(57)【要約】電気角推定部１１０は、モータ２０で発生した誘起電圧ｅに基づいて推定電気角θｅｂ’を算出し、更に、推定電気角θｅｂ’を電気角補正量Δθｃで補正して推定電気角θｅｂを求める。電気角補正量演算部１１８は、電気角誤差検出部１１７により計算したｑ軸とδ軸との電気角の相違状態を表す検出値ｅγ／ｅに基づいて、δ軸の電気角がｑ軸よりも電気角の遅れた設定角度領域Ａに入るように電気角補正量Δθｃを算出する。これにより、センサレス制御を行う場合において、モータ２０の脱調現象を抑制することができる。
2011077589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生する永久磁石同期モータと、
前記永久磁石同期モータの電気角を検出するための回転角センサと、
前記回転角センサの異常を検出するセンサ異常検出手段と、
前記センサ異常検出手段により前記回転角センサの異常が検出されているとき、前記永久磁石同期モータで発生する誘起電圧に基づいて、前記永久磁石同期モータの電気角を推定する電気角推定手段と、
前記回転角センサの異常が検出されていないときには、前記回転角センサにより検出された電気角に基づいて、前記永久磁石同期モータの永久磁石の磁界が貫く方向となるｄ軸と、前記ｄ軸に直交する方向となるｑ軸とを定めたｄ−ｑ座標を用いた電流ベクトル制御により前記永久磁石同期モータを駆動制御し、前記回転角センサの異常が検出されているときには、前記電気角推定手段により推定された推定電気角に基づいて、前記ｄ軸を推定したγ軸と前記ｑ軸を推定したδ軸とを定めたγ−δ座標を用いた電流ベクトル制御により前記永久磁石同期モータを駆動制御するモータ制御手段と
を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記永久磁石同期モータの前記γ軸方向に発生する誘起電圧であるγ軸誘起電圧を検出し、少なくとも前記γ軸誘起電圧に基づいて前記ｑ軸と前記δ軸との電気角の相違状態を検出する電気角相違検出手段と、
前記電気角相違検出手段により検出された電気角の相違状態に基づいて、前記δ軸の電気角が前記ｑ軸の電気角よりも遅れるように、前記電気角推定手段により推定された推定電気角を補正する推定電気角補正手段と
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２】
前記推定電気角補正手段は、前記δ軸の電気角が、前記ｑ軸よりも電気角の遅れた設定角度領域に入るように、前記電気角推定手段により推定された推定電気角を補正することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記電気角相違検出手段は、前記ｑ軸と前記δ軸との電気角の相違状態に応じた検出値を出力し、
前記推定電気角補正手段は、前記設定角度領域に対応する前記電気角相違検出手段の出力する検出値の不感帯を設定し、前記検出値が前記不感帯から外れる場合に、前記δ軸の電気角が前記設定角度領域に入るように前記電気角推定手段により推定された推定電気角を補正することを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記推定電気角補正手段は、前記検出値が前記不感帯から外れている量に対する前記推定電気角を補正する量の比を表す補正感度を、前記δ軸の電気角が前記設定角度領域よりも進んでいる場合には、前記δ軸の電気角が前記設定角度領域よりも遅れている場合に比べて大きく設定したことを特徴とする請求項２または３記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記推定電気角補正手段は、前記推定電気角を補正する量の上限値を、前記δ軸の電気角が前記設定角度領域よりも進んでいる場合には、前記δ軸の電気角が前記設定角度領域よりも遅れている場合に比べて大きく設定したことを特徴とする請求項２ないし請求項４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６】
前記設定角度領域は、前記ｑ軸よりも最小設定角度だけ遅れた第１電気角から、前記ｑ軸よりも最大設定角度だけ遅れた第２電気角までの範囲を設定したものであり、前記ｑ軸から前記第１電気角までの角度領域は、前記設定角度領域よりも狭いことを特徴とする請求項２ないし請求項５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７】
前記第２電気角は、予め必要とされる操舵アシスト性能が得られる範囲内に設定されていることを特徴とする請求項６記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記モータ制御手段は、操舵ハンドルからステアリングシャフトに入力された操舵トルクを検出する操舵トルクセンサを接続し、前記操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクに基づいて設定した目標操舵アシストトルクを発生するように前記永久磁石同期モータを駆動制御するものであり、
前記電気角推定手段は、前記操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクの方向に基づいて前記永久磁石同期モータの回転方向を推定し、前記誘起電圧に応じた量だけ前記回転方向に電気角を進めて前記推定電気角を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項７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、運転者の操舵操作に基づいて電動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、電動パワーステアリング装置は、運転者のハンドル操作をアシストする電動モータと、運転者が操舵ハンドルに入力した操舵トルクに応じた目標アシストトルクを設定して電動モータを駆動制御する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ）を備えている。電動モータとしてブラシレスＤＣモータを使用した電動パワーステアリング装置も一般化されている。ブラシレスＤＣモータは、インバータのスイッチング制御によりＵ相，Ｖ相，Ｗ相への通電が行われる。ブラシレスＤＣモータは、回転子に設けられた永久磁石の磁界が貫く方向となるｄ軸と、ｄ軸に直交する方向となるｑ軸とを定めたｄ−ｑ座標を用いた電流ベクトル制御により駆動される。従って、ブラシレスＤＣモータを使用する場合には、回転子の電気角を検出するための回転角センサが設けられる。
回転角センサが故障した場合には、モータの制御が不能となる。そこで、回転角センサが故障した場合には、モータで発生する誘起電圧（逆起電力）に基づいて電気角を推定し、この推定した電気角（推定電気角）を使ってモータを駆動制御する電動パワーステアリング装置が特開２００８−３７３９９号公報等において知られている。このような推定電気角を使ったモータの制御は、センサレス制御と呼ばれている。センサレス制御を行う場合、ＥＣＵは、推定電気角に基づいて、ｄ軸とｑ軸とを推定し、推定したｄ−ｑ座標を用いて電流ベクトル制御を行う。推定した制御上のｄ軸をγ軸と呼び、推定した制御上のｑ軸をδ軸と呼ぶ。
【発明の開示】
【０００３】
ｄ−ｑ座標を用いた電流ベクトル制御によりモータを駆動する場合、モータを効率良く駆動するために、ｑ軸方向に永久磁石を引っ張るようにモータコイルに通電する。つまり、ｄ−ｑ座標において電流ベクトルがｑ軸方向に向くようにモータコイルに電流を流す。図１６は、電流ベクトルの方向（電気角）に対するアシストトルク（モータトルク）の関係を表す。アシストトルクは、電流ベクトルの向きがｄ軸方向となる場合はゼロであり、そこから９０°電気角が進んだｑ軸方向となる場合に最大となる（図１６におけるＰ１位置）。従って、ｑ軸方向に電流ベクトルを向けてモータコイルに通電するとモータを最も効率よく駆動できる。この場合、図１７に示すように、アシストトルクＴｍと運転者の操舵力Ｔｓとを合わせた力が、軸力Ｆと釣り合うようにモータコイルの通電量が制御される。この軸力Ｆとは、ステアリングラックを変位させるために必要な力を表す。
