JP5263090B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者の操舵操作に基づいて電動モータを駆動制御して操舵アシストトルクを発生する電動パワーステアリング装置に関する。

従来から、電動パワーステアリング装置は、運転者が操舵ハンドルに付与した操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに応じた目標操舵アシストトルクを演算し、この目標操舵アシストトルクが得られるように、電動モータの通電量を制御している。電動モータとしてブラシレスモータを使用した電動パワーステアリング装置も一般化されている。ブラシレスモータは、インバータのスイッチング制御によりＵ相，Ｖ相，Ｗ相への通電が行われる。従って、ブラシレスモータを使用する場合には、各相の位相を制御するために、回転子の回転角（電気角）を検出する回転角センサが設けられる。

回転角センサが故障した場合には、ブラシレスモータの制御が不能となる。そこで、回転角センサが故障した場合には、ブラシレスモータで発生する誘起電圧（逆起電力）に基づいて電気角を推定し、この推定した電気角（推定電気角）を使ってブラシレスモータを駆動制御する電動パワーステアリング装置も知られている。このように推定電気角を使ったブラシレスモータの制御は、センサレス制御と呼ばれている。

センサレス制御においては、ブラシレスモータで発生する誘起電圧と角速度とが比例関係を有することを利用して、誘起電圧から角速度を算出する。そして、センサレス制御の演算周期と角速度とから、１周期あたりにブラシレスモータが回転した角度を求め、１周期前の電気角にこの回転角度を加算（または減算）することで現時点の電気角、つまり、推定電気角を算出する。こうしたセンサレス制御については、例えば、特許文献１に提案されている。

特開２００８−８７７５６号公報

誘起電圧の値は、ブラシレスモータの各相に流れる電流と、各相に印加する電圧と、各相の巻線抵抗値とに基づいて算出できる。しかし、この演算に用いる巻線抵抗値は、予め設定された設計値であって、個々のモータのばらつきや雰囲気温度の変化等により、実際の抵抗値とは相違することがある。このため、算出される誘起電圧の値も実際の値と相違することがあり、そうした場合には良好な電気角の推定精度が得られない。

本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、センサレス制御を行う場合の電気角の推定精度を向上させることにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルからステアリングシャフトに入力された操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するための電動モータと、前記電動モータの実電気角を検出するための回転角センサと、前記回転角センサの異常を検出するセンサ異常検出手段と、前記センサ異常検出手段により前記回転角センサの異常が検出されているとき、前記電動モータの推定電気角を演算する電気角推定手段と、前記操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクに応じた目標操舵アシストトルクを発生させるためのモータ制御値を演算するモータ制御値演算手段と、前記回転角センサの異常が検出されていないときには前記実電気角と前記モータ制御値とに基づいて前記電動モータを駆動制御し、前記回転角センサの異常が検出されているときには前記推定電気角と前記モータ制御値とに基づいて前記電動モータを駆動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おいて、
前記電気角推定手段は、前記電動モータの各相に流れる電流を検出する電流センサと、前記電動モータの各相に印加される電圧を検出する電圧センサと、前記検出された電動モータの各相に流れる電流値と前記電動モータの各相に印加される電圧値と、前記電動モータの各相の巻線抵抗値とに基づいて、前記モータで発生する誘起電圧を演算する誘起電圧演算手段と、前記誘起電圧演算手段により演算された誘起電圧に基づいて前記推定電気角を演算する推定電気角演算手段と、前記電動モータの各相の巻線抵抗値を演算により求める巻線抵抗演算手段と、前記誘起電圧演算手段が誘起電圧の演算に使用する巻線抵抗値を、前記巻線抵抗演算手段により求められた巻線抵抗値に補正する巻線抵抗値補正手段とを備えたことにある。

本発明においては、回転角センサの出力信号に基づいて検出された電動モータの電気角（実電気角）と、操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクに応じた目標操舵アシストトルクを発生させるためのモータ制御値とに基づいて、モータ制御手段が電動モータを駆動制御する。電動モータとしては、例えば、ブラシレスモータが使用される。回転角センサが故障した場合には電動モータの回転を制御できなくなる。そこで、この発明においては、回転角センサの異常を検出するセンサ異常検出手段を備え、センサ異常検出手段により回転角センサの異常が検出された場合には、電気角推定手段が電動モータの推定電気角を演算する。この場合、モータ制御手段は、推定電気角とモータ制御値とに基づいて電動モータを駆動制御する。つまり、センサレス制御を行う。

電気角は、電動モータで発生する誘起電圧により推定することができる。そこで、電気角推定手段は、誘起電圧演算手段と推定電気角演算手段とを備え、誘起電圧演算手段が電動モータの各相に流れる電流値と電動モータの各相に印加される電圧値と電動モータの各相の巻線抵抗値とに基づいてモータで発生する誘起電圧（誘起電圧の値）を演算し、推定電気角演算手段がこの誘起電圧に基づいて推定電気角を演算する。実際の巻線抵抗値は、個々の電動モータのばらつきや雰囲気温度等により一定値とはならない。このため、誘起電圧の演算に使用する巻線抵抗値として、予め設定された設計値を用いた場合には、電気角の推定精度が良好とはならず、電動モータの制御性能が低下してしまう。

そこで、電気角推定手段は、巻線抵抗演算手段と巻線抵抗値補正手段とを備え、巻線抵抗演算手段が電動モータの各相の巻線抵抗値を演算により求め、巻線抵抗値補正手段が誘起電圧の演算に使用する巻線抵抗値を巻線抵抗演算手段により求められた巻線抵抗値に補正する（更新する）。従って、巻線抵抗値を個々の電動モータのばらつきや雰囲気温度に対応させることができ、電気角の推定精度を向上させることができる。この結果、電動モータのセンサレス制御性能が向上する。

また、本発明の他の特徴は、前記巻線抵抗演算手段は、前記電動モータで発生する誘起電圧がゼロとなる車両の状態であるか否かを判定する状態判定手段を備え、前記状態判定手段により電動モータで発生する誘起電圧がゼロとなる車両の状態が検出されているときに、前記電動モータに流れる電流値と前記電動モータに印加される電圧値と前記巻線抵抗値とを使って前記誘起電圧を表した関係式における誘起電圧の値をゼロに設定して前記巻線抵抗値を算出することにある。

電動モータで発生する誘起電圧は、電動モータに流れる電流値と電動モータに印加される電圧値とコイルの巻線抵抗値とを用いた関係式から算出することができる。また、電動モータで発生する誘起電圧は、電動モータの回転子が回転していないときには発生しない。また、電動モータに流れる電流値と電動モータに印加される電圧値は、電流センサと電圧センサとにより検出されるため既知である。そこで、本発明においては、状態判定手段が、電動モータで発生する誘起電圧がゼロとなる車両の状態であるか否かを判定し、誘起電圧がゼロとなる車両の状態が検出されているときに、電動モータに流れる電流値と電動モータに印加される電圧値と巻線抵抗値とを使って誘起電圧を表した関係式における誘起電圧の値をゼロに設定することにより巻線抵抗値を算出する。従って、誘起電圧がゼロとなる車両の状態が検出されているときに、関係式における誘起電圧の値をゼロに設定することで巻線抵抗値を適切に算出できる。また、巻線抵抗値補正手段は、電動モータで発生する誘起電圧がゼロとなる車両の状態が検出されているとき、つまり、電動モータが回転していないときに、巻線抵抗値を補正することができるため、電動モータの位相ずれの影響を生じさせない。

また、本発明の他の特徴は、前記状態判定手段は、前記回転角センサの異常が検出されているとき、保舵状態であるか否かを判定することにより、あるいは、車両が直線走行状態であるか否かを判定することにより、前記電動モータで発生する誘起電圧がゼロとなる車両の状態であるか否かを判定することにある。

保舵状態、あるいは、車両の直線走行状態においては、電動モータの回転子が回転しないため電動モータで発生する誘起電圧はゼロとなる。そこで、本発明においては、保舵状態であるか否かを判定することにより、あるいは、車両が直線走行状態であるか否かを判定することにより、電動モータで発生する誘起電圧がゼロとなる状況を適切に検出することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記状態判定手段は、前記電動モータの各相の誘起電圧の微分値を演算し、少なくとも１相の誘起電圧の微分値の絶対値が保舵判定用基準値以下となる場合に保舵状態であると判定することにある。

