(57)【要約】【課題】  システムを大型化することなく、ステアリング機構１０に逆入力が働いた場合に操舵ハンドル１１が回されることを抑制する。【解決手段】  逆入力検出部２００は、逆入力により操舵ハンドル１１が回される逆入力状態を検出すると、逆入力判定フラグＦを「０」から「１」に変更する。補償トルク出力制御部１１５は、逆入力状態が検出されたとき（Ｆ＝１）、トータル補償トルクＴｂ（＝Ｔｂ１＋Ｔｂ２）を出力しないようにして、目標アシストトルクＴ＊にトータル補償トルクＴｂが含まれないようにする。従って、目標アシストトルクＴ＊がトータル補償トルクＴｂの影響で小さくなることがない。【選択図】  図２
2011218878.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電動モータと、
ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記検出された操舵トルクに基づいて基本アシストトルクを演算する基本アシストトルク演算手段と、
前記基本アシストトルクを補償するための補償トルクを演算する補償トルク演算手段と、
前記基本アシストトルクと前記補償トルクとを加算した目標アシストトルクを演算する目標アシストトルク演算手段と、
前記目標アシストトルクに基づいて前記電動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、
タイヤからの逆入力により操舵輪が高速で転舵されてしまう逆入力状態を検出する逆入力状態検出手段と、
前記逆入力状態が検出されたときに、前記目標アシストトルク演算手段の演算する目標アシストトルクが前記補償トルクにより減少しないように、あるいは減少する量が少なくなるように、前記補償トルクを用いた前記目標アシストトルクの演算方法を変更する逆入力時目標アシストトルク変更手段と
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】
前記補償トルク演算手段により演算される補償トルクは、前記逆入力状態となる状況においては前記目標アシストトルクを減らす方向となる値に設定される特定補償トルクを含み、
前記逆入力時目標アシストトルク変更手段は、前記逆入力状態が検出されたときに、前記基本アシストトルクに加算する前記特定補償トルクの大きさを減少させ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】
前記逆入力時目標アシストトルク変更手段は、前記逆入力状態が検出されたときに、前記基本アシストトルクに前記特定補償トルクを加算しないように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】
前記特定補償トルクは、前記操舵トルクの大きさを時間微分したトルク微分値にしたがって、前記トルク微分値が正の大きな値になるほど正の大きな値となり、前記トルク微分値が負の大きな値になるほど負の大きな値となるように設定されることを特徴とする請求項２または請求項３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５】
前記特定補償トルクは、前記電動モータの回転速度にしたがって、前記回転速度が前記操舵トルクと同じ方向で大きな値になるほど正の大きな値となり、前記回転速度が操舵トルクと反対方向で大きな値になるほど負の大きな値となるように設定される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】
前記モータ制御手段は、
前記電動モータに流す電流の上限値を制限する電流制限手段と、
前記逆入力状態が検出されたときに、前記電流制限手段による電流制限を解除させる電流制限解除手段と
を備えたことを特徴とする請求項１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】
前記モータ制御手段は、
前記電動モータに印加する電圧の上限値を制限する電圧制限手段と、
前記逆入力状態が検出されたときに、前記電圧制限手段による電圧制限を解除させる電圧制限解除手段と
を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６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、電動モータの駆動により運転者の操舵操作をアシスト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、電動モータの出力トルクをステアリング機構のステアリングシャフトやラックバーなどに伝達することによって、運転者の操舵操作をアシストする装置として知られている。車両の走行中において、例えば、タイヤが縁石に衝突したケースなど、タイヤからステアリング機構に大きな力が入力した場合には、車輪が転舵しラックバーに大きな軸力が働く。これにより、運転者の操舵操作や電動モータの操舵アシストにかかわらず、ラックバーが軸方向に移動するとともに、ラックバーに連結されたステアリングシャフトが回転する。このようにタイヤからステアリング機構に逆入力が働いて、運転者の意志に反して車輪が転舵されてしまう状態を逆入力状態と呼ぶ。逆入力が大きい場合には、ラックバーの先端に設けたラックエンド部材が、ラックハウジングに形成されたストッパ部に衝突し、ステアリング機構に衝撃力が働く。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に提案された電動パワーステアリング装置においては、電動モータの回転力をクラッチを介してステアリング機構に伝達するように構成し、逆入力状態を検出したときにクラッチを離脱させて、電動モータの慣性トルクがステアリング機構に伝達しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−８８３９号
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、上述の電動パワーステアリング装置では、クラッチ機構やクラッチ駆動回路を設ける必要があり、システムが大型化してしまい、小型軽量化、低コスト化に対して好ましくない。
【０００６】
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、システムを大型化することなく、ステアリング機構に逆入力が働いた場合に操舵ハンドルが回されることを抑制することにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生する電動モータ（２０）と、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（２２）と、前記検出された操舵トルクに基づいて基本アシストトルクを演算する基本アシストトルク演算手段（１１１，２１１，３１１）と、前記基本アシストトルクを補償するための補償トルクを演算する補償トルク演算手段（１１２，１１３，２１２，３１２）と、前記基本アシストトルクと前記補償トルクとを加算した目標アシストトルクを演算する目標アシストトルク演算手段（１１６，２１６，３１６）と、前記目標アシストトルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段（３０，１２０，１３０，１４０，１５１，１５２，１５３，１５４）とを備えた電動パワーステアリング装置において、
タイヤからの逆入力により操舵輪が高速で転舵されてしまう逆入力状態を検出する逆入力状態検出手段（２００）と、前記逆入力状態が検出されたときに、前記目標アシストトルク演算手段の演算する目標アシストトルクが前記補償トルクにより減少しないように、あるいは減少する量が少なくなるように、前記補償トルクを用いた前記目標アシストトルクの演算方法を変更する逆入力時目標アシストトルク変更手段（１１５，２１５，３１２）とを備えたことにある。
【０００８】