ところが、センサレス制御を行う場合、電流ベクトルをｑ軸方向に向けて通電すると、軸力変動等の外乱によってモータの脱調現象が発生することがあった。軸力は、常に変動する。軸力が急激に増加してモータで発生するアシストトルクが不足した場合には、回転子が操舵方向に対して逆方向に回される。この場合、回転角センサが正常であれば、回転子の回転に応じた電気角を検出できるため、電流ベクトルの方向をｑ軸に維持することができる。しかし、センサレス制御の場合には、回転子の回転に合わせて精度良く電気角を推定することが難しいため、電流ベクトルの方向をｑ軸方向に維持することが難しい。このため、図１６の矢印に示すように、電流ベクトルの方向がｑ軸よりも進んでしまった場合には、アシストトルクが減少していく。従って、モータの逆回転がさらに促進されてしまう。これにより、電流ベクトルの方向がｄ軸よりも１８０°以上進んだ逆アシスト領域に入り、モータが脱調状態となって操舵ハンドルが振動する。
本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、センサレス制御を行う場合において、モータの脱調現象を抑制することにある。
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、ステアリング機構（１０）に設けられて操舵アシストトルクを発生する永久磁石同期モータ（２０）と、前記永久磁石同期モータの電気角を検出するための回転角センサ（２２、１２０）と、前記回転角センサの異常を検出するセンサ異常検出手段（１２１）と、前記センサ異常検出手段により前記回転角センサの異常が検出されているとき、前記永久磁石同期モータで発生する誘起電圧に基づいて、前記永久磁石同期モータの電気角を推定する電気角推定手段（１１０）と、前記回転角センサの異常が検出されていないときには、前記回転角センサにより検出された電気角に基づいて、前記永久磁石同期モータの永久磁石の磁界が貫く方向となるｄ軸と、前記ｄ軸に直交する方向となるｑ軸とを定めたｄ−ｑ座標を用いた電流ベクトル制御により前記永久磁石同期モータを駆動制御し、前記回転角センサの異常が検出されているときには、前記電気角推定手段により推定された推定電気角に基づいて、前記ｄ軸を推定したγ軸と前記ｑ軸を推定したδ軸とを定めたγ−δ座標を用いた電流ベクトル制御により前記永久磁石同期モータを駆動制御するモータ制御手段（１０１，１０２，１０３，１０５，１０６，３０，３９，１２２）とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記永久磁石同期モータの前記γ軸方向に発生する誘起電圧であるγ軸誘起電圧を検出し、少なくとも前記γ軸誘起電圧に基づいて前記ｑ軸と前記δ軸との電気角の相違状態を検出する電気角相違検出手段（１１７または１１７’）と、前記電気角相違検出手段により検出された電気角の相違状態に基づいて、前記δ軸の電気角が前記ｑ軸の電気角よりも遅れるように、前記電気角推定手段により推定された推定電気角を補正する推定電気角補正手段（１１５，１１８または１１８’）とを備えたことにある。
本発明の電動パワーステアリング装置においては、ステアリング機構に永久磁石同期モータが設けられており、モータ制御手段が、この永久磁石同期モータを駆動制御することにより操舵アシストトルクを発生させる。モータ制御手段は、回転角センサにより検出された電気角に基づいて、永久磁石同期モータ（以下、単にモータと呼ぶ）の永久磁石の磁界が貫く方向となるｄ軸と、ｄ軸に直交する方向（ｄ軸からπ／２だけ電気角を進めた方向）となるｑ軸とを定めたｄ−ｑ座標を用いた電流ベクトル制御によりモータを駆動制御する。この場合、モータ制御手段は、例えば、操舵ハンドルからステアリングシャフトに入力された操舵トルクを検出し、この操舵トルクに応じた目標アシストトルクを設定して、モータが目標アシストトルクを発生するようにモータに流す電流を制御する。
回転角センサが故障した場合には、こうした電流ベクトル制御を行うことができない。そこで、本発明の電動パワーステアリング装置は、回転角センサの異常を検出するためのセンサ異常検出手段と、センサ異常検出手段により回転角センサの異常が検出されているときモータの電気角を推定する電気角推定手段を備えている。電気角推定手段は、モータで発生する誘起電圧に基づいてモータの電気角を推定する。モータで発生する誘起電圧は、モータ角速度に比例する。従って、電気角推定手段は、例えば、誘起電圧からモータの推定角速度を求め、この推定角速度でモータが回転する量だけ電気角を回転方向に進めることで推定電気角を算出することができる。この場合、モータ制御手段は、ｄ軸を推定したγ軸とｑ軸を推定したδ軸とを定めたγ−δ座標を用いた電流ベクトル制御によりモータを駆動制御する。つまり、センサレス制御を行う。
モータ制御手段は、電流ベクトルがｑ軸方向に向くようにモータコイルに電流を流すことでモータを最大トルク効率にて駆動することができる。しかし、センサレス制御の場合には、電流ベクトルを精度良くｑ軸方向に向けて維持することが難しい。このため、軸力が急激に増加してモータの回転子が操舵方向に対して逆方向に回された場合には、電流ベクトルの方向がｑ軸よりも進んでモータで発生できるトルクが減少し、モータが脱調しやすい。
そこで、本発明の電動パワーステアリング装置においては、センサレス制御を行う場合には、δ軸の電気角がｑ軸の電気角よりも遅れるように、つまり、δ軸がｑ軸よりも電気角が遅れた方向を向くように推定電気角を補正する。これにより、軸力が急激に増加して回転子が逆回転しても、モータで発生する操舵アシストトルクが増加するため、回転子の逆回転が抑制される。
このことを実現するために、本発明の電動パワーステアリング装置では、電気角相違検出手段と推定電気角補正手段とを備えている。電気角相違検出手段は、モータのγ軸方向に発生する誘起電圧であるγ軸誘起電圧を検出し、少なくともγ軸誘起電圧に基づいてｑ軸に対するδ軸の電気角の相違状態を検出する。モータの誘起電圧は、ｑ軸方向のみに発生する。従って、ｄ軸を推定したγ軸方向に発生するγ軸誘起電圧は、δ軸がｑ軸と一致している場合においてゼロとなり、δ軸がｑ軸に対して遅れている場合と、δ軸がｑ軸に対して進んでいる場合とにおいて、ｑ軸との相違状態に応じた大きさで、互いに符号の異なるゼロ以外の値となる。従って、γ軸誘起電圧から、実際のｑ軸の電気角とｑ軸を推定したδ軸の電気角との相違状態を検出することができる。
推定電気角補正手段は、電気角相違検出手段により検出された電気角の相違状態に基づいて、δ軸の電気角がｑ軸の電気角よりも遅れるように、電気角推定手段により推定された推定電気角を補正する。従って、この推定電気角の補正により、γ−δ座標における電流ベクトルの向きが、実際のｑ軸よりも電気角が遅れた方向になるように制御されることになる。これにより、軸力の変動に対してもモータが脱調しにくくなる。この結果、モータの脱調に対するロバスト性を向上させることができる。
本発明の他の特徴は、前記推定電気角補正手段は、前記δ軸の電気角が、前記ｑ軸よりも電気角の遅れた設定角度領域（Ａ）に入るように、前記電気角推定手段により推定された推定電気角を補正することにある。この場合、前記電気角相違検出手段は、前記ｑ軸と前記δ軸との電気角の相違状態に応じた検出値（ｅγまたはｅγ／ｅ）を出力し、前記推定電気角補正手段は、前記設定角度領域に対応する前記電気角相違検出手段の出力する検出値の不感帯（ＺまたはＺ’）を設定し、前記検出値が前記不感帯から外れる場合に、前記δ軸の電気角が前記設定角度領域に入るように前記電気角推定手段により推定された推定電気角を補正するとよい。
本発明においては、推定電気角補正手段が、δ軸の電気角がｑ軸よりも電気角の遅れた設定角度領域に入るように推定電気角を補正する。この設定角度領域は、モータトルク効率を必要最小限維持しつつ、モータの脱調に対するロバスト性を良好に維持できるように予め設定した電気角の範囲であって、電気角相違検出手段の出力する検出値の不感帯により設定される。推定電気角補正手段は、検出値が不感帯から外れる場合には、δ軸の電気角が設定角度領域に入っていないとみなして、δ軸の電気角が設定角度領域に入るように推定電気角を補正する。従って、不感帯を設定することでδ軸の電気角を設定角度領域に落ち着かせることができる。尚、「ｑ軸とδ軸との電気角の相違状態に応じた検出値」としては、例えば、γ軸誘起電圧、あるいは、モータで発生する実際の誘起電圧に対するγ軸誘起電圧の比など、γ軸誘起電圧と関係する値を用いることができる。
本発明の他の特徴は、前記推定電気角補正手段は、前記検出値が前記不感帯から外れている量に対する前記推定電気角を補正する量の比を表す補正感度を、前記δ軸の電気角が前記設定角度領域よりも進んでいる場合には、前記δ軸の電気角が前記設定角度領域よりも遅れている場合に比べて大きく設定したことにある。
