(57)【要約】【課題】タイヤ角の絶対値が大きくなる場合に、操舵系に加わる上記タイヤ角の絶対値を大きくしようとする力を抑制することのできる操舵アシスト装置を提供する。【解決手段】ｄｑ変換部５４は、制御角θｃを用いてモータを流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをｄｑ軸の電流ｉｄ，ｉｑに変換する。電流フィードバック制御部６０，６２は電流ｉｄ，ｉｑのそれぞれを指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊にフィードバック制御するための操作量として指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を算出する。ｕｖｗ変換部６４は、指令電圧ｖｄ＊、ｖｑ＊を３相の指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に変換する。角度操作処理部７０は、タイヤ角θｔの絶対値が規定値以上となる場合、回転角度θｍが更新される際に制御角θｃを固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期電動機のトルクによって操舵のアシスト力を生成するために同期電動機に接続された電力変換回路を操作するアシスト処理部と、
車両のタイヤ角およびその相当値のいずれかを取得するタイヤ角取得処理部と、
前記同期電動機の回転角度を取得する回転角取得処理部と、
前記アシスト処理部が前記電力変換回路に出力する操作信号を算出する過程における中間変数を、前記同期電動機の回転角度に基づいて決定される制御角に応じて座標変換する変換処理部と、
前記タイヤ角およびその相当値のいずれかの絶対値が規定値未満である場合、前記制御角の変化速度を前記回転角取得処理部によって取得される回転角度の変化速度として且つ、前記タイヤ角およびその相当値のいずれかの絶対値が前記規定値以上となる場合、前記制御角の変化速度を前記回転角取得処理部によって取得される回転角度の変化速度に対して変更する角度操作処理部とを備える操舵アシスト装置。
【請求項２】
前記規定値は、前記タイヤ角の絶対値が該タイヤ角の最大値よりも所定値だけ小さい値となるときの前記タイヤ角およびその相当値のいずれかの値に設定される請求項１記載の操舵アシスト装置。
【請求項３】
前記角度操作処理部は、前記制御角の変化速度を変更する処理の開始後、前記タイヤ角およびその相当値のいずれかの絶対値がさらに大きくなる場合、前記同期電動機のトルクの符号が前記絶対値を小さくするものとなるように前記制御角の変化速度を制御する請求項１または２記載の操舵アシスト装置。
【請求項４】
前記角度操作処理部は、前記タイヤ角およびその相当値のいずれかの絶対値が規定値以上となる場合、前記制御角が前記回転角取得処理部によって取得される回転角度に対して所定の遅角量だけ遅角するまで前記制御角を固定し、前記所定の遅角量だけ遅角することで、前記回転角取得処理部によって取得される回転角度の変化速度に応じて前記制御角を更新するものであり、
前記所定の遅角量は、前記規定値以上となった時点におけるトルクの符号とは逆の符号のトルクが前記同期電動機によって生成される角度領域内に前記制御角が入る遅角量である請求項３記載の操舵アシスト装置。
【請求項５】
前記角度操作処理部は、前記制御角の変化速度を変更する処理の開始後、前記同期電動機の回転が反転する場合、前記制御角を、該制御角が前記回転角取得処理部が取得する回転角度と一致するまで固定し、一致することで前記取得する回転角度の変化速度に応じて更新する請求項４記載の操舵アシスト装置。
【請求項６】
前記同期電動機を流れる電流の回転座標系における値を指令値にフィードバック制御するための回転座標系のフィードバック操作量を算出する電流フィードバック制御部を備え、
前記変換処理部は、前記同期電動機を流れる電流の検出値を入力とし、該検出値を回転座標系の値に変換する回転変換処理部と、前記電力変換回路が前記同期電動機に印加する電圧の指令値であって且つ前記フィードバック操作量に応じて設定される指令値である指令電圧を固定座標系の値に変換する固定変換処理部とを備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の操舵アシスト装置。
【請求項７】
前記タイヤ角およびその相当値のいずれかの絶対値が規定値以上となる場合、前記同期電動機の電流値を制限電流値以下に制限する制限処理部を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の操舵アシスト装置。
【請求項８】
前記制限電流値は、固定値とされる請求項７記載の操舵アシスト装置。
【請求項９】
前記制限処理部は、前記制限電流値を操舵トルクの検出値に応じて可変設定する請求項７記載の操舵アシスト装置。
【請求項１０】
前記制限処理部は、前記制限電流値を可変設定するものであって、前記制限電流値の可変設定に際し、前記同期電動機、前記電力変換回路、および該電力変換回路の操作回路の少なくとも１つの温度を加味する請求項７または９記載の操舵アシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期電動機のトルクによって操舵のアシスト力を生成するために同期電動機に接続された電力変換回路を操作する操舵アシスト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置（操舵アシスト装置）においては、一般に、タイヤ角が一定以上転舵することが阻止される。具体的には、たとえばラックアンドピニオン式のものにあっては、ラック軸の端部がラックハウジングに当たることで、タイヤ角のそれ以上の転舵が阻止される（特許文献１の段落「０００６」）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０５０４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただし、上記ラック軸の端部がラックハウジングに当たると、衝撃が生じ得る。この衝撃は、緩和されることが望ましいものである。
