＴＬ＜−ａのときＴ＝｛ｂ／（ｂ−ａ）｝・ＴＬ＋｛ａｂ／（ｂ−ａ）｝…(A)
この構成では、モータトルク以外のトルクＴＬが所定値−ａ以上でかつ所定値ａ以下であるときには、制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクＴは零となる。また、モータトルク以外のトルクＴＬが所定値ａより大きくかつ所定値ｂより小さいときには、制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクＴは、モータトルク以外のトルクＴＬが所定値ａから大きくなるにしたがって、零付近から滑らかに（線型に）大きくなる。
また、モータトルク以外のトルクＴＬが所定値−ｂより大きくかつ所定値−ａより小さいときには、制御用トルク演算手段によって演算される制御用トルクＴは、モータトルク以外のトルクＴＬが所定値−ａから小さくなるにしたがって、零付近から滑らかに（線型に）小さくなる。
この構成によれば、モータトルク以外のトルクＴＬが所定値−ａ以上でかつ所定値ａ以下の範囲内にある場合に、加算角の演算に用いられる制御用トルクを零に設定することができる。したがって、モータトルク以外のトルクＴＬが、所定値−ａ以上でかつ所定値ａ以下の範囲内において変動することにより、モータトルクの制御上、何らかの不都合が発生するような場合には、そのような不都合を回避または抑制することができるようになる。具体的には、モータトルク以外のトルクＴＬが誤差を含む場合に、ＴＬ＝０付近で、当該誤差の影響がモータ制御に及ぶことを回避できる。
また、モータトルク以外のトルクＴＬが所定値ａより大きくかつ所定値ｂより小さいときには、制御用トルクＴは、トルクＴＬが所定値ａより大きくなるにしたがって、零付近から滑らかに大きくなり、トルクＴＬが所定値−ｂより大きくかつ所定値−ａより小さいときには、制御用トルクＴは、トルクＴＬが所定値−ａから小さくなるにしたがって、零付近から滑らかに小さくなる。したがって、モータトルク以外のトルクＴＬが所定値ａまたは所定値−ａを跨いで変化した場合でも、制御用トルクＴが滑らかに変化するため、モータトルクを滑らかに変化させることができる。
３．前記制御用トルク演算手段は、前記モータトルク以外のトルクの絶対値が所定値以下の範囲内であるときには、制御用トルクを零に設定する手段を含む、前記１．に記載のモータ制御装置。この構成によれば、モータトルク以外のトルクの絶対値が所定値以下の範囲内にある場合に、加算角の演算に用いられる制御用トルクを零に設定することができる。したがって、モータトルク以外のトルクＴＬの絶対値が、所定値以下の範囲内において変動することにより、モータトルクの制御上、何らかの不都合が発生するような場合には、そのような不都合を回避または抑制することができるようになる。具体的には、モータトルク以外のトルクＴＬが誤差を含む場合に、ＴＬ＝０付近で、当該誤差の影響がモータ制御に及ぶことを回避できる。
４．車両の舵取り機構（２）に駆動力を付与するモータ（３）と、前記モータを制御する前記１．〜前記３．のいずれかに記載のモータ制御装置とを含む、車両用操舵装置。この構成によれば、モータトルク以外のトルクが加算角演算のためにそのまま用いられると、モータトルクの制御上、何らかの不都合が生じるような場合に、このような不都合を回避または抑制することが可能となる車両用操舵装置が得られる。
前記モータ制御装置は、たとえば、前記モータトルク以外のトルクを検出するためのトルク検出手段（１）をさらに含み、前記制御用トルク演算手段は、前記トルク検出手段によって検出されるトルクに基づいて、制御用トルクを演算するものであってもよい。
前記モータは、車両の舵取り機構（２）に駆動力を付与するものであってもよい。この場合に、前記トルク検出手段は、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ものであってもよい。また、前記制御用トルク演算手段は、トルク検出手段によって検出される検出操舵トルクに基づいて、制御用検出操舵トルクを演算するものであってもよい。また、前記指示トルク設定手段は、操舵トルクの目標値としての指示操舵トルクを設定するものであってもよい。そして、前記加算角演算手段は、前記指示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制御用トルク演算手段によって演算される制御用検出操舵トルクとの偏差に応じて前記加算角を演算するものであってもよい。
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制御用検出操舵トルクとの偏差に応じて前記加算角が演算される。これにより、制御用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、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。
たとえば、前記２．または前記３．の特徴を採るとすれば、トルク検出手段が出力する検出トルクＴＬに誤差が含まれているときに、検出トルクＴＬ＝０の付近において、モータ制御に対する誤差の影響を排除できる。そのため、運転者の操舵意図に従う制御が可能となり、良好な操舵感が得られる。さらに、前記２．の特徴が採られるときには、制御トルクが不連続となることを回避できるから、一層すぐれた操舵感を実現できる。
前記モータ制御装置または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。
この場合、前記指示トルク設定手段は、たとえば、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角の絶対値が大きくなるにしたがって、指示操舵トルクの絶対値が大きくなるように、指示操舵トルクを設定するものであってもよい。この場合、さらに、前記指示トルク設定手段は、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角が零のとき、すなわち、操作部材（たとえば、ステアリングホイール）が中立位置にあるときに、指示操舵トルクを零に設定するものであってもよい。
このような場合において、操作部材の中立位置付近で操作部材から運転者が手を放すと、実際の操舵トルクは零となるが、操舵トルク検出手段によって検出される検出操舵トルクに誤差があると、検出操舵トルクは零にならない。この誤差を含む検出操舵トルクがそのまま加算角を演算するために用いられたとすると、指示操舵トルクと検出操舵トルクとの偏差が零にならないため、制御角が変動し、モータトルク（アシストトルク）が変動する。その結果、操作部材をその中立位置付近で手放し状態にすると、意図しない操舵力が舵取り機構に与えられ、いわゆるセルフステアが生じるおそれがある。
そこで、たとえば、前記２．または前記３．のモータ制御装置のように、検出操舵トルクの絶対値が所定値以下の範囲内であるときには、前記制御用トルク演算手段によって、制御用検出操舵トルクを零に設定することにより、セルフステアを回避できる。すなわち、操作部材をその中立位置付近で手放し状態にした場合、検出操舵トルクは零にならなくても、制御用検出操舵トルクを零にすることができる。これにより、指示操舵トルクと制御用検出操舵トルクとの偏差が零になるから、制御角が変化しなくなる。これにより、セルフステアを防止できる。
前記指示トルク設定手段は、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。
【符号の説明】
【００６３】
１…トルクセンサ、３…モータ、５…モータ制御装置、１０…ステアリングホイール、１１…マイクロコンピュータ、２３…ＰＩ制御部、２６…制御角演算部、５０…ロータ、５１，５２，５３…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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【図９】
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