JP5532294B2 - モータ制御装置および車両用操舵装置 - Google Patents

Description

この発明は、ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置およびそれを備えた車両用操舵装置に関する。車両用操舵装置の一例は、電動パワーステアリング装置である。

ブラシレスモータを駆動制御するためのモータ制御装置は、一般に、ロータの回転角を検出するための回転角センサの出力に応じてモータ電流の供給を制御するように構成されている。回転角センサとしては、一般的には、ロータ回転角（電気角）に対応した正弦波信号および余弦波信号を出力するレゾルバが用いられる。しかし、レゾルバは、高価であり、配線数が多く、また、設置スペースも大きい。そのため、ブラシレスモータを備えた装置のコスト削減および小型化が阻害されるという課題がある。

そこで、回転角センサを用いることなくブラシレスモータを駆動するセンサレス駆動方式が提案されている。センサレス駆動方式は、ロータの回転に伴う誘起電圧を推定することによって、磁極の位相（ロータの電気角）を推定する方式である。ロータ停止時および極低速回転時には、磁極の位相を推定できないので、別の方式で磁極の位相が推定される。具体的には、ステータに対してセンシング信号を注入し、このセンシング信号に対するモータの応答が検出される。このモータ応答に基づいて、ロータ回転位置が推定される。

特開2007-267549号公報

上記のセンサレス駆動方式は、誘起電圧やセンシング信号を用いてロータの回転位置を推定し、その推定によって得られた回転位置に基づいてモータを制御するものである。しかし、この駆動方式は、いずれの用途にも適しているわけではなく、たとえば、車両の舵取り機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置その他の車両用操舵装置の駆動源として用いられるブラシレスモータの制御に適用するための手法は未だ確立されていない。そのため、別の方式によるセンサレス制御の実現が望まれている。

そこで、この発明の目的は、回転角センサを用いない新たな制御方式でモータを制御することができるモータ制御装置およびそれを備えた車両用操舵装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、ロータ（５０）と、このロータに対向するステータ（５５）とを備えたモータ（３）を制御するためのモータ制御装置（５）であって、前記モータによって駆動される駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクを検出するためのトルク検出手段（１）と、前記駆動対象に加えられるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段（２１）と、制御上の回転角である制御角（θ_Ｃ）に従う回転座標系の軸電流値（Ｉ_γ ^＊）で前記モータを駆動する電流駆動手段（３０，３２〜３６）と、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルク（Ｔ ^＊ ）と前記トルク検出手段によって検出されるトルク（Ｔ _Ｓ ）とのトルク偏差（ΔＴ）に応じて、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段（２３）と、所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に加算することによって、制御角の今回値を求める制御角演算手段（２６）と、制御破綻の予兆を検出するための予兆検出手段（４１）と、前記予兆検出手段によって制御破綻の予兆が検出されたときに、モータ制御態様を変更する制御態様変更手段（４２）とを含む、モータ制御装置である。前記予兆検出手段は、前記加算角演算手段によって演算される加算角（α）の絶対値が加算角しきい値（Ｄ２）以上であるという第１条件、前記トルク検出手段によって検出される検出トルク（Ｔ _Ｓ ）の絶対値がトルクしきい値（Ｂ２）以上であるという第２条件、前記トルク偏差（ΔＴ）の絶対値がトルク偏差しきい値（Ａ２）以上であるという第３条件、加算角に対する前記検出トルクの変化量の比（ΔＴ _Ｓ ／α）の絶対値が加算角・トルク変化量比しきい値（Ｃ）以下であるという第４条件、加算角の変化方向と前記検出トルクの変化方向とが予め定められた関係であるという第５条件のうち、少なくとも一つの条件が満たされた場合に、制御破綻の予兆を検出するものである。前記制御態様変更手段は、前記駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクが前記指示トルクを中心に変動するように、前記加算角演算手段によって演算される加算角、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルク、前記制御角演算手段によって演算される制御角、前記電流駆動手段が前記モータを駆動するための前記軸電流値、または前記電流駆動手段が前記軸電流値に応じて前記モータに印加するための指示電圧を変動させるものである。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。

この構成によれば、制御角に従う回転座標系（γδ座標系。以下「仮想回転座標系」といい、この仮想回転座標系の座標軸を「仮想軸」という。）の軸電流値（以下「仮想軸電流値」という。）によってモータが駆動される一方で、制御角は、演算周期毎に加算角を加算することによって更新される。これにより、制御角を更新しながら、すなわち、仮想回転座標系の座標軸（仮想軸）を更新しながら、仮想軸電流値でモータを駆動することによって、必要なトルクを発生させることができる。こうして、回転角センサを用いることなく、モータから適切なトルクを発生させることができる。すなわち、ロータの磁極方向に従う回転座標系（ｄｑ座標系）の座標軸と前記仮想軸とのずれ量（負荷角）が適値に導かれることによって、適切なトルクが発生する。

この発明では、予兆検出手段によって制御破綻の予兆が検出されると、制御態様変更手段によって、モータ制御態様が変更される。この制御態様の変更によって、制御破綻の予兆を報知することができる。制御破綻とは、負荷角を適値に収束させることができない状態をいう。

また、この発明では、駆動対象に加えられるべき指示トルク（モータトルク以外のトルクの指示値）が指示トルク設定手段によって設定される一方で、駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクがトルク検出手段によって検出される。そして、指示トルクと検出トルクとの偏差（トルク偏差）に応じて加算角が演算される。すなわち、前記検出トルクを前記指示トルクに近づけるように前記加算角を演算するフィードバック制御手段が構成されている。これにより、制御角を適切に制御することができ、モータから指示トルクに応じたモータトルクを発生させることができる。

そして、この構成では、次の第１〜第５の条件(1)〜(5)のうちの少なくとも一つが満たされたときに、制御破綻の予兆が検出される。
(1)加算角演算手段によって演算される加算角（α）の絶対値が加算角しきい値（Ｄ２）以上であること
(2)トルク検出手段によって検出される検出トルク（Ｔ_Ｓ）の絶対値がトルクしきい値（Ｂ２）以上であること
(3) 指示トルク設定手段によって設定される指示トルク（Ｔ^＊）とトルク検出手段によって検出されるトルク（Ｔ_Ｓ）とのトルク偏差（ΔＴ）の絶対値がトルク偏差しきい値（Ａ２）以上であること
(4)加算角に対する検出トルクの変化量の比（ΔＴ_Ｓ／α）の絶対値が加算角・トルク変化量比しきい値（Ｃ）以下であること
(5)加算角の変化方向と前記検出トルクの変化方向とが予め定められた関係であること
前記条件(5)における「予め定められた関係」について、具体的に説明する。駆動対象に対して全体として或るトルクを作用させる場合（たとえばモータトルクによって不足のトルクが補われる場合）、モータトルクが増加することによって、駆動対象に加えられるモータトルク以外のトルクは減少する。モータトルクを増加させる場合に加算角を増加させ、モータトルクを減少させる場合に加算角を減少させるような制御が行なわれる場合には、加算角が増加すると、モータトルクが増加し、前記モータトルク以外のトルクが減少する。この場合には、加算角の変化方向と前記検出トルクの変化方向とは一致しない。そこで、両者の変化方向が一致するようになった場合には、制御破綻の予兆であると考えることができる。このようなことから、モータトルクを増加させる場合に加算角を増加させるような制御が行なわれる場合には、前記条件(5)における「予め定められた関係」は、両者の方向が一致する関係となる。

一方、モータトルクを増加させる場合に加算角を減少させ、モータトルクを減少させる場合に加算角を増加させるような制御が行なわれる場合には、加算角が増加すると、モータトルクが減少し、前記モータトルク以外のトルクが増加する。この場合には、加算角の変化方向と前記検出トルクの変化方向とは一致する。そこで、両者の変化方向が一致しなくなった場合には、制御破綻の予兆であると考えることができる。このようなことから、モータトルクを増加させる場合に加算角を減少させるような制御が行なわれる場合には、前記条件(5)における「予め定められた関係」は、両者の方向が不一致な関係となる。

請求項２記載の発明は、ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータを制御するためのモータ制御装置であって、前記モータによって駆動される駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクを検出するためのトルク検出手段と、前記駆動対象に加えられるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段と、制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出されるトルクとのトルク偏差に応じて、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段と、所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に加算することによって、制御角の今回値を求める制御角演算手段と、制御破綻の予兆レベルに応じてモータ制御態様を変更するために、前記加算角演算手段によって演算される加算角の絶対値が増加するに従って増加する減少補正量により加算角の絶対値を減少補正する制御態様変更手段とを含む、モータ制御装置である。
加算角演算手段によって演算される加算角の絶対値が増加していくと、適切なモータトルクを発生させることができる制御角（適値）を飛び越えて制御角が変動する状態に陥り、制御が破綻するおそれがある。そこで、この発明では、加算角演算手段によって演算される加算角の絶対値が増加するに従って増加する減少補正量によって、加算角の絶対値が減少補正される。このため、加算角演算手段によって演算される加算角の絶対値が、制御破綻が生じるおそれのある値に近い値まで増加した場合には、加算角の絶対値の減少補正量が大きくなる。これにより、通常時とは異なるモータトルクが発生する。このように、モータトルクが通常時とは異なる値になることにより、制御破綻の予兆を報知することが可能となる。しかも、加算角絶対値が大きいほど減少補正量が大きくなるので、制御破綻に近づくほど、すなわち、予兆レベルが高まるほど、モータ制御態様の変更が大きくなる。

請求項３記載の発明は、ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータを制御するためのモータ制御装置であって、前記モータによって駆動される駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクを検出するためのトルク検出手段と、前記駆動対象に加えられるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段と、制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出されるトルクとのトルク偏差に応じて、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段と、所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に加算することによって、制御角の今回値を求める制御角演算手段と、制御破綻の予兆の指標となる所定の制御パラメータとしきい値とを比較することにより、制御破綻の予兆を検出するための予兆検出手段と、前記予兆検出手段によって制御破綻の予兆が検出されたときに、前記加算角を所定の目標値(α^＊)まで漸増または漸減させることにより、モータ制御態様を変更する制御態様変更手段（６０）とを含む、モータ制御装置である。
この構成によれば、加算角が所定の目標値まで変化することにより、モータの動作が変化するので、制御破綻の予兆を報知できる。また、加算角が漸次的に変化するので、制御態様をスムーズに変化させることができる。また、制御破綻またはその予兆が生じた後も、モータを動作させることができる。

