(57)【要約】【課題】電動パワーステアリング装置が操舵限界位置に到達した時のトルク伝達部材に伝達されるピークトルクを抑制する。【解決手段】ステアリング機構に操舵補助トルクを伝達する電動モータ１２と、操舵トルクに基づく電流指令値に応じて前記電動モータ１２をパルス幅変調信号によって駆動制御するコントローラ１５とを備え、コントローラ１５は、電動モータ１２のモータトルクの変化率ΔＴｍａに基づいて操舵限界位置に達したか否かを判定する操舵限界位置検出部２６を有する。そして、モータトルク変化率ΔＴｍａが操舵限界を判断する閾値ΔＴth以上であるとき、補償後トルク指令値ＩＭ＊′を、モータ回転角θから算出した操舵速度ｄδ又は操舵トルクＴに応じた制限量ΔｉＬ相当だけ、制限時間ｔＬの間制限する。【選択図】          図３
2009029349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、
前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、
前記電流指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記ステアリング機構が操舵限界に達したか否かを検出する操舵限界検出手段と、
前記ステアリング機構が操舵限界に達したときの、前記ステアリング機構の前記ステアリングシャフト及び転舵輪間のトルク伝達部材に伝達されるトルクを予測する伝達トルク予測手段と、
前記操舵限界検出手段で操舵限界に達したことを検出したとき前記電動モータで発生させる操舵補助トルクを制限するトルク制限手段と、を備え、
当該トルク制限手段は、前記伝達トルク予測手段で予測される伝達トルクに応じて前記操舵補助トルクの制限量を決定する制限量設定手段を有し、
当該制限量設定手段は、前記伝達トルクが大きいときほど前記操舵補助トルクの制限量が大きくなるように、当該制限量を設定す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】
前記伝達トルク予測手段は、ステアリングホイールの操舵速度を検出する操舵速度検出手段を有し、
当該操舵速度検出手段で検出される操舵速度が高速であるときほど前記伝達トルクが大きいと予測することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記伝達トルク予測手段は、前記操舵トルク検出手段で検出される操舵トルクが大きいときほど前記伝達トルクが大きいと予測することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記トルク制限手段は、前記伝達トルク予測手段で予測される伝達トルクに応じて前記操舵補助トルクの制限時間を設定する制限時間設定手段を有し、前記操舵補助トルクの制限を開始してから、前記制限時間が経過したとき前記操舵補助トルクの制限を解除するように構成され、
前記制限時間設定手段は、前記伝達トルクが大きいときほど前記制限時間が長くなるように当該制限時間を設定することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記トルク制限手段は、前記伝達トルクに応じて、前記電流指令値を制限することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記モータ制御手段は、前記電流指令値に基づいて前記電動モータをパルス幅変調信号によって駆動制御し、
前記トルク制限手段は、前記伝達トルクに応じて、前記パルス幅変調信号のデューティ比を制限することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記操舵限界検出手段は、前記電動モータと前記ステアリングシャフトとの間に発生しているモータトルクを検出するモータトルク検出手段と、
当該モータトルク検出手段で検出したモータトルクの変化率を演算するモータトルク変化率検出手段と、を有し、
当該モータトルク変化率検出手段で演算したモータトルクの変化率が操舵限界を判断する閾値以上であるときに、操舵限界判定条件を満足したものと判断してステアリング機構が操舵限界に達したと判定することを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記操舵限界検出手段は、前記モータトルクの変化率が閾値以上であり、且つ前記モータトルク検出手段で検出したモータトルクの絶対値が所定値以上であるときに、操舵限界判定条件を満足したものと判断してステアリング機構が操舵限界に達したと判定することを特徴とする請求項７記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記操舵限界検出手段は、前記モータトルクの変化率が閾値以上であり、且つ前記モータトルク検出部で検出したモータトルクの絶対値が所定値以上である状態を所定時間以上継続したときに、操舵限界判定条件を満足したものと判断してステアリング機構が操舵限界に達したと判定することを特徴とする請求項７記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記操舵限界検出手段は、前記操舵限界判定条件を満足したものと判断し、且つ前記モータトルクの変化率の符号と、前記モータトルクの符号とが一致した場合にステアリング機構が操舵限界に達したと判定することを特徴とする請求項７から請求項９の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記操舵限界検出手段は、前記電動モータのモータ角速度を検出するモータ角速度検出手段を有し、
前記操舵限界判定条件を満足したものと判断し、且つ前記モータ角速度検出手段で検出したモータ角速度が所定値以上である場合に、ステアリング機構が操舵限界に達したと判定することを特徴とする請求項７から請求項９の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記操舵限界検出手段は、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクの変化率を算出する操舵トルク変化率演算手段を有し、
当該操舵トルク変化率演算手段で演算した操舵トルクの変化率が操舵限界を判断する閾値以上であるときに、ステアリング機構が操舵限界に達したと判定することを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の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、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、ステアリング機構に操舵補助力を与える電動モータと、前記電流指令値に基づいて電動モータを制御するモータ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリング装置として、運転者がステアリングホイールを操舵する操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより、ステアリング機構に操舵補助力を与えるようにした電動パワーステアリング装置が普及している。
一般に、ステアリング機構では、ステアリングホイールを中立位置から左及び右の何れかの操舵方向に操舵を続け、ステアリングホイールの操作量がその最大値に相当する最大舵角に達すると、ステアリング機構がメカニカルストッパに当接してそれ以上の操舵ができない操舵限界位置となる。このような操舵限界位置となって、メカニカルストッパに当接する状態となることを所謂端当てと称している。
そして、ステアリングホイールが素早く操作される場合、即ち操舵速度が大きい場合には、電動パワーステアリング装置で発生する操舵補助力も大きくなり、端当ての際に生じる衝撃力が大きなものとなり、その結果、ステアリング機構の耐久性が低下したり、操舵操作において運転者が不快感を覚えたりすることがある。
【０００３】
このため、従来、端当て時の衝撃を緩和するように構成された電動パワーステアリング装置として、操舵輪が所定の最大舵角に接近して減衰開始舵角を超えたことが検出された場合に、舵角に応じて電動モータの駆動電流のデューティ比を減衰させる減衰手段と、操舵輪の負荷及び操舵輪の操舵速度に応じて前記減衰開始舵角を設定する減衰開始舵角設定手段とを備えた電気式パワーステアリング装置（例えば、特許文献１参照）や、所定角度以上の舵角が検出されているときに、舵角に応じてモータの駆動目標値を制限する制限手段を設け、この制限手段による駆動目標値の制限が行われているときに、操舵トルク検出手段によって走行ハンドルを中立位置に戻す方向の所定トルク値以上の操舵トルクが検出されたことに応答して、制限手段による駆動目標値の制限を解除するようにした電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、機械的に端当ての衝撃を低減するため、電動モータから操舵輪への操舵力伝達系の途中であって、電動モータから伝えられるトルクが作用する部分に、該部分に作用するトルクが所定値に達した場合に当該トルクの伝達を制限するトルクリミッタを設けることにより、操舵輪がステアリングエンドに達した時等、操舵輪の操舵動作が急激に停止した場合に瞬間的に増加する電動モータの回転エネルギによるトルクをトルクリミッタにより制限し、所定値以上のトルクの操舵輪側への伝導を阻止して大きな衝撃力の発生を防止するようにしたもの等も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−３０９３３号公報（第１頁、図２、図３）
【特許文献２】特開２００４−１７５１９６号公報（第１頁、図３、図４）
【特許文献３】特開２０００−３３５４３１号公報（第１頁、図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、端当て時やタイヤが縁石に当接した時のように操舵限界位置に達した時の衝撃力が及ぼす影響のうち、ステアリングシャフトとステアリングギヤとの間に介挿されたトルク伝達部材としての中間シャフトに与える影響が大きな問題となり、この中間シャフトの耐久性が低下するという問題がある。
上記各従来例にあっては、ステアリング機構がメカニカルストッパに当接する端当て時やタイヤが縁石等に当接した時などの操舵限界位置となった時の衝撃を緩和できるものである。
【０００６】
ここで、端当て時に生じる衝撃力のピーク値は、一般に端当て時の操舵速度に依存し、操舵速度が大きいときほど、衝撃力のピーク値は大きくなる。このため、この衝撃力に対してステアリング機構を保護する保護機能としては、衝撃力のピーク値をステアリング機構の耐久強度以下に抑制する必要があり、操舵速度が速い状態であっても耐久強度以下にする必要があるため、操舵速度が速い状態の衝撃力のピーク値を基準として、モータ出力の低減量を決定する必要がある。
【０００７】
しかしながら、操舵速度が速い状態の衝撃力のピーク値を基準としてモータ出力の低減量を決定した場合、特に操舵速度が遅い場合には、アシスト量不足が顕著となるため、ドライバに対して、ステアリングホイールの戻され感を与えることになり、また、その分ドライバの負荷が増加するという問題がある。
これを回避するために、操舵速度が遅い場合には、保護機能を作動させないようにすることも考えられるが、この場合、ドライバに与える負荷は低減することができるものの、操舵速度が遅い場合であっても端当てが生じることがあるため端当てが生じた場合にはその衝撃力のピーク値がステアリング機構の耐久強度を越える可能性がある。
【０００８】
また、第３従来例のように、端当て時の衝撃を、トルクリミッタを使用して機械的に防止することにより、所定値以上のトルクの操舵輪側への伝導を阻止することが可能であるが、この場合、トルクリミッタを組み込む必要があるため、その分製造コストが嵩むという問題がある。
そこで、本発明は上記従来の未解決の問題点に着目してなされたものであり、操舵状態に関わらず、端当て時やタイヤが縁石に当接した時等、操舵限界位置となった時に中間シャフト等のトルク伝達部材に伝達される衝撃力を的確に緩和することの可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、前記電流指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置であって、前記ステアリング機構が操舵限界に達したか否かを検出する操舵限界検出手段と、前記ステアリング機構が操舵限界に達したときの、前記ステアリング機構の前記ステアリングシャフト及び転舵輪間のトルク伝達部材に伝達されるトルクを予測する伝達トルク予測手段と、前記操舵限界検出手段で操舵限界に達したことを検出したとき前記電動モータで発生させる操舵補助トルクを制限するトルク制限手段と、を備え、当該トルク制限手段は、前記伝達トルク予測手段で予測される伝達トルクに応じて前記操舵補助トルクの制限量を決定する制限量設定手段を有し、当該制限量設定手段は、前記伝達トルクが大きいときほど前記操舵補助トルクの制限量が大きくなるように、当該制限量を設定することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記伝達トルク予測手段は、ステアリングホイールの操舵速度を検出する操舵速度検出手段を有し、当該操舵速度検出手段で検出される操舵速度が高速であるときほど前記伝達トルクが大きいと予測することを特徴としている。
また、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記伝達トルク予測手段は、前記操舵トルク検出手段で検出される操舵トルクが大きいときほど前記伝達トルクが大きいと予測することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１から請求項３の何れか１つに係る発明において、前記トルク制限手段は、前記伝達トルク予測手段で予測される伝達トルクに応じて前記操舵補助トルクの制限時間を設定する制限時間設定手段を有し、前記操舵補助トルクの制限を開始してから、前記制限時間が経過したとき前記操舵補助トルクの制限を解除するように構成され、前記制限時間設定手段は、前記伝達トルクが大きいときほど前記制限時間が長くなるように当該制限時間を設定することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１から請求項４の何れか１つに係る発明において、前記トルク制限手段は、前記伝達トルクに応じて、前記電流指令値を制限することを特徴としている。
