(57)【要約】  軸ずれ検出部１２２は、マグネット部とセンサ部とにおける回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出すると、軸ずれ判定フラグＦ（＝１）を補正部１２４と制御変更指令部１３０１と出力する。補正部１２４は、軸ずれによる検出誤差を低減するようにモータ回転角θを計算する。制御変更指令部１３０１は、アシストトルク設定部１０１１およびアシスト電流指令部１０２１に対して、検出誤差の影響が少なくなるように計算方法を変更させる指令Ｃｔ，Ｃｉを出力する。
2013076839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と
を備えた回転角検出装置において、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段と
を備えたことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記軸ずれ検出手段は、
前記軸ずれの程度を表す軸ずれ程度を計算し、前記軸ずれ程度が閾値より大きい場合に軸ずれが発生していると判定することを特徴とする請求項１記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記軸ずれ検出手段により前記軸ずれの発生が検出されている場合、前記軸ずれによる回転角の検出誤差を低減するように前記回転軸の回転角を計算する回転角補正手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記センサ部は、前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する４つの磁気センサを備え、
前記軸ずれ検出手段は、前記４つの磁気センサの出力信号を使って、前記軸ずれの発生を検出することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記軸ずれ検出手段は、前記位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号から計算される第１回転角と、前記位相が互いにπ／２ずれた他の２つの磁気センサの出力信号から計算される第２回転角との偏差が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定することを特徴とする請求項４記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記軸ずれ検出手段は、前記位相が互いにπずれた２つの磁気センサの出力値の合計である第１加算値と、前記位相が互いにπずれた他の２つの磁気センサの出力値の合計である第２加算値とに基づいて、前記第１加算値と前記第２加算値の少なくとも一方が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定することを特徴とする請求項４記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記軸ずれ検出手段は、前記４つの磁気センサの出力信号を使って、前記軸ずれの量を表す軸ずれ量を計算し、前記軸ずれ量が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定することを特徴とする請求項４記載の回転角検出装置。
【請求項８】
前記センサ部は、前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する４つの磁気センサを備え、
前記回転角補正手段は、前記４つの磁気センサの出力信号を使って、前記軸ずれによる検出誤差を低減するように前記回転軸の回転角を計算することを特徴とする請求項３記載の回転角検出装置。
【請求項９】
前記回転角補正手段は、前記位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号の複数通りの組み合わせを使って複数の回転角計算値を計算し、前記複数の回転角計算値の平均値を前記回転軸の回転角としたことを特徴とする請求項８記載の回転角検出装置。
【請求項１０】
前記回転角補正手段は、前記位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号の複数通りの組み合わせを使って計算した複数の回転角計算値のうち、前記複数の回転角計算値の平均値に最も近い回転角計算値を前記回転軸の回転角として選択することを特徴とする請求項８記載の回転角検出装置。
【請求項１１】
前記回転角補正手段は、４つの磁気センサの出力信号を使って前記軸ずれに対応した補正角度を計算し、前記回転角計算手段により計算された回転角を前記補正角度で補正することを特徴とする請求項８記載の回転角検出装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１の何れか一項記載の回転角検出装置を備え、前記回転角検出装置により操舵アシスト用のモータの回転角を検出し、前記検出した回転角に基づいて前記モータを駆動制御して、操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、
前記軸ずれ情報出力手段から出力される軸ずれ情報に基づいて、前記モータの制御態様を変更する制御態様変更手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１３】
前記軸ずれの発生に伴って生じる物理量の周期的な変動を検出する変動検出手段を備え、
前記軸ずれ検出手段は、前記変動検出手段により検出された物理量の周期的な変動に基づいて、軸ずれの発生を検出することを特徴とする請求項１２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
前記変動検出手段は、前記物理量として、前記操舵トルク、前記モータに流れる電流、前記モータの制御値、操舵角速度、前記モータの角速度、前記モータで発生する誘起電圧の少なくとも１つを取得し、前記物理量における前記回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の振幅を計算し、
前記軸ずれ検出手段は、前記変動検出手段により計算された前記物理量における前記振幅に基づいて、軸ずれの発生を検出することを特徴とする請求項１３記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１５】
前記回転角補正手段は、前記変動検出手段により計算された前記物理量における振幅が減少するように前記回転角計算手段により計算された回転角を補正することを特徴とする請求項１４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１６】
前記変動検出手段は、前記操舵トルクと前記モータの角速度とのそれぞれについて、前記回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の位相を計算し、
前記回転角補正手段は、前記計算された前記操舵トルクと前記モータの角速度とにおける前記位相に基づいて前記回転角を増加または減少させる方向を表す補正方向を設定し、前記回転角計算手段により計算された回転角を前記設定した補正方向に補正することを特徴とする請求項１５記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１７】
前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記回転角検出装置により検出される回転角を使わずに、前記モータで発生する誘起電圧に基づいて推定した推定電気角を使って前記モータを駆動制御する制御態様に切り替えることを特徴とする請求項１２ないし請求項１６の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１８】
前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記モータの角速度に応じて設定される弱め界磁制御量を低減した制御態様に切り替えることを特徴とする請求項１２ないし請求項１７の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１９】
前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記モータの回転角あるいは角速度に応じて設定され前記操舵アシストトルクに付加される補償トルクを低減した制御態様に切り替えることを特徴とする請求項１２ないし請求項１８の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項２０】
前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、操舵アシストを停止させることを特徴とする請求項１２ないし請求項１６の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項２１】
前記軸ずれの発生が検出された場合、前記軸ずれの程度に応じて異なる態様で異常をドライバーに報知する軸ずれ報知手段を備えたことを特徴とする請求項１２ないし請求項２０の何れか一項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、モータ等の回転軸の回転角を検出する回転角検出装置、および、この回転角検出装置を使ってモータの回転角を検出し、検出した回転角に基づいてモータを駆動制御して操舵アシストトルクを発生する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁気センサを使って回転軸の回転角度を検出する回転角検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、回転軸に固定されて回転軸の周方向に所定方向の間隔をもってＮ極およびＳ極が着磁された磁性部材と、この磁性部材に対抗配置されてＮ極およびＳ極による磁界の変化を検出する２つのＭＲセンサを回転軸の周方向に回転軸の軸心を対称軸として１８０度対称となる位置に設けたセンサ部とを備えた回転角検出装置が提案されている。２つのＭＲセンサは、それぞれ外部磁界を受けると磁束密度の大きさに応じて電気抵抗が変化する特性を有する２つの磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を備えている。このＭＲセンサにおいては、２つのＭＲ素子が互いに直列接続されて、その両端に所定電圧が印加され、両ＭＲ素子間の接続点の電圧を出力する。【０００３】
回転軸の中心軸とセンサ部との相対位置関係が、回転軸の径方向にずれると（以下、このずれを軸ずれと呼ぶ）、回転角を正確に検出することができない。そこで、特許文献１の回転角検出装置においては、２つのＭＲセンサの出力から得られる結果の平均値を用いて回転角を求めることで、軸ずれによる回転角の検出誤差をキャンセルするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６９７１６号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、この特許文献１に提案された回転角検出装置においては、単に、２つのＭＲセンサを使って軸ずれによる検出誤差をキャンセルしているだけであって、実際に軸ずれの発生を検出していない。また、検出誤差のキャンセルは、軸ずれが特定の方向に発生した場合にしかできない。このため、大きな軸ずれが発生し、しかも、検出誤差をキャンセルできない状態であっても、回転角の検出値がそのまま使用されてしまう。
【０００６】
例えば、電動パワーステアリング装置においては、操舵アシストトルクを発生させるモータ（例えば、ＤＣブラシレスモータ）を駆動制御するにあたって、モータの回転角を検出し、その回転角に応じた位相の駆動電圧をモータに印加する。このため、軸ずれにより回転角の検出精度が低下している状況においては、適正にモータを駆動することができなくなるため、モータ駆動の制御態様を変更するなど、モータ制御上での対応が必要となる。しかし、特許文献１に提案された回転角検出装置においては、軸ずれを検出できないため、そうした軸ずれの対処ができない。また、仮に２つのＭＲセンサにより回転軸の軸ずれによる検出誤差をキャンセルできている状況であっても、一方のＭＲセンサが故障した場合には、それ以降、検出誤差をキャンセルできなくなってしまう。従って、この場合においても、軸ずれの対処ができない。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたもので、軸ずれに対して柔軟な対処ができるようにすることにある。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部（２１０）と、前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサ（Ｓ）を複数備えたセンサ部（２２０）と、前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段（１２１）とを備えた回転角検出装置において、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段（１２２）と、前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報（Ｆ）を出力する軸ずれ情報出力手段（Ｓ１４，Ｓ２５，Ｓ３６，Ｓ４４）とを備えたことにある。
【０００９】
本発明においては、回転角計算手段が、マグネット部の回転にともなってセンサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて回転軸の回転角を計算する。マグネット部とセンサ部とにおける回転軸の径方向の相対位置のずれが発生すると、磁気センサの出力する周期信号が適正でなくなり、回転角を正確に計算できなくなる。そこで、本発明においては、軸ずれ検出手段と軸ずれ情報出力手段とを備えている。軸ずれ検出手段は、マグネット部とセンサ部とにおける回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出し、軸ずれ情報出力手段は、軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する。従って、本発明によれば、軸ずれ情報に基づいて、軸ずれに対して柔軟な対処ができる。例えば、回転角検出装置がモータの回転角を検出するものであれば、軸ずれ情報に基づいてモータの駆動制御を軸ずれに対応した制御に変更することができる。
【００１０】
本発明の他の特徴は、前記軸ずれ検出手段（１２２）は、前記軸ずれの程度を表す軸ずれ程度を計算し、前記軸ずれ程度が閾値より大きい場合に軸ずれが発生していると判定すること（Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２５，Ｓ３１〜Ｓ３６，Ｓ４１〜Ｓ４４、Ｓ７１）にある。
【００１１】
本発明においては、軸ずれ検出手段が軸ずれ程度を計算し、その軸ずれ程度が閾値より大きい場合に軸ずれが発生していると判定する。従って、適正に軸ずれの発生を検出することができる。
【００１２】
本発明の他の特徴は、前記軸ずれ検出手段（１２２）により前記軸ずれの発生が検出されている場合、前記軸ずれによる回転角の検出誤差を低減するように前記回転軸の回転角を計算する回転角補正手段（１２４）を備えたことにある。
【００１３】
本発明においては、軸ずれの発生が検出されている場合、回転角補正手段が、軸ずれによる回転角の検出誤差を低減するように回転軸の回転角を計算する。従って、軸ずれによる回転角の検出精度の低下を抑制することができる。この場合、回転角補正手段は、回転角計算手段により計算された回転角を補正する構成であってもよいし、回転角計算手段に代わって軸ずれの発生が検出されていない場合とは異なる計算方法で回転角を計算する構成であってもよい。
【００１４】
本発明の他の特徴は、前記センサ部（２２０）は、前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する４つの磁気センサ（Ｓs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2）を備え、前記軸ずれ検出手段は、前記４つの磁気センサの出力信号（Ｖs1，Ｖc1，Ｖs2，Ｖc2）を使って、前記軸ずれの発生を検出することにある。
【００１５】
本発明においては、４つの磁気センサが、回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する。従って、センサ部から、回転軸の回転に同期したｓｉｎ波信号と、ｃｏｓ波信号と、ｓｉｎ波信号を反転した−ｓｉｎ波信号と、ｃｏｓ波信号を反転した−ｃｏｓ波信号とが得られる。これにより、位相が互いにπ／２ずれた２つの信号の出力値の逆正接を計算することで回転角を求めることができる。この場合、回転角計算手段は、複数通りの信号の組み合わせから回転角の計算値を複数求めることができるため、任意の磁気センサが故障しても残りの磁気センサから回転角を計算することができる。尚、「４つの磁気センサを備える」とは、センサ部が磁気センサを少なくとも４つ備えていることであって、磁気センサを備えている数が４つであることを限定しているものではない。
【００１６】
軸ずれが発生した場合には、信号位相が変化して４つの周期信号の出力値の相互関係が変化する。従って、軸ずれ検出手段は、この出力値の相互関係の変化を捉えることで、適切に軸ずれの発生を検出することができる。
【００１７】
本発明の他の特徴は、前記軸ずれ検出手段（１２２）は、前記位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号から計算される第１回転角と、前記位相が互いにπ／２ずれた他の２つの磁気センサの出力信号から計算される第２回転角との偏差が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定すること（Ｓ１１〜Ｓ１４）にある。
【００１８】
位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号は、例えば、ｓｉｎ波信号とｃｏｓ波信号として扱える。このため、２つの信号の出力値の逆正接を計算することで回転角を求めることができる。位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号から計算される第１回転角と、位相が互いにπ／２ずれた他の２つの磁気センサの出力信号から計算される第２回転角を計算した場合、軸ずれが発生していなければ、第１回転角と第２回転角とは等しくなるが、軸ずれが発生すると、第１回転角と第２回転角との偏差が大きくなる。そこで、本発明においては、第１回転角と第２回転角との偏差を軸ずれ程度とみなして、偏差が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定する。従って、軸ずれの発生を適切に検出することができる。
【００１９】
本発明の他の特徴は、前記軸ずれ検出手段（１２２）は、前記位相が互いにπずれた２つの磁気センサの出力値の合計である第１加算値と、前記位相が互いにπずれた他の２つの磁気センサの出力値の合計である第２加算値とに基づいて、前記第１加算値と前記第２加算値の少なくとも一方が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定すること（Ｓ２１〜Ｓ２５）にある。
【００２０】
位相が互いにπずれた２つの磁気センサの出力信号は、例えば、ｓｉｎ波信号と−ｓｉｎ波信号として扱うことができ、位相が互いにπずれた他の２つの磁気センサの出力信号は、例えば、ｃｏｓ波信号と−ｃｏｓ波信号として扱うことができる。位相が互いにπずれた２つの磁気センサの出力値を足し合わせた第１加算値と、位相が互いにπずれた他の２つの磁気センサの出力値を足し合わせた第２加算値とは、軸ずれが発生していなければどちらもゼロになるが、軸ずれが発生している場合には、少なくとも一方はゼロにならない。そこで、本発明においては、第１加算値と第２加算値とを軸ずれ程度とみなして、第１加算値と第２加算値の少なくとも一方が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定する。従って、軸ずれの発生を適切に検出することができる。
【００２１】