本発明においては、基本アシストトルク演算手段がステアリング機構に入力された操舵トルク（例えば、ステアリングシャフトに入力された操舵トルク）に基づいて基本アシストトルクを演算し、補償トルク演算手段が基本アシストトルクを補償するための補償トルクを演算し、目標アシストトルク演算手段が基本アシストトルクと補償トルクとを加算した目標アシストトルクを演算する。補償トルクは、運転者の操舵フィーリングを向上させるために基本アシストトルクに加算するトルクであり、例えば、操舵パラメータ（操舵角、操舵速度、操舵トルク微分値）等に基づいて演算される。そして、モータ制御手段が目標アシストトルクに基づいて電動モータを駆動制御する。これにより、運転者の操舵操作に対して適切な操舵アシストが得られる。
【０００９】
タイヤからステアリング機構に大きな逆入力が加わった場合、車輪が急激に転舵され、これに伴って、運転者の意志に反して操舵ハンドルが回されてしまう。こうした状況においては、電動モータで逆入力に対して大きな抵抗力を発生させれば、操舵ハンドルが回されることを抑制できる。しかし、逆入力状態となる状況においては、補償トルクが目標アシストトルクを減らす方向となる値に設定される場合がある。そうした場合においては、モータ制御手段により駆動制御される電動モータの制御量（目標電流値）が補償トルクにより減少してしまい、電動モータで逆入力に対する大きな抵抗力を発生させることができなくなる。
【００１０】
そこで、本発明においては、逆入力状態検出手段がタイヤからの逆入力により操舵輪が高速で転舵されてしまう逆入力状態を検出する。そして、逆入力状態検出手段により逆入力状態が検出されたとき、逆入力時目標アシストトルク変更手段が、目標アシストトルク演算手段が演算する目標アシストトルクが補償トルクにより減少しないように、あるいは、減少する量が少なくなるように、補償トルクを用いた目標アシストトルクの演算方法を変更する。これにより、モータ制御手段により駆動制御される電動モータの制御量を大きくすることができ、電動モータに大きな電流を流して、逆入力に対する大きな抵抗力を発生させることができる。
【００１１】
従って、本発明によれば、ステアリングシステムを大型化することなく、ステアリング機構に逆入力が働いた場合に操舵ハンドルが回されることを良好に抑制することができる。また、ラックエンド部材がストッパ部に衝突したときに発生する衝撃や衝突音を低減することができる。これらの結果、逆入力により運転者に与える不快感を低減することができる。また、高出力の電動モータやモータ駆動回路を用いることなく、既存のシステム構成をそのまま使用して実施することができるため、小型軽量、低コストといったニーズに応えることができる。
【００１２】
本発明の他の特徴は、前記補償トルク演算手段により演算される補償トルクは、前記逆入力状態となる状況においては前記目標アシストトルクを減らす方向となる値に設定される特定補償トルクを含み、前記逆入力時目標アシストトルク変更手段は、前記逆入力状態が検出されたときに、前記基本アシストトルクに加算する前記特定補償トルクの大きさを減少させることにある。
【００１３】
本発明においては、補償トルク演算手段により演算される補償トルクとして、逆入力状態となる状況においては目標アシストトルクを減らす方向となる値に設定される特定補償トルクが含まれている。そして、逆入力時目標アシストトルク変更手段は、逆入力状態が検出されたときに、基本アシストトルクに加算する特定補償トルクの大きさ（絶対値）を減少させる。従って、確実に、目標アシストトルクが減少しないようにする、あるいは、目標アシストトルクの減少する量を少なくすることができる。尚、「特定補償トルクの大きさを減少させる」とは、特定補償トルクをゼロにすることも含まれる。
【００１４】
本発明の他の特徴は、前記逆入力時目標アシストトルク変更手段は、前記逆入力状態が検出されたときに、前記基本アシストトルクに前記特定補償トルクを加算しないようにすることにある。
【００１５】
本発明によれば、逆入力状態が検出されたときには、特定補償トルクが基本アシストトルクに加算されない。従って、確実に、目標アシストトルクが減少しないようにすることができる。
【００１６】
本発明の他の特徴は、前記特定補償トルクは、前記操舵トルクの大きさを時間微分したトルク微分値にしたがって、前記トルク微分値が正の大きな値になるほど正の大きな値となり、前記トルク微分値が負の大きな値になるほど負の大きな値となるように設定されることにある。
【００１７】
本発明においては、操舵トルクの大きさを時間微分したトルク微分値にしたがって特定補償トルクが設定される。この場合、特定補償トルクは、トルク微分値が正の大きな値になるほど正の大きな値となり、トルク微分値が負の大きな値になるほど負の大きな値となるように設定される。本明細書においては、「大きさ」「大きな値」とは、絶対値を表すものである。従って、「負の大きな値」とは、負の値であって、その絶対値が大きいことを表す。
【００１８】
このように設定される特定補償トルクを基本アシストトルクに加算した場合には、運転者がハンドル操作したときのアシストトルクの発生の遅れを補償してシステムの安定化を図ることができる。ところが、タイヤからステアリング機構に大きな逆入力が加わったときには、操舵トルクが急激に増加するとともに大きく脈動するため、トルク微分値は、正と負とに交互に切り替わる。このとき、操舵トルクが非常に大きいために基本アシストトルクは、目標アシストトルクの上限値に達している。従って、トルク微分値が正となるときには、特定補償トルク（＞０）を加算しても目標アシストトルクは増加しない。一方、トルク微分値が負となるときには、特定補償トルク（＜０）を加算すると目標アシストトルクが大きく減少してしまう。従って、特定補償トルクは、実質的に負の大きなトルク（基本アシストトルクに対して反対方向の大きなトルク）を発生させるものとなる。このため、特定補償トルクをそのまま基本アシストトルクに加算してしまうと、目標アシストトルクが大きく減少してしまうことになる。
【００１９】
そこで、本発明においては、逆入力状態が検出されたときに、特定補償トルクの大きさを減少させる、あるいは、加算しないようにすることで、電動モータに大きな電流を流して、逆入力に対する大きな抵抗力を発生させる。従って、快適な操舵フィーリング（安定性確保）と、逆入力状態における操舵ハンドルの制動とを両立させることができる。
【００２０】
本発明の他の特徴は、前記特定補償トルクは、前記電動モータの回転速度にしたがって、前記回転速度が前記操舵トルクと同じ方向で大きな値になるほど正の大きな値となり、前記回転速度が操舵トルクと反対方向で大きな値になるほど負の大きな値となるように設定されることにある。
【００２１】
本発明においては、電動モータの回転速度にしたがって特定補償トルクが設定される。この場合、特定補償トルクは、回転速度が操舵トルクと同じ方向で大きな値になるほど正の大きな値となり、回転速度が操舵トルクと反対方向で大きな値になるほど負の大きな値となるように設定される。
【００２２】
このように設定される特定補償トルクを基本アシストトルクに加算した場合には、運転者が操舵ハンドルを中立位置方向に戻すときの戻り性能を向上させることができる。ところが、タイヤからステアリング機構に大きな逆入力が加わったときには、電動モータが回されることになるため、操舵トルクの方向と電動モータの回転方向とは互いに反対方向となる。しかも、電動モータは、非常に速い速度で回される。従って、特定補償トルクは、負の大きなトルクを発生させるものとなる。このため、特定補償トルクをそのまま基本アシストトルクに加算してしまうと、目標アシストトルクが大きく減少してしまうことになる。
【００２３】
そこで、本発明においては、逆入力状態が検出されたときに、特定補償トルクの大きさを減少させる、あるいは、加算しないようにすることで、電動モータに大きな電流を流して、逆入力に対する大きな抵抗力を発生させる。従って、快適な操舵フィーリング（良好な戻し性能）と、逆入力状態における操舵ハンドルの制動とを両立させることができる。
【００２４】
本発明の他の特徴は、前記モータ制御手段は、前記電動モータに流す電流の上限値を制限する電流制限手段（１２３）と、前記逆入力状態が検出されたときに、前記電流制限手段による電流制限を解除させる電流制限解除手段（２００）とを備えたことにある。
【００２５】
