(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記モータに対する駆動電力の供給を通じて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づいて前記モータに三相の前記駆動電力を供給する駆動回路と、前記モータの各相に生じた通電不良を検出可能な異常検出手段とを備えてなり、前記モータ制御信号出力手段は、前記モータの回転角に基づく電流制御の実行により前記モータ制御信号を生成するとともに、前記通電不良の発生時には、その通電不良発生相以外の二相を通電相として前記モータ制御信号の出力を実行する電動パワーステアリング装置において、
前記モータ制御信号出力手段は、前記通電不良の発生時には、前記各通電相に対し、前記通電不良発生相に応じた所定の回転角を漸近線として正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流を通電すべく前記電流制御を実行し、且つ前記相電流を所定範囲内に制限する電流制限を行うとともに、前記ステアリング操作の方向に位相をずらすべく前記回転角を補正するものであって、
前記回転角の補正により生ずる前記ステアリング操作の方向と逆方向のアシスト力を所定範囲内に制限する制限手段を備えること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記操舵系における振動の発生を検出する振動検出手段を備え、
前記制限手段は、検出される前記振動の大きさに応じて、前記逆方向に作用するアシスト力の制限範囲を変更すること、を特徴とする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、電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）等に用いられるモータ制御装置の多くには、電力供給線の断線や駆動回路の接点故障等によってモータの何れかの相（Ｕ，Ｖ，Ｗの何れか）に通電不良が生じた場合に、該異常の発生を検出可能な異常検出手段が設けられている。そして、当該異常の発生を検出した場合には、速やかにモータ制御を停止してフェールセーフを図る構成が一般的となっている。
【０００３】
ところが、ＥＰＳにおいては、こうしたモータ制御の停止に伴い、そのステアリング特性が大きく変化する。即ち、運転者が的確なステアリング操作を行うためには、より大きな操舵力が要求されることになる。この点を踏まえ、従来、上記のように通電不良相の発生を検出した場合であっても、当該通電不良発生相以外の二相を通電相としてモータ制御を継続するモータ制御装置がある（例えば、特許文献１）。そして、これにより、操舵系に対するアシスト力の付与を継続して、フェールセーフに伴う運転者の負担の増大を回避することができる。
【特許文献１】特開２００３−２６０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例のように、通電不良相の発生時、当該通電不良発生相以外の二相を通電相としてモータ制御を継続する場合に、図２４に示すような該各通電相に対して正弦波通電を行う構成（同図に示される例は、Ｕ相異常、Ｖ，Ｗ相通電時）では、トルクリップルの発生に起因する操舵フィーリングの悪化が避けられない。
【０００５】
即ち、図２５に示すように、従来の二相駆動時におけるモータ電流の推移をｄ／ｑ座標系で表した場合、モータトルクの制御目標値であるｑ軸電流指令値が一定であるにも関わらず、実際のｑ軸電流値は、正弦波状に変化する。つまり、要求トルクに対応したモータ電流が発生しないために本来の出力性能を引き出せない状態でモータ駆動が継続されることにより、そのアシスト力が大きく変動するという問題があり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、通電不良の発生に伴う二相駆動時のモータ回転を円滑化して、安定的にアシスト力を付与することのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記モータに対する駆動電力の供給を通じて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づいて前記モータに三相の前記駆動電力を供給する駆動回路と、前記モータの各相に生じた通電不良を検出可能な異常検出手段とを備えてなり、前記モータ制御信号出力手段は、前記モータの回転角に基づく電流制御の実行により前記モータ制御信号を生成するとともに、前記通電不良の発生時には、その通電不良発生相以外の二相を通電相として前記モータ制御信号の出力を実行する電動パワーステアリング装置において、前記モータ制御信号出力手段は、前記通電不良の発生時には、前記各通電相に対し、前記通電不良発生相に応じた所定の回転角を漸近線として正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流を通電すべく前記電流制御を実行し、且つ前記相電流を所定範囲内に制限する電流制限を行うとともに、前記ステアリング操作の方向に位相をずらすべく前記回転角を補正するものであって、前記回転角の補正により生ずる前記ステアリング操作の方向と逆方向のアシスト力を所定範囲内に制限する制限手段を備えること、を要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、漸近線に対応する所定の回転角（各相に通電される相電流値に制限のある場合には、所定の回転角近傍の電流制限範囲）を除いて、要求トルクに対応したモータ電流を発生させることができる。その結果、通電不良相発生時においても、大きなトルクリップルの発生を招くことなく、高い出力性能を確保した状態で、そのモータ駆動を継続することができる。
【０００９】
更に、二相駆動時、適切に回転角補正を実行することで、ステアリング操作の方向（操舵方向）とモータ回転方向とが一致する通常操舵状態においては、その電流フィードバックにおける位相遅れを起因とするモータ回転を妨げるような逆アシストトルクの発生を抑制することができる。また、その電流制限より生ずる上記漸近線近傍の減速区間の存在によってモータ回転の停止及び逆回転が発生した場合には、その回転角補正により生ずる位相のずれを利用して、該逆回転をアシストするような逆アシストトルクが発生する構成とする。そして、その逆アシスト付与によってモータ回転を加速させることにより、そのステアリング操作に対するモータ回転の追従性が著しく低下する所謂引っ掛かりの発生を抑制することができる。
【００１０】
ところが、こうした回転角補正により生ずる「位相のずれ」に基づいて、その逆アシストトルクの発生を制御することによりモータ回転の円滑化を図る場合、その効用は、その回転角補正量が最適である場合に最大となるが、その回転角補正量に過不足が生じた場合、即ち最適値から乖離した場合には、その乖離が進むほど効用は小さなものとなる。そして、その乖離が更に大きくなった場合には、本来の目的に反して、モータの円滑な回転を妨げるような逆アシストトルクの発生を誘発してしまうという問題がある。
【００１１】
また、「ステアリング操作をアシストする方向にモータトルクを発生させる」というＥＰＳの機能を考慮すれば、本来、その操舵方向に対して逆向きのモータ回転が発生すること自体、好ましいものではない。即ち、このようなモータの反転動作は、本質的に、運転者に違和感を与えやすいものであり、その反転動作量が大きいほど、運転者は、それを振動として感じやすくなる。このため、上記回転角補正量の最適化は、極めて重要な課題となっている。
【００１２】
しかしながら、ステアリング操作の方向に位相をずらすような回転角補正の実行により生ずる当該ステアリング操作とは逆方向のアシスト力（逆アシストトルクの最大値）は、その補正量の僅かな変更によっても大きく変化し、これにより、その逆アシストにより操舵系に与えられるエネルギーの総量もまた大きく変動することとなる。つまり、回転角補正量の設定には極めて繊細な操作が要求されるため、その最適化が極めて難しいという問題が存在する。
【００１３】
この点、上記構成によれば、その回転角補正量に変更があった場合でも、発生する逆アシストトルクの最大値は、上記所定範囲の上限を規定する制限値で略一定となり、これにより、逆アシスト付与により操舵系に与えられるエネルギー総量の大幅な変動を抑えることができる。その結果、回転角補正量の設定における繊細さを排除して、その最適化を容易なものとすることができ、二相駆動時においても、引っ掛かりや振動の少ない良好な操舵フィーリングを実現することができるようになる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記操舵系における振動の発生を検出する振動検出手段を備え、前記制限手段は、検出される前記振動の大きさに応じて、前記逆方向に作用するアシスト力の制限範囲を変更すること、を要旨とする。
【００１５】
即ち、低速操舵時、そのモータ回転を加速するために上記逆アシストトルクとして与えるべき最適なエネルギーの総量は、その状況に応じて変化する。それゆえ、上記逆アシスト制限制御により、その回転角補正量の設定における繊細さが排除されたとしても、真に最適な回転角補正量を予め設定しておくことは、極めて難しい課題であることに変わりはない。
【００１６】