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、タイヤ角の絶対値が大きくなる場合に、操舵系に加わる上記タイヤ角の絶対値を大きくしようとする力を抑制することのできる操舵アシスト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．操舵アシスト装置は、同期電動機のトルクによって操舵のアシスト力を生成するために同期電動機に接続された電力変換回路を操作するアシスト処理部と、車両のタイヤ角およびその相当値のいずれかを取得するタイヤ角取得処理部と、前記同期電動機の回転角度を取得する回転角取得処理部と、前記アシスト処理部が前記電力変換回路に出力する操作信号を算出する過程における中間変数を、前記同期電動機の回転角度に基づいて決定される制御角に応じて座標変換する変換処理部と、前記タイヤ角およびその相当値のいずれかの絶対値が規定値未満である場合、前記制御角の変化速度を前記回転角取得処理部によって取得される回転角度の変化速度として且つ、前記タイヤ角およびその相当値のいずれかの絶対値が前記規定値以上となる場合、前記制御角の変化速度を前記回転角取得処理部によって取得される回転角度の変化速度に対して変更する角度操作処理部とを備える。
【０００６】
上記構成では、アシスト処理部から電力変換回路に操作信号が出力され、操作信号によって電力変換回路が操作されることで、同期電動機のトルクが制御される。ここで、操作信号を算出する過程における中間変数は、変換処理部によって座標変換される。そしてこの変換処理部が用いる回転角度の変化速度は、上記タイヤ角取得処理部が取得する上記いずれかの絶対値が規定値以上となることで、回転角取得処理部によって取得される回転角度の変化速度から変更される。この場合、操作信号が同期電動機の回転に応じたものとならないため、変化速度を変更しない場合に対して、同期電動機を流れる電流の位相が変化する。このため、同期電動機のトルクが変化する。そしてこれにより、タイヤ角の絶対値が大きくなる場合に、タイヤ角の絶対値を大きくしようとする力であって操舵系に加わる力を抑制することができる。
【０００７】
２．上記１記載の操舵アシスト装置において、前記規定値は、前記タイヤ角の絶対値が該タイヤ角の最大値よりも所定値だけ小さい値となるときの前記タイヤ角およびその相当値のいずれかの値に設定される。
【０００８】
上記規定値の設定によれば、タイヤ角の絶対値がその最大値となる前に、角度操作処理部によって、制御角の変化速度が回転角度の変化速度から変更されることとなる。このため、タイヤ角の絶対値がその最大値となる前に、同期回転機がタイヤ角の絶対値を増加させるトルクを生成することを抑制することが可能となる。
【０００９】
３．上記１または２記載の操舵アシスト装置において、前記角度操作処理部は、前記制御角の変化速度を変更する処理の開始後、前記タイヤ角およびその相当値のいずれかの絶対値がさらに大きくなる場合、前記同期電動機のトルクの符号が前記絶対値を小さくするものとなるように前記制御角の変化速度を制御する。
【００１０】
上記構成では、制御角の変化速度を変更する処理の開始後、タイヤ角取得処理部が取得する上記いずれかの絶対値がさらに大きくなる場合、同期電動機のトルクの符号が逆となる。このため、タイヤ角の絶対値がさらに大きくなるためには、操舵トルクが同期電動機のトルクを打ち消すものである必要が生じることから、タイヤ角の絶対値が更に大きくなることを好適に抑制することができる。
【００１１】
４．上記３記載の操舵アシスト装置において、前記角度操作処理部は、前記タイヤ角およびその相当値のいずれかの絶対値が規定値以上となる場合、前記制御角が前記回転角取得処理部によって取得される回転角度に対して所定の遅角量だけ遅角するまで前記制御角を固定し、前記所定の遅角量だけ遅角することで、前記回転角取得処理部によって取得される回転角度の変化速度に応じて前記制御角を更新するものであり、前記所定の遅角量は、前記規定値以上となった時点におけるトルクの符号とは逆の符号のトルクが前記同期電動機によって生成される角度領域内に前記制御角が入る遅角量である。
【００１２】
上記構成では、タイヤ角取得処理部が取得する上記いずれかの絶対値が規定値以上となることで、制御角が固定される。このため、同期電動機のトルクが変化する。特に、回転角取得処理部によって取得される回転角度が変化して、これに対する変換処理部が用いる制御角の遅角量が大きくなると、同期電動機のトルクが減少する。そして、遅角量がさらに大きくなる場合、同期電動機のトルクの符号が逆転することから、同期電動機では、タイヤ角取得処理部が取得する上記いずれかの絶対値が小さくなるよう操舵系にトルクを付与することとなる。そして、上記遅角量が所定の遅角量となることで、変換処理部が用いる回転角度が回転角度取得処理部によって取得される回転角度の変化速度に応じて更新される。このため、トルクの符号が逆となる状態が継続される。
【００１３】
５．上記４記載の操舵アシスト装置において、前記角度操作処理部は、前記制御角の変化速度を変更する処理の開始後、前記同期電動機の回転が反転する場合、前記制御角を、該制御角が前記回転角取得処理部が取得する回転角度と一致するまで固定し、一致することで前記取得する回転角度の変化速度に応じて更新する。
【００１４】
上記構成では、同期電動機の回転が反転すると、制御角がまず固定される。このため、同期電動機のトルクが変化する。そして、制御角が回転角取得処理部により取得される回転角度に一致する場合、制御角が上記取得される回転角度の変化速度に応じて更新される。このため、制御角を、取得される回転角度に復帰させることができる。
【００１５】
６．上記１〜５のいずれか１項に記載の操舵アシスト装置において、前記同期電動機を流れる電流の回転座標系における値を指令値にフィードバック制御するための回転座標系のフィードバック操作量を算出する電流フィードバック制御部を備え、前記変換処理部は、前記同期電動機を流れる電流の検出値を入力とし、該検出値を回転座標系の値に変換する回転変換処理部と、前記電力変換回路が前記同期電動機に印加する電圧の指令値であって且つ前記フィードバック操作量に応じて設定される指令値である指令電圧を固定座標系の値に変換する固定変換処理部とを備える。