本発明においては、δ軸の電気角が設定角度領域よりも遅れている場合に比べて進んでいる場合ほうが、推定電気角の補正感度が大きく設定されている。このため、δ軸の電気角がモータの脱調が発生しやすい領域に入っている場合には、素早く推定電気角を補正してモータの脱調を速やかに回避することができる。一方、δ軸の電気角がモータトルク効率の低い領域に入っている場合には、安定した制御速度で推定電気角を補正して、モータトルク効率を高めることができる。
本発明の他の特徴は、前記推定電気角補正手段は、前記推定電気角を補正する量の上限値を、前記δ軸の電気角が前記設定角度領域よりも進んでいる場合には、前記δ軸の電気角が前記設定角度領域よりも遅れている場合に比べて大きく設定したことにある。
本発明においては、推定電気角を補正する量の上限値が設定されている。つまり、推定電気角を補正する量は、検出値が不感帯から大きく外れるほど大きな値に設定されるが、その上限値が設定されている。この上限値は、δ軸の電気角が設定角度領域よりも遅れている場合に比べて進んでいる場合のほうが大きい値に設定されている。従って、δ軸の電気角がモータの脱調が発生しやすい領域に入っている場合には、素早く推定電気角を補正してモータの脱調を速やかに回避することができる。一方、δ軸の電気角がモータトルク効率の低い領域に入っている場合には、安定した制御速度で推定電気角を補正して、モータトルク効率を高めることができる。
本発明の他の特徴は、前記設定角度領域（Ａ）は、前記ｑ軸よりも最小設定角度（θｍｉｎ）だけ遅れた第１電気角から、前記ｑ軸よりも最大設定角度（θｍａｘ）だけ遅れた第２電気角までの範囲を設定したものであり、前記ｑ軸から前記第１電気角までの角度領域は、前記設定角度領域よりも狭いことにある。
本発明においては、予め設定された第２電気角から第１電気角までの範囲を設定角度領域として定めている。そして、ｑ軸から第１電気角までの角度領域が、設定角度領域よりも狭くなるように設定されている。従って、モータの脱調を抑制しつつ、できるだけモータトルク効率を高い状態に維持することができる。
本発明の他の特徴は、前記第２電気角は、予め必要とされる操舵アシスト性能が得られる範囲内に設定されていることにある。
δ軸がｑ軸から離れるほど、モータトルク効率が低下する。そこで、本発明においては、設定角度領域により、ｑ軸に対してδ軸の電気角を遅らせる上限角度が第２電気角として設定されている。そして、この第２電気角は、予め必要とされる操舵アシスト性能が得られる範囲内に設定されている。従って、モータの脱調を抑制しつつ、必要最小限のアシスト性能を確保することができる。尚、「予め必要とされる操舵アシスト性能」とは、センサレス制御を行う場合における必要最小限のアシスト性能であって、正常時におけるアシスト性能よりも低いものでよい。
また、本発明の他の特徴は、前記モータ制御手段は、操舵ハンドルからステアリングシャフトに入力された操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ（２１）を接続し、前記操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクに基づいて設定した目標操舵アシストトルクを発生するように前記永久磁石同期モータを駆動制御するものであり、前記電気角推定手段は、前記操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクの方向に基づいて前記永久磁石同期モータの回転方向を推定し、前記誘起電圧に応じた量だけ前記回転方向に電気角を進めて前記推定電気角を算出することにある。
この発明においては、電気角推定手段が、目標操舵アシストトルクを設定するために用いた操舵トルクの情報を利用し、操舵トルクの方向から永久磁石同期モータの回転方向を推定する。そして、誘起電圧に応じた量だけ回転方向に電気角を進めて推定電気角を算出する。従って、モータ回転方向を検出する特別なセンサを設ける必要が無く、低コストにてセンサレス制御を行うことができる。この場合、軸力が急激に増加して回転子が逆回転すると、操舵トルクの方向と回転子の回転方向とが逆方向となるために、推定電気角が回転子の回転方向と反対方向に進められる。しかし、δ軸がｑ軸よりも電気角が遅れた方向を向くように推定電気角が補正されているため、操舵アシストトルクが増加する。この結果、回転子の逆回転が抑制され、モータの脱調が抑制される。
なお、上記説明において、括弧内に示した符号は、発明の理解を助けるものであり、発明の各構成要件を前記符号によって規定される実施形態に限定させるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
図２は、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は、電気角推定部の処理を表す機能ブロック図である。
図４は、ｄ−ｑ座標、γ―δ座標を説明する説明図である。
図５は、アシストマップを表すグラフである。
図６は、誘起電圧の計算に用いる電動モータの回路図である。
図７は、不感帯処理マップを表すグラフである。
図８は、電気角補正量の算出メカニズムを説明するグラフである。
図９は、ｄ−ｑ座標におけるδ軸の設定角度領域を表すグラフである。
図１０は、角度θ１を説明する説明図である。
図１１は、角度θ３を説明する説明図である。
図１２は、検出値ｅγ／ｅと電気角誤差Δθｅとの関係を表すグラフである。
図１３は、電気角補正量算出マップを表すグラフである。
図１４は、電流ベクトルの方向に対するアシストトルク特性を表すグラフである。
図１５は、変形例としての電気角補正量算出マップを表すグラフである。
図１６は、電流ベクトルの方向に対するアシストトルク特性を表すグラフである。
図１７は、電流ベクトルをｑ軸方向に向けたときの力の関係を表した説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明の一実施形態に係る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。
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電動モータ２０と、電動モータ２０を駆動するためのモータ駆動回路３０と、電動モータ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。
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１５Ｌ，１５Ｒ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。
ラックバー１４には、電動モータ２０が組み付けられている。電動モータ２０は、本発明の永久磁石同期モータに相当するものであり、本実施形態においては、その代表例である３相ブラシレスＤＣモータが用いられる。電動モータ２０（以下、単にモータ２０と呼ぶ）の回転軸は、ボールねじ機構１６を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲに転舵力を付与して操舵操作をアシストする。ボールねじ機構１６は、減速機および回転−直線変換器として機能するもので、モータ２０の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。
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）の捩れ角度をレゾルバ等により検出し、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。本実施形態においては、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。従って、操舵トルクＴｒの大きさは、その絶対値の大きさとなる。尚、本実施形態においては、トーションバーの捩れ角度をレゾルバにより検出するが、エンコーダ等の他の回転角センサにより検出することもできる。
