WO2007139030A1 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

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WO2007139030A1
WO2007139030A1 PCT/JP2007/060725 JP2007060725W WO2007139030A1 WO 2007139030 A1 WO2007139030 A1 WO 2007139030A1 JP 2007060725 W JP2007060725 W JP 2007060725W WO 2007139030 A1 WO2007139030 A1 WO 2007139030A1
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WO
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motor
angle
relative angle
relative
steering
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Application number
PCT/JP2007/060725
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yasuhide Nomura
Tomonori Hisanaga
Shinichi Tanaka
Original Assignee
Nsk Ltd.
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Priority to US12/303,039 priority patent/US20090240389A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0235—Determination of steering angle by measuring or deriving directly at the electric power steering motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position

Definitions

  • the present invention relates to an electric power steering device that generates a steering assist force according to a steering torque input to a steering system.
  • the angular position of the motor is detected by a position detection procedure, and the amplitude value of the position signal output from the position detection procedure by an abnormality detection procedure is the rotation of the motor.
  • An abnormality in the position detection procedure is detected based on the presence or absence of fluctuations depending on the angular position and lower than a predetermined value, and the rotation of the electric motor is detected after the abnormality in the position detection procedure is detected by the abnormality detection procedure.
  • a torque control procedure is executed at a rotational angular position where the amplitude value of the position signal is equal to or greater than a predetermined level according to a change in the angular position, and a torque assisting the steering force is output, and the amplitude value of the position signal is At the rotation angle position of the motor that is below the level, the torque zero control procedure is executed and the output torque is set to zero, so that the assist is suddenly stopped when the position detection procedure is abnormal.
  • the steering wheel has been known an electric power steering device for preventing be rapidly returned by the reaction force due to the vehicle state (e.g., see Patent Document 1).
  • the output of the reference wave generator that generates a sine wave having a peak value corresponding to the steering torque, and the output of an error amplifier that amplifies the deviation between this and the motor current, and the phase comparator A brushless motor that does not use a rotation angle sensor by configuring a PLL circuit with a voltage controlled oscillator that receives the comparison output and outputs the voltage control output to the reference wave generator.
  • a vehicle steering device that drives the vehicle (see, for example, Patent Document 3).
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3600805 (Page 1, Fig. 7)
  • Patent Document 2 JP-A-2005-253226 (first page, Fig. 2)
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-40119 (Page 1, Figure 2)
  • Patent Document 4 Patent No. 3399226
  • the electric power steering device drives the motor in a predetermined pattern.
  • the steering wheel may rotate against the driver's intention, and there is an unsolved problem that the motor cannot be driven according to the driver's intention.
  • the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the conventional example described above, and uses a motor relative angle detection means having a simple configuration that suppresses an increase in the number of parts and an increase in cost.
  • the first object is to provide an electric power steering device that can suppress discomfort to the driver and more appropriately suppress kickback when the steering assist control is released.
  • the second object is to provide an electric power steering device that can be used.
  • Steering torque detection means for detecting steering torque transmitted to the steering system;
  • Motor control means for calculating a steering assist command value based on the steering torque detected by the steering torque detection means, and for controlling driving of the electric motor based on the calculated steering assist command value;
  • a motor relative angle information calculation unit for calculating relative angle information of the electric motor according to a steering amount of the driver with respect to the steering system
  • a motor relative angle detecting means having a relative angle information complementing unit that prevents the motor relative angle information calculating unit from obtaining the relative angle information and can always generate relative angle information;
  • the motor control means includes
  • the electric motor is driven and controlled from an arbitrary actual angle without setting an initial angle at the start of driving.
  • the relative angle information calculated by the motor relative angle information calculation unit is added with an offset value that changes the sign at predetermined intervals when necessary, thereby preventing the relative angle information from being obtained.
  • Relative angle calculation abnormality detection means for detecting a relative angle calculation abnormality state for detecting at least one abnormality of the calculated relative angle information and at least one of the input values for calculating the relative angle information;
  • the motor relative angle calculation unit The rotational direction of the electric motor is determined based on the steering torque detected by the steering torque detecting means.
  • a required correction state detecting means for detecting that a correction required state in which an error with respect to the actual angle of the calculated motor relative angle is increased;
  • a relative angle information correcting means for correcting the relative angle information when the required correction state is detected by the required correction state detecting means
  • Motor rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the electric motor
  • Steering torque detecting means for detecting steering torque transmitted to the steering system
  • a steering assist command value is calculated based on the steering torque detected by the steering torque detecting means, and the electric motor is driven and controlled based on the calculated steering assist command value and the motor rotation angle detected by the motor rotation angle detecting means.
  • Motor rotation angle abnormality detection means for detecting an abnormality of the motor rotation angle detection means;
  • a motor relative angle information calculation unit for calculating relative angle information of the electric motor according to a steering amount of the driver with respect to the steering system;
  • a motor relative angle detecting means having a relative angle information complementing unit that prevents the motor relative angle information calculating unit from obtaining the relative angle information and can always generate relative angle information;
  • the motor control means includes
  • the motor rotation angle abnormality detecting means When the motor rotation angle abnormality detecting means does not detect the abnormality of the motor rotation angle abnormality detecting means, the motor rotation angle information detected by the rotation angle detecting means is selected, and the motor rotation angle abnormality detecting means is selected. When the abnormality of the motor rotation angle detecting means is detected, the relative angle information detected by the motor relative angle detecting means is selected and The electric motor is driven and controlled based on motor rotation angle information or relative angle information.
  • the electric motor When driving the electric motor based on the relative angle information, it is configured to drive any actual angular force without setting an initial angle.
  • the relative angle information calculated by the motor relative angle information calculation unit is added with an offset value that changes the sign at predetermined intervals when necessary, thereby preventing the relative angle information from being obtained.
  • the offset amount and period are set so as to reliably exceed the dead zone until the relative angle information is obtained by the motor relative angle calculation unit. Configured to determine
  • Relative angle calculation abnormality detection means for detecting a relative angle calculation abnormality state for detecting at least one abnormality of the calculated relative angle information and at least one of the input values for calculating the relative angle information;
  • the rotational direction of the electric motor is determined based on the steering torque detected by the steering torque detecting means.
  • a required correction state detecting means for detecting that a correction required state in which an error with respect to the actual angle of the calculated motor relative angle is increased;
  • a relative angle information correcting means for correcting the relative angle information when the required correction state is detected by the required correction state detecting means
  • the motor rotation angle detection means includes
  • It is configured to output two or more different rotation angle detection signals of sine wave and cosine wave, and
  • the motor rotation angle abnormality detecting means is
  • a required correction state detecting means for detecting that a correction required state in which an error with respect to the actual angle of the calculated motor relative angle is increased;
  • a relative angle information correcting means for correcting the relative angle information when the required correction state is detected by the required correction state detecting means
  • the required correction state detection means detects that the correction is required when the amplitude of the other of the normal sine wave and cosine wave reaches the maximum value and the minimum value,
  • the relative angle correction means is configured to correct the relative angle information with the actual angle at the time when the correction is necessary.
  • the system is configured to output two rotation angle detection signals of a sine wave and a cosine wave
  • the motor rotation angle abnormality detection means includes: By detecting whether or not the force is the sum of the square value of the sine wave and the square value of the cosine wave, the short circuit of both waves is detected.
  • a required correction state detecting means for detecting that a correction required state in which an error with respect to the actual angle of the calculated motor relative angle is increased;
  • a relative angle information correcting means for correcting the relative angle information when the required correction state is detected by the required correction state detecting means
  • the required correction state detection means detects that the correction is required when the amplitudes of the shorted sine wave and cosine wave reach the minimum and maximum values, and the relative angle information correction means performs the correction required. Is configured to correct the relative angle information with the actual angle at that time.
  • the motor rotation angle detection means includes
  • It consists of a pole position sensor that outputs a polyphase pole position signal
  • the motor rotation angle abnormality detecting means detects an abnormality of one pole position sensor based on a pole position signal output from the pole position sensor, and
  • a required correction state detecting means for detecting that a correction required state in which an error with respect to the actual angle of the calculated motor relative angle is increased;
  • a relative angle information correcting means for correcting the relative angle information when the required correction state is detected by the required correction state detecting means
  • the required correction state detection means detects that the correction is required when the pole position signal array is uniquely determined out of 360 degrees according to the abnormal state of the pole position sensor, and the relative angle information correction means Is configured to correct the relative angle information with the actual angle of the corresponding pole position signal array when the correction is required.
  • the electric power steering apparatus as described in (6) above, The second object described above is achieved by the following configurations (16) to (24).
  • Rotation angle detecting means for detecting a motor rotation angle of the electric motor
  • Steering torque detection means for detecting steering torque
  • Motor control means for driving and controlling the electric motor with reference to the motor rotation angle that generates at least a steering assist force corresponding to the steering torque
  • An abnormality detection means for detecting an abnormality in the motor rotation angle detected by the rotation angle detection means
  • the motor control means changes the reference angle of the motor rotation angle so as to maintain the rotation state of the electric motor immediately before the occurrence of the abnormality when the abnormality detection means detects the abnormality of the motor rotation angle.
  • the reference angle changing means includes
  • the motor rotation angle immediately before the occurrence of the abnormality is set to the reference angle.
  • the steering torque immediately before the occurrence of an abnormality is used as a reference value.
  • the current steering torque is the same sign as the reference value and below the reference value, the reference angle at that time is maintained.
  • the reference angle changing means includes
  • the reference angle is changed in a direction opposite to the steering neutral direction with respect to the reference angle at that time.
  • the reference angle is Change to the steering neutral direction with respect to the reference angle
  • the motor rotation angular velocity immediately before the occurrence of the abnormality is set as a reference angular velocity, and the reference angle is set based on the reference angular velocity!
  • Reference angular velocity reduction means for gradually reducing the reference angular velocity is provided.
  • the motor control means includes
  • Gradual change processing means for gradually decreasing the output of the electric motor when the abnormality detection means detects an abnormality in the motor rotation angle.
  • the relative angle information calculation unit of the electric motor according to the steering amount of the driver calculates the relative angle information such as the relative angular velocity and the relative angle of the motor
  • the angle information complementing unit prevents the driver's steering amount / relative angle information from being obtained and can always output relative angle information, so even if the initial actual motor angle is not fixed, the configuration is simple.
  • the relative angle of the motor can be reliably detected, the drive control of the electric motor by the motor control means can be continued, and the steering assist force can be generated according to the driver's intention, increasing the number of parts.
  • the steering assist control can be continued without causing the driver to feel uncomfortable.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a characteristic diagram of a steering torque detection signal output from a steering torque sensor.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of the control device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of a microcomputer of the control device.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a specific configuration of a current command value calculation unit in FIG.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a steering assist command value calculation map showing the relationship between the steering torque used in the steering assist control process and the steering assist command value.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining self-lining torque.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a specific configuration of an angular velocity 'angular acceleration calculation unit in FIG. 4.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of a motor rotation angle abnormality detection processing procedure executed by the microcomputer of the control device.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an abnormality determination map used in FIG. 9.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of a steering assist control processing procedure executed by the microcomputer of the control device.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an example of a procedure of relative angle information calculation processing executed by the microcomputer of the control device.
  • FIG. 13 is a characteristic diagram showing a relationship between a magnetic field vector relative angle error between a rotor and a stator of an electric motor and an absolute value of energy generated in the rotor.
  • FIG. 14 is a functional block diagram showing a second embodiment of the present invention.
  • 15 A flowchart showing an example of the relative angle calculation processing procedure of the second embodiment.
  • FIG. 16 is a functional block diagram of a motor rotation angle estimation process.
  • FIG. 17 is a block diagram showing an angular velocity 'angular acceleration calculation unit.
  • FIG. 18 is a flowchart showing an example of a relative angle detection processing procedure according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a specific example of a control device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a signal waveform diagram showing a three-phase detection signal.
  • FIG. 21 is a signal waveform diagram when the a-phase detection signal level is fixed at a low level.
  • FIG. 22 is a signal waveform diagram when the a-phase detection signal is fixed at a low level.
  • ⁇ 23 It is a flowchart showing an example of a relative angle correction processing procedure in another embodiment of the present invention.
  • ⁇ 25 It is a block diagram showing an example of a steering assist control device.
  • FIG. 26 is a block diagram showing a specific configuration of the control arithmetic device in FIG. 25.
  • ⁇ 27 A characteristic diagram showing a steering assist current command value calculation map.
  • FIG. 28 is a flowchart of a control signal output process executed by a control signal output unit in the fourth embodiment.
  • FIG. 29 is a map for calculating a speed for advancing the control angle.
  • FIG. 30 is a map for calculating the control rate reduction rate.
  • ⁇ 35] is a flowchart of the control signal output process executed by the control signal output unit in the fifth embodiment.
  • FIG. 36 is a map for calculating a reduction rate of the motor angular velocity.
  • FIG. 37 is a map for calculating a reduction rate of the motor angular velocity.
  • ⁇ 38 A time chart for explaining the operation of the fifth embodiment.
  • ⁇ 39 A time chart for explaining the operation of the sixth embodiment.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention, in which 1001 is a battery mounted on a normal vehicle, and the battery voltage Vb output from the battery 1001 is a fuse. It is input to the control device 1003 via 1002.
  • This control device 1003 is a motor that drives an electric motor 1005 that generates a steering assist force for a steering system in which a battery voltage Vb input via a fuse 1002 is input via a relay 1004 shown in FIG.
  • a motor drive circuit 1006 is provided as drive means.
  • the electric motor 1005 is constituted by, for example, a star (Y) -connected brushless motor driven by three-phase alternating current, and serves as a steering assist force generating motor that generates a steering assist force of the electric power steering device. Operate.
  • the electric motor 1005 is coupled to a steering shaft 1012 to which a steering wheel 1011 is connected via a speed reduction mechanism 1013.
  • the steering shaft 1012 is coupled to a rack pinion mechanism 1014, and the rack pinion mechanism 1014 is connected to a tie rod or the like. It is connected to the left and right steered wheels 1016 via the connecting mechanism 1015.
  • the steering shaft 1012 is provided with a steering torque sensor 1017 that detects the steering torque input to the steering wheel 1011.
  • the electric motor 1005 has a resolver 1018 that detects a motor rotation angle.
  • the steering torque detection signal detected by the steering torque sensor 1017 and the motor rotation angle detection signal detected by the resolver 1018 are input to the control device 1003.
  • the steering torque sensor 1017 is applied to the steering wheel 1011 and steered.
  • the steering torque is converted into a torsion angle displacement of a torsion bar inserted between an input shaft and an output shaft (not shown), and the torsion angle displacement is converted into a magnetic signal. Is detected and converted into an electrical signal.
  • the steering torque sensor 1017 has a predetermined neutral steering torque detection value T when the input steering torque is zero.
  • the neutral steering torque detection value becomes a value that increases from ⁇ .
  • the steering torque detection value ⁇ is output.
  • the motor drive circuit 1006 includes a series circuit in which two field effect transistors Qua and Qub are connected in series, and two field effect transistors connected in parallel with the series circuit.
  • the inverter circuit 1021 includes a series circuit of transistors Qva and Qvb and a series circuit of field effect transistors Qwa and Qwb.
  • connection points of the field effect transistors Qua and Qub, the connection points of the field effect transistors Qva and Qvb, and the connection points of the field effect transistors Qwa and Qwb of this inverter circuit 1 021 are connected to the excitation coils Lu, Motor drive currents Imu and Imv connected to Lv and Lw and output from the inverter circuit 1021 to the electric motor 1005 are detected by the motor current detection circuit 1007.
  • the motor drive circuit 1006 includes a FET gate drive circuit 1022 that controls the field effect transistors FET1 to FET6 of the inverter circuit 1021.
  • This FET gate drive circuit 1022 is used to connect the field effect transistors FET1 to FET6 of the inverter circuit 1021 to duty ratios Du, Dv determined based on current command values Iut, Ivt, and Iwt output from a microcomputer 1030 described later.
  • PWM pulse width modulation
  • FET1, FET3, and FET5 that constitute the upper arm and FET2, FET4, and FET6 that constitute the lower arm according to the duty ratios Du, Dv, and Dw each have a dead time to avoid an arm short circuit. PWM driven.
  • control device 1003 supplies a microcomputer with a duty ratio pulse width modulation signal for generating a steering assist force by the electric motor 1005 to the gate drive circuit 1022. 1030.
  • This microcomputer 1030 has each phase current detection value Ia to Ic input from the current detection circuit 1007 that detects each phase current of the electric motor 1005 and terminal voltage detection that detects the terminal voltage of each phase of the electric motor 1005.