【００１６】
上記構成では、回転変換処理部によって変換された電流の検出値が、電流フィードバック制御部に入力され、電流フィードバック制御部では、入力された値を指令値にフィードバック制御するための操作量が算出される。こうして算出された操作量自体、またはこれに開ループ操作量が加算された値等である指令電圧は、固定変換処理部によって、固定座標系に変換される。そして、この固定座標系における指令電圧に基づき、電力変換回路の操作信号が生成される。
【００１７】
ここで、回転変換処理部および固定変換処理部が用いる制御角が実際の回転角度からずれると、同期電動機を流れる電流は、上記指令値を上記ずれとは逆方向にずらした値にフィードバック制御される。
【００１８】
７．上記１〜６のいずれか１項に記載の操舵アシスト装置において、前記タイヤ角およびその相当値のいずれかの絶対値が規定値以上となる場合、前記同期電動機の電流値を制限電流値以下に制限する制限処理部を備える。
【００１９】
上記構成では、角度操作処理部によって制御角が操作される場合、制限処理部によって、同期電動機の電流値が制限電流値以下に制限される。このため、同期電動機や電力変換回路等の発熱量を制限することができる。
【００２０】
８．上記７記載の操舵アシスト装置において、前記制限電流値は、固定値とされる。
上記構成では、制限電流値を固定値とすることで、制限電流値を何らかのパラメータに応じて可変とする場合と比較して、制限処理部を簡易に構成することができる。
【００２１】
９．上記７記載の操舵アシスト装置において、前記制限処理部は、前記制限電流値を操舵トルクの検出値に応じて可変設定する。
タイヤ角の絶対値を増加させるトルクは、操舵トルクと同期電動機のトルクとに応じて定まる。このため、タイヤ角の絶対値が大きい場合に、タイヤ角の絶対値が更に大きくなることを抑制する上で適切な同期電動機のトルクは、操舵トルクに応じて定まる。したがって、タイヤ角の絶対値が更に大きくなることを抑制する上で適切な制限電流値も、操舵トルクに応じて定まる。上記構成では、この点に鑑み、操舵トルクに応じて制限電流値を定めることで、固定値とする場合よりも制限電流値を適切な値に設定することが可能となる。
【００２２】
１０．上記７または９記載の操舵アシスト装置において、前記制限処理部は、前記制限電流値を可変設定するものであって、前記制限電流値の可変設定に際し、前記同期電動機、前記電力変換回路、および該電力変換回路の操作回路の少なくとも１つの温度を加味する。
【００２３】
上記構成では、同期電動機、前記電力変換回路、および該電力変換回路の操作回路の少なくとも１つの温度に基づき制限電流値が設定される。このため、制限電流値を、上記少なくとも１つの温度が過度に高くなることを抑制するうえで適切な値とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態にかかる操舵アシスト装置のシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるアシスト制御に関するブロック図。
【図３】同実施形態にかかる角度操作処理の手順を示す流れ図。
【図４】同実施形態にかかる回転角度と制御角との関係を示す図。
【図５】同実施形態にかかるアシストトルクを示す図。
【図６】同実施形態の効果を示す図。
【図７】第２の実施形態にかかるアシスト制御に関するブロック図。
【図８】同実施形態にかかる角度操作処理および制限処理の手順を示す流れ図。
【図９】同実施形態にかかるアシストトルクを示す図。
【図１０】第３の実施形態にかかるアシスト制御に関するブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜第１の実施形態＞
以下、操舵アシスト装置の第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１に示す電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ１０）は、操舵アシスト装置である。ＥＰＳ１０において、ステアリング１２が固定されたステアリングシャフト１４は、ラックアンドピニオン機構１６を介してラック軸１８と連結されている。そして、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１４の回転は、ラックアンドピニオン機構１６によりラック軸１８の往復直線運動に変換される。なお、本実施形態のステアリングシャフト１４は、コラムシャフト１４ａ、インターミディエイトシャフト１４ｂ、およびピニオンシャフト１４ｃを連結してなる。そして、ステアリングシャフト１４の回転に伴うラック軸１８の往復直線運動が、同ラック軸１８の両端に連結されたタイロッド２０を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪２２のタイヤ角が変更される。
【００２６】
また、ＥＰＳ１０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モータ３０と、モータ３０を制御対象とする制御装置（ＥＣＵ４０）とを備えている。
モータ３０は、減速機構３４を介してコラムシャフト１４ａと駆動連結されており、モータ３０の回転を減速してコラムシャフト１４ａに伝達することにより、モータ３０のトルクに応じたアシスト力を操舵系に付与する。なお、本実施形態では、モータ３０として、表面磁石同期電動機（ＳＰＭＳＭ）を想定している。また、モータ３０には、その回転軸の回転角度θｍを検出するレゾルバ３２が備えられている。
【００２７】
モータ３０は、インバータＩＮＶを介してバッテリ３９に接続されている。インバータＩＮＶは、バッテリ３９の正極および負極のそれぞれとモータ３０の３個の端子のそれぞれとの間を開閉する回路である。
【００２８】
なお、図１においては、インバータＩＮＶを構成するＭＯＳ電界効果トランジスタ（スイッチング素子）の符号のうちモータ３０の３個の端子のそれぞれに接続されるものに、「ｕ，ｖ，ｗ」のそれぞれを付与し、また、上側アームに「ｐ」を、下側アームに「ｎ」を付与している。なお、以下では、「ｕ，ｖ，ｗ」を総括して「￥」と表記し、「ｐ，ｎ」を総括して「＃」と表記する。すなわち、インバータＩＮＶは、バッテリ３９の正極とモータ３０の端子との間を開閉するスイッチング素子Ｓ￥ｐと、バッテリ３９の負極とモータ３０の端子との間を開閉するスイッチング素子Ｓ￥ｎとの直列接続体を備えて構成されている。
