(57)【要約】【課題】操舵速度が低い状況で、運転者の操舵時の摩擦感を抑制できる操舵制御装置を提供する。【解決手段】操舵制御装置は、モータの駆動を、演算により推定する推定電気角θｍｂを用いてセンサレス制御するマイコン５１を備えている。マイコン５１は、第１加算角度演算部８０の処理を通じてモータで発生する誘起電圧値Ｅに基づき演算される第１加算角度Δθｍ１の積算によって得られる値から推定電気角θｍｂを演算する第１推定演算状態と、第２加算角度演算部８１の処理を通じて操舵トルクＴｒｑを、目標トルク値Ｔｒｑ＊に追従させるべくトルクフィードバック制御の実行により演算される第２加算角度Δθｍ２の積算によって得られる値から推定電気角θｍｂを演算する第２推定演算状態との演算状態を有している。そして、マイコン５１は、低操舵速度状態で、第２推定演算状態にて推定電気角θｍｂを演算するように構成されている。【選択図】図４
2019097312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の転舵輪を転舵させるべく操舵機構に入力される操舵トルクに基づいて当該操舵機構に付与するアシスト力の発生源であるモータの駆動を、演算により推定する推定電気角を用いてセンサレス制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記モータで発生する誘起電圧に基づいて第１加算角度を演算して、当該第１加算角度の積算によって得られる値から前記推定電気角を演算する第１推定演算状態と、
前記操舵トルクを、前記操舵機構に入力すべき操舵トルクの目標値に対応する目標トルク値に追従させるべくトルクフィードバック制御の実行により第２加算角度を演算して、当該第２加算角度の積算によって得られる値から前記推定電気角を演算する第２推定演算状態と、を有し、
前記制御部は、前記誘起電圧の大きさが運転者の操舵の速度が低い低操舵速度状態であるとして定められる所定値において、前記第２推定演算状態にて前記推定電気角を演算するように構成されている操舵制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記トルクフィードバック制御として、ＰＩＤ制御を実行する請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記誘起電圧の大きさが前記所定値以外において、当該誘起電圧に基づいて前記推定電気角を推定する精度が低くないとして、前記第１推定演算状態にて前記推定電気角を演算するように構成されている請求項１又は請求項２に記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、車両の操舵機構に入力される操舵トルクに基づいてモータのトルクをアシスト力として付与する電動パワーステアリング装置が開示されている。この電動パワーステアリング装置の操舵制御装置は、モータの回転角を検出する回転角センサの検出結果に基づいて得られる電気角を用いる替わりに、モータで発生する誘起電圧（逆起電圧）に基づいて加算角度を演算して、当該加算角度の積算によって得られる値から推定する推定電気角を用いてモータの駆動をセンサレス制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３８５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるように、モータで発生する誘起電圧の大きさと、モータの回転角の変化であるモータの角速度とは、比例関係を有することが知られており、モータの角速度、すなわち回転速度が低い状況だと、誘起電圧の大きさも小さくなる。この場合、ノイズの影響が大きくなって、モータで発生する誘起電圧に基づいて推定電気角を推定する精度が低くなり、推定電気角が変動し易い。モータの回転速度が低い状況は、運転者がステアリングを操舵する際の速度である操舵速度が低い状況であり、上述の如く、推定電気角の変動が大きくなると、運転者の操舵時に引っ掛かり感、所謂、摩擦感を生じさせてしまう。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操舵速度が低い状況で、運転者の操舵時の摩擦感を抑制できる操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する操舵制御装置は、車両の転舵輪を転舵させるべく操舵機構に入力される操舵トルクに基づいて当該操舵機構に付与するアシスト力の発生源であるモータの駆動を、演算により推定する推定電気角を用いてセンサレス制御する制御部を備え、前記制御部は、前記モータで発生する誘起電圧に基づいて第１加算角度を演算して、当該第１加算角度の積算によって得られる値から前記推定電気角を演算する第１推定演算状態と、前記操舵トルクを、前記操舵機構に入力すべき操舵トルクの目標値に対応する目標トルク値に追従させるべくトルクフィードバック制御の実行により第２加算角度を演算して、当該第２加算角度の積算によって得られる値から前記推定電気角を演算する第２推定演算状態と、を有し、前記制御部は、前記誘起電圧の大きさが運転者の操舵の速度が低い低操舵速度状態であるとして定められる所定値において、前記第２推定演算状態にて前記推定電気角を演算するように構成されている。
【０００７】
ここで、モータで発生する誘起電圧の大きさが運転者の操舵の速度が低い低操舵速度状態であるとして定められる所定値においては、誘起電圧の大きさが小さくなる。この場合、ノイズの影響が大きくなって、誘起電圧に基づいて推定電気角を推定する精度が低くなり、推定電気角が変動し易い。
【０００８】