請求項４記載の発明は、前記制御態様変更手段（７０）は、制御破綻の予兆が検出されたときに、前記電流駆動手段が前記モータを駆動するための前記軸電流値、または前記電流駆動手段が前記軸電流値に応じて前記モータに印加するための指示電圧を所定の目標値まで漸増または漸減させるものである、請求項３記載のモータ制御装置である。
この構成によれば、軸電流値または指示電圧が所定の目標値まで変化することにより、モータの動作が変化するので、制御破綻またはその予兆を報知できる。また、軸電流値または指示電圧が漸次的に変化するので、制御態様をスムーズに変化させることができる。また、制御破綻またはその予兆が生じた後も、モータを動作させることができる。

請求項５記載の発明は、ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータを制御するためのモータ制御装置であって、前記モータによって駆動される駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクを検出するためのトルク検出手段と、前記駆動対象に加えられるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段と、制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出されるトルクとのトルク偏差に応じて、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段と、所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に加算することによって、制御角の今回値を求める制御角演算手段と、制御破綻の予兆の指標となる所定の制御パラメータとしきい値とを比較することにより、制御破綻の予兆を検出するための予兆検出手段と、前記予兆検出手段によって制御破綻の予兆が検出されたときに、前記電流駆動手段が前記モータを駆動するための前記軸電流値、または前記電流駆動手段が前記軸電流値に応じて前記モータに印加するための指示電圧を所定の目標値まで漸増または漸減させることにより、モータ制御態様を変更する制御態様変更手段とを含む、モータ制御装置である。
請求項６記載の発明は、前記制御パラメータ（Ｔ_Ｓ）が第１しきい値（Ｅ_th1）を超えると制御破綻の予兆を検出し、前記制御パラメータが前記第１しきい値よりも小さい第２しきい値（Ｅ_th2）未満となると制御破綻の予兆がなくなったと判定する、請求項３〜５のいずれか一項に記載のモータ制御装置である。
この構成によれば、制御破綻またはその予兆の検出と、それらからの復帰の検出とにヒステリシスを与えることができる。これにより、制御破綻またはその予兆に関する検出結果が頻繁に変わることを抑制できるから、制御の安定化を図ることができる。

前記制御パラメータとしては、前記加算角、前記検出トルク、前記トルク偏差、前記加算角に対する検出トルクの変化量の比などを例示することができる。
請求項７記載の発明は、車両の舵取り機構（２）に駆動力を付与するモータと、前記モータを制御する請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ制御装置とを含む、車両用操舵装置である。この構成によれば、制御破綻が発生する前に、制御破綻の予兆を報知することが可能な車両用操舵装置が得られる。

この場合に、前記トルク検出手段は、前記車両の操向のために操作される操作部材（１０）に加えられる操舵トルクを検出するものであってもよい。また、前記指示トルク設定手段は、操舵トルクの目標値としての指示操舵トルクを設定するものであってもよい。そして、前記加算角演算手段は、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクとの偏差に応じて前記加算角を演算するものであってもよい。

この構成によれば、指示操舵トルクが設定され、この指示操舵トルクと操舵トルク（検出値）との偏差に応じて前記加算角が演算される。これにより、操舵トルクが当該指示操舵トルクとなるように加算角が定められ、それに応じた制御角が定められることになる。したがって、指示操舵トルクを適切に定めておくことによって、モータから適切な駆動力を発生させて、これを舵取り機構に付与することができる。すなわち、ロータの磁極方向に従う回転座標系（ｄｑ座標系）の座標軸と前記仮想軸とのずれ量（負荷角）が指示操舵トルクに応じた値に導かれる。その結果、適切なトルクがモータから発生され、運転者の操舵意図に応じた駆動力を舵取り機構に付与できる。

操作部材と舵取り機構とが機械的に結合された車両用操舵装置（たとえば、電動パワーステアリング装置）では、モータの駆動力は舵取り機構にアシストトルク（操舵補助力）として与えられる。このアシストトルクを、モータ負荷（負荷トルク）から減じた値が、運転者が操作部材に与えるべき操舵トルクとなる。たとえば、操舵角が大きくなり、モータが出力可能な最大アシストトルクよりも負荷トルクが大きくなった場合には、負荷角の適値が存在しなくなるため、制御が破綻する。制御が破綻すると、操舵トルクが急激に変化して、操作部材に対して不意に衝撃が発生するおそれがある。この衝撃は、車両の運行上の問題となるものではないが、運転者が驚く可能性がある。この発明の構成を採用すれば、制御が破綻する前に、モータ制御態様が変更されることによって若干の違和感（振動や操舵トルクの変化）を生じさせることができ、これによって、制御破綻の予兆を運転者に報知することができる。したがって、その後に制御破綻により操作部材に衝撃が発生したとしても、運転者はこのような衝撃を予測できるため、驚かなくなる。

前記モータ制御装置は、前記操作部材の操舵角を検出する操舵角検出手段（４）をさらに含み、前記指示トルク設定手段は、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角に応じて指示操舵トルクを設定するものであることが好ましい。この構成によれば、操作部材の操舵角に応じて指示操舵トルクが設定されるので、操舵角に応じた適切なトルクをモータから発生させることができ、運転者が操作部材に加える操舵トルクを操舵角に応じた値へと導くことができる。これにより、良好な操舵感を得ることができる。

前記指示トルク設定手段は、前記車両の車速を検出する車速検出手段（６）によって検出される当該車速に応じて指示操舵トルクを設定するものであってもよい。この構成によれば、車速に応じて指示操舵トルクが設定されるので、いわゆる車速感応制御を行うことができる。その結果、良好な操舵感を実現できる。たとえば、車速が大きいほど、すなわち、高速走行時ほど指示操舵トルクを小さく設定することより、すぐれた操舵感が得られる。

この発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。 モータの構成を説明するための図解図である。 前記電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。 操舵角に対する指示操舵トルクの特性例を示す図である。 操舵トルクリミッタの働きを説明するための図である。 γ軸指示電流値の設定例を示す図である。 加算角リミッタの働きを説明するためのフローチャートである。 予兆検出部、制御態様変更部、破綻検出部および復帰制御部によって実行される全体的な処理（監視制御処理）の手順を示すフローチャートである。 破綻検出部によって実行される破綻検出処理の手順を示すフローチャートである。 予兆検出部によって実行される予兆検出処理の手順を示すフローチャートである。 この発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。 加算角補正部の入出力特性を示すグラフである。 加算角補正部の働きを説明するための図である。 この発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。 破綻検出部および加算角補正部の働きを説明するためのフローチャートである。 この発明の第４の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。 破綻検出部および指示電流値補正部の働きを説明するためのフローチャートである。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置の一例）の電気的構成を説明するためのブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、車両を操向するための操作部材としてのステアリングホイール１０に加えられる操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１と、車両の舵取り機構２に減速機構７を介して操舵補助力を与えるモータ３（ブラシレスモータ）と、ステアリングホイール１０の回転角である操舵角を検出する舵角センサ４と、モータ３を駆動制御するモータ制御装置５と、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の速度を検出する車速センサ６と、制御破綻の予兆の発生を運転者に警告するための警告装置４０とを備えている。

モータ制御装置５は、トルクセンサ１が検出する操舵トルク、舵角センサ４が検出する操舵角および車速センサ６が検出する車速に応じてモータ３を駆動することによって、操舵状況および車速に応じた適切な操舵補助を実現する。
モータ３は、この実施形態では、三相ブラシレスモータであり、図２に図解的に示すように、界磁としてのロータ５０と、このロータ５０に対向するステータ５５に配置されたＵ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線５１，５２，５３とを備えている。モータ３は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。

各相のステータ巻線５１，５２，５３の方向にＵ軸、Ｖ軸およびＷ軸をとった三相固定座標（ＵＶＷ座標系）が定義される。また、ロータ５０の磁極方向にｄ軸（磁極軸）をとり、ロータ５０の回転平面内においてｄ軸と直角な方向にｑ軸（トルク軸）をとった二相回転座標系（ｄｑ座標系。実回転座標系）が定義される。ｄｑ座標系は、ロータ５０とともに回転する回転座標系である。ｄｑ座標系では、ｑ軸電流のみがロータ５０のトルク発生に寄与するので、ｄ軸電流を零とし、ｑ軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ５０の回転角（ロータ角）θ_Ｍは、Ｕ軸に対するｄ軸の回転角である。ｄｑ座標系は、ロータ角θ_Ｍに従う実回転座標系である。このロータ角θ_Ｍを用いることによって、ＵＶＷ座標系とｄｑ座標系との間での座標変換を行うことができる。

一方、この実施形態では、制御上の回転角を表す制御角θ_Ｃが導入される。制御角θ_Ｃは、Ｕ軸に対する仮想的な回転角である。この制御角θ_Ｃに対応する仮想的な軸をγ軸とし、このγ軸に対して９０°進んだ軸をδ軸として、仮想二相回転座標系（γδ座標系。仮想回転座標系）を定義する。制御角θ_Ｃがロータ角θ_Ｍに等しいとき、仮想回転座標系であるγδ座標系と実回転座標系であるｄｑ座標系とが一致する。すなわち、仮想軸としてのγ軸は実軸としてのｄ軸と一致し、仮想軸としてのδ軸は実軸としてのｑ軸と一致する。γδ座標系は、制御角θ_Ｃに従う仮想回転座標系である。ＵＶＷ座標系とγδ座標系との座標変換は、制御角θ_Ｃを用いて行うことができる。

制御角θ_Ｃとロータ角θ_Ｍとの差を負荷角θ_Ｌ（＝θ_Ｃ−θ_Ｍ）と定義する。
制御角θ_Ｃに従ってγ軸電流Ｉ_γをモータ３に供給すると、このγ軸電流Ｉ_γのｑ軸成分（ｑ軸への正射影）がロータ５０のトルク発生に寄与するｑ軸電流Ｉ_ｑとなる。すなわち、γ軸電流Ｉ_γとｑ軸電流Ｉ_ｑとの間に、次式(1)の関係が成立する。
Ｉ_ｑ＝Ｉ_γ・sinθ_Ｌ …(1)
再び図１を参照する。モータ制御装置５は、マイクロコンピュータ１１と、このマイクロコンピュータ１１によって制御され、モータ３に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）１２と、モータ３の各相のステータ巻線に流れる電流を検出する電流検出部１３とを備えている。