【００２９】
なお、本実施形態では、モータ３０、インバータＩＮＶ、およびＥＣＵ４０が１パッケージ化されてモータユニットＭＣＵを構成している。
ＥＣＵ４０には、レゾルバ３２によって検出される回転角度θｍや、トルクセンサ４２によって検出される操舵トルクＴｒｑ、車速センサ４６により検出される車速Ｖ、電流センサ４８によって検出されるモータ３０の電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが入力される。そして、ＥＣＵ４０は、これら各検出値に基づき、モータ３０のトルクを制御すべく、モータ３０に接続されたインバータＩＮＶに操作信号ｇ￥＃を出力してインバータＩＮＶを操作する。すなわち、ＥＣＵ４０は、インバータＩＮＶの操作回路である。なお、本実施形態では、回転角度θｍを電気角とする。
【００３０】
図２に、ＥＣＵ４０の制御ブロック図を示す。図２に示す各制御ブロックは、ＥＣＵ４０によって実行されるものである。
目標操舵トルク設定部５０は、操舵トルクＴｒｑと車速Ｖとに基づき、モータ３０のトルクの指令値である目標操舵トルクＴｒｑ＊を設定する。指令電流設定部５２は、目標操舵トルクＴｒｑ＊に基づき、ｄｑ軸上における指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊を設定する。ここで、指令電流設定部５２は、ｑ軸の指令電流ｉｑ＊を、目標操舵トルクＴｒｑ＊の絶対値が大きいほどその絶対値が大きくなるように設定する。一方、指令電流設定部５２は、ｄ軸の指令電流ｉｄ＊をゼロとする。
【００３１】
ｄｑ変換部５４は、電流センサ４８によって検出された３相の電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをｄｑ軸の電流ｉｄ，ｉｑに変換する。偏差算出部５６は、ｄ軸の指令電流ｉｄ＊から電流ｉｄを減算した値を出力する。偏差算出部５８は、ｑ軸の指令電流ｉｑ＊から電流ｉｑを減算した値を出力する。電流フィードバック制御部６０は、ｄ軸の電流ｉｄを指令電流ｉｄ＊にフィードバック制御するための操作量として、ｄ軸の指令電圧ｖｄ＊を算出する。一方、電流フィードバック制御部６２は、ｑ軸の電流ｉｑを指令電流ｉｑ＊にフィードバック制御するための操作量として、ｑ軸の指令電圧ｖｑ＊を算出する。なお、電流フィードバック制御部６０，６２を、本実施形態では、比例要素および積分要素によって構成し、電流フィードバック制御部６０，６２の出力を、偏差算出部５６，５８の出力値のそれぞれを入力とする比例要素の出力値および積分要素の出力値の和とする。
【００３２】
ｕｖｗ変換部６４は、ｄｑ軸の指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を３相の指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に変換する。ＰＷＭ変換部６６は、３相の指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に基づき、３相のＰＷＭ信号ｇｕ，ｇｖ，ｇｗを生成する。ＰＷＭ信号ｇ￥は、論理Ｈ期間によって、デッドタイムを除き上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐのオン操作期間を規定する。デッドタイム生成部６８は、ＰＷＭ信号ｇ￥に基づき、スイッチング素子Ｓ￥＃の操作信号ｇ￥＃を生成し、インバータＩＮＶに出力する。操作信号ｇ￥＃には、上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐと下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎとのいずれか一方がオフ操作からオン操作に切り替わるに先立って、他方がオフ操作されるようにデットタイムが付与されている。
【００３３】
一方、回転角取得処理部６９は、レゾルバ３２によって検出される回転角度θｍを取得する。この処理は、たとえばレゾルバ３２からの出力信号をサンプリングする処理とすればよい。角度操作処理部７０は、通常は、回転角取得処理部６９によって取得された回転角度θｍをｄｑ変換部５４およびｕｖｗ変換部６４が座標変換に用いる回転角度（制御角θｃ）として、ｄｑ変換部５４およびｕｖｗ変換部６４に出力する。また、角度操作処理部７０は、タイヤ角取得処理部７４および速度算出部７２の出力値に基づき、制御角θｃの変化速度を回転角度θｍの変化速度に対して変更する処理を実行する。
【００３４】
ここで、速度算出部７２は、回転角度θｍに基づき、電気角速度（回転速度ω）を算出する。一方、タイヤ角取得処理部７４は、転舵輪２２のタイヤ角θｔを取得する。本実施形態では、タイヤ角取得処理部７４は、回転角度θｍに基づき自身でタイヤ角θｔを算出する。これは、回転角度θｍの積算処理を行うことで実現することができる。すなわち、回転角度θｍは、０°から３６０°の範囲の値を取るパラメータであるが、モータ３０が複数回転する間タイヤ角θｔの絶対値は漸増するものであることから、回転角度θｍとタイヤ角θｔとは、１対１の対応関係にない。このため、タイヤ角取得処理部７４は、回転角度θｍを積算することで、タイヤ角θｔを算出する。なお、タイヤ角θｔの絶対値の最大値は、３６０°よりも小さい値であるが、減速機構３４を備えることなどから、タイヤ角θｔの絶対値が最大値となるまでにモータ３０は複数回回転する。ここで、タイヤ角θｔを実際のタイヤ角の値とするために、タイヤ角取得処理部７４は、上記回転角度θｍの積算値に減速機構３４の減速比に応じた係数等を乗算する。
【００３５】
図３に、角度操作処理部７０が中心となって実行される角度操作処理の手順を示す。この処理は、回転角度θｍの更新周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態では、回転角度θｍの更新周期は、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗのサンプリング周期よりも長いものとなっている。