この点、上記構成によれば、低操舵速度状態では、第２推定演算状態にて推定電気角が演算され、モータで発生する誘起電圧の替わりに、操舵トルクに基づいて推定電気角が演算される。この場合、操舵トルクに対して一義的に定められている加算量を加算角度として積算するように構成することも考えられるが、運転者が一定の操舵トルクを維持すると、加算量が固定されてしまって推定電気角の変動が大きくなる。
【０００９】
これに対して、上記構成によれば、第２推定演算状態では、操舵トルクを目標トルク値に近付けるべく推定電気角に対する加算量が演算される。これにより、操舵トルクと、目標トルク値との偏差に基づき積算する加算量を変化させることができるようになり、例えば、操舵トルクに対して一義的に定められている加算量を加算角度として積算する場合と比較して、推定電気角の変動を抑えることができるようになる。したがって、低操舵速度状態で、推定電気角の変動を抑えて運転者の操舵時の摩擦感を抑制することができる。
【００１０】
具体的には、前記制御部は、前記トルクフィードバック制御として、ＰＩＤ制御を実行することが好ましい。
上記構成によれば、ＰＩＤ制御を通じて、特に積分項、すなわちＩ項の作用によって、推定電気角の変動を抑えるように第２加算角度が演算されるので、低操舵速度状態で、運転者の操舵時の摩擦感を抑制しつつ、操舵フィーリングの調整もすることができるようになる。また、この場合、ＰＩＤ制御を通じて、微分項、すなわちＤ項の作用によって、応答性についても調整することができ、操舵フィーリングの調整の幅を広げることができる。
【００１１】
上記操舵制御装置において、前記制御部は、前記誘起電圧の大きさが前記所定値以外において、当該誘起電圧に基づいて前記推定電気角を推定する精度が低くないとして、前記第１推定演算状態にて前記推定電気角を演算するように構成されていることが好ましい。
【００１２】
上記構成によれば、誘起電圧の大きさが所定値以外においては、推定電気角を推定する精度が低くない、すなわちノイズの影響が小さいとして、モータで発生する誘起電圧に基づいて推定電気角を演算するようにしている（第１推定演算状態）。つまり、センサレス制御するなかで、特に低操舵速度状態の際の操舵感を向上するべく操舵トルクと、目標トルク値とを用いたセンサレス制御（第２推定演算状態）を実行することによって、モータの回転角を検出する回転角センサの検出結果に基づいて得られる電気角を用いる場合と遜色のない操舵フィーリングを実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、操舵速度が低い状況で、運転者の操舵時の摩擦感を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電動パワーステアリング装置についてその概略を示す図。
【図２】同電動パワーステアリング装置についてその電気的構成を示すブロック図。
【図３】同電動パワーステアリング装置についてその操舵制御装置のマイコンの機能を示すブロック図。
【図４】同マイコンについてその回転角推定部の機能を示すブロック図。
【図５】同回転角推定部についてその第２加算角度演算部の機能を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、操舵制御装置の一実施形態を説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、運転者のステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１５を転舵させる操舵機構２、及び運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構３を備えている。
【００１６】
操舵機構２は、ステアリングホイール１０と、ステアリングホイール１０と固定されたステアリングシャフト１１とを備えている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラムシャフト１１ａと、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１１ｂと、インターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１１ｃとを有している。ピニオンシャフト１１ｃの下端部は、ラックアンドピニオン機構１３を介して転舵軸としてのラックシャフト１２に連結されている。なお、ラックシャフト１２は、図示しないラックハウジングに支持されている。ラックシャフト１２の両端には、タイロッド１４を介して、左右の転舵輪１５が連結されている。したがって、ステアリングホイール１０、すなわちステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１１ｃ及びラックシャフト１２からなるラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１２の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラックシャフト１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して、転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角θｔが変化する。
【００１７】
アシスト機構３は、操舵機構２に対して付与する動力（アシスト力）の発生源であるモータ４０を備えている。例えば、モータ４０は、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づき回転する３相ブラシレスモータである。モータ４０の回転軸４１は、減速機構４２を介してコラムシャフト１１ａに連結されている。アシスト機構３は、モータ４０の回転軸４１の回転力を減速機構４２を介して、ラックシャフト１２を軸方向に往復直線運動させる力に変換する。このラックシャフト１２に付与される軸方向の力が動力（アシスト力）となり、転舵輪１５の転舵角θｔを変化させる。