  • the phase terminal voltages Va to Vc inputted from the circuit 1008 are inputted, the steering torque signal detected by the steering torque sensor 1017 is inputted via the AZD conversion circuit 1031, and the output signal of the resolver 1018 is inputted.
  • Motor rotation angle detection circuit that outputs motor rotation angle signal
  • Motor rotation angle signals sin ⁇ and cos ⁇ from 1032 are input to the input terminals, and vehicle speed detection value output from vehicle speed sensor 1033 that detects vehicle speed Vs. Vs is entered.
  • the microcomputer 1030 is supplied with a stable power supply output from a stabilized power supply circuit 1034 connected to the fuse 1002 and forming a power supply for a microcomputer of 5 V, for example, as a control power supply.
  • the motor rotation angle detection circuit 1032 supplies a carrier wave signal sin ⁇ t having a predetermined frequency to the resolver 1018, and a waveform obtained by amplitude-modulating the carrier wave signal sin co t with a sine wave sin ⁇ .
  • Sine wave signal (sin ⁇ t ⁇ sin 0) and cosine wave signal (sin co t 'cos ⁇ ) having a waveform obtained by amplitude-modulating the carrier signal sin ⁇ t with a cosine wave cos ⁇ and generating these sine wave signals ( sin co t 'sin 0) and cosine wave signal (sin co t' cos 0) are input to the microcomputer 1030 via the AZD converters 1035 and 10 36, and the positive peak time of the carrier sin co t is detected, for example. Then, the peak detection pulse Pp is input to the microcomputer 1030.
  • the configuration of the microcomputer 1030 is as shown in FIG. 4 in a functional block diagram, and the steering torque T input from the steering torque sensor 1017 by a fail-safe signal SF from a fail-safe processing unit 1049 described later.
  • a gradual change control unit 1041 that suppresses a sudden change and gradually changes, a steering torque Ts whose rapid change is limited by the gradual change control unit 1041, and a vehicle speed Vs detected by a vehicle speed sensor 1033 are input.
  • an angular velocity 'angular acceleration detection unit 1048 described later performs vector control based on angular velocity ⁇ e and angular acceleration ⁇ input from the current acceleration value calculation unit 1048 to calculate current command values Ia * to Ic * for three phases 1042
  • Current output limiter 1 that limits current command values Ia * to Ic * output from current command value calculator 1042 by failsafe signal SF from failsafe processor 1049 described later.
  • the subtraction unit 1044 and the deviation A la to A lc output from the subtraction unit 1044 are proportionally integrated (PI) controlled, for example, and the command voltages Va to Vc are transferred to the FET gate drive circuit 1 022 of the motor drive circuit 1006.
  • the current control unit 1045 to output, the current detection values Ia to Uc input from the current detection circuit 1007, and the terminal voltages Va to Vc input from the terminal voltage detection circuit 1008 are input.
  • Sine wave signal (sin co t 'sin ⁇ ) input from back electromotive voltage calculation unit 1046 that calculates back-EMF voltage EMFab, EM Fbc, EMFca generated between coil wires and motor rotation angle detection circuit 1032 ) And cosine wave signal (sin co t 'cos 0) and peak detection pulse Pp.
  • the detected vehicle speed detection value Vs and the motor rotation angle ⁇ e calculated by the motor rotation angle calculation unit 1047 are inputted, and based on these, a steering torque sensor 1017, a vehicle speed sensor 1033 and a resolver 1018, a motor rotation angle detection circuit 1032, a motor
  • a rotation angle calculation unit 1047 is provided with a fail safe processing unit 1049 as a motor rotation angle abnormality detection unit that detects a failure of the rotation angle calculation unit 1047 and performs a fail
  • the current command value calculation unit 1042 is based on the steering torque Ts input from the steering torque sensor 1017 and the vehicle speed detection value Vs, and the steering assist current command value I * shown in FIG. Refer to the steering assist current command value calculation map to calculate the steering assist current command value
  • Steering assist torque command value calculation unit 1042A for calculating I * and the steering speed assist command value I * calculated by steering assist torque command value calculation unit 1042A are input from angular velocity / angular acceleration calculation unit 1048 described later.
  • Command value compensator 1042B that compensates based on the angular velocity ⁇ e and angular acceleration oc to be compensated, and the post-compensation torque command value I * compensated by this command value compensator 1042B
  • the d-q-axis current command value calculation unit 1042C calculates the d-q-axis current command value based on 'and converts it into a three-phase current command value.
  • the steering assist torque command value calculation unit 1042A refers to the steering assist torque command value calculation map shown in Fig. 6 based on the steering torque Ts and the vehicle speed Vs. * Is calculated.
  • this steering assist torque command value calculation map is a parabolic curve with the steering torque Ts on the horizontal axis, the steering assist torque command value I * on the vertical axis, and the vehicle speed Vs as a parameter.
  • the steering assist torque command value I * maintains "0" and the steering torque T is the set value between the steering torque Ts "0" and the set value Tsl in the vicinity of the steering torque Ts.
  • the steering assist command value I * increases relatively slowly as the steering torque T increases, but when the steering torque ⁇ further increases, the steering assist torque command value I * increases.
  • the characteristic curve is set so that the inclination force becomes smaller as the vehicle speed increases.
  • the command value compensator 1042B includes a convergence compensator 1051 that compensates for the convergence of the current rate based on a motor angular velocity co e calculated by an angular velocity 'angular acceleration calculator 1048 described later, and an angular velocity' angle.
  • An inertia compensation unit 1052 that compensates for the torque equivalent generated by the inertia of the electric motor 1005 based on the motor angular acceleration ⁇ calculated by the acceleration calculation unit 1048 and prevents the sense of inertia or control response from being deteriorated,
  • SAT estimation feedback unit 1053 for estimating the lining torque (SAT).
  • the convergence compensation unit 1051 receives the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 1033 and the motor angular velocity co e calculated by the angular acceleration calculation unit 1048, and increases the convergence of the vehicle.
  • Convergence compensation value Ic is calculated by multiplying the motor angular speed ⁇ e by the convergence control gain KV that changes according to the vehicle speed V so that the steering wheel 1001 swings for the improvement. To do.
  • the SAT estimation feedback unit 1053 receives the steering torque T, the angular velocity ⁇ , the angular acceleration ⁇ , and the steering assist current command value I * calculated by the steering assist torque command value calculation unit 1042A.
  • the self-aligning torque SAT is estimated and calculated.
  • the principle of calculating the self-aligning torque SAT is explained with reference to the state of the torque generated between the road surface and the steering wheel as shown in FIG.
  • the steering torque T is generated, and the electric motor 1005 generates assist torque Tm according to the steering torque ⁇ .
  • the wheel W is steered and self-aligning torque SAT is generated as a reaction force.
  • the motor angular velocity ⁇ , rotational angular acceleration ⁇ , assist torque Tm, and steering torque T can be estimated.
  • the assist torque Tm is proportional to the steering assist current command value I *, the steering assist current command value I * is applied instead of the assist torque Tm.
  • the inertia compensation value Ii calculated by the inertia compensation unit 1052 and the self-aligning torque SAT calculated by the SAT estimation feedback unit 1053 are calculated by the adder 1054, and the addition output and the convergence of the adder 1054 are calculated.
  • the convergence compensation value Ic calculated by the stability compensation unit 1051 is added by the adder 1055 to calculate the command compensation value Icom, and this command compensation value Icom is output from the steering assist torque command value calculation unit 1042A. Adder to steering assist torque command value I * 1
  • the d-q-axis current command value calculation unit 1042C calculates the d-axis target current Id * based on the post-compensation steering assist torque command value I * 'and the motor angular velocity ⁇ ! D-axis Based on the target current calculation unit 1061, the d-q axis induced voltage model EMF (Electro Magnetic Force) d-axis EMF component ed ( ⁇ ) and q-axis EMF component eq ( ⁇ ) based on the motor rotation angle 0 and motor angular velocity ⁇
  • the induced voltage model calculation unit 1062 to be calculated, the d-axis EMF component ed ( ⁇ ) and the q-axis EMF component eq ( ⁇ ) output from the induced voltage model calculation unit 1062 and the (1-axis target current calculation unit 1061?
  • Q-axis target current calculation unit 1063 which calculates q-axis target current Iq * based on d-axis target current Id *, post-compensation steering assist torque command value I * 'and motor angular velocity ⁇ Converts d-axis target current Id * output from axis target current calculation unit 1061 and q-axis target current Iq * output from q-axis target current calculation unit 1063 to 3-phase current command values Iu, Iv * and Iw * And a 2-phase Z3-phase conversion unit 1064.
  • the back electromotive force calculation unit 1046 first calculates the following expressions (3) to (5) based on the phase terminal voltages Va to Vc input from the terminal voltage detection circuit 1008. Calculate the line voltage Vab, Vbc, Vca.
  • Vab Va-Vb (3)
  • Vbc Vb-Vc (4)
  • Vca Vc-Va (5)
  • EMFbc Vbc- ⁇ (Rb + s -Lb) -Ib- (Rc + s -Lc) -Ic ⁇ --(7)
  • EMFca Vca- ⁇ (Rc + s-Lc) -Ic- (Ra + s -La) -Ia ⁇ --(8)
  • Ra, Rb, and Rc are the winding resistances of the motor
  • La, Lb, and Lc are the inductances of the motor
  • s is the Laplace operator, which represents the differential operation (dZdt).
  • the back electromotive force EMF is obtained by adding the absolute values of the line back electromotive voltages EMFab, EMFbc, and EMFca in order to simplify the calculation.
  • calculate the square root of the sum of squares of the back electromotive force EMFab, EMFbc and EMFca, ie EMF (EMFab 2 + EMFbc 2 + EMFca 2 ).
  • the required line back electromotive voltages EMFab, EMFbc, and EMFca are accurate enough to obtain the relative angle of the motor.
  • the winding resistances Ra, Rb, and Rc of the motor are set as fixed values. Since the motor winding resistances Ra, Rb, and Rc are temperature dependent, it is preferable to correct the motor winding resistances Ra, Rb, and Rc by detecting the motor temperature. , Rb and Rc are fixed values, and even if the motor resistance increases or decreases due to temperature fluctuations, etc., the fixed values are used when the back electromotive force 'angle information necessary to continue steering assist control is obtained. May be adopted.
  • the motor rotation angle calculation unit 1047 executes a motor rotation angle calculation process (not shown) every time the peak detection pulse Pp is input from the motor rotation angle detection circuit 1032 to calculate sin ⁇ and cos ⁇ . Then, the calculated sin ⁇ and cos ⁇ forces also calculate the motor rotation angle ⁇ e which is an electrical angle.
  • the angular velocity / angular acceleration calculation unit 1048 calculates the relative angular velocity ⁇ ee based on the counter electromotive voltage EMF input from the counter electromotive voltage calculation unit 1046.
  • Unit 1048a a code acquisition unit 1048b for acquiring a sign representing the rotation direction based on the steering torque Ts input from the steering torque sensor 1017, and a sign acquisition unit 1048b for the relative angular velocity ⁇ ee calculated by the angular velocity calculation unit 1048a.
  • the multiplier 104 8c that multiplies the acquired code, the rate limiter 1048d that suppresses a sudden change in the relative angular velocity coefficient output from the multiplier 1048c, and the rapid limiter 1048d suppresses a sudden change. It is determined whether or not the relative angular velocity co ee is within the dead zone of the angular velocity region near the zero, i.e., the neighborhood value delta ⁇ including co e 0, and co ee ⁇ ⁇ ⁇ or co ee> + ⁇ ⁇
  • Relative angular velocity ⁇ ee is added to the previous motor rotation angle ⁇ e (nl) to calculate relative rotation angle ⁇ ee, relative rotation angle ⁇ ee output from this addition unit 1048f, and motor From rotation angle calculator 1047 Differentiating the actual rotation angle ⁇ er input from the rotation angle selection unit 1048g as a selection means for selecting the input actual rotation angle ⁇ er based on the fail safe signal SF and the motor rotation angle calculation unit 1047 Based on the full-safe signal SF, the angular velocity calculation unit 1048h for calculating the angular velocity co er, the actual angular velocity ⁇ er input from this angular velocity calculation unit 1048h, and the relative angular information offset processing unit 1048e are output.
  • the back electromotive voltage calculation unit 1046, the angular velocity calculation unit 1048a, the code acquisition unit 1048b, and the multiplication unit 1048c constitute a relative angle information calculation unit.
  • the relative angular velocity calculation unit 1048a calculates the relative angular velocity ⁇ ee by performing the calculation of the following equation (9) based on the counter electromotive voltage EMF input from the counter electromotive voltage calculation unit 1046.
  • co ee EMFZKe (9)
  • Ke is the back electromotive force constant [VZrpm] of the motor.
  • the dead band setting unit (not shown) in the back electromotive voltage calculation unit 1046, the above-described line back electromotive voltages EMFab, EMFbc, and EMFca are calculated.
  • the motor resistance in the equations (6) to (8) Since the model value of the resistance is adopted as Ra ⁇ Rc instead of the actual resistance value, an error occurs in the relative angular velocity w ee, and the error becomes an offset error proportional to the motor current. This is to eliminate the estimation error by setting a proportional dead band. That is, the relative angular velocity co ee is proportional to the current (counterelectromotive voltage), and the error is also proportional to the current (counterelectromotive voltage). For this reason, the set value of the dead zone is set to a value corresponding to the current command value I *.
  • the dead band width ⁇ of the relative angle offset processing unit 1048e is a set value that defines a region where the relative angle is 0 or in the vicinity thereof.
  • the relative angle offset value ⁇ ⁇ can be used by the driver to steer the steering wheel such as the magnetic field restraint force and the torsion bar twist when the relative angular velocity is in the region indicated by the value ⁇ ⁇ .
  • it must be set to a value that reliably removes the dead zone that occurs before the steering amount is obtained by rotating the motor.
  • the relative angle offset value ⁇ ⁇ for removing this dead zone is added to the relative angular velocity while inverting the sign at a predetermined period.
  • the set value of the driver ⁇ ⁇ must be kept within the period and the amount that does not perform the steering assistance not intended by the driver.
  • the angle amount to be positively or negatively offset must be the same value to prevent the angle from continuing to deviate in the direction V,! / ,.
  • the rotation angle selection unit 1048g receives the actual rotation angle ⁇ er input from the motor rotation angle calculation unit 1047 when the fail safe signal SF input from the fail safe processing unit 1049 is a logical value "0". And the relative rotation angle ⁇ ee input from the adder 1048f when the logical value is “1” is selected.
  • the angular velocity selection unit 1048i selects the actual angular velocity ⁇ er input from the angular velocity calculation unit 1048h when the fail safe signal SF input from the full safe processing unit 1049 is a logical value “0”, and the logic When the value is “1”, the relative angular velocity ⁇ ee input from the relative angle information offset processing unit 48e is selected.
  • the fail-safe processing unit 1049 executes a motor rotation angle abnormality detection process shown in FIG.
  • This motor rotation angle abnormality detection process is executed as a timer interrupt process every predetermined time (for example, 10 msec).
  • step S1021 the sine wave sin ⁇ and cosine wave cos calculated by the motor rotation angle calculation process (not shown) are performed.
  • Read ⁇ then go to step S1022, and refer to the abnormality determination map based on the sine wave sin ⁇ and cosine wave cos ⁇ , and the combination of sine wave sin ⁇ and cosine wave cos ⁇ is normal or abnormal It is determined whether it is.
  • the large rectangle ⁇ is a square with a side of 2 'Pmax,
  • the square j8 is a square with 2 sides (PminZ 2).
  • the normal region indicates the shaded area surrounded by the large rectangle ⁇ and the small rectangle ⁇ 8, and the other regions indicate the abnormal range.
  • Pmin and Pmax of the above-mentioned criteria can adjust the abnormality detection accuracy by Pmax and Pmin in consideration of the influence of detection accuracy and the number of motor poles. By properly setting Pmax and Pmin, it is possible to detect an abnormality of the resolver 1018 while the motor is being driven.
  • step S1023 when the determination result forces sin ⁇ and cos ⁇ in step S1022 are normal, the process proceeds to step S1023, and the fail-safe signal SF having a logical value “0” indicating normality is applied to the angular velocity.
  • ⁇ Angular acceleration calculation unit 1048 outputs force and timer interrupt processing is also completed. If sin ⁇ and cos ⁇ are abnormal, the process proceeds to step S1024, and a logical value "1" indicating that it is abnormal
  • the fail-safe signal FS is output to the angular velocity / acceleration calculation unit 1048, and then the timer interrupt processing ends.
  • the processing in FIG. 9 corresponds to the motor rotation angle abnormality detecting means.
  • the microcomputer 1030 executes a steering assist control process shown in FIG. 11 corresponding to the command value calculation unit 1042 based on each input signal.