しかしながら、上記構成によれば、回転角補正量には、予め余裕をもたせた比較的大きな値（絶対値）を設定することで、引っ掛かり発生時には十分な逆アシスト力が付与されるようにする。そして、当該大きな逆アシスト力付与の弊害として生ずる操舵系の振動については、当該振動の発生を検出して、その逆アシスト制限制御における閾値（アシスト力制限範囲の上限値）を低減することにより、速やかにこれを抑制する等といった、高い設定自由度を確保することができる。その結果、回転角補正に起因する振動を抑制してモータ回転の円滑化を図り、より一層の優れた操舵フィーリングを実現することができるようになる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、通電不良の発生に伴う二相駆動時のモータ回転を円滑化して、安定的にアシスト力を付与することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明を電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態のＥＰＳ１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリングホイール（ステアリング）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により転舵輪６の舵角が変更されるようになっている。
【００２０】
また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、該ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。
【００２１】
本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、その駆動源であるモータ１２がラック５と同軸に配置された所謂ラック型のＥＰＳアクチュエータであり、モータ１２が発生するアシストトルクは、ボールねじ機構（図示略）を介してラック５に伝達される。尚、本実施形態のモータ１２は、ブラシレスモータであり、ＥＣＵ１１から三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力の供給を受けることにより回転する。そして、モータ制御装置としてのＥＣＵ１１は、このモータ１２が発生するアシストトルクを制御することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する（パワーアシスト制御）。
【００２２】
本実施形態では、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４及び車速センサ１５が接続されている。そして、ＥＣＵ１１は、これらトルクセンサ１４及び車速センサ１５によりそれぞれ検出される操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動、即ちパワーアシスト制御を実行する。
【００２３】
次に、本実施形態のＥＰＳの電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態のＥＰＳの制御ブロック図である。同図に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段としてのマイコン１７と、モータ制御信号に基づいてモータ１２に三相の駆動電力を供給する駆動回路１８とを備えている。
【００２４】
尚、本実施形態の駆動回路１８は、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位（アーム）として各相に対応する３つのアームを並列接続してなる周知のＰＷＭインバータであり、マイコン１７の出力するモータ制御信号は、駆動回路１８を構成する各スイッチング素子のオンｄｕｔｙ比を規定するものとなっている。そして、モータ制御信号が各スイッチング素子のゲート端子に印加され、同モータ制御信号に応答して各スイッチング素子がオン／オフすることにより、車載電源（図示略）の直流電圧が三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に変換されてモータ１２に供給されるようになっている。
【００２５】
本実施形態では、ＥＣＵ１１には、モータ１２に通電される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出するための電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ、及びモータ１２の回転角（電気角）θを検出するための回転角センサ２２が接続されている。そして、マイコン１７は、これら各センサの出力信号に基づき検出されたモータ１２の各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及び回転角θ、並びに上記操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて駆動回路１８にモータ制御信号を出力する。
【００２６】
詳述すると、本実施形態のマイコン１７は、上記操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、操舵系に付与すべきアシスト力（目標アシスト力）を決定し、当該アシスト力をモータ１２に発生させるべく、上記検出された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及び回転角θに基づく電流制御を実行することにより上記モータ制御信号を生成する。
【００２７】
具体的には、マイコン１７は、操舵系に付与するアシスト力、即ちモータトルクの制御目標値として電流指令値を演算する電流指令値演算手段としての電流指令値演算部２３と、電流指令値演算部２３により算出された電流指令値に基づいてモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成手段としてのモータ制御信号生成部２４とを備えている。
【００２８】
電流指令値演算部２３は、上記トルクセンサ１４及び車速センサ１５により検出された操舵トルクτ及び車速Ｖに基づき、モータトルクの制御目標値に対応する電流指令値として、ｄ／ｑ座標系のｑ軸電流指令値Ｉq*を演算し、モータ制御信号生成部２４に出力する。一方、モータ制御信号生成部２４には、電流指令値演算部２３の出力するｑ軸電流指令値Ｉq*とともに、各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗにより検出された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、及び回転角センサ２２により検出された回転角θが入力される。そして、モータ制御信号生成部２４は、これら各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、及び回転角θ（電気角）に基づいて、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を生成する。
【００２９】
さらに詳述すると、本実施形態のモータ制御信号生成部２４は、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御（ｄ／ｑ軸電流Ｆ／Ｂ）の実行により三相の相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を演算する第１電流制御部２４ａを備えている。そして、通常時には、この第１電流制御部２４ａにより演算される各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に基づいて、モータ制御信号を生成する。
【００３０】
図３に示すように、第１電流制御部２４ａに入力された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwは、回転角θとともに３相／２相変換部２５に入力され、同３相／２相変換部２５によりｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqに変換される。そして、ｑ軸電流値Ｉqは、電流指令値演算部２３から入力されたｑ軸電流指令値Ｉq*とともに減算器２６ｑに入力され、ｄ軸電流値Ｉdは、ｄ軸電流指令値Ｉd*（Ｉd*＝０）とともに減算器２６ｄに入力される。
【００３１】
各減算器２６ｄ，２６ｑにおいて演算されたｄ軸電流偏差ΔＩd及びｑ軸電流偏差ΔＩqは、それぞれ対応するＦ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑに入力される。そして、これら各Ｆ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑにおいて、電流指令値演算部２３が出力するｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*に実電流値であるｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqを追従させるべくフィードバック制御が行われる。
【００３２】
