(57)【要約】【課題】モータによって対象物を作動させるモータ式作動装置において、そのモータの、センサとしての機能を利用することにより、そのモータを適切に制御する。【解決手段】車両用操舵装置を、左右車輪１２，１２を変向するためのラック軸５６を運動させるために互いに冗長的に設けられた２個のモータＢ，Ｃと、それらモータＢ，Ｃの各位相を検出する２個のセンサ７０，７０と、ラック軸５６に連携させられたピニオン軸７２を運動させるために設けられたモータＤと、コントローラ４０とを含むものとする。コントローラ４０は、各センサ７０によって検出された位相に基づいて各モータＢ，Ｃを制御し、かつ、モータＤの電気信号に基づいてそのモータＤの位相を決定し、その決定された位相に基づいてモータＤをセンサレス制御する。【選択図】図１
2005082120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両において車輪を変向するために、その車輪と共に運動させられる第１の運動部材と、その第１の運動部材とは別の第２の運動部材と、それら第１および第２の運動部材を機械的に互いに連携させる連携機構とを含む車両用操舵装置であって、
前記第１の運動部材を運動させるために互いに冗長的に設けられた２個の第１モータと、
それら２個の第１モータの各位相を検出する２個のセンサと、
前記第２の運動部材を運動させるために設けられた少なくとも１個の第２モータと、
前記各センサによって検出された位相に基づいて前記各第１モータを制御し、かつ、前記少なくとも１個の第２モータの電気信号に基づいてその少なくとも１個の第２モータの位相を決定し、その決定された位相に基づいて前記少なくとも１個の第２モータを制御するコントローラと
を含む車両用操舵装置。
【請求項２】
前記少なくとも１個の第２モータが、前記第２の運動部材を運動させるために単独で設けられた１個の第２モータである請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
機械的に互いに連携させられる複数個のモータによって対象物を作動させるモータ式作動装置であって、
それら複数個のモータが、高速運動状態においてのみ電気信号が位相に応じて変化する第１モータと、低速運動状態と高速運動状態との双方において電気信号が位相に応じて変化する第２モータとを含み、
当該モータ式作動装置が、さらに、
前記第１モータの位相を検出するセンサと、
そのセンサにより検出された位相に基づいて前記第１モータを制御し、かつ、前記第２モータの電気信号に基づいてその第２モータの位相を決定し、その決定された位相に基づいてその第２モータを制御するコントローラと
を含むモータ式作動装置。
【請求項４】
前記第２のモータが、ＩＰＭモータであって、それのインダクタンスと逆起電力とがいずれも前記ＩＰＭモータの位相に応じて変化するものである請求項３に記載のモータ式作動装置。
【請求項５】
前記コントローラが、
前記ＩＰＭモータの速度が設定値以下である状態においては、そのＩＰＭモータのインダクタンスに基づいて前記位相を決定し、前記速度が前記設定値より大きい状態においては、前記ＩＰＭモータの逆起電力に基づいて前記位相を決定する位相決定部を含む請求項４に記載のモータ式作動装置。
【請求項６】
モータによって対象物を作動させるモータ式作動装置であって、
モータと、
そのモータの位相を検出するセンサと、
前記モータの電気信号に基づき、そのモータの位相を決定し、その決定された位相と、前記センサにより検出された位相との差である位相偏差を決定するコントローラと
を含むモータ式作動装置。
【請求項７】
前記コントローラが前記決定された位相偏差に基づき、前記センサが異常であるか否かを判定する判定部を含む請求項６に記載のモータ式作動装置。
【請求項８】
前記コントローラが、前記決定された位相偏差を見込んで、前記センサにより検出された位相に基づいて前記モータを制御する制御部を含む請求項６または７に記載のモータ式作動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータによって対象物を作動させるモータ式作動装置に関するものであり、特に、そのモータを制御する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータによって対象物を作動させるモータ式作動装置が既に知られている。このモータ式作動装置の一例としては、車両においてモータを用いて操舵を行う車両用操舵装置が既に知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１に記載された車両用操舵装置においては、同じ対象物を作動させるためにモータが２個設けられ、通常は、それら２個のモータのうちの１個のみが駆動され、他方のモータは非通電状態とされる。他方のモータは、非通電状態においては、駆動されるモータと連動して回転させられ、その結果、発電機として機能する。この他方のモータの電気信号は、そのモータの位相に応じた電流または電圧を表す。そこで、この従来の車両用操舵装置においては、非通電状態にあるモータが、上記対象物の作動位置を検出するためのセンサとして使用される。
【特許文献１】特開２０００−５３０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、モータによって対象物を作動させるモータ式作動装置において、そのモータの、センサとしての機能を利用することにより、そのモータを適切に制御することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきである。
【０００６】
さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈されるべきである。
（１）  車両において車輪を変向するために、その車輪と共に運動させられる第１の運動部材と、その第１の運動部材とは別の第２の運動部材と、それら第１および第２の運動部材を機械的に互いに連携させる連携機構とを含む車両用操舵装置であって、
前記第１の運動部材を運動させるために互いに冗長的に設けられた２個の第１モータと、
それら２個の第１モータの各位相を検出する２個のセンサと、
前記第２の運動部材を運動させるために設けられた少なくとも１個の第２モータと、
