(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間手段（３）を介して出力軸（２）に結合された電動機（１）における回転子の時間的瞬間における位置を計算する方法であって、
前記電動機に設けられた第１の検知手段を用いて、第１の時間的瞬間における回転子の角度位置を表わす計測された回転子位置の第１の値を取得するステップと、
前記出力軸（２）に設けられた第２の検知手段（４）を用いて、第２の時間的瞬間における出力軸の角度位置を表わす出力軸位置の第２の値を計測するステップと、
前記第１の値と前記第２の値とを組み合わせ、前記時間的瞬間における前記回転子の角度位置の推定値を生じるステップと、
前記回転子と前記出力軸の間のバックラシュを指示するバックラシュ値を計算するステップと、
を含み、
前記中間手段がギアボックス（３）を含み、スケールされた出力軸位置の値を生じるように、前記ギアボックスの少なくともギア比に前記計測された第２の値を乗じる更なるステップを含み、
前記回転子の実際の位置と前記スケールされた出力軸位置の値により与えられる回転子の位置との間のオフセットを表示するオフセット値を計算する更なるステップを含み、
前記電動機の回転子速度と、計測された前記回転子位置の第１の値および前記出力軸位置の第２の値を取得する時間との積に等しい量と前記オフセット値を組み合わせることにより、訂正オフセット値が計算され、
順方向のオフセット値と逆方向のオフセット値は前記電動機の出力トルクの検知に従って計算される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記オフセット値が、計測された前記回転子位置の値を前記スケールされた出力軸の位置の値に比較することにより計算されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記バックラッシュ値が、予め平均化されたバックラッシュ値より低い割合で時間的に変化するバックラッシュ値を生じるよう時間にわたり平均化されることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記バックラッシュ値が再帰フィルタを通過することにより平均化されることを特徴とする請求項３載の方法。
【請求項５】
前記中間手段において電動機の出力トルクにより生じる捩りに依存するオフセットの部分を差引く更なるステップを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
前記オフセット値とバックラッシュ値とが前記スケールされた回転子位置の値と組合わされて、前記回転子位置の絶対値を表わす推定回転子位置の値を生じることを特徴とする請求項１に従属する請求項５記載の方法。
【請求項７】
計測された前記回転子位置の第１の値が変化するとき、前記オフセット値が再計算されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
計測された前記出力軸位置の第２の値が、クロック信号に応答して前記第２の検知手段の出力をサンプリングすることにより取得されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
計測された前記回転子位置の第１の値が、複数のホール効果センサの出力を計測することにより取得されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電動機における改善に関し、特に電動機回転子の角度位置、即ち電気的位置を決定する改善方法に関する。
ブラシレス型磁石電動機は、複数のコイル巻線を有する固定子内で同心状に回転するようになされた複数の磁気要素を支持する回転子を含んでいる。電動機は、別のコイルを回転子磁石に反発するよう励磁しながら回転子磁石を吸引するよう１つのコイルを励磁することにより駆動することができる。電動機を連続的に回転させるためには、コイルに流れる電流が回転子の位置で切換えられなければならない。この切換えは、整流として知られる。
電動機電流の整流を制御するためには回転子の位置が決定されねばならず、回転子磁石の通過を検出するためホール効果センサのような磁気センサを提供することは周知である。公知の一装置においては、３個のホール効果センサが固定子の内周部に配置され、回転子の電気的位置を表わす３ビットのディジタル・コードを生じる。これは電動機の形状に依存する予め定めた正確な位置で生じる整流の制御のためには充分であるが、センサの出力は分解能において比較的粗でありかつ低いものである。
前に記述された種類の装置は本発明に最も近い技術を表すと考えられる公開された本出願人による国際特許出願ＷＯ  ９７／２５７６７Ａから知られる。
【０００２】
本発明の第１の特質によれば、中間手段を介して出力軸に結合される電動機の回転子のある時間的瞬間における位置を計算する方法は、電動機に設けられた第１の検知手段を用いて第１の時間的瞬間における回転子の角度位置を表わす、測定される回転子位置の第１の値を取得し、
出力軸に設けられた第２の検知手段を用いて第２の時間的瞬間における出力軸の角度位置を表わす出力軸位置の第２の値を計測し、