  • step S1001 the detected values of various sensors such as the steering torque sensor 1017 and the vehicle speed sensor 1033 and the rotation angle ⁇ e calculated by the angular velocity 'angular acceleration calculation unit 1048, The angular velocity co e and the angular acceleration ⁇ are read, and then the process proceeds to step S 1002 and the steering assist torque command value I is referred to the steering assist torque command value calculation map shown in FIG. After calculating *, go to step S1003.
  • step S 1003 the convergence angle compensation value Ic is calculated by multiplying the motor angular velocity co e by the compensation coefficient Kv set in accordance with the vehicle speed V, similarly to the convergence compensation unit 1051, and then in step S 1004.
  • step S1004 as in inertia compensation unit 1052, inertia compensation value Ii is calculated based on motor angular acceleration ⁇ . Then, in step S1005, the process proceeds to step S 1005 and motor angular velocity ⁇ e as in SAT estimation feedback unit 1053. Then, the self-lining torque SAT is calculated by performing the calculation of the above formula (2) based on the motor angular acceleration ⁇ .
  • step S 1006 the steering assist torque command value I * is set to step S 1003.
  • ⁇ Calculate the post-compensation steering assist torque command value I * 'by adding the convergence compensation value Ic, inertia compensation value Ii, and self-aligning torque SAT calculated in L00S5, then go to step S1007 and go to step S1006
  • the d-q-axis current command value calculation unit 1042B is used for the calculated post-compensation steering assist torque command value I * ', and the d-q-axis command value calculation process is executed to perform d-axis target current Id * and q-axis target current. Calculate Iq *, and then go to step S1008 to perform 2-phase Z3-phase conversion processing to calculate motor current command values Ia * to Ic *.
  • step S1009 calculates the current deviation Ala to Alc by subtracting the motor currents Ia to Ic from the motor current command values Ia * to Icw *, and then the process proceeds to step S1010.
  • PI control processing is performed for the current deviations ⁇ Ia to ⁇ Ic to calculate voltage command values Va to Vc, and then the process proceeds to step S1011 to drive the calculated voltage command values Vu to Vw to the motor.
  • the output to the FET gate drive circuit 1022 of the circuit 1 006 also ends the steering assist control process and returns to the predetermined main program.
  • microcomputer 1030 is a diagram corresponding to the relative angular velocity calculation unit 1048a, the sign acquisition unit 1048b, the multiplication unit 1048c, the rate limiter unit 1048d, and the relative angle information offset processing unit 1048e of the angular velocity 'angular acceleration calculation unit 1048.
  • the relative angular velocity calculation process shown in 12 is executed.
  • This relative angular velocity calculation process is executed as a timer interrupt process at predetermined time intervals (for example, lmsec).
  • step S 1031 the counter electromotive voltage E MF calculated by the counter electromotive voltage calculation unit 1046 is read, and then step S 1032 To calculate the relative angular velocity ⁇ ee based on the back electromotive force EMF, and then to the step S 1033. Then, after obtaining the sign of the steering torque Ts and attaching it to the relative angular velocity ⁇ ee, the process proceeds to step S1034.
  • step S 1034 the calculated current relative angular velocity coee (n) force is also subtracted from the previously calculated relative angular velocity coee (nl) to calculate the amount of change ⁇ coee, and then the process proceeds to step S 1035.
  • Te the absolute value of the calculated amount of change delta Coee it is determined whether it exceeds a change amount upper limit value delta cos set in advance, and having less variation delta Coee when a I ⁇ W ee I ⁇ ⁇ cos
  • step S1039 which will be described later. If I coee I> ⁇ cos, it is determined that the change amount ⁇ coee is too large, and the process proceeds to step S1036.
  • step S 1036 it is determined whether or not the change amount ⁇ ⁇ ee is a positive value or zero.
  • the process proceeds to step S 1037 and the previous relative angular velocity ⁇ ee ( nl) is added to the change amount upper limit value ⁇ ⁇ s to calculate the current relative angular velocity ⁇ ee (n), and then the process proceeds to step S10 39.
  • ⁇ coee is 0, the process proceeds to step S1038. After subtracting the change amount upper limit ⁇ cos from the previous relative angular velocity coee (n-1) to calculate the current relative angular velocity coeedi), the process proceeds to step S1039.
  • step S1039 whether or not the relative angular velocity coee calculated in step S1033 and the current relative angular velocity coee ( n ) calculated in step S1037 or S1038 are within the dead band defined by the value ⁇ . If the relative angular velocity coee is —A co ⁇ coee ⁇ + A ⁇ and is within the dead zone, the process proceeds to step S 1040.
  • step S1040 the relative angle information offset value ⁇ ⁇ d set to a value where the angle change with respect to the motor relative rotation angle ⁇ ee is, for example, ⁇ 2 deg per addition cycle is set as the current relative angular velocity coee, and then step S1041 Then, add “1” to the current time coefficient value t to calculate a new time coefficient value t. Then, the process proceeds to step S1042, where the time coefficient value t is a predetermined value ts (for example, 20 msec). If t> ts, the process proceeds to step S1043 where the current relative angle information offset value ⁇ d is multiplied by — to reverse the sign and the force is also stepped. Migrate to S 1044.
  • ts for example, 20 msec
  • step S1044 the time coefficient value t is cleared to "0" and the timer interrupt processing is also terminated and the process returns to the predetermined main program.
  • step S 1039 is coee ⁇ or coee> + ⁇ . Sometimes it is determined that it is out of the dead zone and the timer interrupt is terminated as it is, and even when the judgment result power of the step S 1042 is ⁇ ⁇ ts, the timer interrupt processing is terminated as it is and the program returns to the predetermined main program. To do.
  • step S1031 to step S1038 corresponds to the motor relative angle information calculation unit
  • processing from step S1039 to S1044 corresponds to the relative angle information complementing unit.
  • the power from the battery 1001 is turned on to the control device 1003, and the microcomputer 1030 in the control device 1003 uses the motor rotation angle shown in FIG.
  • the steering torque detection value T detected by the steering torque sensor 1017 is read (step S 1001), and then the read steering torque is read.
  • the steering torque Ts is calculated by subtracting the neutral torque TO from the detection value T (step S 1002), then the vehicle speed detection value Vs is read from the vehicle speed sensor 1033 (step S1003), and based on the steering torque Ts and the vehicle speed detection value Vs Referring to the steering assist command value calculation map shown in Fig. 6, the steering assist command value I
  • the motor rotation angle calculation unit 1047 shown in FIG. 1 is based on the sine wave signal (sin cot + sin ⁇ ) and cosine wave signal (sin cot + cos 0) and the peak detection pulse Pp input from the motor rotation angle detection circuit 1032.
  • the calculated sin ⁇ and cos ⁇ are read (step S 1021), and by referring to the abnormality determination map shown in FIG. 10 based on the read sin ⁇ and cos ⁇ , sin ⁇ and cos ⁇ are expressed.
  • a full safe signal SF of logical value “0” is output to the angular velocity 'angular acceleration calculation unit 1048. (Step S 1023).
  • the actual rotation angle ⁇ er calculated by the motor rotation angle calculation unit 1047 is selected by the rotation angle selection unit 1048g, and this is converted into the rotation angle.
  • the angular velocity selection unit 1048i selects the actual angular velocity ⁇ er obtained by differentiating the actual rotation angle ⁇ er in the angular velocity calculation unit 1048h to obtain the angular velocity ⁇ e, and further converts the angular velocity ⁇ e into the angular acceleration calculation unit 1043 ⁇ 4.
  • the angular acceleration ⁇ is calculated by differentiating and the rotational angle ⁇ e, angular velocity ⁇ e, and angular acceleration ⁇ are output to the current command value calculation unit 1042.
  • step S 1002 the process proceeds from step S 1002 to step S 1003 and based on the angular velocity ⁇ e, the convergence compensation value Ic
  • the inertia compensation value I for inertia compensation control is calculated based on the motor angular acceleration ⁇ (step S 1004), and the angular velocity co e, angular acceleration ex, steering torque Ts, and steering auxiliary torque command value I *
  • the self-aligning torque SAT is calculated based on (Step S
  • the post-compensation steering assist torque command value I * ' is calculated by adding the convergence compensation value Ic, the inertia compensation value Ii, and the self-aligning torque SAT to the steering assist torque command value I * (step
  • Step S1006 based on the calculated post-compensation steering assist torque command value I * ', rotation angle ⁇ e and angular velocity co e! /, D-q axis command value calculation processing is executed, and target d-axis current Id * And the target q-axis current I q * (step S 1007), the target d-axis current Id * and the target q-axis current Iq * are converted into a two-phase Z3 phase, and the three-phase motor current command value Ia *, Calculate lb * and Ic * (Step S 1008
  • step S1010 the command values Va *, Vb * and Vc * are calculated (step S1010), and these phase voltage command values Va *, Vb * and Vc * are output to the FET gate drive circuit 1022 of the motor drive circuit 1006 (step S1011). . Therefore, the FET gate drive circuit 1022 supplies the three-phase drive current from the motor drive circuit 1006 to the electric motor 1005 by controlling the pulse width modulation of the field effect transistors Qua to Qwb of the motor drive circuit 1006.
  • the electric motor 1005 generates a steering assist force in a direction corresponding to the steering torque applied to the steering wheel 1011 and transmits this to the output shaft 1012 via the reduction gear 1013.
  • the electric motor 1005 can generate a large steering assist force and perform light steering.
  • the steering assist torque required becomes smaller as the vehicle speed increases.
  • the steering torque transmitted to is also a small value, which is detected by the steering torque sensor 1017 and input to the microcomputer 1030.
  • the steering assist command value I * also becomes a small value, and the steering assist torque generated by the electric motor 1005 becomes smaller than the steering assist torque at the time of stationary.
  • the rotation angle selection unit 1048g selects the relative rotation angle ⁇ ee calculated by the addition unit 1048f, and the angular velocity selection unit 1048i selects the relative angle information offset processing unit.
  • the relative angular velocity ⁇ ee calculated in 1048e is selected.
  • the initial value of the relative rotation angle ⁇ ee the previous rotation angle ⁇ er (n-l) in which the resolver 1018 and the like were normal is supplied to the adding unit 1048f.
  • the relative (rotation) angle based on the back electromotive force EMF is executed by the relative rotation angle calculation process of FIG.
  • the rotation angle 0 e, angular velocity ⁇ e and angular acceleration oc are determined by the calculation process.
  • the back electromotive force calculation unit 1046 calculates the line voltages Vab, Vbc, and Vca by performing the calculations of the above-described formulas (3) to (5), and then the formulas (6) to (8). By calculating, line back electromotive voltages EMFab, EMFbc and EMFca are calculated, and these are added to calculate back electromotive voltage EMF.
  • step S1 031 the calculated back electromotive force EMF is read (step S1 031), and then the calculation of the above equation (9) is performed based on the back electromotive force EMF to obtain the relative angular velocity co ee Is calculated (step S 1032).
  • the amount of change ⁇ co ee is calculated by subtracting the previous relative angular velocity co ee ( n ) force of the calculated current relative angular velocity co ee ( n -l) (step S 1034).
  • the absolute value of ⁇ co ee is less than or equal to the upper limit of change ⁇ ⁇ s
  • the relative angular velocity ⁇ ee (n) is taken as the current value.
  • the relative angular velocity co ee (n) is determined and supplied to the adding unit 1048f and the angular velocity selecting unit 1048i.
  • the addition unit 1048f calculates the relative rotation angle ⁇ ee by adding the relative angular velocity coee to the previous rotation angle ⁇ er (n-l).
  • the calculated relative rotation angle ⁇ ee is selected by the rotation angle selection unit 48g and output to the current command value calculation unit 1042 as the rotation angle ⁇ e, and the relative angular velocity co eedi) is selected by the angular velocity selection unit 1048i.
  • the angular velocity ⁇ e is output to the current command value calculation unit 1042, and the angular velocity ⁇ e is differentiated by the angular acceleration calculation unit 1048j to calculate the angular acceleration oc.
  • the angular acceleration ⁇ is also output to the current command value calculation unit 1042.
  • the current command value calculation unit 1042 determines that the actual rotation angle ⁇ er that has become abnormal due to the steering assist control process of FIG. Instead, the relative rotation angle ⁇ ee, the relative angular velocity co ee and the relative angular acceleration ⁇ are applied and these are applied.
  • the command value compensation process based on the relative angular velocity information and the dq axis command value calculation process are executed, and the steering assist control process is continued.
  • the relative angular velocity ⁇ ee calculated by the angular velocity calculating unit 1048a is near zero in the state where the relative rotational angle ⁇ ee and the relative angular velocity ⁇ ee are selected by the angular velocity / angular acceleration calculating unit 1048.
  • the process proceeds from step S 1039 to step S 1040 in FIG. 12, and the relative angular velocity w ee is subjected to the relative angle offset process.
  • the relative angular speed co ee is set to a value where the angle change with respect to the motor relative rotation angle ⁇ ee is ⁇ 2 deg per addition period. Repeated setting the relative angular velocity co ee to a value other than “0” by repeating the setting of the information offset valuer ⁇ co d. In this way, when the relative angular velocity co ee is within the dead zone, the value ⁇ co d is set as the relative angular velocity co ee, and it is possible to reliably prevent the relative angular velocity co ee from becoming “0”.
  • the relative angular velocity co ee set in the relative angle information offset value ⁇ co d is added to the previous rotation angle ⁇ ee (nl) by the adding unit 48f, so that the relative rotation angle ⁇ ee is changed to the previous rotation angle.
  • the angle change corresponding to the relative angle information offset value ⁇ co d of the relative angular velocity co ee changes by 2 deg.
  • the driver can When the wheel 1011 is steered, the limit of rotating the electric motor 1005 may be exceeded, which may lead to a so-called steering lock, so the driver steers the steering wheel to obtain a back electromotive voltage.
  • the relative angular velocity co ee is calculated based on the back electromotive force EMF of the electric motor 1005, it is difficult to grasp the rotation direction of the electric motor 1005.
  • the electric motor 1 The motor rotation direction may be determined by the phase commutation of the current supplied to 005 and the appearance of the back electromotive voltage, but there is still a possibility of generating a steering assist force against the will of the driver.
  • the rotation direction according to the driver's will can be set.
  • the relative angular velocity ⁇ ee is calculated based on the back electromotive force EMF.
  • EMF back electromotive force
  • a gradual change control unit 1041 and a current output limiting unit 1043 are provided before and after the value calculation unit 1042, and the gradual change control unit 1041 and the current output limiting unit 1043 are connected to the full value of the safe signal SF from the full safe processing unit 1049 as a logical value.
  • the command value compensation unit 1042B is also necessary when the rotation angle detection system is normal.
  • the compensator that reacts unnecessarily when using the relative rotation angle ⁇ ee based on the relative angular velocity co ee based on the back electromotive force is a force that sets the output to “0”, less than “1” By multiplying the gain, the effect of the compensation unit is reduced by setting it to a smaller value compared to the normal value.
  • a larger compensation value than usual is adopted. It is preferable to configure. Specifically, compensation control based on angle information (compensation based on motor position) should be stopped, but it has the effect of reducing the error of the actual angle relative to the relative angle. Alternatively, compensation control that has the effect of reducing the error between the relative angle and the actual angle by making the gain smaller or larger than normal should be performed. In other words, compensation control that can increase the error between the relative angle and the actual angle should be stopped.
  • line back electromotive voltages EMFab to EMFca are calculated based on the line voltages Vab to Vca, and these are added to calculate the motor back electromotive voltage EMF.
  • the back electromotive force force relative angular velocity co ee can be calculated without depending on the connection of the electric motor 1005, that is, the Y connection or ⁇ connection, and the back electromotive force can be detected without providing a separate detection circuit.
  • the back electromotive force EMF is calculated from the line voltages Vac to Vca according to the equations (6) to (8) according to the equations (6) to (8).
  • the force described when adding these values is not limited to this.
  • a Y-connection motor is applied as the electric motor 1005
  • the midpoint voltage of the electric motor is detected and this midpoint voltage is detected.
  • Is subtracted from the motor terminal voltages Va to Vc to calculate the phase voltage Vih (i a to c). Based on this phase voltage Vih, the following equation (10) is calculated and the back electromotive force of each phase is calculated.
  • the voltage ei may be calculated, and the relative angular velocity co ee may be calculated by performing the following operation (11) based on the calculated back electromotive voltages ea to eC .
  • the amount of error between the relative angular velocity co ee and the actual angle can be reduced without increasing the computational load, and the rotation angle detection system is omitted, and the accuracy based on the relative angular velocity ⁇ ee is accurately calculated. It is possible to execute an appropriate steering assist control process.