前記各センサによって検出された位相に基づいて前記各第１モータを制御し、かつ、前記少なくとも１個の第２モータの電気信号に基づいてその少なくとも１個の第２モータの位相を決定し、その決定された位相に基づいて前記少なくとも１個の第２モータを制御するコントローラと
を含む車両用操舵装置。
【０００７】
この装置においては、車輪を変向する第１の運動部材のための２個の第１モータが、それぞれのセンサを利用して制御されるのに対し、その第１の運動部材と連携機構によって連携させられた第２の運動部材のための少なくとも１個の第２モータが、それの位相を検出するセンサなしで、制御される。すなわち、少なくとも１個の第２モータについては、センサレス制御が行われるのである。
【０００８】
一方、この装置においては、第１および第２の運動部材が連携機構によって機械的に互いに連携させられる結果、第１モータと第２モータとが互いに連動させられる。しかしながら、例えば、上記連携機構がギヤを用いて構成されるために各運動要素間にバックラッシが存在する場合のように、各運動要素間に運動伝達誤差が存在する場合には、第１および第２の運動部材間の相対位置関係、すなわち、第１モータおよび第２モータ間の相対位置関係が常に一定に維持されるとは限らない。
【０００９】
このように運動伝達誤差が存在する場合には、運動伝達誤差の累積量の如何により、第１モータおよび第２モータの各位相が車輪の変向角を反映する精度が、車輪に近い第１モータにおいては高いが、車輪から離れた第２モータにおいては低いのが通常である。
【００１０】
一方、第２モータの位相は、それをセンサによって検出する場合には、第２モータ自身の電気信号を参照して決定する場合より、上述の運動伝達誤差等が原因で、位相の取得精度が不安定となる傾向がある。
【００１１】
さらに、第２モータを車両に搭載するスペースに厳しい制約がある場合には、第２モータの位相を検出するセンサを搭載するために、第２モータまたは他の構成要素が犠牲にならざるを得ない可能性がある。
【００１２】
これに対し、本項に係る装置においては、第２モータがセンサレス制御されるため、第２モータの搭載スペースを減少させることなく、第２モータの位相を安定した精度で取得することが容易となる。
【００１３】
ところで、第２モータが、例えば、適切な位相で通電を行うことが望ましい同期モータである場合には、第２モータの位相の取得精度が低下すると、第２モータの出力が低下する。
【００１４】
これに対し、本項に係る装置によれば、第２モータの位相を安定した精度で取得することが容易となるため、位相取得精度の低下に起因して第２モータの出力が低下する事態を回避することが容易となる。
【００１５】
本項における「各モータ」の一例は、同期モータであり、その一例は、ＰＭモータ、すなわち、永久磁石式同期モータである。このＰＭモータの一例は、後述のＩＰＭモータであり、別の例は、後述のＳＰＭモータである。
【００１６】
本項および下記の各項における「運動」は、直線変位を意味するように解釈したり、回転運動を意味するように解釈したり、双方を含むように解釈することが可能である。
（２）  前記コントローラが、前記各センサにより検出された位相に基づき、前記各第１モータを作動させるためにそれに供給すべき電力を決定する第１電力決定部を含む（１）項に記載の車両用操舵装置。
（３）  前記コントローラが、さらに、
前記少なくとも１個の第２モータの電気信号に基づき、その少なくとも１個の第２モータの位相を決定する位相決定部と、
その決定された位相に基づき、前記少なくとも１個の第２モータを作動させるためにそれに供給すべき電力を決定する第２電力決定部と
を含む（２）項に記載の車両用操舵装置。
（４）  前記少なくとも１個の第２モータが、前記第２の運動部材を運動させるために単独で設けられた１個の第２モータである（１）ないし（３）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【００１７】
前記（１）ないし（３）項のいずれかに係る装置は、少なくとも１個の第２モータが、第１モータと同様に、複数個の第２モータにより構成される態様で実施することが可能である。この場合には、第１の運動部材についてのみならず第２の運動部材についても、各運動部材を運動させるモータの冗長度が増加し、当該装置の信頼性が向上する。
【００１８】
しかしながら、第２の運動部材のための第２モータの故障時に、その第２モータが、第１の運動部材のための２個の第１モータのうちの少なくとも一方によって機能的に代替されるようにすれば、第２のモータの数を複数個にしなくても、第２の運動部材のためのモータに冗長性を付与することが事実上可能である。
【００１９】
このような知見に基づき、本項に係る装置においては、第１の運動部材についてはモータが２個、第２の運動部材についてはモータが１個設けられている。
【００２０】
この装置の望ましい一態様によれば、前記コントローラが、２個の第１モータと１個の第２モータとのうちのいずれか１個が故障した場合に、その故障に起因するモータ出力の不足量が正常な２個のモータによって補充されるように、それら２個のモータを制御するものとされる。
（５）  機械的に互いに連携させられる複数個のモータによって対象物を作動させるモータ式作動装置であって、
それら複数個のモータが、高速運動状態においてのみ電気信号が位相に応じて変化する第１モータと、低速運動状態と高速運動状態との双方において電気信号が位相に応じて変化する第２モータとを含み、
当該モータ式作動装置が、さらに、
前記第１モータの位相を検出するセンサと、
そのセンサにより検出された位相に基づいて前記第１モータを制御し、かつ、前記第２モータの電気信号に基づいてその第２モータの位相を決定し、その決定された位相に基づいてその第２モータを制御するコントローラと
を含むモータ式作動装置。
【００２１】
この装置においては、その装置の複数個のモータが、高速運動状態においてのみ電気信号が位相に応じて変化する第１モータと、低速運動状態と高速運動状態との双方において電気信号が位相に応じて変化する第２モータとを含むものとされる。
【００２２】
この装置においては、各モータを制御するために、第１モータについては位相がセンサによって検出されるのに対し、第２モータについては位相が、第２モータの電気信号に基づいて決定される。
【００２３】