即ち、Ｆ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑは、入力されたｄ軸電流偏差ΔＩd及びｑ軸電流偏差ΔＩqに所定のＦ／Ｂゲイン（ＰＩゲイン）を乗ずることにより、ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を演算する。演算されたこれらｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*は、回転角θとともに２相／３相変換部２８に入力され、同２相／３相変換部２８において三相の相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に変換される。そして、第１電流制御部２４ａは、その各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*をＰＷＭ変換部３０へと出力する。
【００３３】
ＰＷＭ変換部３０は、入力された各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に基づきｄｕｔｙ指令値αu，αv，αwを生成し、更に、これら各ｄｕｔｙ指令値αu，αv，αwに示されるオンｄｕｔｙ比を有するモータ制御信号を生成する。そして、図２に示すように、マイコン１７は、このモータ制御信号生成部２４において生成されたモータ制御信号を、駆動回路１８を構成する各スイッチング素子（のゲート端子）に出力することにより、同駆動回路１８の作動、即ちモータ１２への駆動電力の供給を制御する構成となっている。
【００３４】
［異常発生時の制御態様］
図２に示すように、本実施形態のＥＣＵ１１では、マイコン１７には、ＥＰＳ１に何らかの異常が生じた場合に、該異常の態様を特定するための異常判定部３１が設けられている。そして、ＥＣＵ１１（マイコン１７）は、この異常判定部３１により特定（判定）された異常の態様に応じて、モータ１２の制御モードを変更する。
【００３５】
詳述すると、異常判定部３１には、ＥＰＳアクチュエータ１０の機械系統の異常を検出するための異常信号Ｓ_trが入力されるようになっており、同異常判定部３１は、この入力される異常信号Ｓ_trに基づいて、ＥＰＳ１における機械系統の異常を検出する。また、異常判定部３１には、検出された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、回転角速度ω、及び上記モータ制御信号生成部２４（第１電流制御部２４ａ）において演算されたｑ軸電流偏差ΔＩq、並びに各相のｄｕｔｙ指令値αu，αv，αw等が入力される。そして、異常判定部３１は、これら各状態量に基づいて、制御系における異常の発生を検出する。
【００３６】
具体的には、本実施形態の異常判定部３１は、トルクセンサ１４の故障や駆動回路１８の故障等、制御系全般に関する異常の発生を検出するために、ｑ軸電流偏差ΔＩqを監視する。即ち、ｑ軸電流偏差ΔＩqと所定の閾値とを比較し、ｑ軸電流偏差ΔＩqが（所定時間以上継続して）当該閾値以上となった場合には、制御系に異常が発生したものと判定する。
【００３７】
また、異常判定部３１は、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、回転角速度ω、及び各相のｄｕｔｙ指令値αu，αv，αwに基づいて、動力線（モータコイルを含む）の断線や駆動回路１８の接点不良等に起因する通電不良相の発生等を検出する。この通電不良相発生の検出は、Ｘ相（Ｘ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）の相電流値Ｉxが所定値Ｉth以下（|Ｉx|≦Ｉth）、且つ回転角速度ωが断線判定の対象範囲内（|ω|≦ω０）である場合に、該相に対応するｄｕｔｙ指令値αxが所定値Ｉth及び判定対象範囲を規定する閾値ω０に対応する所定範囲（αLo≦αx≦αHi）にない状態が継続するか否かにより行われる。
【００３８】
尚、この場合において、上記相電流値Ｉxの閾値となる所定値Ｉthは「０」近傍の値に設定され、回転角速度ωの閾値ω０は、モータの最高回転数に相当する値に設定される。そして、ｄｕｔｙ指令値αxに関する閾値（αLo，αHi）は、それぞれ通常制御においてｄｕｔｙ指令値αxが取り得る下限値よりも小さな値、及び上限値よりも大きな値に設定されている。
【００３９】
即ち、図４のフローチャートに示すように、異常判定部３１は、検出される相電流値Ｉx（の絶対値）が所定値Ｉth以下であるか否かを判定し（ステップ１０１）、所定値Ｉth以下である場合（|Ｉx|≦Ｉth、ステップ１０１：ＹＥＳ）には、続いて回転角速度ω（の絶対値）が所定の閾値ω０以下であるか否かを判定する（ステップ１０２）。そして、回転角速度ωが所定の閾値ω０以下である場合（|ω|≦ω０、ステップ１０２：ＹＥＳ）には、ｄｕｔｙ指令値αxが上記の所定範囲（αLo≦αx≦αHi）内にあるか否かを判定し（ステップ１０３）、所定範囲内にない場合（ステップ１０３：ＮＯ）には、該Ｘ相に通電不良が生じているものと判定する（ステップ１０４）。
【００４０】
そして、相電流値Ｉxが所定値Ｉthよりも大きい場合（|Ｉx|＞Ｉth、ステップ１０１：ＮＯ）、回転角速度ωが閾値ω０よりも大きい場合（|ω|＞ω０、ステップ１０２：ＮＯ）、又はｄｕｔｙ指令値αxが上記所定範囲内にある場合（αLo≦αx≦αHi、ステップ１０３：ＹＥＳ）には、Ｘ相に通電不良が生じていないと判定する（Ｘ相正常、ステップ１０５）。
【００４１】
つまり、Ｘ相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相の何れか）に通電不良（断線）が生じた場合、当該相の相電流値Ｉxは「０」となる。ここで、Ｘ相の相電流値Ｉxが「０」又は「０に近い値」となる場合には、このような断線発生時以外にも以下の二つのケースがありうる。
【００４２】
−  モータの回転角速度が最高回転数に達した場合
−  電流指令自体が略「０」である場合
この点を踏まえ、本実施形態では、先ず、判定対象であるＸ相の相電流値Ｉxを所定値Ｉthと比較することにより、当該相電流値Ｉxが「０」であるか否かを判定する。そして、断線時以外に相電流値Ｉxが「０」若しくは「０に近い値」をとる上記二つのケースに該当するか否かを判定し、当該二つのケースに該当しない場合には、Ｘ相に断線が発生したものと判定する。
【００４３】
即ち、相電流値Ｉxが「０」近傍の所定値Ｉth以下となるほどの回転角速度ωではないにも関わらず、極端なｄｕｔｙ指令値αxが出力されている場合には、当該Ｘ相に通電不良が生じているものと判定することができる。そして、本実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相について、順次、上記判定を実行することにより、通電不良が発生した相を特定する構成となっている。
【００４４】
尚、説明の便宜のため図４のフローチャートでは省略したが、上記判定は、電源電圧がモータ１２を駆動するために必要な規定電圧以上である場合を前提として行われる。そして、最終的な異常検出の判断は、所定ステップ１０４において通電不良が生じているものと判定される状態が所定時間以上継続したか否かにより行われる。
【００４５】
本実施形態では、ＥＣＵ１１（マイコン１７）は、この異常判定部３１における異常判定の結果に基づいて、モータ１２の制御モードを切り替える。具体的には、異常判定部３１は、上記のような通電不良検出を含む異常判定の結果を異常検出信号Ｓ_tmとして出力し、電流指令値演算部２３及びモータ制御信号生成部２４は、その入力される異常検出信号Ｓ_tmに応じた電流指令値の演算、及びモータ制御信号の生成を実行する。そして、これにより、マイコン１７におけるモータ１２の制御モードが切り替えられるようになっている。
【００４６】
さらに詳述すると、本実施形態のＥＣＵ１１は、通常時の制御モードである「通常制御モード」、及びモータ１２の駆動を停止すべき異常が発生している場合の制御モードである「アシスト停止モード」、並びにモータ１２の各相の何れかに通電不良が生じた場合の制御モードである「二相駆動モード」、以上の大別して３つの制御モードを有している。そして、異常判定部３１の出力する異常検出信号Ｓ_tmが「通常制御モード」に対応するものである場合には、電流指令値演算部２３及びモータ制御信号生成部２４は、それぞれ、上記通常時における電流指令値の演算、及びモータ制御信号の生成を実行する。
【００４７】
一方、異常判定部３１の出力する異常検出信号Ｓ_tmが「アシスト停止モード」である場合には、電流指令値演算部２３及びモータ制御信号生成部２４は、モータ１２の駆動を停止すべく、それぞれ電流指令値の演算、及びモータ制御信号の生成を実行する。尚、「アシスト停止モード」が選択される場合としては、機械系統の異常やトルクセンサ１４に異常が発生した場合のほか、電力供給系統における異常発生時については、過電流が生じた場合等が挙げられる。また、「アシスト停止モード」には、直ちにモータ１２の駆動を停止する場合のほか、モータ１２の出力を徐々に低減する、即ちアシスト力を徐々に低減した後に停止させる場合があり、この場合、モータ制御信号生成部２４は、その電流指令値として出力するｑ軸電流指令値Ｉq*の値（絶対値）を徐々に低減する。そして、マイコン１７は、モータ１２の停止後、駆動回路１８を構成する各スイッチング素子を開状態とし、図示しない電源リレーを開放する構成となっている。
【００４８】
また、「二相駆動モード」に対応する異常検出信号Ｓ_tmには、通電不良発生相を特定する情報が含まれている。そして、異常判定部３１の出力する異常検出信号Ｓ_tmがこの「二相駆動モード」に対応するものである場合、モータ制御信号生成部２４は、当該通電不良発生相以外の二相を通電相としてモータ駆動を継続すべく、そのモータ制御信号の生成を実行する。