【００１８】
図１に示すように、モータ４０には、当該モータ４０の駆動を制御する操舵制御装置５０が接続されている。操舵制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づき、モータ４０の制御量である電流の供給を制御することによって、モータ４０の駆動を制御する。各種のセンサとしては、例えば、トルクセンサ６０、回転角センサ６１、及び車速センサ６２がある。トルクセンサ６０は、コラムシャフト１１ａに設けられている。回転角センサ６１は、モータ４０に設けられている。トルクセンサ６０は、運転者のステアリングの操作によりステアリングシャフト１１に変化を伴って生じる操作状態量である操舵トルクＴｒｑを検出する。回転角センサ６１は、モータ４０の回転軸４１の回転角（電気角）θｍａを検出する。車速センサ６２は、車両の走行速度である車速値Ｖを検出する。
【００１９】
次に、電動パワーステアリング装置１の電気的構成について説明する。
図２に示すように、操舵制御装置５０は、モータ４０の駆動に必要なモータ制御信号を生成するマイコン（マイクロコンピュータ）５１と、そのモータ制御信号に基づいてモータ４０に電流を供給する駆動回路５２とを備えている。マイコン５１は、トルクセンサ６０、回転角センサ６１、車速センサ６２の検出結果を取り込む。また、マイコン５１は、駆動回路５２とモータ４０との間の給電線Ｗ１ｕ〜Ｗ１ｗに設けられた電流センサ５３ｕ〜５３ｗの検出結果であるモータ４０の各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗを取り込む。また、マイコン５１は、マイコン５１と駆動回路５２との間の信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗに設けられた電圧センサ５４ｕ〜５４ｗの検出結果であるモータ４０の各相端子電圧値Ｖｕ〜Ｖｗ（より正確には、その検出信号Ｓｕ〜Ｓｗ）を取り込む。そして、マイコン５１は、モータ制御信号を生成し、駆動回路５２をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動させるべくＰＷＭ駆動信号α１〜α６として当該駆動回路５２に対して出力する。本実施形態において、マイコン５１は制御部の一例である。
【００２０】
駆動回路５２は、車載バッテリ等の直流電源（電源電圧「＋Ｖｃｃ」）の正極をモータ４０の端子に接続する上側アームを構成するスイッチング素子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５と、直流電源の負極をモータ４０の端子に接続する下側アームを構成するスイッチング素子Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６とを備えている。すなわち、駆動回路５２は、上側アームのスイッチング素子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５と、下側アームのスイッチング素子Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６との３組で構成されている。スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２の中点Ｐｕ、スイッチング素子Ｔ３，Ｔ４の中点Ｐｖ、及びスイッチング素子Ｔ５，Ｔ６の中点Ｐｗは、給電線Ｗ１ｕ〜Ｗ１ｗを介してモータ４０の各相のコイルにそれぞれ接続されている。この駆動回路５２では、マイコン５１が出力するＰＷＭ駆動信号α１〜α６に基づいてスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のオンオフが切り替えられることによって、直流電源（電源電圧「＋Ｖｃｃ」）から供給される直流電圧が三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電圧に変換される。この変換された三相交流電圧が給電線Ｗ１ｕ〜Ｗ１ｗを介してモータ４０の各相のコイルに供給されることにより当該モータ４０が駆動する。
【００２１】
スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６の各中点Ｐｕ〜Ｐｗには、電圧センサ５４ｕ〜５４ｗがそれぞれ接続されている。電圧センサ５４ｕ〜５４ｗは、各相の端子電圧の検出値を分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を通じてそれぞれ分圧し、それらの分圧値を検出信号Ｓｕ〜Ｓｗとして信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗを介してそれぞれマイコン５１に対して出力する。
【００２２】
次に、マイコン５１の機能について詳しく説明する。マイコン５１は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ（Central Processing Unit））及びメモリをそれぞれ備えており、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが所定の制御周期で繰り返し実行することによって、モータ４０の駆動が制御される。
【００２３】