電流検出部１３は、モータ３の各相のステータ巻線５１，５２，５３に流れる相電流Ｉ_Ｕ，Ｉ_Ｖ，Ｉ_Ｗ（以下、総称するときには「三相検出電流Ｉ_ＵＶＷ」という。）を検出する。これらは、ＵＶＷ座標系における各座標軸方向の電流値である。
マイクロコンピュータ１１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、操舵トルクリミッタ２０と、指示操舵トルク設定部２１と、トルク偏差演算部２２と、ＰＩ（比例積分）制御部２３と、加算角リミッタ２４と、制御角演算部２６と、指示電流値生成部３０と、電流偏差演算部３２と、ＰＩ制御部３３と、γδ／ＵＶＷ変換部３４と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部３５と、ＵＶＷ／γδ変換部３６と、予兆検出部４１と、制御態様変更部４２と、破綻検出部４３と、復帰制御部４４とが含まれている。

指示操舵トルク設定部２１は、舵角センサ４によって検出される操舵角と、車速センサ６によって検出される車速とに基づいて、指示操舵トルクＴ^＊を設定する。たとえば、図４に示すように、操舵角が正の値（右方向へ操舵した状態）のとき指示操舵トルクＴ^＊は正の値（右方向へのトルク）に設定され、操舵角が負の値（左方向へ操舵した状態）のとき指示操舵トルクＴ^＊は負の値（左方向へのトルク）に設定される。そして、操舵角の絶対値が大きくなるに従って、その絶対値が大きくなるように（図４の例では非線型に大きくなるように）指示操舵トルクＴ^＊が設定される。ただし、所定の上限値（正の値。たとえば、＋６Ｎｍ）および下限値（負の値。たとえば−６Ｎｍ）の範囲内で指示操舵トルクＴ^＊の設定が行われる。また、指示操舵トルクＴ^＊は、車速が大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定される。すなわち、車速感応制御が行われる。

操舵トルクリミッタ２０は、トルクセンサ１によって検出される操舵トルクＴ_Ｓを所定の上限飽和値＋Ｔ_max（＋Ｔ_max＞０。たとえば＋Ｔ_max＝７Ｎｍ）と下限飽和値−Ｔ_max（−Ｔ_max＜０。たとえば−Ｔ_max＝−７Ｎｍ）との間に制限する。具体的には、操舵トルクリミッタ２０は、図５に示すように、上限飽和値＋Ｔ_maxと下限飽和値−Ｔ_maxの間では、トルクセンサ１の検出操舵トルクＴ_Ｓをそのまま出力する。また、操舵トルクリミッタ２０は、トルクセンサ１の検出操舵トルクＴ_Ｓが上限飽和値＋Ｔ_max以上であれば、上限飽和値＋Ｔ_maxを出力する。そして、操舵トルクリミッタ２０は、トルクセンサ１の検出操舵トルクＴ_Ｓが下限飽和値−Ｔ_max以下であれば、下限飽和値−Ｔ_maxを出力する。飽和値＋Ｔ_maxおよび−Ｔ_maxは、トルクセンサ１の出力信号が安定な領域（信頼性のある領域）の境界を画定するものである。つまり、トルクセンサ１の出力信号は、上限飽和値Ｔ_maxを超える区間、および下限飽和値−Ｔ_maxを下回る区間では不安定であり、実際の操舵トルクに対応しなくなる。換言すれば、飽和値＋Ｔ_max，−Ｔ_maxは、トルクセンサ１の出力特性に応じて定められる。操舵トルクリミッタ２０によって制限処理を受けた操舵トルクを、トルクセンサ１によって検出された操舵トルク（「検出操舵トルクＴ_Ｓ」）と区別するために、「検出操舵トルクＴ」ということにする。

トルク偏差演算部２２は、指示操舵トルク設定部２１によって設定される指示操舵トルクＴ^＊とトルクセンサ１によって検出され、操舵トルクリミッタ２０による制限処理を受けた操舵トルクＴ（検出操舵トルクＴ）との偏差（トルク偏差）ΔＴ（＝Ｔ^＊−Ｔ）を求める。ＰＩ制御部２３は、このトルク偏差ΔＴに対するＰＩ演算を行う。すなわち、トルク偏差演算部２２およびＰＩ制御部２３によって、検出操舵トルクＴを指示操舵トルクＴ^＊に導くためのトルクフィードバック制御手段が構成されている。ＰＩ制御部２３は、トルク偏差ΔＴに対するＰＩ演算を行うことで、制御角θ_Ｃに対する加算角αを演算する。したがって、前記トルクフィードバック制御手段は、加算角αを演算する加算角演算手段を構成している。

より具体的には、ＰＩ制御部２３は、比例要素２３ａと、積分要素２３ｂと、加算器２３ｃとを備えている。ただし、Ｋ_Ｐは比例ゲイン、Ｋ_Ｉは積分ゲイン、１／ｓは積分演算子である。比例要素２３ａによって比例積分演算の比例項（比例演算値）が求められ、積分要素２３ｂによって比例積分演算の積分項（積分演算値）が求められる。これらの演算結果（比例項および積分項）が加算器２３ｃで加算されることによって、加算角αが求められる。

加算角リミッタ２４は、ＰＩ制御部２３によって求められた加算角αに対して制限を加える加算角制限手段である。より具体的には、加算角リミッタ２４は、所定の上限値ＵＬ（正の値）と下限値ＬＬ（負の値）との間の値に加算角αを制限する。上限値ＵＬおよび下限値ＬＬは、所定の制限値ω_max（ω_max＞０。たとえばω_maxの既定値＝４５度）に基づいて定められる。この所定の制限値ω_maxの既定値は、たとえば、最大操舵角速度に基づいて定められる。最大操舵角速度とは、ステアリングホイール１０の操舵角速度として想定され得る最大値であり、たとえば、８００deg/sec程度である。

最大操舵角速度のときのロータ５０の電気角の変化速度（電気角での角速度。最大ロータ角速度）は、次式(2)のとおり、最大操舵角速度と、減速機構７の減速比と、ロータ５０の極対数との積で与えられる。極対数とは、ロータ５０が有する磁極対（Ｎ極とＳ極との対）の個数である。
最大ロータ角速度＝最大操舵角速度×減速比×極対数 …(2)
制御角θ_Ｃの演算間（演算周期）におけるロータ５０の電気角変化量の最大値（ロータ角変化量最大値）は、次式(3)のとおり、最大ロータ角速度に演算周期を乗じた値となる。

ロータ角変化量最大値＝最大ロータ角速度×演算周期
＝最大操舵角速度×減速比×極対数×演算周期 …(3)
このロータ角変化量最大値が一演算周期間で許容される制御角θ_Ｃの最大変化量である。そこで、前記ロータ角変化量最大値を制限値ω_maxの既定値とすればよい。この制限値ω_maxを用いて、加算角αの上限値ＵＬおよび下限値ＬＬは、それぞれ次式(4)(5)で表すことができる。

ＵＬ＝＋ω_max …(4)
ＬＬ＝−ω_max …(5)
加算角リミッタ２４による制限処理後の加算角αが、制御角演算部２６の加算器２６Ａにおいて、制御角θ_Ｃの前回値θ_Ｃ(n-1)（ｎは今演算周期の番号）に加算される（Ｚ^−１は信号の前回値を表す）。ただし、制御角θ_Ｃの初期値は予め定められた値（たとえば零）である。

制御角演算部２６は、制御角θ_Ｃの前回値θ_Ｃ(n-1)に加算角リミッタ２４から与えられる加算角αを加算する加算器２６Ａを含む。すなわち、制御角演算部２６は、所定の演算周期毎に制御角θ_Ｃを演算する。そして、前演算周期における制御角θ_Ｃを前回値θ_Ｃ(n-1)とし、これを用いて今演算周期における制御角θ_Ｃである今回値θ_Ｃ(n)を求める。
破綻検出部４３は、破綻検出処理を実行することにより、制御破綻が発生したことを検出するものである。制御破綻とは、負荷角θ_Ｌを適値に収束させることができない状態をいう。具体的には、破綻検出部４３は、ＰＩ制御部２３によって求められた加算角αの絶対値｜α｜が所定のしきい値Ｄ１以上となり、かつその状態が所定数の演算周期にわたって継続したとき、検出操舵トルクＴ_Ｓが飽和したとき、または指示操舵トルクＴ^＊とトルクセンサ１によって検出された検出操舵トルクＴ_Ｓとの差の絶対値｜Ｔ^＊−Ｔ_Ｓ｜が所定のしきい値Ａ１以上となったときに、制御破綻が発生したことを検出する。検出操舵トルクＴ_Ｓの飽和とは、検出操舵トルクＴ_Ｓの絶対値｜Ｔ_Ｓ｜が所定のしきい値Ｂ１以上となることをいう。このような制御破綻は、たとえば、モータの出力可能最大トルクよりもモータ負荷が大きくなった場合、操舵速度が大きくなりすぎた場合などに発生する。

復帰制御部４４は、破綻検出部４３によって制御破綻の発生が検出されたときに、復帰制御処理を実行することによって、制御破綻状態を脱出させるものである。制御検出部４３によって実行される破綻検出処理および復帰制御部４４によって実行される復帰制御処理の詳細については、後述する。
予兆検出部４１は、予兆検出処理を実行することにより、制御破綻の予兆を検出するものである。制御態様変更部４２は、予兆検出部４１によって予兆が検出されたときに、制御態様変更処理を行うことにより、制御破綻の予兆の発生を運転者に警告するものである。予兆検出部４１によって実行される予兆検出処理および制御態様変更部４２による制御態様変更処理の詳細については後述する。