保舵状態となる場合は、誘起電圧演算手段により算出された誘起電圧の値は変動（時間的な変動）しないため、誘起電圧の微分値（時間微分値）がゼロとなる。そこで、本発明においては、状態判定手段が、電動モータの各相の誘起電圧の微分値を演算し、少なくとも１相の誘起電圧の微分値の絶対値が保舵判定用基準値以下となる場合に保舵状態であると判定する。このため、センサレス制御における誘起電圧の演算値を利用して、保舵状態を適正かつ簡単に検出することができる。尚、保舵判定用基準値は、ゼロ、あるいは、誘起電圧が発生しない保舵状態であると判定できるゼロ近傍の設定値である。

また、本発明の他の特徴は、前記状態判定手段は、前記電動モータの各相の誘起電圧の微分値を演算し、全ての相の誘起電圧の微分値の絶対値が保舵判定用基準値以下となる場合に保舵状態であると判定することにある。

本発明によれば、保舵状態をさらに厳しく判定するため、電気角の推定精度を一層向上させることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記状態判定手段は、操舵ハンドルの操舵角を表す操舵角情報を取得する操舵角取得手段を備え、前記操舵角取得手段によりに取得された操舵角の微分値である操舵角速度を演算し、前記操舵角速度の絶対値が保舵判定用基準値以下となる場合に保舵状態であると判定することにある。

車両のステアリング装置に操舵角センサが備わっている場合には、操舵角センサにより検出される操舵角の変動の有無から保舵状態か否かを判定することができる。そこで、本発明においては、巻線抵抗演算手段が、操舵角センサにより検出された操舵角の微分値である操舵角速度を演算し、この操舵角速度の絶対値が保舵判定用基準値以下となる場合に保舵状態であると判定して巻線抵抗値を算出する。このため、操舵角センサを利用して保舵状態を適正かつ簡単に検出することができる。尚、保舵判定用基準値は、ゼロ、あるいは、誘起電圧が発生しない保舵状態であると判定できるゼロ近傍の設定値である。

また、本発明の他の特徴は、前記操舵トルクセンサは、ステアリングシャフトに介挿されたトーションバーの入力側回転角と出力側回転角とを検出し、両回転角の差であるトーションバーの捩れ角度に基づいて、前記ステアリングシャフトに入力された操舵トルクを検出するものであり、前記状態判定手段は、前記トーションバーの出力側回転角あるいは入力側回転角の微分値である回転角速度を演算し、前記回転角速度の絶対値が保舵判定用基準値以下となる場合に保舵状態であると判定することにある。

本発明によれば、操舵トルクセンサを利用して、操舵トルクセンサの出力側回転角あるいは入力側回転角の微分値である回転角速度に基づいて保舵状態を判定するため、保舵状態の判定を適正かつ簡単に行うことができる。尚、保舵判定用基準値は、ゼロ、あるいは、誘起電圧が発生しない保舵状態であると判定できるゼロ近傍の設定値である。

また、本発明の他の特徴は、前記状態判定手段は、左右の車輪速を表す車輪速情報を取得する車輪速取得手段を備え、前記車輪速取得手段により取得された左右の車輪速の差が直線走行判定用基準値以下となる場合に車両が直線走行状態であると判定することにある。

本発明によれば、左右の車輪速差に基づいて車両の直線走行状態を判定するため、その判定が容易である。尚、直線走行判定用基準値は、ゼロ、あるいは、誘起電圧が発生しない直線走行状態であると判定できるゼロ近傍の設定値である。

また、本発明の他の特徴は、前記巻線抵抗演算手段は、前記回転角センサの異常が検出されていないときに、前記回転角センサにより検出されるモータ回転角の微分値である回転角速度を演算し、前記回転角速度の絶対値がゼロ近傍判定基準値以下となる場合に、前記電動モータに流れる電流値と前記電動モータに印加される電圧値と前記巻線抵抗値とを使って前記誘起電圧を表した関係式における誘起電圧の値をゼロに設定して前記巻線抵抗値を算出する正常時巻線抵抗演算手段を備えたことにある。

本発明によれば、回転角センサの異常が検出される前から、巻線抵抗値を算出して補正することができる。このため、実際に回転角センサの異常が発生してセンサレス制御に切り替わった場合でも、その時点から高い精度にて電気角を推定することができる。この結果、センサレス制御への移行を良好に行うことができる。尚、ゼロ近傍判定基準値は、ゼロ、あるいは、誘起電圧が発生しない範囲となる回転角速度の設定値である。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 アシストＥＣＵのマイクロコンピュータの処理を表す機能ブロック図である。 電気角推定ルーチンを表すフローチャートである。 巻線抵抗値補正ルーチンを表すフローチャートである。 保舵状態判定サブルーチンを表すフローチャートである。 アシストマップを表すグラフである。 電動モータの回路図である。 第１変形例としての保舵状態判定サブルーチンを表すフローチャートである。 第２変形例としての保舵状態判定サブルーチンを表すフローチャートである。 第３変形例としての保舵状態判定サブルーチンを表すフローチャートである。 第４変形例としての直線走行判定サブルーチンを表すフローチャートである。 第２実施形態としての巻線抵抗値補正ルーチンを表すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置の概略構成を表している。

この電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル１１の操舵操作により転舵輪を転舵するステアリング機構１０と、ステアリング機構１０に組み付けられ操舵アシストトルクを発生する電動モータ２０と、電動モータ２０を駆動するためのモータ駆動回路３０と、電動モータ２０の作動を制御する電子制御装置１００とを主要部として備えている。以下、電子制御装置１００をアシストＥＣＵ１００と呼ぶ。

ステアリング機構１０は、操舵ハンドル１１の回転操作により左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲを転舵するための機構で、操舵ハンドル１１を上端に一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備える。このステアリングシャフト１２の下端には、ピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合って、ラックバー１４とともにラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、タイロッド１５Ｌ，１５Ｒを介して左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲのナックル（図示略）が操舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲは、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。

ラックバー１４には、電動モータ２０が組み付けられている。電動モータ２０は、スター（Ｙ）結線された３相ブラシレスＤＣモータが用いられる。電動モータ２０の回転軸は、ボールねじ機構１６を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲに転舵力を付与して操舵操作をアシストする。ボールねじ機構１６は、減速機および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ２０の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。

ステアリングシャフト１２には、操舵トルクセンサ２１が設けられる。操舵トルクセンサ２１は、例えば、ステアリングシャフト１２の中間部に介装されたトーションバー１２ａの上端部（入力側端）および下端部（出力側端）にそれぞれ組み付けられたレゾルバ２１ａ，２１ｂを備える。レゾルバ２１ａは、トーションバー１２ａの入力側の回転角θｔ１（例えば、基準角度位置に対する回転角）を検出し、レゾルバ２１ｂは、トーションバー１２ａの出力側の回転角θｔ２（基準角度位置に対する回転角）を検出し、それぞれ検出した回転角θｔ１，θｔ２を表す検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。２つの回転角θｔ１，θｔ２の差（θｔ１−θｔ２）は、トーションバー１２ａの捩れ角度に相当する。従って、アシストＥＣＵ１００は、２つの回転角θｔ１，θｔ２の差（θｔ１−θｔ２）を使って、ステアリングシャフト１２に働いた操舵トルクＴｒを検出する。操舵トルクＴｒは、正負の値により操舵ハンドル１１の操作方向が識別される。本実施形態においては、操舵ハンドル１１の右方向への操舵時における操舵トルクＴｒを正の値で、操舵ハンドル１１の左方向への操舵時における操舵トルクＴｒを負の値で示す。従って、操舵トルクＴｒの大きさは、その絶対値の大きさとなる。尚、本実施形態においては、トーションバー１２ａの回転角をレゾルバにより検出するが、エンコーダ等の他の回転角センサにより検出することもできる。

また、ステアリングシャフト１２には、操舵ハンドル１１の回転角を検出する操舵角センサ２３が設けられる。操舵角センサ２３は、操舵ハンドル１１の回転角である操舵角θｈを表す検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。操舵角θｈは、正負の値により操舵ハンドル１１の操作方向が識別される。本実施形態においては、操舵ハンドル１１の中立位置から右方向の操舵角θｈを正の値で、左方向の操舵角θｈを負の値で示す。従って、操舵角θｈの大きさは、その絶対値の大きさとなる。また、操舵角θｈを時間微分した値は、操舵ハンドル１１の操舵角速度ωｈとして利用される。