前記第１の値と第２の値とを組合わせて前記時間的瞬間における回転子の角度位置の推定値を生じ、そしてさらに回転子と出力軸の間のバックラシュを表すバックラシュ値を計算するステップを含んでいる。
本発明によれば、回転子位置の改善された計測は、出力軸に設けられた検知手段からの情報を用いることによって達成することができる。
多くのシステムではすでに出力軸に適切な検知手段が設けられており、従って、このような検知手段からの情報を用いることは、電動機における更に多くの高分解能センサを付加する出費と嵩ばりのない高分解能の位置情報を計算する改善方法を可能にする。
前記第１の検知手段は、回転子の角度位置を表わす出力信号を生じるための複数の磁気的ホール効果センサを含む。このように、本方法により用いられる電動機の電気的位置の計測は、前記出力信号をサンプリングすることによって提供される。望ましくは、本方法は更に、ホール効果センサからの出力値を記憶して、ホール効果センサからの出力が変化するとき記憶された値を更新するステップを含む。
【０００３】
堤案される実施の一形態においては、本方法は、操向補助トルクを出力軸へ提供する電気動力補助式ステアリング・システムにおける電動機において用いることができる。典型的には、別個の、あるいは組合わされるトルク・センサおよび（または）位置センサが、電動機により提供される補助度を評価するために当該システムの出力軸に載置され、このようなトルク・センサおよび位置センサは、出力軸の角度位置の計測を行うために用いることができ、即ち本発明の方法において第２の検知手段として用いることができる。
電動機の回転子と出力軸との間にギアボックスを設け、出力軸からの電動機の解放を許容するクラッチを設けることが望ましい。このように、中間手段は、少なくともギアボックスおよび（または）クラッチを含む。
中間手段がギアボックスを含む場合は、本方法は、スケールされた出力軸位置の値を生じるため出力軸上の第２の検知手段からの計測された出力軸位置の値をギアボックス比で乗じる更なるステップを含む。例えば、ギアボックスの比が、出力軸の２回転に対して電動機が１回転するような場合は、出力軸上の位置センサからの出力はスケールされた出力軸位置の値を生じるように半分にされるべきである。
前記のスケール付き値は、回転子の極数の半分で乗じてもよい。このように、位置センサの出力は、電動機の機械的位置ではなく電動機の電気的位置と対応するようにスケールすることができる。
このことは、出力軸位置の値を回転子位置に対してマップ化することを可能にするという点において有利である。
【０００４】
本方法は、スケールされた出力軸位置の値により与えられる回転子位置と実際の回転子位置との間にある任意の角度オフセットを表わすオフセット値を計算する更なるステップを含む。
本方法は更に、回転子位置センサの出力に応答して前記値オフセット値を更新するステップを含む。例えば、計測された回転子位置の値が（１つの）電動機におけるホール効果センサ（整流タイミングも制御する）を用いて得られるならば、オフセット値を更新するためスケール付き出力軸位置の値と組合わせることができるホール・センサ出力の状態変化の瞬間に回転子位置の高精度の計測が得られる。
オフセット値は、ホール効果センサの状態の変化時に瞬時に更新され得る。このオフセット値は、単純な制御方法において生じる整流事象に対応する。あるいはまた、前記オフセット値は、出力軸のセンサからの次の読みが得られる時点より若干遅れて、即ち、スケールされた出力軸位置の値の次の更新時に更新される。この場合、計測される回転子位置は、回転子の速度と、ホール効果センサの出力事象における変化とスケールされた出力軸位置の値の次の更新との間の時点との積に依存する量を加算することによって更新することができる。このことは、本方法が前記時間間隔における回転子の運動を考慮に入れることを許容する。電動機の回転子速度センサを設けてもよい。最も望ましくは、回転子速度は、出力軸上の速度センサから既知のギアボックス比と組合わせて計算することもできる。速度センサは、組合わせられる速度センサ／トルク・センサ／位置センサの一部をなす。
【０００５】
本方法は更に、回転子の各回転方向に対する個々のオフセット値を推定することを含む。このことは、異なる回転方向におけるシステムの異なる特性の影響を考慮に入れることを可能にするという点において有利である。
中間手段の一部としてクラッチが設けられる場合、クラッチが解放される間は、スケールされた出力軸位置の値と回転子位置の値との間の関係は決定することができない。この状態では、本方法は無効であり、従ってクラッチの状態を決定する更なるステップを含めることができる。クラッチが解放されると、「方法有効」フラッグを下げることができ、従って本方法の結果は無視される。同様に、クラッチが係合されるときは、「方法有効」フラッグを提示することができる。
前記オフセットは、回転子と出力軸との間に存在するバックラッシュに準じて調整値を組込むことにより更に強化することができる。このバックラッシュの調整値は、各回転方向に対するオフセット値間の差から推定することができる。オフセットは、回転子と出力軸との間のギア・セットのコンプライアンスに準じる調整値を組込むことによって更に強化することもできる。このコンプライアンスは推定することもでき、また固定された予定値でもよい。