したがって、この装置によれば、第２モータにつき、それの速度の大小を問わず、センサレス制御を適切に行うことが容易となる。
【００２４】
本項における「低速運動状態」は、モータの静止状態と、モータの運動状態のうち、そのモータの速度が基準値以下である領域とを含んでいる。これに対し、「高速運動状態」は、モータの運動状態のうち、そのモータの速度が上記基準値より高い領域を意味する。
【００２５】
本項における「各モータ」の一例は、前述の同期モータである。また、本項および下記の各項における「モータ式作動装置」の一例は、車両用操舵装置であるが、車両における他の装置として構成したり、他の用途のための装置として構成することも可能である。
（６）  前記第２のモータが、ＩＰＭモータであって、それのインダクタンスと逆起電力とがいずれも前記ＩＰＭモータの位相に応じて変化するものである（５）項に記載のモータ式作動装置。
【００２６】
ＰＭモータの一例として、ＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)モータ、すなわち、複数の永久磁石がロータコアに埋め込まれたロータを備えた内部磁石埋込式同期モータが存在する。
【００２７】
特開２００２−３２０３９７号公報に記載されているように、このＩＰＭモータには、ロータが静止しているか回転しているかを問わず、所定の相間に電圧を印加すると、ロータの位相としての角度に応じて各相間のインダクタンスが相違するという性質がある。この性質を利用すれば、ロータが静止しているか回転しているかを問わず、ＩＰＭモータの位相を取得することが可能である。
【００２８】
このような知見に基づき、本項に係る装置においては、前記（５）項における「第２モータ」、すなわち、低速運動状態と高速運動状態との双方において電気信号が位相に応じて変化する第２モータとしてＩＰＭモータが選定されている。
（７）  前記コントローラが、
前記ＩＰＭモータの速度が設定値以下である状態においては、そのＩＰＭモータのインダクタンスに基づいて前記位相を決定し、前記速度が前記設定値より大きい状態においては、前記ＩＰＭモータの逆起電力に基づいて前記位相を決定する位相決定部を含む（６）項に記載のモータ式作動装置。
【００２９】
ＩＰＭモータにおいては、それの速度の大小を問わず、インダクタンスに基づいて位相を決定することが可能である。ただし、位相決定のために、各相間に電圧を印加することが必要であり、また、インダクタンスに基づいて位相を決定するために信号処理および演算が比較的複雑である。
【００３０】
これに対し、ＩＰＭにおいては、それの速度が高速である限り、各相への電圧印加なしで、逆起電力に基づいて位相を決定することができる。
【００３１】
このような知見に基づき、本項に係る装置においては、ＩＰＭモータの速度が設定値以下である状態においては、そのＩＰＭモータのインダクタンスに基づいて位相が決定され、一方、速度が前記設定値より大きい状態においては、ＩＰＭモータの逆起電力に基づいて位相が決定される。
（８）  モータによって対象物を作動させるモータ式作動装置であって、
モータと、
そのモータの位相を検出するセンサと、
前記モータの電気信号に基づき、そのモータの位相を決定し、その決定された位相と、前記センサにより検出された位相との差である位相偏差を決定するコントローラと
を含むモータ式作動装置。
【００３２】
モータの種類によっては、モータの電気信号を参照すれば、センサなしでも、そのモータの位相を取得できる。この種のモータの位相はセンサによって検出することも可能であるが、センサによって検出された位相と、モータの電気信号に基づいて決定された位相とが必ずしも互いに一致するとは限らない。例えば、センサ側に検出誤差が存在する場合があるからである。
【００３３】
このような知見に基づき、本項に係る装置においては、モータの電気信号に基づき、そのモータの位相が決定され、その決定された位相と、センサにより検出された位相との差である位相偏差が決定される。
【００３４】
本項における「各モータ」の一例は、前述の同期モータである。
（９）  前記コントローラが、前記決定された位相偏差に基づき、前記センサが異常であるか否かを判定する判定部を含む（８）項に記載のモータ式作動装置。
【００３５】
この装置においては、モータがそれ自体センサとして機能し得る事実に着目し、かつ、センサとして機能するモータを、本当のセンサとの比較対象として用いることにより、本当のセンサが異常であるか否かが判定される。
【００３６】
したがって、この装置によれば、センサが異常であるか否かを、モータおよびセンサ以外の要素を用いることなく、判定することが可能となる。その結果、例えば、あるセンサが異常であるか否かを判定するために、そのセンサと関連する別のセンサとの間で相互監視を行うことが不可欠ではなくなる。
（１０）  前記コントローラが、前記決定された位相偏差を見込んで、前記センサにより検出された位相に基づいて前記モータを制御する制御部を含む（８）または（９）項に記載のモータ式作動装置。
【００３７】
センサの検出誤差を発生させる要因の一例として、センサをモータに組み付ける際の組付け誤差がある。
【００３８】
一方、モータの電気信号に基づいて決定されたモータの位相と、センサにより検出されたモータの位相との差である位相偏差は、センサの実際の組付け誤差を反映すると考えることが可能である。
【００３９】
そこで、本項に係る装置においては、その位相偏差を見込んで、センサにより検出された位相に基づいてモータが制御される。
【００４０】
したがって、この装置によれば、センサによる位相の検出精度を確保するために、センサの組付け精度をそれほど厳しく管理せずに済み、その結果、当該装置の生産能率を容易に向上させ得る。
（１１）  当該モータ式作動装置が、前記対象物としての車輪を変向するために車両に搭載される車両用操舵装置である（５）ないし（１０）項のいずれかに記載のモータ式作動装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。
【００４２】
本発明の第１実施形態に従う車両用操舵装置は、車両に搭載されて使用されるモータ式作動装置の一例であり、車両の運転者によって操作される操作部１０（図１参照）と、車両の左右車輪１２，１２（図２参照）を転舵する転舵部２０とを含むように構成されている。
【００４３】