電動モータ２０には、回転角センサ２２が設けられる。この回転角センサ２２は、電動モータ２０内に組み込まれ、電動モータ２０の回転子の回転角度位置に応じた検出信号を出力するもので、例えば、レゾルバにより構成される。回転角センサ２２は、電動モータ２０の回転角θｍを表す検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。アシストＥＣＵ１００は、この回転角θｍから電動モータ２０の電気角θｅを検出する。尚、電動モータ２０の電気角θｅは、回転角センサ２２により検出された電気角と、後述する推定により求めた電気角との２種類あるため、両者を区別する必要がある場合には、回転角センサ２２により検出された電気角を実電気角θｅａと呼び、推定により求めた電気角を推定電気角θｅｂと呼ぶ。また、本実施形態においては、回転角センサ２２としてレゾルバを使用しているが、エンコーダ等の他の回転角センサを用いることもできる。

モータ駆動回路３０は、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍetal Ｏxide Ｓemiconductor Ｆield Ｅffect Ｔransistor）からなる６個のスイッチング素子３１〜３６により３相インバータ回路を構成したものである。具体的には、第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２とを直列接続した回路と、第３スイッチング素子３３と第４スイッチング素子３４とを直列接続した回路と、第５スイッチング素子３５と第６スイッチング素子３６とを直列接続した回路とを並列接続し、各直列回路における２つのスイッチング素子間（３１−３２，３３−３４，３５−３６）から電動モータ２０への電力供給ライン３７を引き出した構成を採用している。

モータ駆動回路３０には、電動モータ２０に流れる電流を検出する電流センサ３８が設けられる。この電流センサ３８は、各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）ごとに流れる電流をそれぞれ検出し、その検出した電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwに対応した検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。以下、この測定された３相の電流値をモータ電流Ｉuvwと総称する。また、モータ駆動回路３０には、電動モータ２０の端子電圧を検出する電圧センサ３９が設けられる。電圧センサ３９は、各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の端子電圧をそれぞれ検出し、その検出した電圧値Ｖu,Ｖv，Ｖwに対応した検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。以下、この測定された３相の端子電圧をモータ端子電圧Ｖuvwと総称する。

モータ駆動回路３０の各スイッチング素子３１〜３６は、それぞれゲートがアシストＥＣＵ１００に接続され、アシストＥＣＵ１００から出力されるＰＷＭ制御信号によりデューティ比が制御される。これにより電動モータ２０の駆動電圧が目標電圧に調整される。尚、図中に回路記号で示すように、スイッチング素子３１〜３６を構成するＭＯＳＦＥＴには、構造上ダイオードが寄生している。

アシストＥＣＵ１００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主要部として構成される。アシストＥＣＵ１００は、操舵トルクセンサ２１、操舵角センサ２３、回転角センサ２２、電流センサ３８、電圧センサ３９、および、車速を検出する車速センサ２５を接続し、操舵トルクＴｒ、操舵角θｈ、回転角θｍ、モータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉw、モータ端子電圧Ｖu,Ｖv，Ｖw、車速ｖを表す検出信号を入力する。そして、入力した検出信号に基づいて、運転者の操舵操作に応じた最適な操舵アシストトルクが得られるように電動モータ２０に流す指令電流（モータ制御値）を演算し、その指令電流が流れるようにモータ駆動回路３０の各スイッチング素子３１〜３６のデューティ比を制御する。

次に、電動パワーステアリング装置の電源供給系統について説明する。電動パワーステアリング装置は、車載電源装置８０から電源供給される。車載電源装置８０は、定格出力電圧１２Ｖの一般的な車載バッテリである主バッテリ８１と、エンジンの回転により発電する定格出力電圧１４Ｖのオルタネータ８２とを並列接続して構成される。車載電源装置８０には、電源供給元ライン８３と接地ライン８４が接続される。電源供給元ライン８３は、制御系電源ライン８５と駆動系電源ライン８６とに分岐する。制御系電源ライン８５は、アシストＥＣＵ１００に電源供給するための電源ラインとして機能する。駆動系電源ライン８６は、モータ駆動回路３０とアシストＥＣＵ１００との両方に電源供給する電源ラインとして機能する。

制御系電源ライン８５には、イグニッションスイッチ８７が接続される。駆動系電源ライン８６には、主電源リレー８８が接続される。この主電源リレー８８は、アシストＥＣＵ１００からの制御信号によりオンして電動モータ２０への電力供給回路を形成するものである。制御系電源ライン８５は、アシストＥＣＵ１００の電源＋端子に接続されるが、その途中で、イグニッションスイッチ８７よりも負荷側（アシストＥＣＵ１００側）においてダイオード８９を備えている。このダイオード８９は、カソードをアシストＥＣＵ１００側、アノードを車載電源装置８０側に向けて設けられ、電源供給方向にのみ通電可能とする逆流防止素子である。

駆動系電源ライン８６には、主電源リレー８８よりも負荷側において制御系電源ライン８５と接続する連結ライン９０が分岐して設けられる。この連結ライン９０は、制御系電源ライン８５におけるダイオード８９の接続位置よりもアシストＥＣＵ１００側に接続される。また、連結ライン９０には、ダイオード９１が接続される。このダイオード９１は、カソードを制御系電源ライン８５側に向け、アノードを駆動系電源ライン８６側に向けて設けられる。従って、連結ライン９０を介して駆動系電源ライン８６から制御系電源ライン８５には電源供給できるが、制御系電源ライン８５から駆動系電源ライン８６には電源供給できないような回路構成となっている。駆動系電源ライン８６および接地ライン８４は、モータ駆動回路３０の電源入力部に接続される。また、接地ライン８４は、アシストＥＣＵ１００の接地端子にも接続される。

次に、アシストＥＣＵ１００の機能について図２を用いて説明する。図２は、アシストＥＣＵ１００のマイクロコンピュータのプログラム制御により処理される機能を表す機能ブロック図である。アシストＥＣＵ１００は、アシスト電流指令部１０１を備えている。アシスト電流指令部１０１は、図６に示すように、操舵トルクＴｒと車速ｖとに応じて基本アシストトルクＴａｓを設定するための基本アシストマップを記憶する。アシスト電流指令部１０１は、操舵トルクセンサ２１から出力される操舵トルクＴｒ及び車速センサ２５から出力される車速ｖを入力して、この基本アシストマップを参照することにより基本アシストトルクＴａｓを計算する。この場合、基本アシストトルクＴａｓは、操舵トルクＴｒの増加にしたがって増加するとともに車速ｖの増加にしたがって減少する。また、アシスト電流指令部１０１は、操舵角センサ２３により検出される操舵角θｈを入力し、基本アシストトルクＴａｓに対する補償値Ｔｒｔを計算する。補償値Ｔｒｔは、例えば、操舵角θｈに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の基本位置への復帰力と、操舵角θｈを時間微分した操舵角速度ωｈに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の回転に対する抵抗力に対応した戻しトルクとの和で計算される。アシスト電流指令部１０１は、計算した基本アシストトルクＴａｓと補償値Ｔｒｔとの和を目標操舵アシストトルクＴ＊として設定し、この目標操舵アシストトルクＴ＊をトルク定数で除算することにより、ｄ−ｑ座標系におけるｑ軸指令電流Ｉｑ＊を算出する。尚、目標操舵アシストトルクＴ＊の算出にあたっては、補償値Ｔｒｔを加味しないようにしてもよい。

アシストＥＣＵ１００は、電動モータ２０の回転方向をｑ軸とするとともに回転方向と直交する方向をｄ軸とするｄ−ｑ座標系で記述されるベクトル制御によって電動モータ２０の回転を制御する。ｄ軸電流は、電動モータ２０のトルクを発生させるように働かず、弱め界磁制御に使用される。本発明においては、弱め界磁制御については特徴を有さないため、アシスト電流指令部１０１は、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊をゼロ（Ｉｄ＊＝０）に設定するものとする。

このように計算されたｑ軸指令電流Ｉｑ＊とｄ軸指令電流Ｉｄ＊は、フィードバック制御部１０２に出力される。フィードバック制御部１０２は、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊からｑ軸実電流Ｉｑを減算した偏差ΔＩｑを算出し、この偏差ΔＩｑを使った比例積分制御によりｑ軸実電流Ｉｑがｑ軸指令電流Ｉｑ＊に追従するようにｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を計算する。同様に、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊からｄ軸実電流Ｉｄを減算した偏差ΔＩｄを算出し、この偏差ΔＩｄを使った比例積分制御によりｄ軸実電流Ｉｄがｄ軸指令電流Ｉｄ＊に追従するようにｄ軸指令電圧Ｖｄ＊を計算する。