指示電流値生成部３０は、制御上の回転角である前記制御角θ_Ｃに対応する仮想回転座標系であるγδ座標系の座標軸（仮想軸）に流すべき電流値を指示電流値として生成するものである。具体的には、γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊およびδ軸指示電流値Ｉ_δ ^＊（以下、これらを総称するときには「二相指示電流値Ｉ_γδ ^＊」という。）を生成する。指示電流値生成部３０は、γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊を有意値とする一方で、δ軸指示電流値Ｉ_δ ^＊を零とする。より具体的には、指示電流値生成部３０は、トルクセンサ１によって検出される検出操舵トルクＴに基づいてγ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊を設定する。

検出操舵トルクＴに対するγ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊の設定例は、図６に示されている。検出操舵トルクＴが零付近の領域には不感帯ＮＲが設定されている。γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊は、不感帯ＮＲの外側の領域で急峻に立ち上がり、所定のトルク以上でほぼ一定値となるように設定される。これにより、運転者がステアリングホイール１０を操作していないときには、モータ３への通電が停止され、不必要な電力消費が抑制される。

電流偏差演算部３２は、指示電流値生成部３０によって生成されたγ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊に対するγ軸検出電流Ｉ_γの偏差Ｉ_γ ^＊−Ｉ_γと、δ軸指示電流値Ｉ_δ ^＊（＝０）に対するδ軸検出電流Ｉ_δの偏差Ｉ_δ ^＊−Ｉ_δとを演算する。γ軸検出電流Ｉ_γおよびδ軸検出電流Ｉ_δは、ＵＶＷ／γδ変換部３６から偏差演算部３２に与えられるようになっている。

ＵＶＷ／γδ変換部３６は、電流検出部１３によって検出されるＵＶＷ座標系の三相検出電流Ｉ_ＵＶＷ（Ｕ相検出電流Ｉ_Ｕ、Ｖ相検出電流Ｉ_ＶおよびＷ相検出電流Ｉ_Ｗ）をγδ座標系の二相検出電流Ｉ_γおよびＩ_δ（以下総称するときには「二相検出電流Ｉ_γδ」という。）に変換する。これらが電流偏差演算部３２に与えられるようになっている。ＵＶＷ／γδ変換部３６における座標変換には、制御角演算部２６で演算される制御角θ_Ｃが用いられる。

ＰＩ制御部３３は、電流偏差演算部３２によって演算された電流偏差に対するＰＩ演算を行うことにより、モータ３に印加すべき二相指示電圧Ｖ_γδ ^＊（γ軸指示電圧Ｖ_γ ^＊およびδ軸指示電圧Ｖ_δ ^＊）を生成する。この二相指示電圧Ｖ_γδ ^＊が、γδ／ＵＶＷ変換部３４に与えられる。
γδ／ＵＶＷ変換部３４は、二相指示電圧Ｖ_γδ ^＊に対して座標変換演算を行うことによって、三相指示電圧Ｖ_ＵＶＷ ^＊を生成する。三相指示電圧Ｖ_ＵＶＷ ^＊は、Ｕ相指示電圧Ｖ_Ｕ ^＊、Ｖ相指示電圧Ｖ_Ｖ ^＊およびＷ相指示電圧Ｖ_Ｗ ^＊からなる。この三相指示電圧Ｖ_ＵＶＷ ^＊は、ＰＷＭ制御部３５に与えられる。

ＰＷＭ制御部３５は、Ｕ相指示電圧Ｖ_Ｕ ^＊、Ｖ相指示電圧Ｖ_Ｖ ^＊およびＷ相指示電圧Ｖ_Ｗ ^＊にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路１２に供給する。
駆動回路１２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部３５から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、三相指示電圧Ｖ_ＵＶＷ ^＊に相当する電圧がモータ３の各相のステータ巻線５１，５２、５３に印加されることになる。

電流偏差演算部３２およびＰＩ制御部３３は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、モータ３に流れるモータ電流が、指示電流値生成部３０によって設定され必要に応じて指示電流値補正部３１で補正された二相指示電流値Ｉ_γδ ^＊に近づくように制御される。
図３は、前記電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。ただし、説明を簡単にするために、加算角リミッタ２４の機能は省略してある。

指示操舵トルクＴ^＊と検出操舵トルクＴとの偏差（トルク偏差）ΔＴに対するＰＩ制御（Ｋ_Ｐは比例係数、Ｋ_Ｉは積分係数、１／ｓは積分演算子である。）によって、加算角αが生成される。この加算角αが制御角θ_Ｃの前回値θ_Ｃ(n-1)に対して加算されることによって、制御角θ_Ｃの今回値θ_Ｃ(n)＝θ_Ｃ(n-1)＋αが求められる。このとき、制御角θ_Ｃとロータ５０の実際のロータ角θ_Ｍとの偏差が負荷角θ_Ｌ＝θ_Ｃ−θ_Ｍとなる。

したがって、制御角θ_Ｃに従うγδ座標系（仮想回転座標系）のγ軸（仮想軸）にγ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊に従ってγ軸電流Ｉ_γが供給されると、ｑ軸電流Ｉ_ｑ＝Ｉ_γsinθ_Ｌとなる。このｑ軸電流Ｉ_ｑがロータ５０の発生トルクに寄与する。すなわち、モータ３のトルク定数Ｋ_Ｔをｑ軸電流Ｉ_ｑ（＝Ｉ_γsinθ_Ｌ）に乗じた値が、アシストトルクＴ_Ａ（＝Ｋ_Ｔ・Ｉ_γsinθ_Ｌ）として、減速機構７を介して、舵取り機構２に伝達される。このアシストトルクＴ_Ａを舵取り機構２からの負荷トルクＴ_Ｌから減じた値が、運転者がステアリングホイール１０に与えるべき操舵トルクＴである。この操舵トルクＴがフィードバックされることによって、この操舵トルクＴを指示操舵トルクＴ^＊に導くように系が動作する。つまり、検出操舵トルクＴを指示操舵トルクＴ^＊に一致させるべく、加算角αが求められ、それに応じて制御角θ_Ｃが制御される。

このように制御上の仮想軸であるγ軸に電流を流す一方で、指示操舵トルクＴ^＊と検出操舵トルクＴとの偏差ΔＴに応じて求められる加算角αで制御角θ_Ｃを更新していくことにより、負荷角θ_Ｌが変化し、この負荷角θ_Ｌに応じたトルクがモータ３から発生するようになっている。これにより、操舵角および車速に基づいて設定される指示操舵トルクＴ^＊に応じたトルクをモータ３から発生させることができるので、操舵角および車速に対応した適切な操舵補助力を舵取り機構２に与えることができる。すなわち、操舵角の絶対値が大きいほど操舵トルクが大きく、かつ、車速が大きいほど操舵トルクが小さくなるように、操舵補助制御が実行される。

このようにして、回転角センサを用いることなくモータ３を適切に制御して、適切な操舵補助を行うことができる電動パワーステアリング装置を実現できる。これにより、構成を簡単にすることができ、コストの削減を図ることができる。
この実施形態では、ＰＩ制御部２３は、検出操舵トルクＴを指示操舵トルクＴ^＊に一致させるために、アシストトルクを増加させる場合に加算角αを増加させ、アシストトルクを減少させる場合に加算角αを減少させるように動作するものとする。 図７は、加算角リミッタ２４の働きを説明するためのフローチャートである。加算角リミッタ２４は、ＰＩ制御部２３によって求められた加算角αを上限値ＵＬと比較し（ステップＳ１）、加算角αが上限値ＵＬを超えている場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、上限値ＵＬを加算角αに代入する（ステップＳ２）。したがって、制御角θ_Ｃに対して上限値ＵＬ（＝＋ω_max）が加算されることになる。

ＰＩ制御部２３によって求められた加算角αが上限値ＵＬ以下であれば（ステップＳ１：ＮＯ）、加算角リミッタ２４は、さらに、その加算角αを下限値ＬＬと比較する（ステップＳ３）。そして、その加算角αが下限値未満であれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、下限値ＬＬを加算角αに代入する（ステップＳ４）。したがって、制御角θ_Ｃに対して下限値ＬＬ（＝−ω_max）が加算されることになる。

ＰＩ制御部２３によって求められた加算角αが下限値ＬＬ以上上限値ＵＬ以下（ステップＳ３：ＮＯ）であれば、その加算角αがそのまま制御角θ_Ｃへの加算のために用いられる。
このようにして、加算角αを上限値ＵＬと下限値ＬＬとの間に制限することができるので、制御の安定化を図ることができる。より具体的には、電流不足時や制御開始時に制御不安定状態（アシスト力が不安定な状態）が発生しても、この状態から安定な制御状態への遷移を促すことができる。

図８は、予兆検出部４１、制御態様変更部４２、破綻検出部４３および復帰制御部４４によって実行される全体的な処理（監視制御処理）の手順を示すフローチャートである。この処理は所定の演算周期毎に実行される。
まず、破綻検出部４３による破綻検出処理が行なわれる（ステップＳ１１）。破綻検出処理において制御破綻の発生が検出されなかった場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、予兆検出部４１による予兆検出処理が行なわれる（ステップＳ１３）。予兆検出処理において制御破綻の予兆が検出されなかった場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、制御態様変更部４２によって警告装置４０が作動しているか否かが判別される（ステップＳ１５）。なお、警告装置４０は、後述するように、予兆検出部４１によって制御破綻の予兆が検出された場合に、制御態様変更部４２によって作動状態にされる。警告装置４０としては、たとえば、表示ランプ、ブザーなどを用いることができる。

警告装置４０が作動している場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、制御態様変更部４２によって警告装置４０の作動が停止される（ステップＳ１７）。そして、今演算周期での監視制御処理が終了する。前記ステップＳ１５において、警告装置４０が作動していない場合には、ステップＳ１７の処理が行なわれることなく、今演算周期での監視制御処理が終了する。

前記ステップ１３の予兆検出処理において、制御破綻の予兆が検出された場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、制御態様変更部４２による制御態様変更処理が行なわれる（ステップＳ１６）。制御態様変更部４２は、たとえば、警報装置４０を作動状態にさせるとともに、加算角リミッタ２４によって得られる加算角αを変動させる。そして、今演算周期での監視制御処理が終了する。