【００３６】
図３に示す一連の処理において、回転角取得処理部６９は、まず回転角度θｍを取得する（Ｓ１０）。続いて角度操作処理部７０は、変更フラグＦが「１」であるか否かを判断する（Ｓ１２）。変更フラグＦは、回転角度θｍが更新されているときに制御角θｃを更新することなく固定する処理（固定処理）等、タイヤ角θｔの絶対値｜θｔｔｈ｜の増大を抑制するために制御角θｃを回転角度θｍに対して変更する処理がなされているか否かを示すものである。変更フラグＦは、「１」である場合に上記変更する処理がなされていることを示し、「０」である場合に上記変更する処理がなされていない場合を示す。
【００３７】
角度操作処理部７０によって変更フラグＦが「０」であると判断される場合（Ｓ１２：ＮＯ）、タイヤ角取得処理部７４は、タイヤ角θｔを取得する（Ｓ１４）。続いて角度操作処理部７０は、タイヤ角θｔの絶対値が規定値θｔｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ１６）。この処理は、タイヤ角θｔの絶対値が大きくなることで、ラック軸１８の端部とこれに対向するラックハウジングとの距離が小さくなったか否かを判断するためのものである。これは、ラック軸１８の端部が対向するラックハウジングに突き当たるいわゆるエンド当てが生じる前にモータ３０のトルクを制限する処理である上記固定処理を実行するためのものである。上記規定値θｔｔｈは、モータ３０がさらに１８０°以上回転してもエンド当てとならない値に設定されている。詳しくは、本実施形態では、規定値θｔｔｈは、モータ３０がさらに３６０°回転してもエンド当てとならない値に設定されている。
【００３８】
そして、角度操作処理部７０は、規定値θｔｔｈ未満であると判断する場合（Ｓ１６：ＮＯ）、制御角θｃを回転角度θｍの値に更新する（Ｓ１８）。これにより、制御角θｃは、回転角度θｍの変化速度で変化することとなる。一方、角度操作処理部７０は、規定値θｔｔｈ以上であると判断する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、変更フラグＦを「１」とする（Ｓ２０）。
【００３９】
角度操作処理部７０は、ステップＳ１２において肯定判断する場合や、ステップＳ２０の処理が完了する場合には、回転速度ωの符号とタイヤ角θｔの符号とが異なるか否かを判断する（Ｓ２２）。この処理は、タイヤ角θｔの絶対値が減少しているか否かを判断するためのものである。そして角度操作処理部７０は、回転速度ωの符号とタイヤ角θｔの符号とが一致すると判断する場合（Ｓ２２：ＮＯ）、回転角度θｍから制御角θｃを減算した値が１８０°となったか否かを判断する（Ｓ２４）。この処理は、制御角θｃの固定処理を終了するか否かを判断するためのものである。
【００４０】
角度操作処理部７０は、ステップＳ２４において否定判断する場合、制御角θｃを固定する処理を実行する（Ｓ２６）。これにより、回転角度θｍに対して制御角θｃが遅角される。そしてこの遅角量が大きくなるにつれて、モータ３０のトルクが漸減する。すなわち、電流フィードバック制御部６０，６２により、電流ｉｄ，ｉｑは、ｉｄ＊＝０，ｉｑ＊（＞０）に制御される。ただし、制御角θｃが回転角度θｍに対して遅角する場合、電流フィードバック制御部６０，６２に入力される電流ｉｄ，ｉｑは、モータ３０に実際に流れている電流よりも遅角したものとなる。これは、指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊を進角側に回転補正したのと等価である。ここで、本実施形態では、モータ３０は、ＳＰＭＳＭである。このため、指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊を進角側に回転する場合、ｑ軸の指令電流ｉｑ＊が小さくなるため、モータ３０のトルクが減少する。
【００４１】
角度操作処理部７０は、ステップＳ２４において肯定判断する場合、上記固定処理を停止し、制御角θｃを回転角度θｍの更新量で更新する（Ｓ２８）。これにより、回転角度θｍに対する制御角θｃの遅角量が１８０°に維持されることとなる。これは、モータ３０のトルクが、タイヤ角θｔの絶対値を減少させる側の符号であってその値が最大となるようにするためのものである。ただし、ここでの最大とは、目標操舵トルクＴｒｑ＊を所与としたものである。
【００４２】
ちなみに、回転角度θｍと制御角θｃとの差が１８０°となるまで固定処理を継続する処理は、モータ３０のトルクの符号が反転するように制御角θｃの変化速度を「０」に制御する処理となる。
【００４３】
角度操作処理部７０は、回転速度ωの符号とタイヤ角θｔの符号とが異なると判断する場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、回転角度θｍと制御角θｃとが一致するか否かを判断する（Ｓ３０）。この処理は、ステップＳ２２において肯定判断されることで実行される処理である後述する制御角θｃの固定処理を終了するか否かを判断するためのものである。そして、角度操作処理部７０は、回転角度θｍと制御角θｃとが一致しないと判断する場合（Ｓ３０：ＮＯ）、制御角θｃを固定する固定処理を実行する（Ｓ３２）。この処理は、上記ステップＳ２６の固定処理によって制御角θｃが回転角度θｍと相違する値となっている場合に、制御角θｃが回転角度θｍに一致するまで待機するためのものである。すなわち、回転角度θｍは、モータ３０の回転に伴って０°から３６０°の間で周期的に変化するものであるため、制御角θｃを固定することで、回転角度θｍが更新されていくうちに制御角θｃと回転角度θｍとがいずれは一致すると予想される。
【００４４】
角度操作処理部７０は、回転角度θｍと制御角θｃとが一致すると判断する場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、変更フラグＦを「０」とする（Ｓ３４）。これにより、図３の処理の次回の制御周期以降、制御角θｃの変化速度が回転角度θｍの変化速度とされ、制御角θｃが回転角度θｍとされる。