更に、電動機の出力トルクによる中間手段における捩れによるオフセット部分を差引くこともできる。
オフセット値からバックラッシュを推定するために、推定バックラッシュ値を得るためフィルタを用いることができる。バックラッシュ値が急激に変化することが予期されない場合は、フィルタは、順方向あるいは逆方向に対するいずれかのオフセット値が更新されたときに更新するだけでよい。
バックラッシュ値は、予め平均化されたバックラッシュ値より低い割合で時間的に変化するバックラッシュ値を生じるよう時間的に平均化される。このような平均化された値は、全ての計算において用いられる。平均化は、バックラッシュ値を再帰フィルタを介して送ることによって行われる。
システムの初期設定ごとに、バックラッシュの前に計算した値が再び用いられる。このため、本方法は、例えば、パワーダウン時にバックラッシュ推定値を不揮発性メモリへ書込みかつパワーアップ時に値を読出すことにより、システムがパワーダウンするとき、バックラッシュ推定値を記憶する更なるステップを含む。
【０００６】
第２の特質によれば、
少なくとも固定子および回転子と、中間手段を介して回転子に結合された出力軸とを含む電動機と、
回転子の位置を表わす出力を生じるための、電動機における第１の検知手段と、
出力軸の位置を表わす出力を少なくとも提供するための、出力軸における第２の検知手段と、
本発明の第１の特質の方法に従って、第１の出力信号と第２の出力信号とを受取り回転子の位置の推定値を生じるための電子的処理手段と、
を含む電気動力で補助されるステアリング・システムを提供する。
望ましくは、前記電子的処理手段は更に、回転子の推定される位置に基いて電動機の動作を制御するためのものである。
前記第１の検知手段は、電動機の回転子上の磁石の通過を検出するための複数のホール効果センサを含んでいる。前記第２の検知手段は、専用の角度位置センサ、あるいはトルク・センサと角度位置センサの組合わせを含む。
当該システムは、クロック信号を生じるパルス生成手段を更に含んでいる。前記電子的処理手段は、各クロック信号時に前記第２の検知手段の出力をサンプルするものである。
当該システムはまた、回転子とギアボックスとの間、あるいはギアボックスと出力軸との間にクラッチを含む。クラッチが係合されるとき「本方法有効」信号を生じるクラッチの状態判定手段が設けられている。
本発明が、出力軸に設けられたセンサからの情報を電動機の回転子に設けられたセンサからの分解能は低いが精度の高い情報と組合わせることにより、電動機の回転子位置の高分解能の計測を得ることを可能にすることが理解されよう。特に、低分解能情報は、出力軸と電動機の回転子との角度位置間の任意の関係が存在する場合に、出力軸センサから得る位置情報を回転子位置と相関させることを可能にするオフセット値を更新するために用いることができる。このことは、クラッチが中間手段の一部として設けられるシステムにおいて、および（または）出力軸の位置が任意の判定基準に関して計測されるシステムにおいて、特に有利である。
【０００７】
次に、本発明の実施の一形態が単なる事例として添付図面に関して記述される。
本発明の方法における使用に適する本発明によるシステムが、添付図面の図１に示されている。
本発明による方法は、図３のブロック図に示されるようにソフトウエア・アルゴリズムの形態で具現される。本方法において、トルク・センサが、出力軸の角度位置と回転子の角度位置との間の相関関係を確保するため用いられるホール効果センサからの連続的にサンプルされた情報１０３を提供する。
当該システムは、ギアボックス３を介して出力軸２に結合された電動機１を含んでいる。出力軸２は、出力信号、即ち、出力軸のトルクと速度と角度位置とをそれぞれ表わす、トルク値と出力速度値１０１と「計測された出力軸位置の値」１０２とを提供するためのトルク・センサ４を担持している。電動機は、３ビットのディジタル・コード形態における出力１０３を提供する３個の直列に配置されたホール効果センサ５が設けられている。数字のそれぞれの組合わせは、電動機の回転子に対する位置の範囲を規定し、数字は回転子の磁石がホール効果センサを通過するとき予め定めた回転子位置において１つの組合わせから別の組合わせまで変化する。これらの変化点は、整流点に対応する。３個のセンサの場合は、６つの異なるコードがあり得るので、各数字の組合わせが６０°の回転子位置の範囲に対応する。このことは、図２に示されている。
ホール効果センサは、ホール効果センサの出力コードが変化する瞬間に正確な位置情報を提供するに過ぎない。他の全ての回転子位置では、ホール効果センサは、回転子が（３個のセンサに対して）特定の６０°の電気的範囲内にあるか否かを表わし得るに過ぎない。ホール効果センサにより生じる電動機位置の値は、「計測された位置の絶対値」として格納される（ステップ１０４）。このような分解能の改善のため、本発明の方法は、トルク・センサ４からの出力軸の位置情報を用いる。
【０００８】
ギアボックス３が回転子と出力軸２との間に存在するということは、出力軸位置の計測から電動機の角度位置を計算するために、回転子の出力軸位置に対して正確にマップ化するスケール付き出力軸位置の値を生じるように「計測される出力軸位置の値」がギアボックス比で最初に乗じられねばならないことを意味する。これは、下記のように計算される（ステップ１１１）。