【００４９】
詳述すると、図２に示すように、本実施形態のモータ制御信号生成部２４は、上記ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御の実行により各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を演算する第１電流制御部２４ａに加え、相電流フィードバック制御の実行により各相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を演算する第２電流制御部２４ｂを備えている。そして、異常判定部３１から入力される異常検出信号Ｓ_tmが上記「二相駆動モード」に対応するものである場合には、この第２電流制御部２４ｂにより演算される各相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**に基づいてモータ制御信号の出力を実行する。
【００５０】
さらに詳述すると、図３に示すように、本実施形態の第２電流制御部２４ｂは、検出された通電不良発生相以外の残る二相のうちの一相を制御相として選択する制御相選択部３２と、当該制御相として選択される相についての相電流指令値Ｉx*（Ｘ＝Ｕ，Ｖ，Ｗの何れか）を演算する相電流指令値演算部３３とを備えている。そして、当該制御相として選択された相電流値Ｉxとその相電流指令値Ｉx*（Ｉx**）との偏差に基づく相電流フィードバック制御の実行により、通電不良発生相以外の二相を通電相としたモータ駆動を実行すべく各相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を演算する。
【００５１】
具体的には、相電流指令値演算部３３が出力する相電流指令値Ｉx*は、ガード処理部３４に入力される。そして、ガード処理が施された後の相電流指令値Ｉx**は、制御相選択部３２において制御相として選択された相の相電流値Ｉxとともに、減算器３５に入力される。減算器３５は、相電流指令値Ｉx*から相電流値Ｉxを減算することにより相電流偏差ΔＩxを演算し、その演算された相電流偏差ΔＩxをＦ／Ｂ制御部３６に出力する。そして、Ｆ／Ｂ制御部３６は、入力された相電流偏差ΔＩxに所定のＦ／Ｂゲイン（ＰＩゲイン）を乗ずることにより、当該制御相についての相電圧指令値Ｖx*を演算する。
【００５２】
Ｆ／Ｂ制御部３６において演算された相電圧指令値Ｖx*は、相電圧指令値演算部３７に入力される。そして、相電圧指令値演算部３７は、その制御相についての相電圧指令値Ｖx*に基づいて各相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を演算する。
【００５３】
即ち、通電不良発生相は通電不能であり、また二相駆動時の各通電相の位相はπ／２（１８０°）ずれることになる。従って、通電不良発生相の相電圧指令値は「０」、残る他方の通電相の相電圧指令値は、上記制御相に関する相電圧指令値Ｖx*の符号を反転することにより演算可能である。そして、本実施形態の第２電流制御部２４ｂは、このようにして演算された各相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を上記ＰＷＭ変換部３０へと出力する構成となっている。
【００５４】
ここで、本実施形態の相電流指令値演算部３３は、二相駆動時、その通電不良発生相に対応する所定の回転角を除いて、要求トルク、即ちモータトルクの制御目標値（ｑ軸電流指令値Ｉq*）に対応するモータ電流（ｑ軸電流値Ｉq）が発生するような相電流指令値Ｉx*を演算する。
【００５５】
具体的には、相電流指令値演算部３３は、その通電不良発生相に応じて、以下の（１）〜（３）式に基づいて、残る二相のうちの一相の相電流指令値Ｉx*を演算する。
【００５６】
【数１】
0005119991.tif 000002
即ち、上記（１）〜（３）式により、通電不良発生相に対応する所定の回転角θＡ，θＢを漸近線として、正割曲線（cosθの逆数（セカント：secθ））、又は余割曲線（sinθの逆数（コセカント：cosecθ））状に変化する相電流指令値Ｉx*が演算される（図５参照）。そして、このような正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流指令値Ｉx*に基づき相電流フィードバック制御を実行することにより、理論上、その漸近線に相当する所定の回転角θＡ，θＢを除いて、要求トルク（ｑ軸電流指令値Ｉq*）に対応したモータ電流（ｑ軸電流値Ｉq）を発生させることができる（図６参照）。
【００５７】
尚、図５及び図６は、Ｕ相が通電不良相、Ｖ，Ｗ相の二相が通電相となった場合の例であり、上記の各漸近線に相当する二つの回転角のうち、電気角０°〜３６０°の範囲において、その値の小さい方を回転角θＡ、大きい方を回転角θＢとすると、この場合、該各回転角θＡ，θＢは、それぞれ「９０°」「２７０°」となる。そして、Ｖ相が通電不良発生相である場合の所定の回転角θＡ，θＢは、それぞれ「３０°」「２１０°」となり、Ｗ相が通電不良発生相である場合の所定の回転角θＡ，θＢは、それぞれ「１５０°」「３３０°」となる（図示略）。
【００５８】
また、実際には、各相のモータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに通電可能な電流（の絶対値）には上限があるため、本実施形態では、上記ガード処理部３４において、相電流指令値演算部３３から出力された相電流指令値Ｉx*を所定範囲内（−Ｉx_max≦Ｉx*≦Ｉx_max）に制限するガード処理が実行される。尚、「Ｉx_max」は、Ｘ相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）に通電可能な電流値の最大値であり、この最大値は、駆動回路１８を構成する各スイッチング素子の定格電流等により規定される。このため、そのガード処理が行われる範囲（電流制限範囲：θ１＜θ＜θ２，θ３＜θ＜θ４）において、当該ガード処理後の相電流指令値Ｉx**は、その通電可能な上限値（Ｉx_max）又は下限値（−Ｉx_max）で一定となる。
【００５９】
つまり、本実施形態のマイコン１７は、二相駆動時、各通電相に対して正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流を通電すべく、相電流フィードバック制御を実行することにより、その漸近線に相当する所定の回転角θＡ，θＢ近傍に設定された電流制限範囲（θ１＜θ＜θ２，θ３＜θ＜θ４）を除き、要求トルクに対応するモータ電流を発生させる。そして、これにより、通電不良相の発生時においても、大きなトルクリップルの発生を招くことなく、良好な操舵フィーリングを維持したまま、アシスト力付与を継続する構成となっている。
【００６０】
次に、マイコンによる上記異常判定及び制御モードの切り替え、並びに二相駆動時におけるモータ制御信号生成の処理手順について説明する。
図７のフローチャートに示すように、マイコン１７は、先ず何らかの異常が発生したか否かを判定し（ステップ２０１）、異常が発生したと判定した場合（ステップ２０１：ＹＥＳ）には、続いてその異常が制御系の異常であるか否かを判定する（ステップ２０２）。次に、ステップ２０２において、制御の異常が発生したと判定した場合（ステップ２０２：ＹＥＳ）、現在の制御モードが二相駆動モードであるか否かを判定し（ステップ２０３）、二相駆動モードではない場合（ステップ２０３：ＮＯ）には、当該制御系の異常が、通電不良相の発生であるか否かを判定する（ステップ２０４）。そして、通電不良相が発生したと判定した場合（ステップ２０４：ＹＥＳ）には、当該通電不良相以外の残る二相を通電相とするモータ制御信号の出力を実行する（二相駆動モード、ステップ２０５）。
【００６１】
上述のように、この二相駆動モードにおけるモータ制御信号の出力は、通電不良発生相に応じた所定の回転角θＡ，θＢを漸近線として正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流指令値を演算し、その相電流指令値に基づく相電流フィードバック制御を実行することにより行われる。
【００６２】
即ち、図８のフローチャートに示すように、マイコン１７は、先ず、通電不良発生相がＵ相であるか否かを判定し（ステップ３０１）、Ｕ相である場合（ステップ３０１：ＹＥＳ）には、上記（１）式に基づいて、Ｖ相についての相電流指令値Ｉv*を演算する（ステップ３０２）。次に、マイコン１７は、その相電流指令値Ｉv*についてガード処理演算を実行し、当該ガード処理後の相電流指令値Ｉv**を所定範囲内に制限する（ステップ３０３）。そして、そのガード処理後の相電流指令値Ｉv**に基づく相電流フィードバック制御の実行によりＶ相についての相電圧指令値Ｖv*を演算し（ステップ３０４）、当該相電圧指令値Ｖv*に基づいて、各相の相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を演算する（Ｖu**＝０，Ｖv**＝Ｖv*，Ｖw**＝-Ｖv*、ステップ３０５）。
【００６３】