本発明の他の特徴は、前記軸ずれ検出手段（１２２）は、前記４つの磁気センサの出力信号を使って、前記軸ずれの量を表す軸ずれ量を計算し、前記軸ずれ量が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定すること（Ｓ３１〜Ｓ３６）にある。
【００２２】
本発明においては、軸ずれ検出手段が、４つの磁気センサの出力信号を使って、軸ずれ量（マグネット部とセンサ部とにおける径方向の相対位置のずれた距離）を計算し、軸ずれ量が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定する。例えば、位相が互いにπずれた２つの磁気センサの出力値の合計値から、マグネット部の回転中心から２つの磁気センサの磁気検出位置への傾き（φｘ）を計算することができ、この傾きと磁気センサの検出位置とから特定方向の軸ずれ量（Ｘ）を計算することができる。また、例えば、位相が互いにπずれた他の２つの磁気センサの出力値の合計値から、マグネット部の回転中心から他の２つの磁気センサの磁気検出位置への傾き（φｙ）を計算することができ、この傾きと磁気センサの検出位置とから上記特定方向とは直交する方向の軸ずれ量（Ｙ）を計算することができる。従って、４つの磁気センサの出力信号を使って、二つの傾き（φｘ、φｙ）を計算することでずれ量を計算することができる。これにより、本発明によれば、軸ずれの発生を適切に検出することができる。
【００２３】
本発明の他の特徴は、前記センサ部（２２０）は、前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する４つの磁気センサ（Ｓs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2）を備え、前記回転角補正手段は、前記４つの磁気センサの出力信号（Ｖs1，Ｖc1，Ｖs2，Ｖc2）を使って、前記軸ずれによる検出誤差を低減するように前記回転軸の回転角を計算することにある。
【００２４】
本発明においては、４つの磁気センサが、回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する。従って、センサ部から、回転軸の回転に同期したｓｉｎ波信号と、ｃｏｓ波信号と、ｓｉｎ波信号を反転した−ｓｉｎ波信号と、ｃｏｓ波信号を反転した−ｃｏｓ波信号とが得られる。従って、周期信号を組み合わせることで、軸ずれによる検出誤差を低減するよう回転角を計算することができる。これにより、軸ずれによる回転角の検出精度の低下を抑制することができる。
【００２５】
本発明の他の特徴は、前記回転角補正手段（１２４）は、前記位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号の複数通りの組み合わせを使って複数の回転角計算値を計算し、前記複数の回転角計算値の平均値を前記回転軸の回転角としたことにある。
【００２６】
本発明においては、位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号の出力値の逆正接を計算することにより回転角を計算することができる。従って、２つの磁気センサの出力信号の複数通りの組み合わせを使って回転角を複数通りに計算することができる。軸ずれが発生していない場合は、複数の回転角計算値は、同様な値を示すが、軸ずれが発生した場合には、回転角計算値は、正常値（軸ずれが発生していないときの回転角）に対して大きくなるものと小さくなるものとが混在する。そこで、本発明においては、複数の回転角計算値の平均値を計算し、この平均値を回転軸の回転角とする。これにより、軸ずれによる検出誤差を簡単に低減することができる。
【００２７】
本発明の他の特徴は、前記回転角補正手段（１２４）は、前記位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号の複数通りの組み合わせを使って計算した複数の回転角計算値のうち、前記複数の回転角計算値の平均値に最も近い回転角計算値を前記回転軸の回転角として選択する（Ｓ５１〜Ｓ６０）ことにある。
【００２８】
本発明においては、位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号の複数通りの組み合わせを使って複数の回転角計算値を計算し、その平均値を計算する。そして、平均値に最も近い回転角計算値を回転軸の回転角として選択する。これにより、軸ずれによる検出誤差を簡単に低減することができる。
【００２９】
本発明の他の特徴は、前記回転角補正手段（１２４）は、４つの磁気センサの出力信号を使って前記軸ずれに対応した補正角度を計算し、前記回転角計算手段により計算された回転角を前記補正角度で補正することにある。
【００３０】
本発明においては、回転角補正手段が、４つの磁気センサの出力信号を使って軸ずれに対応した補正角度を計算し、その補正角度を使って回転角を補正する。これにより、軸ずれによる検出誤差を簡単に低減することができる。
【００３１】
本発明の他の特徴は、前記回転角検出装置を備え、前記回転角検出装置により操舵アシスト用のモータ（２０）の回転角を検出し、前記検出した回転角に基づいて前記モータを駆動制御して、操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、前記軸ずれ情報出力手段（Ｓ１４，Ｓ２５，Ｓ３６，Ｓ４４）から出力される軸ずれ情報に基づいて、前記モータの制御態様を変更する制御態様変更手段（１３０，１３０１，１３０２）を備えたことにある。
【００３２】
本発明は、上記の回転角検出装置を電動パワーステアリング装置の操舵アシスト用のモータの回転角検出用に備えたもので、軸ずれ情報に基づいて制御態様変更手段がモータの制御態様を変更する。従って、軸ずれの発生により不適切な操舵アシストが行われることを抑制することができる。
【００３３】
本発明の電動パワーステアリング装置の他の特徴は、前記軸ずれの発生に伴って生じる物理量の周期的な変動を検出する変動検出手段（Ｓ４１〜Ｓ４２）を備え、前記軸ずれ検出手段は、前記変動検出手段により検出された物理量の周期的な変動に基づいて、軸ずれの発生を検出すること（Ｓ４３〜Ｓ４４）にある。
【００３４】
操舵アシスト用のモータの回転角検出装置に軸ずれが発生した場合には、モータ回転角の検出誤差が周期的に変動し、これに伴って種々の物理量が変動する。そこで、本発明においては、変動検出手段により軸ずれの発生に伴って生じる物理量の周期的な変動を検出し、この物理量の周期的な変動に基づいて軸ずれの発生を検出する。例えば、物理量の変動幅（振幅）が閾値より大きい場合に軸ずれが発生していると判定する。従って、本発明は、適切に軸ずれの発生を検出することができる。
【００３５】
本発明の電動パワーステアリング装置の他の特徴は、前記変動検出手段は、前記物理量として、前記操舵トルク、前記モータに流れる電流、前記モータの制御値、操舵角速度、前記モータの角速度、前記モータで発生する誘起電圧の少なくとも１つを取得し（Ｓ４１）、前記物理量における前記回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の振幅を計算し、（Ｓ４２）、前記軸ずれ検出手段は、前記変動検出手段により計算された前記物理量における前記振幅に基づいて、軸ずれの発生を検出する（Ｓ４３〜Ｓ４４）ことにある。
【００３６】
軸ずれが発生した場合には、モータの回転角の検出誤差が周期的に変動し、これに伴って、操舵トルク、モータに流れる電流、モータの制御値、操舵角速度、モータの角速度、モータで発生する誘起電圧が変動する。これらの物理量の変動は、モータの回転角の周波数（検出回転角が１周期分変化する周波数）の２倍の周波数で発生する。そこで、本発明においては、変動検出手段は、これらの物理量の少なくとも１つを取得し、その物理量におけるモータ回転角の周波数の２倍の周波数成分の振幅を計算する。この振幅の大きさは、軸ずれ程度に相当するものとなる。軸ずれ検出手段は、変動検出手段により計算された物理量における振幅に基づいて、軸ずれの発生を検出する。従って、本発明によれば、電動パワーステアリング装置内で発生する物理量の振動に基づいて適切に軸ずれの発生を検出することができる。
【００３７】
本発明の電動パワーステアリング装置の他の特徴は、前記回転角補正手段は、前記変動検出手段により計算された前記物理量における振幅が減少するように前記回転角計算手段により計算された回転角を補正すること（Ｓ７１〜Ｓ７８）にある。
【００３８】
本発明においては、軸ずれの発生に伴って生じる物理量の振幅が減少するように、回転角計算手段により計算された回転角を補正する。従って、軸ずれが発生した場合に、モータの回転角を適切に補正することができる。
【００３９】
本発明の電動パワーステアリング装置の他の特徴は、前記変動検出手段は、前記操舵トルクと前記モータの角速度とのそれぞれについて、前記回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の位相を計算し（１２４２，１２４３）、前記回転角補正手段は、前記計算された前記操舵トルクと前記モータの角速度とにおける前記位相に基づいて前記回転角を増加または減少させる方向を表す補正方向を設定し（Ｓ７２〜Ｓ７５）、前記回転角計算手段により計算された回転角を前記設定した補正方向に補正することにある。
【００４０】
本発明においては、操舵トルクとモータの角速度とのそれぞれについて、回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の位相を計算する。操舵トルクは、例えば、操舵トルクセンサにより検出された値を使えば良く、モータの角速度は、例えば、回転角計算手段により計算された回転角を微分して求めることができる。操舵トルクとモータの角速度とにおける回転角の周波数の２倍の周波数成分（以下、回転２次成分と呼ぶ）の位相から、回転角の補正すべき方向（増加させる、あるいは、減少させるかを特定するもの）を設定することができる。そこで本発明においては、回転角計算手段により計算された回転角を補正方向に補正することにより回転角を補正する。これにより、回転角を適正に補正することができる。
【００４１】
例えば、回転角を補正するための補正量を補正波形で表した場合、補正波形の位相は、モータの角速度あるいは操舵トルクにおける回転２次成分の位相から求めることができる。従って、補正方向と補正波形の位相とを設定することができるため、上記物理量における回転２次成分の振幅が減少するように補正波形の振幅を計算すればよい。これにより、振幅のフィードバックにより補正量が計算されて適正に回転角を補正することができる。
【００４２】
本発明の電動パワーステアリング装置の他の特徴は、前記制御態様変更手段（１３０２，１４０，１５０）は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記回転角検出装置により検出される回転角を使わずに、前記モータで発生する誘起電圧に基づいて推定した推定電気角（θｅ２）を使って前記モータを駆動制御する制御態様に切り替えることにある。
【００４３】
モータの電気角は、モータで発生する誘起電圧に基づいて推定することができる。そこで、本発明においては、軸ずれの発生が検出されている場合には、回転角検出装置により検出される回転角を使わずに、モータで発生する誘起電圧に基づいて推定した推定電気角を使ってモータを駆動制御する。従って、大きな軸ずれが発生した場合でも、軸ずれに影響されずにモータを駆動制御することができる。これにより、操舵アシストを継続させることができ、利便性が高いものとなる。
【００４４】
本発明の電動パワーステアリング装置の他の特徴は、前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記モータの角速度に応じて設定される弱め界磁制御量を低減した制御態様に切り替えること（Ｓ９１〜Ｓ９３）にある。
【００４５】
軸ずれが発生している場合には、モータの回転角の検出誤差が生じ、結果としてモータの角速度の検出精度が低下する。また、弱め界磁制御量は、モータの角速度に応じて設定されるため、軸ずれが発生している場合には、弱め界磁制御の精度が低下してしまう。そこで、本発明においては、軸ずれの発生が検出されている場合には、弱め界磁制御量を低減した制御態様に切り替える。これにより、軸ずれが弱め界磁制御に与える影響を低減することができる。尚、弱め界磁制御量を低減した制御態様とは、弱め界磁制御を行わない制御態様も含むものである。
【００４６】
本発明の電動パワーステアリング装置の他の特徴は、前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記モータの回転角あるいは角速度に応じて設定され前記操舵アシストトルクに付加される補償トルクを低減した制御態様に切り替えること（Ｓ８１〜Ｓ８２）にある。
【００４７】
軸ずれが発生している場合には、モータの回転角に検出誤差が生じ、結果としてモータの角速度の検出精度が低下する。操舵アシストトルクは、基本的には操舵トルクに基づいて設定されるが、操舵フィーリングを良好にするために操舵トルクだけでなく、モータの回転角や角速度に応じた補償トルクを付加するケースがある。そうしたケースにおいては、軸ずれが発生していると、補償トルクの計算精度が低下してしまう。そこで、本発明においては、軸ずれの発生が検出されている場合には、補償トルクを低減した制御態様に切り替える。これにより、軸ずれが操舵アシストトルクに与える影響を低減することができる。
【００４８】
本発明の電動パワーステアリング装置の他の特徴は、前記制御態様変更手段（１３０）は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、操舵アシストを停止させることにある。
【００４９】
本発明においては、軸ずれの発生が検出された場合、制御態様変更手段が操舵アシストを停止させる。これにより、安全性を向上させることができる。また、操舵アシストが停止することにより、ドライバーに対して異常を知らせることができる。
【００５０】
本発明の電動パワーステアリング装置の他の特徴は、前記軸ずれの発生が検出された場合、前記軸ずれの程度に応じて異なる態様で異常をドライバーに報知する軸ずれ報知手段（３００，Ｓ１０６，Ｓ１０８）を備えたことにある。
【００５１】
本発明においては、軸ずれの程度に応じた態様で異常をドライバーに報知するため、ドライバーに対して、軸ずれの程度が大きいほど強く修理の必要性を知らせることができる。
【００５２】
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る回転角検出装置を備えた電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態にかかるアシストＥＣＵのマイクロコンピュータの処理を表す機能ブロック図である。
【図３】図３は、基本アシストマップを表すグラフである。
【図４】図４は、ダンピング補償トルクマップを表すグラフである。
【図５】図５は、戻し補償トルクマップを表すグラフである。
【図６】図６は、ｄ軸指令電流マップを表すグラフである。
【図７】図７は、回転角センサの概略斜視図である。
【図８】図８は、各ＭＲセンサの配置を平面座標に表したイメージ図である。
【図９】図９は、ＭＲセンサの等価回路図である。
【図１０】図１０は、センサ部とマグネット部との軸ずれを表すイメージ図である。
【図１１】図１１は、ＭＲセンサにより検出される検出角度を表すグラフである。
【図１２】図１２は、軸ずれ検出ルーチン（軸ずれ検出処理１）を表すフローチャートである。
【図１３】図１３は、出力電圧Ｖs1と出力電圧Ｖs2との和、および、出力電圧Ｖc1と出力電圧Ｖc2との和の特性を表すグラフである。
【図１４】図１４は、軸ずれ検出ルーチン（軸ずれ検出処理２）を表すフローチャートである。
【図１５】図１５は、ｘ軸方向に軸ずれが発生した場合（ａ）と、ｙ軸方向とに軸ずれが発生した場合（ｂ）におけるずれ量の計算を説明する説明図である。
【図１６】図１６は、軸ずれ検出ルーチン（軸ずれ検出処理３）を表すフローチャートである。
【図１７】図１７は、軸ずれが発生している場合における周期変動特性を表すグラフである。
【図１８】図１８は、軸ずれ検出ルーチン（軸ずれ検出処理４）を表すフローチャートである。
【図１９】図１９は、第２実施形態にかかるアシストＥＣＵのマイクロコンピュータの処理を表す機能ブロック図である。
【図２０】図２０は、検出角度と平均値との特性を表すグラフである。
【図２１】図２１は、回転角補正ルーチン（回転角補正処理２）を表すフローチャートである。
【図２２】図２２は、軸ずれが発生している場合における周期変動特性を表すグラフである。
【図２３】図２３は、回転角補正処理３を実行するアシストＥＣＵの補正部の機能ブロック図である。
【図２４】図２４は、補正量計算部の実行する補正量計算ルーチンを表すフローチャートである。
【図２５】図２５は、アシストトルク設定部の処理を表すフローチャートである。
【図２６】図２６は、アシスト電流指令部の処理を表すフローチャートである。
【図２７】図２７は、制限ゲインマップを表すグラフである。
【図２８】図２８は、第３実施形態におけるアシストＥＣＵのマイクロコンピュータの処理を表す機能ブロック図である。
【図２９】図２９は、制御態様切替ルーチンを表すフローチャートである。
【図３０】図３０は、誘起電圧を説明する回路図である。
【図３１】図３１は、変形例としての回転角センサのセンサ部とマグネット部との関係を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、本発明の一実施形態に係る回転角検出装置を備えた電動パワーステアリング装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置の概略構成を表している。
【００５５】
この電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル１１の操舵操作により転舵輪を転舵するステアリング機構１０と、ステアリング機構１０に組み付けられ操舵アシストトルクを発生するモータ２０と、モータ２０を駆動するためのモータ駆動回路３０と、モータ２０の作動を制御する電子制御装置１００とを主要部として備えている。以下、電子制御装置１００をアシストＥＣＵ１００と呼ぶ。
【００５６】
ステアリング機構１０は、操舵ハンドル１１の回転操作により左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲを転舵するための機構で、操舵ハンドル１１を上端に一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備える。このステアリングシャフト１２の下端には、ピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯１４ａと噛み合って、ラックバー１４とともにラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、タイロッド１７を介して左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲのナックル（図示略）が操舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲは、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。
【００５７】
ステアリングシャフト１２には減速ギヤ２５を介してモータ２０が組み付けられている。モータ２０は、その回転により減速ギヤ２５を介してステアリングシャフト１２をその軸中心に回転駆動して、操舵ハンドル１１の回動操作に対してアシスト力を付与する。このモータ２０は、３相ブラシレスモータである。
【００５８】
ステアリングシャフト１２には、操舵トルクセンサ２１が設けられる。操舵トルクセンサ２１は、例えば、ステアリングシャフト１２の中間部に介装されたトーションバー（図示略）の捩れ角度を検出し、この捩れ角に基づいてステアリングシャフト１２に働いた操舵トルクＴｒを検出する。操舵トルクＴｒは、正負の値により操舵ハンドル１１の操作方向が識別される。例えば、操舵ハンドル１１の右方向への操舵時における操舵トルクＴｒを正の値で、操舵ハンドル１１の左方向への操舵時における操舵トルクＴｒを負の値で示す。
【００５９】