本発明によれば、通常時においては、電流制限手段により、電動モータに流す電流の上限値が制限されている。このため、上限値を超える電流を電動モータに流すことができない。一方、逆入力状態が検出されたときには、電流制限解除手段が電流制限手段による電流制限を解除させる。従って、逆入力状態においては、大きな目標アシストトルクに基づいて設定される大電流を電動モータに流すことができ、逆入力に対する大きな抵抗力を発生させることができる。
【００２６】
本発明の他の特徴は、前記モータ制御手段は、前記電動モータに印加する電圧の上限値を制限する電圧制限手段（１４３）と、前記逆入力状態が検出されたときに、前記電圧制限手段による電圧制限を解除させる電圧制限解除手段（２００）とを備えたことにある。
【００２７】
本発明によれば、通常時においては、電圧制限手段により、電動モータに印加する電圧の上限値が制限されている。このため、上限値を超える電圧を電動モータに印加することができない。一方、逆入力状態が検出されたときには、電圧制限解除手段が電圧制限手段による電圧制限を解除させる。従って、逆入力状態においては、大きな目標アシストトルクに基づいて設定される大電流を電動モータに流すことができ、逆入力に対する大きな抵抗力を発生させることができる。
【００２８】
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】
【００２９】
【図１】電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】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】基本アシストマップを表すグラフである。
【図４】第１補償マップを表すグラフである。
【図５】第２補償マップを表すグラフである。
【図６】逆入力検出ルーチンを表すフローチャートである。
【図７】第１変形例としての目標アシストトルク演算部の機能ブロック図である。
【図８】第２変形例としての目標アシストトルク演算部の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
この電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル１１の操舵操作により操舵輪である左前輪Ｗflと右前輪Ｗfrと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。
【００３２】
ステアリング機構１０は、操舵ハンドル１１の回動操作に連動したステアリングシャフト１２の軸線周りの回転をラックアンドピニオン機構１３によりラックバー１４の左右方向のストローク運動に変換して、このラックバー１４のストローク運動により左前輪Ｗflと右前輪Ｗfrとを転舵するようになっている。ステアリングシャフト１２は、操舵ハンドル１１を上端に連結したメインシャフト１２ａと、ラックアンドピニオン機構１３と連結されるピニオンシャフト１２ｃと、メインシャフト１２ａとピニオンシャフト１２ｃとをユニバーサルジョイント１２ｄ，１２ｅを介して連結するインターミディエイトシャフト１２ｂとから構成される。
【００３３】
ラックバー１４は、ギヤ部１４ａがラックハウジング１５内に収納され、その左右両端がラックハウジング１５から露出してタイロッド１６と連結される。左右のタイロッド１６の他端は、左右前輪Ｗfl，Ｗfrに設けられたナックル１７に接続される。ラックバー１４のタイロッド１６との連結部には、ラックエンド部材１８が設けられている。一方、ラックハウジング１５の両端には、ストッパ部１５ａが形成されている。ラックバー１４は、ラックエンド部材１８とストッパ部１５ａとの当接により、その左右のストローク移動範囲が機械的に制限される。以下、ラックバー１４がストッパ部１５ａにより移動制限される位置をストロークエンドと呼ぶ。また、左前輪Ｗflと右前輪Ｗfrとを単に操舵輪Ｗと呼ぶ。
【００３４】
ステアリングシャフト１２（メインシャフト１２ａ）には減速ギヤ１９を介して電動モータ２０が組み付けられている。電動モータ２０は、例えば、３相同期式永久磁石モータ（ブラシレスＤＣモータ）が使用される。電動モータ２０は、ハウジング内に固定されたステータを備え、ステータに巻かれたコイルに３相電流を流すことにより３相回転磁界を形成し、この３相回転磁界内を永久磁石を固着したロータが３相電流に応じて回転するものである。電動モータ２０は、ロータの回転により減速ギヤ１９を介してステアリングシャフト１２をその中心軸周りに回転駆動して、操舵ハンドル１１の回動操作に対してアシストトルクを付与する。
【００３５】
電動モータ２０には、回転角センサ２１が設けられる。この回転角センサ２１は、電動モータ２０内に組み込まれ、電動モータ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、あるいは、ホールセンサにより構成される。回転角センサ２１は、電動モータ２０の回転角θｍに応じた検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。アシストＥＣＵ１００は、この検出信号から電動モータ２０の電気角θｅを演算する。尚、電動モータ２０の電気角θｅは、回転角センサ２１を用いずに、電動モータ２０で発生する逆起電力に基づいて推定するようにしてもよい。
【００３６】
ステアリングシャフト１２（メインシャフト１２ａ）には、操舵ハンドル１１と減速ギヤ１９との間に操舵トルクセンサ２２が設けられている。操舵トルクセンサ２２は、ステアリングシャフト１２（メインシャフト１２ａ）に介装されているトーションバー（図示略）に働いた捩り力を、操舵ハンドル１１から入力された操舵トルクＴとして検出する。例えば、トーションバーの両端にレゾルバを設け、この２つのレゾルバにより検出される回転角度の差に基づいて操舵トルクＴを検出する。
【００３７】
操舵トルクＴは、その大きさだけでなく、トーションバーの捩れ方向である操舵方向が符号（正負）により識別される。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、他の回転角センサ等により検出することもできる。
【００３８】
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）から電動モータ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。
【００３９】
モータ駆動回路３０には、電動モータ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、３相のうちの２相（例えば、Ｕ相とＶ相）の電流の大きさと向き（正負）を検出し、検出した電流ｉｕ，ｉｖを表す検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。Ｗ相の電流ｉｗは、他の２相の電流（ｉｕ，ｉｖ）から計算することができるため（ｉｗ＝−（ｉｕ＋ｉｖ））、本実施形態では２相のみを電流センサ３８にて検出するが、３相とも電流センサ３８にて検出するようにしてもよい。
【００４０】
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。これにより電動モータ２０の駆動電圧が目標電圧に調整される。尚、図中に回路記号で示すように、スイッチング素子３１〜３６を構成するＭＯＳＦＥＴには、構造上ダイオードが寄生している。
【００４１】
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２２、回転角センサ２１、電流センサ３８、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Ｔ、回転角θｍ、モータ電流ｉｕ，ｉｖ、車速Ｓｐ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）が得られるように電流指令値を算出し、その電流指令値で表される電流が電動モータ２０に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。この電動モータ２０の駆動制御にあたっては、２相回転磁束座標系（ｄ−ｑ座標系）で記述されるベクトル制御が用いられる。電動モータ２０の駆動制御については後述する。
【００４２】