前記ステップＳ１１の破綻検出処理において、破綻が検出された場合には（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、復帰制御部４４による復帰制御処理が行なわれる（ステップＳ１８）。そして、今演算周期での監視制御処理が終了する。
図９は、破綻検出部４３によって実行される破綻検出処理の手順を示すフローチャートである。破綻検出部４３は、まず、ＰＩ制御部２３によって得られる加算角αの絶対値｜α｜が所定のしきい値Ｄ１以上であるか否かを判別する（ステップＳ２１）。加算角αの絶対値｜α｜が前記しきい値Ｄ１以上である場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、破綻検出部４３は、その状態が所定数の演算周期にわたって継続しているか否かを判別する（ステップＳ２２）。加算角αの絶対値｜α｜がしきい値Ｄ１以上である状態が、前記所定数の演算周期にわたって継続している場合には、破綻検出部４３は、制御が破綻していると判断し、復帰制御部４４に制御破綻の発生を通知する（ステップＳ２５）。

前記しきい値Ｄ１は、前記所定の制限値ω_ｍａｘと等しい値であってもよい。この場合において、前記所定数の演算周期は、前記最大操舵角速度での最長操舵継続時間の想定値以上の値とすればよい。これにより、最大操舵角速度での最大操舵継続時間として想定される時間よりも長時間にわたって制御角θ_Ｃが加算角リミッタ２４による制限を受け続けるときに、制御破綻が発生したものと判断できる。

前記ステップＳ２１において、加算角αの絶対値｜α｜がしきい値Ｄ１未満であると判別された場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、ステップＳ２３に移行する。また、前記ステップＳ２２において、加算角αの絶対値｜α｜がしきい値Ｄ１以上である状態が、前記所定数の演算周期にわたって継続していないと判別された場合にも（ステップＳ２２：ＮＯ）、ステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３においては、破綻検出部４３は、トルクセンサ１によって検出された検出操舵トルクＴ_Ｓが飽和状態であるか否かを判別する。具体的には、破綻検出部４３は、トルクセンサ１によって検出された検出操舵トルクＴ_Ｓの絶対値｜Ｔ_Ｓ｜が所定のしきい値Ｂ１以上であるかを判別し、検出操舵トルクＴ_Ｓの絶対値｜Ｔ_Ｓ｜がしきい値Ｂ１以上である場合に、検出操舵トルクＴ_Ｓが飽和状態であると判別する。前記しきい値Ｂ１は、たとえば、前述した飽和値Ｔ_ｍａｘ（図５参照）に設定される。検出操舵トルクＴ_Ｓの絶対値｜Ｔ_Ｓ｜が前記しきい値Ｂ１以上である場合には（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、破綻検出部４３は、制御が破綻していると判断し、復帰制御部４４に制御破綻の発生を通知する（ステップＳ２５）。

検出操舵トルクＴ_Ｓの絶対値｜Ｔ_Ｓ｜が前記しきい値Ｂ１未満である場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、破綻検出部４３は、指示操舵トルクＴ^＊と検出操舵トルクＴ_Ｓとの差の絶対値｜Ｔ^＊−Ｔ_Ｓ｜が所定のしきい値Ａ１以上であるか否かを判別する（ステップＳ２４）。指示操舵トルクＴ^＊と検出操舵トルクＴ_Ｓとの差の絶対値｜Ｔ^＊−Ｔ_Ｓ｜がしきい値Ａ１以上である場合には（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、破綻検出部４３は、制御が破綻していると判断し、復帰制御部４４に制御破綻の発生を通知する（ステップＳ２５）。前記絶対値｜Ｔ^＊−Ｔ_Ｓ｜が前記しきい値Ａ１以上となった場合には、指示操舵トルクＴ^＊と検出操舵トルクＴ_Ｓとの差（絶対値）が連続して広がっている状況にあると想定されるので、破綻検出部４３は制御が破綻していると判断する。

前記ステップＳ２４において、前記絶対値｜Ｔ^＊−Ｔ_Ｓ｜が前記しきい値Ａ１未満である場合には、破綻検出部４３は、制御が破綻していないと判断する。
復帰制御部４４は、破綻検出部４３から制御破綻の発生が通知されたときに、復帰制御処理を行なう。具体的には、復帰制御部４４は、復帰制御処理として、たとえば、次のような初期化処理を行う。この初期化処理は、たとえば、(a)ＰＩ制御部２３における積分値（トルクフィードバックの積分項）のリセット（積分項を零にする）、(b)ＰＩ制御部２３が演算する加算角αのリセット（加算角αを零にする）、(c)制御角演算部２６における前回値（前演算周期における制御角θ_Ｃ）のリセット（前回値を零にする）、および(d)ＰＩ制御部３３における積分値（電流フィードバック制御の積分項）のリセット（積分項を零にする）のうちの一つ以上を含む。加算角αのリセットは、ＰＩ制御部２３における比例項および積分項をリセットすることで達成できる。

このような初期化処理が行なわれることによって、制御破綻状態を速やかに脱して、制御を再開することができる。これにより、制御角θ_Ｃの適値への収束を促すことができる。
復帰処理部４４は、復帰制御処理として、前記初期化処理に代えて、または当該初期化処理に加えて、次のような処理（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）の一つ以上を行なうようにしてもよい。

（イ）制御角補正処理：制御角演算部２６で求められた制御角θ_Ｃに所定値Δθ（たとえば、Δθ＝５度から１０度）を加算（または減算）する処理。この処理により、制御角θ_Ｃがその適値の近傍の値をとる可能性を高めることができ、その結果、制御破綻状態を脱して、制御角θ_Ｃを適値へと収束させることができる。
（ロ）ゲイン変更処理：ＰＩ制御部２３のゲイン（比例ゲインおよび積分ゲイン）を減少補正する処理。ＰＩ制御部２３のゲインが減少補正されることによって、加算角αの絶対値が小さくなる。これにより、制御角θ_Ｃを小刻みに変化させることができるので、その適値への収束を促すことができる。

（ハ）制限値変更処理：加算角リミッタ２４の制限値ω_maxを、その既定値（たとえば４５度）から、それよりも小さな値に変更する処理。制限値が既定値より小さな値に変更されると、制御角θ_Ｃが小刻みに変動するので、適値に近似した値をとることができるから、適値への収束を促すことができる。
（二）指示電流値補正処理：指示電流値生成部３０によって生成されるγ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊を減少補正する処理。γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊が減少補正されると、モータ３の発生トルクは小刻みに変化することになる。そのため、ｑ軸電流の変化が小さくなり、実質的な制御ゲインが小さくなる。これにより、制御角θ_Ｃが適値へと収束しやすくなるので、制御破綻状態から脱することができる。

図１０は、予兆検出部４１によって実行される予兆検出処理の手順を示すフローチャートである。予兆検出部４１は、まず、指示操舵トルクＴ^＊と検出操舵トルクＴ_Ｓとの差（トルク偏差）の絶対値｜Ｔ^＊−Ｔ_Ｓ｜が所定のしきい値Ａ２以上であるか否かを判別する（ステップＳ３１）。このしきい値Ａ２は、制御破綻の予兆を検出できるように、破綻検出のために用いられるしきい値Ａ１（図９のステップＳ２４参照）より少し小さな値に設定されている。指示操舵トルクＴ^＊と検出操舵トルクＴ_Ｓとの差の絶対値｜Ｔ^＊−Ｔ_Ｓ｜が前記しきい値Ａ２以上である場合には（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、検出操舵トルクＴ_Ｓが指示操舵トルクＴ^＊に追従できなくなっていると考えられる。そこで、予兆検出部４１は、制御破綻の予兆の発生を制御態様変更部４２に通知する（ステップＳ３６）。

前記ステップＳ３１において、指示操舵トルクＴ^＊と検出操舵トルクＴ_Ｓとの差の絶対値｜Ｔ^＊−Ｔ_Ｓ｜がしきい値Ａ２未満である場合には（ステップＳ３１：ＮＯ）、予兆検出部４１は、トルクセンサ１によって検出された検出操舵トルクＴ_Ｓの絶対値｜Ｔ_Ｓ｜が所定のしきい値Ｂ２以上であるかを判別する（ステップＳ３２）。このしきい値Ｂ２は、制御破綻の予兆を検出できるように、破綻検出のために用いられるしきい値Ｂ１（図９のステップＳ２３参照）より少し小さな値に設定されている。検出操舵トルクＴ_Ｓの絶対値｜Ｔ_Ｓ｜がしきい値Ｂ２以上である場合には、予兆検出部４１は、制御破綻の予兆の発生を制御態様変更部４２に通知する（ステップＳ３６）。

前記ステップＳ３２において、検出操舵トルクＴ_Ｓの絶対値｜Ｔ_Ｓ｜が前記しきい値Ｂ２未満である場合には（ステップＳ３２：ＮＯ）、予兆検出部４１は、ＰＩ制御部２３によって演算よって演算される加算角αに対する検出操舵トルク変化量ΔＴ_Ｓの比の絶対値｜ΔＴ_Ｓ／α｜が所定のしきい値Ｃ以下であるか否かを判別する（ステップＳ３３）。検出操舵トルク変化量ΔＴ_Ｓは、今演算周期での検出操舵トルクＴ_Ｓ（ｎ）から、前演算周期での検出操舵トルクＴ_Ｓ（ｎ−１）を減算することによって求めることができる。加算角αに対する検出操舵トルク変化量ΔＴ_Ｓの比ΔＴ_Ｓ／αは、操舵トルク変化量ΔＴ_Ｓを、前演算周期または今演算周期においてＰＩ制御部２３によって演算された加算角αで除算することによって求めることができる。加算角αに対する検出操舵トルク変化量ΔＴ_Ｓの比の絶対値｜ΔＴ_Ｓ／α｜がしきい値Ｃ以下である場合には（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、予兆検出部４１は、制御破綻の予兆の発生を制御態様変更部４２に通知する（ステップＳ３６）。