ｑ軸実電流Ｉｑおよびｄ軸実電流Ｉｄは、電動モータ２０のコイルに実際に流れた３相電流の検出値Ｉu，Ｉv，Ｉwをｄ−ｑ座標系の２相電流に変換したものである。この３相電流Ｉu，Ｉv，Ｉwからｄ−ｑ座標系の２相電流Ｉｄ，Ｉｑへの変換は、３相／２相座標変換部１０３によって行われる。３相／２相座標変換部１０３は、電気角選択部１２２から出力される電気角θｅを入力し、その電気角θｅに基づいて、電流センサ３８により検出した３相電流Ｉu，Ｉv，Ｉwをｄ−ｑ座標系の２相電流Ｉｄ，Ｉｑに変換する。電気角選択部１２２については後述するが、回転角センサ２２の異常が検出されていないときは、電動モータ２０の実電気角θｅａを電気角θｅとして出力し、回転角センサ２２の異常が検出されているときは、電動モータ２０の推定電気角θｅｂを電気角θｅとして出力する。

フィードバック制御部１０２により算出されたｑ軸指令電圧Ｖｑ＊とｄ軸指令電圧Ｖｄ＊は、２相／３相座標変換部１０５に出力される。２相／３相座標変換部１０５は、電気角選択部１２２から出力される電気角θｅに基づいて、ｑ軸指令電圧Ｖｑ＊とｄ軸指令電圧Ｖｄ＊を３相指令電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換して、その変換した３相指令電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ制御信号発生部１０６に出力する。ＰＷＭ制御信号発生部１０６は、３相指令電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に対応したＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路３０のスイッチング素子３１〜３６に出力する。これにより電動モータ２０が駆動され、目標操舵アシストトルクＴ＊に追従した操舵アシストトルクがステアリング機構１０に付与される。

回転角センサ２２から出力される回転検出信号は、実電気角変換部１２０とセンサ異常検出部１２１とに出力される。実電気角変換部１２０は、回転角センサ２２により出力される回転検出信号から電動モータ２０の実電気角θｅａを算出し、算出した実電気角θｅａを電気角選択部１２２に出力する。センサ異常検出部１２１は、回転角センサ２２から出力される回転検出信号に基づいて、回転角センサ２２の異常を検出する。回転角センサ２２としてレゾルバを採用した場合には、レゾルバ内の検出用コイルや励磁用コイルが断線したり絶縁不良を起こしたりすることが考えられる。そこで、センサ異常検出部１２１は、検出用コイルの出力信号の振幅を監視し、その振幅が予め設定した許容範囲から外れた場合には、センサ異常と判定する。また、検出用コイルは、出力信号がπ／２だけ位相がずれるように一対設けられるため、２つの出力信号を比較して異常を検出することもできる。例えば、一方の検出用コイルから正弦波信号が出力されているときに、他方の検出用コイルから一定値信号が出力されているときなど、２つの出力信号の組み合わせが矛盾するケースにおいても異常であると判定することができる。センサ異常検出部１２１は、このようにして回転角センサ２２の異常の有無を判定し、異様の有無を表すセンサ異常判定信号Ｆを出力する。センサ異常検出部１２１は、例えば、異常有りと判定した場合には、センサ異常判定信号Ｆを「１」に設定し、異常無しと判定した場合にはセンサ異常判定信号Ｆを「０」に設定する。

回転角センサ２２に異常が発生した場合には、電気角を検出できなくなるため、電動モータ２０の回転制御ができなくなる。そこで、アシストＥＣＵ１００には、回転角センサ２２の異常時においても電動モータ２０の回転制御を継続できるように、電気角推定部１１０を備えている。電気角推定部１１０は、センサ異常検出部１２１からセンサ異常判定信号Ｆ＝１を入力すると作動を開始する。電気角推定部１１０は、その機能に着目すると、各相誘起電圧演算部１１１と、誘起電圧演算部１１２と、推定角速度演算部１１３と、推定電気角演算部１１４と、状態判定部１１５と、巻線抵抗演算部１１６と、巻線抵抗値補正部１１７とから構成される。

各相誘起電圧演算部１１１は、電圧センサ３９から出力されるモータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwを表す検出信号と、電流センサ３８から出力されるモータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwを表す検出信号とを入力し、電動モータ２０の各相で発生する誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwを計算する。

図７に示すように、電動モータ２０のＵ相の誘起電圧をｅu、Ｖ相の誘起電圧をｅv、Ｗ相の誘起電圧をｅwとすると、誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwは次式（１），（２），（３）にて求められる。
ｅu＝Ｖu−Ｉu・Ｒu−Ｖm ・・・（１）
ｅv＝Ｖv−Ｉv・Ｒv−Ｖm ・・・（２）
ｅw＝Ｖw−Ｉw・Ｒw−Ｖm ・・・（３）
ここで、Ｖmは中点電圧、Ｒu，Ｒv，Ｒwは各相のコイルの巻線抵抗値である。中点電圧Ｖmは、Ｖm＝（Ｖu＋Ｖv＋Ｖw）／３として計算すればよい。

各相誘起電圧演算部１１１は、上記の演算式（１），（２），（３）をメモリに記憶しており、この演算式に、電圧センサ３９により検出したモータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwと電流センサ３８により検出したモータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwとを代入することにより誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwを算出する。この場合、正確には、各相のコイルのインダクタンスＬによる電圧分（Ｌ・ｄｉ／ｄｔ）を加えるべきであるが、誘起電圧の計算においてはインダクタンスＬによる影響が非常に小さいため、本実施形態においてはそれをゼロとみなしている。尚、インダクタンスＬによる電圧分（Ｌ・ｄｉ／ｄｔ）を加味して計算するようにしてもよい。

各相誘起電圧演算部１１１は、このように算出した誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwを誘起電圧演算部１１２に出力する。誘起電圧演算部１１２は、各相誘起電圧演算部１１１から入力した３相の誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwを２相のｄ−ｑ座標系における誘起電圧ｅｄ，ｅｑに変換した後に、次式（４）により電動モータ２０で発生する誘起電圧ｅを算出する。
ｅ＝√（ｅｄ^２＋ｅｑ^２） ・・・（４）
尚、誘起電圧ｅは、３相の誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwの絶対値の合計値により算出するようにしてもよい（ｅ＝｜ｅu｜＋｜ｅv｜＋｜ｅw｜）。
誘起電圧演算部１１２は、誘起電圧ｅの演算結果を推定角速度演算部１１３に出力する。

推定角速度演算部１１３は、電動モータ２０で発生する誘起電圧ｅと角速度とが比例関係を有することを利用して、電動モータ２０の角速度を推定するが、電動モータ２０の回転方向を判別する必要があるため、操舵トルクセンサ２１により検出される操舵トルクＴｒの符号を電動モータ２０の回転方向とみなして、次式（５）により電動モータ２０の推定角速度ωｍを算出する。
ωｍ＝ｓｉｇｎ（Ｔｒ）・ｅ／Ｋｅ ・・・（５）
ここで、ｓｉｇｎ（Ｔｒ）は、操舵トルクＴｒの符号（ステアリングシャフト１２に働くトルクの方向）を表し、操舵トルクＴｒが正の値またはゼロであればｓｉｇｎ（Ｔｒ）＝１、操舵トルクＴｒが負の値であればｓｉｇｎ（Ｔｒ）＝−１となる。また、Ｋｅは、電動モータ２０の角速度と誘起電圧との関係を表すモータ誘起電圧定数〔Ｖ／（ｒａｄ／ｓ）〕である。従って、推定角速度ωｍは、電動モータ２０が右方向に回転しているときには正の値をとり、左方向に回転しているときには負の値をとる。

尚、電動モータ２０の回転方向の検出は、操舵トルクＴｒの符号に代えて、操舵トルクセンサ２１におけるトーションバー１２ａの出力側の回転角θｔ２の微分値の符号を用いても良い。また、操舵角センサ２３により検出される操舵角θｈの微分値の符号を用いることもできる。