モータ２０には、回転角センサ２００が設けられる。この回転角センサ２００は、モータ２０の回転軸の一方端に設けられ、モータ２０の回転軸の回転とともに電圧値が周期的に変化する４つの検出信号Ｖs1，Ｖc1，Ｖs2，Ｖc2をアシストＥＣＵ１００に出力する。アシストＥＣＵ１００は、この検出信号Ｖs1，Ｖc1，Ｖs2，Ｖc2に基づいて、モータ２０の回転角を計算し、この回転角からモータ２０の電気角θｅを求める。
【００６０】
モータ駆動回路３０は、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍetal  Ｏxide  Ｓemiconductor  Ｆield  Ｅffect  Ｔransistor）からなる６個のスイッチング素子３１〜３６により３相インバータ回路を構成したものである。具体的には、第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２とを直列接続した回路と、第３スイッチング素子３３と第４スイッチング素子３４とを直列接続した回路と、第５スイッチング素子３５と第６スイッチング素子３６とを直列接続した回路とを並列接続し、各直列回路における２つのスイッチング素子間（３１−３２，３３−３４，３５−３６）からモータ２０への電力供給ライン３７を引き出した構成を採用している。
【００６１】
モータ駆動回路３０には、モータ２０に流れる電流を検出する電流センサ３８が設けられる。この電流センサ３８は、各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）ごとに流れる電流をそれぞれ検出し、その検出した電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwに対応した検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。以下、この測定された３相の電流値をモータ電流Ｉuvwと総称する。また、モータ駆動回路３０には、モータ２０の端子電圧を検出する電圧センサ３９が設けられる。電圧センサ３９は、各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の端子電圧をそれぞれ検出し、その検出した電圧値Ｖu,Ｖv，Ｖwに対応した検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。以下、この測定された３相の端子電圧をモータ端子電圧Ｖuvwと総称する。
【００６２】
モータ駆動回路３０の各スイッチング素子３１〜３６は、それぞれゲートがアシストＥＣＵ１００に接続され、アシストＥＣＵ１００から出力されるＰＷＭ制御信号によりデューティ比が制御される。これによりモータ２０の駆動電圧が目標電圧に調整される。
【００６３】
アシストＥＣＵ１００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主要部として構成される。アシストＥＣＵ１００は、操舵トルクセンサ２１、回転角センサ２００、電流センサ３８、電圧センサ３９、および、車速を検出する車速センサ２５を接続し、それぞれの検出信号を入力する。そして、入力した検出信号に基づいて、運転者の操舵操作に応じた最適な操舵アシストトルク（以下、単にアシストトルクと呼ぶ）が得られるようにモータ２０に流す指令電流を計算し、その指令電流が流れるようにモータ駆動回路３０の各スイッチング素子３１〜３６のデューティ比を制御する。
【００６４】
モータ２０は、後述するようにモータ２０に流れる電流のフィードバック制御により駆動される。従って、電圧センサ３９は、必ずしも必要ないが、モータ駆動回路３０への電力供給状態の診断、各スイッチング素子３１〜３６の異常有無の診断を行う場合や、後述する回転角センサレス制御を行う場合において使用される。
【００６５】
電動パワーステアリング装置は、電源供給元ライン８３と接地ライン８４とを介して車載電源装置８０から電源供給される。電源供給元ライン８３は、制御系電源ライン８５と駆動系電源ライン８６とに分岐する。制御系電源ライン８５には、イグニッションスイッチ８７が接続され、駆動系電源ライン８６には、主電源リレー８８が接続される。この主電源リレー８８は、アシストＥＣＵ１００からの制御信号によりオンしてモータ２０への電力供給回路を形成するものである。駆動系電源ライン８６は、主電源リレー８８の２次側（負荷側）において連結ライン９０により制御系電源ライン８５と接続される。制御系電源ライン８５および連結ライン９０には、電流の流れを一方向に規制するダイオード８９およびダイオード９１が設けられ、制御系電源ライン８５に流れる電流が駆動系電源ライン８６に流れないように構成されている。従って、制御系電源ライン８５は、アシストＥＣＵ１００に電源供給するための電源ラインとして機能し、駆動系電源ライン８６は、モータ駆動回路３０とアシストＥＣＵ１００との両方に電源供給する電源ラインとして機能する。
【００６６】
次に、アシストＥＣＵ１００が行うモータ２０の制御について説明する。アシストＥＣＵ１００は、モータ２０の回転子に設けられた永久磁石の磁界が貫く方向にｄ軸、ｄ軸に直交する方向（ｄ軸に対して電気角がπ／２だけ進んだ方向）にｑ軸を定めたｄ−ｑ座標系を用いた電流ベクトル制御によってモータ２０の回転を制御する。電気角θｅは、モータ２０のＵ相コイルを貫く軸とｄ軸とのなす角で表される。電流ベクトルのｄ軸成分をｄ軸電流と呼び、ｑ軸成分をｑ軸電流と呼ぶ。ｑ軸電流は、ｑ軸方向に磁界が発生するように作用する。従って、ｑ軸電流は、モータトルクを発生させる。一方、ｄ軸電流は、ｄ軸方向に磁界を発生させるためモータトルクを発生できず、弱め界磁制御に使用される。
【００６７】
アシストＥＣＵ１００は、こうした電流ベクトル制御を行うにあたって、電気角θｅを検出することによりｄ−ｑ座標軸を定める。この電気角θｅは、回転角センサ２００の出力する検出信号Ｖs1，Ｖc1，Ｖs2，Ｖc2に基づいて計算されたモータ回転角θから求められる。
【００６８】
次に、アシストＥＣＵ１００の機能について図２を用いて説明する。図２は、アシストＥＣＵ１００のマイクロコンピュータのプログラム制御により処理される機能を表す機能ブロック図である。各機能部は、所定の短い演算周期で当該処理を繰り返す。アシストＥＣＵ１００は、アシストトルク設定部１０１を備えている。アシストトルク設定部１０１は、基本アシストトルクＴａと、補償トルクＴb1，Ｔb2とを計算し、それらを合計して目標アシストトルクＴ＊を設定する（Ｔ＊＝Ｔａ＋Ｔb1＋Ｔb2）。
【００６９】
アシストトルク設定部１０１は、図３に示す基本アシストマップと図４に示すダンピング補償トルクマップと図5に示す戻し補償トルクマップとを記憶している。基本アシストマップは、代表的な複数の車速ｖごとに、操舵トルクＴｒと基本アシストトルクＴａとの関係を設定した関係付けデータであり、操舵トルクＴｒの大きさ（絶対値）が大きくなるほど大きくなり、かつ、車速ｖが大きくなるほど小さくなる基本アシストトルクＴａを設定する特性を有する。ダンピング補償トルクマップは、操舵速度に対応するモータ２０の角速度ωｍとダンピング補償トルクＴb1との関係を設定した関係付けデータであり、角速度ωｍの絶対値が大きくなるほど、絶対値が大きくなるダンピング補償トルクＴb1を設定する特性を有する。ダンピング補償トルクＴb1は、基本アシストトルクＴａと反対方向に働くように設定される。
【００７０】
また、戻し補償トルクマップは、操舵角θｈと戻し補償トルクＴb2との関係を設定した関係付けデータであり、操舵角θｈの絶対値が大きくなるほど、絶対値が大きくなる戻し補償トルクＴb2を設定する特性を有する。戻し補償トルクＴb2は、基本アシストトルクＴａと反対方向に働くように設定される。尚、この例では、戻し補償トルクＴb2について、上限制限を設けているが、ダンピング補償トルクＴb1についても戻し補償トルクＴb2と同様に上限制限を設けるようにしてもよい。
【００７１】
アシストトルク設定部１０１は、車速センサ２５により検出される車速ｖと、操舵トルクセンサ２１により検出される操舵トルクＴｒと、後述する角速度計算部１０８により計算される角速度ωｍと、後述する操舵角計算部１０９により計算される操舵角θｈを入力して、上記３つのマップを参照して、目標アシストトルクＴ＊を計算する。
【００７２】
アシストトルク設定部１０１は、算出した目標アシストトルクＴ＊をアシスト電流指令部１０２に出力する。アシスト電流指令部１０２は、目標アシストトルクＴ＊をトルク定数で除算することにより、ｄ−ｑ座標系におけるｑ軸指令電流Ｉｑ＊を算出する。また、アシスト電流指令部１０２は、図６に示すｄ軸指令電流マップを記憶しており、このｄ軸指令電流マップを参照して、角速度計算部１０８により計算される角速度ωｍに基づいてｄ軸指令電流Ｉｄ＊を算出する。ｄ軸指令電流マップは、角速度ωｍが大きくなるほどｄ軸指令電流Ｉｄ＊を大きくし、角速度ωｍが所定の基準値以上となる場合にｄ軸指令電流Ｉｄ＊を上限値に制限する特性を有する。このｄ軸指令電流Ｉｄ＊は、弱め界磁用に使用される。
【００７３】
このように計算されたｑ軸指令電流Ｉｑ＊とｄ軸指令電流Ｉｄ＊は、フィードバック制御部１０３に出力される。フィードバック制御部１０３は、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊からｑ軸実電流Ｉｑを減算した偏差ΔＩｑを算出し、この偏差ΔＩｑを使った比例積分制御によりｑ軸実電流Ｉｑがｑ軸指令電流Ｉｑ＊に追従するようにｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を計算する。同様に、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊からｄ軸実電流Ｉｄを減算した偏差ΔＩｄを算出し、この偏差ΔＩｄを使った比例積分制御によりｄ軸実電流Ｉｄがｄ軸指令電流Ｉｄ＊に追従するようにｄ軸指令電圧Ｖｄ＊を計算する。
【００７４】
ｑ軸実電流Ｉｑおよびｄ軸実電流Ｉｄは、モータ２０のコイルに実際に流れた３相電流の検出値Ｉu，Ｉv，Ｉwをｄ−ｑ座標の２相電流に変換したものである。この３相電流Ｉu，Ｉv，Ｉwからｄ−ｑ座標の２相電流Ｉｄ，Ｉｑへの変換は、３相／２相座標変換部１０４によって行われる。３相／２相座標変換部１０４は、後述する電気角計算部１０７から出力される電気角θｅを入力し、その電気角θｅに基づいて、電流センサ３８により検出した３相電流Ｉu，Ｉv，Ｉwをｄ−ｑ座標系の２相電流Ｉｄ，Ｉｑに変換する。
【００７５】
３相座標系からｄ−ｑ座標系に変換する変換行列Ｃは次式（１）にて表される。
【数１】
2013076839.tif 000003
【００７６】
フィードバック制御部１０３により算出されたｑ軸指令電圧Ｖｑ＊とｄ軸指令電圧Ｖｄ＊は、２相／３相座標変換部１０５に出力される。２相／３相座標変換部１０５は、電気角計算部１０７から出力される電気角θｅに基づいて、ｑ軸指令電圧Ｖｑ＊とｄ軸指令電圧Ｖｄ＊を３相指令電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換して、その変換した３相指令電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号発生部１０６に出力する。ＰＷＭ信号発生部１０６は、３相指令電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に対応したＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路３０のスイッチング素子３１〜３６に出力する。これによりモータ２０が駆動され、目標アシストトルクＴ＊に追従したアシストトルクがステアリング機構１０に付与される。
【００７７】
アシストＥＣＵ１００は、回転角センサ２００の出力する検出信号Ｖs1，Ｖc1，Ｖs2，Ｖc2に基づいて、モータ回転角θを検出する回転角検出部１２０を備えている。回転角センサ２００および回転角検出部１２０についての詳細な説明は後述する。回転角検出部１２０は、計算により求めたモータ回転角θを電気角計算部１０７、角速度計算部１０８、操舵角計算部１０９に出力するとともに、軸ずれ判定フラグＦを制御変更指令部１３０に出力する。電気角計算部１０７は、回転角検出部１２０から出力されたモータ回転角θを入力し、モータ回転角θをモータ２０の電気角θｅに変換する。そして、電気角θｅを３相／２相座標変換部１０４および２相／３相座標変換部１０５に出力する。
【００７８】
角速度計算部１０８は、回転角検出部１２０から出力されたモータ回転角θを入力し、モータ回転角θを時間で微分することによりモータ回転速度である角速度ωｍを求める。角速度計算部１０８は、計算により求めた角速度ωｍをアシストトルク設定部１０１とアシスト電流指令部１０２に出力する。操舵角計算部１０９は、回転角検出部１２０から出力されたモータ回転角θを入力し、車両が直進する操舵ハンドル１１の中立位置を基準として、この中立位置からのモータ２０が回転した角度に基づいて操舵角θｈを求める。
【００７９】
回転角検出部１２０から制御変更指令部１３０に出力される軸ずれ判定フラグＦは、Ｆ＝０により「軸ずれ無し」を表し、Ｆ＝１により「軸ずれ有り」を表す。制御変更指令部１３０は、軸ずれ判定フラグＦを入力し、この軸ずれ判定フラグＦにしたがって、操舵アシスト制御を司る各機能部１０１〜１０９に対して、操舵アシストの許可／禁止を指定する指令信号Ｃｓを出力する。
【００８０】
制御変更指令部１３０は、指令信号Ｃｓを使って、軸ずれ判定フラグＦが「０」の場合には、操舵アシストを許可し、軸ずれ判定フラグＦが「１」の場合には、操舵アシストを禁止する。各機能部１０１〜１０９は、指令信号Ｃｓにより操舵アシストが許可されている場合には、上述した処理を実行し、操舵アシストが禁止されている場合には、上述した処理を停止する。従って、軸ずれ判定フラグＦが「１」の場合には、操舵アシストが停止される。
【００８１】
尚、制御変更指令部１３０は、軸ずれ判定フラグＦが「１」の場合、上記処理に代えてあるいは加えて、電力供給ライン３７に設けた開閉リレー（図示略）をオフ状態に切り替える、あるいは、主電源リレー８８をオフ状態に切り替えるなどの処理を行ってモータ２０への電力供給を遮断するようにしてもよい。
【００８２】
回転角センサ２００は、図７に示すように、モータ２０の回転軸２０ａの一方端に固定して取り付けられるマグネット部２１０と、マグネット部２１０に向かい合うように設けられるセンサ部２２０とを備えている。センサ部２２０は、モータ２０のケーシング（図示略）との相対位置が変わらないように固定された基板２３０に設けられる。マグネット部２１０は、モータ２０の回転軸２０ａと同軸状に設けられる円盤形状の磁性部材であって、その半分の領域２１１（半月状の領域）がＮ極に着磁され、残り半分の領域２１２（半月状の領域）がＳ極に着磁されている。
【００８３】
センサ部２２０は、マグネット部２１０の円盤状の平面に対して、モータ２０の回転軸２０ａの軸方向に所定のギャップをあけて設けられる。以下、モータ２０の回転軸２０ａの軸方向を単に軸方向と呼び、モータ２０の回転軸２０ａの径方向を単に径方向と呼ぶ。センサ部２２０には、４つのＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2が内蔵されている。図８は、各ＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2の配置を平面座標に表したイメージ図である。図中において、符号Ｏは、マグネット部２１０の回転中心を表している。以下、ＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2の何れかを特定しない場合には、単にＭＲセンサＳと呼ぶ。
【００８４】
ＭＲセンサＳは、Ｓｉもしくはガラス基板と、その上に形成されたＮｉ，Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の薄膜で構成されており、薄膜強磁性金属が特定方向の磁界の強度に応じて電気抵抗値が変化する特性を利用している。各ＭＲセンサＳは、薄膜強磁性金属エレメント（磁気抵抗効果素子）を２つ備えており、図９に示すように、各エレメントＥle１，Ｅle2が直列に接続され、その両端に電圧Ｖccが印加され（直列接続された一方のエレメントＥle１の端と他方のエレメントＥle2の端との間に電圧が印加され）、２つのエレメントＥle１，Ｅle2の接続点における電位を表す電圧信号Ｖoutを出力する。
【００８５】
２つのエレメントＥle１，Ｅle2は、その配設される向きが互いに異なるように設けられている。つまり、エレメントＥle１，Ｅle2に作用する磁界の方向に対して電気抵抗値の変化する特性が異なるように設けられている。このため、マグネット部２１０が回転して各エレメントＥle１，Ｅle2に作用する磁界の向きが回転すると、それに同期してＭＲセンサＳの出力信号の電圧が変動する。この電圧変動分は、モータ２０の回転角度に応じた正弦波状に変化する。尚、本実施形態においては、基板２３０の裏面に固定されたバイアス用マグネット（図示略）を備えることにより、マグネット部２１０とバイアス用マグネットとの合成された磁界をＭＲセンサＳに作用させる。これにより、ＭＲセンサＳは、モータ２０の回転軸２０ａの１回転に対して１周期分の正弦波状の電圧信号を出力する。
【００８６】
センサ部２２０における４つのＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2は、モータ２０の回転に伴って正弦波状に電圧が変動する周期信号を出力するが、この出力信号の電圧波形の位相が、π／２ずつずれるように配置して設けられる。各ＭＲセンサＳは、直列に接続されたエレメントＥle１，Ｅle2に印加される電圧Ｖccの１／２の電圧に、正弦波状の電圧変動成分を加えた電圧信号を出力するが、電圧変動分のみが回転角の計算に利用され、直流分（Ｖcc／２）については、全てのＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2において同一電圧であり回転角の計算に利用されないため、以下、説明を簡単にするために、各ＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2の出力信号を、正弦波状に変化する電圧変動分の信号として説明する。つまり、実際の出力電圧から直流分（Ｖcc／２）をオフセットした値をＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2の出力信号として説明する。
【００８７】
ＭＲセンサＳs1の出力電圧をＶs1、ＭＲセンサＳc1の出力電圧をＶc1、ＭＲセンサＳs2の出力電圧をＶs2、ＭＲセンサＳc2の出力電圧をＶc2とすると、出力電圧Ｖs1，Ｖc1，Ｖs2，Ｖc2は次式（２）〜（５）のように表される。
Ｖs1＝α・ｓｉｎθ      ・・・（２）
Ｖc1＝α・ｃｏｓθ      ・・・（３）
Ｖs2＝−α・ｓｉｎθ      ・・・（４）
Ｖc2＝−α・ｃｏｓθ      ・・・（５）
ここで、αは電圧振幅を表す。また、θは、予め設定したマグネット部２１０とセンサ部２２０との相対回転基準位置からマグネット部２１０が回転した角度を表す。尚、ＭＲセンサＳが、その出力信号がモータ２０の１回転に対してＮ周期（Ｎ：自然数）で変動するように構成されているタイプである場合には、実際のモータ２０の回転軸２０ａの回転角は、モータ回転角θの１／Ｎとして計算すればよい。以下、ＭＲセンサＳの出力信号におけるθをモータ回転角θとして説明する。
【００８８】
センサ部２２０は、各ＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2の出力電圧Ｖs1，Ｖc1，Ｖs2，Ｖc2を表す検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。アシストＥＣＵ１００は、モータ回転角θの検出にかかるマイコンの機能部として、回転角検出部１２０を備えている。回転角検出部１２０は、各ＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2の出力電圧Ｖs1，Ｖc1，Ｖs2，Ｖc2からモータ回転角θを計算により検出する機能部である。従って、回転角センサ２００と回転角検出部１２０とにより回転角検出装置を構成している。尚、本実施形態においては、アシストＥＣＵ１００のマイコンの機能として回転角検出部１２０を設けているが、回転角検出部１２０は、アシストＥＣＵ１００内に設けずに、別の回転角検出用の制御プログラムを記憶したマイコンを設け、そのマイコンによりモータ回転角θを計算により検出するようにした構成であってもよい。