また、請求項６に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１から請求項４の何れか１つに係る発明において、前記モータ制御手段は、前記電流指令値に基づいて前記電動モータをパルス幅変調信号によって駆動制御し、前記トルク制限手段は、前記伝達トルクに応じて、前記パルス幅変調信号のデューティ比を制限することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項７に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１から請求項６の何れか１つに係る発明において、前記操舵限界検出手段は、前記電動モータと前記ステアリングシャフトとの間に発生しているモータトルクを検出するモータトルク検出手段と、当該モータトルク検出手段で検出したモータトルクの変化率を演算するモータトルク変化率検出手段と、を有し、当該モータトルク変化率検出手段で演算したモータトルクの変化率が操舵限界を判断する閾値以上であるときに、操舵限界判定条件を満足したものと判断してステアリング機構が操舵限界に達したと判定することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項８に係る電動パワーステアリング装置は、請求項７に係る発明において、前記操舵限界検出手段は、前記モータトルクの変化率が閾値以上であり、且つ前記モータトルク検出手段で検出したモータトルクの絶対値が所定値以上であるときに、操舵限界判定条件を満足したものと判断してステアリング機構が操舵限界に達したと判定することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項９に係る電動パワーステアリング装置は、請求項７に係る発明において、前記操舵限界検出手段は、前記モータトルクの変化率が閾値以上であり、且つ前記モータトルク検出部で検出したモータトルクの絶対値が所定値以上である状態を所定時間以上継続したときに、操舵限界判定条件を満足したものと判断してステアリング機構が操舵限界に達したと判定することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項９に係る電動パワーステアリング装置は、請求項７から請求項９の何れか１つに係る発明において、前記操舵限界検出手段は、前記操舵限界判定条件を満足したものと判断し、且つ前記モータトルクの変化率の符号と、前記モータトルクの符号とが一致した場合にステアリング機構が操舵限界に達したと判定することを特徴としている。
また、請求項１０に係る電動パワーステアリング装置は、請求項７から請求項９の何れか１つに係る発明において、前記操舵限界検出手段は、前記電動モータのモータ角速度を検出するモータ角速度検出手段を有し、前記操舵限界判定条件を満足したものと判断し、且つ前記モータ角速度検出手段で検出したモータ角速度が所定値以上である場合に、ステアリング機構が操舵限界に達したと判定することを特徴としている。
【００１７】
さらに、請求項１２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１から請求項６の何れか１つに係る発明において、前記操舵限界検出手段は、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクの変化率を算出する操舵トルク変化率演算手段を有し、当該操舵トルク変化率演算手段で演算した操舵トルクの変化率が操舵限界を判断する閾値以上であるときに、ステアリング機構が操舵限界に達したと判定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、ステアリング機構が操舵限界に達したときには、ステアリング機構のステアリングシャフト及び転舵輪間のトルク伝達部材に伝達されるトルクを抑制するようにしたから、ステアリングシャフト及びステアリングギヤ間に介挿された中間シャフト等のトルク伝達部材に過大なトルクが伝達される前に電動モータで発生する操舵補助トルクを制限することができ、端当たり時やタイヤが縁石に達した時に、トルク伝達部材に伝達される衝撃力を確実に抑制することができる。また、操舵限界に達したときにトルク伝達部材に伝達される伝達トルクを予測し、この伝達トルクの大きさに応じて操舵補助トルクの低減量を設定するようにしたから、必要以上に操舵補助トルクが抑制されることを回避し、過不足のない的確な操舵補助トルクを発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、ＳＭはステアリング機構である。このステアリング機構ＳＭは、ステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が伝達される入力軸２ａとこの入力軸２ａに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３に回転自在に内装され、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。
【００２０】
出力軸２ｂに伝達された操舵力は、２つのヨーク４ａ，４ｂとこれらを連結する十字連結部４ｃとで構成されるユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、２つのヨーク６ａ，６ｂとこれらを連結する十字連結部６ｃとで構成されるユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。
このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介して左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって図示しない転舵輪を転舵させる。
【００２１】
ここで、ステアリングギヤ８は、図２に示すように、ギヤハウジング８ａ内に、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ｂとこのピニオン８ｂに噛合するラック軸８ｃとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ｂに伝達された回転運動をラック軸８ｃで直進運動に変換している。
そして、ラック軸８ｃの両端にボールジョイント９ａを介してタイロッド９が連結されていると共に、ギヤハウジング８ａのラック軸８ｃを覆う筒状部８ｄの内周面にラック軸８ｃが操舵限界位置、すなわちラックストロークエンドに達したときに、ラック軸８ｃに取付けたボールジョイント９ａの内側端面に形成した緩衝部材８ｅが当接するストッパ部材８ｆが形成されている。
【００２２】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結された操舵補助力を発生する電動機としての例えばブラシレスモータで構成される電動モータ１２とを備えている。
また、減速ギヤ１１のステアリングホイール１側に連接されたハウジング１３内に操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）１４が配設されている。この操舵トルクセンサ１４は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を非接触の磁気センサで検出するように構成されている。
【００２３】
そして、操舵トルクセンサ１４から出力されるトルク検出値Ｔは、コントローラ１５に入力される。このコントローラ１５には、トルク検出値Ｔの他に車速センサ１６で検出した車速Ｖ、電動モータ１２に流れるモータ電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗ及びレゾルバ、エンコーダ等で構成される回転角センサ１７で検出した電動モータ１２のモータ回転角θも入力され、入力されるトルク検出値Ｔ及び車速Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生させる操舵補助トルク指令値ＩM*を算出し、算出した操舵補助トルク指令値ＩM*とモータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗとにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御処理すると共に、モータ回転角θに基づいて算出するモータ角速度ω及びモータ角加速度αに基づいて各種補償処理を行って、電動モータ１２を駆動制御するモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを出力する。また、モータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗ及びモータ角加速度αに基づいて操舵限界位置検出を行うと共に、モータ回転角θに基づいて操舵速度ｄδを推定し、操舵限界位置検出の結果に応じて、操舵速度ｄδに応じた低減量相当だけ、操舵補助トルク指令値ＩM*を制限する。
【００２４】
このコントローラ１５は、図３に示すように、操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて操舵補助トルク指令値ＩM*を演算する操舵補助トルク指令値演算部（電流指令値演算手段）２１と、この操舵補助トルク指令値演算部２１で算出した操舵補助トルク指令値ＩM*を補償する指令値補償部２２と、この指令値補償部２２で補償されたトルク指令値を制限することにより操舵補助トルクを制限する指令値制限部（トルク制限手段）２３と、この指令値制限部２３で制限された電流指令値に基づいてｄ−ｑ軸電流指令値を算出するｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４と、このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４から出力される指令電流に基づいてモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを生成するモータ電流制御部（モータ制御手段）２５と、モータ電流検出回路６０で検出されるモータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗに基づき操舵限界位置検出を行い、これに応じて指令値制限部２３での補償後トルク指令値ＩＭ＊′の制限量を設定する操舵限界位置検出部（操舵限界検出手段）２６と、で構成されている。
【００２５】
操舵補助トルク指令値演算部２１は、操舵トルクＴ及び車速Ｖをもとに図４に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して電流指令値でなる操舵補助トルク指令値ＩM*を算出する。
この操舵補助トルク指令値算出マップは、図４に示すように、横軸に操舵トルクＴをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値ＩM*をとると共に、車速Ｖをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴが“０”からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助トルク指令値ＩM*が“０”を維持し、操舵トルクＴが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助トルク指令値ＩM*が操舵トルクＴの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値ＩM*が急峻に増加するように設定され、この特性曲線が、車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
【００２６】
指令値補償部２２は、回転角センサ１７で検出されるモータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出する角速度演算部３１と、この角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出する角加速度演算部３２と、角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部３３と、角加速度演算部３２で算出されたモータ角加速度αに基づいて電動モータ１２の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部３４と、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を推定するＳＡＴ推定フィードバック部３５と、を少なくとも有する。
【００２７】
ここで、収斂性補償部３３は、車速センサ１６で検出した車速Ｖ及び角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωが入力され、車両のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール１が振れ回る動作に対して、ブレーキをかけるように、モータ角速度ωに車速Ｖに応じて変更される収斂性制御ゲインＫｖを乗じて収斂性制御値Ｉｃを算出する。
また、ＳＡＴ推定フィードバック部３５は、操舵トルクＴ、モータ角速度ω、モータ角加速度α及び操舵補助トルク指令値演算部２１で算出した操舵補助トルク指令値ＩM*が入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定演算する。このセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する原理は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を図５に示して説明する。
【００２８】
ドライバがステアリングホイール１を操舵することによって操舵トルクＴが発生し、その操舵トルクＴに従って電動モータ１２がアシストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪Ｗが転舵され、反力としてセルフアライニングトルクＳＡＴが発生する。また、その際、電動モータ１２の慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってステアリングホイール１の操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得られる。
Ｊ・α＋Ｆｒ・sign(ω)＋ＳＡＴ＝Ｔｍ＋Ｔｓ      …（１）
【００２９】
ここで、上記（１）式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、セルフアライニングトルクＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。