推定角速度演算部１１３は、推定角速度ωｍの演算結果を推定電気角演算部１１４に出力する。アシストＥＣＵ１００は、マイクロコンピュータにより所定の短い演算周期にて各種の演算処理を行う。電気角推定部１１０も、この演算周期にて推定電気角θｅｂを演算する。この場合、推定電気角演算部１１４は、１周期前の演算タイミングで算出した推定電気角θｅｂ(n-1)を記憶しており、推定角速度演算部１１３から入力した推定角速度ωｍに基づいて、１演算周期のあいだに電動モータ２０の回転子が回転した電気角Δθｅを求め、この電気角Δθｅを直前回に算出した推定電気角θｅｂ（n-1)に加算することにより現在の推定電気角θｅｂ(n)を算出する。
θｅｂ(n)＝θｅｂ（n-1)＋Δθｅ ・・・（６）
Δθｅ＝Ｋｆ・ωｍ
ここでＫｆは、角速度（ｒａｄ／ｓ）から１演算周期のあいだに電動モータ２０が回転する電気角（ｒａｄ）を求めるための定数であり、演算周期（ｓ）に相当する。

この場合、推定電気角θｅｂ（n-1)の初期値は、センサ異常検出部１２１により回転角センサ２２の異常が検出される直前の値としている。推定電気角演算部１１４は、回転角センサ２２の異常が検出されていない時から、実電気角変換部１２０が出力する実電気角θｅａを入力して記憶更新し、センサ異常検出部１２１の出力するセンサ異常判定信号Ｆが回転角センサ２２の異常を表す「１」に切り替わったことを検出すると、異常検出直前の実電気角θｅａを推定電気角θｅｂ（n-1)に設定して、上述した推定電気角θｅｂ(n)の演算を開始する。また、その後は、算出した推定電気角θｅｂ(n)を次の演算周期における式（６）での推定電気角θｅｂ（n-1)として使用するため、推定電気角θｅｂ(n)を推定電気角θｅｂ（n-1)として逐次記憶更新する。

推定電気角演算部１１４は、算出した推定電気角θｅｂを電気角選択部１２２に出力する。電気角選択部１２２は、実電気角θｅａと推定電気角θｅｂとを入力し、センサ異常検出部１２１からセンサ異常判定信号Ｆを読み込んで、センサ異常判定信号Ｆが回転角センサ２２が異常であることを表す「１」である場合には推定電気角θｅｂを選択して電気角θｅとして出力する。また、センサ異常判定信号Ｆが回転角センサ２２が正常であることを表す「０」である場合には実電気角θｅａを選択して電気角θｅとして出力する。

上述したように、推定電気角θｅｂを算出するための誘起電圧ｅは、モータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwと、モータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwと、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwとを演算パラメータとして使って算出される。このうち、モータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwとモータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwとは、電流センサ３８，電圧センサ３９により検出されるものであるため正確である。一方、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwについては、予め定めた設計値であって、個々の電動モータ２０のばらつきや雰囲気温度の変化等により、実際の抵抗値とは相違することがある。

そこで、本実施形態においては、実際の巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwを演算により求め、式（１）〜（３）における演算上の巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwを、実際の巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwに補正（更新）する。

電動モータ２０の回転子が回転していないときには、電動モータ２０の各相において誘起電圧が発生しない。従って、各相における誘起電圧がゼロとなる車両の状態を検出したときに、式（１）〜（３）における演算上の誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwの値をゼロに設定して、モータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwとモータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwとから、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwを算出することができる。

状態判定部１１５は、センサ異常検出部１２１からセンサ異常判定信号Ｆ＝１を入力すると、電動モータ２０で発生する誘起電圧がゼロとなる車両の状態であるか否かの判定を開始する。本実施形態においては、状態判定部１１５は、各相誘起電圧演算部１１１が演算した３相の誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwを入力して、誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwの時間微分値ｅu’，ｅv’，ｅw’を算出し、この微分値の大きさ（絶対値）が１相でもゼロ近傍判定値以下となる場合に、電動モータ２０の回転子が回転していない保舵状態であると判定する。

状態判定部１１５は、保舵状態であるか否かを表す状態判定信号ＳＳを巻線抵抗演算部１１６に出力する。状態判定信号ＳＳは、保舵状態であると判定されているときに「１」に設定され、保舵状態であると判定されていないときに「０」に設定される。巻線抵抗演算部１１６は、状態判定部１１５から出力される状態判定信号ＳＳが「０」になっているあいだは作動しない。そして、状態判定信号ＳＳが「１」になると、つまり、保舵状態が検出されると、電流センサ３８により検出されるモータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwと電圧センサ３９により検出されるモータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwとを読み込み、式（１）〜（３）における誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwの値をゼロに設定して、モータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwとモータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwとから、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwを次式（６），（７），（８）のように算出する。
０＝Ｖu−Ｉu・Ｒu−Ｖm → Ｒu＝（Ｖu−Ｖm）／Ｉu・・・（７）
０＝Ｖv−Ｉv・Ｒv−Ｖm → Ｒv＝（Ｖv−Ｖm）／Ｉv・・・（８）
０＝Ｖw−Ｉw・Ｒw−Ｖm → Ｒw＝（Ｖw−Ｖm）／Ｉw・・・（９）

巻線抵抗演算部１１６は、算出した巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwを巻線抵抗値補正部１１７に出力する。巻線抵抗値補正部１１７は、各相誘起電圧演算部１１１が記憶している式（１），（２），（３）の巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwを、巻線抵抗演算部１１６が算出した巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwに補正する。つまり、式（１），（２），（３）における巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwを、巻線抵抗演算部１１６が算出した巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwに置き換える（更新する）。巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwは、その初期値として予め設定された設計値が記憶されているが、この補正処理により、保舵状態が検出されるたびに新たな値に更新記憶されることになる。

ここで、電気角推定処置と巻線抵抗値補正処理とについてフローチャートを使って説明する。図３は、電気角推定ルーチンを表し、図４は、巻線抵抗値補正ルーチンを表す。両ルーチンは、アシストＥＣＵ１００の電気角推定部１１０により実行されるものであるが、電気角推定ルーチンについては、各相誘起電圧演算部１１１，誘起電圧演算部１１２，推定角速度演算部１１３，推定電気角演算部１１４により実行され、巻線抵抗値補正ルーチンについては、状態判定部１１５，巻線抵抗演算部１１６，巻線抵抗値補正部１１７により実行される。電気角推定ルーチンおよび巻線抵抗値補正ルーチンは、アシストＥＣＵ１００のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、イグニッションスイッチ８７がオンされた後、センサ異常検出部１２１から出力されるセンサ異常判定信号ＦがＦ＝１になると起動し、所定の短い演算周期にて繰り返し実行される。

まず、電気角推定ルーチンについて説明する。電気角推定ルーチンが起動すると、ステップＳ１１において、電圧センサ３９から出力されるモータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwを読み込み、ステップＳ１２において、電流センサ３８から出力されるモータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwを読み込み、ステップＳ１３において、操舵トルクセンサ２１により検出される操舵トルクＴｒを読み込む。続いて、ステップＳ１４において、上述した式（１），（２），（３）を使って、電動モータ２０の各相の誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwを算出する。続いて、ステップＳ１５において、上述した式（４）を使って、電動モータ２０の誘起電圧ｅを算出し、ステップＳ１６において、上述した式（５）を使って、推定角速度ωｍを算出する。続いて、ステップＳ１７において、上述した式（６）を使って、推定電気角θｅｂ(n)を算出する。

電気角推定部１１０は、ステップＳ１７により推定電気角θｅｂ(n)を算出すると、電気角推定ルーチンを一旦終了する。このとき、電気角推定部１１０は、算出した推定電気角θｅｂ(n)を電気角選択部１２２に出力するとともに、次回の演算のために、推定電気角θｅｂ(n)を推定電気角θｅｂ(n-1)として記憶しておく。そして、センサ異常検出部１２１から出力されるセンサ異常判定信号ＦがＦ＝１になっているあいだ、所定の演算周期にて電気角推定ルーチンを実行する。