ＰＩ制御部２３は、加算角αの変化に応じて、アシストトルクを変化させることにより、操舵トルクを制御するものである。このようなトルクフィードバック制御が正常に行なわれるためには、加算角αに対する検出操舵トルク変化量ΔＴ_Ｓの比の絶対値｜ΔＴ_Ｓ／α｜が所定値より大きな値であることが必要である。この値｜ΔＴ_Ｓ／α｜が過小である場合とは、加算角αを変化させているにもかかわらず検出操舵トルクＴを指示操舵トルクＴ^＊に近づけることができない場合であることを意味する。このようなことから、前記絶対値｜ΔＴ_Ｓ／α｜が所定値以下になった場合には、トルク制御が正常に行なわれなくなった可能性が高いと推定できる。そこで、前記絶対値｜ΔＴ_Ｓ／α｜が所定のしきい値Ｃ以下である場合には、制御破綻の予兆が発生したと判断するようにしている。

前記ステップＳ３３において、加算角αに対する検出操舵トルク変化量ΔＴ_Ｓの比の絶対値｜ΔＴ_Ｓ／α｜がしきい値Ｃより大きい場合には（ステップＳ３３：ＮＯ）、予兆検出部４１は、ＰＩ制御部２３によって得られる加算角αの絶対値｜α｜が所定のしきい値Ｄ２以上であるか否かを判別する（ステップＳ３４）。このしきい値Ｄ２は、制御破綻の予兆を検出できるように、破綻検出のために用いられるしきい値Ｄ１（図９のステップＳ２１参照）より少し小さな値に設定されている。加算角αの絶対値｜α｜がしきい値Ｄ２以上である場合には（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、予兆検出部４１は、制御破綻の予兆の発生を制御態様変更部４２に通知する（ステップＳ３６）。

前記ステップＳ３４において、加算角αの絶対値｜α｜がしきい値Ｄ２未満である場合には（ステップＳ３４：ＮＯ）、予兆検出部４１は、ＰＩ制御部２３によって得られる加算角αの変化量Δαの符号とトルクセンサ１によって検出される検出操舵トルクＴ_Ｓの変化量ΔＴ_Ｓの符号が同符号であるか否かを判別する（ステップＳ３５）。具体的には、今演算周期の加算角α（ｎ）から前演算周期の加算角α（ｎ−１）を減算した値を加算角変化量Δαとし、今演算周期の検出操舵トルクＴ_Ｓ（ｎ）から前演算周期の検出操舵トルクＴ_Ｓ（ｎ−１）を減算した値を操舵トルク変化量ΔＴ_Ｓとすると、予兆検出部４１は、それらの変化量の乗算値Δα・ΔＴ_Ｓが零より大きいか否かを判別する。Δα・ΔＴ_Ｓ≧０である場合に、加算角αの変化量Δαの符号と検出操舵トルクＴ_Ｓの変化量ΔＴ_Ｓの符号とが同符号となる。加算角αの変化量Δαの符号と検出操舵トルクＴ_Ｓの変化量ΔＴ_Ｓの符号とが同符号である場合には（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、予兆検出部４１は、制御破綻の予兆の発生を制御態様変更部４２に通知する（ステップＳ３６）。

前述したように、この実施形態では、ＰＩ制御部２３は、アシストトルクを増加させる場合には、加算角αを増加させ、アシストトルクを減少させる場合には、加算角αを減少させるように動作する。したがって、加算角αが増加すると、アシストトルクが増加し、操舵トルクが減少する。一方、加算角αが減少すると、アシストトルクが減少し、操舵トルクが増加する。このようなトルクフィードバック制御が正常に行なわれている場合には、加算角αの変化方向と検出操舵トルクＴ_Ｓの変化方向とは一致しない。そこで、両者の変化方向が一致するようになった場合には、制御破綻の予兆であると考えることができる。このようなことから、変化量Δαの符号と変化量ΔＴ_Ｓの符号とが同符号となった場合（変化方向が一致する場合）に、制御破綻の予兆が発生したと判断している。

なお、ＰＩ制御部２３が、アシストトルクを増加させる場合には、加算角αを減少させ、アシストトルクを減少させる場合には、加算角αを増加させるように動作する場合には、加算角αが増加すると、アシストトルクが減少し、操舵トルクが増加する。つまり、加算角αの変化方向と検出操舵トルクＴ_Ｓの変化方向とは一致する。したがって、ＰＩ制御部２３が、アシストトルクを増加させる場合に加算角αを減少させるように動作する場合には、変化量Δαの符号と変化量ΔＴ_Ｓの符号とが異符号となった場合（変化方向が一致しない場合）に、制御破綻の予兆が発生したと判断するようにすればよい。

前記ステップＳ３５において、加算角αの変化量Δαの符号と検出操舵トルクＴ_Ｓの変化量ΔＴ_Ｓの符号とが異符号である場合（Δα・ΔＴ_Ｓ＜０）には（ステップＳ３５：Ｎ０）、予兆検出部４１は、制御破綻の予兆が発生していないと判断し、その旨を制御態様変更部４２に通知する（ステップＳ３７）。
制御態様変更部４２は、予兆検出部４１から制御破綻の予兆の発生が通知されると（図１０のステップＳ３６参照）、制御態様変更処理（図８のステップＳ１６参照）を実行する。制御態様変更処理は、運転者に制御破綻の予兆を警告するために行なわれる。具体的には、制御態様変更部４２は、予兆検出部４１から予兆の発生が通知されると、警告装置４０を作動させる。

さらに、制御態様変更部４２は、加算角リミッタ２４から得られる加算角αを変動させて、操舵トルクを変動（振動）させる。加算角αの変動は、加算角リミッタ２４から得られる加算角αを補正することによって達成できる。具体的には、加算角αを補正するための乗算係数（補正係数）として、ｋ１，ｋ２の２種類を用意しておき、それらの係数ｋ１，ｋ２を周期的に切換える。ｋ１は、たとえば、１．０に設定され、ｋ２は、たとえば０．９に設定される。そして、係数ｋ１を用いて加算角αを補正する第１期間と、係数ｋ２を用いて加算角αを補正する第２期間とを、交互に繰り返すようにする。第１期間は、たとえば５０ｍｓに設定され、第２期間はたとえば２ｍｓに設定される。

まず、係数ｋ１（＝１．０）を用いた加算角補正（この場合には、実際には、加算角αは変更されない）が５０ｍｓの間、行なわれた後、係数ｋ２（＝０．９）を用いた加算角補正が２ｍｓの間、行なわれる。そして、予兆検出部４１から予兆が発生していない旨が通知されるまで、このような補正処理が繰り返される。トルクフィードバック制御の演算周期がたとえば２ｍｓである場合には、予兆検出部４１によって予兆が検出されている間においては、２５回の演算周期にわたって係数ｋ１を用いた加算角補正が行われ、その次の１回の演算周期において係数ｋ２を用いた加算角補正が行われ、以後、このような補正動作が繰り返される。このように、加算角αが変動されると、指示操舵トルクＴ^＊を中心として操舵トルクが変動し、ステアリングホイール１０が振動するので、運転者は制御破綻の予兆が発生していることを認識できるようになる。

制御が破綻すると、操舵トルクが急激に変化して、ステアリングホイール１０に対して衝撃が不意に発生するおそれがある。そうすると、運転者が驚く可能性がある。この実施形態では、制御が破綻する前に制御破綻の予兆を運転者に警告することができるので、制御破綻を予告することができる。したがって、その後に制御破綻により衝撃が発生したとしても、運転者はこのような衝撃を予測できるため、驚かなくなる。

なお、制御態様変更部４２は、上記のように「加算角リミッタ２４によって得られる加算角α」を変動させる代わりに、「指示操舵トルク設定部２１によって設定される指示操舵トルクＴ^＊」、「制御角演算部２６によって演算される制御角θ_Ｓ」、「指示電流値生成部３０によって生成されるγ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊」、「ＰＩ制御部３３によって演算される二相指示電圧Ｖ_γδ ^＊」または「γδ／ＵＶＷ変換部３４によって生成される三相指示電圧Ｖ_ＵＶＷ ^＊」を変動させることによって、操舵トルクを変動（振動）させるようにしてもよい。

制御態様変更部４２は、制御破綻の予兆が発生していない旨が予兆検出部４１から通知されると（図１０のステップＳ３７参照）、警告装置４０が作動中であるか否かを判別し（図８のステップＳ１５参照）、警告装置４０が作動中である場合には、警告装置４０の作動を停止させる（図８のステップＳ１７参照）。
図１１は、この発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。この図１１において、前述の図１の各部に対応する部分には図１と同じ符号を付して示す。

この実施形態では、図１に示されている予兆検出部４１および制御態様変更部４２は設けられてない。この実施形態では、加算角リミッタ２４によって得られる加算角αを補正する加算角補正部２５が、マイクロコンピュータ１１の機能処理部として備えられている。加算角補正部２５は、制御破綻の予兆を検出して、運転者に警告を与えるために設けられている。

図１２は、加算角補正部２５の入出力特性を示すグラフである。加算角補正部２５の入出力特性は、入力値α_ｉｎ（加算角リミッタ２４によって得られる加算角α）の絶対値が所定のしきい値α_Ｙ（＞０）より小さい範囲内では、出力値α_ｏｕｔが入力値α_ｉｎと等しくなる特性となる。入力値α_ｉｎの絶対値が前記しきい値α_Ｙ以上の範囲では、加算角補正部２５の入出力特性は、出力値α_ｏｕｔの絶対値が入力値α_ｉｎの絶対値に比べて小さくなりかつ入力値α_ｉｎの絶対値が大きくなるほど両者の差が大きくなるような特性となる。

図１３に入力値α_ｉｎの正の領域を拡大して示す。図１３において、Ｄ１は破綻検出に用いられるしきい値（図９ステップＳ２１参照）である。つまり、前述したように、ＰＩ制御部２３によって演算された加算角αがしきい値Ｄ１以上である状態が所定数の演算周期にわたって継続したときに、制御破綻が発生したと判定される。また、ω_maxは、加算角リミッタ２４の制限値（既定値）である。つまり、ＰＩ制御部２３によって演算された加算角αの絶対値は、加算リミッタ２４によって、制限値ω_max以下の値に制限される。なお、しきい値Ｄ１は、図１３の例では、制限値ω_maxより大きく設定されている。