一方、上記ステップ３０１において、通電不良発生相がＵ相ではないと判定した場合（ステップ３０１：ＮＯ）、マイコン１７は、通電不良発生相がＶ相であるかを判定し（ステップ３０６）、通電不良発生相がＶ相である場合（ステップ３０６：ＹＥＳ）には、上記（２）式に基づいて、Ｕ相についての相電流指令値Ｉu*を演算する（ステップ３０７）。次に、マイコン１７は、その相電流指令値Ｉu*についてガード処理演算を実行し、当該ガード処理後の相電流指令値Ｉu**を所定範囲内に制限する（ステップ３０８）。そして、そのガード処理後の相電流指令値Ｉv**に基づく相電流フィードバック制御を実行し（ステップ３０９）、該相電流フィードバック制御の実行により演算された相電圧指令値Ｖu*に基づいて、各相の相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を演算する（Ｖu**＝Ｖu*，Ｖv**＝０，Ｖw**＝-Ｖu*、ステップ３１０）。
【００６４】
また、上記ステップ３０６において、通電不良発生相がＶ相ではないと判定した場合（ステップ３０６：ＮＯ）、マイコン１７は、上記（３）式に基づいて、Ｖ相についての相電流指令値Ｉv*を演算し（ステップ３１１）、続いてガード処理演算を実行することにより、当該ガード処理後の相電流指令値Ｉv**を所定範囲内に制限する（ステップ３１２）。そして、そのガード処理後の相電流指令値Ｉv**に基づく相電流フィードバック制御を実行し（ステップ３１３）、該相電流フィードバック制御の実行により演算された相電圧指令値Ｖv*に基づいて、残る二相（Ｖ，Ｗ相）の相電圧指令値Ｖu**，Ｖw**を演算する（Ｖu**＝-Ｖv*，Ｖv**＝Ｖv*，Ｖw**＝０、ステップ３１４）。
【００６５】
そして、マイコン１７は、上記ステップ３０５、ステップ３１０、又はステップ３１４において演算された各相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**に基づくモータ制御信号を生成し、駆動回路１８に出力する（ステップ３１５）。
【００６６】
尚、上記ステップ２０１において、特に異常はないと判定した場合（ステップ２０１：ＮＯ）には、マイコン１７は、上述のように、ｄ／ｑ座標系での電流フィードバック制御の実行によりモータ制御信号の出力を実行する（通常制御モード、ステップ２０６）。また、上記ステップ２０２において、制御系以外の異常が発生したと判定した場合（ステップ２０２：ＮＯ）、ステップ２０３において、既に二相駆動モードであると判定した場合（ステップ２０３：ＹＥＳ）、又は上記ステップ２０３において、通電不良相の発生以外の異常が発生したと判定した場合（ステップ２０３：ＮＯ）には、マイコン１７は、アシスト停止モードへと移行する（ステップ２０７）。そして、モータ１２の駆動を停止するためのモータ制御信号の出力、及び電源リレーの開放等を実行する。
【００６７】
［二相駆動時の回転角補正制御］
次に、本実施形態における二相駆動時の回転角補正制御の態様について説明する。
図３に示すように、本実施形態では、二相駆動時、相電流フィードバック制御を実行することにより各相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を演算する第２電流制御部２４ｂには、その相電流指令値Ｉv*を生成する際に基礎となる回転角θを補正する回転角補正制御部４０が設けられている。そして、相電流指令値演算部３３には、電流指令値演算部２３の出力するｑ軸電流指令値Ｉq*とともに、この回転角補正制御部４０において補正された後の回転角θ´が入力されるようになっている。
【００６８】
詳述すると、図９に示すように、本実施形態の回転角補正制御部４０には、回転角速度ω及び操舵トルクτが入力されるようになっており、同回転角補正制御部４０は、これら各状態量、即ち回転角速度ωに基づく第１補正量ε１を演算する第１補正量演算部４１、及び操舵トルクτに基づく第２補正量ε２を演算する第２補正量演算部４２を有している。そして、回転角補正制御部４０は、これら第１補正量ε１及び第２補正量ε２に基づいて、上記回転角θの補正を実行する。
【００６９】
具体的には、第１補正量演算部４１は、入力される回転角速度ωと同符号（同方向）を有し、且つ当該回転角速度ωの絶対値が大きいほど、より大きな絶対値を有する第１補正量ε１、即ちモータ１２の回転角速度ωが速いほど、より大きくその位相を「モータ回転方向」に進めるべく回転角θを補正するような第１補正量ε１を演算する。
【００７０】
尚、この第１補正量ε１の演算においては、「ω＝０」付近、即ち「フィードバック制御における位相遅れの問題」の影響が小さな領域においては、当該回転角速度ωの変化に対して第１補正量ε１の値が変化しない（ε１＝０）となるような所謂「不感帯」が設定されている。
【００７１】
また、第２補正量演算部４２は、ステアリング２に入力された操舵トルクτと同符号（同方向）を有する所定値（絶対値）を第２補正量ε２として演算、即ち当該「ステアリング操作の方向（操舵方向）」に位相をずらすべく回転角θを補正するような第２補正量ε２を演算する。
【００７２】
本実施形態では、これら第１補正量ε１及び第２補正量ε２は、回転角センサ２２により検出された回転角θとともに、加算器４３に入力される。そして、回転角補正制御部４０は、この加算器４３において、回転角θに対し第１補正量ε１及び第２補正量ε２を加算した値を、補正後の回転角θ´として相電流指令値演算部３３へと出力する構成となっている。
【００７３】
次に、上記回転角補正（位相補正）の作用・効果について説明する。
上述のように、二相駆動時、各通電相に対して正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流を通電する構成においては、その通電相となる各相電流値の符号が、その漸近線に対応する各回転角θＡ，θＢを挟んで反転する（図５参照）。そのため、電流指令値としての相電流指令値Ｉx*と実電流である相電流値Ｉxとの間に位相のずれが生じた場合（図１０参照）には、モータ１２の回転角θが、上記漸近線に対応する所定の回転角θＡ，θＢを通過する際、当該所定の回転角θＡ，θＢの近傍に、その電流制御における電流指令値の符号と実電流値の符号とが一致しなくなる領域が発生する。つまり、モータ１２を逆方向に回転させるような電流の発生する領域が存在することになり、その逆方向の電流の発生、即ち操舵方向とは逆向きのアシストトルク（逆アシストトルク）の発生によりモータ１２の円滑な回転が妨げられ、ひいては操舵フィーリングの低下を招くおそれがある。
【００７４】
即ち、電流フィードバック制御においては、モータの「がた」のような機械的要因や演算時間の遅れ、或いは電流制御の位相遅れ等といった時間的遅れ要素の存在により、その電流指令値に対する実電流の位相が遅れる傾向がある。そして、このような位相遅れの大きさは、モータの回転角速度の上昇に応じて拡大する。
【００７５】
この点を踏まえ、本実施形態の回転角補正制御部４０では、回転角センサ２２により検出され当該回転角補正制御部４０に入力される回転角θに対し、モータ１２の回転角速度ω（の絶対値）が大きいほど、より大きくモータ回転方向に位相を進めるべく当該回転角θを補正するような第１補正量ε１を加算する。
【００７６】
つまり、電流フィードバック制御における位相遅れは、その回転角速度ωが速いほど、大きなものとなる。従って、上記回転角速度ωに応じて、当該位相遅れを補償すべくその操舵方向（モータ回転方向）に位相を進める回転角補正を実行することにより、モータ１２の回転角θが上記漸近線に対応する所定の回転角θＡ，θＢを通過する際、電流指令値の符号と実電流値との符号が不一致となる領域を縮小することができる。そして、これにより、「操舵方向とモータ回転方向とが一致する場合」においては、その位相遅れの発生に起因する操舵方向に対しモータ１２を逆回転させるような電流の発生、即ち逆アシストトルクの発生を抑制して、その円滑なるモータ回転を確保する構成となっている。
【００７７】
一方、このような第１補正量ε１の加算が有効に機能する場合、即ち「操舵方向とモータ回転方向とが一致」するような通常操舵時においては、上記第２補正量ε２の加算による回転角θの補正は、上記第１補正量ε１の加算よる補正を単に「底上げする」意味合いの強いものである。
【００７８】
しかしながら、その操舵トルクτの方向（符号）に応じて「操舵方向に位相をずらす値」を有する当該第２補正量ε２の加算による回転角θの補正は、ある特定の条件下においては、その二相駆動時における良好な操舵フィーリングの実現を担保するために必要な、もう一つの重要な役割を果たすものとなっている。
【００７９】
詳述すると、上述のように、本実施形態では、二相駆動時、その正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流指令値Ｉx*によって、電力供給線や各スイッチング素子等の許容範囲を超えるような相電流値Ｉxが発生することを防止すべく、相電流指令値Ｉx*を所定範囲内（−Ｉx_max≦Ｉx*≦Ｉx_max）に制限する電流制限が行われる。従って、その漸近線に相当する所定の回転角θＡ，θＢ近傍に設定された電流制限範囲（θ１＜θ＜θ２，θ３＜θ＜θ４）おいては、相電流指令値Ｉx*（相電流値Ｉx）の値が、その通電可能な上限値（Ｉx_max）又は下限値（−Ｉx_max）で一定の値となる（図５参照）。
【００８０】
ところが、本来、このような正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流の通電によりモータ制御をする場合において、一定のモータトルクを発生させるためには、理論上、その相電流値Ｉx（の絶対値）は、上記所定の回転角θＡ，θＢ近傍において無限大まで増大しなければならない。従って、上記のような電流制限を実行した場合には、その電流制限範囲において、その発生するモータトルクがアシスト力目標値を下回ることになり、ひいては、これが円滑なモータ回転の妨げとなる可能性がある。