次に、巻線抵抗値補正ルーチン(図４）について説明する。巻線抵抗値補正ルーチンは、電気角推定ルーチン（図３）と並行して実行される。巻線抵抗値補正ルーチンが起動すると、まず、ステップＳ２０において、保舵状態判定処理が行われる。この保舵状態判定処理は、状態判定部１１５により、図５に示す保舵状態判定サブルーチンに沿って実行される。保舵状態判定サブルーチンが開始されると、状態判定部１１５は、まず、ステップＳ２０１において、各相誘起電圧演算部１１１により計算された誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwを読み込む。続いて、ステップＳ２０２において、誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwの時間微分値ｅu’，ｅv’，ｅw’を算出する。電気角推定部１１０は、所定の短い演算周期にて各種の演算処理を行うため、ここでは、１周期前に各相誘起電圧演算部１１１から読み込んだ誘起電圧ｅu(n-1)，ｅv(n-1)，ｅw(n-1)と、今回の各相誘起電圧演算部１１１から読み込んだ誘起電圧ｅu(n)，ｅv(n)，ｅw(n)との差（ｅu(n)−ｅu(n-1)，ｅv(n)−ｅv(n-1)，ｅw(n)−ｅw(n-1)）を微分値ｅu’，ｅv’，ｅw’として算出する。

続いて、ステップＳ２０３において、Ｕ相の誘起電圧の微分値ｅu’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａ以下であるか否かを判定し、ゼロ近傍判定値Ａ以下である場合には、保舵状態であると判定して、ステップＳ２０６において、状態判定信号ＳＳを「１」に設定する。一方、Ｕ相の誘起電圧の微分値ｅu’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａを越えている場合には、ステップＳ２０４において、Ｖ相の誘起電圧の微分値ｅv’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａ以下であるか否かを判定する。Ｖ相の誘起電圧の微分値ｅv’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａ以下である場合には、保舵状態であると判定して、ステップＳ２０６により状態判定信号ＳＳを「１」に設定する。一方、Ｖ相の誘起電圧の微分値ｅv’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａを越えている場合には、ステップＳ２０５において、Ｗ相の誘起電圧の微分値ｅw’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａ以下であるか否かを判定する。W相の誘起電圧の微分値ｅw’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａ以下である場合には、保舵状態であると判定して、ステップＳ２０６により状態判定信号ＳＳを「１」に設定する。一方、Ｗ相の誘起電圧の微分値ｅw’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａを越えている場合には、保舵状態ではないと判定して、ステップＳ２０７において、状態判定信号ＳＳを「０」に設定する。つまり、３相のうち少なくとも１相の誘起電圧の微分値ｅu’，ｅv’，ｅw’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａ以下である場合には、保舵状態であると判定する。こうして、状態判定信号ＳＳが設定されると、保舵状態判定サブルーチンを抜けて、図３の巻線抵抗値補正ルーチンのステップＳ２１からの処理が行われる。尚、誘起電圧ｅu(n-1)，ｅv(n-1) )，ｅw(n-1)が検出されていない初期においては、時間微分値を求めることができないため保舵状態ではないと判定し、次の演算周期において、今回読み込んだｅu(n)，ｅv(n)，ｅw(n)を、１周期前の誘起電圧ｅu(n-1)，ｅv(n-1)，ｅw(n-1)として使用する。

図４の巻線抵抗値補正ルーチンの説明に戻る。ステップＳ２１からステップＳ２４までの処理は、巻線抵抗演算部１１６により実行される。巻線抵抗演算部１１６は、ステップＳ２１において、状態判定信号ＳＳに基づいて保舵状態か否かを判断する。保舵状態でない場合（ＳＳ＝０）には、巻線抵抗値補正ルーチンをそのまま一旦終了する。保舵状態である場合（ＳＳ＝１）には、ステップＳ２２において、電圧センサ３９から出力されるモータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwを読み込み、ステップＳ２３において、電流センサ３８から出力されるモータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwを読み込む。続いて、ステップＳ２４において、上述した式（７），（８），（９）を使って、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwを計算する。この場合、モータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwが不感帯設定値よりも小さい場合、および、モータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwが不感帯設定値よりも小さい場合には、それに該当する相の巻線抵抗値に関しては計算しないようにするとよい。これは、モータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwやモータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwが小さい場合には、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwの計算誤差が大きくなる可能性があるためである。従って、不感帯設定値は、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwの演算誤差が生じると判断される範囲の境界値に設定される。

続くステップＳ２５からの処理は、巻線抵抗値補正部１１７により実行される。巻線抵抗値補正部１１７は、ステップＳ２５において、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwが設計範囲内（Ｒ１以上で、かつ、Ｒ２以下）であるか否かを判断する。巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwは、個々のバラツキや環境温度により変化するものの、想定される範囲内（設計範囲内）に収まるはずである。従って、ステップＳ２４にて算出された巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwが設計範囲外である場合には、計算結果の信頼性が低い。そこで、巻線抵抗値補正部１１７は、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwが設計範囲内である場合のみ、各相誘起電圧演算部１１１に記憶された演算式（１），（２），（３）における巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwを、ステップＳ２４にて算出された巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwに補正（更新）する。また、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwが設計範囲外である場合には、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwの補正を行うことなく、巻線抵抗値補正ルーチンを一旦終了する。

巻線抵抗値補正ルーチンは、所定の短い演算周期にて繰り返し実行される。従って、電動モータ２０の個体差により巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwが設計値（初期値）と相違する場合であっても、適正な巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwに補正される。また、電動モータ２０の雰囲気温度が変化しても、その変化に追従して巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwが逐次補正される。さらに、巻線抵抗値の計算にあたっては、各相に誘起電圧が発生しない保舵状態を検出し、この保舵状態が検出されているときに演算式（モータ電流とモータ端子電圧と巻線抵抗値とを使って各相の誘起電圧を表した関係式）における各相の誘起電圧の値をゼロに設定して巻線抵抗値を算出するため、巻線抵抗値の計算を適正かつ簡単に行うことができる。しかも、各相の誘起電圧の微分値の絶対値がゼロ近傍判定値Ａ以下となる状態を保舵状態として判定するため、その判定精度が良好である。

これらの結果、本実施形態によれば、電気角の推定精度を向上させることができる。この結果、電動モータ２０のセンサレス制御性能が向上する。また、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwの補正は、電動モータ２０が回転していないときに行われるため、電動モータ２０の位相ずれの影響が生じない。

次に、保舵状態判定処理に関する第１変形例について説明する。図８は、上述の実施形態における保舵状態判定サブルーチン（図５）に代えて実行されるフローチャートを表す。この変形例においては、各相の誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwの時間微分値ｅu’，ｅv’，ｅw’の全てがゼロ近傍となっているときに保舵状態であると判定するものである。以下、変形例については、その処理が上述の実施形態と同じ処理である場合、図面に同一のステップ符号を付して簡単な説明に留める。

第１変形例の保舵状態判定サブルーチンが開始されると、状態判定部１１５は、ステップＳ２０１において、各相誘起電圧演算部１１１により計算された誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwを読み込み、ステップＳ２０２において、その微分値ｅu’，ｅv’，ｅw’を算出する。続いて、ステップＳ２０３において、Ｕ相の誘起電圧の微分値ｅu’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａ以下であるか否かを判定し、「Ｙｅｓ」と判定した場合には、続くステップＳ２０４において、Ｖ相の誘起電圧の微分値ｅv’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａ以下であるか否かを判定し、「Ｙｅｓ」と判定した場合には、更にステップＳ２０５において、Ｗ相の誘起電圧の微分値ｅw’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａ以下であるか否かを判定する。そして、ステップＳ２０５において「Ｙｅｓ」と判定した場合、つまり、各相の誘起電圧の微分値ｅu’，ｅv’，ｅw’の絶対値が全てゼロ近傍判定値Ａ以下となる場合には、ステップＳ２０６において、保舵状態であると判定して状態判定信号ＳＳを「１」に設定する。逆に、１相でも誘起電圧の微分値ｅu’，ｅv’，ｅw’の絶対値がゼロ近傍判定値Ａを越える場合には、ステップＳ２０７において、保舵状態ではないと判定して状態判定信号ＳＳを「０」に設定する。

この第１変形例によれば、保舵状態の判定を厳しく行うようにしているため、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwの演算精度をさらに向上させることができる。このため、電気角の推定精度をさらに向上させることができ、電動モータ２０のセンサレス制御性能が向上する。

次に、保舵状態判定処理に関する第２変形例について説明する。図９は、上述の実施形態における保舵状態判定サブルーチン（図５）に代えて実行されるフローチャートを表す。この第２変形例においては、状態判定部１１５は、各相の誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwに代えて、操舵角センサ２３により検出される操舵角θｈを入力するように構成されている（図２に破線にて示す）。