図３に示すように、マイコン５１は、モータ４０に発生させるべきアシスト力に対応した電流量の目標値である電流指令値を演算（生成）する電流指令値演算部７０、及び電流指令値に対応するＰＷＭ駆動信号α１〜α６を生成する制御信号生成部７１を有している。
【００２４】
電流指令値演算部７０には、車速値Ｖ及び操舵トルクＴｒｑがそれぞれ入力される。電流指令値演算部７０は、車速値Ｖ及び操舵トルクＴｒｑに基づいて、ｄ／ｑ座標系におけるｑ軸上の電流指令値であるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算して生成する。なお、電流指令値演算部７０は、操舵トルクＴｒｑの絶対値が大きいほど、車速値Ｖが小さいほど、より大きな絶対値となるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。本実施形態において、マイコン５１は、ｄ／ｑ座標系におけるｄ軸上の電流指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を「０（零値）」に固定している。
【００２５】
制御信号生成部７１には、電流指令値演算部７０で生成されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊（零値）、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ、及び電気角θｍ（制御用の電気角）がそれぞれ入力される。制御信号生成部７１は、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ及び電気角θｍに基づいて、モータ４０の実電流値をｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従させるべく電流フィードバック制御の実行によりＰＷＭ駆動信号α１〜α６を生成し、駆動回路５２に対して出力する。本実施形態において、電気角θｍとしては、回転角センサ６１の検出結果である回転角（電気角）θｍａ及び後述の回転角推定部７７で演算（生成）される推定電気角θｍｂの何れかが入力される。
【００２６】
具体的には、制御信号生成部７１は、ｄ／ｑ変換部７２、フィードバック制御部（以下「Ｆ／Ｂ制御部」という）７３、ｄ／ｑ逆変換部７４、及びＰＷＭ変換部７５を有している。ｄ／ｑ変換部７２には、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ及び電気角θｍがそれぞれ入力される。ｄ／ｑ変換部７２は、電気角θｍに基づいて、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗをｄ／ｑ座標上に写像することによって、ｄ／ｑ座標系におけるモータ４０の実電流値であるｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを演算して生成する。
【００２７】
Ｆ／Ｂ制御部７３には、電流指令値演算部７０の処理を通じて生成されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊から、ｄ／ｑ変換部７２の処理を通じて生成されたｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを減算することによって得られるｄ軸電流偏差ΔＩｄ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑがそれぞれ入力される。Ｆ／Ｂ制御部７３は、ｄ軸電流値Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に追従させるべく、ｄ軸電流偏差ΔＩｄに基づく電流フィードバック制御を実行することによって、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を演算して生成する。また、Ｆ／Ｂ制御部７３は、ｑ軸電流値Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従させるべく、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに基づく電流フィードバック制御を実行することによって、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を演算して生成する。
【００２８】
ｄ／ｑ逆変換部７４には、Ｆ／Ｂ制御部７３の処理を通じて生成されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊と、電気角θｍとがそれぞれ入力される。ｄ／ｑ逆変換部７４は、電気角θｍに基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を三相の交流座標系上に写像することによって、三相の交流座標系における各相電圧指令値Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊を演算して生成する。
【００２９】
ＰＷＭ変換部７５には、ｄ／ｑ逆変換部７４の処理を通じて生成された各相電圧指令値Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊がそれぞれ入力される。ＰＷＭ変換部７５は、各相電圧指令値Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊をＰＷＭ変換することによって、ＰＷＭ駆動信号α１〜α６を生成する。このＰＷＭ駆動信号α１〜α６は、駆動回路５２の対応するスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のゲート端子に対してそれぞれ印加される。