【００８９】
回転角検出部１２０は、各ＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2の出力電圧Ｖs1，Ｖc1，Ｖs2，Ｖc2を入力し、この出力電圧Ｖs1，Ｖc1，Ｖs2，Ｖc2に基づいてモータ回転角θを計算する回転角計算部１２１と、回転角センサ２００におけるマグネット部２１０とセンサ部２２０との相対位置が軸方向にずれた状態を表す軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出部１２２と、各ＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2の異常を検出する異常検出部１２３とを備えている。
【００９０】
回転角計算部１２１は、以下の方法によりモータ回転角θを計算により求める。ここでは、２通りの計算処理の実施例について説明するが、回転角計算部１２１は、そのうちの一つを使って計算すればよい。何れの実施例においても、センサ部２２０の出力信号における正弦波信号と余弦波信号とを使って逆正接を計算することによりモータ回転角θを計算する。
【００９１】
＜モータ回転角の計算処理１＞
ＭＲセンサＳs1の出力電圧Ｖs1とＭＲセンサＳs2の出力電圧Ｖs2との差（Ｖs1−Ｖs2）を表す電圧差Ｖs1-s2、および、ＭＲセンサＳc1の出力電圧Ｖc1とＭＲセンサＳc2の出力電圧Ｖc2との差（Ｖc1−Ｖc2）を表す電圧差Ｖc1-c2は、次式（６），（７）のように表される。
Ｖs1-s2＝α・ｓｉｎθ−（−α・ｓｉｎθ）＝２α・ｓｉｎθ      ・・・（６）
Ｖc1-c2＝α・ｃｏｓθ−（−α・ｃｏｓθ）＝２α・ｃｏｓθ      ・・・（７）
従って、モータ回転角θは、次式（８）にて計算することができる。
θ＝ｔａｎ-1（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）＝ｔａｎ-1（Ｖs1-s2／Ｖc1-c2）
・・・（８）
回転角計算部１２１は、各ＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2の出力する検出信号（出力電圧Ｖs1，Ｖc1，Ｖs2，Ｖc2）を入力し、この検出信号に基づいて、上記式（８）を使ってモータ回転角θを計算する。
【００９２】
尚、上記式（８）によるモータ回転角θの計算にあたっては、解が２つ求められるが、ｓｉｎθとｃｏｓθとが正の値である場合にはθが第１象限（０°〜９０°）になる角度を選択し、ｓｉｎθが正の値でｃｏｓθが負の値である場合にはθが第２象限（９０°〜１８０°）になる角度を選択し、ｓｉｎθが負の値でｃｏｓθが負の値である場合にはθが第３象限（１８０°〜２７０°）になる角度を選択し、ｓｉｎθが負の値でｃｏｓθが正の値である場合にはθが第４象限（２７０°〜３６０°）になる角度を選択する。以下、逆正接の計算に当たっては、これに準じる。
【００９３】
＜モータ回転角の計算処理２＞
この計算処理２においては、４つのＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2のうち、位相が互いにπ／２ずれている２つのＭＲセンサＳの検出信号を用いる。例えば、ＭＲセンサＳs1の出力電圧Ｖs1とＭＲセンサＳc1の出力電圧Ｖc1とを用いた場合には、次式（９）によりモータ回転角θを計算することができる。
θ＝ｔａｎ-1（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）＝ｔａｎ-1（Ｖs1／Ｖc1）
・・・（９）
また、ＭＲセンサＳs2の出力電圧Ｖs2とＭＲセンサＳc2の出力電圧Ｖc2とを用いた場合には、次式（１０）によりモータ回転角θを計算することができる。
θ＝ｔａｎ-1（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）＝ｔａｎ-1（Ｖs2／Ｖc2）
・・・（１０）
また、ＭＲセンサＳs1の出力電圧Ｖs1とＭＲセンサＳc2の出力電圧Ｖc2とを用いた場合には、次式（１１）によりモータ回転角θを計算することができる。
θ＝ｔａｎ-1（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）＝ｔａｎ-1（Ｖs1／−Ｖc2）
・・・（１１）
また、ＭＲセンサＳc1の出力電圧Ｖc1とＭＲセンサＳs2の出力電圧Ｖs2とを用いた場合には、次式（１２）によりモータ回転角θを計算することができる。
θ＝ｔａｎ-1（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）＝ｔａｎ-1（−Ｖs2／Ｖc1）
・・・（１２）
回転角計算部１２１は、各ＭＲセンサＳの出力する検出信号のうち、位相が互いにπ／２ずれた２つの検出信号を入力し、この検出信号の電圧値に基づいて、上記４つの式の何れか一つを使ってモータ回転角θを計算する。
【００９４】
上記計算処理１の場合には、計算処理２に比べて２倍の電圧値を使って計算することができるため、計算されるモータ回転角θの分解能を向上させることができる。従って、本実施形態においては、回転角計算部１２１は、通常時においては、計算処理１を使ってモータ回転角θを計算し、異常検出部１２３により４つのＭＲセンサＳの何れかに異常が検出された場合には、正常なＭＲセンサＳの検出信号を２つ使って計算処理２によりモータ回転角θを計算する。
【００９５】
次に、軸ずれ検出部１２２について説明する。軸ずれ検出部１２２の処理については、４つの実施例（軸ずれ検出処理１〜４）を説明するが、軸ずれ検出部１２２は、そのうちの一つを使えばよい。
【００９６】
＜軸ずれ検出処理１＞
図１０は、センサ部２２０とマグネット部２１０との軸ずれのイメージを表す図である。この図においては、マグネット部２１０の回転中心Ｏ、つまり、モータ２０の回転軸２０ａの中心Ｏが、センサ部２２０の基準位置に対してＭＲセンサＳs2側にずれた例を表している。この場合、例えば、ＭＲセンサＳs1の出力電圧Ｖs1とＭＲセンサＳc1の出力電圧Ｖc1とを用いて上記式（９）により計算したモータ回転角を第１検出角θ１とし、ＭＲセンサＳs2の出力電圧Ｖs2とＭＲセンサＳc2の出力電圧Ｖc2とを用いて上記式（１０）により計算したモータ回転角を第２検出角θ２とすると、図１０のように軸ずれが発生している場合には、第1検出角θ１と第２検出角θ２とは、センサ部２２０に作用する磁界角度に対して、図１１に示すような特性で変化する。
【００９７】
軸ずれ検出処理１においては、この特性を利用して軸ずれの発生を検出する。図１２は、軸ずれ検出処理１としてアシストＥＣＵ１００の軸ずれ検出部１２２（マイコンの機能部）が実行する軸ずれ検出ルーチンを表す。軸ずれ検出ルーチンは、所定の周期で繰り返し実行される。軸ずれ検出部１２２は、まず、ステップＳ１１において、ＭＲセンサＳs1の出力電圧Ｖs1とＭＲセンサＳc1の出力電圧Ｖc1とを読み込み、上記式（９）を使って第１検出角θ１を計算する。続いて、ステップＳ１２において、ＭＲセンサＳs2の出力電圧Ｖs2とＭＲセンサＳc2の出力電圧Ｖc2とを読み込み、上記式（１０）を使って第２検出角θ２を計算する。
【００９８】
続いて、軸ずれ検出部１２２は、ステップＳ１３において、第１検出角θ１と第２検出角θ２との偏差Δθ（＝｜θ１−θ２｜）を計算し、偏差Δθが判定閾値θrefより大きいか否かを判断する。この判定閾値θrefは、軸ずれの発生の有無を判定する基準値であり予め設定されている。軸ずれ検出部１２２は、偏差Δθが判定閾値θrefより大きい場合には、ステップＳ１４において、軸ずれ判定フラグＦを「１」に設定して軸ずれ検出ルーチンを終了する。一方、偏差Δθが判定閾値θref以下となる場合には、ステップＳ１４の処理をスキップして軸ずれ検出ルーチンを終了する。この軸ずれ判定フラグＦは、Ｆ＝０により「軸ずれ無し」を表し、Ｆ＝１により「軸ずれ有り」を表し、起動時（イグニッションスイッチ８７の投入時）における初期値は「０」に設定されている。軸ずれ検出ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。従って、軸ずれの発生が一旦検出されると、「軸ずれ有り」という判定が維持される。軸ずれ検出部１２２は、軸ずれ判定フラグＦを制御変更指令部１３０に出力する。
【００９９】
この軸ずれ検出処理１によれば、適切に軸ずれの発生を検出することができる。尚、第１検出角θ１、第２検出角θ２の計算にあたっては、上記式（１１）、（１２）を用いて計算するようにしてもよい。
【０１００】
＜軸ずれ検出処理２＞
次に、軸ずれ検出処理２について説明する。軸ずれが発生していない場合、ＭＲセンサＳs1の出力電圧Ｖs1（＝α・ｓｉｎθ）とＭＲセンサＳs2の出力電圧Ｖs2（＝−α・ｓｉｎθ）との和は常にゼロになる。また、ＭＲセンサＳc1の出力電圧Ｖc1（＝α・ｃｏｓθ）とＭＲセンサＳc2の出力電圧Ｖc2（＝−α・ｃｏｓθ）との和は常にゼロになる。つまり、互いにπだけ位相がずれた周期波信号同士の電圧値を足し合わせると、その計算結果は、常にゼロになる。しかし、軸ずれが発生している場合には、その計算結果に変化が現れる。例えば、図１０に示すように軸ずれが発生している場合には、図１３に示すように、ＭＲセンサＳs1の出力電圧Ｖs1とＭＲセンサＳs2の出力電圧Ｖs2との和に関しては常にゼロになるものの、ＭＲセンサＳc1の出力電圧Ｖc1とＭＲセンサＳc2の出力電圧Ｖc2との和に関しては、磁界角度に応じた正弦波状に変化するようになる。
【０１０１】
軸ずれ検出処理２においては、この特性を利用して軸ずれの発生を検出する。図１４は、軸ずれ検出処理２としてアシストＥＣＵ１００の軸ずれ検出部１２２（マイコンの機能部）が実行する軸ずれ検出ルーチンを表す。軸ずれ検出ルーチンは、所定の周期で繰り返し実行される。軸ずれ検出部１２２は、まず、ステップＳ２１において、ＭＲセンサＳs1の出力電圧Ｖs1とＭＲセンサＳs2の出力電圧Ｖs2とを読み込み、出力電圧Ｖs1と出力電圧Ｖs2とを足し合わせた加算値Ｖs12（＝Ｖs1＋Ｖs2）を計算する。続いて、軸ずれ検出部１２２は、ステップＳ２２において、加算値Ｖs12が判定閾値Ｖrefより大きいか否かを判断する。この判定閾値Ｖrefは、軸ずれの発生の有無を判定する基準値であり予め設定されている。
【０１０２】
軸ずれ検出部１２２は、加算値Ｖs12が判定閾値Ｖref以下である場合（Ｓ２２：No）には、続くステップＳ２３において、ＭＲセンサＳc1の出力電圧Ｖc1とＭＲセンサＳc2の出力電圧Ｖc2とを読み込み、出力電圧Ｖc1と出力電圧Ｖc2とを足し合わせた加算値Ｖc12（＝Ｖc1＋Ｖc2）を計算する。続いて、軸ずれ検出部１２２は、ステップＳ２４において、加算値Ｖc12が判定閾値Ｖrefより大きいか否かを判断する。軸ずれ検出部１２２は、加算値Ｖc12が判定閾値Ｖref以下となる場合には、軸ずれ検出ルーチンを一旦終了する。
【０１０３】
一方、ステップＳ２２において、加算値Ｖs12が判定閾値Ｖrefより大きいと判定した場合、あるいは、ステップＳ２４において、加算値Ｖc12が判定閾値Ｖrefより大きいと判定した場合には、軸ずれ検出部１２２は、ステップＳ２５において、軸ずれ判定フラグＦを「１」に設定して軸ずれ検出ルーチンを終了する。軸ずれ判定フラグＦは、上述した軸ずれ検出処理１のものと同様であり、Ｆ＝０により「軸ずれ無し」を表し、Ｆ＝１により「軸ずれ有り」を表し、初期値は「０」に設定されている。
【０１０４】
この軸ずれ検出処理２によれば、適切に軸ずれの発生を検出することができる。
【０１０５】
＜軸ずれ検出処理３＞
次に、軸ずれ検出処理３について説明する。この軸ずれ検出処理３は、センサ部２２０の出力信号に基づいて、軸ずれ量を計算により求めるものである。例えば、図１５（ａ）に示すように、ｘ軸方向に軸ずれが発生した場合を考える。ここでｘ軸方向とは、ＭＲセンサＳc1の磁気検出位置とＭＲセンサＳc2の磁気検出位置とを結んだ直線の成す方向である。マグネット部２１０とセンサ部２２０との相対位置がｘ軸方向にずれ量Ｘだけずれると、各ＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2における磁気検出位置も、マグネット部２１０に対して相対的にｘ軸方向にずれ量Ｘだけずれる。この場合、ＭＲセンサＳs1，Ｓs2においては、マグネット部２１０の回転中心Ｏから各自の磁気検出位置への方向は変化しないが、ＭＲセンサＳc1，Ｓc2においては、マグネット部２１０の回転中心Ｏから各自の磁気検出位置への方向がφｘだけ傾く。
【０１０６】
この場合、ＭＲセンサＳc1の出力電圧Ｖc1とＭＲセンサＳc2の出力電圧Ｖc2とを足し合わせた加算値をＶc12とすると、Ｖc12は、次式（１３）、（１４）のように表される
Ｖc12＝α・ｃｏｓ（θ−φｘ）＋｛−α・ｃｏｓ（θ＋φｘ）｝
・・・（１３）
Ｖc12＝２α・ｓｉｎθ・ｓｉｎφｘ  ・・・（１４）
従って、傾きφｘは、次式（１５），（１６）により計算することができる。
【数２】
2013076839.tif 000004
これにより、次式（１７）を使って、ずれ量Ｘを計算することができる。
【数３】
2013076839.tif 000005
ここで，Ｌは、出力信号の位相が互いにπ／２ずれたＭＲセンサＳにおける磁気検出位置間の距離を表す。
【０１０７】
ｙ軸方向の軸ずれに関しても同様に考えることができる。例えば、図１５（ｂ）に示すように、ｙ軸方向にずれ量Ｙの軸ずれが発生した場合には、ＭＲセンサＳc1，Ｓc2においては、マグネット部２１０の回転中心Ｏから各自の磁気検出位置への方向は変化しないが、ＭＲセンサＳs1，Ｓs2においては、マグネット部２１０の回転中心Ｏから各自の磁気検出位置への方向がφｙだけ傾く。
【０１０８】
この場合、ＭＲセンサＳs1の出力電圧Ｖs1とＭＲセンサＳs2の出力電圧Ｖs2とを足し合わせた加算値をＶs12とすると、Ｖs12は、次式（１８）、（１９）のように表される
Ｖs12＝α・ｓｉｎ（θ−φｙ）＋｛−α・ｓｉｎ（θ＋φｙ）｝
・・・（１８）
Ｖs12＝−２α・ｃｏｓθ・ｓｉｎφｙ  ・・・（１９）
従って、傾きφｙは、次式（２０），（２１）により計算することができる。
【数４】
2013076839.tif 000006
これにより、次式（２２）を使って、ずれ量Ｙを計算することができる。
【数５】
2013076839.tif 000007
【０１０９】
軸ずれは、ｘ軸方向、ｙ軸方向のみに限らず、斜め方向に発生することもある。その場合、電圧Ｖs12、電圧Ｖc12の両方が発生するが、相互に影響を及ぼすため、軸ずれ量を数式で表すことは難しい。しかし、軸ずれ量が大きくなるにつれて、加算値Ｖs12あるいは加算値Ｖc12も増加するという傾向はかわりない。そこで、予めシミュレーションにより、ｘ軸方向のずれ量Ｘをφｘとφｙとで表わした関数（Ｘ＝Ｆ（φｘ，φｙ））と、ｙ軸方向のずれ量Ｙをφｘとφｙとで表わした関数（Ｙ＝Ｇ（φｘ，φｙ））とを計算して２次元マップとしてアシストＥＣＵ１００に記憶しておくことで、軸ずれ検出部１２２は、モータ駆動制御中においてリアルタイムでずれ量Ｘおよびずれ量Ｙを求めることができる。
【０１１０】
次に、軸ずれ検出処理３としての軸ずれ検出部１２２の処理について説明する。図１６は、軸ずれ検出処理３としてアシストＥＣＵ１００の軸ずれ検出部１２２（マイコンの機能部）が実行する軸ずれ検出ルーチンを表す。軸ずれ検出ルーチンは、所定の周期で繰り返し実行される。軸ずれ検出部１２２は、まず、ステップＳ３１において、ＭＲセンサＳc1の出力電圧Ｖc1とＭＲセンサＳc2の出力電圧Ｖc2とを読み込み、上述した式（１６）を使って傾きφｘを計算する。続いて、軸ずれ検出部１２２は、ステップＳ３２において、ＭＲセンサＳs1の出力電圧Ｖs1とＭＲセンサＳs2の出力電圧Ｖs2とを読み込み、上述した式（２１）を使って傾きφｙを計算する。
【０１１１】
続いて、軸ずれ検出部１２２は、ステップＳ３３において、予め記憶しておいた２次元マップを参照して、傾きφｘと傾きφｙとから、ずれ量Ｘとずれ量Ｙとを求める。続いて、軸ずれ検出部１２２は、ステップＳ３４において、軸ずれの距離を表す合成ずれ量Ｄを計算する。合成ずれ量Ｄは、次式（２３）により、ずれ量Ｘとずれ量Ｙとの二乗和の平方根により求められる。
【数６】
2013076839.tif 000008
【０１１２】
続いて、軸ずれ検出部１２２は、ステップＳ３５において、合成ずれ量Ｄが判定閾値Ｄrefより大きいか否かを判断する。この判定閾値Ｄrefは、軸ずれの発生の有無を判定する基準値であり予め設定されている。合成ずれ量Ｄが判定閾値Ｄrefより大きい場合には、ステップＳ３６において、軸ずれ判定フラグＦを「１」に設定して軸ずれ検出ルーチンを終了する。一方、合成ずれ量Ｄが判定閾値Ｄref以下である場合には、ステップＳ３６の処理をスキップして軸ずれ検出ルーチンを終了する。
【０１１３】
この軸ずれ検出処理３によれば、適切に軸ずれの発生を検出することができる。尚、ステップＳ３４，Ｓ３５においては、合成ずれ量Ｄを計算せずに、ずれ量Ｘとずれ量Ｙとの二乗和（Ｘ２＋Ｙ２）を、判定閾値Ｄrefの二乗値（Ｄref２）に相当する値と比較するようにすれば、計算処理が容易になる。
【０１１４】
＜軸ずれ検出処理４＞
次に、軸ずれ検出処理４について説明する。例えば、図１０に示す方向に軸ずれが発生すると、回転角計算部１２１により計算されたモータ回転角θは、図１７（ａ）の実線にて示すように誤差が生じる。このモータ回転角θの誤差（角度誤差と呼ぶ）は、周期的に変動する。この角度誤差によりモータ力率が低下することから、角度誤差最大時にアシストトルクが小さくなり、結果的に、操舵トルク（ドライバーの入力したトルク）が大きくなる。従って、操舵トルクセンサ２１により検出される操舵トルクＴｒは、図１７（ｂ）に示すように、概ね正弦波状に変動する。また、これに伴って、図１７（ｃ）に示すように、指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊、あるいは、実電流Ｉｄ，Ｉｑも同様に変動する。従って、操舵トルクあるいは電流検出値あるいは電流指令値の周期変動を検出することで軸ずれの発生を検出することができる。
【０１１５】
また、軸ずれが発生した場合には、これらの値だけでなく、図１７（ｄ）に示すように、操舵ハンドル１１の角速度（回転速度）も周期的に変動する。従って、操舵角センサ等の操舵角を検出することができる車両においては、操舵角を時間で微分したハンドル角速度の周期変動を検出することで軸ずれの発生を検出することができる。また、ハンドル角速度は、モータ２０で発生する誘起電圧と相関関係を有するため、誘起電圧を検出するようにしてもよい。誘起電圧は、後述する回転角センサレス制御において計算される誘起電圧ｅを使用すればよい。また、ハンドル角速度は、角速度計算部１０８で計算される角速度ωｍを利用することもできる。
【０１１６】
次に、軸ずれ検出処理４としての軸ずれ検出部１２２の処理について説明する。図１８は、軸ずれ検出処理４としてアシストＥＣＵ１００の軸ずれ検出部１２２（マイコンの機能部）が実行する軸ずれ検出ルーチンを表す。軸ずれ検出ルーチンは、所定の周期で繰り返し実行される。軸ずれ検出部１２２は、まず、ステップＳ４１において、対象データをサンプリングする。対象データは、操舵トルクＴｒ、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊、ｄ軸実電流Ｉｄ、ｑ軸実電流Ｉｑ、ハンドル角速度ωｈ、誘起電圧ｅ、モータ角速度ωｍの何れでも良い。対象データのサンプリングは、回転角計算部１２１により計算されたモータ回転角θを基準とし、モータ回転角θが（３６０／Ｎ）°変化するたびに行う（Ｎは５以上の任意の整数）。軸ずれ検出部１２２は、モータ回転角θにおける３６０°分（または、その整数倍でもよい）の対象データを表す入力信号系列Ｙ（ｋ）を取得すると、続くステップＳ４２において、入力信号系列Ｙ（ｋ）におけるモータ回転角θの周波数（モータ回転角θが３６０°変化する周波数）の２倍の周波数の振動成分（以下、回転２次周波数成分という）の振幅Ａを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使って計算する。
【０１１７】
軸ずれ検出部１２２は、このステップＳ４２において、まず、回転２次周波数成分のｓｉｎ成分を表すＳsと回転２次周波数成分のｃｏｓ成分を表すＳcとを次式（２４）、（２５）により計算する。
【数７】
2013076839.tif 000009
軸ずれ検出部１２２は、この計算値を使って、次式（２６）により回転２次周波数成分の振幅Ａｙを計算する。
【数８】