スケールされる出力軸位置の値＝ (計測される出力軸位置の値 x
電動機出力比) mod 360°
ここで電動機出力軸比 ＝ ギヤボックス比 x 回転子磁数の半分
”mod 360°”を含むことは、モジュロ−３６０°演算の使用を示す。例えば、この値の場合は、−１０°→３５０°、３８０°→２０°、３６０°→０°、などである。
【０００９】
「回転子磁極数の半分」を含むことは、位置の値を機械的な角度位置ではなく電動機の電気的位置へ変換する。
上式は、ギアボックス比を考慮に入れて出力軸からの位置情報を回転子へマップ化する。しかし、これらの式は、いかなるオフセットの存在も考慮に入れるものではない。図１に示した種類の実用的システムにおいては、（０〜３６０°の範囲内の）「スケールされる出力軸位置の値」と（０〜３６０°の範囲内の）回転子の位置との間には任意の関係が存在する。このため、回転子の位置を決定するため出力軸の位置に関する情報を利用するには、回転子と出力軸間のオフセットが知られねばならない。オフセットの影響を除去するためには、下記の計算１０５が用いられる。
一直線のオフセット値 ＝計測された絶対電動機位置の値―スケールされた出力軸位置の値
「計測された電動機位置の絶対値」の値はホール効果センサの出力コードから得られ、電動機が回転するとき変化する。出力コードの変化の瞬間における値のみが高精度となる。従って、上式は、実際の電動機の回転子位置の値と出力軸位置のスケール付き値との間の角度オフセットを表わすオフセット値を生成する。当式は、計測された電動機位置の絶対値とスケールされた出力軸の値とが同時に得られる場合にのみ有効である。しかし、実施においては、このことはあり得ない。本文に述べる実施の形態においては、値のサンプルをトリガーするためクロック信号を用いてトルク・センサからの出力軸位置の値が規則的な時間間隔で計測される。しかし、ホール効果センサのコードにおける変化は中間時点で生じるのみであり、おそらくはクロック・パルスとは正確に一致することはない。この問題を避けるため、下式を用いて電動機位置の計測絶対値が補正される。
訂正された絶対電動機 ＝ 計測された絶対電動機位置の値 + (電動機速度x 計測された絶対電動機位置の値の値における最近の変化からの時間
次に、「訂正された絶対電動機位置の値」は整合オフセット値の計算時に計測値へ代入することができる。これは、整流事象とオフセット更新との間の時間間隔において電動機が移動する距離が考慮に入れられることを保証し、整流事象が生じるとき出力位置の同時計測を得る必要を排除する。出力軸位置の値が各クロック・パルスごとに計測されるシステムでは、この間隔はある整流事象から次のクロック・パルスまでの時間に対応する。
【００１０】
オフセットを計算して更新することを可能にする上記方法のステップに加えて、電動機の各方向に対して整合オフセットが要求される。このため、当該ソフトウエアは、電動機の方向（順方向と逆方向）ごとに整合オフセット値を計算し、２つの個々の値を格納する。これら２つのオフセット値はフィルタ処理されて、電動機位置に対する急激な変化を阻止する。当該フィルタは、簡単なスルーレート制限フィルタあるいは再帰フィルタでよく、下記のソフトウエア・アルゴリズム１０５が用いられる。
もし（電動機電流＞0）その時
フィルタされた順方向整列オフセット ＝ FILTER
（整列オフセット値）
他にもし  （電動機電流＜0）その時
フィルタされた逆方向整列オフセット ＝ FILTER
(整列オフセット値）
２つのフィルタ処理されたオフセット値の分解能は、理想的にはフィルタ処理されないオフセット値の分解能より優れたものであるべきである。
順方向および逆方向の整合オフセット値を取得したならば、最終的な電動機の整列オフセット値は下記のように計算される（ステップ１０７）。
【００１１】
最終電動機整列オフセット値 ＝ （フィルタされた順方向オフセット値
+ フィルタされた逆方向オフセット値）÷ 2
出力軸の位置情報と組合わせてホール効果センサ情報を用いて整合オフセット値の更新値を提供することに加えて、回転子と出力軸との間に存在するバックラッシュの計測値を下記のように計算する（１１０）ため、２つのフィルタ処理されたオフセット値が用いられる。
推定ギヤボックス・バックラッシュ強度 ＝ FILTER （フィルタされ順方向整列オフセット−フィルタされた逆方向整列オフセット）÷ 2
再び、バックラッシュの推定値が急激に変化しないことを保証するためフィルタ１０９が用いられ、実施においては、バックラッシュの大きさの緩やかな変化のみが生じるはずである。
バックラッシュの補正係数は、電動機電流に依存し、即ち、電動機の出力トルクに依存する。この特徴は、つねにゼロ電流に対称的であり、ヒステリシス利得値と幅の半値とにより規定され得る。図４は、利得２１と幅の半値２２が示された電動機電流に対するバックラッシュのプロットである。
【００１２】
スケールされた出力軸位置の値と電動機の最終オフセット値とバックラッシュ補正値とを計算すると、推定された最終回転子位置が下式を用いて計算される（１０８）。
最終推定回転子位置の値 ＝ （スケールされた出力軸位置の値 + 電動機オフ
セット +バックラッシュ値）ｍｏｄ 360°.