【００８１】
即ち、図１１に示すように、二相駆動時、上記電流制限に伴うモータトルク（アシストトルク）の低下より、当該所定の回転角θＡ，θＢ近傍には、操舵方向のトルク（操舵トルクとアシストトルクとの和）が戻し方向の反力トルク（軸力）を下回る区間が存在する。そして、当該区間においては、その電流制限に起因する操舵方向のトルクの低下により、その操舵速度が減速することになる（減速区間：θa＜θ＜θa´，θb＜θ＜θb´）。
【００８２】
ここで、この減速区間への突入速度を「ωin」、脱出速度を「ωout」、及びモータ慣性を「Ｊm」とし、当該減速区間における減速エネルギーを「−Ｅn」とすると、エネルギー保存法則から、次の（４）式が成立する。
【００８３】
【数２】
0005119991.tif 000003
尚、この場合における「突入速度」とは、例えば、図１１中、操舵方向が「左から右」である場合における回転角θaにおける回転角速度ωの値あり、「脱出速度」とは、同じく回転角θa´における回転角速度ωの値である。
【００８４】
従って、脱出速度ωoutが「０」を超える、即ちこの減速区間を停止することなく通過するためには、その突入速度ωinが次の（５）式に示される臨界速度ωcrよりも速くなけらばならない。
【００８５】
【数３】
0005119991.tif 000004
つまり、図１２に示すように、その回転角速度ωが臨界速度ωcr以下であるような低速操舵時（ω≦ωcr）には、上記減速区間を通過することができず、例えば、当該減速区間の脱出位置である回転角θa´よりも手前（突入角となる回転角θa側）の回転角θpで、その回転角速度ωは「０」となる。ここで、この減速区間では、操舵方向のトルク（操舵トルクとアシストトルクとの和）よりも戻し方向のトルク（反力トルク）の方が大きい（「操舵トルク」＋「アシストトルク」＜「反力トルク（軸力）」）。そのため、モータは、同回転角θpで一度停止した後、戻し方向へと逆回転する。そして、その操舵トルクに特別の変化がない場合、最終的には、操舵方向のトルクと戻し方向のトルクとが釣り合う回転角θaにおいて回転停止する、即ち所謂「引っ掛かり」の発生した状態となるおそれがある。
【００８６】
この点を踏まえ、本実施形態では、操舵トルクτの方向（符号）に応じて、その操舵方向に位相をずらすような第２補正量ε２を当該回転角θに加算する（図９参照）。即ち、上記第２補正量ε２の加算による回転角θの補正は、上記のような引っ掛かり発生の抑制をその主たる目的とするものとなっている。
【００８７】
図１３（ａ）（ｂ）は、上記当該回転角補正制御部４０内の加算器４３において（図９参照）、回転角θに加算される各補正量（第１補正量ε１及び第２補正量ε２）の合計を、その操舵トルクτの方向（符号）毎に表した図である。
【００８８】
同図に示すように、操舵方向（操舵トルクτの符号）とモータ回転方向（回転角速度ωの符号）とが一致するような通常操舵時においては、基本的に、その補正量の符号は回転角速度ωの符号と同一、つまりモータの回転方向に対してその位相を進めるものとなっている。
【００８９】
しかしながら、本実施形態では、上記のように、回転角速度ωに応じて演算される第１補正量ε１とともに、第２補正量ε２として「操舵方向に位相をずらすような値（操舵トルクτと同符号）」が演算され、加算される構成となっている（図９参照）。このため、操舵方向とモータ回転方向とが一致せず、且つ回転角速度ωが低い領域、即ち上記減速区間の存在によるモータ回転の停止及び逆回転の発生するような上記引っ掛かりの発生する蓋然性の高い状況下においては、モータ１２の回転方向に対してその位相を遅らせるような回転角補正が行われる。
【００９０】
即ち、上記「電流フィードバック制御における位相遅れ」の問題は、こうした減速区間の存在に起因した引っ掛かりが発生するような回転角速度ωの低い領域では特段の問題とはならない。従って、上記構成により、あえて、その位相をずらすように回転角θを補正することで、低速操舵時には、当該回転角θが上記漸近線に対応する所定の回転角θＡ，θＢを通過する際に、その操舵方向とは逆方向にモータ１２を回転させるような電流を発生させる、つまり操舵方向とは逆向きのアシストトルクを発生させることができる。そして、本実施形態では、上記減速区間の存在によりモータ１２の回転が停止し、及び逆回転が発生した場合には、このような第２補正量ε２に基づく回転角補正により発生する逆アシストトルクを利用してモータ１２の回転を加速することにより、上記のような引っ掛かりの発生を抑制する構成となっている。
【００９１】
つまり、本実施形態では、図１４に示すように、減速区間においてモータ１２が反転動作を繰り返すなかで、上記逆アシストトルクとして与えられるエネルギーを回転角速度ωに変換し、臨界速度ωcrを超える突入速度ωinを獲得させる。そして、これにより、当該減速区間の通過が可能な状態することにより、ステアリング操作に対するモータ回転の追従性が著しく低下するような引っ掛かりの発生を抑制する構成となっている。
【００９２】
さらに詳述すると、同図に示すように、減速区間への突入速度ωin（例えば、同図中、回転角θaにおける回転角速度ω）が臨界速度ωcr以下である場合には、上述のように当該減速区間を通過することができない。そして、途中の回転角θp１で停止した後、戻し方向へと逆回転することになる。しかし、上記第２補正量ε２に基づく回転角補正による逆アシストトルクの付与によりその逆回転を補助することで、当該逆回転時には、その突入速度ωinよりも速い回転角速度ωで減速区間への突入位置（回転角θa（θp０））を通過することになる。そして、当該突入位置よりも大きく戻し方向に位置する回転角θp２まで戻された後、再び操舵方向へと回転する。
【００９３】
このとき、その戻し方向への逆回転によって、操舵系は捩れた状態となり、トルクセンサ１４により検出される操舵トルクτは、その絶対値が大きなものとなる。そして、その操舵トルクτに基づき演算される大きなアシスト力よって再び操舵方向に加速されることにより、前回突入時よりも速い突入速度ωin、即ち前回突入時の最大到達点である回転角θp１よりも進み方向に位置する回転角θp３まで到達可能な突入速度ωinを獲得する。
【００９４】
そして、その再突入時の突入速度ωinが臨界速度ωc以下である場合、即ち最大到達点である回転角θp３が減速区間内である場合には、こうした反転動作及び逆アシスト付与による加速を繰り返すことにより、臨界速度ωcrよりも速い突入速度ωinを獲得し、当該減速区間を通過する構成となっている。
【００９５】
次に、上記のように構成された回転角補正制御の効用について検証する。
図１５及び図１６は、ともに、二相駆動時における操舵トルクτとモータ１２の回転角速度ωとの関係、即ちステアリング操作に対するモータ回転の追従性を示すグラフであり、図１５は上記回転角補正制御を行わない場合のグラフ、図１６は上記回転角補正制御を行った場合のグラフである。尚、これら各図において、破線に示す波形Ｌは操舵トルクτの推移を示し、実線に示す波形Ｍはモータの回転角速度ωの推移を示している。
【００９６】
図１５に示すように、上記回転角補正制御を行わない従来の構成では、左右に比較的ゆっくりステアリング操作を行った場合（区間ｔ２）、及び左右に素早くステアリング操作を行った場合（区間ｔ３）の何れにおいても、その操舵トルクτの推移に対するモータの回転角速度ωの追従性が低い。そして、特に、ゆっくりとステアリング操作を行った場合（区間ｔ１）、即ち低速操舵時には、操舵トルクτの値がその検出限界（|τ０|）まで到達しているにも関わらず、極めて小さな回転角速度ωしか出ていない。つまり、モータがほとんど回転せず、その追従性が著しく低下した所謂引っかかりが発生した状態となっている。
【００９７】
これに対し、図１６に示すように、上記回転角補正制御を行った場合には、左右に比較的ゆっくりステアリング操作を行った場合（区間ｔ５，ｔ７）、及び左右に素早くステアリング操作を行った場合（区間ｔ６，ｔ８）、ともに操舵トルクτの推移に対するモータの回転角速度ωの追従性が高い。
【００９８】
つまり、このように「操舵方向とモータ回転方向とが一致する」ような、ある程度の操舵速度を有するステアリング操作の場合には、上記回転角速度ωに応じた第１補正量ε１の加算による回転角θの補正（図９参照）が有効に機能している。そして、これにより、その円滑なモータ回転が担保されることによって、上記ステアリング操作に対する優れた追従性が実現されているものと推察することができる。
【００９９】
また、ゆっくりステアリング操作を行った場合（低速操舵時、区間ｔ４）においても、そのステアリング操作に対する追従性の向上が確認できる。そして、その際には、操舵トルクτ及び回転角速度ωに振動が見られることから、こうした減速区間の存在に起因するモータ回転の停止及び逆回転が発生するような低速操舵時には、上記操舵方向と同方向（操舵トルクτの符号と同符号）の値を有する第２補正量ε２の加算による回転角θの補正（図９参照）が有効に機能していると推察できる。
【０１００】