2013076839.tif 000010
軸ずれの程度が大きくなるほど、対象データの回転２次周波数成分が増加して振幅Ａｙが大きくなる。従って、振幅Ａｙは、軸ずれの程度（度合）を表すものとなる。
【０１１８】
続いて、軸ずれ検出部１２２は、ステップＳ４３において、回転２次周波数成分の振幅Ａｙが判定閾値Ａｙrefより大きいか否かを判断する。この判定閾値Ａｙrefは、軸ずれの発生の有無を判定する基準値であり予め設定されている。軸ずれ検出部１２２は、振幅Ａｙが判定閾値Ａｙrefより大きい場合には、ステップＳ４４において、軸ずれ判定フラグＦを「１」に設定して軸ずれ検出ルーチンを終了する。一方、振幅Ａｙが判定閾値Ａｙref以下となる場合には、ステップＳ４４の処理をスキップして軸ずれ検出ルーチンを終了する。
【０１１９】
この軸ずれ検出処理４によれば、回転角センサ２００の検出信号を使わなくても適切に軸ずれの発生を検出することができる。
【０１２０】
次に、異常検出部１２３について説明する。異常検出部１２３は、ＭＲセンサＳs1の出力電圧Ｖs1と、ＭＲセンサＳs2の出力電圧Ｖs2と、ＭＲセンサＳc1の出力電圧Ｖc1と、ＭＲセンサＳc2の出力電圧Ｖc2とを入力し、その出力電圧に基づいてＭＲセンサＳの個々の異常を検出する。例えば、出力電圧が適正範囲内に入っていないＭＲセンサＳがあれば、そのＭＲセンサＳに異常が発生していると判定する。また、一部のＭＲセンサＳのみにおいて、出力電圧に周期変動が検出されない（例えば、出力電圧が一定値に固定される）場合には、周期変動が検出されないＭＲセンサＳに異常が発生していると判定する。
【０１２１】
異常検出部１２３は、ＭＲセンサＳの異常を検出した場合には、異常が発生しているＭＲセンサＳを特定した異常検出信号failを回転角計算部１２１および軸ずれ検出部１２２に出力する。
【０１２２】
モータ回転角は、出力電圧の位相が互いにπ／２ずれたＭＲセンサＳが１組正常であれば計算することができる。従って、回転角計算部１２１は、異常検出部１２３から異常検出信号failが出力されていない場合、つまり、４つのＭＲセンサＳが正常である場合には、上述した計算処理１によりモータ回転角θを計算するが、ＭＲセンサＳの異常が検出されている場合には、出力電圧の位相が互いにπ／２ずれた正常なＭＲセンサＳが１組以上存在すれば、上述した計算処理２を使ってモータ回転角θを計算する。
【０１２３】
また、軸ずれ検出部１２２においては、異常検出部１２３から異常検出信号failが出力されていない場合、つまり、４つのＭＲセンサＳが正常である場合には、上述した軸ずれ検出処理１〜４の何れかを使って軸ずれの発生を検出するが、軸ずれ検出処理２，３に関しては、４つのＭＲセンサが全て正常でなければ実施できないため、ＭＲセンサＳの異常が検出されている場合には、軸ずれ検出処理１，４の何れかを実施する。軸ずれ検出処理１の場合には、出力電圧の位相が互いにπ／２ずれた正常なＭＲセンサＳの組み合わせが２組あれば軸ずれ検出処理を実施できるため、１つのＭＲセンサＳに異常が発生している状況であれば、常に軸ずれ検出が可能となる。また、２つ以上のＭＲセンサＳに異常が発生している場合には、出力電圧の位相が互いにπ／２ずれた正常なＭＲセンサＳが２組存在しないことから、軸ずれ検出方法４を実施する必要がある。
【０１２４】
例えば、軸ずれ検出部１２２は、軸ずれ検出処理１〜４を実行するプログラムを全て記憶し、異常検出部１２３から出力された異常検出信号failに基づいて、上記のように軸ずれ検出方法を選択するようにするとよい。つまり、軸ずれ検出部１２２は、複数種類の軸ずれ検出態様を記憶し、センサ異常が検出された場合、そのセンサ異常の発生状況（どのＭＲセンサＳに異常が発生したかを表す情報）に応じて軸ずれ検出態様を選択する手段を備えるとよい。
【０１２５】
また、出力電圧の位相が互いにπ／２ずれた正常なＭＲセンサＳが１組も存在しない場合には、モータ回転角θの計算ができない状態となっているため、回転角計算部１２１および軸ずれ検出部１２２は、その処理を中止する。また、軸ずれ検出部１２２は、軸ずれ判定フラグＦを「１」に設定する。これにより、制御変更指令部１３０は、指令信号Ｃｓを使って、操舵アシストの停止指令を各機能部１０１〜１０９に出力する。
【０１２６】
以上説明した本実施形態の回転角検出装置を備えた電動パワーステアリング装置によれば、軸ずれ検出部１２２が回転角センサ２００における軸ずれの程度を計算により求め、軸ずれの程度が閾値を超えた場合には、軸ずれが発生したと判断して、軸ずれ判定フラグＦを使ってモータ２０の作動を禁止して操舵アシストを停止させる。従って、モータ回転角θの誤検出により不適切な操舵アシストが行われることを防止することができ安全性が向上する。また、回転角センサ２００は、出力信号の位相がπ／２ずつずれた４つのＭＲセンサＳを備えているため、軸ずれの発生を適正に、かつ、色々な方法で検出することができ、任意のＭＲセンサＳに異常が発生しても、その異常に対応した軸ずれ検出および回転角検出を行うことができる。
【０１２７】
また、モータ回転角θの計算に当たっては、ＭＲセンサＳの正常時においては、計算処理１に示すように、出力信号の位相が互いにπずれた１対のＭＲセンサＳの出力電圧の差（Ｖs1−Ｖs2），（Ｖc1−Ｖc2）を使ってモータ回転角θを計算するため、分解能を向上させることができ高精度にモータ回転角θを計算することができる。
【０１２８】
また、軸ずれ検出処理４においては、軸ずれにより生じるモータ回転角θの検出誤差に起因して変動する物理量（操舵トルク、モータ電流、ハンドル角速度、モータ角速度、誘起電圧等）の回転２次周波数成分を計算により求めることにより軸ずれの発生を検出する。従って、ＭＲセンサＳの異常状態に関係なく軸ずれの発生を検出することができる。
【０１２９】
次に、第２実施形態について説明する。上述した実施形態（以下、第１実施形態と呼ぶ）においては、軸ずれの発生を検出した場合に、操舵アシストを停止するように構成されているが、この第２実施形態においては、軸ずれの発生を検出した場合には、直ちに操舵アシストを停止するのではなく、モータ回転角θの検出誤差が操舵アシストに与える影響が少なくなるような制御態様に変更するとともに、モータ回転角θを適正値に補正する補正機能を備えたものである。以下、第１実施形態と同一の構成については、図面に第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１３０】
図１９は、第２実施形態におけるアシストＥＣＵ１００のマイクロコンピュータの処理を表す機能ブロック図である。第２実施形態において、アシストＥＣＵ１００は、第１実施形態の回転角検出部１２０に代えて回転角検出部１２０１を備えている。この回転角検出部１２０１は、第１実施形態と同様の回転角計算部１２１、軸ずれ検出部１２２、異常検出部１２３に加えて、補正部１２４を備えている。
【０１３１】
補正部１２４は、回転角計算部１２１が計算したモータ回転角を入力するとともに、軸ずれ検出部１２２から出力される軸ずれ判定フラグＦを入力し、軸ずれ判定フラグＦが「０」の場合には、回転角計算部１２１から入力したモータ回転角をそのまま出力し、軸ずれ判定フラグＦが「１」の場合には、軸ずれの影響を低減するように補正したモータ回転角を最終的なモータ回転角θとして出力する。以下、この第２実施形態においては、回転角計算部１２１で計算したモータ回転角と補正部１２４で計算したモータ回転角とを区別するために、回転角計算部１２１で計算したモータ回転角をモータ回転角θ’と呼び、補正部１２４で計算した回転角をモータ回転角θと呼ぶ。
【０１３２】
また、第２実施形態においては、第１実施形態のアシストトルク設定部１０１に代えてアシストトルク設定部１０１１を備え、第１実施形態のアシスト電流指令部１０２に代えてアシスト電流指令部１０２１を備え、第１実施形態の制御変更指令部１３０に代えて制御変更指令部１３０１を備えている。
【０１３３】
アシストトルク設定部１０１１、アシスト電流指令部１０２１、制御変更指令部１３０１の処理については後述するとして、まず、補正部１２４の処理について説明する。補正部１２４の処理については、以下、４つの実施例を説明するが、補正部１２４は、そのうちの一つを使えばよい。
【０１３４】
＜回転角補正処理１＞
この回転角補正処理１においては、軸ずれ検出部１２２が上述の軸ずれ検出処理１を実施するものとする。補正部１２４は、軸ずれ判定フラグＦが「１」の場合には、軸ずれ検出部１２２で計算した第１検出角θ１と第２検出角θ２とを読み込み、第１検出角θ１と第２検出角θ２との平均値を計算して、その計算結果（（θ１＋θ２）／２）を最終的なモータ回転角θとして電気角計算部１０７，角速度計算部１０８，操舵角計算部１０９に出力する。従って、図２０に示すように、第１検出角θ１に含まれている角度誤差と第２検出角θ２に含まれている角度誤差とが打ち消しあって、角度誤差の少ないモータ回転角θが求められることになる。この回転角補正処理１によれば、軸ずれによる角度誤差を簡単に低減することができる。
【０１３５】
尚、この回転角補正処理１においては、軸ずれ検出部１２２で算出した第１検出角θ１と第２検出角θ２とを利用することにより演算負担を軽くしているが、回転角補正処理１を行うにあたって、必ずしも軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理１を実行する必要はなく、他の軸ずれ検出処理を実行してもよい。その場合には、補正部１２４が第１検出角θ１と第２検出角θ２とを計算すればよい。
【０１３６】
＜回転角補正処理１の変形例＞
上述した回転角補正処理１においては、２つの検出角θ１，θ２の平均値を計算してモータ回転角θを求めたが、モータ回転角θは４通りのＭＲセンサＳの組み合わせにて計算することができる。つまり、上述した式（９）〜式（１２）を使って４通りのモータ回転角θを計算することができる。そこで、この変形例においては、補正部１２４は、式（９）により求められる第１検出角θ１と、式（１０）により求められる第２検出角θ２と、式（１１）により求められる第３検出角θ３と、式（１２）により求められる第４検出角θ４とを計算する。そして、４つの検出角θ１〜θ４の平均値を計算して、その計算結果（（θ１+θ２+θ３+θ４）／４）を最終的なモータ回転角θとして電気角計算部１０７，角速度計算部１０８，操舵角計算部１０９に出力する。従って、この変形例によれば、一層、角度誤差の少ないモータ回転角θを求めることができる。尚、この変形例においても、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理１を実施する場合には、第１検出角θ１と第２検出角θ２に関しては、軸ずれ検出部１２２の計算結果を利用すればよい。
【０１３７】
＜回転角補正処理２＞
この回転角補正処理２においては、上述した４つの検出角θ１〜θ４の平均値に最も近い検出角をモータ回転角θとして採用するものである。図２１は、回転角補正処理２としてアシストＥＣＵ１００の補正部１２４（マイコンの機能部）が実行する回転角補正ルーチンを表す。回転角補正ルーチンは、所定の周期で繰り返し実行される。補正部１２４は、まず、ステップＳ５１において、上述した回転角補正処理１の変形例のように式（９）〜式（１２）を使って第１検出角θ１、第２検出角θ２、第３検出角θ３、第４検出角θ４を計算する。つまり、４通りのＭＲセンサＳの組み合わせによりモータ回転角を計算する。続いて、ステップＳ５２において、４つの検出角θ１〜θ４の平均値θave（＝（θ１+θ２+θ３+θ４）／４）を計算する。
【０１３８】
続いて、補正部１２４は、ステップＳ５３において、平均値θaveと第ｋ検出角θｋ（k=1,2,3,4）との差の絶対値を表す偏差θｃ［ｋ］を計算する（θｃ［ｋ］＝｜θave−θｋ｜）。ここでは、偏差θｃ［１］から偏差θｃ［４］まで計算されることになる。続いて、補正部１２４は、ステップＳ５４において、変数ｎを１，変数Ｎを１に設定し、続くステップＳ５５において、偏差θｃ［Ｎ］が偏差θｃ［ｎ＋１］よりも小さいか否かを判断する。この場合、偏差θｃ［１］が偏差θｃ［２］より小さいか否かを判断することになる。
【０１３９】
偏差θｃ［Ｎ］が偏差θｃ［ｎ＋１］より小さい場合には（Ｓ５５：Ｙｅｓ）、ステップＳ５６において、Ｎの値をｎに設定し、偏差θｃ［Ｎ］が偏差θｃ［ｎ＋１］以上である場合には（Ｓ５５：Ｎｏ）、ステップＳ５７において、Ｎの値を（ｎ＋１）に設定する。続いて、補正部１２４は、ステップＳ５８において、変数ｎが３であるかを判断し、変数ｎが３でなければ、ステップＳ５９において、変数ｎを値「１」だけインクリメントして、その処理をステップＳ５５に戻す。補正部１２４は、変数ｎが３であると判定されるまでステップＳ５５からステップＳ５９までの処理を繰り返す。補正部１２４は、こうした処理を繰り返し、変数ｎが３であると判定すると（Ｓ５８：Ｙｅｓ）、ステップＳ６０において、モータ回転角θを第Ｎ検出角θＮに設定して回転角補正ルーチンを終了する。
【０１４０】
この回転角補正ルーチンでは、偏差θｃ［ｋ］が最も小さくなる検出角θｋがモータ回転角θに設定される。従って、最も真の値に近い検出角θｋをモータ回転角θに設定することができ、軸ずれによる角度誤差を簡単に低減することができる。
【０１４１】
＜回転角補正処理３＞
軸ずれが発生すると、回転角計算部１２１により計算されたモータ回転角θ’に誤差が生じる。このモータ回転角’の誤差（角度誤差と呼ぶ）は、例えば、図２２（ａ）に示すように、周期的に変動する（この例では、検出角度が大きくなる方向に誤差が発生している例である）。このため、軸ずれ検出処理４で説明したように、操舵トルク、角速度等にモータ回転角θ’の回転２次周波数成分が発生する。そこで、この回転角補正処理３においては、この回転２次周波数成分の振幅をゼロに近づけるように振幅をフィードバックして補正量を計算する。角度誤差は、モータ回転角θ’に応じて周期的に変動する。そこで、回転角補正処理３においては、計算の簡略化のために補正波形を正弦波として、この補正波形の振幅、位相、補正方向を計算して補正量を決定する。
【０１４２】
軸ずれが発生して、図２２（ａ）に示すように、モータ回転角θ’に誤差が生じると、同図（ｂ）に示すように、モータ回転角θ’を微分した角速度ω’（＝ｄθ’／ｄｔ）が周期的に変動する。角速度ω’の変動は、角度誤差が最大のとき、および、ゼロのときに角速度ω’の誤差がゼロになるような、概ね正弦波に近い波形を示すと考えられる。
【０１４３】
また、角度誤差によりモータ力率が低下することから、角度誤差最大時にアシストトルクが小さくなり、結果的に、操舵トルクＴｒが大きくなる。従って、操舵トルクＴｒの変動は、図２２（ｃ）に示すように、概ね正弦波に近い波形を示す。ここで、軸ずれの影響で、例えば、図２２（ａ）に示すように、角度が大きくなる方向に誤差が発生している場合においては、モータ回転角θ’を時間で微分した角速度ω’は、真のモータ回転角が４５°，２２５°付近で最大、１３５°，３１５°付近で最小となる回転２次波形となる。逆に、角度が小さくなる方向に誤差が発生している軸ずれの場合においては、真のモータ回転角が４５°，２２５°付近で最小、１３５°，３１５°付近で最大となる回転２次波形となる。
【０１４４】
一方、操舵トルクＴｒは、角度誤差の方向に関わらず、真のモータ回転角が０°，１８０°付近で最小、９０°，２７０°付近で最大となる。従って、角速度ω’と操舵トルクＴｒとの関係に基づいて、補正方向を決定することができる。つまり、操舵トルクＴｒに対して角速度ω’の位相が９０°進んでいれば、モータ回転角θ’をマイナス方向に補正し、逆に、操舵トルクＴｒに対して角速度ω’の位相が９０°遅れていれば、モータ回転角θ’をプラス方向に補正すればよい。
【０１４５】
図２３は、回転角補正処理３を実行するアシストＥＣＵ１００の補正部の機能ブロック図である。補正部１２４は、角速度計算部１２４１と、二つのＦＦＴ計算部１２４２，１２４３と、補正量計算部１２４４と、補正波形生成部１２４５と、補正量加算部１２４６とを備えている。角速度計算部１２４１は、回転角計算部１２１で計算されたモータ回転角θ’を入力し、モータ回転角θ’を時間で微分した角速度ω’を計算してＦＦＴ計算部１２４２に出力する。ＦＦＴ計算部１２４２は、モータ回転角θ’と角速度ω’とを入力し、モータ回転角θ’が（３６０／Ｎ）°変化するたびに、角速度ω’をサンプリングし（Ｎは５以上の任意の整数）、モータ回転角θ’における３６０°分（または、その整数倍でもよい）の角速度ω’（ｋ）のサンプリングを終えた時点で、角速度ω’における回転２次周波数成分の振幅Ａωおよび位相φωを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使って計算する。
【０１４６】
ＦＦＴ計算部１２４２は、回転２次周波数成分のｓｉｎ成分を表すＳωsと、回転２次周波数成分のｃｏｓ成分を表すＳωcとを次式（２７）、（２８）によりＦＦＴ計算する。
【数９】
2013076839.tif 000011
【０１４７】
ＦＦＴ計算部１２４２は、次式（２９）、（３０）により回転２次周波数成分の振幅Ａωと位相φωを計算する。ＦＦＴ計算部１２４２は、計算した振幅Ａωと位相φωを補正量計算部１２４４に出力する。
【数１０】
2013076839.tif 000012
【０１４８】
もう一方のＦＦＴ計算部１２４３は、モータ回転角θ’と操舵トルクＴｒとを入力し、モータ回転角θ’が（３６０／Ｎ）°変化するたびに、操舵トルクＴｒをサンプリングし（Ｎは５以上の任意の整数）、モータ回転角θ’における３６０°分（または、その整数倍でもよい）の操舵トルクＴｒ（ｋ）のサンプリングを終えた時点で、操舵トルクＴｒにおける回転２次周波数成分の振幅Ａｔおよび位相φｔを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使って計算する。
【０１４９】
ＦＦＴ計算部１２４３は、回転２次周波数成分のｓｉｎ成分を表すＳｔsと、回転２次周波数成分のｃｏｓ成分を表すＳｔcとを次式（３１）、（３２）によりＦＦＴ計算する。
【数１１】
2013076839.tif 000013
ＦＦＴ計算部１２４３は、次式（３３）、（３４）により回転２次周波数成分の振幅Ａｔと位相φｔを計算する。ＦＦＴ計算部１２４３は、計算した振幅Ａｔと位相φｔを補正量計算部１２４４に出力する。
【０１５０】
【数１２】
2013076839.tif 000014
【０１５１】
補正量計算部１２４４の処理については、フローチャートを使って説明する。図２４は、補正量計算部１２４４の実行する補正量計算ルーチンを表す。補正量計算ルーチンは、所定の周期で繰り返し実行される。補正量計算部１２４４は、まず、ステップＳ７１において、角速度ω’の回転２次周波数成分の振幅Ａωが閾値Ａωref1より大きいか否かを判断し、振幅Ａωが閾値Ａωref１以下であれば、本ルーチンを一旦終了し、所定のインターバルをあけて本ルーチンを繰り返す。
【０１５２】
一方、振幅Ａωが閾値Ａωref1より大きい場合には、補正量計算部１２４４は、続く、ステップＳ７２において、操舵トルクＴｒの回転２次周波数成分の位相φｔから角速度ω’の回転２次周波数成分の位相φωを引いた差（φｔ−φω）が約π／２であるか否かを判断する。差が約π／２であるとは、差がπ／２を中心としてプラスマイナスαの許容範囲内（π／２とみなすことのできる範囲内）に入っていることである。補正量計算部１２４４は、差（φｔ−φω）が約π／２である場合には、ステップＳ７３において、補正量の位相φ、つまり補正波形の位相を（φω−９０°）に設定し、補正方向ｓをマイナス方向「−１」に設定する。
【０１５３】
一方、差（φｔ−φω）が約π／２ではない場合においては、補正量計算部１２４４は、ステップＳ７４において、操舵トルクＴｒの回転２次周波数成分の位相φｔから角速度ω’の回転２次周波数成分の位相φωを引いた差（φｔ−φω）が約−π／２であるか否かを判断する。補正量計算部１２４４は、差（φｔ−φω）が約−π／２である場合には、ステップＳ７５において、補正量の位相φを（φω−９０°）に設定し、補正方向ｓをプラス方向「＋１」に設定する。また、補正量計算部１２４４は、差（φｔ−φω）が約−π／２ではない場合には、本ルーチンを一旦終了し、所定のインターバルをあけて本ルーチンを繰り返す。
【０１５４】
このステップＳ７２からステップＳ７５の処理は、操舵トルクＴｒの位相φｔと角速度ω’の位相φωとを比較して、角速度ω’の位相φωが操舵トルクＴｒの位相φｔよりも約９０°進んでいる場合にはモータ回転角θ’の補正方向をモータ回転角θ’を減らす方向に設定し、角速度ω’の位相φωが操舵トルクＴｒの位相φｔよりも約９０°遅れている場合にはモータ回転角θ’の補正方向をモータ回転角θ’を増やす方向に設定するものである。