この車両用操舵装置は、運転者による操作に応じ、後述のモータによって左右車輪１２，１２を電気的に転舵するステア・バイ・ワイヤ式を採用している。この車両用操舵装置においては、操作部１０と転舵部２０とが機械的に互いに絶縁されている。この車両用操舵装置においては、複数個のモータが動力源として用いられており、それらの中には、機械的に互いに連携させられる複数個のモータが含まれている。
【００４４】
図１には操作部１０につき、図２には転舵部２０につき、それぞれの機械的構成と電気的構成とが系統的に示されている。
【００４５】
図１に示すように、操作部１０においては、運転者によって回転操作されるステアリングホイール２２が操作軸２４に一体的に回転可能に同軸に連結されている。その操作軸２４には、擬似的な操作反力をステアリングホイール２２に発生させるために、モータＡの回転力が付与される。そのため、操作軸２４には、モータＡが、減速機構（倍力機構でもある。）２６を介して機械的に連携させられている。
【００４６】
本実施形態においては、モータＡは、ブラシレスモータとしてのＳＰＭ(Surface Permanent Magnet)モータ、すなわち、複数の永久磁石がロータの表面に貼り付けられた表面磁石貼付式同期モータとして構成されている。さらに、本実施形態においては、減速機構２６が、ホイールギヤ３０とピニオンギヤ３２とが非同軸にかみ合う構成とされている。ホイールギヤ３０は、操作軸２４に一体的に回転可能に同軸に取り付けられる一方、ピニオンギヤ３２は、モータＡの図示しないロータに一体的に回転可能に同軸に取り付けられている。
【００４７】
操作軸２４には、さらに、それの絶対的な回転角である絶対角を検出する絶対角センサ３４が取り付けられている。ここに、絶対角は、被検出回転体の回転角をその被検出回転体の回転数をも考慮して表現する角度であり、これに対し、相対角は、被検出回転体の回転角をその被検出回転体の回転数を無視して表現する角度であり、位相角と同義である。
【００４８】
モータＡおよび絶対角センサ３４は、コントローラ４０に接続されている。コントローラ４０は、図３に示すように、コンピュータ４２を主体として構成されている。コンピュータ４２は、よく知られているように、ＣＰＵ４４とＲＯＭ４６とＲＡＭ４８とがバス５０によって互いに接続されて構成されている。コントローラ４０は、電源５２にも接続されている。コントローラ４０は、電源５２からモータＡに供給される電力をモータＡの位相に応じて適切に制御することにより、モータＡの回転を制御するように設計されている。
【００４９】
図３に示すように、ＲＯＭ４６には、モータＡを制御して操作反力を制御するためにＣＰＵ４４により実行される操作反力制御プログラムが記憶されており、図４には、それの内容がフローチャートで概念的に表されている。
【００５０】
この操作反力制御プログラムは、コンピュータ４２の電源５２が投入されている間、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表す。他のステップについても同じとする。）において、モータＡの誘起電圧（または誘起電流）のレベルが検出される。その誘起電圧は、逆起電力の一例である。
【００５１】
この誘起電圧は、モータＡにおいてロータが、ステアリングホイール２２の操作によって強制的に、またはモータＡへの電圧印加によって自発的に回転すれば、モータＡの非通電・通電の如何を問わず、モータＡの巻線（励磁コイル）に発生する。モータＡの励磁コイルに誘起電圧と印加電圧との双方が発生する場合には、適当な信号処理により、それらを互いに分離して誘起電圧のみを抽出することが可能である。この手法の一例が特開平６−２５３５８４号公報に記載されている。
【００５２】
次に、Ｓ２において、その検出された誘起電圧のレベルに基づき、モータＡの位相位置（位相角）が計算される。それら誘起電圧と位相位置との間に成立する関係が予めＲＯＭ４６に記憶されており、その関係に従って、今回の誘起電圧に対応する位相位置が計算される。すなわち、本実施形態においては、モータＡの位相がセンサレスで取得されるようになっているのである。
【００５３】
続いて、Ｓ３において、操作反力を制御するのに必要な情報が入力される。そのような必要情報として、例えば、ステアリング角速度、車両速度等がある。ステアリング角速度は、例えば、絶対角センサ３４の出力信号に基づいて計算し得る。
【００５４】
その後、Ｓ４において、その入力された必要情報に基づき、ステアリングホイール２２に付与すべきトルク、すなわち、目標トルクが計算される。続いて、Ｓ５において、その計算された目標トルクと、前記計算された位相位置とに合致するように、モータＡに供給すべき電流が計算される。
【００５５】
その後、Ｓ６において、その計算された電流と同じ大きさの電流が電源５２からモータＡに供給されることにより、モータＡが駆動される。この駆動は、以上の説明から明らかなように、センサレス駆動である。
【００５６】
以上で、この操作反力制御プログラムの一回の実行が終了する。
【００５７】
図２に示すように、転舵部２０においては、左右車輪１２，１２がラック・アンド・ピニオン方式により転舵される。左右車輪１２，１２は、各タイロッド５２，５２を経てラック軸５６の両端にそれぞれ連結されている。ラック軸５６には、ラック６０が形成されており、そのラック６０にピニオン６２がかみ合わされている。それらラック６０およびピニオン６２は、ギヤによって相互に運動を伝達する運動伝達機構６４を構成している。
【００５８】
ラック軸５６には同軸に、モータＢとモータＣとが搭載されている。本実施形態においては、それらモータＢ，Ｃも、ＳＰＭモータとして構成されている。それらモータＢ，Ｃは、ラック軸５６を軸方向に変位させるために搭載されている。それらモータＢ，Ｃは、それらに共通のロータ６６を備えており、そのロータ６６の回転運動が、運動変換機構としてのボールねじ機構６８により、直線運動に変換されてラック軸５６に伝達されるようになっている。各モータＢ，Ｃには、相対的な回転角を相対角として検出する相対角センサ（例えば、レゾルバセンサ）７０が搭載されている。
【００５９】
ピニオン６２から同軸にピニオン軸７２が延びており、このピニオン軸７２にモータＤが、減速機構（倍力機構でもある。）７４を介して機械的に連携させられている。本実施形態においては、このモータＤも、ＳＰＭモータとして構成されている。