ＳＡＴ（ｓ）
＝Ｔｍ（ｓ）＋Ｔｓ（ｓ）−Ｊ・ω′（ｓ）＋Ｆｒ・sign（ω（ｓ））  …（２）
上記（２）式からわかるように、電動モータ１２の慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ω、モータ角加速度α、アシストトルクＴｍ及び操舵トルクＴよりセルフアライニングトルクＳＡＴを推定することができる。ここで、アシストトルクＴｍは操舵補助トルク指令値ＩM*に比例するので、アシストトルクＴｍに代えて操舵補助トルク指令値ＩM*を適用する。
【００３０】
そして、慣性補償部３４で算出された慣性補償値Ｉｉ及びＳＡＴ推定フィードバック部３５で算出されたセルフアライニングトルクＳＡＴが加算器３６で加算され、この加算器３６の加算出力と収斂性補償部３３で算出された収斂性補償値Ｉｃとが加算器３７で加算されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、この指令補償値Ｉｃｏｍが操舵補助トルク指令値演算部２１から出力される操舵補助トルク指令値ＩM*に加算器３８で加算される。
【００３１】
また、指令値制限部２３は、図６に示すように、入力される制限ゲインＧＬ相当のゲインＧ１を出力するゲイン設定器２３ａと、ゲインが“１”に設定されたゲイン設定器２３ｂと、ゲイン設定器２３ａから出力されるゲインＧ１とゲイン設定器２３ｂから出力されるゲインＧ２とが入力される選択スイッチ部２３ｃと、選択スイッチ部２３ｃで選択された選択ゲインＧｔを、加算器３８から出力されるトルク補償後の補償後トルク指令値ＩM*′に乗算するゲイン乗算部２３ｄとを備える。選択スイッチ部２３ｃは、入力される選択信号ＳＬが“１”であるときには制限ゲインＧＬ相当のゲインＧ１を選択し、選択信号ＳＬが“０”であるときには非制限ゲインであるゲインＧ２を選択する。
【００３２】
この指令値制限部２３に入力される、制限ゲインＧＬ及び選択信号ＳＬは、操舵限界位置検出部２６で形成される。
この操舵限界位置検出部２６は、図６に示すように、モータ電流検出回路６０で検出したモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗと角加速度演算部３２で演算されるモータ角加速度αとに基づいてモータトルクＴｍａを検出するモータトルク検出部（モータトルク検出手段）２６ａと、このモータトルク検出部２６ａで検出したモータトルクＴｍａを微分してモータトルク変化率ΔＴｍａを演算する微分回路（モータトルク変化率検出部手段）２６ｂと、タイマ回路を有し、微分回路２６ｂで演算したモータトルク変化率ΔＴｍａが操舵限界を判断する閾値ΔＴｔｈ未満であるときに論理値“０”の選択信号ＳＬを出力し、閾値ΔＴｔｈ以上であるとき、入力される制限時間ｔＬの間、論理値“１”の選択信号ＳＬを出力する選択信号形成部２６ｃと、回転角センサ１７からのモータ回転角θに基づき操舵速度ｄδを検出する操舵速度検出部（伝達トルク予測手段、操舵速度検出手段）２６ｄと、操舵速度検出部２６ｄからの操舵速度ｄδに応じた制限量ΔｉＬ及び制限時間ｔＬを設定する制限量／制限時間設定部２６ｅと、入力される制限量ΔｉＬに応じた制限ゲインＧＬを設定するゲイン設定部２６ｆと、を備える。
【００３３】
ここで、モータトルク検出部２６ａは、モータ電流検出回路６０で検出されたモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する３相／２相変換部２６ａ１と、この３相／２相変換部２６ａ１で変換したｑ軸電流Ｉｑと、角加速度演算部３２で演算されるモータ角加速度αから下記（３）式の演算を行ってモータトルクＴｍａを算出するモータトルク演算部２６ａ２とを備えている。
Ｔｍａ=Ｋｔ・Ｉｑ−Ｊｍ・α    ……（３）
ここで、Ｋｔはモータのトルク定数、Ｊｍはモータのロータ部の慣性モーメントである。
【００３４】
また、選択信号形成部２６ｃは、微分回路２６ｂで算出したモータトルク変化率ΔＴｍａが、ステアリングギヤ８のラック軸８ｃがラックストロークエンドに達するか又はタイヤが縁石等に接触してこれ以上の転舵ができない操舵限界位置となったときに生じる通常の操舵では発生することがない大きな傾きのモータトルクを判別する閾値ΔＴth（例えば１５０Ｎｍ／ｓｅｃ）以上であるか否かを判定し、ΔＴｍａ＜ΔＴthであるときにはラックストロークエンドに達しておらず、また、縁石等にも接触していないものと判断して論理値“０”の選択信号ＳＬを出力し、ΔＴｍａ≧ΔＴthであるときにはラックストロークエンドに達するか又はタイヤが縁石等に接触したものと判断し、論理値“１”の選択信号ＳＬを出力する。これと同時にタイマ回路を起動し、タイマ値が入力される制限時間ｔＬ相当に達したとき選択信号ＳＬを“０”にリセットする。
【００３５】
ここで、ラック軸８ｃが操舵限界位置に到達したときのモータトルク演算部２６ａ２から出力されるモータトルク波形は、図７に示すように、時点ｔ１でラック軸８ｃが操舵限界位置となったものとすると、ラック軸８ｃの車幅方向の移動が停止され、これによってピニオンシャフト７、ユニバーサルジョイント６、中間シャフト５、ユニバーサルジョイント４、ステアリングシャフト２の出力軸２ｂを介し、さらに減速ギヤ１１を介して電動モータ１２の回転が停止されるので、電動モータ１２に供給されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが急増し、且つモータの慣性モーメントによるトルクが加わることにより、モータトルクＴｍａが通常の操舵では発生しないような大きな傾きで増加し（図７の例では１７５Nm／ｓｅｃ程度）、その後過電流保護回路の動作によってモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが徐々に減少されることにより、モータトルクＴｍａが徐々に減少する。このため、モータトルク変化率ΔＴｍａの閾値ΔTｔｈを所定値（例えば１５０Nm／ｓｅｃ程度）に設定することにより、操舵限界位置を確実に検出することができる。
【００３６】
操舵速度検出部２６ｄは、モータ回転角θからモータ回転数Ｎｍを算出するモータ回転数演算部２６ｄ１及びモータ回転数Ｎｍから操舵速度ｄδを算出する操舵速度演算部２６ｄ２を有する。
制限量／制限時間設定部２６ｅは、操舵速度ｄδに応じた制限時間ｔＬを算出する制限時間設定部（制限時間設定手段）２６ｅ１と操舵速度ｄδに応じた制限量ΔｉＬを算出する制限量設定部（制限量設定手段）２６ｅ２とを有する。制限時間設定部２６ｅ１は、図６のブロック中に示すように、操舵速度ｄδが比較的小さなしきい値ｄδ１以下であるときに制限時間ｔＬが“０”に設定され、操舵速度ｄδがしきい値ｄδ１を越えて増加するとこの増加に比例して制限時間ｔＬが徐々に増加するように設定された関数発生器で構成されている。
【００３７】
同様に、制限量設定部２６ｅ２は、図６のブロック中に示すように、操舵速度ｄδが比較的小さなしきい値ｄδ２以下であるときに制限量ΔｉＬが“０”に設定され、操舵速度ｄδがしきい値ｄδ２を越えて増加するとこの増加に比例して制限量ΔｉＬが徐々に増加するように設定された関数発生器で構成されている。
また、ゲイン設定部２６ｆは、図６のブロック中に示すように、制限量設定部２６ｅ２からの制限量ΔｉＬが“０”のときには制限ゲインＧＬが“１”に設定され、制限量ΔｉＬが増加するとこの増加に応じて制限ゲインＧＬが徐々に減少するように設定された関数発生器で構成されている。
【００３８】
一方、指令値制限部２３で、選択ゲインＧｔが乗算された補償後トルク指令値ＩM*′は、制限指令値ＩM*″としてｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に入力される。このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４は、制限指令値ＩM*″とモータ角速度ωとに基づいてｄ軸目標電流Ｉｄ*を算出するｄ軸目標電流算出部５１と、モータ回転角θ及びモータ角速度ωに基づいてｄ−ｑ軸誘起電圧モデルＥＭＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｏｔｉｏｎ Ｆｏｒｃｅ）のｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θ)を算出する誘起電圧モデル算出部５２と、この誘起電圧モデル算出部５２から出力されるｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θ)とｄ軸目標電流算出部５１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ*と指令値制限部２３のゲイン乗算部２３ｄから出力される制限指令値ＩM*″とに基づいてｑ軸目標電流Ｉｑ＊を算出するｑ軸目標電流算出部５３と、ｄ軸目標電流算出部５１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ*とｑ軸目標電流算出部５３から出力されるｑ軸目標電流Ｉｑ＊とを３相電流指令値Ｉｕ*、Ｉｖ*及びＩｗ*に変換する２相／３相変換部５４と、を備えている。
【００３９】
モータ電流制御部２５は、電動モータ１２の各相コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗに供給されるモータ相電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを検出するモータ電流検出回路６０と、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４の２相／３相変換部５４から入力される電流指令値Ｉｕ*，Ｉｖ*，Ｉｗ*からモータ電流検出回路６０で検出したモータ相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを減算して各相電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗを求める減算器６１ｕ、６１ｖ及び６１ｗと、求めた各相電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗに対して比例積分制御を行って電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出するＰＩ電流制御部６２と、このＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが入力されて、これらをパルス幅変調したパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調回路６３と、このパルス幅変調回路６３から出力されるパルス幅変調信号が入力されて３相モータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを電動モータ１２に出力するインバータ６４とで構成されている。
【００４０】
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、車両の走行を開始するために、イグニッションスイッチＩＧをオン状態とすると、これにより、コントローラ１５に電源が投入されて、操舵補助制御処理が実行開始される。
このため、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴ、車速センサ１６で検出した車速Ｖ、モータ電流検出回路６０で検出したモータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗ、回転角センサ１７で検出したモータ回転角θがコントローラ１５に供給される。
【００４１】
したがって、操舵補助トルク指令値演算部２１で、操舵トルクＴと車速Ｖとに基づいて図４に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を算出する。
一方、回転角センサ１７で検出したモータ回転角θが角速度演算部３１に入力されてモータ角速度ωが算出され、このモータ角速度ωが角加速度演算部３２に入力されてモータ角加速度αが算出される。
【００４２】
そして、収斂性補償部３３でモータ角速度ωに基づいて収斂性補償値Ｉｃが算出され、慣性補償部３４でモータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉが算出され、さらにＳＡＴ推定フィードバック部３５でモータ角速度ω及びモータ角加速度αに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴが算出され、これらが加算器３６及び加算器３７で加算されて指令値補償値Ｉｃｏｍが算出され、これが加算器３８で操舵補助トルク指令値ＩＭ＊に加算されて補償後トルク指令値ＩＭ＊′が算出される。
【００４３】
そして、この補償後トルク指令値ＩＭ＊′に指令値制限部２３のゲイン乗算部２３ｄで選択ゲインＧｔが乗算される。
このとき、車両が停止状態にあって、ステアリングホイール１が操舵されていない状態では、操舵トルクセンサ１４で検出される操舵トルクＴが“０”であり、車速センサ１６で検出される車速Ｖも“０”であるので、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値ＩＭ＊も“０”となっている。また、角加速度演算部３２で演算されるモータ角加速度αも“０”となっている。
【００４４】
一方、電動モータ１２が停止状態にあるので、モータ電流検出回路６０で検出したモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”であり、このモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを３相／２相変換部２６ａ１で変換したｑ軸電流Ｉｑも“０”となる。このため、モータトルク演算部２６ａ２で演算されるモータトルクＴｍａも“０”となり、微分回路２６ｂで演算されるモータトルク変化率ΔＴｍａも“０”であり、これが選択信号形成部２６ｃに供給され、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ未満であるので、論理値“０”の選択信号ＳＬが指令値制限部２３に出力される。このため、選択スイッチ部２３ｃで非制限ゲインである“１”に設定されたゲインＧ２が選択ゲインＧｔとして選択されこれがゲイン乗算部２３ｄに出力される。
【００４５】
このため、ゲイン乗算部２３ｄに入力された補償後トルク指令値ＩＭ＊′がそのまま制限指令値ＩＭ＊″としてｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に出力される。