【００４５】
なお、角度操作処理部７０は、ステップＳ１８，Ｓ２６，Ｓ２８，Ｓ３２，Ｓ３４の処理が完了する場合、この一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用を説明する。
【００４６】
図４に、図３の処理による制御角θｃの推移例を示す。なお、図４において、横軸を回転角度θｍとしているが、この横軸は、０°から３６０°の値が周期的に繰り返されるものとする。
【００４７】
図４に示されるように、タイヤ角θｔの絶対値｜θｔ｜が規定値θｔｔｈ以上となる時刻ｔ１よりも前においては、制御角θｃは、回転角度θｍと一致し、回転角度θｍの変動に伴って０°から３６０°の間の値を周期的に繰り返す。そして、時刻ｔ１において、タイヤ角θｔの絶対値｜θｔ｜が規定値θｔｔｈ以上となると、上記ステップＳ２６の固定処理によって制御角θｃが固定される。このため、回転角度θｍに対して制御角θｃが遅角することから、電流フィードバック制御部６０，６２では、モータ３０を流れる実際のｄｑ軸の電流を、指令電流ｉｑ＊（＞０），ｉｄ＊（＝０）を進角させたものにフィードバック制御する。このため、回転角度θｍが変化するにつれて、モータ３０に流れる電流のうちトルクに寄与するｑ軸の電流が減少し、無効電流となるｄ軸の電流が増加する。これにより、回転角度θｍが変化するにつれてモータ３０のトルクが漸減する。
【００４８】
ここで、操舵トルクＴｒｑをアシストする側のモータ３０のトルクを正とする場合、固定処理の間、モータ３０のトルクは漸減するものの、その絶対値は漸減した後漸増する。これは、回転角度θｍに対する制御角θｃの遅角量が９０°を超えることで、モータ３０のトルクの符号が反転するためである。そして、モータ３０のトルクの符号が反転すると、モータ３０は、操舵トルクＴｒｑを打ち消す側のトルクを操舵系に付与することとなる。図５に、回転角度θｍと制御角θｃとの差と、モータ３０のトルクとの関係を示す。図５に示すように、モータ３０のトルクは、回転角度θｍに対する制御角θｃの遅角量が９０°を超えることでその符号が反転し、１８０°となることで、その絶対値が目標操舵トルクＴｒｑ＊に等しくなる。
【００４９】
図４に戻り、回転角度θｍに対する制御角θｃの遅角量が１８０°となる時刻ｔ２において、固定処理が終了され、時刻ｔ２以降、上記ステップＳ２８の処理によって、制御角θｃが回転角度θｍの更新量に応じて更新される。換言すれば、制御角θｃの変化速度が回転角度θｍの変化速度に一致するように制御角θｃが設定される。このため、モータ３０は、操舵トルクＴｒｑを打ち消す側のトルクを操舵系に付与し続けることとなる。
【００５０】
その後、回転角度θｍの変化方向が反転する時刻ｔ３において、上記ステップＳ３２の処理により、制御角θｃの固定処理が開始される（図４の期間ａ２）。そして、固定処理が開始されたのち、回転角度θｍが１８０°変化すると、制御角θｃが回転角度θｍに一致することから、制御角θｃを回転角度θｍに応じて変化させる（図４の期間ａ３）。
【００５１】
図６に、図５に示したタイヤ角θｔの絶対値｜θｔ｜の推移と操舵トルクＴｒｑとの関係を示す。図６に示す例では、タイヤ角θｔの絶対値｜θｔ｜が規定値θｔｔｈに達することでモータ３０のトルクが減少することに伴ってユーザがタイヤ角θｔの絶対値｜θｔ｜を増加させようとする場合、ユーザは操舵トルクＴｒｑを増加させる。ただし、その場合、モータ３０のトルクは速やかにタイヤ角θｔの絶対値｜θｔ｜を減少させる側に移行するため、ユーザはタイヤ角θｔの絶対値｜θｔ｜を増加させるためには操舵トルクＴｒｑをさらに大きくする必要が生じる。そして、ユーザはタイヤ角θｔの絶対値｜θｔ｜を増加させることに対する抵抗力を感じるため、エンド当てが生じる前にステアリング１２を逆方向に切るように促される。もっとも、エンド当てが生じる場合もありうるが、その場合であっても、ラック軸１８の端部がラックハウジングにあたる際の衝撃は十分に抑制される。
【００５２】
これに対し、図３の処理を実行しない場合を図６に破線にて示す。この場合、エンド当てが生じ、エンド当て時に操舵トルクＴｒｑが過度に大きくなるおそれがある。
以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
【００５３】
（１）タイヤ角θｔの絶対値が大きくなる場合に、制御角θｃを固定することで、タイヤ角θｔの絶対値を大きくしようとする力であって操舵系に加わる力を抑制することができる。
【００５４】
しかも、制御角θｃを固定するという簡易な操作は、指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊を操作する場合と比較すると簡易な処理であるため、操舵系に加わる力を抑制するための処理を簡素化することができる。
【００５５】
（２）上記規定値θｔｔｈを、エンド当てが生じる前のタイヤ角θｔの絶対値に設定した。これにより、エンド当てが生じる前に、タイヤ角θｔの絶対値を増加させようとするモータ３０のトルクを減少させることができる。
【００５６】
（３）タイヤ角θｔの絶対値が規定値θｔｔｈとなることで開始する固定処理（Ｓ２６）を、回転角度θｍに対する制御角θｃの遅角量が１８０°となるまで継続し、その後、制御角θｃを回転角度θｍの変化速度で更新した（Ｓ２８）。これにより、モータ３０のトルクを、その絶対値が目標操舵トルクＴｒｑ＊と等しく、その符号が操舵トルクの符号と逆となるように制御することができる。
【００５７】
（４）タイヤ角θｔの絶対値が規定値θｔｔｈとなった後、モータ３０の回転速度ωの符号が反転することで、制御角θｃを再度固定し（Ｓ３２）、回転角度θｍと制御角θｃとが一致することで、制御角θｃを回転角度θｍの変化速度で更新した（Ｓ３４）。これにより、制御角θｃを回転角度θｍに復帰させることができる。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
図７に、本実施形態におけるＥＣＵ４０の制御ブロック図を示す。なお、図７に示す処理において、図２に示した処理に対応するものについては、便宜上、同一の符号を付している。
【００５９】