【００６０】
本実施形態においては、減速機構７４が、減速機構２６と同様に、ホイールギヤ７６とピニオンギヤ７８とが非同軸にかみ合う構成とされている。ホイールギヤ７６は、ピニオン軸７２に一体的に回転可能に同軸に取り付けられる一方、ピニオンギヤ７８は、モータＤの図示しないロータに一体的に回転可能に同軸に取り付けられている。
【００６１】
ピニオン軸７２には、さらに、それの絶対的な回転角である絶対角を検出する絶対角センサ８０が取り付けられている。絶対角の定義は、前述の定義と共通する。
【００６２】
それらモータＢ，Ｃ，Ｄ、２個の相対角センサ７０，７０および絶対角センサ８０は、モータＡおよび絶対角センサ３４と共に、コントローラ４０に共通に接続されている。図３に示すように、ＲＯＭ４６には、モータＢ，Ｃ，Ｄを制御して左右車輪１２，１２の転舵角を制御するためにＣＰＵ４４により実行される転舵制御プログラムが記憶されている。
【００６３】
図３に示すように、この転舵制御プログラムは、モータＢをそれの位相に応じて制御するモータＢ制御ルーチンと、モータＣをそれの位相に応じて制御するモータＣ制御ルーチンと、モータＤをそれの位相に応じて制御するモータＤ制御ルーチンとを含んでいる。モータＤ制御ルーチンは、モータＤをセンサレス駆動するためのルーチンである。
【００６４】
図５には、モータＢ制御ルーチンの内容がフローチャートで概念的に表されている。このモータＢ制御ルーチンは、繰返し実行され、各回の実行時には、まず、Ｓ３１において、ピニオン軸７２の目標回転角θが絶対角として計算されて、モータＢに対して指示される。次に、Ｓ３２において、モータＢのための相対角センサ７０の信号が検出される。
【００６５】
続いて、Ｓ３３において、その検出された信号に基づき、モータＢの位相位置が計算される。その後、Ｓ３４において、目標回転角θを実現するためにモータＢに供給すべき電力が計算される。
【００６６】
続いて、Ｓ３５において、その計算された電力と同じ値を有する電力がモータＢに供給されることにより、モータＢが駆動される。その後、Ｓ３６において、絶対角センサ８０により、ピニオン軸７２の絶対角θ’が検出される。
【００６７】
続いて、Ｓ３７において、その検出された絶対角θ’が目標回転角θと十分に一致するか否かが判定される。今回は、十分には一致しないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ３２に戻る。これに対し、今回は、検出された絶対角θ’が目標回転角θと十分に一致すると仮定すれば、Ｓ３７の判定がＹＥＳとなり、Ｓ３８において、モータＢが停止させられる。
【００６８】
以上で、このモータＢ制御ルーチンの一回の実行が終了する。
【００６９】
本実施形態においては、モータＢおよびＣが共に正常である場合には、車輪１２，１２の転舵のためにそれらモータＢおよびＣが一緒に駆動される。そのため、前記モータＣ制御ルーチンが前記モータＢ制御ルーチンと実質的に並行的に実行される。これに対し、それらモータＢおよびのうちのいずれかが異常である場合には、正常であるモータが、異常であるモータを機能的に代替するために、通常より大きな出力となるように駆動される。
【００７０】
図６には、そのモータＣ制御ルーチンの内容がフローチャートで概念的に表されている。このモータＣ制御ルーチンは、モータＢ制御ルーチンと同様にして、繰返し実行され、各回の実行時には、Ｓ５１ないしＳ５８が、モータＢ制御ルーチンにおけるＳ３１ないしＳ３８に準じて実行される。
【００７１】
それらモータＢおよびＣの駆動中、モータＤも駆動される。ただし、それら３個のモータのうちのいずれかが異常である場合には、正常である２個のモータが、異常である１個のモータを機能的に代替するために、通常より大きな出力となるように駆動される。
【００７２】
図７には、モータＤを駆動するためにコンピュータ４２によって繰返し実行される前述のモータＤ制御ルーチンの内容がフローチャートで概念的に表されている。
【００７３】
このモータＤ制御ルーチンの各回の実行時には、まず、Ｓ７１において、ピニオン軸７２の目標回転角θが計算され、モータＤに対して指示される。次に、Ｓ７２において、モータＤがモータＢまたは／およびＣによって強制的に回転させられたためにモータＤに発生する誘起電圧（または誘起電流）が検出される。この検出は、図４におけるＳ１に準じて行われる。
【００７４】
その後、Ｓ７３において、その検出された誘起電圧に基づき、モータＤの位相位置が計算される。この計算は、図４におけるＳ２に準じて行われる。すなわち、本実施形態においては、モータＤの位相がセンサレスで取得されるようになっているのである。続いて、Ｓ７４において、その計算された位相位置に基づき、モータＤへの供給電力が計算される。
【００７５】
その後、Ｓ７５において、その計算された供給電力と同じ値の電力がモータＤに供給されることにより、モータＤが駆動される。続いて、Ｓ７６において、絶対角センサ８０によってピニオン軸７２の絶対角θ’が検出される。
【００７６】
その後、Ｓ７７において、その検出された絶対角θ’が目標回転角θと十分に一致するか否かが判定される。今回は、十分には一致しないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ７２に戻る。これに対し、今回は、検出された絶対角θ’が目標回転角θと十分に一致すると仮定すれば、Ｓ７７の判定がＹＥＳとなり、Ｓ７８において、モータＤが停止させられる。
【００７７】
以上で、このモータＤ制御ルーチンの一回の実行が終了する。
【００７８】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、ラック軸５６が前記（１）項における「第１の運動部材」の一例を構成し、ピニオン軸７２が同項における「第２の運動部材」の一例を構成し、運動伝達機構６４が同項における「連携機構」の一例を構成しているのである。
【００７９】
さらに、本実施形態においては、モータＢおよびＣが互いに共同して、同項における「２個の第１モータ」の一例を構成し、２個の相対角センサ７０，７０が互いに共同して、同項における「２個のセンサ」の一例を構成し、モータＤが同項における「少なくとも１個の第２モータ」の一例を構成し、コントローラ４０のうち図５ないし図７に示す転舵制御プログラムを実行する部分が同項における「コントローラ」の一例を構成しているのである。さらに、本実施形態においては、モータＤの誘起電圧が、同項における「電気信号」の一例に相当しているのである。