そして、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４で、モータ回転角θ及びモータ角速度ωに基づいてｄ−ｑ軸座標系での指令値演算が行われて、ｄ軸目標電流Ｉｄ＊及びｑ軸目標電流Ｉｑ＊が算出され、これらｄ軸目標電流Ｉｄ＊及びｑ軸目標電流Ｉｑ＊が２相／３相変換部５４でそれぞれ“０”の３相電流指令値Ｉｕ＊〜Ｉｗ＊に変換されてモータ電流制御部２５に出力される。
【００４６】
このモータ電流制御部２５では、モータ電流検出回路６０で検出されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”であることから、減算器６１ｕ〜６１ｗから出力される電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗも“０”となり、ＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗも“０”となって、パルス幅変調回路６３から出力されるパルス幅変調信号も“０”となり、インバータ６４から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”となって、電動モータ１２が停止状態を継続する。
【００４７】
この電動モータ１２の停止状態で、ステアリングホイール１を右切り（又は左切り）操舵するいわゆる据え切りを行うと、操舵トルクセンサ１４で操舵方向に応じた操舵トルクＴが検出され、この操舵トルクＴがコントローラ１５に供給されることにより、操舵補助トルク指令値演算部２１で、車速Ｖが“０”であるので、図４の操舵補助トルク指令値算出マップにおいて、一番内側の特性曲線が選択されて操舵トルクＴの増大に応じて早めに大きな値となる操舵補助トルク指令値ＩＭ＊が算出され、この操舵補助トルク指令値ＩＭ＊が加算器３８に出力される。また、操舵によりモータ角加速度αが出力される。
【００４８】
このため、加算器３８によって、指令値補償部２２で算出された指令補償値Ｉｃｏｍが加算されて補償後トルク指令値ＩＭ＊′が算出され、この補償後トルク指令値ＩＭ＊′が指令値制限部２３に供給される。
この状態では、操舵限界位置検出部２６の微分回路２６ｂで演算されるモータトルク変化率ΔＴｍａはモータ角加速度αによる変化率のみなので、操舵限界位置到達時のモータトルク変化率よりは小さく、選択信号形成部２６ｃでは、論理値“０”の選択信号ＳＬの出力を継続しているため、選択スイッチ部２３ｃで非制限ゲインである“１”のゲインＧ２が選択ゲインＧｔとしてゲイン乗算部２３ｄに出力される。
【００４９】
このため、引き続きゲイン乗算部２３ｄに入力された、指令補償値Ｉｃｏｍで補償した比較的大きな補償後トルク指令値ＩＭ＊′がそのまま制限指令値ＩＭ＊″としてｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に供給される。
このため、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４で、制限指令値ＩＭ＊″に応じたｄ軸目標電流Ｉｄ＊及びｑ軸目標電流Ｉｑ＊が算出され、これらが２相／３相変換部５４で３相電流指令値Ｉｕ＊〜Ｉｗ＊に変換されてモータ電流制御部２５に出力される。
【００５０】
したがって、モータ電流制御部２５では、モータ電流検出回路６０で検出されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが“０”であるので、減算器６１ｕ〜６１ｗから出力される電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗは電流指令値Ｉｕ＊〜Ｉｗ＊がそのままＰＩ電流制御部６２に供給されることにより、このＰＩ電流制御部６２でＰＩ制御処理が行われて、電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗがパルス幅変調回路６３に出力される。
このため、インバータ６４からモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが出力されて電動モータ１２が回転駆動されて、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生され、これが減速ギヤ１１を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｂに伝達されるので、据え切り状態での操舵を軽く行うことができる。
【００５１】
このとき、モータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが急激に増加し、モータ角加速度αが発生しているが、この場合のモータトルク変化率ΔＴｍａは、前述したように操舵限界位置到達時のモータトルク変化率よりは小さく、閾値ΔＴthより小さい値となるので、選択信号形成部２６ｃでは論理値“０”の選択信号ＳＬを継続して出力する。したがって、引き続き非制限ゲインであるゲインＧ２が選択ゲインＧｔとして選択されることから、操舵トルクＴと車速Ｖとに応じた値であり、且つ指令値補償が行われた補償後トルク指令値ＩＭ＊′に応じた必要十分な操舵補助トルクが引き続き発生されることになる。
【００５２】
その後、車両を発進させると、車速センサ１６で検出される車速Ｖが増加することにより、走行中にステアリングホイール１を操舵したときに、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値ＩＭ＊は図４の操舵補助トルク指令値算出マップで車速Ｖが速くなるほど外側の特性曲線が選択されることになるので、操舵トルクＴの増加に対応する操舵補助トルク指令値ＩM*の増加量が少なくなることにより、電動モータ１２で発生される操舵補助トルクも据え切り時に比較して小さい値となり、車速Ｖに応じた最適の操舵補助トルクを発生させることができる。
【００５３】
ところで、前述した据え切り状態や車庫入れ等の極低速走行状態でステアリングホイール１を右又は左に操舵限界位置まで比較的速い操舵を行うと、操舵限界位置に達するまでは、前述したように、コントローラ１５で、そのときの操舵トルクセンサ１４で検出される操舵トルクＴに応じたモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが形成されて、これらが電動モータ１２に供給されて、軽い操舵を行うことができる。
【００５４】
この状態で、ラック軸８ｃの緩衝部材８ｅがストッパ部材８ｆに当接するラックストロークエンドに達したり、タイヤが縁石等に接触したりして操舵限界位置に達すると、ラック軸８ｃの移動が停止されることにより、ピニオン８ｂ、ピニオンシャフト７、ユニバーサルジョイント６、中間シャフト５、ユニバーサルジョイント４、ステアリングシャフト２の出力軸２ｂの回転が停止し、これに応じて減速ギヤ１１を介して電動モータ１２の回転も停止される。
【００５５】
このとき、コントローラ１５では、パルス幅変調回路６３から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比が１００％に近い状態であるため、インバータ６４から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが急増し、且つモータの慣性モーメントによるトルクが加わる。このときのモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗがモータ電流検出回路６０で検出され、モータ角加速度αが角加速度演算部３２で演算されてモータトルク検出部２６ａに供給される。このため、モータトルク検出部２６ａのモータトルク演算部２６ａ２から出力されるモータトルクＴｍａが図７に示すように急勾配で増加する状態となり、微分回路２６ｂから出力されるモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ以上となる。
【００５６】
この閾値ΔＴｔｈ以上となるモータトルク変化率ΔＴｍａが選択信号形成部２６ｃに供給されることにより、この選択信号形成部２６ｃで論理値“１”の選択信号ＳＬが指令値制限部２３に出力される。このため、指令値制限部２３でゲインＧ１つまり制限ゲインＧＬが選択されてこれがゲイン乗算部２３ｄに供給されるので、このゲイン乗算部２３ｄに入力される補償後トルク指令値ＩＭ＊′が制限されてこれが制限指令値ＩＭ＊″として出力され、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に出力される。
【００５７】
このため、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４から出力されるモータ電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*の振幅が小さくなり、これに応じてモータ電流制御部２５のＰＩ電流制御部６２で算出される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗも小さくなるので、パルス幅変調回路６３から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比が減少する。したがって、インバータ６４から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗの振幅が小さくなり、電動モータ１２で発生される操舵補助トルクが減少されて、中間シャフト５に伝達される伝達トルクのピーク値が抑制され、中間シャフト等のトルク伝達部材の耐久性を向上させることができる。
【００５８】
ここで、制限ゲインＧＬは、操舵限界位置検出部２６において、操舵速度ｄδに基づいて設定されており、この操舵速度ｄδは、回転角センサ１７からのモータ回転角θに基づいてモータ回転数演算部２６ｄ１で算出したモータ回転数Ｎｍに基づき操舵速度演算部２６ｄ２で算出され、これが制限量／制限時間設定部２６ｅに入力される。
そして、制限時間設定部２６ｅ１で、操舵速度ｄδに応じた制限時間ｔＬが算出され、制限量設定部２６ｅ２で、操舵速度ｄδに応じた制限量ΔｉＬが算出される。このとき、比較的緩やかに据え切りが行われた場合等、操舵速度ｄδが比較的小さい場合には制限時間ｔＬは比較的短い値に設定され、制限量ΔｉＬは比較的小さな値に設定されることから、ゲイン設定部２６ｆで設定される制限ゲインＧＬは比較的大きな値に設定される。
【００５９】
このため、補償後トルク指令値ＩＭ＊′の制限量は比較的少ないことから、伝達トルクのピーク値を抑制しつつ、発生されるべき操舵補助トルクが確保されることになって、必要以上に操舵補助トルクを低減することによってドライバに戻され感を与えることはない。また、比較的短い制限時間ｔＬが経過した時点で抑制が解除されることから、長い時間、操舵補助トルクが制限されることによりドライバに違和感を与えることを回避することができる。
【００６０】
一方、急操舵が行われた場合等、操舵速度ｄδが比較的大きい場合には、制限時間ｔＬは比較的長い値に設定され、制限量ΔｉＬは比較的大きな値に設定されることから、ゲイン決定部２６ｆで設定される制限ゲインＧＬは比較的小さな値に設定される。
このため、操舵速度ｄδが比較的大きく、中間シャフト５に与える伝達トルクが比較的大きいと予測されるときには、制限ゲインＧＬが小さな値に設定されることから補償後トルク指令値ＩＭ＊′が十分低減されることになって、伝達トルクのピーク値を十分抑制することができ、また、この伝達トルクを十分抑制することの可能な比較的長い制限時間ｔＬが経過した時点で抑制が解除されることから、発生される操舵補助トルクが抑制不足となることを回避しつつ、中間シャフト５に与える伝達トルクを十分低減することができる。
【００６１】
ここで、操舵速度が大きいときほどステアリング機構はメカニカルストッパに勢いよく当接することになって、すなわち端当て時に生じる衝撃力も大きくなり中間シャフト５に伝達される伝達トルクも大きくなる。したがって、操舵速度ｄδに応じて制限時間ｔＬや制限量ΔｉＬを設定すること、すなわち中間シャフト５に伝達される伝達トルクの大きさに応じて、制限時間ｔＬや制限量ΔｉＬを設定することにより、中間シャフト５に伝達される伝達トルクの大きさに応じて過不足のない操舵補助トルクを発生させることができ、ドライバに違和感を与えることを回避しつつ且つ、中間シャフト５への伝達トルクを確実に低減することができる。
【００６２】
しかも、モータ電流検出回路６０で検出したモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗと角加速度演算部３２で演算されたモータ角加速度αに基づいてモータトルク検出部２６ａでモータトルク値Ｔｍａを検出し、これを微分回路２６ｂで微分してモータトルク変化率ΔＴｍａを演算し、その演算結果と閾値ΔＴｔｈと比較することにより、端当て状態やタイヤが縁石に接触した状態の操舵限界位置を検出するので、操舵限界位置に達した時から短時間（例えば１０ｍｓｅｃ程度）で操舵限界位置状態を検出することができる。この操舵限界位置検出時から短時間（例えば２０ｍｓｅｃ程度）で電動モータ１２によって発生する操舵補助トルクを制限することができるので、ラック軸８ｃに緩衝部材８ｅを設けない場合の操舵限界位置到達時から中間シャフト５にピークトルクが発生するまでの時間（約３０ｍｓｅｃ程度）内に操舵補助トルク制限を行うことが可能となり、中間シャフトに発生するトルクを低減して、中間シャフト５の耐久性を向上させることができる。しかも、この効果を別途舵角センサ等のセンサを設けることなく発揮することができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、ラック軸８ｃに緩衝部材８ｅが設けられているので、ラックエンドストロークに達した端当て時に、緩衝部材８ｅの縮み代分中間シャフト５にピークトルクが発生する時間を遅延させることができ、中間シャフト５に発生するトルクをより確実に低減させることができる。
なお、上記実施形態においては、指令値制限部２３を加算器３８の出力側に設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操舵補助トルク指令値演算部２１と加算器３８との間に指令値制限部２３を設けるようにしてもよく、この場合には、操舵補助トルク指令値ＩM*のみが低減されるので、必要な補償電流はそのまま出力されるため、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００６４】