【００３０】
また、マイコン５１は、回転角センサ６１で正常値を検出できなくなる異常が生じた場合、当該回転角センサ６１の検出結果に基づいて得られる回転角θｍａを用いる替わりに、演算に基づいて推定される推定電気角θｍｂを用いてモータ４０の駆動を継続して制御すべくバックアップ制御としてセンサレス制御するようにしている。
【００３１】
図３に示すように、マイコン５１は、端子電圧値演算部７６、回転角推定部７７、異常検出部７８、及び回転角選択部７９を有している。端子電圧値演算部７６には、電圧センサ５４ｕ〜５４ｗの検出信号Ｓｕ〜Ｓｗがそれぞれ入力される。端子電圧値演算部７６は、検出信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づいて、モータ４０の各相端子電圧値Ｖｕ〜Ｖｗを演算して生成する。
【００３２】
回転角推定部７７には、端子電圧値演算部７６の処理を通じて生成された各相端子電圧値Ｖｕ〜Ｖｗ、操舵トルクＴｒｑ、及び各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗがそれぞれ入力される。回転角推定部７７は、各相端子電圧値Ｖｕ〜Ｖｗ、操舵トルクＴｒｑ、及び各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗに基づいて、推定電気角θｍｂを演算して生成する。
【００３３】
異常検出部７８には、回転角θｍａが入力される。異常検出部７８は、回転角θｍａに基づいて、回転角センサ６１で正常値を検出できなくなる異常が生じた旨を示す異常検出信号Ｓｅを生成する。例えば、異常検出部７８は、回転角θｍａの今回値と前回値との差の絶対値が予め定められた許容範囲を逸脱する場合に異常を検出する。許容範囲は、マイコン５１の制御周期や、回転角センサ６１のセンサ公差を考慮して、異常を検出することができる範囲に設定されている。
【００３４】
回転角選択部７９には、回転角推定部７７の処理を通じて生成された推定電気角θｍｂ、異常検出部７８の処理を通じて生成された異常検出信号Ｓｅ、及び回転角θｍａがそれぞれ入力される。回転角選択部７９は、異常検出信号Ｓｅが入力されず、回転角センサ６１で異常が生じていない場合（正常の場合）、当該回転角センサ６１の検出結果である回転角θｍａを制御用の電気角として用いるべく、当該回転角θｍａを電気角θｍとして生成する。この場合、制御信号生成部７１では、電気角θｍとして回転角θｍａを用いて各種演算が実行される。
【００３５】
一方、回転角選択部７９は、異常検出信号Ｓｅが入力され、回転角センサ６１で異常が生じている場合（正常でない場合）、当該回転角センサ６１の検出結果である回転角θｍａを制御用の電気角として用いる替わりに、回転角推定部７７で生成された推定電気角θｍｂを電気角として用いるべく、当該推定電気角θｍｂを電気角θｍとして生成する。この場合、制御信号生成部７１では、電気角θｍとして推定電気角θｍｂを用いて各種演算が実行される。
【００３６】
ここで、回転角推定部７７の機能についてさらに詳しく説明する。
図４に示すように、回転角推定部７７は、モータ４０で発生する誘起電圧に基づいて推定電気角θｍｂを演算（推定）するべく第１加算角度Δθｍ１を演算する第１加算角度演算部８０と、操舵トルクＴｒｑに基づいて推定電気角θｍｂを演算（推定）するべく第２加算角度Δθｍ２を演算する第２加算角度演算部８１とを有している。また、回転角推定部７７は、第１加算角度演算部８０及び第２加算角度演算部８１の何れの演算結果を用いて推定電気角θｍｂを演算するか切り替える切り替え部８２と、推定電気角θｍｂの前回値に対して第１加算角度Δθｍ１及び第２加算角度Δθｍ２の何れかを積算することにより推定電気角θｍｂを演算（生成）する積算部８３とを有している。
【００３７】
まず、モータ４０の誘起電圧の演算（生成）について説明する。
回転角推定部７７は、相誘起電圧値演算部８４を有している。相誘起電圧値演算部８４には、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ、及び各相端子電圧値Ｖｕ〜Ｖｗがそれぞれ入力される。相誘起電圧値演算部８４は、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ、及び各相端子電圧値Ｖｕ〜Ｖｗに基づいて、三相交流座標系における各相誘起電圧値ｅｕ，ｅｖ，ｅｗを各相のコイルの抵抗値を考慮して演算して生成する。
【００３８】
また、回転角推定部７７は、誘起電圧値演算部８５を有している。誘起電圧値演算部８５には、各相誘起電圧値演算部８４の処理を通じて生成された各相誘起電圧値ｅｕ，ｅｖ，ｅｗ、及び推定電気角θｍｂの前回値（一制御周期前に演算された値）がそれぞれ入力される。誘起電圧値演算部８５は、推定電気角θｍｂの前回値に基づいて、各相誘起電圧値ｅｕ，ｅｖ，ｅｗをｄ／ｑ座標系上の値に変換するべく、２相の誘起電圧値ｅｄ，ｅｑを演算する。そして、誘起電圧値演算部８５は、２相の誘起電圧値ｅｄ，ｅｑの２乗和の平方根として誘起電圧値（絶対値）Ｅを演算して生成する。
【００３９】
また、回転角推定部７７は、角速度演算部８６を有している。角速度演算部８６には、誘起電圧値演算部８５の処理を通じて生成された誘起電圧値Ｅが入力される。角速度演算部８６は、誘起電圧値Ｅに基づいて、モータ４０の回転角θｍａの変化であるモータ４０の角速度、すなわち回転速度の推定値である推定角速度ωｅを演算して生成する。なお、誘起電圧値Ｅと、推定角速度ωｅとは、比例関係を有しており、誘起電圧値Ｅを予め定めた誘起電圧定数（逆起定数）で除算して得られる値が推定角速度ωｅである。また、モータ４０の回転角θｍａは、ステアリングホイール１０（ステアリングシャフト１１）の回転角度である操舵角θｓ（図１に示す）と相関がある。つまり、モータ４０の角速度、すなわち回転速度は、ステアリングホイール１０の操舵角θｓの変化量である操舵速度ωｓと相関がある。