モータ２０には、回転角センサ２２が設けられる。この回転角センサ２２は、モータ２０内に組み込まれ、モータ２０の回転子の回転角度位置に応じた検出信号を出力するもので、例えば、レゾルバにより構成される。回転角センサ２２は、モータ２０の回転角θｍを表す検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。アシストＥＣＵ１００は、この回転角θｍからモータ２０の電気角θｅを検出する。尚、モータ２０の電気角θｅは、回転角センサ２２により検出された電気角と、後述する推定により求めた電気角との２種類あるため、両者を区別する必要がある場合には、回転角センサ２２により検出された電気角を実電気角θｅａと呼び、推定により求めた電気角を推定電気角θｅｂと呼ぶ。また、本実施形態においては、回転角センサ２２としてレゾルバを使用しているが、エンコーダ等の他の回転角センサを用いることもできる。
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。
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。
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。
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２２、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、操舵トルクＴｒ、回転角θｍ、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、モータ端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ、車速ｖを表す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に流す指令電流を演算し、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。
次に、電動パワーステアリング装置の電源供給系統について説明する。電動パワーステアリング装置は、車載電源装置８０から電源供給される。車載電源装置８０は、定格出力電圧１２Ｖの一般的な車載バッテリである主バッテリ８１と、エンジンの回転により発電する定格出力電圧１４Ｖのオルタネータ８２とを並列接続して構成される。車載電源装置８０には、電源供給元ライン８３と接地ライン８４が接続される。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する。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。
制御系電源ライン８５には、イグニッションスイッチ８７が接続される。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。制御系電源ライン８５は、アシストＥＣＵ１００の電源＋端子に接続されるが、その途中で、イグニッションスイッチ８７よりも負荷側（アシストＥＣＵ１００側）においてダイオード８９を備えている。このダイオード８９は、カソードをアシストＥＣＵ１００側、アノードを車載電源装置８０側に向けて設けられ、電源供給方向にのみ通電可能とする逆流防止素子である。
駆動系電源ライン８６には、主電源リレー８８よりも負荷側において制御系電源ライン８５と接続する連結ライン９０が分岐して設けられる。この連結ライン９０は、制御系電源ライン８５におけるダイオード８９の接続位置よりもアシストＥＣＵ１００側に接続される。また、連結ライン９０には、ダイオード９１が接続される。このダイオード９１は、カソードを制御系電源ライン８５側に向け、アノードを駆動系電源ライン８６側に向けて設けられる。従って、連結ライン９０を介して駆動系電源ライン８６から制御系電源ライン８５には電源供給できるが、制御系電源ライン８５から駆動系電源ライン８６には電源供給できないような回路構成となっている。駆動系電源ライン８６および接地ライン８４は、モータ駆動回路３０の電源入力部に接続される。また、接地ライン８４は、アシストＥＣＵ１００の接地端子にも接続される。
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、図４に示すように、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、Ｕ相コイルを貫く軸とｄ軸との回転角となる。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。アシストＥＣＵ１００は、最大のモータトルク効率を得るために、電流ベクトルがｑ軸上を移動するように電流位相を制御する（ｄ軸電流をゼロ）。
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座標を定める。この電気角θｅは、回転角センサ２２により検出される回転角信号から求められるが、回転角センサ２２が故障した場合には、電気角θｅを求めることができない。そこで、アシストＥＣＵ１００は、回転角センサ２２が故障した場合には、後述する処理により推定電気角θｅｂを算出し、その推定電気角θｅｂを使って電流ベクトル制御を行う。この場合、ｄ軸を推定した制御上の軸をγ軸と呼び、ｑ軸を推定した制御上の軸をδ軸と呼ぶ。
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。アシストＥＣＵ１００は、アシスト電流指令部１０１を備えている。アシスト電流指令部１０１は、図５に示すように、操舵トルクＴｒと車速ｖとに応じて目標アシストトルクＴ＊を設定するためのアシストマップを記憶する。アシスト電流指令部１０１は、操舵トルクセンサ２１から出力される操舵トルクＴｒ及び車速センサ２５から出力される車速ｖを入力して、このアシストマップを参照することにより目標アシストトルクＴ＊を計算する。この場合、目標アシストトルクＴ＊は、操舵トルクＴｒの増加にしたがって増加するとともに車速ｖの増加にしたがって減少する。尚、図５は、右方向の操舵時におけるアシストマップであって、左方向の操舵時におけるアシストマップは、右方向のものに対して操舵トルクＴｒと目標アシストトルクＴ＊の符号をそれぞれ反対（つまり負）にしたものとなる。
アシスト電流指令部１０１は、計算した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１０１は、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊をゼロ（Ｉｄ＊＝０）に設定する。
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１０２に出力される。フィードバック制御部１０２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。
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１０３によって行われる。３相／２相座標変換部１０３は、電気角選択部１２２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座標の２相電流Ｉｄ，Ｉｑに変換する。
３相座標からｄ−ｑ座標に変換する変換行列Ｃは次式（１）にて表される。
2011077589.tif 000003
尚、電気角選択部１２２は、後述するが、回転角センサ２２の異常が検出されていないときは、モータ２０の実電気角θｅａを電気角θｅとして出力し、回転角センサ２２の異常が検出されているときは、モータ２０の推定電気角θｅｂを電気角θｅとして出力する。
フィードバック制御部１０２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、電気角選択部１２２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。