また、上記実施形態においては、電動モータ１２としてブラシレスモータを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きの直流モータを適用するようにしてもよく、この場合には、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４を省略すると共に、減算器６１ｕ〜６１ｗを１つの減算部として指令値制限部２３の出力とモータ電流との偏差を算出するようにすればよい。
【００６５】
また、上記実施形態においては、コントローラ１５をハードウェアで構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、マイクロコンピュータを適用して操舵補助トルク指令値演算部２１、指令値補償部２２、指令値制限部２３、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４及びモータ電流制御部２５の減算器６１ｕ〜６１ｗ、ＰＩ電流制御部６２、パルス幅変調回路６３、さらに、操舵限界位置検出部２６の機能をソフトウェアで処理することもできる。この場合の処理としては、マイクロコンピュータで図８に示す操舵補助制御処理及び図９に示す操舵限界位置検出処理を実行するようにすればよい。
【００６６】
ここで、操舵補助制御処理は、図８に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎にタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で、操舵トルクセンサ１４、車速センサ１６、回転角センサ１７、モータ電流検出回路６０等の各種センサの検出値を読込み、次いでステップＳ２に移行して、操舵トルクＴをもとに図４に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値ＩM*を算出してからステップＳ３に移行する。
【００６７】
このステップＳ３では、モータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出し、次いでステップＳ４に移行して、モータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出し、次いでステップＳ５に移行して、収斂性補償部３３と同様にモータ角速度ωに車速Ｖに応じて設定された補償係数Ｋｖを乗算して収斂性補償値Ｉｃを算出してからステップＳ６に移行する。
このステップＳ６では、慣性補償部３４と同様に、モータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉを算出し、次いでステップＳ７に移行してＳＡＴ推定フィードバック部３５と同様にモータ角速度ω及びモータ角加速度αをもとに前述した（２）式の演算を行ってセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する。
【００６８】
次いで、ステップＳ８に移行して、操舵補助トルク指令値ＩM*にステップＳ５〜Ｓ７で算出した収斂性補償値Ｉｃ、慣性補償値Ｉｉ及びセルフアライニングトルクＳＡＴを加算して補償後トルク指令ＩM*′を算出し、次いでステップＳ９で算出した補償後トルク指令値ＩM*′に後述する図９の処理で算出する選択ゲインＧｔを乗算して制限指令値ＩM*″を算出してからステップＳ１０に移行する。
このステップＳ１０では、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４と同様のｄ−ｑ軸指令値演算処理を実行してｄ軸目標電流Ｉｄ*及びｑ軸目標電流Ｉｑ*を算出し、次いでステップＳ１１に移行して２相／３相変換処理を行ってモータ電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*を算出する。
【００６９】
次いで、ステップＳ１２に移行して、モータ電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*からモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを減算して電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗを算出し、次いでステップＳ１３に移行して、電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗについてＰＩ制御処理を行って電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗを算出し、次いでステップＳ１４に移行して算出した電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに基づいてパルス幅変調処理を行ってインバータゲート信号を形成し、次いでステップＳ１５に移行して、形成したインバータゲート信号をインバータ６４に出力してから操舵補助制御処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００７０】
また、操舵限界位置検出処理は、図９に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ２１で、タイマ作動中であるか否かを判断し、タイマ作動中でなければステップＳ２２に移行し、モータ電流検出回路６０から入力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを読込み、次いでステップＳ２３に移行して、読込んだモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを３相／２相変換処理してｑ軸電流Ｉｑを算出してからステップＳ２４に移行する。
【００７１】
このステップＳ２４では、算出したｑ軸電流Ｉｑと図８のステップＳ４で求められたモータ角加速度αから前述した（３）式に基づき、モータトルクＴｍａを算出する。次いで、ステップＳ２５に移行して、算出したモータトルクＴｍａを微分してモータトルク変化率ΔＴｍａを算出し、次いでステップＳ２６に移行して、算出したモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ以上であるか否かを判定し、ΔＴｍａ≧ΔＴｔｈであるときには操舵限界位置であると判断してステップＳ２７に移行して、回転角センサ１７からのモータ回転角θを読み込み、次いでステップＳ２８に移行して、モータ回転角θからモータ回転数Ｎｍを算出し、これに基づき操舵速度ｄδを算出する。
【００７２】
次いで、ステップＳ２９に移行して、制限時間設定部２６ｅ１及び制限量設定部２６ｅ２と同様の手順で、操舵速度ｄδに応じた制限時間ｔＬ及び制限量ΔｉＬを算出し、次いで、ステップＳ３０に移行して、ゲイン設定部２６ｆと同様の手順で制限量ΔｉＬに応じた制限ゲインＧＬを設定し、これを選択ゲインＧｔとする。
次いでステップＳ３１に移行してタイマをスタートさせた後、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００７３】
一方、ステップＳ２６でΔＴｍａ＜ΔＴｔｈであるときには操舵限界位置ではないと判断してステップＳ３２に移行して、選択ゲインＧｔ＝１とした後、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
そして、ステップＳ２１でタイマが作動中であるときには、ステップＳ２１からステップＳ３５に移行し、タイマ値がステップＳ２９で設定した制限時間ｔＬ相当に達したか否かを判断し、制限時間ｔＬ相当に達していなければ、そのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、制限時間ｔＬ相当に達していればステップＳ３６に移行し、選択ゲインＧｔを“１”に変更し、タイマの作動を停止した後、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００７４】
この図８及び図９の処理において、図８のステップＳ２が電流指令値演算手段に対応し、ステップＳ３〜Ｓ８及びステップＳ１０〜Ｓ１５及びインバータ６４がモータ制御手段に対応し、ステップＳ９の処理がトルク制限手段に対応している。また、図９のステップＳ２２〜Ｓ２６が操舵限界検出手段に対応し、ステップＳ２７及びＳ２８が伝達トルク予測手段、操舵速度検出手段に対応し、ステップＳ２９で制限量ΔｉＬを算出する処理が制限量設定手段に対応し、制限時間ｔＬを算出する処理が制限時間設定手段に対応している。
【００７５】
マイクロコンピュータで、図８の操舵補助制御処理及び図９の操舵限界位置検出処理を実行することにより、前述した実施形態と同様にラック軸８ｃがラックストロークエンドに達した端当て時やタイヤが縁石等に当接した時などの操舵限界位置に到達した時に、補償後トルク指令値ＩM*′を制限することにより、インバータ６４から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを小さい値として電動モータ１２で発生する操舵補助トルクを減少させて、中間シャフト５に伝達される伝達トルクのピーク値を低減させることができ、中間シャフト５の耐久性を向上させることができる。また、操舵速度ｄδに応じて制限量ΔｉＬ及び制限時間ｔＬを設定していることから、予測される伝達トルクの大きさに応じて制限することができ過不足なく制限を行うことができる。
【００７６】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態では、補償後トルク指令値ＩＭ＊′を制限するようにしていたのに対し、デューティ比を制限するようにしたものである。上記第１の実施の形態と同一部には同一符号を付与しその詳細な説明は省略する。
図１０は、第２の実施の形態における、コントローラ１５の具体例を示すブロック図である。
【００７７】
図１０に示すように、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出された操舵補助トルク指令値ＩＭ＊は、加算器３８に入力され、ここで指令値補償部２２で算出された指令補償値Ｉｃｏｍが加算された後、この補償後トルク指令値ＩＭ＊′がそのままｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に入力される。そして、このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４で算出された電流指令値Ｉｕ＊〜Ｉｗ＊がモータ電流制御部２５に入力される。
【００７８】
このモータ電流制御部２５は、上記第１の実施の形態と同様の機能構成を有する、モータ電流検出回路６０と、減算器６１ｕ〜６１ｗと、ＰＩ電流制御部６２とを備えると共に、ＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗが入力されて、これら電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいてデューティ演算を行って各相のデューティ比ＤｕＢ、ＤｖＢ、ＤｗＢを算出すると共に、デューティ比ＤｕＢ、ＤｖＢ、ＤｗＢを所定の制限値ＤＬに制限した制限デューティ比ＤｕＬ、ＤｖＬ、ＤｗＬを算出し、これらを後述する選択信号形成部６６ｃから入力される選択信号ＳＬによって選択するデューティ演算／制限演算部（トルク制限手段）６５ｕ、６５ｖ及び６５ｗと、制限値ＤＬの設定及び選択信号ＳＬの形成を行う操舵限界位置検出部（操舵限界検出手段）６６と、デューティ演算／制限演算部６５ｕ、６５ｖ及び６５ｗから出力されるデューティ比に基づいてパルス幅変調を行ってパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調回路６７と、このパルス幅変調回路６７から出力される選択パルス幅変調信号が入力されて３相モータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを電動モータ１２に出力するインバータ６８と、を備えている。
【００７９】
デューティ演算／制限演算部６５ｕは、図１０に示すように、ＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕに基づいて正負のデューティ比ＤｕＢを演算するデューティ比演算部６５ａと、このデューティ比演算部６５ａで算出されたデューティ比ＤｕＢを入力される制限値ＤＬに制限するリミッタ６５ｂと、デューティ比演算部６５ａから出力されるディーテュ比ＤｕＢ及びリミッタ６５ｂから出力される制限デューティ比ＤｕＬが入力され、入力される選択信号ＳＬが論理値“０”であるときにデューティ比ＤｕＢを選択し、論理値“１”であるときに制限デューティ比ＤｕＬを選択する選択スイッチ部６５ｃとで構成されている。また、他のデューティ演算／制限演算部６５ｖ及び６５ｗも上記デューティ演算／制限演算部６５ｕと同様の構成を有する。
【００８０】
操舵限界位置検出部６６は、図１１に示すように、上記第１の実施の形態の同一名称部と同様の機能構成を有する、３相／２相変換部６６ａ１及びモータトルク演算部６６ａ２を有しモータトルクＴｍａを検出するモータトルク検出部６６ａと、モータトルクＴｍａからモータトルク変化率ΔＴｍａを演算する微分回路６６ｂと、微分回路６６ｂで演算したモータトルク変化率ΔＴｍａと、後述の制限量／制限時間設定部６６ｅで設定される制限時間ｔＬとに応じて選択信号ＳＬを出力する選択信号形成部６６ｃと、モータ回転数演算部６６ｄ１及び操舵速度演算部６６ｄ２を有する操舵速度検出部（伝達トルク予測手段、操舵速度検出手段）６６ｄと、この操舵速度検出部６６ｄで算出した操舵速度ｄδに応じた制限量ΔｉＬ及び制限時間ｔＬを設定する制限量／制限時間設定部（制限量設定手段、制限時間設定手段）６６ｅと、を備えている。
【００８１】
さらに操舵限界位置検出部６６は、制限量／制限時間設定部６６ｅで算出された制限量ΔｉＬに応じたデューティ比を設定するデューティ比設定部６６ｆを備える。このデューティ比設定部６６ｆは、図１１のブロック中に示すように、制限量設定部６６ｅ２からの制限量ΔｉＬが“０”のときにはリミッタ６５ｂの制限値ＤＬが１００％に設定され、制限量ΔｉＬが増加するとこの増加に応じて制限値ＤＬが徐々に減少するように設定された関数発生器で構成されている。
つまり、この第２の実施の形態における操舵限界位置検出部６６は、ステアリングギヤ８のラック軸８ｃがラックストロークエンドに達するか又はタイヤが縁石等に接触してこれ以上の転舵ができない操舵限界位置となったときに、操舵速度Δδに応じてデューティ比を制限し、且つこの制限を操舵速度Δδに応じた制限時間ｔＬの間行うようになっている。
【００８２】