電動機の回転子と出力軸とが係合されることを前提として、この値は有効である。しかし、電動機と出力軸との間で解放されたクラッチがある場合は、前式は無効となる。このようなあり得る問題を克服するため、前記ソフトウエア・アルゴリズムは、クラッチの係合を調べるステップ１０６を含み、クラッチが解放されることが判ると、「本方法有効」フラッグが下ろされて式が無効であることを警告する。このような場合、電動機位置を下式から容易に推定することができる。
最終推定回転子位置の値 ＝ 整流子中央位置の値 (図2に示されるような)
推定最終回転子位置と電動機の回転子速度の値は、電動機を駆動するための制御入力として用いることができる。「本方法有効」フラッグが下ろされると、電動機の制御は「標準的」整流ＤＣ制御に従う。出力軸センサからの電動機の正確な情報を用いることができる場合は、更に強化された電動機制御アルゴリズムを用いることができる。例えば、公称整流点付近の整流点における小さな変化を生じ得る。
【００１３】
第２の制御策は、図５に略図的に示されている。
当該実施の形態においては、出力軸の速度計測が行われ、この計測は最初は公知の一定係数により電動機の電気的速度単位へ再スケールされる。出力軸位置の計測は、同様に、元の計測における無効分を補償するように電動機の速度信号を用いて、電動機の電気的位置単位へ再スケールされ、現時点まで外挿される。推定された整合オフセットは、電動機の回転子に関してスケールされる出力軸位置の値を再び参照するために加算される。次に、組合わされるギア・セット補償信号がバックラッシュおよびコンプライアンスを補償するために加算される。
前記ギア・セット補償信号は、２つの構成分、即ち、ギア・セットの捩り（すなわち、コンプライアンス）とバックラッシュ補正オフセットとからなっている。あるギア・セットは、ギア歯が摩耗するに伴い非常に緩やかに増加するバックラッシュを持つが、ＥＰＡＳシステムの使用寿命にわたってほとんど変化しないコンプライアンスを持つことが判った。従って、予測されるギア・セットのコンプライアンスは、（電動機電流の計測から推論される）電動機トルクで乗じられてギア・セットの捩りを生じる。バックラッシュ補正オフセットは、電動機トルクと、以下に述べるソフトウエアにおいて得られるバックラッシュの大きさの推定値とに依存する。
結果として得る電動機の電気的位置信号は、電動機制御フィードバック信号として使用することができ、優れた制御品質を確立することを可能にする。
【００１４】
電動機の電気的速度および電動機のトルクは、ギア・セットのパラメータの推定値を更新するかどうかを決定するために用いることができる。当該モデルは、ギア・セットが噛み合わされた状態で電動機トルクが一定であるときに更新され、電動機速度が正確な計測のために速すぎたり遅すぎたりすることがない。
これらの条件が満たされるとき、電動機の回転子位置センサ（通常は、２進状態ホール効果プローブ）からの信号が最初に復号され、次いで計測無効に対して補正される。電動機の電気的位置信号と補正された回転子位置の計測値間の相違は、「電動機オフセット」のモデルにおけるエラーである。当該モデルは、２つの出力パラメータ、即ち、「推定される整合オフセット」と「推定されるバックラッシュの大きさ」とを有する。これらは、平均電動機オフセット・モデルのエラーをゼロに近く保持するように調整される。
推定されるバックラッシュの大きさは、２つの位置のオフセット、即ち、順方向と逆方向のオフセット間の差を低域通過フィルタ処理することにより得られる。順方向のオフセットは、電動機トルクが正であるときに平均電動機オフセット・モデルのエラーをゼロに近く保持するように調整され、電動機トルクが負であるときはゼロに近づかないように調整される。このように、前記２つのオフセットは、ギア・セットのいずれかの面が噛み合うとき平均的なコラム／電動機の矛盾に対処するように調整される。２つのオフセット間の差は、ギア・セットの面が摩耗するに伴いシステムの使用寿命の間僅かに増加する。バックラッシュの大きさパラメータは、第１の実施の形態におけるように不当な摩耗を表示するように閾値と比較される。バックラッシュの大きさが非常に緩やかに変化するので、バックラッシュは各動作期間の終りに不揮発性メモリ（ＮＶＭ）に格納される。動作が再始動するときに、低域通過フィルタをＮＶＭに対して初期設定し直すことができ、例えば、電気動力ステアリング・システムでは、この操作は各運転の開始時である。
推定整合オフセットは、２つの位置のオフセットの中間点を限定するスルーレートから計算される。コラム位置は通常（パワーアップ値のような）全く任意の基準に照合されるから、２つの位置オフセットの中間点もまた始動時では全く任意であり、平均値のＮＶＭへの格納からはなんの利益も生じない。その代わり、スルーレート・フィルタは最初の位置のオフセット計測から再開が可能である。
【００１５】