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の一般的な車載用のバッテリ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。
【００４３】
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電動モータ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、連結ライン９０を介して、主電源リレー８８よりも負荷側となる駆動系電源ライン８６にも接続される。また、制御系電源ライン８５には、イグニッションスイッチ８７よりも負荷側（アシストＥＣＵ１００側）にダイオード８９がアノードを車載電源装置８０側に向けて設けられる。連結ライン９０には、ダイオード９１が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。
【００４４】
次に、アシストＥＣＵ１００が行う電動モータ２０の制御について説明する。アシストＥＣＵ１００は、電動モータ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電動モータ２０の回転を制御する。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、モータトルクを発生させるように作用する。一方、ｄ軸電流は、モータトルクを発生させるように作用しなく、弱め界磁制御に使用される。
【００４５】
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２１により検出される回転角信号から求められる。電気角θｅは、Ｕ相コイルを貫く軸とｄ軸とのなす角度となる。
【００４６】
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実行されるアシスト制御処理を表す機能ブロック図である。各機能部は、イグニッションスイッチのオン操作により起動し、所定の短い演算周期にて処理を繰り返す。
【００４７】
アシストＥＣＵ１００は、目標アシストトルク演算部１１０を備える。目標アシストトルク演算部１１０は、基本アシストトルク演算部１１１と、第１補償トルク演算部１１２と、第２補償トルク演算部１１３と、補償トルク加算部１１４と、補償トルク出力制御部１１５と、トータル加算部１１６とを備える。基本アシストトルク演算部１１１は、操舵トルクセンサ２２から出力される操舵トルクＴおよび車速センサ２５から出力される車速Ｓｐを入力して、図３に示す基本アシストマップを参照することにより基本アシストトルクＴａを演算する。この基本アシストマップにおいて、基本アシストトルクＴａは、操舵トルクＴの増加にしたがって増加するとともに車速Ｓｐの増加にしたがって減少するように設定される。この基本アシストトルクＴａは、操舵トルクＴの方向（符号で識別される）と同じ方向に設定される。本実施形態においては、ＲＯＭ内に記憶した基本アシストマップを用いて基本アシストトルクＴａを演算するように構成するが、基本アシストマップに代えて操舵トルクＴおよび車速Ｓｐに応じて変化する基本アシストトルクＴａを定義した関数を記憶しておき、その関数を用いて基本アシストトルクＴａを計算するようにしてもよい。また、基本アシストトルクＴａは、車速Ｓｐに応じて可変せずに、操舵トルクＴのみから設定するようにしてもよい。
【００４８】
第１補償トルク演算部１１２は、操舵トルクセンサ２２から出力される操舵トルクＴを入力し、操舵トルクＴを時間で微分したトルク微分値Ｔ’を演算し、図４に示す第１補償マップを参照することにより第１補償トルクＴｂ１を演算する。この第１補償マップにおいて、第１補償トルクＴｂ１は、トルク微分値Ｔ’が正の場合、つまり、操舵トルクＴの大きさが増加している場合には、正の値をとり、トルク微分値Ｔ’が大きくなるほど、その大きさ（絶対値）が大きくなるように設定される。一方、トルク微分値Ｔ’が負の場合、つまり、操舵トルクＴの大きさが減少している場合には、第１補償トルクＴｂ１は、負の値をとり、トルク微分値Ｔ’が負の大きな値（絶対値が大きな値）になるほど負の大きな値（絶対値が大きな値）になるように設定される。
【００４９】
また、第１補償マップにはトルク微分値Ｔ’の不感帯が設けられており、トルク微分値Ｔ’がゼロを中心とした所定範囲に入る場合（−Ａ≦Ｔ’≦Ａ）には、第１補償トルクＴｂ１はゼロに設定される。本実施形態においては、ＲＯＭ内に記憶した第１補償マップを用いて第１補償トルクＴｂ１を演算するように構成するが、第１補償マップに代えてトルク微分値Ｔ’に応じて変化する第１補償トルクＴｂ１を定義した関数を記憶しておき、その関数を用いて第１補償トルクＴｂ１を計算するようにしてもよい。
【００５０】
この第１補償トルクＴｂ１は、運転者がハンドル操作したときのアシストトルクの発生の遅れを補償してシステムの安定化を図るものである。
【００５１】
尚、第１補償トルクＴｂ１および後述する第２補償トルクＴｂ２は、操舵トルクＴと同じ方向となるトルクを正の値で、操舵トルクＴと反対方向となるトルクを負の値で表す。
【００５２】
第２補償トルク演算部１１３は、後述する回転速度演算部１５５により演算された電動モータ２０の回転速度ωを入力し、図５に示す第２補償マップを参照することにより第２補償トルクＴｂ２を演算する。この第２補償マップにおいて、第２補償トルクＴｂ２は、回転速度ωが操舵トルクＴに対して正となる場合、つまり、電動モータ２０の回転方向が操舵トルクＴの向きと同じ方向となる場合には、正の値をとり、回転速度ωが大きくなるほど、その大きさ（絶対値）が大きくなるように設定される。一方、回転速度ωが操舵トルクＴに対して負となる場合、つまり、電動モータ２０の回転方向が操舵トルクＴの向きと反対方向となる場合には、第２補償トルクＴｂ２は、負の値をとり、回転速度ωが負の大きな値（絶対値が大きな値）になるほど負の大きな値（絶対値が大きな値）になるように設定される。
【００５３】
また、第２補償マップには回転速度ωの不感帯が設けられており、回転速度ωがゼロを中心として所定範囲に入る場合（−Ｂ≦ω≦Ｂ）には、第２補償トルクＴｂ２はゼロに設定される。本実施形態においては、ＲＯＭ内に記憶した第２補償マップを用いて第２補償トルクＴｂ２を演算するように構成するが、第２補償マップに代えて回転速度ωに応じて変化する第２補償トルクＴｂ２を定義した関数を記憶しておき、その関数を用いて第２補償トルクＴｂ２を計算するようにしてもよい。
【００５４】
この第２補償トルクＴｂ２は、操舵ハンドル１１を中立位置方向に戻すときの戻り性能を向上させるものである。
【００５５】
第１補償トルク演算部１１２により演算された第１補償トルクＴｂ１と、第２補償トルク演算部１１３により演算された第２補償トルクＴｂ２は、補償トルク加算部１１４に出力される。補償トルク加算部１１４は、第１補償トルクＴｂ１と第２補償トルクＴｂ２とを加算し、その加算結果（Ｔｂ１＋Ｔｂ２）を補償トルク出力制御部１１５に出力する。
【００５６】
補償トルク出力制御部１１５は、補償トルク加算部１１４から出力される加算結果（Ｔｂ１＋Ｔｂ２）とは別に、後述する逆入力検出部２００から出力される逆入力判定フラグＦを入力し、逆入力判定フラグＦが「０」の場合には、トータル補償トルクＴｂとして、加算結果（Ｔｂ１＋Ｔｂ２）をそのまま出力する。一方、逆入力判定フラグＦが「１」の場合には、トータル補償トルクＴｂを出力しない。従って、補償トルク出力制御部１１５の出力であるトータル補償トルクＴｂは、逆入力判定フラグＦが「０」の場合には、（Ｔ１＋Ｔ２）となり、逆入力判定フラグＦが「１」の場合にはゼロとなる。
【００５７】
基本アシストトルク演算部１１１により演算された基本アシストトルクＴａと、補償トルク出力制御部１１５から出力されたトータル補償トルクＴｂは、トータル加算部１１６に入力される。トータル加算部１１６は、基本アシストトルクＴａとトータル補償トルクＴｂとを加算し、その加算結果（Ｔａ＋Ｔｂ）を最終的な目標アシストトルクＴ＊として設定する。尚、トータル加算部１１６は、予め設定した目標アシストトルクＴ＊の上限値を記憶しており、演算した目標アシストトルクＴ＊が上限値を超える場合には、目標アシストトルクＴ＊を上限値に設定する。