【００４０】
そして、第１加算角度演算部８０には、角速度演算部８６の処理を通じて生成された推定角速度ωｅが入力される。第１加算角度演算部８０は、推定角速度ωｅに基づいて、一制御周期における推定電気角θｍｂの変化量である加算量を示す第１加算角度Δθｍ１を演算して生成する。本実施形態において、第１加算角度演算部８０は、推定角速度ωｅに対して制御周期を乗算して第１加算角度Δθｍ１を演算する。なお、第１加算角度演算部８０には、操舵トルクＴｒｑも入力されており、当該操舵トルクＴｒｑの正負をモータ４０の回転方向とみなして、第１加算角度Δθｍ１の正負（加算及び減算）を設定する。
【００４１】
また、第２加算角度演算部８１には、操舵トルクＴｒｑが入力される。第２加算角度演算部８１は、操舵トルクＴｒｑに基づいて、一制御周期における推定電気角θｍｂの変化量である加算量を示す第２加算角度Δθｍ２を演算して生成する。なお、第２加算角度演算部８１の演算については後で詳しく説明する。この場合、第２加算角度演算部８１は、操舵トルクＴｒｑの正負に基づいて、第２加算角度Δθｍ２の正負（加算及び減算）を設定する。
【００４２】
また、切り替え部８２には、誘起電圧値演算部８５の処理を通じて生成された誘起電圧値Ｅが入力される。切り替え部８２は、誘起電圧値Ｅに基づいて、当該誘起電圧値Ｅが閾電圧値Ｅｔｈ（正値）よりも大きい場合、第１加算角度Δθｍ１を推定電気角θｍｂの前回値に加算するように設定する。また、切り替え部８２は、誘起電圧値Ｅに基づいて、当該誘起電圧値Ｅが閾電圧値Ｅｔｈ以下の場合、第２加算角度Δθｍ２を推定電気角θｍｂの前回値に加算するように設定する。
【００４３】
本実施形態において、閾電圧値Ｅｔｈは、誘起電圧値Ｅに応じて演算される推定角速度ωｅに対応する運転者の操舵速度ωｓが低い低操舵速度状態であるとして経験的に求められる範囲の値に設定される。つまり、誘起電圧値Ｅが閾電圧値Ｅｔｈ以下の所定値である低操舵速度状態としては、誘起電圧値Ｅが小さく、当該誘起電圧値Ｅに基づき推定電気角θｍｂを推定する精度が低い状態を想定している。一方、誘起電圧値Ｅが閾電圧値Ｅｔｈよりも大きい上記所定値以外である低操舵速度状態でない通常操舵速度状態（非低操舵速度状態）としては、誘起電圧値Ｅが大きく、当該誘起電圧値Ｅに基づき推定電気角θｍｂを推定する精度が高い（低くない）状態を想定している。
【００４４】
また、積算部８３には、切り替え部８２の処理を通じて設定される第１加算角度Δθｍ１及び第２加算角度Δθｍ２の何れかが入力される。積算部８３は、推定電気角θｍｂの前回値（一制御周期前の値）を記憶するように設けられた記憶部８３ａの内容である当該前回値に対して、切り替え部８２で設定された加算角度を積算することによって、推定電気角θｍｂを演算して生成する。
【００４５】
このように構成されるマイコン５１は、モータ４０の駆動を制御する間、回転角センサ６１で異常が生じた場合、回転角推定部７７の処理を通じてセンサレス制御することができるように、推定電気角θｍｂを制御周期で繰り返し生成する。この場合、マイコン５１は、誘起電圧値Ｅに基づいた推定電気角θｍｂの推定の精度として高い状態を確保できる状況であれば、誘起電圧値Ｅに基づいて推定電気角θｍｂを演算する。つまり、マイコン５１は、第１加算角度演算部８０の処理を通じて生成される加算角度の積算によって得られる値から推定電気角θｍｂを演算する第１推定演算状態に演算状態を切り替えるように構成されている。
【００４６】
一方、マイコン５１は、誘起電圧値Ｅに基づいた推定電気角θｍｂの推定の精度として低い（精度として高い状態を確保できない）状況であれば、誘起電圧値Ｅの替わりに、操舵トルクＴｒｑに基づいて推定電気角θｍｂを演算する。つまり、マイコン５１は、第２加算角度演算部８１の処理を通じて生成される加算角度の積算によって得られる値から推定電気角θｍｂを演算する第２推定演算状態に演算状態を切り替えるように構成されている。
【００４７】
次に、第２加算角度演算部８１の機能についてさらに詳しく説明する。
図５に示すように、第２加算角度演算部８１は、操舵トルクＴｒｑに基づいて、第２加算角度Δθｍ２を演算して生成するべく機能する目標トルク値演算部９０と、トルクフィードバック演算部（以下「トルクＦ／Ｂ演算部」という）９１とを有している。
【００４８】
目標トルク値演算部９０には、操舵トルクＴｒｑが入力される。目標トルク値演算部９０は、操舵トルクＴｒｑに基づいて、操舵機構２に入力すべき操舵トルクＴｒｑの目標値である目標トルク値Ｔｒｑ＊を演算して生成する。本実施形態において、目標トルク値演算部９０は、操舵トルクＴｒｑに対して運転者の操舵を滑らかにすべく車両や当該車両の操舵機構２に適合されている。例えば、目標トルク値Ｔｒｑ＊としては、操舵トルクＴｒｑに対して、所定割合で高い値や低い値、又は予め定めた固定値（零値等）が車両や当該車両の操舵機構２に適合されるように設定される。
【００４９】
トルクＦ／Ｂ演算部９１には、目標トルク値演算部９０の処理を通じて生成された目標トルク値Ｔｒｑ＊から操舵トルクＴｒｑを減算して得られるトルク偏差ΔＴｒｑが入力される。トルクＦ／Ｂ演算部９１は、操舵トルクＴｒｑを目標トルク値Ｔｒｑ＊に追従させるべく、トルク偏差ΔＴｒｑに基づくトルクフィードバック制御を実行することによって、第２加算角度Δθｍ２を演算して生成する。
【００５０】