つまり、低速操舵時において「操舵方向とモータ回転方向とが不一致」となった場合、当該第２補正量ε２の加算による補正は、操舵方向とは逆向きのモータ回転方向に対してその位相を遅らせる補正、即ちそのモータ１２の逆回転をアシストするような逆アシストトルクを発生させるものとなる。そして、同図中に見られる操舵トルクτ及び回転角速度ωの振動は、図１７に示すような減速区間におけるモータ１２の反転動作、及び上記逆アシスト付与によるモータ回転の加速を示すものであり、図１６中、区間ｔ４のような低速操舵時には、この一連の加速メカニズムにより、モータ回転が加速され、その結果、引っ掛かりの発生が抑制されていると考えることができる。
【０１０１】
［回転角補正に起因する振動の抑制制御］
次に、本実施形態における上記回転角補正に起因する振動の抑制制御の態様について説明する。
【０１０２】
このように、本実施形態では、二相駆動時には、上記回転角速度ωに応じた第１補正量ε１、及び操舵トルクτの方向（符号）に応じた第２補正量ε２の加算による回転角θの補正を実行する。そして、これにより、幅広い操舵速度領域における円滑なモータ回転を確保して、その良好な操舵フィーリングの実現を図る構成となっている。
【０１０３】
さて、モータ逆回転時の逆アシスト付与により与えられるエネルギーの総量は、当該逆アシストトルクの発生区間（逆アシスト区間）の長さ、即ちその「位相のずれ幅」を規定する回転角補正量により決定される。そして、本実施形態のように、回転角補正による「位相のずれ」を利用して、意図的に当該「位相のずれ」に基づく逆アシストトルクの発生を制御することにより、そのモータ回転の円滑化を図る場合、その効用は、その回転角補正量が最適である場合に最大化する。
【０１０４】
ところが、その回転角補正量に過不足が生じた場合、即ち最適値から乖離した場合には、その乖離が進むほどその効用は小さなものとなる。そして、その乖離が更に大きくなった場合には、本来の目的に反し、モータの円滑な回転を妨げるような逆アシストトルクの発生を誘発してしまうという問題がある。
【０１０５】
更に、「ステアリング操作をアシストする方向にモータトルクを発生させる」というＥＰＳの機能を考慮すれば、本来、その操舵方向に対して逆向きのモータ回転が発生すること自体、好ましいものではない。即ち、このようなモータ１２の反転動作は、本質的に、運転者に違和感を与えやすいものであり、その反転動作量が大きいほど、運転者は、それを振動として感じやすくなる。このため、上記回転角補正量の最適化は、極めて重要な課題となっている。
【０１０６】
しかしながら、図１８に示すように、ステアリング操作の方向に位相をずらすような回転角補正の実行により生ずる逆符号のｑ軸電流（同図中、実線に示す波形）の最大値は、その補正量の僅かな変更によっても大きく変化する（同図中、破線に示す波形）。そして、これにより、その逆アシストにより操舵系に与えられるエネルギーの総量もまた大きく変動することとなる。つまり、回転角補正量の設定には極めて繊細な操作が要求されるため、その最適化が極めて難しいという問題が存在する。
【０１０７】
この点を踏まえ、本実施形態のマイコン１７は、上記回転角補正により生ずる逆アシストトルク（逆アシスト力）を予め設定された所定範囲内に制限すべく、そのモータ制御信号の出力を実行する。そして、これにより、回転角補正量の設定における繊細さを排除して、その最適化を容易なものとする構成となっている（逆アシスト制限制御）。
【０１０８】
詳述すると、図１９に示すように、第２電流制御部２４ｂに設けられたガード処理部３４には（図３参照）、上記相電流指令値Ｉx*の電流制限（−Ｉx_max≦Ｉx*≦Ｉx_max）を実行する相電流制限部５１に加え、当該相電流指令値Ｉx*に含まれた逆アシストトルクを発生させる成分についての制限処理を実行する逆アシスト制限部５２が設けられている。
【０１０９】
具体的には、ガード処理部３４内において、相電流制限部５１により上記電流制限処理が施された後の相電流指令値Ｉx*_limは、ｑ軸変換部５３に入力される。そして、このｑ軸変換部５３においてｄ／ｑ変換されることにより、換算ｑ軸電流指令値Ｉq*_cnvに変換され、制限手段としての逆アシスト制限部５２へと入力される。
【０１１０】
尚、このｑ軸変換部５３には、上記回転角補正制御部４０（図３）による補正前の回転角θが入力されるようになっており、当該ｑ軸変換部５３におけるｄ／ｑ変換には、その補正前の回転角θが用いられる。また、通電不良相の相電流値は「０」、他方の通電相の相電流値は上記相電流指令値Ｉx*の符号を反転した値が用いられる。
【０１１１】
図２０に示すように、逆アシスト制限部５２は、このｑ軸変換部５３から出力される換算ｑ軸電流指令値Ｉq*_cnvについて、その絶対値が所定の逆アシスト制限値Ｉq_lim以下となるように制限処理（ガード処理）を実行する。そして、当該制限処理が施された後の換算ｑ軸電流指令値Ｉq**_cnvは、相変換部５４においてｄ／ｑ逆変換される。尚、この相変換部５４におけるｄ／ｑ逆変換は、上記ｄ／ｑ変換と同様、補正前の回転角θに基づき行なわれる。そして、ガード処理部３４が、そのｄ／ｑ逆変換された値を相電流指令値Ｉx**として出力することにより、当初の相電流指令値Ｉx*中の上記逆アシストトルクを発生させる成分が所定範囲内に制限される構成となっている。
【０１１２】
即ち、回転角補正後の回転角θ´に基づき演算された相電流指令値Ｉx*（図３参照）に更に電流制限処理を施すことにより得られる相電流指令値Ｉx*_limを、回転角補正前の回転角θを用いてｄ／ｑ変換した値、つまり換算ｑ軸電流指令値Ｉq*_cnvを制限することで、その回転角補正の結果として生ずる逆符号のｑ軸電流値Ｉqを制限することができる。そして、その回転角補正の実行により生ずる逆符号のｑ軸電流値Ｉq（の絶対値）を所定の逆アシスト制限値Ｉq_lim以下に制限することにより、回転角補正量に変更があった場合（図２０中、二点鎖線に示される波形）でも、その発生する逆アシストトルクの最大値は当該逆アシスト制限値Ｉq_limで略一定となる。
【０１１３】
つまり、上記本実施形態の構成によれば、逆アシスト付与により操舵系に与えられるエネルギーの総量の大幅な変動を抑えることができ、これにより回転角補正量の設定における繊細さを排除して、その最適化を容易なものとすることができる。その結果、二相駆動時においても、引っ掛かりや振動の少ない良好な操舵フィーリングを実現することができるようになる。
【０１１４】
（第２の実施形態）
以下、本発明を電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。
【０１１５】
尚、本実施形態と上記第１の実施形態との主たる相違点は、その逆アシスト制限の態様についてのみである。このため、説明の便宜上、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付すこととして、その説明を省略する。
【０１１６】
図２１に示すように、本実施形態のガード処理部６０には、操舵系における振動の発生を検出可能な振動検出手段としての振動指数演算部６１が設けられている。本実施形態では、この振動指数演算部６１には、上記トルクセンサ１４により検出される操舵トルクτ、モータ１２の回転角θ及び回転角速度ωが入力されるようになっており、同振動指数演算部６１は、これらの各状態量に基づいて操舵系に生じた振動の大きさを示す振動指数βを演算する。
【０１１７】
尚、この振動指数演算部６１による振動検出は、モータ１２の回転方向の変化（反転頻度）に基づき行なわれ、振動指数βの演算は、その振動が大きいほど、検出される操舵トルクτ及び回転角速度ωが大きくなるという特性に基づき行なわれる。即ち、この場合において、振動指数βに示される「振動の大きさ」とは、単純な「振幅の大きさ」のみならず、その「強さ」「速さ」をも含む概念となっている。そして、本実施形態では、操舵系に生じた振動が大きいほど、より大きな値を有する振動指数βが演算されるようになっている。
【０１１８】
振動指数演算部６１により演算された振動指数βは、逆アシスト制限部６２に入力される。そして、本実施形態の逆アシスト制限部６２は、その入力される振動指数βに基づいて、上記回転角補正により生ずる逆アシストトルクの制限範囲を変更すべく、その換算ｑ軸電流指令値Ｉq*_cnvの制限処理における閾値、即ち逆アシスト制限値Ｉq_lim（の絶対値）を変更する（逆アシスト制限値可変制御）。
【０１１９】
具体的には、本実施形態の逆アシスト制限部６２は、図２２に示すように、その振動指数βが大きい、即ちより大きな振動の発生を示す値であるほど、逆アシスト制限値Ｉq_lim（の絶対値）をより小さな値に低減する。そして、これにより、十分な逆アシスト付与によって引っ掛かりの発生を抑えつつ、その逆アシストトルクに起因して生じた振動について、速やかにこれを抑制する構成となっている。
【０１２０】
即ち、低速操舵時、そのモータ回転を加速するために上記逆アシストトルクとして与えるべき最適なエネルギーの総量は、その状況に応じて変化する。それゆえ、上記逆アシスト制限制御により、その回転角補正量の設定における繊細さが排除されたとしても、真に最適な回転角補正量を予め設定しておくことは、極めて難しい課題であることに変わりはない。
【０１２１】
しかしながら、上記構成によれば、回転角補正量には、予め余裕をもたせた比較的大きな値（絶対値）を設定することで、引っ掛かり発生時には十分な逆アシスト力が付与されるようにする。そして、その大きな逆アシスト力付与の弊害として生ずる操舵系の振動については、当該振動の発生を検出して、上記逆アシスト制限制御における閾値、即ち逆アシスト制限値Ｉq_limを低減することにより、速やかにこれを抑制する等といった、高い設定自由度を確保することができる。その結果、回転角補正に起因する振動を抑制してモータ回転の円滑化を図り、より一層の優れた操舵フィーリングを実現することができるようになる。