回転角センサ２２から出力される回転検出信号は、実電気角変換部１２０とセンサ異常検出部１２１とに出力される。実電気角変換部１２０は、回転角センサ２２により出力される回転検出信号からモータ２０の実電気角θｅａを算出し、算出した実電気角θｅａを電気角選択部１２２に出力する。本発明における回転角センサは、この回転角センサ２２と実電気角変換部１２０とから構成される。センサ異常検出部１２１は、回転角センサ２２から出力される回転検出信号に基づいて、回転角センサ２２の異常を検出する。回転角センサ２２としてレゾルバを採用した場合には、レゾルバ内の検出用コイルや励磁用コイルが断線したり絶縁不良を起こしたりすることが考えられる。そこで、センサ異常検出部１２１は、検出用コイルの出力信号の振幅を監視し、その振幅が予め設定した許容範囲から外れた場合には、センサ異常と判定する。また、検出用コイルは、出力信号がπ／２だけ位相がずれるように一対設けられるため、２つの出力信号を比較して異常を検出することもできる。例えば、一方の検出用コイルから正弦波信号が出力されているときに、他方の検出用コイルから一定値信号が出力されているときなど、２つの出力信号の組み合わせが矛盾するケースにおいても異常であると判定することができる。センサ異常検出部１２１は、このようにして回転角センサ２２の異常の有無を判定し、異常の有無を表すセンサ異常判定信号Ｆを出力する。センサ異常検出部１２１は、例えば、異常有りと判定した場合には、センサ異常判定信号Ｆを「１」に設定し、異常無しと判定した場合にはセンサ異常判定信号Ｆを「０」に設定する。
回転角センサ２２に異常が発生した場合には、電気角を検出できなくなるため、電流ベクトル制御にてモータ２０を駆動できなくなる。そこで、アシストＥＣＵ１００には、回転角センサ２２の異常時においてもモータ２０の回転制御を継続できるように、電気角を推定する電気角推定部１１０を備えている。電気角推定部１１０は、センサ異常判定信号（Ｆ＝１）を入力すると作動を開始するもので、プログラム制御により実施される機能に着目すると、図３に示すように、誘起電圧演算部１１１と、不感帯処理部１１２と、推定角速度演算部１１３と、推定電気角演算部１１４と、推定電気角補正部１１５と、回転方向推定部１１６と、電気角誤差検出部１１７と、電気角補正量演算部１１８とから構成される。
誘起電圧演算部１１１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を以下のように計算する。
図６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とすると、誘起電圧ｅｕ，ｅｖ，ｅｗは次式（２），（３），（４）にて求められる。
ｅｕ＝Ｖｕ−Ｉｕ・Ｒ−Ｖｍ  ・・・（２）
ｅｖ＝Ｖｖ−Ｉｖ・Ｒ−Ｖｍ  ・・・（３）
ｅｗ＝Ｖｗ−Ｉｗ・Ｒ−Ｖｍ  ・・・（４）
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。
この場合、正確には、各相のコイルのインダクタンスＬによる電圧分（Ｌ・ｄＩ／ｄｔ）を加えるべきであるが、誘起電圧の計算においてはインダクタンスＬによる影響が非常に小さいため、本実施形態においてはそれをゼロとみなしている。尚、インダクタンスＬによる電圧分（Ｌ・ｄＩ／ｄｔ）を加味して計算するようにしてもよい。
モータ２０の誘起電圧ｅは、次式（５）により、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（６）により求められる。
2011077589.tif 000004
2011077589.tif 000005
誘起電圧演算部１１１は、誘起電圧ｅの演算結果を不感帯処理部１１２に出力する。尚、式（５）における電気角θｅは、現時点において推定されている電気角となる。つまり、後述するように所定の短い周期で繰り返し計算される推定電気角θｅｂの最新値が使用される。
不感帯処理部１１２は、操舵トルクセンサ２１により検出される操舵トルクＴｒと、誘起電圧演算部１１１により演算された誘起電圧ｅを入力する。不感帯処理部１１２は、操舵トルクＴｒの大きさ｜Ｔｒ｜が予め設定された基準トルクＴｒ０より大きい場合に、誘起電圧ｅに対して不感帯処理を行い、操舵トルクＴｒの大きさ｜Ｔｒ｜が基準トルクＴｒ０以下の場合には、誘起電圧ｅに対して不感帯処理を行わないように構成されている。不感帯処理部１１２は、図７に示すような不感帯処理マップを記憶している。この不感帯処理マップにおいて、横軸は誘起電圧演算部１１１により演算された誘起電圧ｅ（ここでは、演算誘起電圧ｅと呼ぶ）を表し、縦軸は不感帯処理後の誘起電圧ｅ（ここでは、補正誘起電圧ｅと呼ぶ）を表す。不感帯処理部１１２は、演算誘起電圧ｅが０〜ｅ１の範囲に入る場合には、補正誘起電圧ｅを０（ゼロ）に設定する。また、演算誘起電圧ｅがｅ１〜ｅ２の範囲に入る場合には、演算誘起電圧ｅにゲインＫを乗じた値（Ｋ・ｅ）を補正誘起電圧ｅに設定する。このＫは、演算誘起電圧ｅがｅ１〜ｅ２の範囲において大きくなるにしたがって、０から１にまで増大されるように設定される。また、演算誘起電圧ｅがｅ２を越える場合には、演算誘起電圧ｅをそのまま補正誘起電圧ｅとして設定する。不感帯処理部１１２は、このように設定した補正誘起電圧ｅを、モータ２０で発生した誘起電圧ｅとして出力する。また、操舵トルクＴｒの大きさ｜Ｔｒ｜が基準トルクＴｒ０以下の場合には、演算誘起電圧ｅをそのままモータ２０で発生した誘起電圧ｅとして出力する。
ここで、このような不感帯処理を行う理由について説明する。モータ２０で発生する誘起電圧は、モータ角速度に比例するため、この誘起電圧を検出することにより単位時間当たりのモータ回転角度を推定することができ、回転子の回転に同期させて電気角を進めることができる。しかし、誘起電圧演算部１１１で演算した誘起電圧ｅには、電流値、電圧値の測定誤差や巻線抵抗値の誤差等が含まれるため、モータ２０（回転子）が回転していない状態であっても誘起電圧ｅがゼロにならない。そのため、誘起電圧演算部１１１で演算した誘起電圧ｅをそのまま使って電気角を推定すると、保舵中であっても電気角が進められてしまいモータ２０のトルクが変動する。このトルク変動が操舵ハンドル１１に振動として現れる。そこで、誤差による誘起電圧ｅの出力を抑えるために、誘起電圧ｅに不感帯を設ける。ところが、誘起電圧ｅに不感帯を設けた場合には、運転者は操舵ハンドル１１を回し始めるときに、操舵操作に引っ掛かりを感じる。
操舵ハンドル１１の切り出しにより操舵トルクが検出されてモータコイルに通電されると、回転子に設けた永久磁石がモータコイルで発生する磁界により引き寄せられる。このとき、誘起電圧ｅが不感帯を乗り越えられないと推定電気角が進まないため、モータコイルで発生する磁界が回転しない。従って、回転子は、永久磁石がモータコイルの磁界に吸着された位置で落ち着いてしまう。つまり、電流ベクトルがｄ軸方向を向いた状態に保持されてしまう。このため、操舵アシストトルクを発生させることができず、操舵操作に引っ掛かり感を与えることになる。
そこで、不感帯処理部１１２は、操舵トルクＴｒの大きさが小さい場合には、不感帯を設けないようにして、推定電気角が固定されないようにする。従って、運転者は、操舵ハンドル１１を中立位置から回し始める時（操舵トルクＴｒがまだ小さい）に、操舵操作に引っ掛かりを感じない。また、操舵ハンドル１１を操作していないときには、操舵トルクＴｒがゼロとなりモータ２０に通電されないため、トルク変動による操舵ハンドル１１の振動は発生しない。一方、操舵トルクＴｒの大きさが大きい場合には、不感帯を設けていないとモータ２０が回転していない状態であっても電気角が進められてしまい、保舵中にモータ２０でトルク変動が発生し、これにより操舵ハンドル１１が振動する。そこで、不感帯処理部１１２は、操舵トルクＴｒの大きさが大きい場合には、不感帯を設けて保舵中に操舵ハンドル１１が振動しないようにする。
不感帯処理部１１２から出力された誘起電圧ｅは、推定角速度演算部１１３に入力される。推定角速度演算部１１３は、モータ２０で発生する誘起電圧ｅとモータ角速度とが比例関係を有することを利用して、モータ角速度ωを次式（７）により推定する。
ω＝ｅ／Ｋｅ  ・・・（７）
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。
推定角速度演算部１１３は、演算結果である推定角速度ωを推定電気角演算部１１４に出力する。アシストＥＣＵ１００は、マイクロコンピュータにより所定の短い演算周期にて各種の演算処理を行う。従って、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を求めることができる。そこで、推定電気角演算部１１４は、１演算周期の間にモータ２０の回転子が回転した電気角を、電気角加算量Δθａとして計算し、１周期前の演算タイミングで算出した推定電気角に電気角加算量Δθａを加算することで現在の推定電気角を算出する。
この場合、電気角を加算する方向、つまり、モータ２０の回転方向を判別する必要があるため、推定電気角演算部１１４は、回転方向推定部１１６からモータ２０の回転方向を表す情報を入力する。回転方向推定部１１６は、操舵トルクセンサ２１により検出される操舵トルクＴｒの向きをモータ２０の回転方向とみなして、操舵トルクＴｒの向き（符号）を表す情報を出力する。
