【手続補正書】
【提出日】平成29年2月9日(2017.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両の一構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るトルクセンサを示す概略構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る３相電動モータの構成を示す断面図である。
【図４】図３の３相電動モータの巻線構造を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るモータ制御装置の具体的構成を示す回路図である。
【図６】正常時の操舵トルクと操舵補助電流指令値との関係を示す特性線図である。
【図７】異常時の操舵トルクと操舵補助電流指令値との関係を示す特性線図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るモータ電気角検出回路の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る相対オフセット量推定部の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図１０】モータ電気角の原点と出力軸回転角検出値の基準値との関係を説明する波形図である。
【図１１】（ａ）は、モータ電気角原点を推定するためのトルク指令値の一例を示す波形図であり、（ｂ）は（ａ）の指令値による駆動電流を電動モータに入力時のモータ出力トルクの応答波形の一例を示す波形図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る第１推定角補正部の具体的構成を示すブロック図である。
【図１３】電動モータの機械要素の変形特性による負荷トルクとモータ電気角との関係の一例を示す図である。
【図１４】ゼロクロスタイミングでのモータ電気角推定値の補正を説明するための図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る第２推定角補正部の具体的構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６（ａ）及び（ｃ）は、モータ正負回転時の相間逆起電圧波形を示す図であり、（ｂ）及び（ｄ）は、モータ正負回転時の相間逆起電圧波形の振幅の大小関係及び符号の関係を示す図である。
【図１７】相間逆起電圧波形の大小関係及び符号の切り替わりタイミングを示す図である。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る第３推定角補正部の具体的構成を示すブロック図である。
【図１９】第１逆起電圧ＥＭＦ１の波形と第２逆起電圧ＥＭＦ２の波形との関係の一例を示す波形図である。
【図２０】本発明の第４実施形態に係る第４推定角補正部の具体的構成を示すブロック図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
次に、図面に基づき、本発明の第１〜第４実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、寸法の関係や比率等は現実のものとは異なる場合があることに留意すべきである。
また、以下に示す第１〜第４実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
そして、ステータ２２ＳのスロットＳＬに、図４に示す２系統で、その各々の同相の磁極がロータ磁石に対し同位相となる多相モータ巻線となる第１の３相モータ巻線Ｌ１と第２の３相モータ巻線Ｌ２とが巻装されている。第１の３相モータ巻線Ｌ１は、Ｕ相コイルＵ１ａ，Ｕ１ｂ、Ｖ相コイルＶ１ａ，Ｖ１ｂ及びＷ相コイルＷ１ａ，Ｗ１ｂの各一端が互いに接続されてスター結線とされている。さらに、Ｕ相コイルＵ１ａ，Ｕ１ｂ、Ｖ相コイルＶ１ａ，Ｖ１ｂ及びＷ相コイルＷ１ａ，Ｗ１ｂの各他端がモータ制御装置２５に接続されて個別にモータ駆動電流Ｉ１ｕ、Ｉ１ｖ及びＩ１ｗが供給されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、第２の３相モータ巻線Ｌ２は、Ｕ相コイルＵ２ａ，Ｕ２ｂ、Ｖ相コイルＶ２ａ，Ｖ２ｂ及びＷ相コイルＷ２ａ，Ｗ２ｂの各一端が互いに接続されてスター結線とされている。さらに、Ｕ相コイルＵ２ａ，Ｕ２ｂ、Ｖ相コイルＶ２ａ，Ｖ２ｂ及びＷ相コイルＷ２ａ，Ｗ２ｂの他端がモータ制御装置２５に接続されて個別にモータ駆動電流Ｉ２ｕ、Ｉ２ｖ及びＩ２ｗが供給されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