制御法については、図５の概略図で具現される種々のステップの概要を示す以降の記述において更に詳細に記載される。
最初に、当該制御法は、コラム・センサ（即ち、トルク・センサと位置センサの組合わせ）２０１を用いて、出力軸速度の値２０２と出力軸位置の絶対値２０３とを計算あるいは取得する。
次に、第１の実施の形態における如きギアボックス比２０４の予定値を用いて、下式により値２０２、２０３がギアボックス比で乗じられて、電動機の速度値２０５と訂正スケールされた出力軸位置の値２０６とを生じる。
訂正スケールされた出力軸位置の値 ＝ [(計測される出力軸位置の値x 電動機ボックス出力軸比)+(電動機速度 ｘ 絶対出力軸位置の値の最終計測からの値)] mod 360°
電動機電気速度 ＝   (計測される出力軸速度 x 電動機出力軸比)
訂正スケールされた出力軸位置の値は、出力軸位置の値における変化間の回転子の運動に対する補正を包含する。このことが、前記の如き補正が行われなかった第１の実施の形態とは異なる。無論、このような補正を行うように第１の実施の形態を修正することは可能である。
訂正されたスケール付き出力軸位置の値から、「整合された電動機の電気的位置」の値は下記のように計算することができる。
整列された電動機電気位置 ＝ MOD 360 (訂正スケールされた出力軸位置 +推定整列オフセット)
「推定された整合オフセット」は、出力軸位置と電動機の回転子位置との計測が行われる基準点間の差によるエラーを表わす出力値であり、以下に述べる方法で計算される。このように、整合された電動機の電気的位置は、このような基準点の不整合の影響を補償する。
【００１６】
先に述べたように、ギア・セットの作用の補償が要求される。このようなエラー成分は、２つの成分、即ち、コンプライアンスの影響とバックラッシュの影響からなっている。一部の実際のギア・セットは、ギア・セットの歯が摩耗するに伴い非常に緩やかに増加するバックラッシュを持つが、システムの使用寿命にわたりほとんど変化しないコンプライアンスを持つことが判った。従って、下式となるようにギア・セットの捩り値２０９を生じるように電動機のトルク値２０７で乗じ得るギア・セットのコンプライアンス２０８（例えば、不揮発性メモリに格納される）の予定値を用いることが可能である。
ギアセットねじれ ＝ ギアセット・コンプライアンスx 電動機トルク.
電動機のトルク値は計測されるかあるいは推測される。
コンプライアンスの予め定めた値は良好に使用することができるが、バックラッシュの計算値は、ギア歯の摩耗による変化を勘定に入れることが望ましい。
【００１７】
図５の方法は、ギア・セット・モデル２１０を用いて電動機トルクに依存する「バックラッシュ訂正オフセット値」２１１を生成するバックラッシュ訂正アルゴリズムを含んでいる。
電動機電流に対するバックラッシュのプロットの特性はつねにゼロの周囲で対称的であり、図４に示されたように、「バックラッシュ訂正ヒステリシス利得」と「バックラッシュ訂正幅の半値」により規定されるべきものである。
バックラッシュ補正オフセット値２１１は、その大きさが推定されるバックラッシュの大きさ÷２を越えないように限定される。これらの計算は、以下のように反復ごとに行われる。
もし（ＩＦ）、バックラッシュ訂正ヒステリシス利得*
(電動機トルク−バックラッシュ訂正ヒステリシス半値幅)＞
古いバックラッシュ訂正オフセット
その時 バックラッシュ訂正オフセット ＝ バックラッシュ訂正ヒステリシス利得*(電動機トルク−バックラッシュ訂正ヒステリシス半値幅)
他にもし（ＩＦ）、バックラッシュ訂正ヒステリシス利得*
（電動機トルク + バックラッシュ訂正ヒステリシス半値幅）＜
古いバックラッシュ訂正オフセット
その時、バックラッシュ訂正オフセット ＝ バックラッシュ訂正ヒステリシス利得*
(電動機トルク + バックラッシュ訂正ヒステリシス半値幅)
他に
バックラッシュ訂正オフセット ＝ 古いバックラッシュ訂正オフセット
ＩＦ終了
バックラッシュ訂正オフセット＝
最小(
最大(バックラッシュ訂正オフセット, −推定バックラッシュ強度/2),
+ 推定バックラッシュ強度/2)
古いバックラッシュ訂正オフセット ＝ バックラッシュ訂正オフセット
但し、最小（ｘ，ｙ，ｚ）はｘ，ｙ，ｚの代数的最小
および  最大（ｘ，ｙ，ｚ）はｘ，ｙ，ｚの代数的最大
である。
【００１８】
ギア・セットの捩り値２０９およびバックラッシュ補正オフセット値２１１は、「ギアの摩耗の影響値」２１２を生じるよう組合わせることができ、この影響値は、下式のように「最終の推定される電動機の回転子位置の値」２１３を生じるよう整合された電動機位置の値と組合わされる。
最終推定電動機回転子位置の値 ＝ MOD 360 (整列電動機電気位置 + 組合わせギヤ摩耗効果)
但し、
組合わせギヤ摩耗効果＝ バックラッシュ訂正オフセット+ギヤセットねじれ.