トルクＦ／Ｂ演算部９１は、トルク偏差ΔＴｒｑを入力すると、比例制御＋積分制御＋微分制御（ＰＩＤ制御）を実行し、第２加算角度Δθｍ２を演算して生成する。すなわち、トルクＦ／Ｂ演算部９１は、トルク偏差ΔＴｒｑに基づいて、目標トルク値Ｔｒｑ＊に操舵トルクＴｒｑを追従させて、トルク偏差ΔＴｒｑを解消するようにトルクフィードバック制御することにより、第２加算角度Δθｍ２を演算している。
【００５１】
具体的には、トルクＦ／Ｂ演算部９１は、比例項Ｐ（Ｐ項）を演算（生成）する比例項演算部９２と、積分項Ｉ（Ｉ項）を演算（生成）する積分項演算部９３と、微分項Ｄ（Ｄ項）を演算（生成）する微分項演算部９４と、これら比例項Ｐ、積分項Ｉ、及び微分項Ｄを加算する加算処理部９５とを有している。
【００５２】
比例項演算部９２は、乗算処理部９２ａを通じてトルク偏差ΔＴｒｑに比例ゲインＫｐを乗算して得られる比例項Ｐ（＝Ｋｐ・ΔＴｒｑ）を演算して生成する（所謂、比例制御）。本実施形態において、比例ゲインＫｐは、トルク偏差ΔＴｒｑの次元（Ｎ・ｍ（ニュートン・メートル））を角度の次元（ｄｅｇ）に変換するための次元を有する値である。
【００５３】
積分項演算部９３は、乗算処理部９３ａを通じてトルク偏差ΔＴｒｑに積分ゲインＫｉを乗算して得られる積分要素（Ｋｉ・ΔＴｒｑ）を、積算して得られる積分項Ｉ（＝∫（Ｋｉ・ΔＴｒｑ））を演算して生成する（所謂、積分制御）。本実施形態において、積分ゲインＫｉは、上記比例ゲインＫｐと同様の次元を有する値である。
【００５４】
微分項演算部９４は、トルク偏差ΔＴｒｑを時間微分して得られる微分要素（ｄ（ΔＴｒｑ）／ｄｔ）に対して、乗算処理部９４ａを通じて微分ゲインＫｄを乗算して得られる微分項Ｄ（＝Ｋｄ・ｄ（ΔＴｒｑ）／ｄｔ）を演算して生成する（所謂、微分制御）。本実施形態において、微分ゲインＫｄは、トルク偏差ΔＴｒｑを時間微分した値の次元（Ｎ・ｍ／ｔ）を角度の次元（ｄｅｇ）に変換するための次元を有する値である。
【００５５】
比例項演算部９２の処理を通じて生成された比例項Ｐと、積分項演算部９３の処理を通じて生成された積分項Ｉと、微分項演算部９４の処理を通じて生成された微分項Ｄとは、加算処理部９５を通じて加算される。この加算された値は、第２加算角度Δθｍ２として、切り替え部８２に入力される。
【００５６】
このように構成されるマイコン５１は、モータ４０の駆動をセンサレス制御する間の誘起電圧値Ｅが閾電圧値Ｅｔｈ以下の所定値（低操舵速度状態）において、第２加算角度演算部８１の処理を通じてトルク偏差ΔＴｒｑに基づいて推定電気角θｍｂに対する加算量を変化させるように、第２加算角度Δθｍ２を制御周期で繰り返し生成する。
【００５７】
以下、本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）例えば、低操舵速度状態では、誘起電圧値Ｅが小さくなる。この場合、ノイズの影響が大きくなって、誘起電圧値Ｅに基づいて推定電気角θｍｂを推定する精度が低くなり、推定電気角θｍｂが変動し易い。
【００５８】
この点、本実施形態によれば、低操舵状態では、第２加算角度演算部８１の処理を通じて推定電気角θｍｂが演算され、誘起電圧値Ｅの替わりに、操舵トルクＴｒｑに基づいて推定電気角θｍｂが演算される。この場合、操舵トルクＴｒｑに対して一義的に定められている加算量を加算角度として積算するように構成することも考えられるが、運転者が一定の操舵トルクＴｒｑを維持すると、加算量が固定されてしまって推定電気角θｍｂの変動が大きくなる。
【００５９】
これに対して、本実施形態では、第２加算角度演算部８１の処理を通じて操舵トルクＴｒｑを目標トルク値Ｔｒｑ＊に近付けるべく第２加算角度Δθｍ２が演算される。これにより、操舵トルクＴｒｑと、目標トルク値Ｔｒｑ＊とのトルク偏差ΔＴｒｑに基づき積算する加算量を変化させることができるようになり、例えば、操舵トルクＴｒｑに対して一義的に定められている加算量を加算角度として積算する場合と比較して、推定電気角θｍｂの変動を抑えることができるようになる。したがって、低操舵速度状態で、推定電気角θｍｂの変動を抑えて運転者の操舵時の摩擦感を抑制することができる。
【００６０】
（２）本実施形態において、マイコン５１は、トルクフィードバック制御として、ＰＩＤ制御を通じて、特に積分項Ｉの作用によって、推定電気角θｍｂの変動を抑えるように第２加算角度Δθｍ２が演算されるので、低操舵速度状態で、運転者の操舵時の摩擦感を抑制しつつ、操舵フィーリングの調整もすることができるようになる。また、この場合、ＰＩＤ制御を通じて、微分項Ｄの作用によって、応答性についても調整することができ、操舵フィーリングの調整の幅を広げることができる。
【００６１】
（３）本実施形態において、マイコン５１は、通常操舵速度状態（非低操舵速度状態）で、第１加算角度演算部８０の処理を通じて推定電気角θｍｂを演算するようにしている。すなわち、通常操舵速度状態では、推定電気角θｍｂを推定する精度が低くない、すなわちノイズの影響が小さいとして、誘起電圧値Ｅに基づいて推定電気角θｍｂを演算するようにしている（第１推定演算状態）。つまり、センサレス制御するなかで、特に低操舵速度状態の際の操舵感を向上するべく操舵トルクＴｒｑと、目標トルク値Ｔｒｑ＊とを用いたセンサレス制御（第２推定演算状態）を実行することによって、回転角センサ６１の検出結果に基づいて得られる電気角を用いる場合と遜色のない操舵フィーリングを実現することができる。
【００６２】
（４）本実施形態の場合、回転角センサ６１の検出結果に基づいて得られる回転角θｍａを用いてモータ４０の駆動を制御することを基本構成とし、回転角センサ６１で異常が生じてセンサレス制御により操舵機構２に対するアシスト力の付与を延命する場合であっても、操舵フィーリングの低下を抑制することができる。