第２変形例の保舵状態判定サブルーチンが開始されると、状態判定部１１５は、ステップＳ２１１において、操舵角センサ２３により検出される操舵角θｈを読み込み、続くステップＳ２１２において、操舵角θｈを時間微分して操舵角速度ωｈを算出する。続いて、ステップＳ２１３において、操舵角速度ωｈの絶対値がゼロ近傍判定値Ｂ以下であるか否かを判定する。操舵角速度ωｈの絶対値がゼロ近傍判定値Ｂ以下であれば、ステップＳ２０６において、保舵状態であると判定して状態判定信号ＳＳを「１」に設定する。逆に、操舵角速度ωｈの絶対値がゼロ近傍判定値Ｂを越えていれば、ステップＳ２０７において、保舵状態ではないと判定して状態判定信号ＳＳを「０」に設定する。

この第２変形例によれば、操舵角センサ２３を利用して保舵状態を適正かつ簡単に検出することができる。

次に、保舵状態判定処理に関する第３変形例について説明する。図１０は、上述の実施形態における保舵状態判定サブルーチン（図５）に代えて実行されるフローチャートを表す。この第３変形例においては、状態判定部１１５は、各相の誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwに代えて、操舵トルクセンサ２１のレゾルバ２１ｂにより検出される回転角θｔ２を入力するように構成されている（図２に破線にて示す）。

第３変形例の保舵状態判定サブルーチンが開始されると、状態判定部１１５は、ステップＳ２２１において、操舵トルクセンサ２１のレゾルバ２１ｂにより検出される回転角θｔ２を読み込み、続くステップＳ２２２において、回転角θｔ２を時間微分して回転角速度ωｔ２を算出する。続いて、ステップＳ２２３において、回転角速度ωｔ２の絶対値がゼロ近傍判定値Ｃ以下であるか否かを判定する。回転角速度ωｔ２の絶対値がゼロ近傍判定値Ｃ以下であれば、ステップＳ２０６において、保舵状態であると判定して状態判定信号ＳＳを「１」に設定する。逆に、操舵角速度ωｈの絶対値がゼロ近傍判定値Ｃを越えていれば、ステップＳ２０７において、保舵状態ではないと判定して状態判定信号ＳＳを「０」に設定する。

この第３変形例によれば、操舵トルクセンサ２１のレゾルバ２１ｂを利用して保舵状態を適正かつ簡単に検出することができる。尚、レゾルバ２１ｂに代えてレゾルバ２１ａにより検出される回転角θｔ１を使ってもよい。

次に、第４変形例について説明する。巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwの演算は、電動モータ２０で発生する誘起電圧がゼロとなる車両状態において行う必要がある。そのため、上述した実施形態および第１〜第３変形例においては、その車両状態として保舵状態を検出したが、この第４実施形態においては、その車両状態として直線走行状態を検出する。そのため、第４変形例においては、状態判定部１１５は、各相の誘起電圧ｅu，ｅv，ｅwに代えて、図示しない車輪速センサにより検出される右車輪速ｖＲと左車輪速ｖＬとを入力するように構成されている（図２に破線にて示す）。

図１１は、上述の実施形態における保舵状態判定サブルーチン（図５）に代えて実行される直線走行判定サブルーチンを表すフローチャートである。尚、第４変形例においては、図４のメインルーチンのステップＳ２０は、直線走行判定処理となり、ステップＳ２１に判断は、直線走行状態か否かの判定となる。

直線走行判定サブルーチンが開始されると、状態判定部１１５は、ステップＳ２３１において、左右の前輪（左右の後輪でもよい）の車輪速センサにより検出される右車輪速ｖＲと左車輪速ｖＬとを読み込む。続いて、ステップＳ２３２において、右車輪速ｖＲと左車輪速ｖＬとの車輪速差ΔｖＲＬ（＝ｖＲ−ｖＬ）を算出する。続いて、車輪速差ΔｖＲＬの絶対値がゼロ近傍判定値Ｄ以下であるか否かを判定する。車輪速差ΔｖＲＬの絶対値がゼロ近傍判定値Ｄ以下であれば、ステップＳ２３４において、直線走行状態であると判定して状態判定信号ＳＳを「１」に設定する。逆に、車輪速差ΔｖＲＬの絶対値がゼロ近傍判定値Ｄを越えていれば、ステップＳ２３５において、直線走行状態ではないと判定して状態判定信号ＳＳを「０」に設定する。尚、ステップＳ２３１において読み込んだ右車輪速ｖＲと左車輪速ｖＬの何れか一方でもゼロ近傍値であれば、停車中であると判定して、ステップＳ２３５に進むようにする。

この第４変形例によれば、車両の直線走行状態の判定により、電動モータ２０で誘起電圧がゼロとなる状態を判定することができ、その判定が容易である。

次に、第２実施形態について説明する。上述した実施形態（以下、第１実施形態と呼ぶ）および４つの変形例は、回転角センサ２２の異常が検出されているときに、電動モータ２０の巻線抵抗値を演算により求め、この求めた巻線抵抗値を誘起電圧の算出用演算式における巻線抵抗値として更新するものであるが、この第２実施形態は、更に、回転角センサ２２の異常が検出されていないときにも、巻線抵抗値の更新を行うものである。以下、第１実施形態(変形例も含む）に追加する処理について説明する。

図１２は、第２実施形態として、回転角センサ２２の異常が検出されていないときに電気角推定部１１０（特に、巻線抵抗演算部１１６，巻線抵抗値補正部１１７）により実施される巻線抵抗値補正ルーチンを表すフローチャートである。この巻線抵抗値補正ルーチンは、イグニッションスイッチ８７がオンされた後、センサ異常検出部１２１からＦ＝０（異常なし）となるセンサ異常判定信号Ｆが出力されると起動し、所定の短い演算周期にて繰り返し実行される。そして、イグニッションスイッチ８７がオフされると、あるいは、センサ異常判定信号ＦがＦ＝１（異常有り）に切り替わると終了する。尚、第２実施形態においては、巻線抵抗演算部１１６は、回転角センサ２２により検出される回転角θｍを入力するように構成されている（図２に破線にて示す）。

第２実施形態の巻線抵抗値補正ルーチンが起動すると、まず、ステップＳ３１において、回転角センサ２２により検出される回転角θｍを読み込む。続いて、ステップＳ３２において、回転角θｍを時間で微分して回転角速度ωｍａを算出する。電気角推定部１１０は、所定の短い演算周期にて各種の演算処理を行うため、ここでは、１周期前に読み込んだ回転角θｍ(n-1)と、今回読み込んだ回転角θｍ(n)との差（θｍ(n)−θｍ(n-1)）を回転角速度ωｍａとして算出する。以下、この回転角速度ωｍａを推定角速度ωｍと区別するため実回転角速度ωｍａと呼ぶ。

電動モータ２０は、回転子が回転していないときには誘起電圧を発生しない。つまり、回転角速度がゼロとなるときには誘起電圧を発生しない。そこで、ステップＳ３３において、実回転角速度ωｍａの絶対値がゼロ近傍判定値Ｅ以下であるか否かを判定する。このゼロ近傍判定値Ｅは、電動モータ２０で誘起電圧が発生しないと判定できる回転角速度の値であって、ゼロ、あるいは、ゼロに近い値に設定されている。実回転角速度ωｍａの絶対値がゼロ近傍判定値Ｅを越えている場合には、電動モータ２０で誘起電圧が発生しない状態とはいえないため、巻線抵抗値補正ルーチンを一旦終了する。

一方、実回転角速度ωｍａの絶対値がゼロ近傍判定値Ｅ以下である場合には、電動モータ２０で誘起電圧が発生しない状態といえるため、以下、ステップＳ３４からの処理を実施する。このステップＳ３４〜ステップＳ３８の処理は、第１実施形態における巻線抵抗値補正ルーチン（図４）のステップＳ２２〜ステップＳ２６の処理に相当するものである。つまり、ステップＳ３４にて電圧センサ３９から出力されるモータ端子電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwを読み込み、ステップＳ３５にて電流センサ３８から出力されるモータ電流Ｉu，Ｉv，Ｉwを読み込み、ステップＳ３６にて、式（７），（８），（９）を使って巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwを計算する。そして、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwが設計範囲内（Ｒ１以上で、かつ、Ｒ２以下）であれば（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、ステップＳ３８にて、各相誘起電圧演算部１１１に記憶されている演算式における巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwを、ステップＳ３６にて算出された巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwに補正（更新）する。