次に、第２の実施の形態の動作を説明する。
車両が停止状態にあって、ステアリングホイール１が操舵されていない状態では、モータ電流検出回路６０で検出したモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗは“０”であり、３相／２相変換部６６ａ１で算出されるｑ軸電流Ｉｑも“０”となるため、モータトルク演算部６６ａ２で算出されるモータトルクＴｍａも“０”となり、微分回路６６ｂで演算されるモータトルク変化率ΔＴｍａも“０”である。このため、選択信号形成部６６ｃで、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ未満であるので、論理値“０”の選択信号ＳＬがデューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗに出力される。このため、デューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗでデューティ比演算部６５ａから出力されるデューティ比ＤｕB〜ＤｗBが選択されて、これらデューティ比ＤｕB〜ＤｗBがパルス幅変調回路６７に入力されることにより、このパルス幅変調回路６７からインバータ６８を構成する上アーム部及び下アーム部の各スイッチング素子のゲートを駆動するパルス幅変調信号がインバータ６８に供給される。
【００８３】
このとき、車両が停止状態にあって、ステアリングホイール１が操舵されていない状態では、補償後トルク指令値ＩM*′が“０”であるから、デューティ演算／制限演算部６５から出力されるデューティ比ＤｕB〜ＤｗBが０％となり、これに応じたパルス幅変調信号がパルス幅変調回路６７からインバータ６８に供給されるので、このインバータ６８から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”となって、電動モータ１２が停止状態を継続する。
【００８４】
この電動モータ１２の停止状態で、ステアリングホイール１を右切り（又は左切り）操舵する所謂据え切りを行うと、車速Ｖが“０”であるので、操舵トルクＴの増大に応じて早めに大きな値となる操舵補助トルク指令値ＩM*が算出され、この操舵補助指令値ＩM*が加算器３８に出力される。また、操舵によりモータ角加速度αが出力される。
このため、加算器３８によって、指令値補償部２２で算出された指令補償値Ｉｃｏｍが加算されて補償後トルク指令値ＩM*′が算出され、この補償後トルク指令値ＩM*′がｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に供給され、補償後トルク指令値ＩM*′に応じた値のｄ軸目標電流Ｉｄ*及びｑ軸目標電流Ｉｑ*が算出され、これらが２相／３相変換部５４で３相の電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*に変換されてモータ電流制御部２５に出力される。
【００８５】
したがって、モータ電流制御部２５では、モータ電流検出回路６０で検出されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが“０”であるので、減算器６１ｕ〜６１ｗから出力される電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗは電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*がそのままＰＩ電流制御部６２に供給されることにより、このＰＩ電流制御部６２にＰＩ制御処理が行われて、電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗがデューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗに出力される。
【００８６】
この状態では、微分回路６６ｂで演算されるモータトルク変化率ΔＴｍａはモータ角加速度αによる変化率のみなので、操舵限界位置到達時のモータトルク変化率よりは小さく、選択信号形成部６６ｃでは論理値“０”の選択信号ＳＬの出力を継続しており、デューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗでは選択スイッチ部６５ｃでデューティ比演算部６５ａから出力される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに応じたデューティ比ＤｕB〜ＤｗBを選択しているので、これらデューティ比ＤｕB〜ＤｗBに応じたパルス幅変調信号がパルス幅変調回路６７からインバータ６８に供給される。このため、インバータ６８からモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが出力されて電動モータ１２が回転駆動されて、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生され、これが減速ギヤ１１を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｂに伝達されるので、据え切り状態での操舵を軽く行うことができる。
【００８７】
このとき、モータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが急激に増加し、モータ角加速度αが発生しているが、この場合のモータトルク変化率ΔＴｍａは、前述したように操舵限界位置到達時のモータトルク変化率よりは小さく、閾値ΔＴｔｈより小さい値となるので、選択信号形成部６６ｃでは論理値“０”の選択信号ＳＬを継続して出力することにより、デューティ演算／制限演算部６５の選択スイッチ部６５ｃでデューティ比演算部６５ａから出力される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに応じたデューティ比ＤｕB〜ＤｗBを選択する状態が継続される。
【００８８】
その後、車両を発進させると、車速センサ１６で検出される車速Ｖが増加することにより、走行中にステアリングホイール１を操舵したときに、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値ＩＭ＊は図４の操舵補助トルク指令値算出マップで車速Ｖが速くなるほど外側の特性曲線が選択されることになるので、操舵トルクＴの増加に対応する操舵補助トルク指令値ＩM*の増加量が少なくなることにより、電動モータ１２で発生される操舵補助トルクも据え切り時に比較して小さい値となり、車速Ｖに応じた最適の操舵補助トルクを発生させることができる。
【００８９】
この状態から、据え切り状態や車庫入れ等の極低速走行状態でステアリングホイール１を右又は左に操舵限界位置まで比較的速い操舵を行うと、操舵限界位置に達するまでは、前述したように、コントローラ１５で、そのときの操舵トルクセンサ１４で検出される操舵トルクＴに応じたモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが形成されて、これらが電動モータ１２に供給されて、軽い操舵を行うことができる。
【００９０】
このとき、据え切り状態や極低速走行状態での操舵であるので、操舵トルクＴが大きく、パルス幅変調回路６７から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比は略１００％に近い状態となっている。この状態で、ラック軸８ｃの緩衝部材８ｅがストッパ部材８ｆに当接するラックストロークエンドに達したり、タイヤが縁石等に接触したりして操舵限界位置に達すると、ラック軸８ｃの移動が停止されることにより、ピニオン８ｂ、ピニオンシャフト７、ユニバーサルジョイント６、中間シャフト５、ユニバーサルジョイント４、ステアリングシャフト２の出力軸２ｂの回転が停止し、これに応じて減速ギヤ１１を介して電動モータ１２の回転も停止される。
【００９１】
このとき、コントローラ１５では、パルス幅変調回路６７から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比が１００％に近い状態であるため、インバータ６８から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが急増し、且つモータの慣性モーメントによるトルクが加わる。このときのモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗがモータ電流検出回路６０で検出され、モータ角加速度αが角加速度演算部３２で演算されてモータトルク検出部６６ａに供給される。このため、モータトルク検出部６６ａのモータトルク演算部６６ａ２から出力されるモータトルクＴｍａが急勾配で増加する状態となり、微分回路６６ｂから出力されるモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ以上となる。
【００９２】
この閾値ΔＴｔｈ以上となるモータトルク変化率ΔＴｍａが選択信号形成部６６ｃに供給されることにより、この選択信号形成部６６ｃで論理値“１”の選択信号ＳＬがデューティ演算／制限演算部６５の選択スイッチ部６５ｃに出力され、制限時間ｔＬが経過したとき、選択信号ＳＬは“０”にリセットされる。このため、選択スイッチ部６５ｃでリミッタ６５ｂから出力される低デューティ比の制限デューティ比ＤｕL〜ＤｗLが選択されてパルス幅変調回路６７に供給され、このパルス幅変調回路６７で制限デューティ比ＤｕL〜ＤｗLに応じたパルス幅変調信号がインバータ６８に供給される。
したがって、インバータ６８から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが減少されて、電動モータ１２で発生する操舵補助トルクが減少し、中間シャフト５に伝達される伝達トルクのピーク値を抑制することができ、中間シャフト等のトルク伝達部材の耐久性を向上させることができる。
【００９３】
そして、制限デューティ比ＤｕL〜ＤｗLは、操舵速度ｄδに応じて設定される制限値ＤL相当の値であり、また、制限時間ｔＬも操舵速度ｄδに応じて設定される値であって、操舵速度ｄδが比較的大きく、端当て時に中間シャフト５に伝達される伝達トルクが大きいと予測されるときほど制限デューティ比ＤｕL〜ＤｗLが小さな値となり且つ制限時間ｔＬが十分長くなるようにして伝達トルクのピーク値を抑制して伝達トルクを十分低減し、逆に操舵速度ｄδが比較的小さく、伝達トルクが小さいと予測されるときほど制限デューティ比ＤｕL〜ＤｗLの抑制量を小さくし且つ制限時間ｔＬを短くし、伝達トルクのピーク値を抑制しつつ必要な操舵補助トルクを発生させるようにしているから、操舵速度ｄδに応じた過不足のない操舵補助トルクを発生させることができる。
したがって、この場合も、上記第１の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。
【００９４】
なお、この第２の実施の形態においても、コントローラ１５をハードウェアで構成する場合に限定されるものではなく、マイクロコンピュータを適用して操舵補助トルク指令値演算部２１、指令値補償部２２、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４及びモータ電流制御部２５の減算器６１ｕ〜６１ｗ、ＰＩ電流制御部６２、デューティ制御／制限制御部６５、操舵限界位置検出部６６及びパルス幅変調回路６７の機能をソフトウェアで処理することもできる。この場合の処理としては、マイクロコンピュータで図１２に示す操舵補助制御処理及び図１３に示す操舵限界位置検出処理を実行するようにすればよい。
【００９５】
ここで、操舵補助制御処理は、図１２に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎にタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ４１で、後述する操舵限界位置検出処理で設定される操舵限界位置検出フラグＦが操舵限界位置に到達したことを表す“１”にセットされているか否かを判定し、操舵限界位置検出フラグＦが“０”にリセットされているときにはステップＳ４２に移行する。このステップＳ４２では、操舵トルクセンサ１４、車速センサ１６、回転角センサ１７、モータ電流検出回路６０等の各種センサの検出値を読込み、次いでステップＳ４３に移行して、操舵トルクＴをもとに前述した図４に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値ＩM*を算出してからステップＳ４４に移行する。
【００９６】
このステップＳ４４では、モータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出し、次いでステップＳ４５に移行して、モータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出し、次いでステップＳ４６に移行して、収斂性補償部３３と同様にモータ角速度ωに車速Ｖに応じて設定された補償係数Ｋｖを乗算して収斂性補償値Ｉｃを算出してからステップＳ４７に移行する。
このステップＳ４７では、慣性補償部３４と同様に、モータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉを算出し、次いでステップＳ４８に移行してＳＡＴ推定フィードバック部３５と同様にモータ角速度ω及びモータ角加速度αをもとに前述した（２）式の演算を行ってセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する。
【００９７】
次いで、ステップＳ４９に移行して、操舵補助トルク指令値ＩM*にステップＳ４６〜Ｓ４８で算出した収斂性補償値Ｉｃ、慣性補償値Ｉｉ及びセルフアライニングトルクＳＡＴを加算して補償後トルク指令値ＩM*′を算出し、次いでステップＳ５０で算出した補償後トルク指令値ＩM*′にｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４と同様のｄ−ｑ軸指令値演算処理を実行してｄ軸目標電流Ｉｄ*及びｑ軸目標電流Ｉｑ*を算出し、次いでステップＳ５１に移行して２相／３相変換処理を行ってモータ電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*を算出する。
【００９８】