【００６３】
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・マイコン５１は、モータ４０の制御として、当該モータ４０で発生する誘起電圧に基づいて推定電気角θｍｂを演算するセンサレス制御のみ実行することを基本構成とする場合であっても適用可能である。
【００６４】
・目標トルク値演算部９０では、目標トルク値Ｔｒｑ＊を演算する際、例えば、固定値（零値等）に設定する場合には操舵トルクＴｒｑを用いなくてよい。その他、目標トルク値Ｔｒｑ＊を演算する際は、車速値Ｖを用いるようにしてもよいし、ステアリングホイール１０の回転に基づき変化する操舵角θｓを検出する舵角センサが車載されていれば当該操舵角θｓを用いるようにしてもよいし、これらやこれら以外の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００６５】
・上記実施形態では、低操舵速度状態の他、通常操舵速度状態において、各相端子電圧値Ｖｕ〜Ｖｗ（誘起電圧値Ｅ）を正常に演算（検出）できない場合、第１推定演算状態を規制して第２推定演算状態に演算状態を切り替えるようにしてもよい。一方、低操舵速度状態において、第２加算角度Δθｍ２を正常に演算できない場合、第２推定演算状態を規制して第１推定演算状態に演算状態を切り替えるようにしてもよい。
【００６６】
・トルクＦ／Ｂ演算部９１では、比例項Ｐ、積分項Ｉ、及び微分項Ｄの何れかの制御項を含むフィードバック制御を実行するように構成されればよく、例えば、比例項Ｐ及び積分項Ｉを用いたＰＩ制御を採用してもよい。この場合や上記実施形態のように、積分項Ｉを用いることによっては、推定電気角θｍｂの変動を抑える効果を好適に発揮することができる。
【００６７】
・積分項演算部９３において、積分項Ｉは、まずトルク偏差ΔＴｒｑを積算した後、積分ゲインＫｉを乗算するように構成してもよい。この場合であっても、上記実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００６８】
・電流指令値演算部７０では、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算する際、操舵トルクＴｒｑを少なくとも用いていればよく、車速値Ｖを用いなくてもよい。その他、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算する際は、操舵トルクＴｒｑ及び車速値Ｖと、これら以外の要素とを用いるようにしてもよい。
【００６９】
・上記実施形態では、ステアリングホイール１０の回転に基づき変化する操舵角θｓを検出する舵角センサが車載されていればモータ４０の回転角として、当該操舵角θｓを用いるようにしてもよい。
【００７０】
・上記実施形態は、コラムシャフト１１ａにアシスト力を付与するタイプの電動パワーステアリング装置１に具体化したが、ラックシャフト１２に動力を付与するラックアシストタイプに適用してもよい。この場合、トルクセンサ６０は、例えば、ピニオンシャフト１１ｃに設けられるようにしてもよいが、上記実施形態と同様、コラムシャフト１１ａに設けていてもよい。
【００７１】
・上記各変形例は、互いに組み合わせて適用してもよく、例えば、ラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置に適用することと、その他の変形例の構成とは、互いに組み合わせて適用してもよい。
【００７２】
次に、上記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）前記目標トルク値は、前記操舵トルクに基づいて、当該操舵トルクに対して運転者の操舵を滑らかにすべく前記車両や当該車両の前記操舵機構に適合された値であることが好ましい。この構成によれば、より良好な操舵フィーリングを実現することができる。
【００７３】
（ロ）前記制御部は、前記モータの回転角を検出する回転角センサで異常が生じていない場合に当該回転角センサの検出結果から得られる電気角を用いて前記モータの駆動を制御する一方で、前記回転角センサで異常が生じる場合にバックアップ制御として前記センサレス制御するように構成されていることが好ましい。この構成によれば、回転角センサの検出結果に基づいて得られる電気角を用いてモータの駆動を制御することを基本構成とし、回転角センサで異常が生じてセンサレス制御により操舵機構に対するアシスト力の付与を延命する場合であっても、操舵フィーリングの低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１…電動パワーステアリング装置、２…操舵機構、１５…転舵輪、４０…モータ、５０…操舵制御装置、５１…マイコン、７７…回転角推定部、８０…第１加算角度演算部、８１…第２加算角度演算部、８３…積算部、９０…目標トルク値演算部、９１…トルクＦ／Ｂ演算部、９２…比例項演算部、９３…積分項演算部、９４…微分項演算部、９５…加算処理部、Ｅ…誘起電圧値、Ｄ…微分項、Ｉ…積分項、Ｐ…比例項、θｍ…電気角、θｍａ…回転角、θｍｂ…推定電気角、Ｅｔｈ…閾電圧値、Ｔｒｑ…操舵トルク、Δθｍ１…第１加算角度、Δθｍ２…第２加算角度、ΔＴｒｑ…トルク偏差、Ｔｒｑ＊…目標トルク値。
【図１】
2019097312.tif 000003
【図２】
2019097312.tif 000004
【図３】
2019097312.tif 000005
【図４】
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【図５】
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