そして、第１の３相モータ巻線Ｌ１の各相コイル部Ｕ１ａ，Ｕ１ｂ、Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ及びＷ１ａ，Ｗ１ｂ並びに第２の３相モータ巻線Ｌ２の各相コイル部Ｕ２ａ，Ｕ２ｂ、Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ及びＷ２ａ，Ｗ２ｂは各ティースＴｅを挟むスロットＳＬに通電電流の方向が同一方向となるように巻回されている。
このように第１の３相モータ巻線Ｌ１の各相コイル部Ｕ１ａ，Ｕ１ｂ、Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ及びＷ１ａ，Ｗ１ｂと、第２の３相モータ巻線Ｌ２の各相コイル部Ｕ２ａ，Ｕ２ｂ、Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ及びＷ２ａ，Ｗ２ｂと、が互いに異なる１２本のティースＴｅ１〜Ｔｅ１２に巻装されている。すなわち、１２本のティースＴｅ１〜Ｔｅ１２に、順次第１系統となる相コイルＵ１ａ，Ｕ１ｂ、Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ及びＷ１ａ，Ｗ１ｂを反時計方向に順に同一の巻回方向で巻装し、次いで、第２系統となる相コイルＵ２ａ，Ｕ２ｂ、Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ及びＷ２ａ，Ｗ２ｂを反時計方向に順に同一の巻回方向で巻装している。さらに、第１系統となる相コイルＵ１ａ，Ｕ１ｂ、Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ及びＷ１ａ，Ｗ１ｂを反時計方向に順に同一の巻回方向で巻装し、最後に、第２系統となる相コイルＵ２ａ，Ｕ２ｂ、Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ及びＷ２ａ，Ｗ２ｂを反時計方向に順に同一の巻回方向で巻装している。このため、第１の３相モータ巻線Ｌ１及び第２の３相モータ巻線Ｌ２の同相のコイル部がロータ２２Ｒの各磁極の永久磁石ＰＭで形成される同一の磁束に同時に鎖交することがないように巻装されている。したがって、第１の３相モータ巻線Ｌ１の各コイル部と第２の３相モータ巻線Ｌ２の各コイル部とで互いの磁気的な干渉を最小限に抑制する磁気回路を構成している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
レゾルバ異常診断部６１は、レゾルバ２３ａの異常を検出し、異常検出信号ＳＡｒを出力する。
また、サブモータ電気角検出回路２３ｃには、図５では図示省略しているが、出力側回転角センサ１３ｃから出力される出力軸回転角検出値θｏｓと、操舵トルクＴと、ＩＧＮスイッチ２８から出力されるイグニッションのＯＮ／ＯＦＦを示すイグニッション信号ＩＧＮとが入力されている。加えて、角度演算部６０からの第１のモータ電気角θｍ１と、レゾルバ異常診断部６１からの異常検出信号ＳＡｒと、電流検出回路３４Ａ及び３４Ｂからのモータ電流検出値Ｉｍと、電圧検出回路４０Ａ及び４０Ｂからのモータ電圧検出値Ｖｍとが入力されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
このサブモータ電気角検出回路２３ｃは、相対オフセット量推定部６２と、モータ電気角推定部６３と、第１推定角補正部６４とを備えている。
相対オフセット量推定部６２は、モータ電気角θｍの原点θｍｄ（以下、「モータ電気角原点θｍｄ」と記載する場合がある）と出力軸回転角検出値θｏｓの基準値θｏｓｒとの相対オフセット量θｏｆｆを推定する。そして、推定した相対オフセット量θｏｆｆをモータ電気角推定部６３に出力する。
モータ電気角推定部６３は、出力側回転角センサ１３ｃの検出した出力軸回転角検出値θｏｓと、ＲＯＭ５１に予め記憶された減速ギア２１の減速比ＲＧｒと、３相電動モータ２２のロータ２２Ｒの極対数Ｐと、相対オフセット量推定部６２で推定した相対オフセット量θｏｆｆとに基づきモータ電気角推定値θｍｅを算出する。そして、算出したモータ電気角推定値θｍｅを第１推定角補正部６４に出力する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