【０１５５】
続いて、補正量計算部１２４４は、ステップＳ７６において、補正量の振幅Ａを予め設定した一定値ΔＡだけ増加させる（Ａ＝Ａ＋ΔＡ）。尚、振幅Ａの初期値はゼロでよい。続いて、ステップＳ７７において、ＦＦＴ計算部１２４２で計算された角速度ω’の回転２次周波数成分の振幅Ａωを読み込み、ステップＳ７８において、振幅Ａωが予め設定した閾値Ａωref2より大きいか否かを判断する。補正量計算部１２４４は、振幅Ａωが閾値Ａωref2より大きい場合には、その処理をステップＳ７６に戻して、補正量の振幅Ａを一定値ΔＡだけ増加させる。補正量計算部１２４４は、こうした処理（Ｓ７６〜Ｓ７８）を繰り返し、振幅Ａωが閾値Ａωref2以下になるまで低下すると本ルーチンを一旦終了する。
【０１５６】
補正量計算部１２４４は、補正量計算ルーチンの実行時において、ステップＳ７６で計算した補正量の振幅Ａと、ステップＳ７３，Ｓ７５で計算した補正量の位相φ、補正方向ｓ（「＋１」または「−１」）を補正波形生成部１２４５に出力する。補正波形生成部１２４５は、次式（３５）を使って補正量（補正角度θa）を表す補正波形を生成する。
θa＝ｓ・Ａ・（ｓｉｎ（２θ−φ）＋１）  ・・・（３５）
【０１５７】
補正波形生成部１２４５は、算出した補正波形を補正量加算部１２４６に出力する。補正量加算部１２４６は、回転角計算部１２１により計算されたモータ回転角θ’に、補正角度θaを加算することにより、修正されたモータ回転角度（θ’＋θａ）を計算し、この計算結果をモータ回転角θとして出力する。
【０１５８】
この回転角補正処理３によれば、角速度ω’の回転２次周波数成分の振幅Ａωをゼロに近づけるように振幅Ａωをフィードバックして補正量を計算するため、回転角計算部１２１で計算されたモータ回転角θ’に軸ずれによる角度誤差が含まれていても、その角度誤差をゼロにするように補正されたモータ回転角θが計算される。従って、精度の高いモータ回転角θを計算することができる。また、ＭＲセンサＳの検出信号を使って補正量を計算するものではないため、一部のＭＲセンサＳに異常が発生していても適正なモータ回転角θを計算することができる。
【０１５９】
＜回転角補正処理４＞
上述の軸ずれ検出処理３において説明したように、マグネット部２１０とセンサ部２２０との相対位置がｘ軸方向にずれた場合においては、式（１６）で表される角度φｘだけマグネット部２１０の回転中心ＯからＭＲセンサＳc1，Ｓc2の磁気検出位置への方向が変化する。また、マグネット部２１０とセンサ部２２０との相対位置がｙ軸方向にずれた場合においては、式（２１）で表される角度φｙだけマグネット部２１０の回転中心ＯからＭＲセンサＳs1，Ｓs2の磁気検出位置への方向が変化する。
【０１６０】
従って、回転角補正処理４においては補正部１２４は、マグネット部２１０とセンサ部２２０との相対位置がｘ軸方向のみにずれた場合には、式（１６）で計算した角度φｘに符号「−１」を乗算した値（−φｘ）を補正角度として設定し、回転角計算部１２１により計算されたモータ回転角θ’に補正角度（−φｘ）を加算してモータ回転角θを計算する。また、補正部１２４は、マグネット部２１０とセンサ部２２０との相対位置がｙ軸方向のみにずれた場合には、式（２１）で計算した角度φｙに符号「−１」を乗算した値（−φｙ）を補正角度として設定し、回転角計算部１２１により計算されたモータ回転角θ’に補正角度（−φｙ）を加算してモータ回転角θを計算する。
【０１６１】
このように回転角補正処理４においては、軸ずれがｘ軸方向に発生した場合とｙ軸方向に発生した場合とにおいて、モータ回転角の位相ずれ量（φｘあるいはφｙ）を計算し、その位相ずれ量でモータ回転角θ’を補正することにより適切なモータ回転角θを計算することができる。また、例えば、補正角度を常にメモリに記憶更新するようにすれば、一部のＭＲセンサＳに異常が発生してそれ以降補正角度を計算できない状態になっても、記憶している最新の補正角度を使って、補正部１２４がモータ回転角の補正処理を行うことができる。従って、軸ずれを加味した操舵アシストを継続させることができる。
【０１６２】
尚、補正部１２４は、ＭＲセンサＳc1の出力電圧Ｖc1とＭＲセンサＳc2の出力電圧Ｖc2とを足し合わせた加算値Ｖc12が閾値より大きく、かつ、ＭＲセンサＳs1の出力電圧Ｖs1とＭＲセンサＳs2の出力電圧Ｖs2とを足し合わせた加算値Ｖs12がゼロ近傍となる場合に、マグネット部２１０とセンサ部２２０との相対位置がｘ軸方向のみにずれていると判定し、逆に、加算値Ｖc12がゼロ近傍となり、かつ、加算値Ｖs12が閾値より大きい場合に、マグネット部２１０とセンサ部２２０との相対位置がｙ軸方向のみにずれていると判定する。また、加算値Ｖc12と加算値Ｖs12とがともに閾値よりも大きい場合には、マグネット部２１０とセンサ部２２０との相対位置がｘ軸方向とｙ軸方向とにずれているため、モータ回転角θ’の補正を行わない。つまり、位相が互いにπずれた２つのＭＲセンサＳの出力値の合計が閾値よりも大きく、かつ、位相が互いにπずれた他の２つの磁気センサＳの出力値の合計がゼロ近傍となる軸ずれが発生している場合において、補正角度を計算する。
【０１６３】
次に、第２実施形態におけるアシストトルク設定部１０１１、アシスト電流指令部１０２１、制御変更指令部１３０１の処理について説明する。ここでは、第１実施形態のアシストトルク設定部１０１、アシスト電流指令部１０２、制御変更指令部１３０１と相違する点について説明する。第２実施形態における制御変更指令部１３０１は、軸ずれ検出部１２２により軸ずれの発生が検出されたとき（Ｆ＝１）に、制御態様の変更として操舵アシストを停止させるのではなく、アシスト制御量の計算方法を変更して操舵アシストを継続させるように作動する。
【０１６４】
制御変更指令部１３０１は、軸ずれ検出部１２２から出力される軸ずれ判定フラグＦを入力し、この軸ずれ判定フラグＦにしたがって、アシストトルク設定部１０１１に対して、目標アシストトルクＴ＊の計算方法を指定するための指令信号Ｃｔを出力する。この指令信号Ｃｔには、軸ずれ判定フラグＦがそのまま用いられる。図２５は、第１実施形態のアシストトルク設定部１０１と相違する部分のアシストトルク設定部１０１１の処理を表す。アシストトルク設定部１０１１は、ステップＳ８１において、軸ずれ判定フラグＦを表す指令信号Ｃｔを読み込んで、軸ずれ判定フラグＦが「１」であるか否かを判断し、軸ずれ判定フラグＦが「１」である場合、つまり、軸ずれの発生が検出されている場合には、ステップＳ８２において、ダンピング補償トルクＴb1と戻し補償トルクＴb2とをゼロに設定する。
【０１６５】
一方、軸ずれ判定フラグＦが「０」である場合（Ｓ８１：Ｎｏ）、つまり、軸ずれの発生が検出されていない場合には、アシストトルク設定部１０１１は、ステップＳ８２の処理をスキップする。従って、この場合には、図４，５に示したダンピング補償トルクマップ、戻し補償トルクマップに基づいてダンピング補償トルクＴb1と戻し補償トルクＴb2とが設定される。
【０１６６】
ダンピング補償トルクＴb1および戻し補償トルクＴb2は、それぞれモータ回転角θから計算される角速度ωｍおよび操舵角θｈに基づいて計算されるものである。従って、このアシストトルク設定部１０１１においては、軸ずれの発生が検出されている場合に、ダンピング補償トルクＴb1および戻し補償トルクＴb2をゼロに設定することで、軸ずれがアシストトルクに与える影響を低減する。
【０１６７】
また、制御変更指令部１３０１は、軸ずれ検出部１２２から出力される軸ずれ判定フラグＦを入力し、この軸ずれ判定フラグＦにしたがって、アシスト電流指令部１０２１に対して、電流指令値（ｄ軸指令電流Ｉｄ＊）の計算方法を指定するための指令信号Ｃｉを出力する。この指令信号Ｃｉには、軸ずれ検出部１２２から入力した軸ずれ判定フラグＦに加えて軸ずれ程度Ｑを表す情報が含まれている。従って、この第２実施形態においては、軸ずれ検出部１２２は、軸ずれ判定フラグＦに加えて軸ずれ程度Ｑを表す情報を制御変更指令部１３０１に出力する。
【０１６８】
図２６は、第１実施形態のアシスト電流指令部１０２と相違する部分にかかるアシスト電流指令部１０２１の処理を表す。アシスト電流指令部１０２１は、ステップＳ９１において、軸ずれ判定フラグＦおよび軸ずれ程度Ｑを表す指令信号Ｃｔを読み込んで、軸ずれ判定フラグＦが「１」であるか否かを判断し、軸ずれ判定フラグＦが「１」である場合、ステップＳ９２において、軸ずれ程度Ｑに基づいて制限ゲインＧを計算する。
【０１６９】
アシスト電流指令部１０２１は、図６に示すｄ軸指令電流マップに加えて、図２７に示す制限ゲインマップを記憶している。この制限ゲインマップは、軸ずれ程度Ｑが閾値Ｑref1以下となっている範囲においては、制限ゲインＧを値「１．０」に設定し、軸ずれ程度Ｑが閾値Ｑref1を超える範囲においては、軸ずれ程度Ｑの増加にしたがって値「０」にまで減少する制限ゲインＧを設定する特性を有する。
【０１７０】
軸ずれ程度Ｑは、例えば、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理１を実施する場合であれば、第１検出角θ１と第２検出角θ２との偏差Δθ（＝｜θ１−θ２｜）を用いることができる。この場合、軸ずれ程度Ｑの閾値Ｑref1は、判定閾値θrefに設定するとよい。
【０１７１】
また、軸ずれ程度Ｑは、例えば、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理２を実施する場合であれば、加算値Ｖs12（＝Ｖs1＋Ｖs2）と加算値Ｖc12（＝Ｖc1＋Ｖc2）とのうちの大きい方の値を用いることができる。この場合、軸ずれ程度Ｑの閾値Ｑref1は、判定閾値Ｖrefに設定するとよい。
【０１７２】
また、軸ずれ程度Ｑは、例えば、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理３を実施する場合であれば、軸ずれの距離を表す合成ずれ量Ｄを用いることができる。この場合、軸ずれ程度Ｑの閾値Ｑref1は、判定閾値Ｄrefに設定するとよい。
【０１７３】
また、軸ずれ程度Ｑは、例えば、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理４を実施する場合であれば、振幅Ａｙを用いることができる。この場合、軸ずれ程度Ｑの閾値Ｑref1は、判定閾値Ａｙrefに設定するとよい。
【０１７４】
アシスト電流指令部１０２１は、ステップＳ９２において制限ゲインＧを計算すると、続くステップＳ９３において、図６に示すｄ軸指令電流マップを参照して計算されるｄ軸指令電流Ｉｄ＊に制限ゲインＧ（＜１）を乗算した値を、最終的なｄ軸指令電流Ｉｄ＊に設定する（Ｉｄ＊＝Ｇ・Ｉｄ＊）。つまり、アシスト電流指令部１０２１は、角速度ωｍに基づいて計算したｄ軸指令電流Ｉｄ＊を軸ずれ程度Ｑに応じて低減するように補正する。
【０１７５】
一方、軸ずれ判定フラグＦが「０」である場合（Ｓ９１：Ｎｏ）、つまり、軸ずれの発生が検出されていない場合には、アシスト電流指令部１０２１は、ステップＳ９２，Ｓ９３の処理をスキップする。従って、この場合には、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊は低減補正されない。
【０１７６】
ｄ軸指令電流Ｉｄ＊は、モータ回転角θから計算される角速度ωｍに基づいて計算されるものである。従って、このアシスト電流指令部１０２１においては、軸ずれの発生が検出されている場合に、軸ずれ程度Ｑが大きいほどｄ軸指令電流Ｉｄ＊を少なくなるように補正することで、軸ずれが弱め界磁制御に与える影響を低減する。
【０１７７】
以上説明した第２実施形態の回転角検出装置を備えた電動パワーステアリング装置によれば、軸ずれ検出部１２２により軸ずれの発生が検出された場合には、補正部１２４が軸ずれによる角度誤差を低減するようにモータ回転角θを計算し、このモータ回転角θを使ってモータ２０を駆動制御する。従って、操舵アシストを継続させるためドライバーにとって使い勝手がよい。また、軸ずれの発生が検出されている場合には、モータ回転角θに関連して設定される制御量（補償トルクＴb1，Ｔb2、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊）を低減するようにしているため、軸ずれが操舵アシストに与える影響を低減することができる。
【０１７８】
次に、第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、軸ずれ程度Ｑに基づいて、操舵アシストの制御態様を３通りに切り替えるように構成したものである。以下、第２実施形態と同一の構成については、図面に第２実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１７９】
図２８は、第３実施形態におけるアシストＥＣＵ１００のマイクロコンピュータの処理を表す機能ブロック図である。第３実施形態におけるアシストＥＣＵ１００は、第２実施形態の構成に加えて、電気角推定部１４０と電気角選択部１５０とを備えている。また、第２実施形態の角速度計算部１０８，操舵角計算部１０９，制御変更指令部１３０１に代えて、角速度計算部１０８１，操舵角計算部１０９１，制御変更指令部１３０２を備えている。
【０１８０】
電気角推定部１４０は、モータ２０で発生する誘起電圧（逆起電力）に基づいてモータ２０の電気角を推定し、この推定した電気角を電気角選択部１５０に出力する。一方、電気角計算部１０７は、回転角検出部１２０１から出力されたモータ回転角θに基づいて電気角を計算し、この電気角を電気角選択部１５０に出力する。ここで、２つの電気角を区別するために、電気角推定部１４０により誘起電圧に基づいて推定された電気角を推定電気角θｅ２と呼び、電気角計算部１０７により計算された電気角をセンサ電気角θｅ１と呼ぶ。
【０１８１】
電気角選択部１５０は、センサ電気角θｅ１と推定電気角θｅ２とを入力し、その何れか一方を選択して出力する。この選択された電気角が最終的に操舵アシスト制御に使用される電気角θｅとなる。電気角選択部１５０から出力された電気角θｅは、３相／２相座標変換部１０４および２相／３相座標変換部１０５に出力されるとともに、角速度計算部１０８１および操舵角計算部１０９１に出力される。角速度計算部１０８１は、電気角θｅを入力し、電気角θｅを時間で微分することにより角速度ωｍを求める。また、操舵角計算部１０９１は、電気角θｅを入力し、操舵ハンドル１１の中立位置を基準として、この中立位置からのモータ２０が回転した電気角θｅに基づいて操舵角θｈを求める。
【０１８２】
電気角推定部１４０は、モータ２０で発生する誘起電圧と角速度とが比例関係を有することを利用して、誘起電圧からモータ角速度を算出する。そして、演算周期とモータ角速度とから、１演算周期あたりにモータ２０が回転した角度を求め、１演算周期前の電気角にこの回転角度をモータ回転方向に加算することで現時点の電気角、つまり、推定電気角を算出する。こうした推定電気角によりモータを駆動する制御を回転角センサレス制御と呼ぶ。
【０１８３】
ここで、電気角推定部１４０の行う推定電気角θｅ２の計算処理について説明する。電気角推定部１４０は、電圧センサ３９から出力されるモータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwを表す検出信号と、電流センサ３８から出力されるモータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwを表す検出信号とを入力し、モータ２０で発生する誘起電圧ｅを計算する。誘起電圧ｅの計算にあたっては、図３０に示すように、モータ２０のＵ相の誘起電圧をｅu、Ｖ相の誘起電圧をｅv、Ｗ相の誘起電圧をｅwとして、次式（３６），（３７），（３８）により誘起電圧ｅu、ｅv、ｅwを計算する。
ｅu＝Ｖu−Ｉu・Ｒ−Ｖm  ・・・（３６）
ｅv＝Ｖv−Ｉv・Ｒ−Ｖm  ・・・（３７）
ｅw＝Ｖw−Ｉw・Ｒ−Ｖm  ・・・（３８）
ここで、Ｖmは中点電圧、Ｒは各相のコイルの巻線抵抗である。中点電圧Ｖmは、Ｖm＝（Ｖu＋Ｖv＋Ｖw）／３として計算すればよい。
【０１８４】
モータ２０の誘起電圧ｅは、次式（３９）を使って３相の誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwを２相のｄ−ｑ座標系における誘起電圧ｅｄ，ｅｑに変換した後に、次式（４０）を使って計算することができる。
【数１３】
2013076839.tif 000015
【数１４】
2013076839.tif 000016
【０１８５】
モータ２０で発生する誘起電圧ｅとモータ角速度とは比例関係を有する。従って、モータ角速度ωは、次式（４１）により推定することができる。
ω＝ｅ／Ｋｅ  ・・・（４１）
ここで、Ｋｅは、モータ２０の角速度と誘起電圧との関係を表すモータ誘起電圧定数〔Ｖ／（ｒａｄ／ｓ）〕である。以下、推定されたモータ角速度ωを推定角速度ωと呼ぶ。
【０１８６】
電気角推定部１４０は、推定角速度ωと演算周期とから、１演算周期の間にモータ２０の回転子が回転した電気角変化量｜Δθｅ｜を次式（４２）により計算する。
｜Δθｅ｜＝Ｋｆ・ω    ・・・（４２）
ここでＫｆは、モータ角速度（ｒａｄ／ｓ）から１演算周期のあいだにモータ２０の回転子が回転する電気角（ｒａｄ）を求めるための定数であり、演算周期に相当する。
【０１８７】
電気角推定部１４０は、１周期前の演算タイミングで算出した推定電気角θｅ２(n-1)を記憶しており、この推定電気角θｅ２(n-1)に電気角変化量｜Δθｅ｜をモータ回転方向に応じて加減算することにより現在の推定電気角θｅ２(n)を算出する。モータ２０の回転方向は、例えば、操舵トルクＴｒの符号（正負）にて判定することができる。このため、推定電気角θｅ２(n)は、操舵トルクＴｒの符号をＳ（Ｔｒ）とすると、次式（４３）にて表される。
θｅ２(n)＝θｅ２（n-1)＋Ｓ（Ｔｒ）・｜Δθｅ｜  ・・・（４３）
この場合、推定電気角θｅ２（n-1)の初期値は、電気角推定部１４０が演算を開始する直前に検出されていたセンサ電気角θｅ１を使用すればよい。
【０１８８】
次に、制御変更指令部１３０２について説明する。制御変更指令部１３０２は、軸ずれ検出部１２２から出力される軸ずれ判定フラグＦおよび軸ずれ程度Ｑを表す情報を入力する。そして、判定フラグＦが「１」の場合には、第２実施形態と同様に、アシストトルク設定部１０１１に対して目標アシストトルクＴ＊の計算方法を変更するための指令信号Ｃｔを出力し、アシスト電流指令部１０２１に対して電流指令値の計算方法を変更するための指令信号Ｃｉを出力する。制御変更指令部１３０２は、軸ずれ程度Ｑが大きい場合には、電気角計算部１０７により計算されるセンサ電気角θｅ１に代えて、電気角推定部１４０により推定される推定電気角θｅ２を使ってモータ２０を駆動する制御態様に切り替える。
【０１８９】
図２９は、制御変更指令部１３０２（マイコンの機能部）が実行する制御態様切替ルーチンを表す。制御態様切替ルーチンは、所定の周期で繰り返し実行される。制御変更指令部１３０２は、まず、ステップＳ１０１において、軸ずれ検出部１２２から出力される軸ずれ程度Ｑを読み込む。続いて、ステップＳ１０２において、軸ずれ程度Ｑの大きさが、第１閾値Ｑref1以下であるのか、第１閾値Ｑref1より大きく第２閾値Ｑref2（＞Ｑref1）以下であるのか、第２閾値Ｑref2より大きいのかについて判定する。制御変更指令部１３０２は、軸ずれ程度Ｑが第１閾値Ｑref1以下であると判定した場合には、ステップＳ１０３において、モータ２０の制御態様をノーマル制御に設定し、ステップＳ１０４において、車室内のインストルメントパネルに設けられたインジケータ３００をオフ（消灯）状態に維持する。
【０１９０】
この軸ずれ程度Ｑは、第２実施形態における軸ずれ程度Ｑと同様であり、例えば、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理１を実施する場合であれば第１検出角θ１と第２検出角θ２との偏差Δθ（＝｜θ１−θ２｜））に相当するものであり、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理２を実施する場合であれば加算値Ｖs12（＝Ｖs1＋Ｖs2）と加算値Ｖc12（＝Ｖc1＋Ｖc2）とのうちの大きい方の値に相当するものであり、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理３を実施する場合であれば軸ずれの距離を表す合成ずれ量Ｄに相当するものであり、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理４を実施する場合であれば回転２次周波数成分の振幅Ａｙに相当するものである。