この実施形態では、加算角リミッタ２４によって得られる加算角α（入力値α_ｉｎ）の絶対値が、前記しきい値α_Ｙ以上である場合を、制御破綻の予兆が発生していると推定するようにしている。また、この予兆推定範囲においては、入力値α_ｉｎの絶対値が大きいほど、予兆レベルが高い、すなわち制御破綻により近いと推定するようにしている。
図１３に示すように、たとえば、加算角補正部２５の入力値α_ｉｎがしきい値α_Ｙより大きな値α_ａになった場合には、加算角補正部２５の出力値α_ｏｕｔは、当該入力値α_ａより小さな値α_ａ′となる。このため、必要な大きさのアシストトルクが得られなくなり、操舵トルクが大きくなる。これにより、ステアリングホイール１０の操舵が重くなり、運転者が違和感を感じるようになるので、制御破綻の予兆を運転者に警告することが可能となる。出力値α_ｏｕｔと入力値α_ｉｎとの差の絶対値|α_ｉｎ−α_ｏｕｔ｜を補正量Δα（減少補正量）と定義すると、この場合の補正量Δα_ａは、|α_ａ−α_ａ′｜となる。

また、入力値α_ｉｎが前記入力値α_ａより大きな値α_ｂとなった場合にも、出力値α_ｏｕｔは、当該入力値α_ｂより小さな値α_ｂ′となる。この場合の補正量Δα_ｂは、|α_ｂ−α_ｂ′｜となり、前記補正量Δα_ａより大きくなる。このように、加算角αの絶対値が大きくなるほど、すなわち、予兆レベルが高くなるほど、補正量Δαは大きくなる。
前述したように、この実施形態では、加算角リミッタ２４によって得られる加算角α（入力値α_ｉｎ）の絶対値が、前記しきい値α_Ｙ以上である場合を、制御破綻の予兆が発生していると推定するようにしている。たとえば、指示操舵トルクＴ^＊に対して検出操舵トルクＴが大きく、ＰＩ制御部２３によって演算された加算角αの値が、図１３に示すα_ａであったとする。この場合、ＰＩ制御部２３によって演算された加算角α_ａは、加算角補正部２５によって、必要なアシストトルクに対応する加算角である適値α_ａよりも小さな値α_ａ′に補正される。この補正により、必要なアシストトルクが得られなくなるため、次の演算周期においては、指示操舵トルクＴ^＊と検出操舵トルクＴとの偏差の絶対値｜ΔＴ｜が大きくなる。このため、ＰＩ制御部２３によって演算される加算角αは、適値α_ａから離れた大きな値（たとえば、図１３に示す値α_ｃ）となる。このように、ＰＩ制御部２３によって演算される加算角αが適値α_ａから離れた大きな値α_ｃとなると、加算角補正部２５の補正によって得られる加算角α_ｏｕｔは、適値α_ａより大きな値α_ｃ′となってしまう。

そうすると、今度は、必要なアシストトルクより大きなアシストトルクが発生するので、検出操舵トルクＴが指示操舵トルクＴ^＊より小さくなる。このため、ＰＩ制御部２３によって演算される加算角αが前回値より減少し、たとえば図１３に示す値α_ａに近い値となる。このように、ＰＩ制御部２３によって演算される加算角αがα_ａに近い値となると、加算角補正部２５の補正によって得られる加算角α_ｏｕｔは、適値α_ａより小さな値（α_ａ′に近い値）となり、必要なアシストトルクが得られなくなる。この結果、加算角αは増加し、たとえば、図１３に示す値α_ｃに近い値となる。以下、同様な動作が繰り替えされるので、加算角αが適値α_ａを中心として変動する。このため、操舵トルクが変動し、ステアリングホイール１０が振動する。したがって、運転者は、制御破綻の予兆が発生していることを認識できるようになる。

図１４は、この発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。この図１４において、前述の図１の各部に対応する部分には図１と同じ符号を付して示す。
この実施形態では、マイクロコンピュータ１１は、機能処理部として、加算角補正部６０を含む。加算角補正部６０は、破綻検出部４３から制御破綻の発生が通知されるようになっている。制御破綻が通知されると、加算角補正部６０は、加算角αを補正する。具体的には、加算角補正部６０は、所定の基本値α_Ｂ（０＜α_Ｂ＜ω_max）に対して正符号「＋」または負符号「−」を付与した値を加算角αとして設定する。さらに詳細には、加算角補正部６０は、基本値α_Ｂに対して検出操舵トルクＴ_Ｓに応じた符号を付して加算角目標値α^＊を設定し、この加算角目標値α^＊に向けて加算角αを漸次的に変化させる。制御破綻が発生していないときは、加算角リミッタ２４が生成する加算角αは、加算角補正部６０による補正を受けることなく、制御角演算部２６に与えられる。

図１５は、破綻検出部４３および加算角補正部６０の働きを説明するためのフローチャートである。破綻検出部４３は、たとえば、検出操舵トルク絶対値｜Ｔ_Ｓ｜が第１トルクしきい値Ｅ_th1（たとえば、Ｅ_th1＝７Ｎｍ）を超えている状態が一定時間（たとえば０．０１秒）以上継続すると、制御破綻の発生を検出する（ステップＳ４１）。検出操舵トルク絶対値｜Ｔ_Ｓ｜が第１トルクしきい値Ｅ_th1を超えた状態が継続する場合とは、モータトルク（アシストトルク）の不足状態が継続している場合である。たとえば、電流値が不足していて、制御角θ_Ｃを適切なアシストトルクを発生する値へと収束させることができない場合が相当する。

ステップＳ４１の条件が充足されると、破綻検出部４３は、破綻検出フラグをオン状態に設定する（ステップＳ４２）。一方、破綻検出部４３は、ステップＳ４１の条件が充足されない場合において、破綻検出フラグがオン状態のときには、検出操舵トルク絶対値｜Ｔ_Ｓ｜が第２トルクしきい値Ｅ_th2（＜Ｅ_th1。たとえば、Ｅ_th2＝５Ｎｍ）未満であることを条件に（ステップＳ４３）、制御破綻状態が解消したものと判定して、破綻検出フラグをオフ状態とする（ステップＳ４４）。

加算角補正部６０は、破綻検出フラグがオフのときは（ステップＳ４５：ＮＯ）、以下の処理を行わず、加算角リミッタ２４からの加算角αをそのまま制御角演算部２６に与える。破綻検出フラグがオンのときは（ステップＳ４５：ＹＥＳ）、加算角補正部６０は、検出操舵トルクＴ_Ｓの正負を判定する（ステップＳ４６）。検出操舵トルクＴ_Ｓが零または正の値であるとき（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、加算角補正部６０は、所定の基本値α_Ｂ（＞０。たとえばα_Ｂ＝５度）に正符号を付して（すなわち、基本値α_Ｂをそのまま用いて）、加算角目標値α^＊（＝＋α_Ｂ）を設定する（ステップＳ４７）。検出操舵トルクＴ_Ｓが負の値であるとき（ステップＳ４６：ＮＯ）、加算角補正部６０は、前記基本値α_Ｂに負符号を付して、加算角目標値α^＊（＝−α_Ｂ）を設定する（ステップＳ４８）。そして、加算角補正部６０は、現在の加算角αが加算角目標値α^＊に漸次的に近づくように、加算角αを漸増または漸減させる（ステップＳ４９）。

このようにこの実施形態によれば、制御破綻のときにも、検出操舵トルクＴ_Ｓの方向に応じて加算角αを設定できるので、妥当な操舵補助を継続することができるから、運転者はマニュアルステアよりも軽い操舵力で操舵することができる。また、基本値α_Ｂを充分に小さな値に定めておくことにより、制御角θ_Ｃが小刻みに変化することになる。そのため、制御角θ_Ｃが適値に収束しやすくなるので、制御破綻からの復帰を促すことができる。また、加算角αは漸次的に変化させられるから、制御態様が急変することがない。これにより、操舵感の急変を抑制できる。

なお、制御破綻ではなく制御破綻の予兆を検出して、加算角αの補正を行う構成としてもよい。すなわち、予兆検出部４１および制御態様変更部４２により、図１５に示した処理と類似の処理を行うようにしてもよい。この場合には、第１トルクしきい値Ｅ_th1および第２トルクしきい値Ｅ_th2をそれぞれ前述の例よりも小さく設定するとよい。これにより、制御破綻の予兆が検出されると、加算角αが補正される結果、操舵感が変化する。これにより、運転者に対して、制御破綻の予兆を報知できる。

図１６は、この発明の第４の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。この図１６において、前述の図１４の各部に対応する部分には図１と同じ符号を付して示す。
この実施形態では、マイクロコンピュータ１１は、機能処理部として、指示電流値補正部７０を含む。指示電流値補正部７０は、破綻検出部４３から制御破綻の発生が通知されるようになっている。制御破綻が通知されると、指示電流値補正部７０は、指示電流値Ｉ_γδ ^＊を補正する。具体的には、指示電流値補正部７０は、制御破綻が検出されていないときには、指示電流値Ｉ_γδ ^＊を通常時電流値とする。通常時電流値とは、指示電流値生成部３０が生成する基本値（図６参照）である。また、指示電流値補正部７０は、制御破綻が通知されると、指示電流値Ｉ_γδ ^＊を、通常時電流値よりも小さな破綻時電流値とする。破綻時電流値は、たとえば、通常時電流値の３０％程度の値であってもよい。さらに詳細には、指示電流値補正部７０は、制御破綻時には、制御破綻時電流値をγ軸指示電流目標値Ｉ_０ ^＊に設定し、このγ軸指示電流目標値Ｉ_０ ^＊に向けてγ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊を漸次的に変化させる。制御破綻が発生していないときは、指示電流値補正部７０は、通常時電流値をγ軸指示電流目標値Ｉ_０ ^＊に設定し、このγ軸指示電流目標値Ｉ_０ ^＊に向けてγ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊を漸次的に変化させる。

図１７は、破綻検出部４３および指示電流値補正部７０の働きを説明するためのフローチャートである。この図１７において、前述の図１５に示されたステップと同様の処理が行われるステップには同一参照符号を付して示す。
破綻検出部４３は、第３の実施形態の場合と同様にして制御破綻の発生の有無を判定し、制御破綻が発生していれば破綻検出フラグをオンし、制御破綻が発生していないか、または解消されれば破綻検出フラグをオフする（ステップＳ４１〜４４）。