【００５８】
アシストＥＣＵ１００は、２軸電流指令部１２０を備える。２軸電流指令部１２０は、ｑ軸指令電流ｉｑ＊を演算するｑ軸電流演算部１２１と、ｄ軸指令電流ｉｄ＊を演算するｄ軸電流演算部１２２と、ｑ軸指令電流ｉｑ＊の上限値を設定するｑ軸電流上限設定部１２３とから構成される。
【００５９】
ｑ軸電流演算部１２１は、目標アシストトルク演算部１１０により演算された目標アシストトルクＴ＊を入力し、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＊（ｑ軸目標電流値）を算出する。ｑ軸指令電流ｉｑ＊は、モータ駆動回路３０のスイッチング素子３１〜３６の過電流保護のために、ｑ軸電流上限設定部１２３からの指令により、その上限値（最大値）が設定される。従って、ｑ軸電流演算部１２１は、目標アシストトルクＴ＊から算出されたｑ軸指令電流ｉｑ＊が、ｑ軸電流上限設定部１２３により指令されるｑ軸電流上限値ｉｑlimを上回る場合には、ｑ軸指令電流ｉｑ＊をｑ軸電流上限値ｉｑlimに設定する。
【００６０】
ｑ軸電流上限設定部１２３は、逆入力検出部２００から出力される逆入力判定フラグＦ入力し、逆入力判定フラグＦが「０」の場合には、ｑ軸電流上限値ｉｑlimをｑ軸電流演算部１２１に出力し、逆入力判定フラグＦが「１」の場合には、ｑ軸電流上限値ｉｑlimを出力しない。つまり、逆入力判定フラグＦが「１」の場合には、ｑ軸電流演算部１２１に対して電流制限を解除する。従って、ｑ軸電流演算部１２１は、電流制限されることなく、目標アシストトルクＴ＊に応じたｑ軸指令電流ｉｑ＊を算出する。
【００６１】
ｄ軸電流演算部１２２は、後述する回転速度演算部１５５により演算された電動モータ２０の回転速度ωを入力し、回転速度ωに応じたｄ軸指令電流ｉｄ＊（ｄ軸目標電流値）を演算する。ｄ軸指令電流ｉｄ＊は、回転速度ωの大きさが設定値ω１以下の場合にはゼロ（ｉｄ＊＝０）に設定され、回転速度ωの大きさが設定値ω１を越える場合には、回転速度ωの増加にしたがって弱め界磁が増加するように設定される。尚、本実施形態においては、電動モータ２０の高速回転時に弱め界磁制御用のｄ軸電流を流すが、弱め界磁制御を行わない構成でもよい。この場合は、ｄ軸指令電流ｉｄ＊は常にゼロ（ｉｄ＊＝０）に設定すればよい。
【００６２】
このように演算されたｑ軸指令電流ｉｑ＊とｄ軸指令電流ｉｄ＊は、偏差演算部１３０に出力される。偏差演算部１３０は、ｑ軸電流偏差演算部１３１とｄ軸電流偏差演算部１３２とから構成される。ｑ軸電流偏差演算部１３１は、ｑ軸指令電流ｉｑ＊からｑ軸実電流ｉｑを減算した偏差Δｉｑを演算する。ｄ軸電流偏差演算部１３２は、ｄ軸指令電流ｉｄ＊からｄ軸実電流ｉｄを減算した偏差Δｉｄを演算する。
【００６３】
ｑ軸実電流ｉｑおよびｄ軸実電流ｉｄは、電動モータ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座標系の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座標系の２相電流ｉｄ，ｉｑへの変換は、３相／２相座標変換部１５３によって行われる。３相／２相座標変換部１５３は、電気角演算部１５４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（＝−（ｉu＋ｉv））をｄ−ｑ座標系の２相電流ｉｄ，ｉｑに変換する。
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】
2011218878.tif 000003
【００６４】
偏差演算部１３０から出力された偏差Δｉｑ，Δｉｄは、フィードバック制御部１４０に出力される。フィードバック制御部１４０は、ｑ軸指令電圧ｖｑ＊を演算するｑ軸電流フィードバック制御部１４１と、ｄ軸指令電圧ｖｄ＊を演算するｄ軸電流フィードバック制御部１４２と、ｑ軸指令電圧ｖｑ＊とｄ軸指令電圧ｖｄ＊との上限値を設定する電圧上限設定部１４３とから構成される。
【００６５】
ｑ軸電流フィードバック制御部１４１は、偏差Δｉｑを使った比例積分制御（ＰＩ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、つまり、ｑ軸実電流ｉｑがｑ軸指令電流ｉｑ＊と等しくなるためのｑ軸指令電圧ｖｑ＊を演算する。ｄ軸電流フィードバック制御部１４２は、偏差Δｉｄを使った比例積分制御（ＰＩ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、つまり、ｄ軸実電流ｉｄがｄ軸指令電流ｉｄ＊と等しくなるためのｄ軸指令電圧ｖｄ＊を演算する。
【００６６】
電圧上限設定部１４３は、電動パワーステアリング装置での消費電力を制限するために、ｑ軸指令電圧ｖｑ＊の上限値とｄ軸指令電圧ｖｄ＊の上限値とを設定し、設定したｑ軸電圧上限値ｖｑlim、ｄ軸電圧上限値ｖｄlimを、それぞれｑ軸電流フィードバック制御部１４１、ｄ軸電流フィードバック制御部１４２に出力する。電圧上限設定部１４３は、ｑ軸指令電流ｉｑ＊が大きくなるほど小さくなるｑ軸電圧上限値ｖｑlimを設定し、ｄ軸指令電流ｉｄ＊が大きくなるほど小さくなるｄ軸電圧上限値ｖｄlimを設定する。従って、ｑ軸電流フィードバック制御部１４１、ｄ軸電流フィードバック制御部１４２は、電圧上限設定部１４３から指令されたｑ軸電圧上限値ｖｑlim、ｄ軸電圧上限値ｖｄlimを上限にしてｑ軸指令電圧ｖｑ＊、ｄ軸指令電圧ｖｄ＊を演算する。
【００６７】
電圧上限設定部１４３は、逆入力検出部２００から出力される逆入力判定フラグＦ入力し、逆入力判定フラグＦが「０」の場合には、上記のように設定したｑ軸電圧上限値ｖｑlim、ｄ軸電圧上限値ｖｄlimをｑ軸電流フィードバック制御部１４１、ｄ軸電流フィードバック制御部１４２に出力するが、逆入力判定フラグＦが「１」の場合には、ｑ軸電圧上限値ｖｑlim、ｄ軸電圧上限値ｖｄlimを出力しない。つまり、逆入力判定フラグＦが「１」の場合には、ｑ軸電流フィードバック制御部１４１、ｄ軸電流フィードバック制御部１４２に対して電圧制限を解除する。従って、ｑ軸電流フィードバック制御部１４１、ｄ軸電流フィードバック制御部１４２は、電圧制限されることなく、偏差Δｉｑ、偏差Δｉｄに応じたｑ軸指令電圧ｖｑ＊、ｄ軸指令電圧ｖｄ＊を演算する。
【００６８】
フィードバック制御部１４０により演算された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１５１に出力される。２相／３相座標変換部１５１は、電気角演算部１５４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１５２に出力する。ＰＷＭ信号発生部１５２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。これにより電動モータ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。
【００６９】
回転角センサ２１から出力される回転検出信号は、電気角演算部１５４に出力される。電気角演算部１５４は、回転角センサ２１により出力された回転検出信号から電動モータ２０の電気角θｅを演算し、演算した電気角θｅを３相／２相座標変換部１５３，２相／３相座標変換部１５１、回転速度演算部１５５に出力する。回転速度演算部１５５は、電気角演算部１５４から出力された電気角θｅを時間で微分することにより電動モータ２０の回転速度ωを演算する。その回転速度ωは、第２補償トルク演算部１１３，ｄ軸電流演算部１２２，逆入力検出部２００に出力される。回転速度ωは、電動モータ２０の回転方向（左右）を識別するために、回転方向に応じた符号（正負）が付与される。尚、上述した第２補償マップにおける回転速度の符号（正負）は、操舵トルクＴに対する方向を表しており、ここでいう回転方向とは相違する。
【００７０】
尚、電気角θｅの検出にあたっては、電気角θｅの検出に必要な演算時間を考慮し、演算による遅れ時間に対応する角度だけ電気角θｅを進めるように補正する電気角補正部（図示略）を電気角演算部１５４に組み込んでも良い。この場合、電気角補正部は、電動モータ２０の回転速度ωに比例した遅れ時間に対応する角度だけ電気角θｅを進めるとよい。また、電気角θｅは、回転角センサ２１を用いずに、電動モータ２０で発生する逆起電力に基づいて推定するようにしてもよい。