ここで、レゾルバ２３ａ及び角度演算部６０が正常時は、モータ電気角の原点θｍｄが解るので、出力軸回転角検出値の基準値θｏｓｒとの相対オフセット量を容易に推定することが可能である。
なお、基準値θｏｓｒは、システム起動時（ＩＧＮスイッチ２８がＯＦＦからＯＮになった時）の出力軸回転角検出値に極対数Ｐと減速比ＲＧｒとを乗算したものである。
また、モータ電気角θｍを出力軸回転角検出値θｏｓ・極対数Ｐ・減速比ＲＧｒで補うためには、モータ電気角原点θｍｄ（０度）と出力軸回転角検出値の基準値θｏｓｒとを一致させる必要がある。例えば、図１０中に示すように、基準値θｏｓｒとモータ電気角原点θｍｄとが一致していない場合、同図中の一点鎖線に示すように、同図中の実線に示すモータ電気角θｍに対して出力軸回転角検出値θｏｓ・極対数Ｐ・減速比ＲＧｒ（基準値θｏｓｒからの変位量）に角度誤差が生じる。そのため、実際のモータ電気角θｍに対して大きなずれが生じることになる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
そのため、モータ電気角原点θｍｄに対して、出力軸回転角検出値の基準値θｏｓｒがどれだけずれているかを相対オフセット量として求めておき、モータ電気角を推定時は相対オフセット量を加える（相対オフセット量で補正する）必要がある。
第２相対オフセット量推定部７１は、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態となるシステム停止後からＩＧＮスイッチ２８が再びＯＮ状態となるシステム再起動時のレゾルバ異常診断部６１による初期診断にて異常検出信号ＳＡｒが異常ありを示す値であったときに、第２の相対オフセット量θｏｆｆ２を推定する。そして、推定した第２の相対オフセット量θｏｆｆ２をＲＡＭ５０に記憶する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
（第１推定角補正部６４）
第１推定角補正部６４は、図１２に示すように、逆起電圧算出部８０と、ゼロクロスタイミング検出部８１と、角度誤差算出部８２と、第１補正部８３とを備えている。
ここで、出力側回転角センサ１３ｃと３相電動モータ２２の間には減速ギア（ウォームギア）２１をはじめとする機械要素が介在している。例えば、バックラッシや材質の都合により、減速ギア（ウォームギア）２１のコンプライアンスは、非線形の特性を持つ。また、この特性は、経年劣化、吸湿、温度変化により変化する。この特性により、モータ電気角θｍは出力軸回転角検出値θｏｓとは一対一で対応せず、モータ出力が増加するにつれて、電気角推定値θｍｅと実際のモータ電気角θｍとの誤差が増大する。例えば、ウォームギアのコンプライアンス特性は、図１３に示すように、非線形かつヒステリシスを有する。図１３において、Ｘ軸は負荷トルク（モータ出力トルク）であり、Ｙ軸はモータ電気角θｍの変形量Δθである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
（第１実施形態の効果）
（１）第１実施形態に係るモータ制御装置２５は、モータ電気角推定部６３が、ステアリングの舵角（出力軸回転角検出値θｏｓ）を検出する出力側回転角センサ１３ｃで検出される出力軸回転角検出値θｏｓに基づきモータ電気角θｍを推定する。制御演算装置３１及びモータ電気角検出回路２３が、レゾルバ２３ａ及び角度演算部６０が正常時はこれらで検出した第１のモータ電気角θｍ１に基づき３相電動モータ２２を駆動制御する。一方、レゾルバ２３ａ及び角度演算部６０が異常時はモータ電気角推定部６３で推定した第２のモータ電気角θｍ２（第１推定角補正部６４で補正後の値）に基づき３相電動モータ２２を駆動制御する。
この構成であれば、出力側回転角センサ１３ｃで検出される出力軸回転角検出値θｏｓに基づきモータ電気角θｍを推定すること可能である。そして、レゾルバ２３ａ及び角度演算部６０の少なくとも一方が異常時は、推定したモータ電気角θｍ２に基づき多相電動モータを駆動制御することが可能である。
これにより、レゾルバ２３ａ及び角度演算部６０の少なくとも一方が異常時でも３相電動モータ２２の駆動を継続して行うことが可能となる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