【００８０】
さらに、本実施形態においては、コントローラ４０のうち図５に示すモータＢ制御ルーチンと図６に示すモータＣ制御ルーチンとを実行する部分が前記（２）項における「第１電力決定部」の一例を構成し、コントローラ４０のうち図７におけるＳ７２およびＳ７３を実行する部分が前記（３）項における「位相決定部」の一例を構成し、コントローラ４０のうち図７におけるＳ７４を実行する部分が同項における「第２電力決定部」の一例を構成しているのである。
【００８１】
さらに、本実施形態においては、モータＤが前記（４）項における「１個の第２モータ」の一例を構成しているのである。
【００８２】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が多いため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。
【００８３】
図８には、本実施形態に従う車両用操舵装置が、それの操作部１０と、転舵部２０のうちラック軸５６に関連する部分とが省略されて示されている。本実施形態は、第１実施形態に対し、転舵部２０においてピニオン軸７２を駆動する構成が異なっている。
【００８４】
具体的には、本実施形態においては、ピニオン軸７２を駆動するためにモータが２個、互いに冗長的に設けられている。それら２個のモータは、モータＥおよびＦであり、モータＥはＳＰＭモータであるのに対し、モータＦはＩＰＭモータである。モータＥには、それの相対的な回転角を相対角として検出する相対角センサ９０が装着されている。
【００８５】
したがって、モータＥの電気信号としての誘起電圧は、静止状態でも低速回転状態でもない高速回転状態において、モータＥの位相に応じて変化する。これに対して、モータＦの電気信号としてのインダクタンス（またはモータＦの各相のコイルＵ，Ｖ，Ｗに流れる電流）は、静止状態でも低速回転状態でも高速回転状態でも、モータＦの位相に応じて変化する。
【００８６】
それらモータＥ，Ｆおよび相対角センサ９０は、絶対角センサ８０と共に、コントローラ４０に電気的に接続されている。このコントローラ４０は、コンピュータ４２のＲＯＭ４６において転舵制御プログラムを記憶しており、その転舵制御プログラムは、モータＥ制御ルーチンとモータＦ制御ルーチンとを含んでいる。
【００８７】
図９には、モータＥ制御ルーチンの内容がフローチャートで概念的に表されている。このモータＥ制御ルーチンは、図５に示すモータＢ制御ルーチンと同様にして実行されるため、文章による説明を省略する。
【００８８】
図１０には、モータＦ制御ルーチンの内容がフローチャートで概念的に表されている。このモータＦ制御ルーチンは、コンピュータ４２によって繰返し実行される。
【００８９】
各回の実行時には、まず、Ｓ１３１において、ピニオン軸７２の目標回転角θが計算され、モータＦに対して指示される。次に、Ｓ１３２において、モータＦのインダクタンスが検出される。この検出は、モータＦの所定の相間に電圧が印加されている状態で行われる。
【００９０】
その後、Ｓ１３３において、その検出されたインダクタンスに基づき、モータＦの位相位置が計算される。
【００９１】
この計算の一具体例は、前記特開２００２−３２０３９７号公報に記載されており、モータＦのロータの角度により異なるインダクタンスに応じてＵＶＷの各相に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが同時に検出され、ＲＯＭ４６に予め記憶されているそれら３者間の関係からモータＦの電気角（位相位置）が決定される。すなわち、本実施形態においては、モータＦの位相がセンサレスで取得されるようになっているのである。
【００９２】
続いて、Ｓ１３４において、その計算された位相位置に基づき、モータＦへの供給電力が計算される。
【００９３】
その後、Ｓ１３５において、その計算された供給電力と同じ値の電力がモータＦに供給されることにより、モータＦが駆動される。続いて、Ｓ１３６において、絶対角センサ８０によってピニオン軸７２の絶対角θ’が検出される。
【００９４】
その後、Ｓ１３７において、その検出された絶対角θ’が目標回転角θと十分に一致するか否かが判定される。今回は、十分には一致しないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ１３２に戻る。これに対し、今回は、検出された絶対角θ’が目標回転角θと十分に一致すると仮定すれば、Ｓ１３７の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１３８において、モータＦが停止させられる。
【００９５】
以上で、このモータＦ制御ルーチンの一回の実行が終了する。
【００９６】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、モータＥが前記（５）項における「第１モータ」の一例であり、モータＦが同項における「第２モータ」の一例であり、コントローラ４０のうち図９に示すモータＥ制御ルーチンと図１０に示すモータＦ制御ルーチンとを実行する部分が同項における「コントローラ」の一例を構成しているのである。
【００９７】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第２実施形態と共通する要素が多いため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。
【００９８】
本実施形態は、ハードウエア構成については第２実施形態と共通し、ソフトウエア構成については、モータＦ制御ルーチンの一部を除き、第２実施形態と共通する。
【００９９】
図１１には、本実施形態に従う車両用操舵装置のコンピュータ４２によって実行されるモータＦ制御ルーチンのうち、図１０に示す第２実施形態におけるモータＦ制御ルーチンと異なるステップのみがフローチャートで表されている。具体的には、図１０に示すモータＦ制御ルーチンのうちＳ１３２およびＳ１３３に相当する部分が位相位置計算ルーチンとしてフローチャートで表されている。
【０１００】