第２実施形態によれば、回転角センサ２２の異常が検出される前から、巻線抵抗値Ｒu，Ｒv，Ｒwを補正するため、実際に回転角センサ２２の異常が発生してセンサレス制御に切り替わった場合でも、その時点から高い精度にて電気角を推定することができる。この結果、センサレス制御への移行を良好に行うことができる。尚、ステップＳ３１〜Ｓ３６の処理は巻線抵抗演算部１１６により実行され、ステップＳ３７，Ｓ３８の処理は巻線抵抗値補正部１１７により実行される。

以上、本実施形態の電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、推定電気角θｅｂ（n-1)の初期値として、回転角センサ２２の異常が検出される直前の実電気角θｅａの値を用いているが、それに代えて固定値を用いても良い。これは、初期の推定電気角が実電気角と相違していても、電動モータ２０が回転しているうちに、回転子の回転位置が制御上の推定電気角に同期してくるからである。

また、本実施形態においては、回転角センサ２２の異常が検知されているときに巻線抵抗値の補正を行うが、回転角センサ２２の異常が検知されていないときのみにおいて巻線抵抗値の補正を行う構成、例えば、図１２に示した巻線抵抗値補正ルーチンを行う構成であってもよい。

また、本実施形態においては、電動モータ２０の発生するトルクをラックバー１４に付与するラックアシスト式の電動パワーステアリング装置について説明したが、電動モータの発生するトルクをステアリングシャフト１２（トーションバー１２ａより出力側）に付与するコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置であってもよい。

尚、本実施形態における電気角推定部１１０と電流センサ３８と電圧センサ３９とからなる構成が本発明の電気角推定手段に相当する。また、本実施形態における各相誘起電圧演算部１１１と誘起電圧演算部１１２とからなる構成が本発明の誘起電圧演算手段に相当し、推定角速度演算部１１３と推定電気角演算部１１４とからなる構成が本発明の推定電気角演算手段に相当する。また、本実施形態における状態判定部１１５と巻線抵抗演算部１１６とからなる構成が本発明の巻線抵抗演算手段に相当し、巻線抵抗値補正部１１７が本発明の巻線抵抗値補正手段に相当する。また、本実施形態における状態判定部１１５が本発明の状態判定手段に相当する。また、本実施形態におけるアシスト電流指令部１０１が本発明のモータ制御値演算手段に相当し、フィードバック制御部１０２，３相／２相座標変換部１０３，２相／３相座標変換部１０５，ＰＷＭ制御信号発生部１０６とモータ駆動回路３０からなる構成が本発明のモータ制御手段に相当する。また、第２実施形態において図１２に示した巻線抵抗値補正ルーチンを実行する巻線抵抗演算部１１６が本発明の正常時巻線抵抗演算手段に相当する。また、本実施形態におけるゼロ近傍判定値Ａ，Ｂ，Ｃは、ゼロ、あるいは、誘起電圧が発生しない保舵状態であると判定できるゼロ近傍の設定値であり、本発明の保舵判定用基準値に相当する。また、本実施形態におけるゼロ近傍判定値Ｄは、ゼロ、あるいは、誘起電圧が発生しない直線走行状態であると判定できるゼロ近傍の設定値であり、本発明の直線走行判定用基準値に相当する。

１０…ステアリング機構、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１２ａ…トーションバー、２１…操舵トルクセンサ、２１ａ，２１ｂ…レゾルバ、２２…回転角センサ、２３…操舵角センサ、２５…車速センサ、３０…モータ駆動回路、３８…電流センサ、３９…電圧センサ、１００…電子制御装置（アシストＥＣＵ）、１０１…アシスト電流指令部、１０２…フィードバック制御部、１０３…３相／２相座標変換部、１０５…２相／３相座標変換部、１０６…ＰＷＭ制御信号発生部、１１０…電気角推定部、１１１…各相誘起電圧演算部、１１２…誘起電圧演算部、１１３…推定角速度演算部、１１４…推定電気角演算部、１１５…状態判定部、１１６…巻線抵抗演算部、１１７…巻線抵抗値補正部、１２０…実電気角変換部、１２１…センサ異常検出部、１２２…電気角選択部。

Claims (9)

1. 操舵ハンドルからステアリングシャフトに入力された操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、
   ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するための電動モータと、
   前記電動モータの実電気角を検出するための回転角センサと、
   前記回転角センサの異常を検出するセンサ異常検出手段と、
   前記センサ異常検出手段により前記回転角センサの異常が検出されているとき、前記電動モータの推定電気角を演算する電気角推定手段と、
   前記操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクに応じた目標操舵アシストトルクを発生させるためのモータ制御値を演算するモータ制御値演算手段と、
   前記回転角センサの異常が検出されていないときには前記実電気角と前記モータ制御値とに基づいて前記電動モータを駆動制御し、前記回転角センサの異常が検出されているときには前記推定電気角と前記モータ制御値とに基づいて前記電動モータを駆動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おいて、
   前記電気角推定手段は、
   前記電動モータの各相に流れる電流を検出する電流センサと、
   前記電動モータの各相に印加される電圧を検出する電圧センサと、
   前記検出された電動モータの各相に流れる電流値と前記電動モータの各相に印加される電圧値と、前記電動モータの各相の巻線抵抗値とに基づいて、前記モータで発生する誘起電圧を演算する誘起電圧演算手段と、
   前記誘起電圧演算手段により演算された誘起電圧に基づいて前記推定電気角を演算する推定電気角演算手段と、
   前記電動モータの各相の巻線抵抗値を演算により求める巻線抵抗演算手段と、
   前記誘起電圧演算手段が誘起電圧の演算に使用する巻線抵抗値を、前記巻線抵抗演算手段により求められた巻線抵抗値に補正する巻線抵抗値補正手段と
   を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記巻線抵抗演算手段は、
   前記電動モータで発生する誘起電圧がゼロとなる車両の状態であるか否かを判定する状態判定手段を備え、
   前記状態判定手段により電動モータで発生する誘起電圧がゼロとなる車両の状態が検出されているときに、前記電動モータに流れる電流値と前記電動モータに印加される電圧値と前記巻線抵抗値とを使って前記誘起電圧を表した関係式における誘起電圧の値をゼロに設定して前記巻線抵抗値を算出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。
3. 前記状態判定手段は、前記回転角センサの異常が検出されているとき、保舵状態であるか否かを判定することにより、あるいは、車両が直線走行状態であるか否かを判定することにより、前記電動モータで発生する誘起電圧がゼロとなる車両の状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記状態判定手段は、前記電動モータの各相の誘起電圧の微分値を演算し、少なくとも１相の誘起電圧の微分値の絶対値が保舵判定用基準値以下となる場合に保舵状態であると判定することを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記状態判定手段は、前記電動モータの各相の誘起電圧の微分値を演算し、全ての相の誘起電圧の微分値の絶対値が保舵判定用基準値以下となる場合に保舵状態であると判定することを特徴とする請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記状態判定手段は、
   操舵ハンドルの操舵角を表す操舵角情報を取得する操舵角取得手段を備え、
   前記操舵角取得手段によりに取得された操舵角の微分値である操舵角速度を演算し、前記操舵角速度の絶対値が保舵判定用基準値以下となる場合に保舵状態であると判定することを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記操舵トルクセンサは、ステアリングシャフトに介挿されたトーションバーの入力側回転角と出力側回転角とを検出し、両回転角の差であるトーションバーの捩れ角度に基づいて、前記ステアリングシャフトに入力された操舵トルクを検出するものであり、
   前記状態判定手段は、前記トーションバーの出力側回転角あるいは入力側回転角の微分値である回転角速度を演算し、前記回転角速度の絶対値が保舵判定用基準値以下となる場合に保舵状態であると判定することを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
8. 前記状態判定手段は、
   左右の車輪速を表す車輪速情報を取得する車輪速取得手段を備え、
   前記車輪速取得手段により取得された左右の車輪速の差が直線走行判定用基準値以下となる場合に車両が直線走行状態であると判定することを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
9. 前記巻線抵抗演算手段は、
   前記回転角センサの異常が検出されていないときに、前記回転角センサにより検出されるモータ回転角の微分値である回転角速度を演算し、前記回転角速度の絶対値がゼロ近傍判定基準値以下となる場合に、前記電動モータに流れる電流値と前記電動モータに印加される電圧値と前記巻線抵抗値とを使って前記誘起電圧を表した関係式における誘起電圧の値をゼロに設定して前記巻線抵抗値を算出する正常時巻線抵抗演算手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項８の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。

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