【００７１】
次に、逆入力検出部２００について説明する。車両の走行中において、前輪タイヤが縁石等の路面突起物に衝突したケースのように、タイヤからステアリング機構１０に大きな逆入力が加わった場合には、操舵輪Ｗが急激に転舵される。このため、ラックバー１４が軸方向に移動し、ラックバー１４に連結されたステアリングシャフト１２とともに操舵ハンドル１１が高速で回転する。そして、ラックバー１４がストロークエンドに達したときに、ラックエンド部材１８とストッパ部１５ａとが衝突してステアリング機構１０に衝撃力が働く。逆入力検出部２００は、ステアリング機構１０に働く衝撃力を弱めるために、ラックバー１４がストロークエンドに達する前に、こうした逆入力状態を検出する機能部である。
【００７２】
逆入力検出部２００の処理については、図６のフローチャートを用いて説明する。図６は、逆入力検出部２００が実行する逆入力検出ルーチンを表す。逆入力検出ルーチンは、所定の短い周期で繰り返し実行される。
【００７３】
逆入力検出ルーチンが起動すると、逆入力検出部２００は、ステップＳ２０１において、逆入力判定フラグＦが「０」に設定されているか否かを判断する。この逆入力判定フラグＦは、後述する処理から分かるように、逆入力状態であると判定されているときに「１」に設定され、逆入力状態であると判定されていないときに「０」に設定されるもので、本ルーチンの起動時においては、初期値として「０」に設定されている。従って、ここでは、逆入力判定フラグＦは「０」に設定されているため、逆入力検出部２００は、その処理をステップＳ２０２に進める。
【００７４】
逆入力検出部２００は、ステップＳ２０２において、操舵トルクセンサ２２により検出される操舵トルクＴと、回転速度演算部１５５から出力される回転速度ωを読み込む。続いて、ステップＳ２０３において、操舵トルクＴの符号Ｓign（Ｔ）と回転速度ωの符号Ｓign(ω）とが相違するか否かを判断する。操舵トルクＴおよび回転速度ωは、その向きに応じた符号（正負）が付けられる。従って、このステップＳ２０３においては、操舵トルクＴの働く方向と、電動モータ２０の回転方向（操舵ハンドル１１の回転方向に対応する）とが相違しているか否かを判断するものである。
【００７５】
ステアリング機構１０に逆入力が働くと、操舵トルクＴの方向と、電動モータ２０の回転方向とは互いに反対方向となる。例えば、前輪タイヤが縁石に衝突して操舵輪Ｗが左方向に転舵した場合、操舵ハンドル１１はステアリング機構１０を介して左方向に回転するが、操舵ハンドル１１の慣性等によりステアリングシャフト１２の車輪側に比べて操舵ハンドル１１側が遅れて回転するため、ステアリングシャフト１２のトーションバーの捻れ方向は、操舵ハンドル１１を右方向に回転操作したときの方向となる。従って、ステップＳ２０３において、操舵トルクＴの符号Ｓign（Ｔ）と回転速度ωの符号Ｓign(ω）とが一致していると判断した場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）には、逆入力状態ではないと判定できる。この場合には、ステップＳ２０６において、カウンタ値Ｎをゼロクリアする。カウンタ値Ｎは、後述する処理から分かるように、逆入力判定条件が成立した連続回数をカウントした値を表す。従って、逆入力検出条件が成立していない場合には、このカウンタ値Ｎはリセットされる。
【００７６】
逆入力検出部２００は、逆入力状態ではないと判定した場合には、ステップＳ２０６の処理後、ステップＳ２１０において、逆入力判定フラグＦ（＝０）を出力して逆入力検出ルーチンを一旦終了する。逆入力検出ルーチンは、所定の短い周期にて繰り返される。こうした処理が繰り返されて、ステップＳ２０３において、操舵トルクＴの符号Ｓign（Ｔ）と回転速度ωの符号Ｓign(ω）とが相違していると判定した場合には、続いて、ステップＳ２０４において、操舵トルクＴの大きさ｜Ｔ｜が予め設定した判定基準トルクＴrefより大きいか否かを判断する。この判定基準トルクＴrefは運転者による通常の操舵操作では検出されない大きな値に設定されている。
【００７７】
逆入力がステアリング機構１０に働くと、操舵輪Ｗが転舵され、それに伴ってステアリングシャフト１２のトーションバーが急激に捻れられる。この捩り力は、操舵トルクＴとして操舵トルクセンサ２２により検出されるため、通常の操舵操作では検出されない非常に大きな値となる。そこで、判定基準トルクＴrefを非常に大きな値に設定しておくことで逆入力状態を判定することができる。
【００７８】
逆入力検出部２００は、ステップＳ２０４において、「Ｎｏ」、つまり、操舵トルクＴの大きさ｜Ｔ｜が予め設定した判定基準トルクＴrefより大きくないと判断した場合には、逆入力状態ではないと判定して、ステップＳ２０６においてカウンタ値Ｎをゼロクリアし、Ｓ２１０において逆入力判定フラグＦ（＝０）を出力して逆入力検出ルーチンを一旦終了する。
【００７９】
一方、ステップＳ２０４において、「Ｙｅｓ」、つまり、操舵トルクＴの大きさ｜Ｔ｜が予め設定した判定基準トルクＴrefより大きいと判断した場合には、続くステップＳ２０５において、回転速度ωの大きさ｜ω｜が予め設定した判定基準速度ωrefより大きいか否かを判断する。この判定基準速度ωrefは、運転者が操舵ハンドル１１の切り返し操作を行った際に逆入力状態と誤判定されるのを防止するために適当な値に設定されている。
【００８０】
逆入力検出部２００は、ステップＳ２０５において、「Ｎｏ」、つまり、回転速度ωの大きさ｜ω｜が予め設定した判定基準速度ωrefより大きくないと判断した場合には、逆入力状態ではないと判定して、ステップＳ２０６においてカウンタ値Ｎをゼロクリアし、Ｓ２１０において逆入力判定フラグＦ（＝０）を出力して逆入力検出ルーチンを一旦終了する。
【００８１】
一方、ステップＳ２０５において、「Ｙｅｓ」、つまり、回転速度ωの大きさ｜ω｜が予め設定した判定基準速度ωrefより大きいと判断された場合には、逆入力状態である可能性が高い。つまり、操舵トルクＴの方向が電動モータ２０の回転方向に対して反対となり（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、かつ、操舵トルクＴの大きさ｜Ｔ｜が判定基準トルクＴrefより大きく（Ｓ０４：Ｙｅｓ）、かつ、回転速度ωの大きさ｜ω｜が判定基準速度ωrefより大きい（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）という３つの条件が成立した状況においては、逆入力状態であると考えられる。そこで、逆入力検出部２００は、瞬時的な誤検出防止のために、この３つの逆入力判定条件が成立している状態が継続するか否かを確認して、最終的に逆入力状態であるか否かを判定する。
【００８２】
逆入力検出部２００は、３つの逆入力判定条件が成立した場合（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７において、カウンタ値Ｎを値「１」だけインクリメントし、続くステップＳ２０８において、カウンタ値Ｎが基準連続回数Ｎmaxに達したか否かを判断する。このカウンタ値Ｎは、逆入力検出ルーチンの起動時においては、初期値として「０」に設定されている。従って、ステップＳ２０５において、最初に「Ｙｅｓ」と判定された場合には、ステップＳ２０８においては、「Ｎｏ」と判定される。この場合には、ステップＳ２１０において、「０」に設定された逆入力判定フラグＦ（＝０）が出力される。
【００８３】
こうした処理が繰り返され、カウンタ値Ｎが基準連続回数Ｎmaxに達する前に、３つの逆入力判定条件（Ｓ２０３，２０４，２０５）のうちの一つでも成立しなくなった場合には、ステップＳ２０６において、カウンタ値Ｎがゼロクリアされる。一方、３つの逆入力判定条件が成立した状態でカウンタ値Ｎが基準連続回数Ｎmaxに到達した場合、つまり、３つの逆入力判定条件が成立した状態が設定時間だけ継続した場合には、逆入力状態であると判定して、ステップＳ２０９において、逆入力判定フラグＦを「１」に設定する。そして、ステップＳ２１０において、逆入力判定フラグＦ（＝１）を出力する。