【０１９１】
また、第１閾値Ｑref1は、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ判定フラグＦを「０」から「１」に切り替える閾値に相当し、例えば、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理１を実施する場合であれば判定閾値θrefに相当するものであり、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理２を実施する場合であれば判定閾値Ｖrefに相当するものであり、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理３を実施する場合であれば判定閾値Ｄrefに相当するものであり、軸ずれ検出部１２２が軸ずれ検出処理４を実施する場合であれば判定閾値Ａｙrefに相当するものである。
【０１９２】
従って、制御変更指令部１３０２は、軸ずれが少なく、軸ずれ判定フラグＦが「０」となる状況においては、モータ２０の制御態様をノーマル制御に設定する。ノーマル制御とは、回転角検出部１２０１により検出されたモータ回転角θを使ってモータ２０を駆動制御するとともに、軸ずれ検出によって操舵アシストの制限を行うことをしない通常の制御態様をいう。
【０１９３】
制御変更指令部１３０２は、モータ２０の制御態様をノーマル制御に設定するにあたって、アシストトルク設定部１０１１に対しては指令信号Ｃｔを使ってノーマル制御を指定し、アシスト電流指令部１０２１に対しては指令信号Ｃｉを使ってノーマル制御を指定し、電気角推定部１４０および電気角選択部１５０に対しては指令信号Ｃｅを使ってノーマル制御を指定する。
【０１９４】
ノーマル制御が指定されると、アシストトルク設定部１０１１は、補償トルクＴb1，Ｔb2を組み込んだ目標アシストトルクＴ＊を計算する。また、アシスト電流指令部１０２１は、制限ゲインＧを値「１．０」に設定する。また、電気角推定部１４０は、推定電気角θｅ２の計算処理を行わない。また、電気角選択部１５０は、電気角計算部１０７により出力されるセンサ電気角θｅ１を選択して、電気角θｅとして出力する。
【０１９５】
また、ノーマル制御が設定されている場合には、軸ずれ判定フラグＦが「０」になっているため、回転角検出部１２０１においては、回転角計算部１２１で計算されたモータ回転角θ’を補正することなくモータ回転角θとして出力する。
【０１９６】
一方、制御変更指令部１３０２は、ステップＳ１０２において、軸ずれ程度Ｑが第１閾値Ｑref1より大きく、かつ、第２閾値Ｑref2以下であると判定した場合には、ステップＳ１０５において、モータ２０の制御態様を軸ずれ補正制御に設定し、ステップＳ１０６において、車室内のインストルメントパネルに設けられたインジケータ３００を黄色にて点灯させて、ドライバーに対して注意を促す。
【０１９７】
軸ずれ程度Ｑが第１閾値Ｑref1より大きくなる場合、軸ずれ判定フラグＦは「１」に設定されている。従って、モータ２０の制御態様が軸ずれ補正制御に設定された場合、回転角検出部１２０１においては、補正部１２４が上述した回転角補正処理１〜４の何れかを実行することにより、軸ずれに伴う角度誤差を低減したモータ回転角θを出力する。
【０１９８】
制御変更指令部１３０２は、制御態様を軸ずれ補正制御に設定するにあたって、アシストトルク設定部１０１１に対しては指令信号Ｃｔを使って軸ずれ補正制御を指定し、アシスト電流指令部１０２１に対しては指令信号Ｃｉを使って軸ずれ補正制御を指定し、電気角推定部１４０および電気角選択部１５０に対しては指令信号Ｃｅを使って軸ずれ補正制御を指定する。
【０１９９】
アシストトルク設定部１０１１は、軸ずれ補正制御が指定されると、補償トルクＴb1，Ｔb2をゼロ（Ｔb1＝０，Ｔb2＝０）にした目標アシストトルクＴ＊を計算する。また、アシスト電流指令部１０２１は、制限ゲインマップを参照して制限ゲインＧを角速度ωｍに基づいて設定し、この制限ゲインＧによりｄ軸指令電流Ｉｄ＊を低減するように補正する。また、電気角推定部１４０は、ノーマル制御と同様に推定電気角θｅ２の計算処理を行わない。また、電気角選択部１５０は、ノーマル制御と同様に電気角計算部１０７により出力されるセンサ電気角θｅ１を選択して、電気角θｅとして出力する。
【０２００】
この軸ずれ補正制御においては、モータ回転角θに関連して設定される制御量（補償トルクＴb1，Ｔb2、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊）が低減されるため、軸ずれが操舵アシストに与える影響を低減することができる。また、操舵アシストを停止せずに継続するためドライバーにとって使い勝手がよい。また、インジケータが黄色にて点灯するため、ドライバーに異常を知らせることができる。
【０２０１】
また、制御変更指令部１３０２は、ステップＳ１０２において、軸ずれ程度Ｑが第２閾値Ｑref2より大きいと判定した場合には、ステップＳ１０７において、モータ２０の制御態様を回転角センサレス制御に設定し、ステップＳ１０８において、車室内のインストルメントパネルに設けられたインジケータ３００を赤色にて点灯させて、ドライバーに対して強い注意を促す。尚、インジケータ３００の点灯に加えて、更に、アラームブザー（図示略）を鳴動させるようにしてもよい。
【０２０２】
制御変更指令部１３０２は、制御態様を回転角センサレス制御に設定するにあたって、アシストトルク設定部１０１１に対しては指令信号Ｃｔを使って回転角センサレス制御を指定し、アシスト電流指令部１０２１に対しては指令信号Ｃｉを使って回転角センサレス制御を指定し、電気角推定部１４０および電気角選択部１５０に対しては指令信号Ｃｅを使って回転角センサレス制御を指定する。
【０２０３】
アシストトルク設定部１０１１およびアシスト電流指令部１０２１は、回転角センサレス制御が指定された場合は、軸ずれ補正制御が指定された場合と同様の処理を行う。一方、電気角推定部１４０は、回転角センサレス制御が指定されると、上述した推定電気角θｅ２の計算処理を開始し、計算した推定電気角θｅ２を電気角選択部１５０に出力する。電気角選択部１５０は、回転角センサレス制御が指定されると、電気角推定部１４０から出力された推定電気角θｅ２と回転角検出部１２０１から出力されたセンサ電気角θｅ１とのうち推定電気角θｅ２を選択して、電気角θｅとして出力する。
【０２０４】
回転角センサレス制御が実施される場合には、回転角検出部１２０１で検出したモータ回転角θはモータ２０の駆動制御に使用されないため、回転角検出部１２０１においては、回転角計算部１２１および補正部１２４の計算処理を中止する。
【０２０５】
この回転角センサレス制御においては、回転角検出装置（回転角センサ２００と回転角検出部１２０１）を使わずに、モータ２０で発生する誘起電圧に基づいてモータ２０の電気角を推定し、その推定した推定電気角θｅ２に基づいてモータ２０を駆動制御する。従って、回転角センサ２００に大きな軸ずれが発生していても、軸ずれに関係なくモータ２０を駆動制御することができる。このため、操舵アシストを継続させるためドライバーにとって使い勝手がよい。また、回転角センサレス制御の場合には、回転角検出装置が適切に作動する場合に比べて、電気角の検出精度が低下している。そのため、この実施形態においては、モータ回転角θ（電気角θｅに対応する）に関連して設定される制御量（補償トルクＴb1，Ｔb2、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊）を低減することで、不適切な操舵アシストが行われることを抑制することができる。
【０２０６】
以上説明した第３実施形態の回転角検出装置を備えた電動パワーステアリング装置によれば、軸ずれ程度Ｑに応じてモータ２０の制御態様を切り替えるため、回転角センサ２００の軸ずれ状態に応じた適切な操舵アシスト制御を実行することができる。また、モータ２０の制御態様の切り替えにあわせて、インジケータ３００の作動態様を切り替えるため、ドライバーに対して、軸ずれ程度が大きいほど強く修理の必要性を知らせることができる。
【０２０７】
尚、軸ずれ程度Ｑが第２閾値Ｑref2より大きい場合には、ステップＳ１０７において、操舵アシストを停止するようにしてもよい。また、モータ２０の制御態様を、ノーマル制御と回転角センサレス制御の２通りとして、軸ずれ程度Ｑが第１閾値Ｑref1より大きい場合には、回転角センサレス制御を設定するようにしてもよい。
【０２０８】
以上、３つの実施形態にかかる回転角検出装置を備えた電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【０２０９】
例えば、本実施形態においては、ＭＲセンサＳの異常を検出する異常検出部１２３を備えているが、必ずしも異常検出部１２３を設ける必要はない。異常検出部１２３を設けなくても、ＭＲセンサＳの異常が発生した場合には、軸ずれ検出部１２２が大きな軸ずれの発生を検出することになるため、その軸ずれの発生の検出により、操舵アシストの制御態様を変更（停止あるいは回転角センサレス制御への変更）することが可能となり、ＭＲセンサＳの異常に対処することができる。
【０２１０】
また、例えば、第１実施形態では、軸ずれの発生が検出された場合（Ｆ＝１）、操舵アシスト制御を停止するようにしているが、第２実施形態のように、アシストトルク設定部１０１１、アシスト電流指令部１０２１、制御変更指令部１３０１を設けて、操舵アシストの制御量の計算方法を切り替えて操舵アシストを継続するようにしてもよい。
【０２１１】
また、本実施形態の回転角センサ２００は、Ｎ極に着磁された領域２１１とＳ極に着磁された領域２１２とを１つずつ設けたマグネット部２１０を使用しているが、例えば、図３１に示すように、Ｎ極とＳ極とが複数の領域に交互に着磁されたマグネット部２１０を使用することもできる。また、同図に示すように、センサ部２２０は、マグネット部２１０の外周面に向かい合って、その周方向に沿ってＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2を所定間隔で配設して設けるよう構成されたものであってもよい。この場合においても、ＭＲセンサＳs1，Ｓc1，Ｓs2，Ｓc2は、位相がπ／２ずつずれた検出信号を出力するように配置すればよい。
【０２１２】
また、本実施形態の回転角センサ２００は、４つのＭＲセンサＳを備えているが、ＭＲセンサＳの数は、４つに限るものではない。例えば、図３１に示すように着磁されたマグネット部２１０を備えている場合には、破線にて示すセンサ部２２０を追加して、２組のセンサ部２２０を互いに周方向に１８０°ずれた位置に設けるようにすることもできる。この場合は、一方のセンサ部２２０が故障した場合でも、他方のセンサ部２２０を使用することができる。
【０２１３】
また、軸ずれ検出処理４においては、振幅を計算する対象データとして、操舵トルクＴｒ、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊、ｄ軸実電流Ｉｄ、ｑ軸実電流Ｉｑ、ハンドル角速度ωｈ、誘起電圧ｅ、モータ角速度ωｍの何れか１つを使用しているが、それらのうちの複数種類の振幅を計算し、計算された複数種類の振幅に基づいて軸ずれを判断するようにしてもよい。例えば、複数種類の振幅の最大値、あるいは、最小値、あるいは、平均値等を使って軸ずれを判断するようにしてもよい。
【０２１４】
また、第２実施形態におけるアシストトルク設定部１０１１においては、軸ずれの発生が検出されている場合には、ダンピング補償トルクＴb1および戻し補償トルクＴb2をゼロに設定しているが、必ずしもゼロにする必要はなく、それらが低減されるように補正するものであればよい。
【０２１５】
また、回転角補正処置３においては、角速度ω’の回転２次周波数成分の振幅Ａωが閾値Ａωref2以下に低減されように補正量θを計算しているが、角速度ω’に代えて、軸ずれの発生に伴って回転２次周波数成分の振動が生じる他の物理量を採用することもできる。
【０２１６】
また、本実施形態においては、モータ２０の発生するトルクをラックバー１４に付与するラックアシスト式の電動パワーステアリング装置について説明したが、モータの発生するトルクをステアリングシャフト１２に付与するコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置であってもよい。
【図１】
2013076839.tif 000017
【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】
2013076839.tif 000024
【図９】
2013076839.tif 000025
【図１０】
2013076839.tif 000026
【図１１】
2013076839.tif 000027
【図１２】
2013076839.tif 000028
【図１３】
2013076839.tif 000029
【図１４】
2013076839.tif 000030
【図１５】
2013076839.tif 000031
【図１６】
2013076839.tif 000032
【図１７】
2013076839.tif 000033
【図１８】
2013076839.tif 000034
【図１９】
2013076839.tif 000035
【図２０】
2013076839.tif 000036
【図２１】
2013076839.tif 000037
【図２２】
2013076839.tif 000038
【図２３】
2013076839.tif 000039
【図２４】
2013076839.tif 000040
【図２５】
2013076839.tif 000041
【図２６】
2013076839.tif 000042
【図２７】
2013076839.tif 000043
【図２８】
2013076839.tif 000044
【図２９】
2013076839.tif 000045
【図３０】
2013076839.tif 000046
【図３１】
2013076839.tif 000047
【手続補正書】
【提出日】平成24年5月25日(2012.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と
を備えた回転角検出装置において、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段と、
前記軸ずれ検出手段により前記軸ずれの発生が検出されている場合、前記軸ずれによる回転角の検出誤差を低減するように前記回転軸の回転角を計算する回転角補正手段と
を備えたことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と
を備えた回転角検出装置において、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段とを備え、
前記センサ部は、前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する４つの磁気センサを備え、
前記軸ずれ検出手段は、前記位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号から計算される第１回転角と、前記位相が互いにπ／２ずれた他の２つの磁気センサの出力信号から計算される第２回転角との偏差が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項６】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と
を備えた回転角検出装置において、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段とを備え、
前記センサ部は、前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する４つの磁気センサを備え、
前記軸ずれ検出手段は、前記位相が互いにπずれた２つの磁気センサの出力値の合計である第１加算値と、前記位相が互いにπずれた他の２つの磁気センサの出力値の合計である第２加算値とに基づいて、前記第１加算値と前記第２加算値の少なくとも一方が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項７】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と
を備えた回転角検出装置において、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段とを備え、
前記センサ部は、前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する４つの磁気センサを備え、
前記軸ずれ検出手段は、前記位相が互いにπずれた２つの磁気センサの出力値の合計である第１加算値に基づいて、前記２つの磁気センサの磁気検出位置を結んだ直線の成す方向に対して、前記マグネット部の回転中心から前記２つの磁気センサの磁気検出位置への方向が傾く第１角度を計算し、前記位相が互いにπずれた他の２つの磁気センサの出力値の合計である第２加算値に基づいて、前記他の２つの磁気センサの磁気検出位置を結んだ直線の成す方向に対して、前記マグネット部の回転中心から前記他の２つの磁気センサの磁気検出位置への方向が傾く第２角度を計算し、前記第１角度と前記第２角度とから、前記軸ずれの量を表す軸ずれ量を計算し、前記軸ずれ量が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項８】
前記センサ部は、前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する４つの磁気センサを備え、
前記回転角補正手段は、前記４つの磁気センサの出力信号を使って、前記軸ずれによる検出誤差を低減するように前記回転軸の回転角を計算することを特徴とする請求項１記載の回転角検出装置。
【請求項９】
前記回転角補正手段は、前記位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号の複数通りの組み合わせを使って複数の回転角計算値を計算し、前記複数の回転角計算値の平均値を前記回転軸の回転角としたことを特徴とする請求項８記載の回転角検出装置。
【請求項１０】
前記回転角補正手段は、前記位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号の複数通りの組み合わせを使って計算した複数の回転角計算値のうち、前記複数の回転角計算値の平均値に最も近い回転角計算値を前記回転軸の回転角として選択することを特徴とする請求項８記載の回転角検出装置。
【請求項１１】
前記回転角補正手段は、４つの磁気センサの出力信号を使って前記軸ずれに対応した補正角度を計算し、前記回転角計算手段により計算された回転角を前記補正角度で補正することを特徴とする請求項８記載の回転角検出装置。
【請求項１２】
請求項１、５、６、７、８、９、１０、１１の何れか一項記載の回転角検出装置を備え、前記回転角検出装置により操舵アシスト用のモータの回転角を検出し、前記検出した回転角に基づいて前記モータを駆動制御して、操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、
前記軸ずれ情報出力手段から出力される軸ずれ情報に基づいて、前記モータの制御態様を変更する制御態様変更手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１３】
前記軸ずれの発生に伴って生じる物理量の周期的な変動を検出する変動検出手段を備え、
前記軸ずれ検出手段は、前記変動検出手段により検出された物理量の周期的な変動に基づいて、軸ずれの発生を検出することを特徴とする請求項１２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
前記変動検出手段は、前記物理量として、前記操舵トルク、前記モータに流れる電流、前記モータの制御値、操舵角速度、前記モータの角速度、前記モータで発生する誘起電圧の少なくとも１つを取得し、前記物理量における前記回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の振幅を計算し、