電気角加算量Δθａは次式（８）により算出される。
Δθａ＝Ｋｆ・ｓｉｇｎ（Ｔｒ）・ω    ・・・（８）
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（ｓ）に相当する。また、ｓｉｇｎ（Ｔｒ）は、操舵トルクＴｒの符号（ステアリングシャフト１２に働くトルクの方向）を表し、操舵トルクＴｒが正の値またはゼロであればｓｉｇｎ（Ｔｒ）＝１、操舵トルクＴｒが負の値であればｓｉｇｎ（Ｔｒ）＝−１となる。
推定電気角演算部１１４は、１周期前の演算タイミングで算出した推定電気角を把握する必要があるため、後述する推定電気角補正部１１５の出力する推定電気角θｅｂの最新の値、つまり、１周期前の演算タイミングで算出した推定電気角θｅｂ（ｎ−１）を入力して記憶しており、次式（９）に示すように、この推定電気角θｅｂ（ｎ−１）に電気角加算量Δθａを加算することで現在の推定電気角θｅｂ’を算出する。
θｅｂ’＝θｅｂ（ｎ−１）＋Δθａ    ・・・（９）
この場合、推定電気角θｅｂ（ｎ−１）の初期値は、センサ異常検出部１２１により回転角センサ２２の異常が検出される直前の値である。推定電気角演算部１１４は、回転角センサ２２の異常が検出されていない時から、実電気角変換部１２０が出力する実電気角θｅａを入力し、常に最新の実電気角θｅａを記憶更新する。そして、センサ異常検出部１２１の出力するセンサ異常判定信号Ｆが回転角センサ２２の異常を表す「１」に切り替わったことを検出すると、異常検出直前の実電気角θｅａを推定電気角θｅｂ（ｎ−１）に設定して、上述した推定電気角θｅｂ’の演算を開始する。その後、推定電気角演算部１１４は、推定電気角補正部１１５で算出した推定電気角θｅｂを次の演算周期における式（９）での推定電気角θｅｂ（ｎ−１）として使用するために、推定電気角θｅｂを推定電気角θｅｂ（ｎ−１）に置き換えて逐次記憶更新する。
推定電気角演算部１１４は、算出した推定電気角θｅｂ’を推定電気角補正部１１５に出力する。推定電気角補正部１１５は、推定電気角θｅｂ’に加えて、回転方向推定部１１６から出力される回転方向情報と、電気角補正量演算部１１８から出力される電気角補正量Δθｃとを入力する。推定電気角補正部１１５は、後述するモータ２０の脱調に対するロバスト性を向上させるために、推定電気角θｅｂ’に電気角補正量Δθｃを回転方向に加算することで推定電気角θｅｂ’を補正する。つまり、推定電気角補正部１１５は、次式（１０）により推定電気角θｅｂを算出する。この推定電気角θｅｂが最終的な推定電気角となる。
θｅｂ＝θｅｂ’＋ｓｉｇｎ（Ｔｒ）・Δθｃ    ・・・（１０）
推定電気角補正部１１５は、算出した推定電気角θｅｂを電気角選択部１２２に出力する。電気角選択部１２２は、実電気角θｅａと推定電気角θｅｂとを入力し、センサ異常検出部１２１からセンサ異常判定信号Ｆを読み込んで、センサ異常判定信号Ｆが回転角センサ２２が異常であることを表す「１」である場合には推定電気角θｅｂを選択する。また、センサ異常判定信号Ｆが回転角センサ２２が正常であることを表す「０」である場合には実電気角θｅａを選択する。電気角選択部１２２は、選択した実電気角θｅａまたは推定電気角θｅｂを電気角θｅとして出力する。
電気角θｅは、３相／２相座標変換部１０３，２相／３相座標変換部１０５に出力され、上述した座標変換演算に用いられる。従って、アシストＥＣＵ１００は、回転角センサ２２の異常が検出されているときは、推定電気角により定義されるｄ−ｑ座標、つまり、γ―δ座標を使って電流ベクトル制御を行う。
次に、電気角補正量Δθｃを算出する構成について説明する。上述したように、アシスト電流指令部１０１は、モータトルク効率を最大にするために、電流ベクトルがｑ軸方向に向くように電流指令値を設定する。
軸力が急激に増加してモータ２０で発生するアシストトルクが不足した場合には、回転子が操舵方向に対して逆方向に回される。回転角センサ２２が正常に作動している場合であれば、電気角を高精度に検出できるため、回転子の回転に合わせて電流ベクトルの向きをｑ軸方向に追従させることができる。従って、図１６のＰ１位置に示すように、アシストトルクを最大限発生できる状態を維持できる。しかし、回転角センサ２２が故障して推定電気角を用いたセンサレス制御を行っている場合には、操舵トルクの働く方向と回転子の回転方向とが反対となり、相対的に推定角速度ωが大きくなる。このため、図１６の矢印に示すように、推定電気角が回転子に対して進んでしまいモータ２０が脱調する。これにより、モータ２０で発生できるアシストトルクが低下し、電流ベクトルの方向がｄ軸よりも１８０°以上進んだ逆アシスト領域に入ってしまう。この逆アシスト領域におけるアシストトルク特性は、電流ベクトルの向きが０°〜１８０°の範囲のアシストトルク特性に対して符号が反対となる（波形が反転する）。
また、センサレス制御を行っている場合には、推定電気角の誤差分だけ、実際のｄ−ｑ座標とそれらを推定したγ―δ座標とがずれてしまう。このため、γ−δ座標を基準として電流ベクトル制御を行うと、電流ベクトルの方向がｑ軸方向からずれる。この場合、電流ベクトルがｑ軸よりも遅れた方向に向けられていれば、軸力の増加により回転子が操舵方向に対して逆方向に回されて電気角が相対的に進んでも、モータ２０で発生できるアシストトルクが増加するため回転子の逆回転が抑制されてモータ２０の脱調を防止することができる。しかし、電流ベクトルがｑ軸方向、あるいはｑ軸よりも進んだ方向に向けられている場合には、回転子が逆回転して電気角が相対的に進むと、モータ２０で発生できるアシストトルクが低下する。従って、回転子の逆回転を抑制できずモータ２０が脱調する。
そこで、本実施形態においては、δ軸がｑ軸よりも電気角の遅れた方向を向くように推定電気角を補正する電気角補正量Δθｃを算出し、この電気角補正量Δθｃを推定電気角補正部１１５に供給することでモータ２０の脱調を抑制する。電気角補正量Δθｃは、電気角誤差検出部１１７と電気角補正量演算部１１８とによって算出される。
電気角補正量Δθｃを算出するにあたっては、ｑ軸とδ軸との電気角の相違状態を把握する必要がある。ｑ軸とδ軸との相違状態は、γ軸方向に発生するγ軸誘起電圧（ｑ軸方向に発生する誘起電圧ｅのγ軸方向成分）に基づいて検出することができる。γ軸誘起電圧ｅγは次式（１１）にて表すことができる。
ｅγ＝Ｖγ−Ｒ・Ｉγ＋ω・Ｌ・Ｉδ  ・・・（１１）
ここで、Ｖγは電機子電圧のγ軸方向成分、Ｒはコイルの巻線抵抗、Ｉγは電機子電流のγ軸方向成分、Ｌはコイルのインダクタンス、Ｉδは電機子電流のδ軸方向成分を表す。
誘起電圧ｅは必ずｑ軸上に発生する。従って、図８（ａ）に示すように、ｑ軸とδ軸とが一致している場合には、γ軸誘起電圧ｅγはゼロとなる（ｅγ＝０）。また、図８（ｂ）に示すように、ｑ軸に対してδ軸が遅れている場合には、γ軸誘起電圧ｅγの値は負の値となる（ｅγ＜０）。また、図８（ｃ）に示すように、ｑ軸に対してδ軸が進んでいる場合には、γ軸誘起電圧ｅγの値は正の値となる（ｅγ＞０）。
また、ｑ軸とδ軸との電気角誤差も検出することができる。ｑ軸とδ軸との電気角誤差をΔθｅとすると、ｑ軸方向に発生する誘起電圧（実際の誘起電圧）ｅと、γ軸誘起電圧ｅγとの関係は、次式（１２）にて表すことができる。
ｅγ＝ｅ・ｓｉｎΔθｅ    ・・・（１２）
従って、
ｓｉｎΔθｅ＝ｅγ／ｅ＝（Ｖγ−Ｒ・Ｉγ＋ω・Ｌ・Ｉδ）／ｅ
・・・（１３）
という関係式（１３）により、電気角誤差Δθｅを求めることができる。
ここで式（１３）の右辺における、Ｖγ，Ｉγ，Ｉδは、３相座標からｄ−ｑ座標に変換する式（１）の変換行列Ｃを用いて、モータ端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗから算出することができる。また、ωは、推定角速度演算部１１３により算出された推定角速度ω、ｅは、不感帯処理部１１２から出力された誘起電圧ｅを用いることができる。尚、ωおよびｅは、不感帯処理を行わない値を用いても良い。