図７に示すように、本実施形態では、目標操舵トルク設定部５０によって設定された目標操舵トルクＴｒｑ＊は、制限処理部８０に入力され、所定の条件下、補正がなされた後、指令電流設定部５２に出力される。これにより、指令電流設定部５２により目標操舵トルクＴｒｑ＊の補正後の値に基づきｑ軸の指令電流ｉｑ＊が設定されるため、指令電流ｉｑ＊が制限電流値に制限される。
【００６０】
ここで、制限処理部８０は、角度操作処理部７０によって変更フラグＦが「１」とされている期間にわたって、目標操舵トルクＴｒｑ＊を制限トルクＴｇに制限する。ここで、制限トルクＴｇは、ユーザがステアリング１２に入力する操舵トルクＴｒｑの想定最大値に設定される。
【００６１】
図８に、制限処理部８０および角度操作処理部７０が中心となって実行される角度操作処理および制限処理の手順を示す。なお、図８において、図３に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
【００６２】
図８に示す一連の処理において、角度操作処理部７０によりタイヤ角θｔの絶対値｜θｔ｜が規定値θｔｔｈ以上であると判断される場合（Ｓ１６：ＹＥＳ），角度操作処理部７０は、変更フラグＦを「１」とし、制限処理部８０は、目標操舵トルクＴｒｑ＊を、制限トルクＴｇによってガード処理する（Ｓ２０ａ）。
【００６３】
これにより、図９に実線にて示すように、モータ３０のトルクの絶対値の最大値は、制限トルクＴｇに制限される。このため、回転角度θｍに対する制御角θｃの遅角量が１８０°となるときのモータ３０のトルクは、「−Ｔｇ」となる。ここで、制限トルクＴｇは、上述したように、操舵トルクＴｒｑの想定最大値である。このため、ユーザは、タイヤ角θｔの絶対値を増加させる方向にステアリング１２を切ることができなくなる。
【００６４】
そしてこの場合、指令電流設定部５２によって設定される指令電流ｉｑ＊が、目標操舵トルクＴｒｑ＊をガード処理しない場合と比較して制限され、モータ３０を流れる電流の絶対値が制限される。このため、モータ３０やインバータＩＮＶ等の発熱を抑制することができる。
【００６５】
＜第３の実施形態＞
図１０に、本実施形態におけるＥＣＵ４０の制御ブロック図を示す。なお、図１０に示す処理において、図７に示した処理に対応するものについては、便宜上、同一の符号を付している。
【００６６】
本実施形態では、制限処理部８０が、モータ３０を流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗと操舵トルクＴｒｑとに応じて制限トルクＴｇを可変設定する。ここで、操舵トルクＴｒｑに応じて制限トルクＴｇを可変とするのは、タイヤ角θｔの絶対値が増加することを好適に抑制するうえで必要なトルクが操舵トルクＴｒｑに応じて定まるためである。ここでは、たとえば制限トルクＴｇを操舵トルクＴｒｑの所定数（＞０）倍とすればよい。また、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、モータ３０やインバータＩＮＶの温度と相関を有するパラメータである。ただし、本実施形態では、モータ３０およびインバータＩＮＶとＥＣＵ４０とをモータユニットＭＣＵとして１パッケージ化しているため、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、ＥＣＵ４０の温度と相関を有するパラメータともなっている。本実施形態では、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの振幅値が大きいほど、モータ３０やインバータＩＮＶ、ＥＣＵ４０の温度が高くなるとして、制限トルクＴｇを小さい値に設定する。なお、この際、上記所定数倍が「１」以上であることが望ましいものの、温度が過度に高くなると推定される場合には、「１」未満とすることも可能である。
【００６７】
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・「タイヤ角取得処理部について」
回転角度θｍの積算値に基づきタイヤ角θｔを算出するものに限らない。たとえば、ステアリング舵角を検出するセンサを備え、同センサの検出値の積算値に基づきタイヤ角θｔを算出するものであってもよい。また回転角度θｍの積算値やステアリング舵角の積算値に所定の係数を乗算することでタイヤ角を算出することは必須ではない。たとえば、上記積算値自体をタイヤ角θｔの相当値として利用してもよい。なお、この場合、操舵アシスト装置が、ステアリング舵角の変化量に対するタイヤ角の変化量を定めるギヤ比を可変とするギヤ比可変装置を搭載する場合、上記相当値と比較される規定値を、ギヤ比に応じて可変設定することで、タイヤ角θｔの絶対値が規定値以上となることをギヤ比に関わらず判断することができる。
【００６８】
また、タイヤ角の相当値としては、回転角度θｍやステアリング舵角の積算値に限らず、たとえば、ラック軸１８の端部とラックハウジングとの距離を検出するセンサの検出値であってもよい。この場合、タイヤ角取得処理部は、検出値を取得するのみであり、算出する処理は実行しない。
【００６９】
・「回転角取得処理部（Ｓ１０）について」
上記実施形態では、レゾルバ３２が電気角の検出値を出力し、ステップＳ１０においてこれを取得するとしたが、これに限らない。たとえばレゾルバ３２が機械角の検出値を出力し、ＥＣＵ４０において、機械角から電気角を算出するようにしてもよい。
【００７０】
・「変換処理部（５４，６４）について」
たとえば、電流フィードバック制御を行なわず、指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊に開ループ制御するための操作量としての指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を設定する場合、変換処理部としては、これを固定座標系に変換する固定変換処理部としてのｕｖｗ変換部６４を備えて且つ、回転変換処理部としてのｄｑ変換部５４については備えなくてもよい。
【００７１】
また、電流フィードバック制御部６０，６２の出力する指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊が、周知の非干渉項や誘起電圧補償項等の開ループ操作量で補正される場合、固定変換処理部としてのｕｖｗ変換部６４は、補正された値を変換対象とすればよい。