指示電流値補正部７０は、破綻検出フラグがオフのときは（ステップＳ５５：ＮＯ）、通常時電流値をγ軸指示電流目標値Ｉ_０ ^＊に設定する（ステップＳ５６）。また、指示電流値補正部７０は、破綻検出フラグがオンのときは（ステップＳ５５：ＹＥＳ）、制御破綻時電流値をγ軸指示電流目標値Ｉ_０ ^＊に設定する（ステップＳ５７）。そして、指示電流値補正部７０は、γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊がγ軸指示電流目標値Ｉ_０ ^＊へと漸次的に近づくように、γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊を現在値から漸増または漸減させる（ステップＳ５８）。こうして補正されたγ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊が、電流偏差演算部３２に与えられる。

このようにこの実施形態によれば、制御破綻のときには、γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊を漸次的低減補正して、操舵補助が継続される。これにより、マニュアルステアよりも軽い操舵力での操舵を継続できる。また、γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊が低減されることによって、制御の安定化を図ることができ、制御破綻からの復帰を促すことができる。しかも、制御破綻から復帰するまでは、γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊が小さく抑えられるので、制御破綻から復帰してγ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊が通常値に戻されたときに、電流不足による制御破綻が生じるまでに余裕ができる。これにより、制御破綻と制御破綻からの復帰とを繰り返すモードを抑制できる。また、γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊は漸次的に変化させられるから、制御態様が急変することがない。これにより、操舵感の急変を抑制できる。

なお、制御破綻ではなく制御破綻の予兆を検出して、γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊の補正を行う構成としてもよい。すなわち、予兆検出部４１および制御態様変更部４２により、図１７に示した処理と類似の処理を行うようにしてもよい。この場合には、第１トルクしきい値Ｅ_th1および第２トルクしきい値Ｅ_th2をそれぞれ前述の例よりも小さく設定するとよい。これにより、制御破綻の予兆が検出されると、γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊が低減補正される結果、操舵感が変化する。これにより、運転者に対して、制御破綻の予兆を報知できる。

また、この実施形態によるγ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊の補正を、第３の実施形態（図１５参照）による加算角αの補正と併用してもよい。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、ＰＩ制御部２３によって加算角αを求めているが、ＰＩ制御部２３に代えて、ＰＩＤ（比例・積分・微分）演算部を用いて加算角αを求める構成とすることもできる。

また、前述の第３および第４の実施形態において、制御破綻検出と、制御破綻からの復帰判定とに異なるしきい値を適用してヒステリシスを与えた例を示したが、第１および第２実施形態における制御破綻検出やその予兆の検出とそれらからの復帰とに関しても、同様なヒステリシスを与えてもよい。これにより、制御破綻またはその予兆の検出とそれらからの復帰とが頻繁に生じることがなくなるので、制御の安定化を図ることができ、その結果、操舵感を向上することができる。

また、前述の実施形態では、回転角センサを備えずに、専らセンサレス制御によってモータ３を駆動する構成について説明したが、レゾルバ等の回転角センサを備え、この回転角センサの故障時に前述のようなセンサレス制御（負荷角調整法による制御）を行う構成としてもよい。これにより、回転角センサの故障時にもモータ３の駆動を継続できるから、操舵補助を継続できる。

この場合、回転角センサの故障により前述のようなセンサレス制御に切り換わった時点において、センサレス制御に切り換わったことを運転者に報知するために、警報を発生するようにしてもよい。警報を発生する手段としては、たとえば、警報ランプ等を用いた光による警報、ブザー等を用いた音による警報を用いることができる。ただし、制御破綻の予兆の発生を報知するための警報とは、大きさや、パターンを変えるようにする。

また、センサレス制御に切り換わったことを運転者に報知するために、前述した制御態様変更処理と同様な手法により、操舵トルクを変動（振動）させるようにしてもよい。ただし、制御破綻の予兆の発生を報知するための振動とは、大きさや、パターンを変えるようにする。
さらに、センサレス制御に切り換わった後においては、アシストを間欠的に実施するようにしてもよい。この際、アシストが実施される一回当たりの継続時間（実施時間）を、アシストの実施が停止される一回当たりの継続時間（非実施時間）より長く設定することが好ましい。具体的には、モータ３の駆動をオン、オフするためのモータリレーを設けておき、このリレーをオン、オフの間での交互に切り替える。この際、リレーがオンされる一回当たりの継続時間（オン時間）が、リレーがオフされる一回当たりの継続時間（オフ時間）より長くなるように制御する。たとえば、オン時間が３secに設定され、オフ時間が0.1secに設定される。

また、モータリレーを制御する代わりに、電流偏差演算部３２に与えられるγ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊を、零と零以外の値（既定値）との２値の間で交互に切換えるようにしてもよい。この際、γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊が零以外の値とされる一回あたりの継続時間（実施時間）が、γ軸指示電流値Ｉ_γ ^＊が零とされる一回あたりの継続時間（非実施時間）より長くなるように制御する。たとえば、実施時間が３secに設定され、非実施時間が0.1secに設定される。

さらに、前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置にこの発明が適用された例について説明したが、この発明は、電動ポンプ式油圧パワーステアリング装置のためのモータの制御や、パワーステアリング装置以外にも、ステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）システム、可変ギヤレシオ（ＶＧＲ）ステアリングシステムその他の車両用操舵装置に備えられたブラシレスモータの制御のために用いることができる。むろん、車両用操舵装置に限らず、他の用途のモータの制御のためにも本発明のモータ制御装置を適用できる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…トルクセンサ、３…モータ、５…モータ制御装置、１１…マイクロコンピュータ、２３…ＰＩ制御部、２６…制御角演算部、５０…ロータ、５１，５２，５３…ステータ巻線、５５…ステータ

Claims (7)

1. ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータを制御するためのモータ制御装置であって、
   前記モータによって駆動される駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクを検出するためのトルク検出手段と、
   前記駆動対象に加えられるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段と、
   制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、
   前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出されるトルクとのトルク偏差に応じて、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段と、
   所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に加算することによって、制御角の今回値を求める制御角演算手段と、
   制御破綻の予兆を検出するための予兆検出手段と、
   前記予兆検出手段によって制御破綻の予兆が検出されたときに、モータ制御態様を変更する制御態様変更手段とを含み、
   前記予兆検出手段は、前記加算角演算手段によって演算される加算角の絶対値が加算角しきい値以上であるという第１条件、前記トルク検出手段によって検出される検出トルクの絶対値がトルクしきい値以上であるという第２条件、前記トルク偏差の絶対値がトルク偏差しきい値以上であるという第３条件、加算角に対する前記検出トルクの変化量の比の絶対値が加算角・トルク変化量比しきい値以下であるという第４条件、加算角の変化方向と前記検出トルクの変化方向とが予め定められた関係であるという第５条件のうち、少なくとも一つの条件が満たされた場合に、制御破綻の予兆を検出するものであり、
   前記制御態様変更手段は、前記駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクが前記指示トルクを中心に変動するように、前記加算角演算手段によって演算される加算角、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルク、前記制御角演算手段によって演算される制御角、前記電流駆動手段が前記モータを駆動するための前記軸電流値、または前記電流駆動手段が前記軸電流値に応じて前記モータに印加するための指示電圧を変動させるものである、モータ制御装置。
2. ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータを制御するためのモータ制御装置であって、
   前記モータによって駆動される駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクを検出するためのトルク検出手段と、
   前記駆動対象に加えられるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段と、
   制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、
   前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出されるトルクとのトルク偏差に応じて、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段と、
   所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に加算することによって、制御角の今回値を求める制御角演算手段と、
   制御破綻の予兆レベルに応じてモータ制御態様を変更するために、前記加算角演算手段によって演算される加算角の絶対値が増加するに従って増加する減少補正量により加算角の絶対値を減少補正する制御態様変更手段とを含む、モータ制御装置。
3. ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータを制御するためのモータ制御装置であって、
   前記モータによって駆動される駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクを検出するためのトルク検出手段と、
   前記駆動対象に加えられるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段と、
   制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、
   前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出されるトルクとのトルク偏差に応じて、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段と、
   所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に加算することによって、制御角の今回値を求める制御角演算手段と、
   制御破綻の予兆の指標となる所定の制御パラメータとしきい値とを比較することにより、制御破綻の予兆を検出するための予兆検出手段と、
   前記予兆検出手段によって制御破綻の予兆が検出されたときに、前記加算角を所定の目標値まで漸増または漸減させることにより、モータ制御態様を変更する制御態様変更手段とを含む、モータ制御装置。
4. 前記制御態様変更手段は、制御破綻の予兆が検出されたときに、前記電流駆動手段が前記モータを駆動するための前記軸電流値、または前記電流駆動手段が前記軸電流値に応じて前記モータに印加するための指示電圧を所定の目標値まで漸増または漸減させるものである、請求項３記載のモータ制御装置。
5. ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータを制御するためのモータ制御装置であって、
   前記モータによって駆動される駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクを検出するためのトルク検出手段と、
   前記駆動対象に加えられるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段と、
   制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、
   前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出されるトルクとのトルク偏差に応じて、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段と、
   所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に加算することによって、制御角の今回値を求める制御角演算手段と、
   制御破綻の予兆の指標となる所定の制御パラメータとしきい値とを比較することにより、制御破綻の予兆を検出するための予兆検出手段と、
   前記予兆検出手段によって制御破綻の予兆が検出されたときに、前記電流駆動手段が前記モータを駆動するための前記軸電流値、または前記電流駆動手段が前記軸電流値に応じて前記モータに印加するための指示電圧を所定の目標値まで漸増または漸減させることにより、モータ制御態様を変更する制御態様変更手段とを含む、モータ制御装置。
6. 前記制御パラメータが第１しきい値を超えると制御破綻の予兆を検出し、前記制御パラメータが前記第１しきい値よりも小さい第２しきい値未満となると制御破綻の予兆がなくなったと判定する、請求項３〜５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
7. 車両の舵取り機構に駆動力を付与するモータと、
   前記モータを制御する請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ制御装置とを含む、
   車両用操舵装置。

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