  • the phase voltages Vah to Vch may be calculated using the value of the motor drive circuit applied voltage 1Z2 as the midpoint voltage Vn.
  • each phase voltage is calculated with the value obtained by dividing the sum by the number of motor phases as the motor midpoint voltage Vn. It may be.
  • Vn (Va + Vb + Vc + ?? + Vx) ⁇ number of motor phases) & (12)
  • the relative angle information offset processing is performed when the relative angular velocity ⁇ ee calculated by the relative angular velocity calculating unit 1048a is within the dead zone.
  • the present invention is not limited to this. Regardless of whether the relative angular velocity co ee is within the dead zone, the relative angle information offset process may be always performed. Further, in this case, the relative angle information offset value may be decreased when outside the dead zone, and the relative angle information offset value may be increased when within the dead zone.
  • the relative angle information offset value is not limited to a value equivalent to ⁇ 2 deg, and may be set so that the speed becomes zero speed and the dead zone before the next steering is exceeded.
  • the electric motor 1005 can generate vibration by increasing the relative angle information offset value and / or by increasing the addition period, it is possible to generate an error when the rotation angle detection system is abnormal.
  • a large relative angle information offset value is set and / or a force for increasing the addition period is applied to both the steering wheel 1011 and vibration is applied. May be.
  • the vibration may be increased stepwise within the range of the maximum value as time elapses from the occurrence of the abnormality.
  • the electric motor force control sound can be generated by always performing the relative angle information offset process, the relative angle information offset value and the addition period can be changed to a level that can be used as an abnormality occurrence notification. It can be used as a means of notifying the repair status.
  • the force described for setting the relative angle information offset value ⁇ cod to the relative angular velocity co ee is not limited to this.
  • the relative angular velocity co ee is not limited to this.
  • the relative angle information offset value corresponding to the relative angle information offset value ⁇ cod may be added to or subtracted from the motor rotation angle ⁇ ee calculated based on
  • the case where the relative angular velocity w ee is set to the relative angle information offset value ⁇ co d in the state where the zero velocity region force is in the dead zone has been described.
  • a resistance model value is used instead of the actual resistance value as the line resistance Ra to Rc set in the dead band setting unit, not shown in the back electromotive force calculation unit 1046.
  • the direction of rotation can be determined by determining the direction of rotation from two or more different information sources, such as the steering rotation direction information of the steering angle sensor force and the phase commutation status and the appearance of the back electromotive force. It is desirable to give.
  • the relative angular velocity co ee is calculated based on the back electromotive force EMF, and this relative angular velocity co ee is added to the previous motor rotation angle ⁇ ee (nl).
  • the motor rotation angle ⁇ ee is calculated.
  • the line back electromotive voltages EMFab, EMFbc, and EMFca are sinusoidal waves, and therefore the line back electromotive voltages EMFab, EM Fbc, and EMFca cross
  • the previous relative rotation angle ⁇ er (nl) in which the resolver 18 and the like were normal as the initial value of the relative rotation angle ⁇ ee is supplied to the adding unit 48f.
  • the present invention is not limited to this, and as described above, the motor can be reliably driven based on the relative angle, so that an arbitrary rotation angle ⁇ er can be set as an initial value. Therefore, the relative angle is calculated until the motor rotation angle is determined to be abnormal. If the motor rotation angle is determined to be abnormal or the sign of abnormality is detected, the calculation of the force relative angle may be started and the motor may be driven based on the calculated relative angle! . In this case, the processing load of the arithmetic processing device can be reduced.
  • the relative velocity ⁇ ee as the relative angle information is calculated based on the back electromotive voltage EMF.
  • the present invention is not limited to this.
  • Steering angle sensor force Relative speed ⁇ ee may be calculated based on the obtained amount of change in steering angle, or if the back-EMF voltage cannot be obtained.
  • the relative angle ⁇ ee may be directly calculated by switching to the steering amount obtained from the steering angle sensor.
  • the complementary relative angle information calculation unit that calculates the complementary relative rotation angle 0 ee ′ based on the steering torque Ts detected by the steering torque sensor 1017. 1070 is provided, except that the complementary relative rotation angle 0 e calculated by the complementary relative angle information calculation unit 1070 is supplied to the angular velocity / acceleration calculation unit 1048. It has the same configuration as.
  • the complementary relative angle information calculation unit 1070 executes the complementary relative angle calculation processing shown in FIG.
  • This complementary relative angle calculation process is executed as a timer interrupt process at predetermined time intervals (for example, lmsec).
  • step S 1051 the steering torque Ts calculated in the steering assist control process is read and the force step S 1052 is read. Transition.
  • step S 1052 an averaging process is performed to calculate an average value Ts of steering torques Ts for a predetermined number (for example, 32) before that including the read steering torque Ts.
  • step S 1053 the steering torque average value Ts calculated in step S 1052 above. Is within the dead zone in the electric power steering mechanism determined by the setting including the dead zone in the steering assist control that is set in advance, that is, the mechanical dead zone of the electric power steering mechanism such as the speed reducer efficiency and the rack and pion efficiency. To judge whether or not
  • step S 1054 the steering torque average value Ts is changed to “0”, and then the process proceeds to step S 1055.
  • step S 1055 When it is outside the dead band, the process proceeds to step S 1 055 as it is.
  • step S 1055 the steering torque average value Ts calculated in step S 1052 or
  • Step S 1054 The current steering torque average value Ts (n
  • step S 1056 Shift to step S 1056 and set the value obtained by adding the upper limit value ⁇ to the previous steering torque average value Ts (n-1) as the current steering torque average value Ts (n).
  • the process of steps S 1055 and S 1056 is a limiter process that limits the amount of change ⁇ .
  • the upper limit value ⁇ is set to an optimum value according to the vehicle speed Vs, even if it is a predetermined value. It may be.
  • step S1057 the calculation of the following equation (13) is performed to calculate the motor relative angle change amount ⁇ , and then the process proceeds to step S1058.
  • Km is a relative angle information calculation gain
  • step S1058 the motor relative angle change amount ⁇ calculated in step S1057 is added to the motor relative angle ⁇ (n-1) calculated in the previous sampling to obtain the current motor.
  • the motor relative angle ⁇ (n) is set to, for example, a 12-bit electrical angle 0 to 409.
  • the motor relative angle information calculation gain Km may be a constant value, but may be changed according to the vehicle speed Vs. Therefore, a motor such as a gain for calculating the motor relative angle information is used based on the vehicle speed Vs. You may make it provide the parameter setting means to change the parameter which can adjust an advance angle.
  • the energization to the electric motor 1 005 is reduced to suppress further temperature rise or the vehicle speed sensor 10 33 is abnormal.
  • the slope of the steering assist command value calculation map in FIG. 5 is fixed by decreasing as the vehicle speed increases.
  • the relative angle information calculation gain Km is also It is desirable to change the motor advance angle according to the output limit.
  • a second parameter setting means for changing a parameter capable of adjusting the motor advance angle such as a gain of the complementary relative angle information calculation according to the output limit amount in the output limit state of the steering assist force is provided.
  • the angular velocity / acceleration calculating unit 1048 is changed as shown in FIG. That is, the relative angle information offset processing unit 1048e of the angular velocity / angular acceleration calculation unit 1048 is omitted, and instead the relative angular velocity ⁇ ee limited by the rate limiter unit 1048d is directly supplied to the addition unit 1048f.
  • the second rotation angle selection unit 1048m is supplied to one input side of the second rotation angle selection unit 1048m, and the output of the addition unit 1048f is switched by the detection signal of the dead band detection unit 1048m.
  • the relative rotation angle ⁇ ee 'calculated by the complementary relative angle information calculation unit 1070 is supplied to the other input side of 1048 ⁇ , and the relative rotation angle ⁇ ee selected by the second second rotation angle selection unit 1048 ⁇ is the rotation angle.
  • the relative angular velocity supplied to one input side of the selection unit 1048g and further limited by the rate limiter unit 1048d is supplied to one input side of the second angular velocity selection unit 1048p, and the other angular velocity selection unit 1048p Relative for completion on the input side Relative value calculated by angle information calculation unit 1070
  • the configuration is the same as that in FIG.
  • the output of the angular velocity calculation unit 1048 ⁇ that calculates the complementary angular velocity co e by differentiating the rotation angle co e is supplied.
  • the detection signal SD with the logical value “0” is output when the relative angular velocity ⁇ ee is outside the dead zone
  • the detection signal SD with the logical value “1” when the relative angular velocity ⁇ ee is outside the dead zone.
  • the second rotation angle selection unit 1048 ⁇ when the detection signal SD is a logical value “0”, the output is output from the addition unit 1048f.
  • Relative rotation angle ⁇ ee is selected, and when the logical value is "1", the complementary relative rotation angle ⁇ ee 'calculated by the complementary relative angle information calculation unit 1070 is selected, and the second angular velocity selection unit 1048 ⁇
  • the detection signal SD is logical “0”
  • the relative angular velocity ⁇ ee restricted by the rate limiter 1048d is selected, and when the logical value is “1”, the complementary relative angular velocity w ee calculated by the angular velocity calculator 1048 ⁇ is selected.
  • 'Is configured to select.
  • the complementary relative angle information calculation unit 1070 executes the complementary relative angle calculation process shown in FIG. 15, reads the steering torque Ts at predetermined intervals by the timer interruption process, and then reads the steering torque Ts read this time.
  • the steering torque average value Ts (n) is calculated by averaging the predetermined number of steering torques Ts (n) to Ts (n-31) including the past (step S1052). By performing this averaging process, it is ensured that the flutter of the number LSB generated when the steering torque T output from the steering torque sensor 1017 is converted into a digital signal by the AZD converter 1031 is used as a noise component. Can be prevented.
  • step S1053 it is determined whether or not the calculated steering torque average value Ts (n) is within the dead zone. If the calculated steering torque average value Ts (n) is within the dead zone, the steering torque average value Ts (n) is set to “0”. Set (Step S 1054) to ensure that the electric motor 1005 is not inadvertently rotated when it is not intended by the driver.
  • the change amount of the steering torque average value Ts (n) is large by the processing of 56, the change amount is limited to the upper limit value ⁇ ⁇ so that the complementary relative rotation angle ⁇ is suddenly changed at the sudden rise of the steering torque T. Can be limited.
  • the rotation angle selection unit 1048g performs motor rotation angle detection as in the first embodiment described above.
  • the actual rotation angle ⁇ er calculated by the calculation unit 1047 is selected, the angular velocity selection unit 1048i selects the actual angular velocity ⁇ er calculated by the angular velocity calculation unit 1048h, and the selected actual angular velocity co er is used as the angular acceleration calculation unit.
  • the angular acceleration ⁇ is calculated by differentiating at 104 3 ⁇ 4, and the actual rotation angle ⁇ er, the actual angular velocity co er, and the angular acceleration oc are supplied to the current command value calculation unit 1042, so that the accurate phase target current Ia * ⁇ Ic * is calculated, the deviation ⁇ Ia ⁇ ⁇ Ic between this phase target current Ia * ⁇ Ic * and the detected current value Ia ⁇ Ic is calculated, and this deviation ⁇ Ia ⁇ ⁇ Ic is PI controlled and the voltage command The values Va * to Vc * are calculated, and these voltage command values Va * to Vc * are applied to the FET gate drive circuit 1022 of the motor drive circuit 106. By outputting, the three-phase drive current is supplied to the electric motor 1005 to generate the steering assist force.
  • the fail-safe processing unit 1049 detects that an abnormality has occurred in the rotation angle detection system including the resolver 1018, the fail-safe signal SF having a logical value of "1" is output from the fail-safe processing unit 1049. It is output to the selection unit 1048g and the angular velocity selection unit 1048i. Accordingly, the relative angular velocity w ee based on the back electromotive voltage EMF is selected as in the first embodiment described above.
  • the dead zone detection signal SD having the logical value “0” is detected by the dead zone detection unit 1048 m as the second rotation angle selection unit 1048m and the second angle.
  • the relative rotation angle ⁇ ee calculated by the addition unit 1048f is selected by the second rotation angle selection unit 1048 ⁇ and output from the rate limiter unit 1048d by the second angular velocity selection unit 1048p.
  • the current command calculation unit 1042 generates a three-phase current based on the relative rotational angle ⁇ ee, the relative angular velocity co ee, and the relative angular acceleration ⁇ calculated based on the back electromotive force EMF.
  • the command values Ia * to Ic * are calculated, and the electric motor 1005 is driven and controlled, and the steering assist force is generated from the electric motor 1005, whereby the steering assist control process is continued.
  • the detection signal SD of the logical value “1” is output from the dead band detecting unit 1048m.
  • the second rotation angle selection unit 1048m calculates the complementary relative angle information calculation unit 1070 and stores it in the RAM of the microcomputer 1030. Relative rotation angle for completion ⁇
  • the steering assist control process can be continued.
  • the case where the complementary relative angular velocity co e calculated based on the steering torque Ts is selected when the relative angular velocity co ee is within the dead zone has been described.
  • the steering torque Ts when the relative angular velocity co ee is in the dead zone is large, the relative angle ⁇ ee may change suddenly, so that the relative angular velocity co ee is in the dead zone.
  • the steering torque Ts is high, the steering torque It is preferable to set so that the complementary relative rotation angle 0 e is calculated based on the amount of change in the torque Ts.
  • the relative angular velocity ⁇ ee calculated based on the back electromotive force EMF is not limited to this, Whether or not the steering assist force generated by the electric motor 1005 is small is determined by, for example, the magnitude of the steering assist torque command value I * calculated by the command value calculation unit 1042, and based on the back electromotive force EMF when the steering assist force is small.
  • Steering assist control processing is continued based on the calculated relative angular velocity co e e , relative rotational angle ⁇ ee, and relative angular acceleration ex.
  • the complementary relative rotational angle ⁇ ee ′ which is based on the steering torque, is complemented.
  • the force described in the case of determining whether or not the force is in the zero speed region based on whether or not the relative angular velocity ⁇ ee is in the dead zone is not limited to this.
  • Angular information obtained from back electromotive force EMF Relative relative angular velocity ⁇ even in the interval where ⁇ ee is inaccurate (such as when the zero cross point of the back electromotive force EMF cannot be determined even if the relative angular velocity ⁇ ee is outside the dead zone) You can choose ee '!
  • the steering torque average value Ts obtained by averaging the steering torque Ts may be set to a value that can be suppressed to a very small value.
  • the calculation of the relative rotation angle change ⁇ ⁇ using the force described above is not limited to this.
  • the steering torque Ts itself may be used as an input value to calculate the relative rotation change ⁇ ⁇ . In short, any calculation value can be applied as long as the value is based on the steering torque Ts.
  • the relative angle is calculated based on the back electromotive voltage of the brushless motor. Since the relative angular velocity that constitutes the angle information is calculated, when the back electromotive force voltage of the brushless motor cannot be detected normally, the relative angle information cannot be obtained and steering is performed. Auxiliary control must be stopped. For this reason, in the third embodiment, the back electromotive force voltage of the brushless motor cannot be normally detected, and the steering assist control can be continued even when the state is reached.
  • the microcomputer 1030 executes the relative angle calculation process shown in FIG.
  • step S1081 the motor rotation angle ⁇ er detected by the resolver 1018 and the motor rotation angle calculation unit 1047 is normal. It is determined whether or not the force is. This determination is performed by reading the fail-safe signal SF output in the motor rotation angle abnormality detection process of FIG. 9 described above and determining whether or not this is a logical value “0”.
  • step S 1081 Determination result force in step S 1081
  • the process proceeds to step S 1082, and the motor rotation angle 0 er is used to determine the motor angular velocity co e and the angular acceleration. a is calculated, the force timer interrupt process is terminated and the routine returns to the predetermined main program. If the motor rotation angle ⁇ er is not normal, the process proceeds to step S83.
  • step S 1083 it is determined whether or not the force can normally calculate the relative angle information corresponding to the driver's steering amount.
  • the determination as to whether or not the relative angle information is normally calculated is performed by, for example, determining whether or not the motor terminal voltage detected by the motor terminal voltage detection unit 1008 is normal, thereby calculating the relative angle information. If the condition is normal, the process proceeds to step S 1084 to execute the relative angle information detection process similar to that of the first embodiment described above to finish the force timer interrupt process and to return to the predetermined main program.
  • step S 1085 the complementary relative angle information calculation unit 1070 in the second embodiment described above executes the complementary relative angle in FIG. Relative angle information detection processing, which performs processing similar to the angle information calculation processing, is executed to end the force timer interrupt processing and return to the predetermined main program.
  • step S1082 when the motor rotation angle detection unit configured by the resolver 1018 and the motor rotation angle calculation unit 1047 is normal, the process proceeds to step S1082, and the motor rotation angle is determined.