この位相位置計算ルーチンにおいては、まず、Ｓ１５１において、モータＦが静止状態または低速回転状態にあるか否かが判定される。例えば、絶対角センサ８０により検出される絶対角の変化速度に基づき、モータＦの回転速度が検出され、その検出値が設定値以下であるか否かが判定される。
【０１０１】
今回は、モータＦが静止状態または低速回転状態にあると仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ１５２において、図１０におけるＳ１３２と同様にしてモータＦのインダクタンスが検出される。続いて、Ｓ１５３において、図１０におけるＳ１３３と同様にして、その検出されたインダクタンスに基づき、モータＦの位相位置が計算される。
【０１０２】
これに対し、今回は、モータＦが静止状態または低速回転状態にはない、すなわち、高速回転状態にあると仮定すれば、図１１におけるＳ１５１の判定がＮＯとなる。その後、Ｓ１５４において、図７におけるＳ７２と同様にして、モータＦの誘起電圧が検出される。続いて、Ｓ１５５において、図７におけるＳ７３と同様にして、その検出された誘起電圧に基づき、モータＦの位相位置が計算される。
【０１０３】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、モータＦが前記（５）項における「第２モータ」の一例であり、静止状態または低速回転状態が同項における「低速運動状態」の一例であり、高速回転状態が同項における「高速運動状態」の一例なのである。
【０１０４】
さらに、本実施形態においては、モータＦが前記（６）項における「ＩＰＭモータ」の一例であり、コントローラ４０のうち図１１に示す位相位置計算ルーチンを実行する部分が前記（７）項における「位相決定部」の一例を構成し、静止状態または低速回転状態が同項における「速度が設定値以下である状態」の一例であり、高速回転状態が同項における「速度が設定値より大きい状態」の一例なのである。
【０１０５】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が多いため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。
【０１０６】
図１２には、本実施形態に従う車両用操舵装置が、それの操作部１０と、転舵部２０のうちラック軸５６に関連する部分とが省略されて示されている。本実施形態は、第１実施形態に対し、転舵部２０においてピニオン軸７２を駆動する構成が異なっている。
【０１０７】
具体的には、第１実施形態においては、ピニオン軸７２を駆動するモータＤが、センサレスのＳＰＭモータとして構成されているが、本実施形態においては、ピニオン軸７２を駆動するモータＧが、相対角センサ１００を有するＳＰＭモータとして構成されている。
【０１０８】
それらモータＧおよび相対角センサ１００は、絶対角センサ８０と共に、コントローラ４０に電気的に接続されている。コントローラ４０のコンピュータ４２のＲＯＭ４６には、モータＧを制御するために、補正量演算ルーチンとモータＧ制御ルーチンとが記憶されている。
【０１０９】
図１３には、補正量演算ルーチンの内容がフローチャートで概念的に表されている。この補正量演算ルーチンは、モータＧの回転中、すなわち、誘起電圧が発生する状態において少なくとも１回実行される。
【０１１０】
その実行時には、まず、Ｓ２０１において、相対角センサ１００の信号が検出され、次に、Ｓ２０２において、その検出された信号に基づき、モータＧの位相位置がθａとして計算される。
【０１１１】
続いて、Ｓ２０３において、モータＧがモータＢまたは／およびＣによって強制的に回転させられたためにモータＧに発生する誘起電圧（または誘起電流）が検出される。この検出は、図４におけるＳ１に準じて行われる。
【０１１２】
その後、Ｓ２０４において、その検出された誘起電圧に基づき、モータＧの位相位置がθｂとして計算される。この計算は、図４におけるＳ２に準じて行われる。すなわち、このＳ２０４においては、モータＧの位相がセンサレスで取得されるようになっているのである。
【０１１３】
続いて、Ｓ２０５において、位相位置θａと位相位置θｂとの両計算値の差、すなわち、位相位置偏差が、予め定められた許容値以下であるか否かが判定される。以下である場合には、判定がＹＥＳとなり、Ｓ２０６において、位相位置θａの今回計算値θａ（ｎ）と前回計算値θａ（ｎ−１）（ＲＡＭ４８に保存されている）との差、すなわち、位相位置θａの計算値の時間的変化量が、予め定められた許容値以下であるか否かが判定される。以下である場合には、判定がＹＥＳとなる。
【０１１４】
Ｓ２０５の判定もＳ２０６の判定もＹＥＳである場合には、相対角センサ１００が正常であるとして、Ｓ２０７において、位相位置θａの計算値から位相位置θｂの計算値を差し引いた値、すなわち、位相位置偏差が、位相位置θａの計算値に対して加えられるべき補正量Δθとされる。
【０１１５】
その後、Ｓ２０８において、その補正量Δθが、次回の位相位置θａの計算値に対する補正に備えて、ＲＡＭ４８に格納される。
【０１１６】
以上で、この補正量演算ルーチンの一回の実行が終了する。
【０１１７】
以上、Ｓ２０５の判定もＳ２０６の判定もＹＥＳである場合を説明したが、いずれかでもＮＯである場合には、Ｓ２０９において、相対角センサ１００が異常であると判定される。この判定結果は、視覚的または聴覚的に車両の運転者に告知することが望ましい。
【０１１８】
以上で、この補正量演算ルーチンの一回の実行が終了する。
【０１１９】
図１４には、前記モータＧ制御ルーチンの内容がフローチャートで概念的に表されている。
【０１２０】
このモータＧ制御ルーチンは、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ２３１において、上記補正量演算ルーチンの実行により、相対角センサ１００が異常であると判定されたか否かが判定される。今回は、異常であると判定されたと仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、直ちにこのモータＧ制御ルーチンの一回の実行が終了する。
【０１２１】
これに対し、今回は、補正量演算ルーチンの実行により、相対角センサ１００が異常であるとは判定されなかったと仮定すれば、Ｓ２３１の判定がＮＯとなり、Ｓ２３２に移行する。