あるいはまた、パワーアップ時、あるいはおそらくは上式が信頼し得る結果を生じるとき、下式を用いることができる。
最終推定電動機回転子位置 ＝ 整流中央位置.
ギアボックスが完全に噛み合わされる（即ち、バックラッシュ領域にはない）ときを連続的に検出するための更に他の関数が提供される。電動機の位置とコラム位置との間の関係は、電動機のオフセット・モデルを更新するのに用いることができる。
【００１９】
「古すぎる」ホール効果センサの遷移から電動機位置の絶対値とギア・セット・モデルの更新を避けるのに充分高くセットされる最小速度閾値もまた課すことができる。
ギアボックスの完全に噛み合った状態のフラッグは、下記の条件が全て満たされるときギアボックスが完全に噛み合い状態にあることを示すようにセットすることができる。
ABS (電動機電気速度) ＞ MOTOR MESH MIN VELOCITY THRESHOLD
ABS (電動機電気速度) ＜ MOTOR MESH MAX VELOCITY THRESHOLD
ABS (電動機トルク) ＞ MOTOR MESH MIN TORQUE THRESHOLD
SIGN (電動機トルク) ＝ SIGN(電動機電気速度)
上記条件のどれかが欠けるならば、フラッグをリセットすることができる。
次に、推定された整合オフセットを計算する方法について記述する。
ギア・セット・モデル２１０の第１段では、下式のように計測が行われたため経過した時間について補償される補正された電動機位置の絶対値２４０を生じるために、「電動機の電気的速度値」２０５が位置センサから得る「計測された電動機位置の絶対値」２３０と組合わされる(２２０)。
訂正絶対電動機位置 ＝ MOD 360 (計測絶対電動機位置の値 +[電動機電気速度 x (時間 実時間での計測])
このため、電動機位置の絶対値を計測するためホール効果センサが用いられる場合、当該アルゴリズムは、精度を高めるためホール効果センサの状態変化後の電動機の運動を補償する。
「補正された電動機位置の絶対値」２４０の値は、推定された電動機回転子の最終位置の値２１３と組合わされて、下式により与えられる「電動機のオフセット・モデルのエラー」値２５０を生じる。
電動機オフセット・モデル誤差 ＝ MOD 360 (訂正絶対電動機位置−最終推定電動機回転位置 + 180°) − 180°
この符号を付した式は、円の周囲のいずれかの方向における電動機の電気的位置から電動機位置の絶対値までの最小角度距離であり、従って電動機のオフセット・モデルのエラーを−１８０°ないし＋１８０°以内にあるように限定する。移動中に、正の方向に駆動するとき補正された電動機位置の絶対値が計測された電動機位置の絶対値より一貫して例えば１０°だけ進むならば、計測された電動機の絶対的な電気的位置が３５０°から３６０°へ上昇していながら、補正された電動機位置の絶対値が３６０°から０°まで折り返すときでも、当該式は一貫した＋１０°の結果を生じる。「電動機のオフセット・モデルのエラー」は、電動機の駆動方向を表わす負として同様に正になろうとする。
【００２０】
「電動機のオフセット・モデルのエラー値」２５０を計算すると、電動機位置のオフセットが各駆動方向、即ち順方向２６０および逆方向２７０に対して計算される。これらの「電動機位置のオフセット」の各々は、電動機のオフセット・モデルのエラーを生じる目標値（移動の開始時には未知）への積分作用により個々に強制される。小さい平均値を持つエラー信号からのこのようなオフセットの生成は、順方向および逆方向の駆動中ギアボックスにおける例えばウォームと（スケール付き）ウォーム・ギアの相対的位置における差を明らかにするため実質的なＤＣ利得（例えば、積分作用）を要求する。
電動機トルクの方向に従って、２つのオフセット値の１つを更新することができる。
もし（ＩＦ）、 (電動機トルク ＞ 0) その時
順方向電動機位置オフセット ＝ (順方向電動機位置オフセット+電動機オフセット・モデル誤差 *電動機位置オフセット誤差利得)
他に
逆方向電動機位置オフセット ＝ ( 逆方向電動機位置オフセット+電動機位置オフセット・モデル誤差 * 電動機位置オフセット誤差利得)
ＩＦ終了
順方向および逆方向の電動機位置のオフセット値はともに、最初の電動機オフセット・モデル・エラー２５０が計算されるときに初期設定することができる。次いで、電動機のオフセット・モデルのエラー２５０がその時有効であることを示すため、「電動機のオフセットの初期設定フラッグ」をセットすることができる。オフセット値は、電動機トルクの方向に従って初期設定することができる。
もし（ＩＦ）、 (電動機トルク ＞ 0) そのとき
順方向電動機位置オフセット ＝ 訂正絶対電動機位置−訂正スケール出力軸位置−ギアセットねじれ