次いで、ステップＳ５２に移行して、モータ電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*からモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを減算して電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗを算出し、次いでステップＳ５３に移行して、電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗについてＰＩ制御処理を行って電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗを算出し、次いでステップＳ５４に移行して算出した電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに基づいてデューティ比ＤｕB〜ＤｗBを演算してからパルス幅変調処理を行ってインバータゲート信号を形成し、次いでステップＳ５５に移行して、形成したインバータゲート信号をインバータ６８に出力してから操舵補助制御処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００９９】
一方、ステップＳ４１の判定結果が、操舵限界位置検出フラグＦが“１”にセットされているときには、操舵限界位置到達時であるものと判断してステップＳ５６に移行して、前述したリミッタ６５ｂと同様に、後述の操舵限界位置検出処理で指定される制限値ＤL相当の制限デューティ比ＤｕL〜ＤｗLを算出した後、これに基づきパルス幅変調処理を行ってインバータゲート信号を形成してから前記ステップＳ５５に移行する。
【０１００】
また、操舵限界位置検出処理は、図１３に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ６１で、操舵限界位置検出フラグＦが“１”に設定されているかを判断し、Ｆ＝１でなければステップＳ６２に移行する。このステップＳ６２では、モータ電流検出回路６０から入力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを読込み、次いでステップＳ６３に移行して、読込んだモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを３相／２相変換処理してｑ軸電流Ｉｑを算出してからステップＳ６４に移行する。
【０１０１】
このステップＳ６４では、算出したｑ軸電流Ｉｑと図１２のステップＳ４５で求められたモータ角加速度αから前述した（３）式に基づき、モータトルクＴｍａを算出する。次いで、ステップＳ６５に移行して、算出したモータトルクＴｍａを微分してモータトルク変化率ΔＴｍａを算出し、次いでステップＳ６６に移行して、算出したモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ以上であるか否かを判定し、ΔＴｍａ≧ΔＴｔｈであるときには操舵限界位置であると判断してステップＳ６７に移行して、回転角センサ１７からモータ回転角θを読み込み、次いでステップＳ６８に移行して、モータ回転角θからモータ回転数Ｎｍを算出しこれに基づいて操舵速度ｄδを算出し、次いで、ステップＳ６９に移行して、制限時間設定部６６ｅ１及び制限量設定部６６ｅ２と同様の手順で、操舵速度ｄδに応じた制限時間ｔＬ及び制限量ΔｉＬを設定し、次いで、ステップＳ７０に移行して、デューティ比設定部６６ｆと同様の手順で制限量ΔｉＬに応じた制限値ＤＬを設定する。
【０１０２】
次いでステップＳ７１に移行してタイマをスタートさせ、操舵限界位置検出フラグＦを“１”に設定した後、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
一方、ステップＳ６６で、ΔＴｍａ＜ΔＴｔｈであるときには操舵限界位置ではないと判断してステップＳ７２に移行して、操舵限界位置検出フラグＦを“０”にリセットしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【０１０３】
また、ステップＳ６１で、操舵限界位置検出フラグＦがＦ＝１であるときには、ステップＳ７５に移行して、ステップＳ７１で起動したタイマのタイマ値が、ステップＳ６９で算出した制限時間ｔＬ相当値に達したか否かを判断し、制限時間ｔＬ相当値に達していなければ、そのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、制限時間ｔＬ相当値に達していれば、ステップＳ７６に移行し、操舵限界位置検出フラグＦをＦ＝０にリセットした後、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【０１０４】
この図１２及び図１３の処理において、図１２のステップＳ４３が電流指令値演算手段に対応し、ステップＳ４４〜Ｓ５５及びインバータ６８がモータ制御手段に対応している。また、図１３のステップＳ６２〜Ｓ６６が操舵限界検出手段に対応し、ステップＳ６７及びＳ６８が伝達トルク予測手段、操舵速度検出手段に対応し、ステップ５５及びＳ５６がトルク制限手段に対応し、ステップＳ６９で、制限量ΔｉＬを算出する処理が制限量設定手段に対応し、制限時間ｔＬを算出する処理が制限時間設定手段に対応している。
【０１０５】
マイクロコンピュータで、図１２の操舵補助制御処理及び図１３の操舵限界位置検出処理を実行することにより、前述した実施形態と同様にラック軸８ｃがラックストロークエンドに達した端当て時やタイヤが縁石等に当接した時などの操舵限界位置に到達した時に、インバータ６８に供給するインバータゲート信号のデューティ比を小さい値に制限することにより、インバータ６８から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを小さい値として電動モータ１２で発生する操舵補助トルクを減少させて、中間シャフト５に伝達される伝達トルクのピーク値を低減させることができ、中間シャフト５の耐久性を向上させることができる。また、伝達トルクの低減量及び低減時間を、操舵速度ｄδに応じて設定しているからこの場合も上記と同様に、端当て時に中間シャフト５に伝達される伝達トルクのピーク値を抑制しつつ、過不足のない操舵補助トルクを発生させることができる。
【０１０６】
なお、上記第２の実施形態においては、デューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗで、デューティ比演算部６５ａでデューティ比ＤｕＢを演算してからリミッタ６５ｂで制限デューティ比ＤｕＬを算出し、これらを選択スイッチ部６５ｃで選択する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ＰＩ電流制御部６２からの電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗをリミッタで制限量ΔｉＬ相当に制限し、この制限した電圧指令値ＶｕＬ〜ＶｗＬと電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗとを選択スイッチ部で選択し、選択された指令値をもとにデューティ比演算部でデューティ比Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを演算するようにしてもよい。
【０１０７】
また、上記第２の実施形態においては、本発明をブラシレスモータに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きモータに適用することも可能であって、この場合には、例えば、電動モータ１２の逆起電力からモータ角速度ωを推定すればよい。
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、モータ回転角に基づきモータ回転数を算出し、このモータ回転数に基づき操舵速度を算出する場合について説明したが、これに限るものではなく、舵角センサを設け、この舵角センサからの操舵角θを微分処理して操舵速度を算出するようにしてもよく、また、モータの逆起電力からモータ角速度ωを推定し、これに基づいて操舵速度を推定するようにしてもよい。
【０１０８】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
この第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、操舵速度ｄδに代えて操舵トルクＴに基づき制限量ΔｉＬ及び制限時間ｔＬを設定するようにしたものである。
図１４は、第３の実施の形態における、コントローラ１５の具体例を示すブロック図である。なお、上記第１の実施の形態と同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
【０１０９】
操舵トルクセンサ１４で検出された操舵トルクＴは、操舵補助トルク指令値演算部２１に入力されると共に、操舵限界位置検出部２６′に入力される。
この操舵限界位置検出部２６′は、図１５に示すように、上記第１の実施の形態と同様の機能構成を有するモータトルク検出部２６ａ、微分回路２６ｂ、選択信号形成部２６ｃ、ゲイン設定部２６ｆを備え、さらに、操舵トルクＴに応じた制限量ΔｉＬ及び制限時間ｔＬを算出する制限量／制限時間設定部２６ｅ′を備える。
【０１１０】
この制限量／制限時間設定部２６ｅ′は、操舵トルクＴに応じた制限時間ｔＬを算出する制限時間設定部（制限時間設定手段）２６ｅ１′と操舵トルクＴに応じた制限量ΔｉＬを算出する制限量設定部（制限量設定手段）２６ｅ２′とを有する。制限時間設定部２６ｅ１′は、図１５のブロック中に示すように、操舵トルクＴが比較的小さなしきい値Ｔ１以下であるときに制限時間ｔＬが“０”に設定され、操舵トルクＴがしきい値Ｔ１を越えて増加するとこの増加に比例して制限時間ｔＬが徐々に増加するように設定された関数発生器で構成されている。
同様に、制限量設定部２６ｅ２′は、図１５のブロック中に示すように、操舵トルクＴが比較的小さなしきい値Ｔ２以下であるときに制限量ΔｉＬが“０”に設定され、操舵トルクＴがしきい値Ｔ２を越えて増加するとこの増加に比例して制限量ΔｉＬが徐々に増加するように設定された関数発生器で構成されている。
【０１１１】
したがって、操舵トルクＴが比較的小さく操舵限界位置に達したときに中間シャフト５に伝達される伝達トルクが比較的小さいと予測されるときには、制限量ΔｉＬは小さく、また制限時間ｔＬも短い。このため、補償後トルク指令値ＩＭ＊′の低減量が比較的少なく、発生される操舵補助トルクの低減量が比較的小さいことから、中間シャフト５に伝達される伝達トルクを抑制しつつ、操舵補助トルクが必要以上に低減されることによりドライバに違和感を与えることを回避することができる。逆に、操舵トルクＴが比較的大きく操舵限界位置に達したときの伝達トルクが比較的大きいと予測されるときには、制限量ΔｉＬは比較的大きく、また制限時間ｔＬも長い。このため、補償後トルク指令値ＩＭ＊′の低減量は比較的大きく、発生される操舵補助トルクは比較的小さいことから、中間シャフト５に伝達される伝達トルクを十分抑制することになって、この場合も、上記第１の実施の形態と同様に、中間シャフト５に伝達される伝達トルクのピーク値を抑制することができ、中間シャフト等のトルク伝達部材の耐久性を向上させることができる。
【０１１２】
また、この第３の実施の形態においては、操舵トルクＴに基づいて制限量ΔｉＬ及び制限時間ｔＬを設定しており、この操舵トルクＴを検出するための操舵トルクセンサ１４は操舵補助トルク指令値ＩＭ＊の算出用に既に搭載されていることから、制限量ΔｉＬ及び制限時間ｔＬを設定するためのセンサを新たに設けることなく実現することができ、コストの増加を伴うことなく実現することができる。
【０１１３】
なお、この第３の実施の形態においても、コントローラ１５をハードウェアで構成する場合に限るものではなく、ソフトウェアで構成してもよい。この場合には、図１６に示すように、上記第１の実施の形態における図９の操舵限界位置検出処理において、ステップＳ２６の処理で、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ以上であるときには操舵限界位置であると判断してステップＳ２７ａに移行して、操舵トルクセンサ１４からの操舵トルクＴを読み込み、次いでステップＳ２９ａに移行して、制限時間設定部２６ｅ１′及び制限量設定部２６ｅ２′と同様の手順で、操舵トルクＴに応じた制限時間ｔＬ及び制限量ΔｉＬを設定し、次いで、ステップＳ３０に移行して、ゲイン設定部２６ｆと同様の手順で制限量ΔｉＬに応じた制限ゲインＧＬを設定し、これを選択ゲインＧｔとすればよい。
また、この第３の実施の形態においても、電動モータ１２としてブラシ付きの直流モータを適用することができることはいうまでもない。
【０１１４】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
この第４の実施の形態は、上記第２の実施の形態において、操舵速度に代えて操舵トルクＴに基づき制限量ΔｉＬ及び制限時間ｔＬを設定するようにしたものである。
図１７は、第４の実施の形態における、コントローラ１５の具体例を示すブロック図である。なお、上記第２の実施の形態と同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
【０１１５】
操舵トルクセンサ１４で検出された操舵トルクＴは、操舵補助トルク指令値演算部２１に入力されると共に、操舵限界位置検出部６６′に入力される。
この操舵限界位置検出部６６′は、図１８に示すように、上記第３の実施の形態と同様の機能構成を有する、モータトルク検出部６６ａ、微分回路６６ｂ、選択信号形成部６６ｃ、デューティ比設定部６６ｆを備えると共に、さらに、操舵トルクＴに応じた制限量ΔｉＬ及び制限時間ｔＬを算出する制限量／制限時間設定部６６ｅ′を備える。
【０１１６】
この制限量／制限時間設定部６６ｅ′は、図１８に示すように、操舵トルクＴに応じた制限時間ｔＬを算出する制限時間設定部（制限時間設定手段）６６ｅ１′と操舵トルクＴに応じた制限量ΔｉＬを算出する制限量設定部（制限量設定手段）６６ｅ２′とを有する。制限時間設定部６６ｅ１′は、図１８のブロック中に示すように、操舵トルクＴが比較的小さなしきい値Ｔ１以下であるときに制限時間ｔＬが“０”に設定され、操舵トルクＴがしきい値Ｔ１を越えて増加するとこの増加に比例して制限時間ｔＬが徐々に増加するように設定された関数発生器で構成されている。
同様に、制限量設定部２６ｅ２′は、図１８のブロック中に示すように、操舵トルクＴが比較的小さなしきい値Ｔ２以下であるときに制限量ΔｉＬが“０”に設定され、操舵トルクＴがしきい値Ｔ２を越えて増加するとこの増加に比例して制限量ΔｉＬが徐々に増加するように設定された関数発生器で構成されている。
【０１１７】