（２）第１実施形態に係るモータ制御装置２５は、トルクセンサ１３がステアリング機構に伝達される操舵トルクＴを検出する。出力側回転角センサ１３ｃがステアリングの舵角（出力軸回転角検出値θｏｓ）を検出する。３相電動モータ２２が操舵補助力を発生する。レゾルバ２３ａ及び角度演算部６０が３相電動モータ２２のモータ電気角θｍを検出する。第１及び第２のインバータ回路４２Ａ及び４２Ｂが、３相電動モータ２２に駆動電流を供給する。制御演算装置３１が、トルクセンサ１３で検出した操舵トルクＴとレゾルバ２３ａ及び角度演算部６０で検出したモータ電気角θｍとに基づき第１及び第２のインバータ回路４２Ａ及び４２Ｂを駆動制御する。レゾルバ異常診断部６１が、レゾルバ２３ａ及び角度演算部６０の異常を診断する。モータ電気角推定部６３が、出力側回転角センサ１３ｃで検出した出力軸回転角検出値θｏｓに基づきモータ電気角θｍを推定する。制御演算装置３１が、レゾルバ異常診断部６１でレゾルバ２３ａ及び角度演算部６０の少なくとも一方が異常と診断されると、トルクセンサ１３で検出した操舵トルクＴとモータ電気角推定部６３で推定した第２のモータ電気角θｍ２（第１推定角補正部６４で補正後の値）とに基づき第１及び第２のインバータ回路４２Ａ及び４２Ｂを駆動制御する。
この構成であれば、出力側回転角センサ１３ｃで検出される出力軸回転角検出値θｏｓに基づきモータ電気角θｍを推定すること可能である。そして、レゾルバ２３ａ及び角度演算部６０の少なくとも一方が異常時は、推定したモータ電気角θｍ２に基づき多相電動モータを駆動制御することが可能である。
これにより、レゾルバ２３ａ及び角度演算部６０の少なくとも一方が異常時でも３相電動モータ２２の駆動を継続して行うことが可能となる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
ここで、図１６（ａ）及び（ｃ）に示す相間逆起電圧波形は、図１６（ｂ）及び（ｄ）に示すように、一定の角度範囲（３０度の範囲）において、振幅の大小関係及び符号の関係が一定となる。なお、図１６（ａ）及び（ｃ）において、実線はＵＶ相間逆起電圧ＥＭＦｕｖを示し、破線はＶＷ相間逆起電圧ＥＭＦｖｗを示し、一点鎖線はＷＵ相間逆起電圧ＥＭＦｗｕを示す。
例えば、正方向に回転時のモータ電気角０〜３０度の範囲において、ＶＷ相間逆起電圧ＥＭＦｖｗが一番大きくなり（図１６（ｂ）中の「大」）、ＷＵ相間逆起電圧ＥＭＦｗｕが二番目に大きくなり（図１６（ｂ）中の「中」）、ＵＶ相間逆起電圧ＥＭＦｕｖが一番小さくなる（図１６（ｂ）中の「小」）。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
（変形例）
（１）上記実施形態においては、トルクセンサ１３を構成する出力側回転角センサ１３ｃで検出した出力軸回転角検出値θｏｓに基づきモータ電気角を推定する構成としたが、この構成に限らない。例えば、入力側回転角センサ１３ｂで検出した入力軸回転角θｉｓに基づきモータ電気角を推定するなど、ステアリングホイール１１の操作に伴って回転する軸の回転角を検出するセンサであれば他のセンサで検出した回転角に基づきモータ電気角を推定してもよい。
（２）上記第４実施形態においては、３相電動モータ２２の出力トルクに係る値としてｑ軸電流指令値Ｉｑ*を例に挙げて説明したが、この構成に限らず、出力トルクそのものや他の関連する値などレゾルバ２３ａ及び角度演算部６０に依存しない値であれば他の値を用いてもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2017038487.tif 000001
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2017038487.tif 000002
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2017038487.tif 000003
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2017038487.tif 000004
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2017038487.tif 000005
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2017038487.tif 000006
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2017038487.tif 000007