逆方向電動機位置オフセット ＝ 順方向電動機位置オフセット−推定バックラッシュ強度
他に
逆方向電動機位置オフセット ＝ 訂正絶対電動機位置−訂正スケール出力軸位置−ギアセットねじれ
順方向電動機位置オフセット ＝ 逆方向電動機位置オフセット + 推定バックラッシュ強度
ＩＦ終了
電動機の位置オフセットの２つの値（順方向と逆方向）２６０、２７０は、バックラッシュの大きさの推定値２８０と整合オフセットの推定値２９０とを生じるように組合わせることができる。
バックラッシュの大きさ２８０は、これら２つの電動機位置のオフセット２６０と２７０の間の差から推定することができる。
計測バックラッシュ強度 ＝ 最小 (最大 (順方向電動機位置オフセット−逆方向電動機位置オフセット, 0°), MAX ESTIMATED BACKLASH)
推定バックラッシュ強度 ＝ [計測バックラッシュ強度 + (バックラッシュ・フィルタ 定数-1) * 推定バックラッシュ強度] / バックラッシュ・フィルタ 定数
推定されたバックラッシュの大きさは、各移動の初めに不揮発性メモリ（ＮＶＭ）から復元することができ、パワーダウン時にＮＶＭへ再び格納することができる。短い移動中に集められるやや誤りを含むデータがシステム性能に長期の影響を及ぼすことを防止するため、推定されるバックラッシュの大きさをＮＶＭへ格納するとき、更に他のフィルタが適用される。このフィルタは、パワー・サイクルあたり±ＮＶＭ  ＢＡＣＫＬＡＳＨ  ＭＡＸ  ＣＨＡＮＧＥの最大値への変化を制限する。
【００２１】
バックラッシュの大きさの推定値２８０は、先に述べたように、「推定された電動機回転子の最終位置」の値２１３を生じるように整合された電動機の電気的位置へ加算される（３０２）組合わせたギアの摩耗の影響値２１２を生じるため、ギア・セットの捩り値２０９と組合わせることができる（３０１）バックラッシュの補正オフセット値３００を計算するために用いられる。
従って、バックラッシュ補正アルゴリズムが、電動機トルクに依存する位置補正成分を生成する。
初期のＥＰＡＳユニット・テスト中の最初のシステム・パワーダウン時に、推定されるバックラッシュの大きさの値２８０をフィルタ処理なしにＮＶＭに格納することができる。
順方向と逆方向のオフセットを計算すると、整合オフセットの推定値２９０を計算することができる。この値は、２つの電動機位置のオフセットの中間点に近づけるようつねに更新することができる。
計測整列オフセット ＝ (逆方向電動機位置オフセット + 順方向電動機位置オフセット) ÷ 2
整列オフセット変化 ＝ 計測整列オフセット−推定整列オフセット
整列オフセット変化 ＝ 最小 (
最大 (整列オフセット変化, −ALIGNMENT OFFSET MAX CHANGE),
+ALIGNMENT OFFSET MAX CHANGE)
推定整列オフセット ＝ 推定整列オフセット + 整列オフセット変化.
初期設定時に、整合オフセットの下記の推定値を用いることができる。
推定整列オフセット ＝ (逆方向電動機位置オフセット +順方向電動機位置オフセット ) ÷ 2
このように、当業者には、第２の実施の形態が、バックラッシュとコンプライアンスの影響を考慮に入れる時点での電動機における回転子の位置を計算する方法を提供することが容易に理解されよう。当該第２の実施の形態は、時間的なシステムの摩耗を補償するため用いられるバックラッシュ推定値をリセットすることが可能である。また、本発明の第１の特質に関して述べた多くの修正がこの第２の特質に適用可能であることも理解されよう。例えば、センサの配置および場所は同じである。
第２の実施の形態が電動機位置、出力軸位置およびトルクの同じ出力計測信号を用いる第２の実施の形態が第１の実施の形態として働きながら、システムにおけるコンプライアンスについて仮定を行うことによって電動機位置の絶対値を計算する改善方法を提供することも理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  中間手段を介して出力軸に結合された電動機を含むシステムを示す図である。
【図２】  ホール効果センサにより生成される整流子の状態コードに対応する電動機の回転子位置を示す表である。
【図３】  本発明の方法を実施したソフトウエア・ルーチンに対するフロー図である。
【図４】  電動機電流に対するバックラッシュとしてプロットされた回転子と出力軸との間のバックラッシュの影響を示すグラフである。
【図５】  電動機の回転子位置を計算するためのソフトウエア・ルーチンの代替的な実施の形態を示すフロー図である。
【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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