ｑ軸とδ軸との電気角誤差Δθｅを検出することができれば、その電気角誤差Δθｅ分だけ推定電気角を補正すれば、δ軸をｑ軸位置にほぼ一致させることができる。しかし、上述したように、δ軸をｑ軸と一致させるように補正してしまうと、モータトルク効率は最大となるものの、軸力の変動によりモータ２０で脱調が発生しやすくなる。そこで、本実施形態においては、δ軸の電気角がｑ軸の電気角よりも遅れるように、つまり、δ軸がｑ軸よりも電気角の遅れた方向を向くように推定電気角θｅｂ’を補正する。この場合、モータ２０脱調に対するロバスト性とモータトルク効率とをバランス良く確保するために、図９に示すように、δ軸がｄ−ｑ座標における設定角度領域Ａに入るように推定電気角θｅｂ’を補正する。設定角度領域Ａにおいて、ｑ軸からの電気角の遅れが最小となる境界角度を最小遅れ電気角θｍｉｎと呼び、ｑ軸からの電気角の遅れが最大となる境界角度を最大遅れ電気角θｍａｘと呼ぶ。
最小遅れ電気角θｍｉｎは、負荷増加に対する余裕度から設定される角度θ１と、各種誤差分を考慮した角度θ２と、推定電気角補正フィードバックによって補正可能な角度θ３とに基づいて、次のように設定される。
θｍｉｎ＝θ１＋θ２−θ３
尚、角度θ１、θ２、θ３は、ｑ軸から図９の反時計方向（電気角の遅れ方向）に回る方向を正の角度［ｄｅｇ］とする。
電流指令値Ｉｑ＊が大きくなるほどモータ２０の脱調による振動の影響が大きくなる。そこで、角度θ１は、振動の影響が大きくなる電流指令値Ｉｑ＊が所定値Ｉ０となるときの、負荷増加に対してモータ２０で脱調が発生しないような余裕角度を設定したものである。図１０に示すように、電流指令値Ｉｑ＊がＩ０となるときのモータトルクをＴ０、モータトルクＴ０と釣り合う軸力をＦ、予め見込んだ負荷増加量をΔＦ、角度θ１の方向に向いた力でモータトルクＴ０を発生させるモータトルクをＴ１とすると、
Ｆ＝Ｔ０
Ｆ＋ΔＦ＝Ｔ１
Ｔ１・ｃｏｓθ１＝Ｔ０
という関係から、角度θ１は、次式にて表すことができる。
θ１＝ｃｏｓ−１｛（Ｔ０／（Ｔ０＋ΔＦ）｝
また、角度θ２は、各種の演算誤差、電流測定誤差を考慮して設定される。また、角度θ３は、図１１に示すように、電流ベクトルの方向がｑ軸よりも進んでしまっても、後述する推定電気角の補正フィードバックによって電流ベクトルの方向をｑ軸側に戻して脱調しないようにできる補正可能な限界角度を設定したもので、予め実験により求めて設定される。
一方、最大遅れ電気角θｍａｘは、熱性能とアシスト性能とを考慮して設定される。電流ベクトルの向きをｄ軸側に接近させるほどモータコイルやモータ駆動回路３０が発熱する。従って、センサレス制御を行うときの熱性能を満たす限界となる電流ベクトルのｑ軸からの遅れ角度を角度θ４として設定する。また、電流ベクトルの向きをｄ軸側に接近させるほど、アシストトルクが減少する。従って、センサレス制御を行うときのアシスト性能を満たす限界となる電流ベクトルのｑ軸からの遅れ角度を角度θ５として設定する。センサレス制御を行うときのアシスト性能とは、必要最小限のアシスト性能であって、例えば、車両の走行中に運転者が最大舵角まで操舵操作できるようなアシストトルクを出力できる能力に設定される。最大遅れ電気角θｍａｘは、熱性能とアシスト性能との両方が満たされるように、角度θ４と角度θ５とのうち、ｑ軸からの遅れ角度が小さい方の角度に設定される。
このように、最小遅れ電気角θｍｉｎと最大遅れ電気角θｍａｘとの間に設定された設定角度領域Ａにδ軸が入るように推定電気角θｅｂ’を補正することにより、センサレス制御中において電流ベクトルの方向が設定角度領域Ａに向けられることになる。本実施形態においては、設定角度領域Ａの範囲（最小遅れ電気角θｍｉｎから最大遅れ電気角θｍａｘまでの角度θｘ）に比べて、ｑ軸から最小遅れ電気角θｍｉｎまでの範囲が小さく設定されている。
図３の電気角推定部１１０の説明に戻る。電気角推定部１１０は、電気角誤差検出部１１７と電気角補正量演算部１１８とを備えている。電気角誤差検出部１１７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、不感帯処理部１１２から出力される誘起電圧ｅと、推定角速度演算部１１３から出力される推定角速度ωとを入力し、上述したｅγ／ｅの値（ｑ軸方向に発生する誘起電圧ｅに対するγ軸誘起電圧ｅγの比）を計算する。上述したように、ｓｉｎΔθｅ＝ｅγ／ｅという関係が成立する。従って、ｅγ／ｅは、ｑ軸とδ軸との電気角誤差Δθｅに応じた値となる。そこで、電気角誤差検出部１１７は、電気角誤差Δθｅを計算することなく、ｅγ／ｅの値を検出値として電気角補正量演算部１１８に出力する。図１２は、検出値ｅ／ｅγと電気角誤差Δθｅとの関係を表す。
電気角補正量演算部１１８は、電気角誤差検出部１１７から出力された検出値ｅγ／ｅを入力し、電気角補正量算出マップを参照して１演算周期における電気角補正量Δθｃを計算する。電気角補正量算出マップは、図１３に示すように、検出値ｅγ／ｅと電気角補正量Δθｃとの対応関係を設定したものである。
電気角補正量Δθｃは、脱調に対するロバスト性とモータトルク効率とを両立させるために、δ軸がｄ−ｑ座標における設定角度領域Ａに入るように推定電気角θｅｂ’を補正する値である。従って、電気角補正量算出マップは、設定角度領域Ａの境界である最小遅れ電気角θｍｉｎと最大遅れ電気角θｍａｘとに対応する検出値ｅγ／ｅの範囲において不感帯Ｚが設定されている。ここで、最小遅れ電気角θｍｉｎに対応する検出値ｅγ／ｅの値をｘ１とし、最大遅れ電気角θｍａｘに対応する検出値ｅγ／ｅの値をｘ２とする。この場合、検出値ｅγ／ｅの不感帯Ｚは、ｘ１〜ｘ２の間に設定される。このｘ１、ｘ２は、電気角誤差Δθｅと検出値ｅγ／ｅとの関係（式（１３）、図１２参照）から求められて設定される。
検出値ｅγ／ｅが正の値となる場合、δ軸はｑ軸よりも電気角の進んだ方向を向いている。従って、この場合には、電気角補正量Δθｃは、負の値に設定される。また、検出値ｅγ／ｅが負の値となる場合、δ軸はｑ軸よりも電気角の遅れた方向に向いている。この場合、電気角補正量Δθｃは、検出値ｅγ／ｅがｘ１を越える値であれば、モータ２０の脱調に対するロバスト性を向上させるために負の値に設定される。また、検出値ｅγ／ｅがｘ１以下でｘ２以上の場合は、δ軸が設定角度領域Ａに入っているため、電気角補正量Δθｃは、０（ゼロ）に設定される。また、検出値ｅγ／ｅがｘ２未満の場合には、電気角補正量Δθｃは、正の値に設定される。
また、電気角補正量算出マップにおいては、検出値ｅγ／ｅがｘ１より大きなｘ０以上となる場合、および、検出値ｅγ／ｅがｘ２より小さなｘ３以下となる場合に、電気角補正量Δθｃが一定の上限値に制限される。本実施形態においては、図１３に示すように、δ軸の電気角が設定角度領域Ａよりも遅れている場合の電気角補正量Δθｃの上限値をΔθｃｍａｘｌａｇとし、δ軸の電気角が設定角度領域Ａよりも進んでいる場合の電気角補正量Δθｃの上限値をΔθｃｍａｘｌｅａｄとすると、上限値Δθｃｍａｘｌｅａｄのほうが上限値Δθｃｍａｘｌａｇよりも大きな値に設定されている（絶対値の比較）。
また、電気角補正量Δθｃは、検出値ｅγ／ｅがｘ０〜ｘ１の範囲に入る場合、および、検出値ｅγ／ｅがｘ２〜ｘ３の範囲に入る場合に、検出値ｅγ／ｅが不感帯Ｚから外れている量に比例した大きさの電気角補正量Δθｃが設定される。この場合、電気角の補正感度は、δ軸の電気角が設定角度領域Ａよりも進んでいるか遅れているかによって異なるように設定されている。電気角の補正感度とは、検出値ｅγ／ｅが不感帯Ｚから外れている量に対する電気角補正量Δθｃの比を表す。本実施形態においては、δ軸の電気角が設定角度領域Ａよりも進んでいる場合における補正感度（図１３の特性ラインＧ１の傾き）が、δ軸の電気角が設定角度領域Ａよりも遅れている場合における補正感度（図１３の特性ラインＧ２の傾き）よりも大きく設定されている。
電気角補正量演算部１１８は、電気角補正量算出マップを参照して電気角補正量Δθｃを計算すると、その計算結果を推定電気角補正部１１５に出力する。推定電気角補正部１１５は、上述したように、推定電気角演算部１１４から出力された推定電気角θｅｂ’に電気角補正量Δθｃを回転方向に加算することで推定電気角θｅｂ’を補正する。そして、補正により得られた推定電気角θｅｂを電気角選択部１２２に出力する。