前記軸ずれ検出手段は、前記変動検出手段により計算された前記物理量における前記振幅に基づいて、軸ずれの発生を検出することを特徴とする請求項１３記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１５】
前記回転角補正手段は、前記変動検出手段により計算された前記物理量における振幅が減少するように前記回転角計算手段により計算された回転角を補正することを特徴とする請求項１４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１６】
前記変動検出手段は、前記操舵トルクと前記モータの角速度とのそれぞれについて、前記回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の位相を計算し、
前記回転角補正手段は、前記計算された前記操舵トルクと前記モータの角速度とにおける前記位相に基づいて前記回転角を増加または減少させる方向を表す補正方向を設定し、前記回転角計算手段により計算された回転角を前記設定した補正方向に補正することを特徴とする請求項１５記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１７】
前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記回転角検出装置により検出される回転角を使わずに、前記モータで発生する誘起電圧に基づいて推定した推定電気角を使って前記モータを駆動制御する制御態様に切り替えることを特徴とする請求項１２ないし請求項１６の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１８】
前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記モータの角速度に応じて設定される弱め界磁制御量を低減した制御態様に切り替えることを特徴とする請求項１２ないし請求項１７の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１９】
前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記モータの回転角あるいは角速度に応じて設定され前記操舵アシストトルクに付加される補償トルクを低減した制御態様に切り替えることを特徴とする請求項１２ないし請求項１８の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項２０】
前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、操舵アシストを停止させることを特徴とする請求項１２ないし請求項１６の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項２１】
前記軸ずれの発生が検出された場合、前記軸ずれの程度に応じて異なる態様で異常をドライバーに報知する軸ずれ報知手段を備えたことを特徴とする請求項１２ないし請求項２０の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項２２】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段とを備えた回転角検出装置を備え、
前記回転角検出装置により操舵アシスト用のモータの回転角を検出し、前記検出した回転角に基づいて前記モータを駆動制御して、操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵トルク、前記モータに流れる電流、前記モータの制御値、操舵角速度、前記モータの角速度、前記モータで発生する誘起電圧の少なくとも１つの物理量を取得し、前記物理量における前記回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の振幅を計算する変動検出手段を備え、
前記軸ずれ検出手段は、前記変動検出手段により計算された前記物理量における前記振幅に基づいて、軸ずれの発生を検出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２３】
前記変動検出手段により計算された前記物理量における振幅が減少するように前記回転角計算手段により計算された回転角を補正する回転角補正手段を備えたことを特徴とする請求項２２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項２４】
前記変動検出手段は、前記操舵トルクと前記モータの角速度とのそれぞれについて、前記回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の位相を計算し、
前記回転角補正手段は、前記計算された前記操舵トルクと前記モータの角速度とにおける前記位相に基づいて前記回転角を増加または減少させる方向を表す補正方向を設定し、前記回転角計算手段により計算された回転角を前記設定した補正方向に補正することを特徴とする請求項２３記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項２５】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段とを備えた回転角検出装置を備え、
前記回転角検出装置により操舵アシスト用のモータの回転角を検出し、前記検出した回転角に基づいて前記モータを駆動制御して、操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、
前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記モータの角速度に応じて設定される弱め界磁制御量を低減した制御態様に切り替える制御態様変更手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２６】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段とを備えた回転角検出装置を備え、
前記回転角検出装置により操舵アシスト用のモータの回転角を検出し、前記検出した回転角に基づいて前記モータを駆動制御して、操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、
前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記モータの回転角あるいは角速度に応じて設定され前記操舵アシストトルクに付加される補償トルクを低減した制御態様に切り替えて操舵アシストを継続させる制御態様変更手段を備えたこと特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２７】
請求項１、５、６、７、８、９、１０、１１の何れか一項記載の回転角検出装置を備え、前記回転角検出装置により操舵アシスト用のモータの回転角を検出し、前記検出した回転角に基づいて前記モータを駆動制御して、操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置。
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月26日(2013.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と
を備えた回転角検出装置において、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段と、
前記軸ずれ検出手段により前記軸ずれの発生が検出されている場合、前記軸ずれによる回転角の検出誤差を低減するように前記回転軸の回転角を計算する回転角補正手段と
を備えたことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と
を備えた回転角検出装置において、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段とを備え、
前記センサ部は、前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する４つの磁気センサを備え、
前記軸ずれ検出手段は、前記位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号から計算される第１回転角と、前記位相が互いにπ／２ずれた他の２つの磁気センサの出力信号から計算される第２回転角との偏差が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項６】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と
を備えた回転角検出装置において、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段とを備え、
前記センサ部は、前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する４つの磁気センサを備え、
前記軸ずれ検出手段は、前記位相が互いにπずれた２つの磁気センサの出力値の合計である第１加算値と、前記位相が互いにπずれた他の２つの磁気センサの出力値の合計である第２加算値とに基づいて、前記第１加算値と前記第２加算値の少なくとも一方が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項７】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と
を備えた回転角検出装置において、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段とを備え、
前記センサ部は、前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する４つの磁気センサを備え、
前記軸ずれ検出手段は、前記位相が互いにπずれた２つの磁気センサの出力値の合計である第１加算値に基づいて、前記２つの磁気センサの磁気検出位置を結んだ直線の成す方向に対して、前記マグネット部の回転中心から前記２つの磁気センサの磁気検出位置への方向が傾く第１角度を計算し、前記位相が互いにπずれた他の２つの磁気センサの出力値の合計である第２加算値に基づいて、前記他の２つの磁気センサの磁気検出位置を結んだ直線の成す方向に対して、前記マグネット部の回転中心から前記他の２つの磁気センサの磁気検出位置への方向が傾く第２角度を計算し、前記第１角度と前記第２角度とから、前記軸ずれの量を表す軸ずれ量を計算し、前記軸ずれ量が閾値より大きい場合に、軸ずれが発生していると判定することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項８】
前記センサ部は、前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する周期信号をその位相がπ／２ずつずれるように出力する４つの磁気センサを備え、
前記回転角補正手段は、前記４つの磁気センサの出力信号を使って、前記軸ずれによる検出誤差を低減するように前記回転軸の回転角を計算することを特徴とする請求項１記載の回転角検出装置。
【請求項９】
前記回転角補正手段は、前記位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号の複数通りの組み合わせを使って複数の回転角計算値を計算し、前記複数の回転角計算値の平均値を前記回転軸の回転角としたことを特徴とする請求項８記載の回転角検出装置。
【請求項１０】
前記回転角補正手段は、前記位相が互いにπ／２ずれた２つの磁気センサの出力信号の複数通りの組み合わせを使って計算した複数の回転角計算値のうち、前記複数の回転角計算値の平均値に最も近い回転角計算値を前記回転軸の回転角として選択することを特徴とする請求項８記載の回転角検出装置。
【請求項１１】
前記回転角補正手段は、４つの磁気センサの出力信号を使って前記軸ずれに対応した補正角度を計算し、前記回転角計算手段により計算された回転角を前記補正角度で補正することを特徴とする請求項８記載の回転角検出装置。
【請求項１２】
請求項１、５、６、７、８、９、１０、１１の何れか一項記載の回転角検出装置を備え、前記回転角検出装置により操舵アシスト用のモータの回転角を検出し、前記検出した回転角に基づいて前記モータを駆動制御して、操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、
前記軸ずれ情報出力手段から出力される軸ずれ情報に基づいて、前記モータの制御態様を変更する制御態様変更手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１３】
前記軸ずれの発生に伴って生じる物理量の周期的な変動を検出する変動検出手段を備え、
前記軸ずれ検出手段は、前記変動検出手段により検出された物理量の周期的な変動に基づいて、軸ずれの発生を検出することを特徴とする請求項１２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
前記変動検出手段は、前記物理量として、前記操舵トルク、前記モータに流れる電流、前記モータの制御値、操舵角速度、前記モータの角速度、前記モータで発生する誘起電圧の少なくとも１つを取得し、前記物理量における前記回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の振幅を計算し、
前記軸ずれ検出手段は、前記変動検出手段により計算された前記物理量における前記振幅に基づいて、軸ずれの発生を検出することを特徴とする請求項１３記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１５】
前記回転角補正手段は、前記変動検出手段により計算された前記物理量における振幅が減少するように前記回転角計算手段により計算された回転角を補正することを特徴とする請求項１４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１６】
前記変動検出手段は、前記操舵トルクと前記モータの角速度とのそれぞれについて、前記回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の位相を計算し、
前記回転角補正手段は、前記計算された前記操舵トルクと前記モータの角速度とにおける前記位相に基づいて前記回転角を増加または減少させる方向を表す補正方向を設定し、前記回転角計算手段により計算された回転角を前記設定した補正方向に補正することを特徴とする請求項１５記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１７】
前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記回転角検出装置により検出される回転角を使わずに、前記モータで発生する誘起電圧に基づいて推定した推定電気角を使って前記モータを駆動制御する制御態様に切り替えることを特徴とする請求項１２ないし請求項１６の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１８】
前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記モータの角速度に応じて設定される弱め界磁制御量を低減した制御態様に切り替えることを特徴とする請求項１２ないし請求項１７の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１９】
前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記モータの回転角あるいは角速度に応じて設定され前記操舵アシストトルクに付加される補償トルクを低減した制御態様に切り替えることを特徴とする請求項１２ないし請求項１８の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項２０】
前記制御態様変更手段は、前記軸ずれの発生が検出されている場合には、操舵アシストを停止させることを特徴とする請求項１２ないし請求項１６の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項２１】
前記軸ずれの発生が検出された場合、前記軸ずれの程度に応じて異なる態様で異常をドライバーに報知する軸ずれ報知手段を備えたことを特徴とする請求項１２ないし請求項２０の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項２２】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段とを備えた回転角検出装置を備え、
前記回転角検出装置により操舵アシスト用のモータの回転角を検出し、前記検出した回転角に基づいて前記モータを駆動制御して、操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵トルク、前記モータに流れる電流、前記モータの制御値、操舵角速度、前記モータの角速度、前記モータで発生する誘起電圧の少なくとも１つの物理量を取得し、前記物理量における前記回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の振幅を計算する変動検出手段を備え、
前記軸ずれ検出手段は、前記変動検出手段により計算された前記物理量における前記振幅に基づいて、軸ずれの発生を検出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２３】
前記変動検出手段により計算された前記物理量における振幅が減少するように前記回転角計算手段により計算された回転角を補正する回転角補正手段を備えたことを特徴とする請求項２２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項２４】
前記変動検出手段は、前記操舵トルクと前記モータの角速度とのそれぞれについて、前記回転角計算手段により計算された回転角の周波数の２倍の周波数成分の位相を計算し、
前記回転角補正手段は、前記計算された前記操舵トルクと前記モータの角速度とにおける前記位相に基づいて前記回転角を増加または減少させる方向を表す補正方向を設定し、前記回転角計算手段により計算された回転角を前記設定した補正方向に補正することを特徴とする請求項２３記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項２５】
回転軸と一体となって回転するように設けられ、前記回転軸の回転にともなってＮ極に着磁された領域の位置とＳ極に着磁された領域の位置が交互に切り替わるように着磁されたマグネット部と、
前記マグネット部に向かい合って配置され、前記回転軸の回転にともなって前記マグネット部の磁気作用により周期的に変化する周期信号を出力する磁気センサを複数備えたセンサ部と、
前記センサ部の磁気センサが出力する周期信号に基づいて、前記回転軸の回転角を計算する回転角計算手段と、
前記マグネット部と前記センサ部とにおける前記回転軸の径方向の相対位置のずれである軸ずれの発生を検出する軸ずれ検出手段と、
前記軸ずれの発生を表す軸ずれ情報を出力する軸ずれ情報出力手段とを備えた回転角検出装置を備え、
前記回転角検出装置により操舵アシスト用のモータの回転角を検出し、前記検出した回転角に基づいて前記モータを駆動制御して、操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、
前記軸ずれの発生が検出されている場合には、前記モータの角速度に応じて設定される弱め界磁制御量を低減した制御態様に切り替える制御態様変更手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２６】
（削除）
【請求項２７】
請求項１、５、６、７、８、９、１０、１１の何れか一項記載の回転角検出装置を備え、前記回転角検出装置により操舵アシスト用のモータの回転角を検出し、前記検出した回転角に基づいて前記モータを駆動制御して、操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置。
【国際調査報告】
2013076839.tif 000048
2013076839.tif 000049
2013076839.tif 000050
2013076839.tif 000051