【００８４】
逆入力判定フラグＦが「１」に設定された後は、ステップＳ２０１の判断は、「Ｎｏ」となり、その処理がステップＳ２１１に進められる。ステップＳ２１１〜ステップＳ２１４の処理は、逆入力状態の終了を判定する処理である。逆入力検出部２００は、ステップＳ２１１において、タイマ値Ｔimを値「１」だけインクリメントし、続くステップＳ２１２において、タイマ値Ｔimが基準時間Ｔmaxに達したか否かを判断する。このタイマ値Ｔimは、逆入力検出ルーチンの起動時においては、初期値として「０」に設定されている。従って、ステップＳ２１２における最初の判断は「Ｎｏ」となる。この場合には、そのままステップＳ２１０において、逆入力判定フラグＦ（＝１）が出力される。
【００８５】
こうした処理が繰り返され、タイマ値Ｔimが基準時間Ｔmaxに到達すると（Ｓ２１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１３において、タイマ値Ｔimをゼロクリアし、続くステップＳ２１４において、逆入力判定フラグＦを「０」に設定する。逆入力状態は、逆入力が働いてからストロークエンドに達するまでの短い期間となる。従って、このステップＳ２１１〜Ｓ２１４においては、逆入力状態であると判定した時点からの経過時間を測定することで、逆入力状態の終了タイミングを推定している。この基準時間としては、例えば、数十ミリ秒程度である。逆入力検出部２００は、逆入力状態が終了したと推定すると、ステップＳ２１０において、逆入力判定フラグＦ（＝０）を出力する。
【００８６】
こうして初期状態に戻り、上述した処理が繰り返される。そして、逆入力判定フラグＦは、その都度、補償トルク出力制御部１１５、ｑ軸電流上限設定部１２３、電圧上限設定部１４３に出力される。
【００８７】
次に、逆入力判定フラグＦに応じて切り替わる制御態様について説明する。逆入力判定フラグＦが「０」の場合、つまり、逆入力状態が検出されていない場合においては、補償トルク出力制御部１１５は、第１補償トルクＴｂ１と第２補償トルクＴｂ２との加算値（Ｔｂ１＋Ｔｂ２）をトータル補償トルクＴｂとしてトータル加算部１１６に出力する。従って、最終的な目標アシストトルクＴ＊は、基本アシストトルクＴａにトータル補償トルクＴｂが加算されたものとなり、安定性、ハンドル戻り性能の良好な操舵アシストトルクが得られる。従って、操舵フィーリングが良好となる。
【００８８】
ステアリング機構１０に大きな逆入力が働いて車輪Ｗが転舵されてしまうような状況においては、こうした補償トルクＴｂ１，Ｔｂ２は、目標アシストトルクＴ＊を減らす方向に作用する。ステアリング機構１０に逆入力が働くと、ステアリングシャフト１２のトーションバーが急激に捻れられる。この瞬間においては、操舵トルクセンサ２２により検出される操舵トルクＴは、非常に大きな値となるとともに、大きく脈動（増減）する。この操舵トルクＴの脈動により、操舵トルクＴの微分値Ｔ’が正と負とに交互に切り替わる。操舵トルクＴが減少する期間（Ｔ’＜０）においては、図４の第１補償マップに示すように、第１補償トルクＴｂ１は負の大きな値（絶対値の大きな負の値）をとることになる。一方、操舵トルクＴが増加する期間（Ｔ’＞０）においては、第１補償トルクＴｂ１は正の値をとるものの、もともと操舵トルクＴが大きいため基本アシストトルクＴａが目標アシストトルクＴ＊の上限値に達しており、第１補償トルクＴｂ１にて目標アシストトルクＴ＊を増加させることができない。このため、逆入力状態においては、第１補償トルクＴｂ１は、実質的に負方向（基本アシストトルクに対して反対方向）の大きなトルクとなってしまい、第１補償トルクＴｂ１を基本アシストトルクＴａに加算すると目標アシストトルクＴ＊が大きく減少してしまうことになる。
【００８９】
また、逆入力が働いた時には、操舵トルクＴの方向と、電動モータ２０の回転方向とは互いに反対方向となる。従って、図５の第２補償マップに示すように、第２補償トルクＴｂ２は、負方向のトルクとなる。しかも、逆入力が働いた時には、回転速度ωの大きさ｜ω｜が非常に大きくなるため、第２補償トルクＴｂ２の絶対値も非常に大きくなる。このため、第２補償トルクＴｂ２を基本アシストトルクＴａに加算すると目標アシストトルクＴ＊が大きく減少してしまうことになる。
【００９０】
このように、逆入力状態において、そのまま補償トルクＴｂ１，Ｔｂ２を基本アシストトルクＴａに加算して目標アシストトルクＴ＊を設定すると、目標アシストトルクＴ＊が減少してしまい、電流指令値（ｑ軸指令電流ｉｑ＊）が小さくなって電動モータ２０に大きな電流を流すことができなくなる。逆入力で電動モータ２０が回される場合には、その外部から入力した運動エネルギーが電気エネルギーに変換されてバッテリ８１に回収されるが、電流指令値が小さいと、大きな回生電流を流すことができず、逆入力に対して大きな抵抗力を発生できなくなる。
【００９１】
そこで、本実施形態においては、逆入力状態を検出したとき（Ｆ＝１）、補償トルク出力制御部１１５は、トータル補償トルクＴｂ（＝Ｔｂ１＋Ｔｂ２）を出力しないようにして、基本アシストトルクＴａにトータル補償トルクＴｂが加算されないようにする。従って、目標アシストトルクＴ＊がトータル補償トルクＴｂの影響で減少してしまうことがない。また、逆入力状態を検出したとき（Ｆ＝１）には、ｑ軸電流上限設定部１２３がｑ軸指令電流ｉｑ＊の上限制限を解除するとともに、電圧上限設定部１４３がｑ軸指令電圧ｖｑ＊，ｄ軸指令電圧ｖｄ＊の上限制限を解除する。これらの結果、逆入力状態においては、電動モータ２０が外力により回されて発生する電気エネルギーをモータ駆動回路３０を介してバッテリ８１に良好に回生することができる。従って、大きな回生電流が電動モータ２０に流れ、逆入力に対して大きな抵抗力（電動モータ２０の回転方向とは反対方向のトルク）を発生させることができる。
【００９２】
これにより、本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、ステアリングシステムを大型化することなく、逆入力により操舵ハンドル１１が急激に回されてしまうことを抑制することができる。また、ラックエンド部材１８がストッパ部１５ａに衝突したときに発生する衝撃や衝突音を低減することができる。これらの結果、逆入力により運転者に与える不快感を低減することができる。また、逆入力が働いたときのモータ制御は、補償トルクＴｂをカットして、その分電動モータ２０に流れる電流を大きくするものであるためセルフステアの心配もない。また、逆入力による運動エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリ８１に回収することでモータ制動力を発生するものであるため、省エネを図ることができる。また、高出力の電動モータ２０やモータ駆動回路３０を用いることなく、既存のシステム構成をそのまま使用して実施することができるため、小型軽量、低コストといったニーズに応えることができる。
【００９３】
次に、第１変形例としての電動パワーステアリング装置について説明する。この第１変形例は、実施形態の目標アシストトルク演算部１１０に代えて、図７に示す目標アシストトルク演算部２１０を設けたもので、他の構成については実施形態のものと同一である。この目標アシストトルク演算部２１０は、基本アシストトルク演算部２１１と、ｎ個の補償トルク演算部２１２ｘ（第１補償トルク演算部２１２１〜第ｎ補償トルク演算部２１２ｎ：ｘ＝１〜ｎ）からなる補償トルク演算部２１２と、ｎ個のゲイン乗算部２１５ｘ（第１ゲイン乗算部２１５１〜第ｎゲイン乗算部２１５ｎ：ｘ＝１〜ｎ）からなるゲイン乗算部２１５と、補償トルク加算部２１４と、トータル加算部２１６とを備える。
【００９４】
基本アシストトルク演算部２１１は、実施形態の基本アシストトルク演算部１１１と同一の構成である。ｎ個の補償トルク演算部２１２ｘ（ｘ＝１〜ｎ）は、それぞれ異なるパラメータに基づいて補償トルクＴｂｘ（ｘ＝１〜ｎ）をマップあるいは計算式を用いて演算する。例えば、実施形態と同様に操舵トルクＴの微分値Ｔ’や回転速度ωに基づいて補償トルクを演算する。また、例えば、操舵角に基づいて操舵フィーリングを向上させるための補償トルクを演算する。この場合、操舵角は、電動モータ２０の回転角θｍから検出することができる。