  • the motor angular velocity ⁇ e and angular acceleration ⁇ are calculated using the motor rotation angle ⁇ er detected by the detection unit. If the motor rotation angle detection unit becomes abnormal, the motor terminal voltage is detected. If the detection of the motor terminal voltage is normal, the process proceeds to step S 1084 to perform the relative angle information detection process according to the first embodiment described above. Relative angular velocity co ee, relative rotation angle ⁇ ee, and relative angular acceleration ⁇ are calculated.
  • the back electromotive voltage EMF is used. Relative rotation angle ⁇ based on steering torque Ts
  • the relative angle information can be calculated in two stages. Therefore, the relative angular velocity is based on the back electromotive force EMF according to the first embodiment described above. Even if relative angle information consisting of co ee, relative rotation angle ⁇ ee, and relative angular acceleration ⁇ cannot be calculated, relative rotation angle ⁇ ee, relative angular velocity ⁇ ee, and relative angular acceleration based on steering torque Ts
  • the relative angle information represented by oc can be calculated, the range in which the steering assist control can be continued when an abnormality occurs can be widened, and more reliable steering assist control can be performed.
  • the present invention is not limited to this, and the relative angle information detection process similar to that of the second embodiment described above may be executed.
  • the force described in the case where the relative angle calculation process based on the steering torque is performed when the relative angle calculation process based on the back electromotive force cannot be performed is not limited to this.
  • the relative angle calculation process based on the back electromotive force cannot be performed the relative angle is calculated based on the amount of change in the steering angle obtained from the steering angle sensor using the steering angle sensor used for other processes.
  • the relative angle calculation process based on the steering angle cannot be performed, the relative angle calculation process based on the steering torque may be performed. It may be determined.
  • the abnormality determination map is used to indicate abnormality in the motor rotation angle detection system including the resolver 1018 and the motor rotation angle detection circuit 1032 based on sin ⁇ and cos ⁇ .
  • the present invention is not limited to this.
  • sin ⁇ and cos ⁇ are the same value as each other, but the amplitude changes within a certain range.
  • the electrical angle is 45 degrees
  • the maximum is 225 degrees. The maximum and minimum peaks may be monitored to correct the relative rotation angle ⁇ ee to 45 and 225 electrical angles.
  • the present invention is not limited to this. Further, sin ⁇ and cos ⁇ may be calculated in the motor rotation angle detection circuit 1032, and further described as a motor rotation angle detection means instead of the resolver 1018.
  • the permanent magnet composing the encoder in the bearing of the electric motor 1 005 is magnetized so that the S pole and the N pole are equally divided into two by a virtual plane passing through the center of the permanent magnet.
  • a rotational state detection device that provides a magnetic sensor at a position that is 90 degrees out of phase with the S and N poles, and outputs sin ⁇ and cos ⁇ from these magnetic sensors.
  • sin ⁇ and cos ⁇ are output as voltages from the motor rotation detecting means, for example, whether the amplitudes of sin ⁇ and cos ⁇ are within a preset range by the microphone computer 1030. Is determined so that the amplitude of either sin ⁇ or cos ⁇ falls outside the set range. It may be determined that a ground fault or a power fault has occurred in the system of sin ⁇ or cos ⁇ .
  • the angle at which cos ⁇ is maximum is 0 degrees
  • the angle at which minimum is 180 is
  • the relative rotation angle ⁇ ee or the relative angular velocity co ee is corrected to “0”. May be.
  • the maximum value may be detected by applying peak detection processing or a peak detection circuit, but the peak value will be divided in advance! In this case, the maximum value can be detected by determining whether or not the force has reached the peak value.
  • this peak value is affected by temperature or the like, for example, 0 degree and 180 degree
  • the peak value may be set as the peak value immediately before it becomes abnormal.
  • pole position sensors such as a hall sensor that detects the pole positions of the a-phase, b-phase, and c-phase provided in a normal three-phase brushless motor as means for detecting the rotational position of the motor.
  • the phase detection signals Sa, Sb and Sc output from these pole position sensors 1101a, 1101b and 1101c have a phase difference of 120 degrees as shown in FIG.
  • the energization state represented by the on / off states of the phase detection signals Sa, Sb, and Sc repeats the energization states 1 to 6 as shown in the lowermost stage of FIG.
  • the energized state represented by the on / off state is “4”, “5”, and “6”.
  • the energized state “7”, in which the new a-phase detection signal Sa is at the high level, b-phase detection signal Sb is at the high level, and c-phase detection signal Sc is at the high level, is repeated in a predetermined order.
  • the force that can detect an abnormality when it reaches 7 "Originally, the a-phase detection signal Sa is at a high level. In the range of 0 to 180 degrees, the pattern does not change from normal.
  • energized state "4" Is a unique energization state that appears only once in the range of 0 to 360 degrees, and this energization state “4” can correctly read the angle at the edge portion where the energization state is “5” or “6”.
  • the current states “2” and “1” exist as regions where the angle can be detected arbitrarily. There is a point where the angle can be recognized correctly.
  • the angle is normally set in the region (180 to 360 degrees) where the a-phase detection signal Sa is originally at the low level.
  • the part of the energized state “3” is unique in the range of 0 to 360 degrees, and the angle can be read correctly at the edge portion where the energized state is “2” and “1”.
  • the energized states “5” and “6” exist as regions where the angle can be detected arbitrarily, and the angle is similarly set. There are points that can be recognized correctly.
  • the abnormality of the pole position sensors 1101a to 1101c that detect the rotation of the rotating body including the motor pole position can be recognized by detecting the energization state “7” or “0”.
  • the normal angle can be corrected at the switching edge, and the energized state “0”.
  • the normal angle can be corrected at the switching edge if the energized states "3", "5" and "6" are recognized.
  • the relative angle correction process shown in FIG. 23 can be executed.
  • the back electromotive force EMF is read in step S 1091, and then the process proceeds to step S 1092 to determine whether or not the force is in the correction required state.
  • the determination as to whether or not this correction is required is made by, for example, determining whether the value of the back electromotive force EMF or its change ⁇ EMF is large! /, And whether the value of the back electromotive force EMF or the amount of variation ⁇ EMF is determined.
  • step S 1093 and the rotation state detection device or pole position sensor 1101a to ll Detection signal force at 01c Determines whether the force is in a state where the actual angle can be recognized. If the actual angle cannot be recognized, the process waits until the actual angle can be recognized. If the actual angle can be recognized, the process proceeds to step S1094. Thus, the actual angle information is set as the relative angle ⁇ ee and the force timer interrupt processing is also terminated.
  • the process of step S1092 corresponds to the correction required state detection means
  • steps S1093 and S1094 correspond to the relative angle information correction means.
  • the force described in the case where the steering assist control is performed by using the microcomputer 1030 is applied.
  • Other arithmetic processing devices are not limited thereto.
  • it can be configured with a single or dual circuit using an arithmetic circuit, an adder circuit, a comparison circuit, and the like.
  • the force described in the case where the microcomputer 1030 executes the steering assist control process and the FET gate drive circuit 1022 executes the pulse width control process is limited to this.
  • the steering assist control process and the pulse width control process may be executed by the microcomputer 1030, and the inverter circuit 21 may be directly driven and controlled by the microphone computer 1030.
  • FIG. 24 is an overall configuration diagram showing a fourth embodiment of the electric power steering apparatus according to the present invention.
  • reference numeral 2001 denotes a steering wheel
  • a steering force which is applied to the steering wheel 2001 by a driver's force, is transmitted to a steering shaft 2002 having an input shaft 2002a and an output shaft 2002b.
  • the steering shaft 2002 has one end connected to the steering wheel 2001 and the other end connected to one end of the output shaft 2002b via a torque sensor 2003 as steering torque detecting means.
  • the steering force transmitted to the output shaft 2002b is transmitted to the lower shaft 2005 via the universal joint 2004, and further transmitted to the pin shaft 2007 via the universal joint 2006.
  • the steering force transmitted to the pinion shaft 2007 is Is transmitted to the tie rod 2009 through the gearing gear 2008 and steers the steered wheels (not shown).
  • the steering gear 2008 is configured in a rack and pion type having a pion 2 008a coupled to the pion shaft 2007 and a rack 2008b meshing with the pion 2008a.
  • the rotary motion transmitted to the rack is converted into straight motion by rack 2008b.
  • a steering assist mechanism 2010 that transmits a steering assist force to the output shaft 2002b is connected to the output shaft 2002b of the steering shaft 2002.
  • the steering assist mechanism 2010 includes a reduction gear 2011 connected to the output shaft 2 002b, and a three-phase brushless motor 2012 as an electric motor that is connected to the reduction gear 2011 and generates a steering assist force for the steering system. ing.
  • the torque sensor 2003 detects the steering torque applied to the steering wheel 1 and transmitted to the input shaft 2002a, and the torsional angle displacement of a torsion bar (not shown) in which the steering torque is interposed between the input shaft 2002a and the output shaft 2002b.
  • the torsional angular displacement is detected by a potentiometer, for example! RU
  • the three-phase brushless motor 2012 includes a rotor position detection circuit 2013 as a rotation angle detection means including a resolver, an encoder, and the like that detect the rotation position of the rotor.
  • the rotor position detection circuit 2013 supplies a carrier wave signal sin co t having a predetermined frequency to a resolver, and a sine wave signal (having a waveform obtained by amplitude-modulating the carrier signal sin co t with a sine wave sin ⁇ ( sin co t 'sin ⁇ ) and a carrier wave signal sin co t are amplitude-modulated with a cosine wave cos ⁇ , and a cosine wave signal (sin co t' cos ⁇ ) is generated.
  • the sine wave signal (sin co t 'sin ⁇ ) and the cosine wave signal (sin co t' cos 0) are AZD converted, and for example, the positive peak timing (peak detection pulse Pp) of the carrier wave sin co t is changed.
  • a motor rotation angle calculation process (not shown) is executed to calculate sin ⁇ and cos ⁇ , and the calculated sin ⁇ and cos ⁇ forces are also calculated as motor rotation angles (rotor rotation angles).
  • ⁇ will be calculated It ’s a sea urchin.
  • the steering assist control device 2020 receives the steering torque T detected by the torque sensor 2003 and the vehicle speed detection value Vs detected by the vehicle speed sensor 2021, and the rotor position.
  • the motor drive current detection values Iud, Ivd, and Iwd output from are input.
  • the steering assist control device 2020 includes a steering torque T, a vehicle speed detection value Vs, and a rotor rotation angle.
  • This steering assist control device 2020 corresponds to the motor control means.
  • the control arithmetic unit 2023 determines the current command value of the vector control d and q components using the excellent characteristics of vector control, and then uses this current command value for each excitation coil Lu. ⁇
  • Each phase current command value Iu, Iv * and Iw * corresponding to Lw is converted into a vector control phase command value calculation circuit 2030, and each phase output from this vector controller command value calculation circuit 2030
  • a current control circuit 2 040 for performing current feedback processing with the current command values Iu, Iv * and Iw * and the motor current detection values Iud, Ivd and Iwd detected by the motor current detection circuit 2022.
  • the vector phase command value calculation circuit 2030 receives the steering torque T detected by the torque sensor 2003 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 2021, and based on these inputs, the steering assist current
  • the steering assist current command value calculation unit 2031 for calculating the command value I *, the control angle (electrical angle ⁇ e and electrical angular velocity ⁇ e) based on the rotor rotational angle ⁇ detected by the rotor rotational angle detection circuit 2013, and A control signal output unit 2032 that outputs a control amount (current limit value of the steering assist current command value I *), a steering assist current command value I * limited by the control amount, and an electric D-axis command current calculation unit 2034 that calculates d-axis command current Id * based on angular velocity ⁇ e, d-axis voltage ed ( ⁇ ) and q-axis voltage eq ( ⁇ ) based on electrical angle ⁇ e Based on the d-q-axis voltage calculator 2035, the d
  • the steering assist current command value calculation unit 2031 described above calculates the steering assist current command value I * by referring to the steering assist current command value calculation map shown in Fig. 27 based on the steering torque T and the vehicle speed Vs. To do.
  • the steering assist current command value calculation map takes the steering torque T on the horizontal axis, the steering assist command value I * on the vertical axis, and the vehicle speed detection value V as a parameter.
  • the steering assist command value I * is maintained at "0" while the steering torque T is between "0" and the set value Tsl in the vicinity of the steering torque T.
  • the steering assist command value I * increases at a relatively moderate rate as the steering torque T increases, but when the steering torque ⁇ further increases, the steering assist value increases.
  • the command value I * is set so as to increase steeply, and this characteristic curve is set so that the inclination becomes smaller as the vehicle speed increases.
  • a limit value is set for the steering assist command value I *, and this current limit value is normally set to the normal limit value I.
  • the current limit value can be changed by the control signal output unit 2032 and is output from the control signal output unit 2032 as a control amount.
  • control amount output from the control signal output unit 2032 is such that the steering torque generated by the motor is reduced by reducing the control amount.
  • the current limit value of the motor is used.
  • a gain assist control gain that multiplies the steering torque can also be used.
  • the current control circuit 2040 applies to each phase coil Lu, Lv, Lw detected by the current detection circuit 2022 from the current command values Iu, Iv *, Iw * supplied from the vector control phase command value calculation unit 2030.
  • the motor phase current detection value Iud, Ivd, Iwd that flows is subtracted from each phase current error ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ , Subtractors 41u, 41v, and 41w that calculate A lw, and PI controller 2042 that calculates the command voltages Vu, Vv, and Vw by performing proportional-integral control on the calculated phase current errors ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ , and A lw
  • a PWM control unit 2043 that forms pulse width modulation (PWM) signals PWMua to PWMwb corresponding to the field effect transistors Qua to Qwb of the motor drive circuit 2024 based on the calculated command voltages Vu, Vv, and Vw.
  • PWM pulse width modulation
  • the pulse width modulation signals PWMua to PWMwb output from the PWM control unit 2043 are supplied to the FET gate drive circuit 2025.
  • steering assist force control for driving the motor with reference to the rotor rotation angle ⁇ is performed in order to generate the steering assist force according to the steering torque T and the vehicle speed detection value Vs.
  • the reference angle of the port rotation angle ⁇ is output as a control angle from the control signal output unit 2032.
  • the control signal output unit 2032 executes a control signal output process (to be described later) and performs steering. If the assist force control release condition is not satisfied, the control angle is set to the normal angle, and the motor is controlled based on this. On the other hand, when the condition for canceling the steering assist force control is satisfied, the control angle is changed with respect to the normal angle, and control at the time of occurrence of abnormality is performed in which the motor is driven and controlled based on the changed control angle.
  • FIG. 28 is a flowchart showing a control signal output processing procedure executed by the control signal output unit 2032.
  • This control signal output process is executed as a timer interrupt process at predetermined time intervals.
  • the control signal output unit 2032 determines whether or not the condition for canceling the steering assist force control is satisfied.
  • step S2002 the control signal output unit 2032 performs an abnormality detection process for detecting an abnormality in the rotor position detection circuit 2013. Specifically, the sine wave sin ⁇ and cosine wave cos ⁇ calculated by the motor rotation angle calculation process (not shown) are read to determine whether sin ⁇ and cos ⁇ are normal.
  • (sin ⁇ + (cos ⁇ ) 2 is calculated, and if (sin ⁇ + (cos ⁇ ⁇ half 1), it is determined that there is an abnormality, or a pre-stored abnormality determination map is referred to.
  • Sin ⁇ and cos ⁇ are determined to be abnormal when the combination does not exist within a predetermined normal region.
  • step S 2003 determines whether or not the rotor position detection circuit 2013 is normal based on the determination result of step S2002 until ⁇ 1 ”signal output ⁇ 2032 ⁇ . . If it is determined to be normal, the process proceeds to step S2004, and if it is determined to be abnormal, the process proceeds to step S2010 described later.
  • step S2004 the control signal output unit 2032 stores the rotor rotation angle ⁇ detected by the rotor position detection circuit 2013 and the rotor rotation angular velocity ⁇ ′ obtained by differentiating the rotor rotation angle ⁇ in the memory.
  • step S2005 the control signal output unit 2032 performs abnormality detection processing other than the rotor position detection circuit 2013 (torque sensor 2003, vehicle speed sensor 2015, etc.), and proceeds to step S2006.
  • step S2006 the control signal output unit 2032 determines whether other than the rotor position detection circuit 2013 is normal based on the determination result in step S2005. If it is determined that the steering assist force control is normal, it is determined that the condition for canceling the steering assist force control is not satisfied, and the process proceeds to step S2007, where the control angle and the control amount for performing the normal steering assist force control are determined.