【０１２２】
このＳ２３２においては、ピニオン軸７２の目標回転角θが計算され、モータＧに対して指示される。続いて、Ｓ２３３において、相対角センサ１００の信号が検出され、その後、Ｓ２３４において、その検出された信号に基づき、モータＧの位相位置θａが計算される。
【０１２３】
続いて、Ｓ２３５において、前記補正量演算ルーチンの実行によって演算された補正量ΔθがＲＡＭ４８から読み出される。その後、Ｓ２３６において、その読み出された補正量Δθを用いることにより、前記計算された位相位置θａが補正される。例えば、その位相位置θａから補正量Δθを差し引くことにより、位相位置θａの計算値が補正される。
【０１２４】
続いて、Ｓ２３７において、その補正された位相位置θａに基づき、モータＧへの供給電力が計算される。その後、Ｓ２３８において、その計算された供給電力と同じ値の電力がモータＧに供給されることにより、モータＧが駆動される。続いて、Ｓ２３９において、絶対角センサ８０によってピニオン軸７２の絶対角θ’が検出される。
【０１２５】
その後、Ｓ２４０において、その検出された絶対角θ’が目標回転角θと十分に一致するか否かが判定される。今回は、十分には一致しないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ２３３に戻る。これに対し、今回は、検出された絶対角θ’が目標回転角θと十分に一致すると仮定すれば、Ｓ２４０の判定がＹＥＳとなり、Ｓ２４１において、モータＧが停止させられる。
【０１２６】
以上で、このモータＧ制御ルーチンの一回の実行が終了する。
【０１２７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、モータＧが前記（８）項における「モータ」の一例を構成し、相対角センサ１００が同項における「センサ」の一例を構成し、コントローラ４０のうち図１３に示す補正量演算ルーチンと図１４に示すモータＧ制御ルーチンとを実行する部分が同項における「コントローラ」の一例を構成しているのである。
【０１２８】
さらに、本実施形態においては、コントローラ４０のうち図１３におけるＳ２０５およびＳ２０９を実行する部分が前記（９）項における「判定部」の一例を構成しているのである。
【０１２９】
さらに、本実施形態においては、コントローラ４０のうち図１３におけるＳ２０７およびＳ２０８と図１４におけるＳ２３５ないしＳ２３８とを実行する部分が前記（１０）項における「制御部」の一例を構成しているのである。
【０１３０】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記［課題を解決するための手段］の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の第１実施形態に従う車両用操舵装置のうちの操作部１０を示す系統図である。
【図２】上記車両用操舵装置のうちの転舵部２０を示す系統図である。
【図３】図１および図２におけるコントローラ４０の構成を概念的に表すブロック図である。
【図４】図３における操作反力制御プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図５】図３におけるモータＢ制御ルーチンの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図６】図３におけるモータＣ制御ルーチンの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図７】図３におけるモータＤ制御ルーチンの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に従う車両用操舵装置のうちの転舵部２０をピニオン軸７２に関連して部分的に示す系統図である。
【図９】図８におけるコントローラ４０のコンピュータ４２によって実行されるモータＥ制御ルーチンの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図１０】図８におけるコントローラ４０のコンピュータ４２によって実行されるモータＦ制御ルーチンの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態に従う車両用操舵装置におけるコントローラ４０のコンピュータ４２によって実行される位相位置計算ルーチンの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図１２】本発明の第４実施形態に従う車両用操舵装置のうちの転舵部２０をピニオン軸７２に関連して部分的に示す系統図である。
【図１３】図１２におけるコントローラ４０のコンピュータ４２によって実行される補正量演算ルーチンの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図１４】図１２におけるコントローラ４０のコンピュータ４２によって実行されるモータＧ制御ルーチンの内容を概念的に表すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３２】
１２  車輪
４０  コントローラ
５６  ラック軸
６４  運動伝達機構
７０，９０，１００  相対角センサ
７２  ピニオン軸
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ  モータ
【図１】
2005082120.tif 000003
【図２】
2005082120.tif 000004
【図３】
2005082120.tif 000005
【図４】
2005082120.tif 000006
【図５】
2005082120.tif 000007
【図６】
2005082120.tif 000008
【図７】
2005082120.tif 000009
【図８】
2005082120.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005082120.tif 000012
【図１１】
2005082120.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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