【００７２】
回転変換処理部としてのｄｑ変換部５４および固定変換処理部としてのｕｖｗ変換部６４の双方を備えるものとしては、上記態様にて電流フィードバック制御を行うものに限らない。たとえば、インバータＩＮＶの複数のスイッチングモードのそれぞれと仮定した場合にモータ３０を流れる未来の電流を、ｄｑ変換部５４の出力する電流ｉｄ，ｉｑに基づき予測し、予測結果に基づき実際のスイッチングモードを決定するモデル予測制御を行うものであってもよい。ここで、電流の予測には、回転角度（制御角）が用いられる。この回転角度は、回転角度θｍを予測のために進角させたものとする場合があるが、その変化速度を変化させることで、上記実施形態に準じた効果を得ることができる。
【００７３】
・「角度操作処理部について」
上記実施形態では、制御角θｃが回転角度θｍに対して１８０°遅角するまで制御角θｃを固定値としたが、これに限らない。たとえば、遅角量がＡ°（９０＜Ａ＜２７０）となるまで固定値とし、その後は、制御角θｃを回転角度θｍの更新量だけ更新していってもよい。
【００７４】
制御角θｃと回転角度θｍとの差が１８０°となるまで制御角θｃを固定する代わりに、回転角度θｍの変化速度に応じた更新量の２倍で制御角θｃを更新してもよい。この場合、上記差が１８０°となるまではモータ３０を流れる電流のｄ軸成分が正となるように制御される。
【００７５】
上記実施形態では、モータ３０が反転した場合、制御角θｃが回転角度θｍに一致するまで制御角θｃを固定したが、これに限らない。たとえばモータ３０が反転する場合、制御角θｃを直ちに回転角度θｍに一致させてもよい。
【００７６】
・「制限処理部について」
上記第３の実施形態（図１０）では、モータ３０を流れる電流に基づき、モータ３０やインバータＩＮＶ、操作回路（ＥＣＵ４０）の温度を推定したが、これに限らない。たとえば温度センサの検出値を用いてもよい。
【００７７】
上記実施形態では、目標操舵トルクＴｒｑ＊の絶対値を直接の制限対象としたが、これに限らず、たとえばｑ軸の指令電流ｉｑ＊の絶対値等、モータ３０を流れる電流の指令値の絶対値を直接の制限対象としてもよい。
【００７８】
・「規定値θｔｔｈの設定について」
上記実施形態では、規定値θｔｔｈを、タイヤ角θｔの絶対値が最大値となるときの値よりも所定値だけ小さい値に設定し、所定値を、３６０°以上としたがこれに限らない。またたとえば、規定値θｔｔｈを上記最大値としてもよい。この場合であっても、操舵系の機械的なガタ（あそび）を考慮すれば、規定値θｔｔｈに達した後にもモータ３０が若干回転しうる場合があり、この場合には、上記実施形態に準じた効果を奏することができる。
【００７９】
・「指令電流について」
上記実施形態では、ｄ軸の指令電流ｉｄ＊をゼロとしたがこれに限らない。たとえば回転速度ωの絶対値が大きい場合には、弱め界磁制御をするためにｄ軸の指令電流ｉｄ＊の絶対値をゼロよりも大きい値に設定してもよい。この場合、制御角θｃを操作することで、指令電流ベクトル（ｉｄ＊，ｉｑ＊）とｑ軸とのなす角度が変化し、なす角度が９０°となることでモータ３０にトルクが生じなくなる。そして、なす角度が９０°より大きく２７０°より小さい範囲では、モータ３０のトルクの符号と操舵トルクＴｒｑの符号とが逆となる。
【００８０】
・「同期電動機について」
ＳＰＭＳＭに限らない。たとえばＩＰＭＳＭであってもよい。さらに、巻線界磁型同期機であってもよい。
【００８１】
・「電力変換回路について」
上記インバータＩＮＶに限らず、３レベルインバータであってもよい。また、直流電圧源（バッテリ３９）の正極および負極のそれぞれと回転電機の各端子との間を開閉するスイッチング素子Ｓ￥＃を備えるものに限らない。たとえば、回転電機の各端子毎に周知のＤＣＤＣコンバータと同様の回路構成の回路を接続したものであってもよい。この場合であっても、それらコンバータの出力電圧を高速で変化させることで、同出力電圧を指令電圧ｖ￥＊とすることができ、上記実施形態に準じた効果を得ることができる。
【００８２】
・「モータユニットについて」
モータ３０，インバータＩＮＶおよびＥＣＵ４０を１パッケージ化するものに限らない。たとえば、モータ３０およびインバータＩＮＶを１パッケージ化する一方、ＥＣＵ４０については別の筐体を備えてもよい。またたとえば、インバータＩＮＶおよびＥＣＵ４０を１パッケージ化する一方、モータ３０については別体としてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
θｃ…制御角、θｍ…回転角度、θｔ…タイヤ角、Ｔｇ…制限トルク、ＩＮＶ…インバータ、ＭＣＵ…モータユニット、Ｔｒｑ…操舵トルク、θｔｔｈ…規定値、Ｔｒｑ＊…目標操舵トルク、１０…ＥＰＳ、１２…ステアリング、１４…ステアリングシャフト、１４ａ…コラムシャフト、１４ｂ…インターミディエイトシャフト、１４ｃ…ピニオンシャフト、１６…ラックアンドピニオン機構、１８…ラック軸、２０…タイロッド、２２…転舵輪、３０…モータ、３２…レゾルバ、３４…減速機構、３９…バッテリ、４０…ＥＣＵ、４２…トルクセンサ、４６…車速センサ、４８…電流センサ、５０…目標操舵トルク設定部、５２…指令電流設定部、５４…ｄｑ変換部、５６，５８…偏差算出部、６０，６２…電流フィードバック制御部、６４…ｕｖｗ変換部、６６…ＰＷＭ変換部、６８…デッドタイム生成部、６９…回転角取得処理部、７０…角度操作処理部、７２…速度算出部、７４…タイヤ角取得処理部、８０…制限処理部。
【図１】
2016120789.tif 000003
【図２】
2016120789.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016120789.tif 000006
【図５】
2016120789.tif 000007
【図６】
2016120789.tif 000008
【図７】
2016120789.tif 000009
【図８】
2016120789.tif 000010
【図９】
2016120789.tif 000011
【図１０】
2016120789.tif 000012