  • the current rotor rotation angle ⁇ stored in the memory in step S 2004 is converted into an electrical angle ⁇ e and the electrical angle ⁇ e is differentiated to calculate the electrical angular velocity co e. Is set as the control angle (normal angle). Also, the preset normal limit value I
  • control signal output unit 2032 outputs the set control angle and control amount, and ends the control signal output process.
  • control signal output unit 2032 receives the rotor position detection circuit 201.
  • step S2009 steering assist force control (other abnormality processing) is performed when an abnormality occurs other than the rotor position detection circuit 2013.
  • the signal output process ends.
  • step S2010 the control signal output unit 2032 sets the control flag FL at the time of occurrence of abnormality to "1" which means that the steering assist force control is performed at the time of occurrence of the abnormality. Migrate to S 2011.
  • step S2011 the control signal output unit 2032 converts the rotor rotation angle ⁇ stored in the memory in step S2004 to the electrical angle ⁇ e, and differentiates the electrical angle ⁇ e to calculate the electrical angular velocity co e. Then, set these as the initial control angles for the control when an abnormality occurs, and proceed to Step S2012.
  • step S2012 the control signal output unit 2032 sets the normal limit value I to the error occurrence time limit.
  • step S2013 the control signal output unit 2032 performs an abnormality detection process of the torque sensor 2003, and proceeds to step S2014.
  • step S2014 the control signal output unit 2032 determines whether or not the torque sensor 2003 is normal based on the determination result in step S2013. If it is determined that the torque sensor 2003 is abnormal, the process proceeds to step S2015. Then, the steering assist force control is performed when the torque is abnormal, and the control signal output process is finished.
  • step S2014 determines in step S2014 that the torque sensor 2003 is normal
  • the process proceeds to step S2016 to detect the steering torque T.
  • step S2017 the control signal output unit 2032 performs control angle update processing according to the steering torque.
  • the reference value is changed to “0” and thereafter the reference value “0” is used. Update the control angle. At this time, if the sign of the steering torque is reversed with respect to the sign of the reference value when an abnormality occurs, the control angle is advanced in the neutral direction of the needle.
  • the speed at which the control angle is advanced depends on the deviation between the current torque and the reference value. Determine as shown in In other words, the greater the deviation between the current torque and the reference value, the greater the speed at which the control angle is advanced. It should be noted that a predetermined limiter is set for the speed at which the control angle is advanced.
  • step S2018 the control signal output unit 2032 performs control amount update (decrease) processing.
  • the reduction rate of the controlled variable is determined as shown in FIG. 30 according to the absolute value of the deviation between the current torque and the reference value.
  • the larger the absolute value of the deviation between the current torque and the reference value the smaller the control amount reduction rate, and the longer the control time for control when an abnormality occurs.
  • the method of reducing the reduction ratio can be determined by various functions such as a straight line and a quadratic curve.
  • the reduction rate of the control amount can be always constant.
  • This control amount reduction process is not executed when the steering torque is increased so that the steering torque becomes larger than the reference value and steering is being performed, and the control amount is retained.
  • step S2019 the control signal output unit 2032 determines whether or not the control amount is greater than a predetermined control end determination threshold value (eg, 0). Then, when the control amount is larger than “0”, it is determined that the control at the time of occurrence of the abnormality is continued, and the process proceeds to Step S2008. When the control amount is “0” or less, the control signal output process is performed as it is. Exit.
  • a predetermined control end determination threshold value eg, 0
  • steps S2002 and S2003 correspond to the abnormality detection means
  • the processes in steps S2011 and S2017 correspond to the reference angle changing means
  • the processes in steps S2012 and S2018 are the gradual change processing means.
  • A is the steering torque and B is the control angle.
  • step S2003 determines in step S2003 in FIG. 28 that the rotor position detection circuit 2013 is normal and proceeds to step S2004, where the rotor rotation angle ⁇ and the rotor rotation angular velocity ⁇ ′ Is stored in memory. Further, since the torque sensor 2003 and the vehicle speed sensor 2015 are also normal, the process proceeds to step S2006 force step S2007, and normal steering assist force control is executed.
  • the steering arithmetic unit 2023 determines the current of each phase based on the steering torque T detected by the torque sensor 2003, the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 2015, and the rotor rotation angle ⁇ detected by the rotor position detection circuit 2013.
  • Command values Iu, Iv * and Iw * are calculated, and current feedback processing is performed using the current command values Iu, Iv * and Iw * for each phase and the motor current detection values Iud, Ivd and Iwd detected by the motor current detection circuit 2022 To calculate the phase voltage commands Vu, Vv and Vw.
  • PWM signals PWMua to PWMwb calculated based on the phase voltage commands Vu, Vv and Vw are output to the FET gate drive circuit 2025.
  • the FET gate drive circuit 2025 controls the gate current of the field effect transistor of the motor drive circuit 2024 based on the PWM signal. As a result, the torque generated by the three-phase brushless motor 2012 is converted to the rotational torque of the steering shaft 2002 via the reduction gear 2011, and the driver's steering force is assisted.
  • the steering assist force control is performed based on the electrical angle 0 e and the electrical angular velocity co e calculated based on the rotor rotation angle 0 immediately before the occurrence of the abnormality.
  • the rotor rotation angle is fixed at the rotor rotation angle immediately before the occurrence of the abnormality, and the rotation state of the rotor is maintained at the rotation state of the rotor immediately before the occurrence of the abnormality.
  • step S2017 the control signal output unit 2032 advances the control angle at the speed shown in FIG. 29 according to the deviation between the current steering torque and the reference value. That is, as shown in FIG. 31, the control angle gradually increases between time tl and time t2. Also, since the driver is steering more and more, the control amount reduction process is not performed in step S2018. . Then, the control assisting force control at the time of occurrence of an abnormality is continued based on the control angle and the control amount updated in this way.
  • step S2017 the control signal output unit 2032 Hold the control angle.
  • step S2018 the control signal output unit 2032 decreases the current limit value, which is the control amount, at the decreasing rate shown in FIG. 30 according to the absolute value of the deviation between the current steering torque and the reference value. Then, the control assisting force control at the time of occurrence of an abnormality is continued based on the control angle and control amount set in this way.
  • step S2019 When the control amount is equal to or less than the control end determination threshold value, it is determined No in step S2019, the steering assist force control at the time of occurrence of the abnormality is ended, and the process shifts to the manual steering.
  • the kickback phenomenon can be prevented by short-circuiting the terminals of the motor for a predetermined time. If you suppress it, it will be known.
  • the motor rotation angle is referred so as to maintain the motor rotation angle immediately before the occurrence of the abnormality according to the steering torque. Since the angle is changed, the occurrence of the kickback phenomenon can be effectively suppressed.
  • FIG. 34 is a time chart for explaining the effect in the present embodiment.
  • (a) is the manual input torque by the driver
  • (b) is the steering assist torque
  • (c) is the motor control angle
  • (d) is the assist control amount
  • (e) is the steering angle.
  • the steering assist force control when the abnormality occurs is performed until time tl2.
  • the control angle immediately before the occurrence of the abnormality is set as the initial control angle, and when the steering torque has the same sign as the reference value and smaller than the reference value, the control angle at that time is maintained and the rotor rotation angle is set immediately before the occurrence of the abnormality. Since this is fixed at the rotor rotation angle, it is possible to obtain an effect of preventing a sudden change in the handle angle.
  • the control angle is adjusted to It is possible to move to manual steering quickly because the motor is turned off and the motor is de-energized.
  • the steering assist torque can be applied according to the steering torque (manual input torque by the driver) even after the occurrence of an abnormality. As a result, it is possible to prevent the steering assist torque from suddenly disappearing when an abnormality occurs, and it is possible to reliably prevent sudden steering wheel return.
  • the reference angle of the motor rotation angle is changed so as to maintain the rotation state of the electric motor immediately before the occurrence of the abnormality.
  • the motor drive control is performed, so that the motor can be prevented from returning due to the reaction force, and the occurrence of the kickback phenomenon can be suppressed.
  • the greater the vehicle steering torque due to heavy vehicle weight the greater the effect.
  • the motor rotation angle immediately before the occurrence of the abnormality is set as the reference angle, the effect of preventing the sudden change in the handle angle by fixing the rotor rotation angle to the rotor rotation angle immediately before the occurrence of the abnormality is obtained. And the occurrence of the kickback phenomenon can be appropriately suppressed. Furthermore, when the steering torque immediately before the occurrence of the abnormality is used as a reference value and the current steering torque has the same sign as the reference value and is equal to or less than the reference value, the reference angle at that time is maintained. Can be properly suppressed to suppress the return of the handle
  • the reference angle is changed to the direction opposite to the steering neutral direction with respect to the reference angle at that time. This reduces the burden on the user and increases the need for large manual input torque when shifting to manual steering.
  • the reference angle is changed to the steering neutral direction with respect to the reference angle at that time. Therefore, the electric motor is maintained in the steering holding state and the additional steering state. When the driver's manual input torque is lost, the electric motor can be de-energized and power can be released, and appropriate control can be performed when an abnormality occurs. [0171] Further, when the abnormality detecting means detects an abnormality in the motor rotation angle, the output of the electric motor is gradually reduced, so that the steering assist force can be prevented from suddenly becoming zero.
  • the reduction rate of the output of the electric motor is determined according to the steering torque, the reduction rate can be reduced as the steering torque is increased, and the duration of the control at the time of occurrence of abnormality can be set longer.
  • the desired control angle is set based on the rotor rotation angle immediately before the occurrence of the abnormality.
  • the average value of the rotor rotation angle in a predetermined time before the occurrence of the abnormality is described.
  • the desired control angle can also be set based on this.
  • control angle is changed so as to maintain the motor rotational angular velocity immediately before the occurrence of the abnormality.
  • FIG. 35 is a flowchart showing a control signal output processing procedure executed by the control signal output unit 2032 in the fifth embodiment.
  • the rotor rotational angular velocity is after step S2010.
  • Step S2031 for determining whether or not ⁇ ′ is larger than a predetermined threshold and Step S2032 for setting an initial control angle according to the rotor rotational angular velocity ⁇ ′ immediately before the occurrence of an abnormality when YES in Step S2031, After step S2016, it is determined whether or not the rotor rotational angular velocity ⁇ 'is greater than the predetermined threshold value.
  • Step S2033, step S2034 that performs motor angular velocity subtraction when YES in step S2033, and the result of motor angular velocity subtraction The same processing as in FIG. 28 is performed except that step S2035, which updates the control angle based on this, is added. And it will be described focusing on different parts of the process.
  • step S2031 the control signal output unit 2032 determines that the rotor rotational angular velocity 0 'stored in step S2004 is a predetermined angular velocity threshold 0'.
  • the angular velocity threshold ⁇ 1 is determined as follows when the driver is in the steered state.
  • step S2032 the control signal output unit 2032 sets the mouth rotation angular velocity ⁇ ′ stored in step S2004 as a reference angular velocity, and sets the electrical angle ⁇ e and the electrical angular velocity co e based on the reference angular velocity. Transition. Specifically, the electrical angle 0 e is set so that the rotor rotational angular velocity matches the rotor rotational angular velocity ⁇ ′ immediately before the occurrence of the abnormality stored in step S2004.
  • step S2033 the control signal output unit 2032 causes the rotor rotational angular velocity ⁇ ′ (reference angular velocity) to be a predetermined angular velocity threshold ⁇ ′.
  • step S2017 It is determined whether it is greater than TH. If ⁇ ′ ⁇ ⁇ ′ TH, the process proceeds to step S2017, and if 0 ′> ⁇ ′, step S2
  • step S2034 the control signal output unit 2032 performs motor angular velocity subtraction processing for decreasing the reference angular velocity.
  • the reduction rate of the reference angular velocity is calculated based on the steering torque with reference to the reduction rate calculation map shown in FIG. 36, and the reference angular velocity is reduced by the reduction rate.
  • the horizontal axis represents the steering torque
  • the vertical axis represents the reduction rate of the reference angular velocity
  • the steering torque direction at the start of steering assist force control when an abnormality occurs is assumed to be positive.
  • the reduction rate is set to be smaller as the rudder torque is larger.
  • the method of reducing the reduction rate can be determined by various functions such as straight lines and quadratic curves. Also, the rate of decrease can be made constant.
  • the reduction rate calculation map as shown in Fig. 37 is referred to. You can also The reduction rate calculation map in Fig. 37 is set so that the horizontal axis represents the vehicle speed Vs, the vertical axis represents the reference angular velocity reduction rate, and the reference angular velocity reduction rate increases as the vehicle speed Vs increases.
  • step S2034 the motor angular velocity subtraction process in step S2034 is not executed when the manual input torque is greater than or equal to a certain value, and the reference angular velocity is maintained.
  • step S2035 the control signal output unit 2032 updates the electrical angle ⁇ e and the electrical angular velocity co e based on the reference angular velocity updated in the motor angular velocity subtraction process in step S2034, and the process proceeds to step S2008.
  • the process of step S2034 corresponds to the reference angular velocity reducing means.
  • step S2032 the rotor rotational angular velocity ⁇ 'immediately before the occurrence of the abnormality is set to the reference angular velocity, and the electrical angle ⁇ e and the electrical angular velocity coe are set so as to maintain this reference angular velocity. Then, the steering assist force control at the time of occurrence of an abnormality is started based on the electrical angle ⁇ e and the electrical angular velocity coe.
  • control angle is set based on the rotor rotational angular velocity immediately before the occurrence of the abnormality, it is possible to suppress a sudden change in the motor control angular velocity when the abnormality occurs and Generation of a change in angular acceleration can be suppressed.
  • step S2034 reduces the reference angular velocity at the rate of decrease shown in Fig. 36, and an abnormality occurs at the electrical angle ⁇ e and electrical angular velocity ⁇ e that are updated based on the successively reduced reference angular velocity.
  • the steering assist force control at the time is continued.
  • step S2034 If the driver weakens the manual input torque at time t23 because the steering angle approaches the angle intended by the driver, and the manual input torque becomes smaller than a certain value at time t24, the motor angular speed subtraction process in step S2034 The reference angular velocity reduction control is resumed.
  • the rotor rotational angular velocity 0 '(reference angular velocity) is less than or equal to a predetermined angular velocity threshold 0'.
  • the control signal output unit 2032 determines No in step S2033, and performs the control angle update process in step S2017 and the control amount decrease process in step S2018. Therefore, as shown in FIG. 38 (d), the assist control amount gradually decreases. Along with this, as shown in FIG. 38 (b), the steering assist torque gradually decreases, and when the steering assist torque (control amount) becomes 0 at time t25, the mode is completely shifted to the manual steering.
  • the motor rotation angular velocity immediately before the occurrence of the abnormality is set as the reference angular velocity, and the reference angle of the motor rotation angle is set based on the reference angular velocity. It is possible to suppress a sudden change in angular acceleration of the handle when is released.
  • the rate of change of the steering angle can be gradually decreased, the uncomfortable feeling during steering can be suppressed, and the running stability of the vehicle can be improved.
  • the desired control angle is set based on the rotor rotational angular velocity immediately before the occurrence of the abnormality.
  • the average value of the rotor rotational angular velocity in a predetermined time before the occurrence of the abnormality is described. You can also set the desired control angle based on
  • control angle is fixed so that the motor rotation angle immediately before the occurrence of the abnormality is maintained for a predetermined time.
  • control signal output unit 2032 of the sixth embodiment deletes the control angle update process of step S2017 in the control signal output process of FIG. The same processing is executed.
  • the assist control gain is applied as the control amount instead of the above-described current limit value.
  • the value shall be controlled to decrease.
  • the reduction rate of the assist control gain can be determined by various functions such as a straight line and a quadratic curve as shown in FIG. 30 described above.
  • step S2011 determines in step S2011 that the electrical angle ⁇ is based on the motor rotation angle ⁇ immediately before the occurrence of the abnormality.
  • e and electrical angular velocity co e are set, and steering assist force control is started when an abnormality occurs.
  • the motor rotation angle ⁇ immediately before the occurrence of the abnormality is maintained.
  • the control signal output unit 32 executes the control amount reduction process in step S2018, and decreases the control amount at the decreasing rate shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 33 (c), the assist control gain gradually decreases from time t31, and accordingly, the steering assist force also gradually decreases. As a result, the steering angle is gradually returned to the neutral position as shown in FIG. 33 (d) as the assist control gain decreases.
  • the assist control gain reduction rate is set to be smaller. Since the reduction of the steering assist force is suppressed, the return of the steering wheel can be effectively suppressed even in a vehicle having a large steering torque due to, for example, heavy vehicle weight.
  • the reference angle of the motor rotation angle is fixed to the reference angle immediately before the occurrence of the abnormality, and the output of the electric motor is gradually decreased according to the steering torque. Therefore, it is possible to prevent the handle from being suddenly returned with a relatively simple configuration.