アシストＥＣＵ１００は、短い演算周期にて上述した処理を繰り返す。従って、回転角センサ２２の異常が検出されていないとき（センサ異常判定信号Ｆ＝０）には、実電気角θｅａに基づいて設定されたｄ−ｑ座標を用いて電流ベクトル制御が行われる。また、回転角センサ２２の異常が検出されているとき（センサ異常判定信号Ｆ＝１）には、電気角推定部１１０が推定電気角θｅｂを算出し、この推定電気角θｅｂによりｄ−ｑ座標を推定したγ−δ座標を用いて電流ベクトル制御が行われる。センサレス制御時においては、電気角補正量算出マップにしたがって電気角補正量Δθｃが演算されて推定電気角θｅｂ’が補正されるため、図９の矢印に示すように、δ軸が設定角度領域Ａに入るようにフィードバック制御される。これにより、電流ベクトルの向きが、実際のｑ軸よりも遅れた方向に向けられる。従って、図１４のＰ２位置に示すように、モータトルク効率は最大にはならないものの、軸力の急増により回転子が逆回転して電流ベクトルの方向が進んでもアシストトルクが増加するため、モータ２０の脱調を抑制することができる。
以上説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、以下の作用効果を奏する。
１．回転角センサ２２の異常が検出されているときには、δ軸の電気角がｑ軸の電気角よりも遅れるように推定電気角が補正される。従って、軸力が急増してモータ２０の回転子が操舵方向に対して逆方向に回転しても、モータ２０で発生するアシストトルクが増加するため、回転子の逆回転を抑制することができる。この結果、モータ２０の脱調に対するロバスト性が向上する。
２．推定電気角の算出にあたって必要となるモータ回転方向の情報を、操舵トルクセンサ２１により検出された操舵トルクＴｒの方向から取得するため、モータ回転方向を検出するための特別なセンサを要しなく低コストにて実施することができる。操舵トルクＴｒから回転方向の情報を取得する場合には、モータ２０の回転子が操舵方向に対して逆方向に回転したときに、回転子の回転方向と推定電気角を進める方向とが反対となって相対的な推定角速度ωが増大するためモータ２０が脱調しやすい。しかし、本実施形態においては、δ軸の電気角がｑ軸の電気角よりも遅れるように推定電気角を補正するため、回転子の逆回転を抑制することができる。この結果、モータ２０の脱調に対するロバスト性と低コスト化とを両立させることができる。
３．電気角補正量Δθｃは、δ軸の電気角がｑ軸よりも電気角の遅れた設定角度領域Ａに入るように設定される。この設定角度領域Ａは、負荷増加に対する余裕度、各種誤差分、推定電気角補正フィードバックによって補正可能な角度分、熱性能、アシスト性能を考慮して設定されているため、モータ２０の脱調に対するロバスト性とモータトルク効率とをバランス良く確保することができる。また、必要最小限のアシスト性能を確保することができる。
４．電気角補正量Δθｃの算出にあたっては、δ軸とｑ軸との電気角の相違状態を検出する必要があるが、本実施形態においては、検出値ｅγ／ｅを算出しているため、δ軸とｑ軸との角度差（電気角誤差）まで検出することができる。この結果、δ軸を設定角度領域Ａに適正に維持することができる。また、電気角補正量算出マップを参照して、検出値ｅγ／ｅから電気角補正量Δθｃを算出するため、検出値ｅγ／ｅの不感帯Ｚを設けることで、簡単に設定角度領域Ａを設定することができる。
５．電気角補正量Δθｃの算出にあたっては、推定電気角を１回で補正できる上限値が設定されている。この場合、δ軸の電気角が設定角度領域Ａよりも遅れている場合の上限値Δθｃｍａｘｌａｇよりも、δ軸の電気角が設定角度領域Ａよりも進んでいる場合の上限値Δθｃｍａｘｌｅａｄのほうが大きな値に設定されている。このため、δ軸の電気角がモータ２０の脱調が発生しやすい領域に入っている場合には、電気角補正量Δθｃを大きく設定できるためモータ２０の脱調を速やかに回避することができる。一方、δ軸の電気角がモータトルク効率の低い領域に入っている場合には、安定した制御速度で推定電気角を補正して、モータトルク効率を高めることができる。
６．電気角補正量Δθｃの算出にあたっては、δ軸の電気角が設定角度領域Ａよりも遅れている場合の補正感度よりも、δ軸の電気角が設定角度領域Ａよりも進んでいる場合の補正感度のほうが大きく設定されている。このため、δ軸の電気角がモータ２０の脱調が発生しやすい領域に入っている場合には、電気角補正量Δθｃを大きく設定できるためモータの脱調を速やかに回避することができる。一方、δ軸の電気角がモータトルク効率の低い領域に入っている場合には、安定した制御速度で推定電気角を補正して、モータトルク効率を高めることができる。
７．設定角度領域Ａの範囲（最小遅れ電気角θｍｉｎから最大遅れ電気角θｍａｘまでの角度θｘ）に比べて、ｑ軸から最小遅れ電気角θｍｉｎまでの範囲が小さく設定されている。従って、モータ２０の脱調を抑制しつつ、できるだけモータトルク効率を高い状態に維持することができる。
８．推定誘起電圧ｅの算出にあたって、操舵トルクＴｒの大きさが小さい場合には、誘起電圧ｅに不感帯が設定されない。これにより、推定電気角が固定されないため、操舵ハンドル１１を中立位置から回し始める時に、運転者に操舵操作の引っ掛かりを感じさせない。一方、操舵トルクＴｒの大きさが大きい場合には、誘起電圧ｅに不感帯が設定される。これにより、操舵ハンドル１１が振動しないため、操舵フィーリングが悪化しない。
次に、電気角推定部１１０の変形例について説明する。この変形例の電気角推定部１１０は、電気角誤差検出部１１７、電気角補正量演算部１１８に代えて電気角誤差検出部１１７’、電気角補正量演算部１１８’（ともに図３に括弧書きで符号を付す）を備えている。上述した実施形態における電気角誤差検出部１１７は、電気角誤差Δθｅに対応した検出値ｅγ／ｅを算出するため、電気角補正量演算部１１８において、設定角度領域Ａを正確に設定することができる。これに対して、変形例の電気角誤差検出部１１７’は、γ軸誘起電圧ｅγを計算し、その計算結果を出力する。γ軸誘起電圧ｅγを用いた場合、必ずしも正確な電気角誤差Δθｅを検出することはできないものの、γ軸誘起電圧ｅγの符号（正負）により、δ軸がｑ軸よりも進んでいるのか、遅れているのか、一致しているのかを判断することができる。また、γ軸誘起電圧ｅγの大きさから、ｑ軸に対するδ軸の電気角相違量も推定することができる。
そこで、この変形例においては、電気角誤差検出部１１７’でγ軸誘起電圧ｅγを計算し電気角補正量演算部１１８’に出力する。電気角補正量演算部１１８’は、図１５に示す電気角補正量算出マップを使って電気角補正量Δθｃを算出する。この電気角補正量算出マップは、γ軸誘起電圧ｅγと電気角補正量Δθｃとの関係を設定したものである。この変形例における電気角補正量算出マップは、γ軸誘起電圧ｅγが正の値となるｅγ１からｅγ２までの範囲を、電気角補正量Δθｃがゼロとなる不感帯Ｚ’に設定している。この不感帯Ｚ’は、δ軸が上述した設定角度領域Ａに最も入りやすくなるように予め定めたものである。図中のｅγ０，ｅγ１，ｅγ２，ｅγ３は、実施形態のｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３に対応する。従って、電気角補正量Δθｃの補正感度、および、上限値については、上述した実施形態と同様な値に設定される。これにより、この変形例においても、実施形態と同様の作用効果が得られる。
以上、本実施形態の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。
例えば、本実施形態では、操舵トルクセンサ２１により検出される操舵トルクＴｒの方向をモータ２０の回転方向とみなして推定電気角を演算するが、操舵角センサ等、モータ２０の回転方向を検出できるセンサを備えている場合には、そのセンサの検出値を使ってモータ２０の回転方向を判定するようにしてもよい。
また、本実施形態においては、推定電気角の初期値θｅｂ（ｎ−１）として、回転角センサ２２の異常が検出される直前の実電気角θｅａの値を用いているが、それに代えて固定値など任意の値を用いても良い。これは、初期の推定電気角が実電気角と相違していても、モータ２０が回転しているうちに、電流ベクトルの方向に永久磁石が引き寄せられて同期するからである。
また、本実施形態においては、電気角補正量Δθｃの上限値、および、電気角補正感度を、δ軸の電気角が設定角度領域Ａよりも進んでいる場合と遅れている場合とで異なるように設定しているが、同じ値に設定してもよい。
また、本実施形態においては、設定角度領域Ａを設けて、δ軸の電気角がこの設定角度領域Ａに入るように推定電気角を補正しているが、設定角度領域Ａを設けずにδ軸の電気角がｑ軸の電気角よりも設定角度遅れるように推定電気角を補正するようにしてもよい。
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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