したがって、この場合も操舵トルクＴが比較的小さく、操舵限界位置に達したときに中間シャフト５に伝達される伝達トルクが比較的小さいと予測されるときには、制限量ΔｉＬは小さく、また制限時間ｔＬも短いことから、制限デューティ比が比較的大きくなりインバータ６８から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗの低減量が比較的小さくなって、発生される操舵補助トルクの低減量は比較的小さくなり、また、この制限は比較的短時間で解除されることから、操舵限界位置に達したときの中間シャフト５への伝達トルクを抑制しつつ、操舵補助トルクが必要以上に低減されることによりドライバに違和感を与えることを回避することができる。逆に、操舵トルクＴが比較的大きく、操舵限界位置に達したときの中間シャフト５への伝達トルクが比較的大きいと予測されるときには、制限量ΔｉＬは大きく、また制限時間ｔＬも長いことから、制限デューティ比は比較的小さくなりインバータ６８から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが比較的小さな値に制限され、発生される操舵補助トルクは比較的小さくなり、また、この制限は、比較的長い時間行われることから、操舵限界位置に達したときの伝達トルクを十分抑制することができる。よって、この場合も上記第２の実施形態と同様に、中間シャフト等のトルク伝達部材に伝達される伝達トルクのピーク値を抑制することができ、中間シャフト等のトルク伝達部材の耐久性を向上させることができる。
【０１１８】
また、この場合も、制限量ΔｉＬ及び制限時間ｔＬを設定するためのセンサを新たに設けることなく実現することができるから、コストの増加を伴うことなく実現することができる。
また、この第４の実施の形態においても、コントローラ１５をハードウェアで構成する場合に限るものではなく、ソフトウェアで構成してもよい。この場合には、図１９に示すように、上記第２の実施の形態における図１３の操舵限界位置検出処理において、ステップＳ６６の処理で、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ以上であるときには操舵限界位置であると判断してステップＳ６７ａに移行して、操舵トルクセンタ１４からの操舵トルクＴを読み込み、次いでステップＳ６９ａに移行して、制限時間設定部６６ｅ１′及び制限量設定部６６ｅ２′と同様の手順で、操舵トルクＴに応じた制限時間ｔＬ及び制限量ΔｉＬを設定し、次いで、ステップＳ７０に移行して、制限量ΔｉＬ相当の制限値ＤＬを設定すればよい。
【０１１９】
なお、この第４の実施の形態においても、電動モータ１２としてブラシ付きの直流モータを適用できることはいうまでもない。
また、上記各実施形態においては、操舵速度ｄδ又は操舵トルクＴに応じた制限時間ｔＬ及び制限量ΔｉＬを共に設定し、発生させる操舵補助トルクを抑制すると共に、さらにその抑制の継続時間を変更する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、制限量ΔｉＬは予め設定した固定値とし、操舵速度ｄδ又は操舵トルクＴに応じて制限時間ｔＬのみを変化させるようにしてもよく、逆に、制限時間ｔＬは予め設定した固定値とし、操舵速度ｄδ又は操舵トルクＴに応じて制限量ΔｉＬのみを変化させるようにしてもよい。
【０１２０】
また、上記各実施の形態においては、操舵速度ｄδ及び操舵トルクＴの何れか一方に基づいて、制限時間ｔＬ及び制限量ΔｉＬを設定する場合について説明したが、これに限るものではなく、操舵速度ｄδ及び操舵トルクＴの双方に基づいて制限時間ｔＬ及び制限量ΔｉＬを設定するようにしてもよい。この場合には、例えば、操舵速度ｄδが大きいときほど、また操舵トルクＴが大きいときほど、操舵限界位置に達したときに中間シャフト５に伝達される伝達トルクが大きいことから、操舵速度ｄδが大きく且つ操舵トルクＴが大きいときに制限時間ｔＬ及び制限量ΔｉＬが最大となるように設定し、それ以外の場合は、操舵速度ｄδ及び操舵トルクＴの大小関係に応じて制限時間ｔＬ及び制限量ΔｉＬを設定するようにすればよい。
【０１２１】
また、上記各実施形態においては、ラック軸８ｃに緩衝部材８ｅを設けることにより、端当て時から中間シャフト５にピークトルクが発生するまでの時間を遅延させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、中間シャフト５の両端に取付けたユニバーサルジョイント４及び６のヨーク４ａ，４ｂ及び６ａ，６ｂをプレス成形することにより、高強度の鍛造成形ヨークに対して剛性を低下させて、操舵限界位置への到達時から中間シャフト５にピークトルクが発生するまでの時間を長くすることができる。この場合には、ヨークをプレス成形するので、鍛造成形ヨークより低コストで製作することができると共に、操舵限界位置への到達時から中間シャフト５にピークトルクが発生するまでの時間を長くできるので、演算処理能力の低いマイクロコンピュータ等の演算処理装置を適用することができ、よりコストを低減することができる利点がある。
【０１２２】
また、上記各実施形態においては、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ以上であるときに、操舵限界位置であると判断して、補償後トルク指令値ＩＭ＊′を制限する場合について説明したが、これに限定されるものでなく、図２０に示すように、モータトルク検出部２６ａで演算したモータトルクＴｍａも選択信号生成部２６ｃに入力して、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ以上であり、且つモータトルクＴｍａが所定値（例えば２．０Ｎｍ）以上であるときを操舵限界判定条件としたり、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ以上であり、且つモータトルクＴｍａが所定値（例えば２．０Ｎｍ）以上を所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）継続したときを操舵限界判定条件としたりすることにより、より正確に操舵限界位置到達状態を検出することができる。この場合には、通常操舵時に、車両が例えばベルジアン路（石畳路）等で制動を行うことにより、タイヤから大きな振動荷重が入力されるときがあり、この振動荷重が大きいと電動モータ１２のモータ電流の傾きが大きくなる傾向があるが、タイヤからの振動荷重に対して継続して大きな電流が流れることはないので、この走行状態を誤検出することを確実に防止することができる。
【０１２３】
また、モータトルクＴｍａに代えて図２１に示すように角速度演算部（モータ角速度検出手段）３１で算出されるモータ角速度ωを選択信号形成部２６ｃに供給することにより、モータ角速度ωが所定値以上であり且つモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上であるときを操舵限界判定条件とすることもできる。この場合には、モータ角速度ωとして操舵限界位置到達時のモータ角速度ωは、急激に角速度が低下するので、操舵限界位置となる直前のモータ角速度を使用する。このように、モータ角速度ωを操舵限界判定条件に入れることにより、モータ角速度ωが所定値より小さい状態では、操舵限界位置到達時の衝撃荷重も小さく、中間シャフト５に伝達される伝達トルクのピーク値も小さいので、操舵補助トルク制限を行う必要がないが、モータ角速度ωが所定値以上である場合には、操舵限界位置到達時の衝撃荷重が大きくなるので、中間シャフト５に伝達され伝達トルクのピーク値も大きくなることから操舵補助トルク制限を行って中間シャフト５に伝達されるピークトルクを確実に減少させる。なお、ここでは、図２０及び図２１に示すように、上記第１の実施の形態においてモータトルクＴｍａ或いはモータ角速度ωを用いて操舵限界位置を検出する場合について説明したが、第２から第４の実施の形態においても同様に適用することができる。
【０１２４】
また、操舵トルクＴの変化率を算出する操舵トルク変化率演算手段を設け、当該トルク変化率演算手段で算出した操舵トルクの変化率が操舵限界を判断する閾値以上であるときに操舵限界位置にあると判断するようにしてもよく、また、モータ角加速度が、操舵限界を判断する閾値以上であるとき、操舵限界位置にあると判断するようにしてもよく、さらに、モータトルクの変化率及び操舵トルクＴの変化率が共にそれぞれの閾値以上であり、且つ操舵トルクＴの絶対値が所定値以上であるときに操舵限界位置にあると判断することもできる。さらに、操舵限界位置検出部２６、２６′、６６、６６′の３相／２相変換部２６ａ１又は６６ａ１から出力されるｑ軸電流検出値Ｉｑの変化率を算出し、この変化率が操舵限界を判断する閾値以上であるときに操舵限界位置にあると判断するようにしてもよい。
【０１２５】
また、操舵限界位置が生じるのは、ステアリングホイール１を切り増し方向に操舵する場合のみであることから、モータトルクＴｍａの符号とモータトルク変化率ΔＴｍａの符号とが一致する切り増し状態であり、且つモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ以上であるときを操舵限界判定条件とするようにしてもよく、この場合には、ラックエンドから離れる方向への操舵時にモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴｔｈ以上となった場合の誤検出を確実に防止することができる。
【０１２６】
また、上記各実施形態においては、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３に２相／３相変換部５４を設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、２相／３相変換部５４を省略し、これに代えてモータ電流検出回路６０の出力側に３相／２相変換部を設け、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換し、２つの減算部でｄ軸目標電流Ｉｄ*及びｑ軸目標電流Ｉｑ*とモータのｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとの偏差を算出するようにしてもよい。
【０１２７】
また、上記各実施形態においては、モータトルク検出部２６ａをモータ電流Ｉｑ，Ｉｍとモータ角加速度αとに基づいてモータトルクＴｍａを検出するように構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータ１２の出力軸、減速ギヤ１１の入出力軸等のトルク伝達軸に磁歪式トルクセンサなどのトルクセンサを配設して直接モータトルクＴｍａを検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
【図２】ステアリングギヤの具体的構成を示す一部を断面とした正面図である。
【図３】本発明に係るコントローラの具体例を示すブロック図である。
【図４】車速をパラメータとした、操舵トルクと操舵補助トルク指令値との関係を示す操舵補助トルク指令値算出マップを示す特性線図である。
【図５】セルフアライニングトルクの説明に供する模式図である。
【図６】図３の指令値制限部及び操舵限界位置検出部の具体例を示すブロック図である。
【図７】操舵限界到達時のモータトルク変化を示す信号波形図である。
【図８】第１の実施の形態において、マイクロコンピュータで実行する操舵補助制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】第１の実施の形態において、マイクロコンピュータで実行する操舵限界位置検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
【図１１】図１０の操舵限界位置検出部の具体例を示すブロック図である。
【図１２】第２の実施の形態において、マイクロコンピュータで実行する操舵補助制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施の形態において、マイクロコンピュータで実行する操舵限界位置検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
【図１５】図１４の指令値制限部及び操舵限界位置検出部の具体例を示すブロック図である。
【図１６】第３の実施の形態において、マイクロコンピュータで実行する操舵限界位置検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
【図１８】図１７の操舵限界位置検出部の具体例を示すブロック図である。
【図１９】第４の実施の形態において、マイクロコンピュータで実行する操舵限界位置検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【図２１】本発明のさらに他の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２９】
ＳＭ…ステアリング機構、１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、２ａ…入力軸、２ｂ…出力軸、３…ステアリングコラム、４，６…ユニバーサルジョイント、５…中間シャフト、８…ステアリングギヤ、８ａ…ギヤハウジング、８ｂ…ピニオン、８ｃ…ラック軸、８ｅ…緩衝部材、８ｆ…ストッパ部材、１０…操舵補助機構、１１…減速ギヤ、１２…電動モータ、１４…操舵トルクセンサ、１５…コントロールユニット、１６…車速センサ、１７…回転角センサ、２１…操舵補助トルク指令値演算部、２２…指令値補償部、２３…指令値制限部、２３ａ…ゲイン設定器、２３ｂ…ゲイン設定器、２３ｃ…選択スイッチ部、２３ｄ…ゲイン乗算部、２４…ｄ−ｑ軸電流指令値演算部、２５…モータ電流制御部、２６，２６′…操舵限界位置検出部、２６ａ…モータトルク検出部、２６ｂ…微分回路、２６ｃ…選択信号形成部、２６ｄ…操舵速度検出部、２６ｅ，２６ｅ′…制限量／制限時間設定部、２６ｆ…ゲイン設定部、３１…角速度演算部、３２…角加速度演算部、３３…収斂性補償部、３４…慣性補償部、３５…ＳＡＴ推定フィードバック部、３６〜３８…加算器、６０…モータ電流検出回路、６１ｕ〜６１ｗ…減算部、６２…ＰＩ電流制御部、６３…パルス幅変調回路、６４…インバータ、６６，６６′…操舵限界位置検出部、６６ａ…モータトルク検出部、６６ｂ…微分回路、６６ｃ…選択信号形成部、６６ｄ…操舵速度検出部、６６ｅ，６６ｅ′…制限量／制限時間設定部、６６ｆ…デューティ比設定部、６７…パルス幅変調回路、６８…インバータ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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