  • the detected value force of the steering angle sensor may be calculated by calculating the motor rotation angle and motor rotation angular velocity, or estimating the motor rotation angle and motor rotation angular velocity from the back electromotive force of the motor.

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Abstract

　運転者の前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を算出するモータ相対角度情報算出部４８ａ～４８ｃと、該モータ相対角度情報算出部が相対角度情報を得られない状態となることを防止して常時相対角度情報の生成を可能とする相対角度情報補完部４８ｅとを有するモータ相対角度検出手段４８を備え、モータ制御手段で、前記モータ相対角度検出手段で検出した相対角度情報に基づいて駆動開始時に初期角度を設定することなく任意の実角度から電動パワーステアリング装置の電動モータを駆動制御する。この構成により、部品点数の増加やコストアップを抑制した簡素な構成のモータ回転角検出手段を使用して運転者に不快感を与えることを抑制することができる。

Description

明 細 書
電動式パワーステアリング装置
技術分野
[0001] 本発明は、操舵系に対して入力される操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する 電動パワーステアリング装置に関する。
背景技術
[0002] この種の電動パワーステアリング装置としては、例えば位置検出手順で、電動機の 角度位置を検出し、異常検出手順で、位置検出手順より出力された位置信号の振幅 値が、前記電動機の回転角位置に応じて変動し予め定めた所定値より低くなる場合 の有無に基づき前記位置検出手順の異常を検出し、異常検出手順により前記位置 検出手順の異常が検出された後、前記電動機の回転角度位置の変化に応じて前記 位置信号の振幅値が所定のレベル以上となる回転角度位置ではトルク制御手順を 実行して操舵力を補助するトルクを出力し、前記位置信号の振幅値が所定のレベル 以下となる前記電動機の回転角度位置ではトルクゼロ制御手順を実行して出力トル クをゼロとすることにより、位置検出手順の異常時に突然アシストを停止してマ-ユア ルステアリング状態としても、車両状態による反力によりステアリングホイールが急激 に戻されることを防止する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 1参照)。
[0003] また、ロータ位置の検出機能に異常が生じ、ブラシレスモータが回転中であるときに は、予め設定された固定パターンで電磁コイルの電流の向きを順に切り換える制御 を行わせ、ブラシレスモータが停止してしまっているときには、駆動信号を低周波から 徐々に高周波に切り換えて、ブラシレスモータを起動させるようにした車両用ブラシレ スモータの制御装置が提案されている（例えば、特許文献 2参照)。
[0004] さらに、操舵トルクに応じた波高値の正弦波を発生する基準波発生器の出力と、こ れとモータ電流との偏差を増幅する誤差増幅器の出力とを位相比較器と、その位相 比較出力が入力されて電圧制御出力を基準波発生器に出力する電圧制御発振器と で PLL回路を構成することにより、回転角センサを用いることなぐブラシレスモータ を駆動するようにした車両用操舵装置も提案されている (例えば、特許文献 3参照)。
[0005] そして、一方、従来の電動パワーステアリング装置として、操舵アシスト中にモータ を停止するとき、当該モータの端子間を所定時間短絡することで、操舵系の捩れの 戻り力が急激にステアリングホイールに作用する所謂キックバック現象の発生を抑制 し、運転者の操舵負担を軽減するというものが知られている（例えば、特許文献 4)。
[0006] 特許文献 1 :特許第 3600805号明細書 (第 1頁、図 7)
特許文献 2 :特開 2005— 253226号公報 (第 1頁、図 2)
特許文献 3 :特開 2003— 40119号公報 (第 1頁、図 2)
特許文献 4：特許第 3399226号明細書
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] し力しながら、上記特許文献 1に記載の従来例にあっては、例えば車両が旋回状 態であって、ステアリングホイールを切り増し方向の修正舵を当てる場合に、ステアリ ングホイール反力が電動パワーステアリングのアシストが得られない状態と同等の大 きさとなり、運転者に対して不快感を与えるという未解決の課題がある。
[0008] また、上記特許文献 2に記載の従来例にあっては、電動パワーステアリング装置と しては、位置検出センサが異常となったときに、予め決められたパターンでモータを 駆動した場合、運転者の意図に反してステアリングホイール回転する可能性があり、 運転者の意志に従ったモータ駆動を行うことができないという未解決の課題がある。
[0009] さらに、上記特許文献 3に記載の従来例にあっては、特に電動パワーステアリング ステアリングに使用するモータとしては、電源がオフされている時にステアリングホイ ールを回転させることが容易に想定されると共に、停車時のステアリングホイール位 置を特定することはできないため、モータの初期角度を想定することはできず、運転 者に違和感を与えることを完全に防止することはできない、このため、特許文献 3に 記載の従来例をモータ回転角検出異常時の代替制御装置として使用することが考え られる力 この場合には、通常の制御回路構成以外に PLL回路等を設けてセンサレ ス駆動を前提としたアナログ回路構成が必要となるか、それと同等の演算が可能な高 性能な演算処理装置を必要とし、部品点数が増加すると共に、コストが嵩むという未 解決の課題がある。
[0010] また、上記以外にも、角速度に比例する逆起電力を用いたセンサレスブラシレスモ ータの駆動方法が種々提案されているが、速度零付近の制御が困難であり、実現す る場合に非常に高速な演算を行うことが可能な CPUを必要とし、また非常に複雑且 つ難解なアルゴリズムを必要とする公知例が存在する。し力も、公知例の多くはブラ シレスモータが一定方向に回転し続けることを前提として 、る（回転方向の反転には 例えばスィッチで回転方向切り換える等の手法が前提となっている）ため、電動パヮ 一ステアリング装置のような、マスタ zスレーブ制御には適さないか、適用しょうとする と非常に高速な演算が可能な CPUを必要とする等コストが嵩む要因となる。
[0011] このため、正常時は角度検出器を用いて制御を行っている電動パワーステアリング 装置で、角度検出器が異常になった場合など、角度情報を正しく得られない状態と なった場合にセンサレスでモータ駆動を行うことができず、フェールセーフを発動して 操舵補助制御を停止するしか方法が無 、と 、う未解決の課題がある。
[0012] そして、さらに、上記特許文献 4に記載の電動パワーステアリング装置にあっては、 操舵アシスト状態カゝらマ-ユアルステアリングへの移行時に、操舵系の捩りの戻り力 に起因する急激なハンドル戻りを抑制するだけであるので、ステアリングホイールは 緩やかに中立位置に戻されることになり、上記キックバック現象の発生を完全に防止 することはできな 、と!/、う未解決の課題がある。
[0013] そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、部 品点数の増加やコストアップを抑制した簡素な構成のモータ相対角度検出手段を使 用して運転者に不快感を与えることを抑制することができる電動式パワーステアリング 装置を提供することを第一の目的とすると共に、操舵アシスト制御の解除時に、より適 切にキックバックを抑制することができる電動パワーステアリング装置を提供すること を第二の目的としている。
課題を解決するための手段
[0014] 前述した第一の目的は、下記の（1)〜（15)の構成により達成される。
(1) 操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、
前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、 該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出し 、算出した操舵補助指令値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、
運転者の前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を 算出するモータ相対角度情報算出部と、
該モータ相対角度情報算出部が相対角度情報を得られない状態となることを防止 して常時相対角度情報の生成を可能とする相対角度情報補完部とを有するモータ 相対角度検出手段と、
を備え、
前記モータ制御手段は、
前記モータ相対角度検出手段で検出した相対角度情報に基づいて駆動開始時に 初期角度を設定することなく任意の実角度から前記電動モータを駆動制御するよう に構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
(2) 前記モータ相対角度情報補完部は、
前記モータ相対角度情報算出部で算出した相対角度情報に、所要時に所定周期 毎に符号を変更するオフセット値を加算することにより、相対角度情報を得られない 状態となることを防止するように構成されて 、る
ことを特徴とする上記（1)に記載の電動パワーステアリング装置。
(3) 前記モータ相対角度算出部は、
算出した相対角度情報及び当該相対角度情報を算出するための入力値の少なく とも一方の異常を検出する相対角度算出異常状態を検出する相対角度算出異常検 出手段を有し、
該相対角度算出異常検出手段により相対角度算出異常状態が検出された場合、 異常が検出されて 、な 、他の入力値に基づ!/、て相対角度情報を算出するように構 成されている
ことを特徴とする上記（1)に記載の電動パワーステアリング装置。
(4) 前記モータ相対角度算出部は、 前記電動モータの回転方向を前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基 づ ヽて決定するように構成されて 、る
ことを特徴とする上記（1)に記載の電動パワーステアリング装置。
(5) 前記モータ相対角度算出部は、
算出したモータ相対角度の実角度に対する誤差が増加する要補正状態であること を検出する要補正状態検出手段と、
該要補正状態検出手段で要補正状態を検出したときに前記相対角度情報を補正 する相対角度情報補正手段と、
を備えている
ことを特徴とする上記（1)に記載の電動パワーステアリング装置。
(6) 操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、
該電動モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段と、
操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出し 、算出した操舵補助指令値及び前記モータ回転角検出手段で検出したモータ回転 角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、
前記モータ回転角検出手段の異常を検出するモータ回転角異常検出手段と、 運転者の前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を 算出するモータ相対角度情報算出部と、
該モータ相対角度情報算出部が相対角度情報を得られない状態となることを防止 して常時相対角度情報の生成を可能とする相対角度情報補完部とを有するモータ 相対角度検出手段と、
を備え、
前記モータ制御手段は、
前記モータ回転角異常検出手段で前記モータ回転角異常検出手段の異常を検出 していないときに、当該回転角検出手段で検出したモータ回転角情報を選択し、前 記モータ回転角異常検出手段で、前記モータ回転角検出手段の異常を検出したと きに、前記モータ相対角度検出手段で検出した相対角度情報を選択し、選択した前 記モータ回転角情報又は相対角度情報に基づいて前記電動モータを駆動制御する ように構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
(7) 前記モータ制御手段は、
前記相対角度情報に基づいて前記電動モータを駆動制御する時に、初期角度を 設定することなく任意の実角度力 駆動するように構成されて 、る
ことを特徴とする上記（6)に記載の電動パワーステアリング装置。
(8) 前記モータ相対角度情報補完部は、
前記モータ相対角度情報算出部で算出した相対角度情報に、所要時に所定周期 毎に符号を変更するオフセット値を加算することにより、相対角度情報を得られない 状態となることを防止するように構成されて 、る
ことを特徴とする上記（6)に記載の電動パワーステアリング装置。
(9) 前記モータ相対角度情報補完部は、
相対角速度を検出し、検出した相対角速度が少なくとも零近傍となったときに、前 記モータ相対角度算出部により相対角度情報が得られるまでの不感帯を確実に超 えるようにオフセット量と周期とを決定するように構成されて 、る
ことを特徴とする上記（8)に記載の電動パワーステアリング装置。
(10) 前記モータ相対角度算出部は、
算出した相対角度情報及び当該相対角度情報を算出するための入力値の少なく とも一方の異常を検出する相対角度算出異常状態を検出する相対角度算出異常検 出手段を有し、
該相対角度算出異常検出手段により相対角度算出異常状態が検出された場合、 異常が検出されて 、な 、他の入力値に基づ!/、て相対角度情報を算出するように構 成されている
ことを特徴とする上記（6)に記載の電動パワーステアリング装置。
(11) 前記モータ相対角度算出部は、
前記電動モータの回転方向を前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基 づ ヽて決定するように構成されて 、る ことを特徴とする上記（6)に記載の電動パワーステアリング装置。
(12) 前記モータ相対角度算出部は、
算出したモータ相対角度の実角度に対する誤差が増加する要補正状態であること を検出する要補正状態検出手段と、
該要補正状態検出手段で要補正状態を検出したときに前記相対角度情報を補正 する相対角度情報補正手段と、
を備えている
ことを特徴とする上記（6)に記載の電動パワーステアリング装置。
(13) 前記モータ回転角検出手段は、
正弦波及び余弦波の 2系統又は他の異なる 2系統以上の回転角検出信号を出力 するように構成され、そして
前記モータ回転角異常検出手段は、
正弦波及び余弦波の何れか一方の振幅が所定範囲外となったときにモータ回転 角異常を検出し、さらに
前記モータ相対角度算出部は、
算出したモータ相対角度の実角度に対する誤差が増加する要補正状態であること を検出する要補正状態検出手段と、
該要補正状態検出手段で要補正状態を検出したときに前記相対角度情報を補正 する相対角度情報補正手段と、
を備え、
前記要補正状態検出手段は、正常な正弦波及び余弦波の何れか他方の振幅が 最大値及び最小値に達したときに要補正状態であることを検出し、
前記相対角度補正手段は、要補正状態であるときに、そのときの実角度で、前記相 対角度情報を補正するように構成されて 、る
ことを特徴とする上記（6)に記載の電動パワーステアリング装置。
(14) 前記モータ回転角検出手段は、
正弦波及び余弦波の 2系統の回転角検出信号を出力するように構成され、そして 前記モータ回転角異常検出手段は、 正弦波の二乗値及び余弦波の二乗値との和カ '1"である力否かを検出することに より両波のショートを検出し、さらに
前記モータ相対角度算出部は、
算出したモータ相対角度の実角度に対する誤差が増加する要補正状態であること を検出する要補正状態検出手段と、
該要補正状態検出手段で要補正状態を検出したときに前記相対角度情報を補正 する相対角度情報補正手段と、
を備え、
前記要補正状態検出手段は、ショートした正弦波及び余弦波の振幅が最小値及 び最大値に達したときに要補正状態であることを検出し、前記相対角度情報補正手 段は、要補正状態であるときに、そのときの実角度で、前記相対角度情報を補正する ように構成されている
ことを特徴とする上記（6)に記載の電動パワーステアリング装置。
(15) 前記モータ回転角検出手段は、
多相の極位置信号を出力する極位置センサで構成され、そして
前記モータ回転角異常検出手段は、前記極位置センサから出力される極位置信 号に基づいて 1つの極位置センサの異常を検出し、さらに
前記モータ相対角度算出部は、
算出したモータ相対角度の実角度に対する誤差が増加する要補正状態であること を検出する要補正状態検出手段と、
該要補正状態検出手段で要補正状態を検出したときに前記相対角度情報を補正 する相対角度情報補正手段と、
を備え、
前記要補正状態検出手段は、極位置センサの異常状態に応じて 360度のうち一意 に決まる極位置信号配列となったときに、要補正状態であることを検出し、 前記相対角度情報補正手段は、要補正状態であるときに、該当する極位置信号配 列の実角度で、前記相対角度情報を補正するように構成されている
ことを特徴とする上記（6)に記載の電動パワーステアリング装置。 また、前述した第二の目的は、下記の（16)〜（24)の構成により達成される。
(16) 操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与する電動モータ と、
前記電動モータのモータ回転角を検出する回転角検出手段と、
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に応じた操舵補助力を発生させるベぐ前記モータ回転 角を参照して前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段と、
前記回転角検出手段で検出したモータ回転角の異常を検出する異常検出手段と を備え、
前記モータ制御手段は、前記異常検出手段で前記モータ回転角の異常を検出し たとき、異常発生直前の前記電動モータの回転状態を維持するように前記モータ回 転角の参照角度を変更する参照角度変更手段を備える
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
(17) 前記参照角度変更手段は、
前記異常検出手段で前記モータ回転角の異常を検出したとき、異常発生直前のモ ータ回転角を前記参照角度に設定する
ことを特徴とする上記（16)に記載の電動パワーステアリング装置。
(18) 前記参照角度変更手段は、
異常発生直前の操舵トルクを基準値とし、現在の操舵トルクが前記基準値と同一符 号且つ前記基準値以下であるとき、そのときの参照角度を保持する