【０１２２】
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、モータ制御装置としてのＥＣＵ１１は、大別して、「通常制御モード」、「アシスト停止モード」、及び「二相駆動モード」の３つの制御モードを有することとした。しかし、異常発生時におけるモータ制御の形態は、これらのモードに限るものではない。つまり、通電不良相発生時に該通電不良発生相以外の二相を通電相としてモータ制御を実行する構成であれば、どのようなものに適用してもよい。また、異常検出（判定）の方法についても、本実施形態の構成に限るものではない。
【０１２３】
・上記各実施形態では、電流指令値演算部２３は、二相駆動時、通電不良発生相以外の二相のうちの一相についての相電流指令値を出力し、モータ制御信号生成部２４は、当該相についての相電圧指令値を演算した後に、これに基づいて他相の相電圧指令値を演算することとした。しかし、これに限らず、電流指令値演算部２３が、通電不良発生相以外の二相の両方についての相電流指令値を出力する構成としてもよい。
【０１２４】
・また、上記各実施形態では、上記（１）〜（３）式に基づいて、Ｕ相又はＷ相の異常時には、Ｖ相の相電流指令値Ｉv*を演算し、Ｖ相の異常時には、Ｕ相の相電流指令値Ｉu*を演算することとした。しかし、これに限らず、Ｕ相又はＶ相の異常時には、Ｗ相の相電流指令値（Ｉw*）を演算し、Ｗ相の異常時には、Ｕ相の相電流指令値（Ｉu*）を演算する等の構成としてもよい。尚、この場合における各相電流指令値は、上記（１）〜（３）式の符号を逆にすることで演算可能である。
【０１２５】
・更に、通電不良発生時における相電流指令値は、必ずしも上記（１）〜（３）式により演算した場合と完全には同一でなくともよい。即ち、所定の回転角を漸近線として略正割曲線又は略余割曲線状に変化する、或いはこれに近似して変化するような相電流指令値を演算しても、上記各実施形態に近い効果を得ることができる。但し、上記（１）〜（３）式に基づき相電流指令値を演算した場合が、最も要求トルクに近いモータ電流を発生させることが可能であり、該各式に基づき演算される相電流指令値に近い値が演算される方法ほど、より顕著な効果が得られることはいうまでもない。
【０１２６】
・上記第２の実施形態では、ガード処理部６０には、振動指数演算部６１が設けられ、逆アシスト制限部６２は、当該振動指数演算部６１の出力する振動指数βに基づいて、上記換算ｑ軸電流指令値Ｉq*_cnvの制限処理における閾値、即ち逆アシスト制限値Ｉq_lim（の絶対値）を変更することとした。しかし、操舵系に生じた振動の検出、及びその逆アシスト制限値Ｉq_limの変更の形態は、これに限るものではなく、例えば、検出される振動が一定の水準以上である場合に、その閾値を、比較的大きな値から、より小さな値へと変更する等の構成としてもよい。そして、振動検出に用いる状態量についても、操舵トルクτ、モータ１２の回転角θ及び回転角速度ω以外のもの、或いはその組み合わせを採用してもよい。
【０１２７】
・電流制御の形態としては、必ずしも、上記各実施形態のような三相交流座標（Ｕ，Ｖ，Ｗ）における相電流フィードバック制御でなくともよい。例えば、以下に示す（６）〜（８）式により、通電不良発生相に応じた所定の回転角θＡ，θＢを漸近線として、正接曲線（タンジェント）状に変化するｄ軸電流指令値Ｉd*を演算する。そして、該ｄ軸電流指令値Ｉd*に基づくｄ／ｑ座標系の電流フィードバック制御の実行によりモータ制御信号を生成する構成に適用してもよい（図２３参照、同図はＵ相通電不良時の例）。また、フィードバック制御に限らず、オープン制御の実行によりモータ制御信号の出力を実行するものに適用してもよい。
【０１２８】
【数４】
0005119991.tif 000005
・上記各実施形態では、本発明をラックアシスト型のＥＰＳに具体化したが、所謂コラムアシスト型等、その他型式のＥＰＳに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】ＥＰＳの電気的構成を示すブロック図。
【図３】マイコン（モータ制御信号生成部）の制御ブロック図。
【図４】通電不良相検出の処理手順を示すフローチャート。
【図５】二相駆動時（Ｕ相通電不良時）における各相電流の推移を示す説明図。
【図６】二相駆動時（Ｕ相通電不良時）におけるｑ軸電流の推移を示す説明図。
【図７】異常判定及び制御モードの切り替えの処理手順を示すフローチャート。
【図８】二相駆動時におけるモータ制御信号生成の処理手順を示すフローチャート。
【図９】回転角補正制御部の制御ブロック図。
【図１０】電流指令値に対する実電流値の位相のずれを示す説明図。
【図１１】各相電流の方向が切り替わる漸近線に相当する所定の回転角近傍の減速区間を示す説明図。
【図１２】低速操舵時における引っ掛かりの発生メカニズムを示す説明図。
【図１３】（ａ）（ｂ）回転角の補正量と回転角速度との関係を操舵方向毎に示した図。
【図１４】逆アシスト付与によるモータ回転の加速メカニズムを示す説明図。
【図１５】二相駆動時（回転角補正なし）における操舵トルクとモータの回転角速度との関係を示すグラフ。
【図１６】二相駆動時（回転角補正あり）における操舵トルクとモータの回転角速度との関係を示すグラフ。
【図１７】回転角補正を行った場合における低速操舵時のモータ回転角（電気角）及びモータ回転角速度の推移を示す波形図。
【図１８】回転角補正の実行により生ずる逆符号のｑ軸電流と当該回転角補正量との関係を示す説明図。
【図１９】第１の実施形態におけるガード処理部の制御ブロック図。
【図２０】逆アシスト制限制御の態様を示す説明図。
【図２１】第２の実施形態におけるガード処理部の制御ブロック図。
【図２２】逆アシスト制限値可変制御の態様を示す説明図。
【図２３】別例の二相駆動時（Ｕ相通電不良時）におけるｄ軸電流及びｑ軸電流の推移を示す説明図。
【図２４】従来の通電不良発生相以外の二相を通電相とする二相駆動の態様を示す説明図。
【図２５】従来の二相駆動時におけるｄ軸電流及びｑ軸電流の推移を示す説明図。
【符号の説明】
【０１３０】
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ…モータコイル、１７…マイコン、１８…駆動回路、２３…電流指令値演算部、２４…モータ制御信号生成部、２４ａ…第１電流制御部、２４ｂ…第２電流制御部、３１…異常判定部、３３…相電流指令値演算部、３４，６０…ガード処理部、３６…Ｆ／Ｂ制御部、３７…相電圧指令値演算部、４０…回転角補正制御部、４１…第１補正量演算部、４２…第２補正量演算部、４３…加算器、５１…相電流制限部、５２，６２…逆アシスト制限部、５３…ｑ軸変換部、５４…相変換部、６１…振動指数演算部、Ｉx，Ｉu，Ｉv，Ｉw…相電流値、Ｉx*，Ｉx*_lim，Ｉx**，Ｉu*，Ｉv*，Ｉw*…相電流指令値、Ｉx_max…最大値、Ｖx*，Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*，Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**…相電圧指令値、Ｉd…ｄ軸電流値、Ｉq…ｑ軸電流値、Ｉd*…ｄ軸電流指令値、Ｉq*…ｑ軸電流指令値、Ｉq*_cnv，Ｉq**_cnv…換算ｑ軸電流指令値、Ｉq_lim…逆アシスト制限値、θ，θ´，θＡ，θＢ，θa，θa´，θb，θb´，θp，θp０，θp１，θp２，θp３…回転角、ω…回転角速度、ωin…突入速度、ωout…脱出速度、ωcr…臨界速度、ω１…閾値、ε１…第１補正量、ε２…第２補正量、τ…操舵トルク、β…振動指数。
【図１】
0005119991.tif 000006
【図２】
0005119991.tif 000007
【図３】
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【図４】
0005119991.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005119991.tif 000012
【図８】
0005119991.tif 000013
【図９】
0005119991.tif 000014
【図１０】
0005119991.tif 000015
【図１１】
0005119991.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
0005119991.tif 000018
【図１４】
0005119991.tif 000019
【図１５】
0005119991.tif 000020
【図１６】
0005119991.tif 000021
【図１７】
0005119991.tif 000022
【図１８】
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【図１９】
0005119991.tif 000024
【図２０】
0005119991.tif 000025
【図２１】
0005119991.tif 000026
【図２２】
0005119991.tif 000027
【図２３】
0005119991.tif 000028
【図２４】
0005119991.tif 000029
【図２５】
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