【００９５】
ｎ個のゲイン乗算部２１５ｘは、それぞれ補償トルク演算部２１２ｘの演算結果である補償トルクＴｂｘを入力し、補償トルクＴｂｘにゲインＧｘ（ｘ＝１〜ｎ）を乗じる。ゲイン乗算部２１５ｘは、逆入力検出部２００から出力される逆入力判定フラグＦを入力し、逆入力判定フラグＦが「０」の場合には、すべてのゲインＧｘを「１」に設定する。従って、ゲイン乗算部２１５ｘは、補償トルクＴｂｘをそのまま出力する。一方、逆入力判定フラグＦが「１」の場合には、それぞれ予め設定された大きさのゲインＧｘを補償トルクＴｂｘに乗算し、その乗算結果Ｇｘ・Ｔｂｎを出力する。補償トルク演算部２１２ｘで演算される補償トルクＴｂｘは、逆入力が働く状況において、正（基本アシストトルクと同じ方向）の値をとる特性のものと、負（基本アシストトルクと反対方向）の値をとる特性のものとが有る場合には、正の値をとる特性ものに対しては、ゲインＧｘを「１」に設定する。一方、負の値をとる特性のものに対しては、ゲインＧｘを１未満の値（例えば、ゼロ）に設定する。以下、逆入力が働く状況において、負の値をとる特性の補償トルクを特定補償トルクと呼ぶ。
【００９６】
補償トルク加算部２１４は、ｎ個のゲイン乗算部２１５ｘから出力された演算結果（Ｇｘ・Ｔｂｘ：ｘ＝１〜ｎ）をそれぞれ入力して加算し、その加算結果（Ｇ１・Ｔｂ１＋Ｇ２・Ｔｂ２＋……＋Ｇｎ・Ｔｂｎ）をトータル補償トルクＴｂとしてトータル加算部２１６に出力する。トータル加算部２１６は、基本アシストトルクＴａとトータル補償トルクＴｂとを加算し、その加算結果（Ｔａ＋Ｔｂ）を最終的な目標アシストトルクＴ＊として設定する。
【００９７】
この第１変形例によれば、ｎ個の補償トルクＴｂｘそれぞれに対して独立したゲインＧｘを乗算するようにし、特定補償トルクＴｂｘに対しては、逆入力が検出されているときと通常時とにおいてゲインＧｘを切り替えるようにしている。このため、逆入力が働く状況においては、目標アシストトルクＴ＊を減らす方向に作用する特定補償トルクＴｂｘをゼロ、あるいは、通常時よりも小さな値に設定して、電流指令値（ｑ軸指令電流ｉｑ＊）が減少しないように、あるいは、減少する量が少なくなるようにすることができる。従って、上記実施形態の効果に加えて、特性が異なる（逆入力が働いた状況において符号の異なる）種々の補償トルクを設けたシステム構成であっても、適正に実施することができるという効果を奏する。
【００９８】
次に、第２変形例として、電動パワーステアリング装置について説明する。この第１変形例は、実施形態の目標アシストトルク演算部１１０に代えて、図８に示す目標アシストトルク演算部３１０を設けたもので、他の構成については実施形態のものと同一である。この目標アシストトルク演算部３１０は、基本アシストトルク演算部３１１と、ｎ個の補償トルク演算部３１２ｘ（第１補償トルク演算部３１２１〜第ｎ補償トルク演算部３１２ｎ：ｘ＝１〜ｎ）からなる補償トルク演算部３１２と、補償トルク加算部３１４と、トータル加算部３１６とを備える。
【００９９】
基本アシストトルク演算部３１１は、実施形態の基本アシストトルク演算部１１１と同一の構成である。ｎ個の補償トルク演算部３１２ｘ（ｘ＝１〜ｎ）は、それぞれ異なるパラメータに基づいて補償トルクＴｂｘ（ｘ＝１〜ｎ）を演算する。例えば、操舵トルクＴの微分値Ｔ’、回転速度ω、操舵角等のパラメータに基づいて補償トルクを演算する。各補償トルク演算部３１２ｘは、パラメータから補償トルクＴｂｘを演算するための補償マップを記憶している。
【０１００】
補償トルク演算部３１２ｘは、逆入力が働く状況において負の値をとる特性となる特定補償トルクを演算するもの関しては、補償マップとして通常時用のものと逆入力時用のものとを別々に記憶している。逆入力時用の補償マップとしては、例えば、通常時用の補償マップの特性に対して、第１変形例のような１未満のゲインを乗じた特性が設定されている。
【０１０１】
各補償トルク演算部３１２ｘのうち特定補償トルクを演算するものは、逆入力検出部２００から出力される逆入力判定フラグＦを入力し、逆入力判定フラグＦが「０」の場合には、通常時用の補償マップを用いて補償トルクを演算し、逆入力判定フラグＦが「１」の場合には、逆入力時用の補償マップを用いて補償トルクを演算する。一方、特定補償トルクを演算しない補償トルク演算部３１２ｘに関しては、逆入力判定フラグＦに関わらず、同じ補償マップを用いて補償トルクを演算する。
【０１０２】
各補償トルク演算部３１２ｘで演算された補償トルクＴｂｘは、補償トルク加算部３１４に出力される。補償トルク加算部３１４は、補償トルク演算部３１２ｘから出力された補償トルクＴｂｘをそれぞれ入力して加算し、その加算結果（Ｔｂ１＋ｔｂ２＋……Ｔｂｎ）をトータル補償トルクＴｂとしてトータル加算部３１６に出力する。トータル加算部３１６は、基本アシストトルクＴａとトータル補償トルクＴｂとを加算し、その加算結果（Ｔａ＋Ｔｂ）を最終的な目標アシストトルクＴ＊として設定する。
【０１０３】
従って、この第２変形例においても、第１変形例と同様の効果を奏する。
【０１０４】
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。
【０１０５】
例えば、本実施形態では、３つの逆入力判定条件が連続して成立したときに、逆入力状態であると判定（Ｆ＝１）するが、必ずしも３つの条件を必要とするものでなく、任意の二つを組み合わせるようにしてもよいし、他の判定条件を組み合わせるようにしてもよい。また、操舵トルクＴの大きさ｜Ｔ｜、あるいは、回転速度ωの大きさ｜ω｜だけで判定するようにしてもよい。
【０１０６】
また、本実施形態（図２）では、２種類の補償トルクを設定しているが、１種類、あるいは３種類以上の補償トルクを設定するものであってもよい。補償トルクの特性についても任意に設定できるものであり、逆入力状態となる状況において目標アシストトルクＴ＊を減らす方向とならない補償トルクを組み合わせても良い。この場合でも、全ての補償トルクを補償トルク加算部１１４に出力する構成でよい。
【０１０７】
また、本実施形態においては、指令電流および指令電圧の上限制限機能を設けるとともに、逆入力状態を検出したとき上限制限機能を解除する構成であるが、そうした上限制限機能を設けない構成や上限制限解除機能を設けない構成であってもよい。
【０１０８】
また、モータ駆動回路３０の入力側に昇圧回路（図示略）を設け、昇圧回路にて電源電圧を昇圧してモータ駆動回路３０に電源供給するようにしてもよい。
【０１０９】
また、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフト１２に電動モータ２０を組み付けたコラムアシストタイプであるが、ラックバー１４に電動モータ２０を組み付けたラックアシストタイプにも適用することもできる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０…ステアリング機構、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、２０…電動モータ、２１…回転角センサ、２２…操舵トルクセンサ、２５…車速センサ、３０…モータ駆動回路、３８…電流センサ、１００…アシスト制御装置、１１０，２１０，３１０…目標アシストトルク演算部、１１１，２１１，３１１…基本アシストトルク演算部、１１２，１１３，２１２，３１２…補償トルク演算部、１１４，２１４，３１４…補償トルク加算部、１１５…補償トルク出力制御部、１１６，２１６，３１６…トータル加算部、１２０…２軸電流指令部、１２３…ｑ軸電流上限設定部、１３０…偏差演算部、１４０…フィードバック演算部、１４３…電圧上限設定部、１５１…２相／３相座標変換部、１５２…ＰＷＭ信号発生部、１５３…３相／２相座標変換部、１５４…電気角演算部、１５５…回転速度演算部、２００…逆入力検出部、２１５…ゲイン乗算部、Ｔａ…基本アシストトルク、Ｔｂ１，Ｔｂ２，Ｔｂ…補償トルク、Ｔ…操舵トルク，ω…回転速度、Ｓｐ…車速、Ｗ…操舵輪、Ｆ…逆入力判定フラグ。
【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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