ことを特徴とする上記（17)に記載の電動パワーステアリング装置。
(19) 前記参照角度変更手段は、
現在の操舵トルクが前記基準値と同一符号且つ前記基準値より大きいとき、前記参 照角度を、そのときの参照角度に対してステアリング中立方向とは逆方向へ変更する ことを特徴とする上記（18)に記載の電動パワーステアリング装置。
(20) 前記参照角度変更手段は、
現在の操舵トルクが前記基準値と異符号であるとき、前記参照角度を、そのときの 参照角度に対してステアリング中立方向へ変更する
ことを特徴とする上記（18)に記載の電動パワーステアリング装置。
(21) 前記参照角度変更手段は、
前記異常検出手段で前記モータ回転角の異常を検出したとき、異常発生直前のモ ータ回転角速度を基準角速度とし、当該基準角速度に基づ!/、て前記参照角度を設 定する
ことを特徴とする上記（16)に記載の電動パワーステアリング装置。
(22) 前記参照角度変更手段は、
前記基準角速度を徐々に減少させる基準角速度減少手段を備える
ことを特徴とする上記（21)に記載の電動パワーステアリング装置。
(23) 前記モータ制御手段は、
前記異常検出手段で前記モータ回転角の異常を検出したとき、前記電動モータの 出力を徐々に減少させる徐変処理手段を備える
ことを特徴とする上記（16)に記載の電動パワーステアリング装置。
(24) 前記徐変処理手段は、
操舵トルクに応じて前記電動モータの出力の減少率を決定する
ことを特徴とする上記（23)に記載の電動パワーステアリング装置。
発明の効果
[0016] 請求項 1〜15に係る発明によれば、運転者の操舵量に応じた電動モータの相対角 度情報算出部でモータの相対角速度、相対角度等の相対角度情報を算出し、相対 角度情報補完部で、運転者の操舵量力 相対角度情報が得られなくなることを防止 して常時相対角度情報の出力を可能としたので、初期の実モータ角が定まらない状 態でも、簡素な構成で、モータの相対角度を確実に検出することができ、モータ制御 手段による電動モータの駆動制御を継続して、運転者の意図に応じた操舵補助力を 発生させることができ、部品点数の増加やシステムのコストアップを招くことがないと 共に、運転者に違和感を与えることなく操舵補助制御を継続することができるという効 果が得られる。
[0017] このとき、モータの相対角度が実角度に対する誤差量が大きくなり続けるおそれが ある要補正状態となったときに、その時の状態に応じてモータの相対角度情報を補 正することにより、相対角度情報の誤差が拡大されることを確実に防止することができ る。
[0018] そして、請求項 16〜24に係る発明によれば、回転角検出手段で検出したモータ回 転角の異常を検出したとき、モータ回転角の参照角度を異常発生直前の電動モータ の回転状態を維持するように変更してモータの駆動制御を行うので、モータが反力に よって戻ることを防止することができ、キックバック現象の発生を抑制することができる という効果が得られる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
[図 2]操舵トルクセンサから出力される操舵トルク検出信号の特性線図である。
[図 3]図 1の制御装置の具体的構成を示すブロック図である。
[図 4]制御装置のマイクロコンピュータの機能ブロック図である。
[図 5]図 4の電流指令値算出部の具体的構成を示すブロックである。
[図 6]操舵補助制御処理で使用する操舵トルクと操舵補助指令値との関係を示す操 舵補助指令値算出マップを示す説明図である。
[図 7]セルファライニングトルクの説明に供する模式図である。
[図 8]図 4の角速度 '角加速度演算部の具体的構成を示すブロック図である。
[図 9]制御装置のマイクロコンピュータで実行するモータ回転角異常検出処理手順の 一例を示すフローチャートである。
[図 10]図 9で使用する異常判定マップを示す説明図である。
[図 11]制御装置の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 12]制御装置のマイクロコンピュータで実行する相対角度情報演算処理を手順の 一例を示すフローチャートである。
[図 13]電動モータのロータとステータの磁界ベクトル相対角誤差とロータに発生する エネルギーの絶対値の関係を示す特性線図である。
[図 14]本発明の第 2の実施形態を示す機能ブロック図である。 圆 15]第 2の実施形態の相対角度演算処理手順の一例を示すフローチャートである
[図 16]モータ回転角推定処理の機能ブロック図である。
[図 17]角速度 '角加速度演算部を示すブロック図である。
圆 18]本発明の第 3の実施形態の相対角度検出処理手順の一例を示すフローチヤ ートである。
[図 19]本発明の他の実施形態における制御装置の具体例を示すブロック図である。
[図 20]3相検出信号を示す信号波形図である。
[図 21]a相検出信号カ 、ィレベル固着したときの信号波形図である。
[図 22]a相検出信号がローレベル固着したときの信号波形図である。
圆 23]本発明の他の実施形態における相対角度補正処理手順の一例を示すフロー チャートである。
圆 24]本発明の実施形態における車両の概略構成図である。
圆 25]操舵補助制御装置の一例を示すブロック図である。
[図 26]図 25の制御演算装置の具体的構成を示すブロック図である。
圆 27]操舵補助電流指令値算出マップを示す特性線図である。
[図 28]第 4の実施形態における制御信号出力部で実行される制御信号出力処理の フローチャートである。
[図 29]制御角度を進める速度を算出するためのマップである。
[図 30]制御量の減少割合を算出するためのマップである。
圆 31]第 4の実施形態の動作を説明するタイムチャートである。
圆 32]従来装置の動作を説明するタイムチャートである。
圆 33]従来装置の動作を説明するタイムチャートである。
圆 34]第 4の実施形態の効果を説明するタイムチャートである。
圆 35]第 5の実施形態における制御信号出力部で実行される制御信号出力処理の フローチャートである。
[図 36]モータ角速度の減少率を算出するためのマップである。
[図 37]モータ角速度の減少率を算出するためのマップである。 圆 38]第 5の実施形態の動作を説明するタイムチャートである。 圆 39]第 6の実施形態の動作を説明するタイムチャートである。 符号の説明
1001 車載バッテリ
1003 制御装置
1005 電動モータ
1006 モータ駆動回路
1011 ステアリングホイ一ノレ
1012 ステアリングシャフト
1013 減速装置
1017 トルクセンサ
1018 レゾノレノ
1021 インバータ回路
1022 FETゲート駆動回路
1030 マイクロコンピュータ
1032 モータ回転角検出回路
1033 車速センサ
1042 電流指令値算出部
1042A 操舵補助トルク指令値演算部
1042B 指令値補償部
1042C d— q軸電流指令値演算部
1044 減算部
1045 電流制御部
1046 逆起電圧演算部
1047 モータ回転角演算部
1048 角速度 ·角加速度演算部
1048a 相対角速度演算部
1048b 符号取得部 1048c 乗算部
1048d レイ卜リミッタ部
1048e ディザ処理部
1048f カロ算部
1048g 回転角選択部
1048h 角速度演算部
10481 角速度選択部
1048j 角加速度演算部
1048m 不感帯検出部
1048η 第 2の回転角選択部
1048ο 角速度演算部
1048ρ 第 2の角速度選択部
1049 フエ一ノレセーフ処理部
1070 補完用相対角度情報演算部
1101a〜1101c 極位置検出センサ
2001 ステアリングホイ一ノレ
2002 ステアリングシャフト
2003 トルクセンサ
2010 操舵補助機構
2011 減速ギヤ
2012 3相ブラシレスモータ
2013 ロータ位置検出回路
2020 操舵補助制御装置
2021 車速センサ
2031 操舵補助電流指令値演算部
2032 制御信号出力部
2034 d軸指令電流算出部
2035 d— q軸電圧算出部 2036 q軸指令電流算出部
2037 2相 Z3相変換部
2042 PI制御部
2043 PWM制御部
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[0022] まず、前述した第一の目的を達成するための発明に係る実施の形態、即ち第 1〜3 実施形態について説明する。
[0023] (第 1の実施形態）
図 1は、本発明の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、 1001は通常の 車両に搭載されているバッテリであって、このバッテリ 1001から出力されるバッテリ電 圧 Vbがヒューズ 1002を介して制御装置 1003に入力される。この制御装置 1003は 、ヒューズ 1002を介して入力されるバッテリ電圧 Vbが図 3中に示すリレー 1004を介 して入力された操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータ 1005を駆動する モータ駆動手段としてのモータ駆動回路 1006を有する。
[0024] ここで、電動モータ 1005は、例えば三相交流駆動されるスター (Y)結線されたブラ シレスモータで構成され、電動パワーステアリング装置の操舵補助力を発生する操 舵補助力発生用モータとして動作する。この電動モータ 1005は、ステアリングホイ一 ル 1011が接続されたステアリングシャフト 1012に減速機構 1013を介して連結され 、このステアリングシャフト 1012がラックピ-オン機構 1014に連結され、このラックピ ユオン機構 1014がタイロッド等の連結機構 1015を介して左右の転舵輪 1016に連 結されている。
[0025] そして、ステアリングシャフト 1012には、ステアリングホイール 1011に入力された操 舵トルクを検出する操舵トルクセンサ 1017が配設されていると共に、電動モータ 100 5にはモータ回転角を検出するレゾルバ 1018が配設され、操舵トルクセンサ 1017で 検出した操舵トルク検出信号及びレゾルバ 1018で検出したモータ回転角検出信号 が制御装置 1003へ入力されている。
[0026] ここで、操舵トルクセンサ 1017は、ステアリングホイール 1011に付与されてステアリ ングシャフト 1012に伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを図 示しない入力軸及び出力軸間に介挿したトーシヨンバーの捩れ角変位に変換し、こ の捩れ角変位を磁気信号で検出し、それを電気信号に変換するように構成されてい る。この操舵トルクセンサ 1017は、図 2に示すように、入力される操舵トルクが零のと きには、所定の中立操舵トルク検出値 T となり、この状態力 例えば右切りすると、
0
操舵トルクの増加に応じて中立操舵トルク検出値 τより増加する値となり、操舵トルク
0
が零の状態力 左切りすると操舵トルクの増加に応じて中立操舵トルク τ より減少す
0 る操舵トルク検出値 τを出力するように構成されている。
[0027] モータ駆動回路 1006は、図 3に示すように、 2つの電界効果トランジスタ Qua及び Qubが直列に接続された直列回路と、この直列回路と並列に接続された同様に 2つ の電界効果トランジスタ Qva及び Qvbの直列回路、電界効果トランジスタ Qwa及び Q wbの直列回路とで構成されるインバータ回路 1021を有する。このインバータ回路 1 021の電界効果トランジスタ Qua及び Qubの接続点、電界効果トランジスタ Qva及び Qvbの接続点並びに電界効果トランジスタ Qwa及び Qwbの接続点が電動モータ 10 05のスター結線された各励磁コイル Lu、 Lv並びに Lwに接続され、さらにインバータ 回路 1021から電動モータ 1005に出力されるモータ駆動電流 Imu、 Imvがモータ電 流検出回路 1007で検出される。
[0028] また、モータ駆動回路 1006は、インバータ回路 1021の各電界効果トランジスタ FE T1〜FET6を制御する FETゲート駆動回路 1022を有する。この FETゲート駆動回 路 1022は、インバータ回路 1021の電界効果トランジスタ FET1〜FET6を、後述す るマイクロコンピュータ 1030から出力される電流指令値 Iut、 Ivt及び Iwtに基づいて 決定されるデューティ比 Du、 Dv及び Dwの PWM (パルス幅変調）信号によって ON ZOFFされ、実際に電動モータ 1005に流れる電流 Imu、 Imv及び Imwの大きさが 制御される。ここで、デューティ比 Du、 Dv及び Dwの大きさに伴って上アームを構成 する FET1、 FET3及び FET5と下アームを構成する FET2、 FET4及び FET6は、 夫々アームショートを避けるためのデッドタイムを持って PWM駆動される。
[0029] さらに、制御装置 1003はゲート駆動回路 1022に対して電動モータ 1005で操舵 補助力を発生させるデューティ比のパルス幅変調信号を供給するマイクロコンピュー タ 1030を有する。
このマイクロコンピュータ 1030には、電動モータ 1005の各相電流を検出する電流 検出回路 1007から入力される各相電流検出値 Ia〜Icと、電動モータ 1005の各相 の端子電圧を検出する端子電圧検出回路 1008から入力される各相端子電圧 Va〜 Vcとが入力されると共に、操舵トルクセンサ 1017で検出した操舵トルク信号が AZD 変換回路 1031を介して入力され、レゾルバ 1018の出力信号が入力されたモータ回 転角信号を出力するモータ回転角検出回路 1032からのモータ回転角信号 sin Θ及 び cos Θ が入力端子に入力され、さらに車速 Vsを検出する車速センサ 1033から出 力される車速検出値 Vsが入力される。このマイクロコンピュータ 1030には、ヒューズ 1 002に接続されて例えば 5 Vのマイクロコンピュータ用電源を形成する安定化電源回 路 1034から出力される安定ィ匕電源が制御電源として入力されている。
[0030] ここで、モータ回転角検出回路 1032は、所定の周波数を有する搬送波信号 sin ω tをレゾルバ 1018に供給して、この搬送波信号 sin co tを正弦波 sin Θで振幅変調し た波形を有する正弦波信号（sin ω t · sin 0 )及び搬送波信号 sin ω tを余弦波 cos θ で振幅変調した波形を有する余弦波信号 (sin co t' cos θ )を発生させ、これら正弦波 信号（sin co t' sin 0 )及び余弦波信号（sin co t' cos 0 )を AZD変換器 1035及び 10 36を介してマイクロコンピュータ 1030に入力すると共に、搬送波 sin co tの例えば正 のピーク時期を検出してピーク検出パルス Ppをマイクロコンピュータ 1030に入力す る。
[0031] マイクロコンピュータ 1030の構成は、機能ブロック図で表すと図 4に示すようになり 、後述するフェールセーフ処理部 1049からのフェールセーフ信号 SFによって操舵ト ルクセンサ 1017から入力される操舵トルク Tの急激な変化を抑制して徐々に変化さ せる徐変制御部 1041と、この徐変制御部 1041で急激な変化が制限された操舵トル ク Tsと車速センサ 1033で検出した車速 Vsが入力されると共に、後述する角速度 '角 加速度検出部 1048から入力される角速度 ω e及び角加速度 αに基づいてベクトル 制御を行って 3相の電流指令値 Ia*〜Ic*を算出する電流指令値算出部 1042と、この 電流指令値算出部 1042から出力される電流指令値 Ia*〜Ic*を後述するフェールセ ーフ処理部 1049からのフェールセーフ信号 SFによって制限する電流出力制限部 1 043と、この電流出力制限部 1043から出力される電流指令値 Ia*〜Ic*と電流検出回 路 1007から入力される相電流検出値 Ia〜Icを減算して偏差 Δ Ia〜 Δ Icを算出する 減算部 1044と、この減算部 1044から出力される偏差 A la〜A lcを例えば比例 '積 分（PI)制御して指令電圧 Va〜 Vcをモータ駆動回路 1006の FETゲート駆動回路 1 022に出力する電流制御部 1045と、電流検出回路 1007から入力される電流検出 値 Ia〜Ucと、端子電圧検出回路 1008から入力される端子電圧 Va〜Vcとが入力さ れ、これらに基づいて各モータコイルの線間で発生する線間逆起電圧 EMFab、 EM Fbc、 EMFcaを演算する逆起電圧演算部 1046と、モータ回転角検出回路 1032か ら入力される正弦波信号 (sin co t' sin θ )及び余弦波信号 (sin co t' cos 0 )とピーク 検出パルス Ppとに基づいて電気角で表されるモータ回転角 Θ eを演算するモータ回 転角演算部 1047と、逆起電圧演算部 1046で演算された線間逆起電圧 EMFab、 E MFbc、 EMFcaとモータ回転角演算部 1047で演算されたモータ回転角 Θ eとに基 づいて角速度及び角加速度を算出する相対角度及び実角度情報検出手段としての 回転角速度 ·角加速度演算部 1048と、操舵トルクセンサ 1017で検出した操舵トルク Ts、車速センサ 1006で検出した車速検出値 Vs及びモータ回転角演算部 1047で 演算されたモータ回転角 Θ eが入力され、これらに基づいて操舵トルクセンサ 1017、 車速センサ 1033及びレゾルバ 1018、モータ回転角検出回路 1032、モータ回転角 演算部 1047の異常を検出してフェールセーフ処理を行うモータ回転角異常検出手 段としてのフェールセーフ処理部 1049とを備えている。
ここで、電流指令値算出部 1042は、図 5に示すように、操舵トルクセンサ 1017から 入力される操舵トルク Tsと車速検出値 Vsとに基づいて図 6に示す操舵補助電流指 令値 I *を算出する操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値
I *を算出する操舵補助トルク指令値演算部 1042Aと、この操舵補助トルク指令値演 算部 1042Aで算出した操舵補助電流指令値 I *に対して後述する角速度 ·角加速度 演算部 1048から入力される角速度 ω e及び角加速度 ocに基づ!、て補償を行う指令 値補償部 1042Bと、この指令値補償部 1042Bで補償された補償後トルク指令値 I *
' に基づいて d— q軸電流指令値を算出し、これを 3相電流指令値に変換する d— q 軸電流指令値演算部 1042Cとで構成されている。 [0033] 操舵補助トルク指令値演算部 1042Aは、操舵トルク Ts及び車速 Vsをもとに図 6〖こ 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 I *を算出する。
この操舵補助トルク指令値算出マップは、図 6に示すように、横軸に操舵トルク Tsを とり、縦軸に操舵補助トルク指令値 I *をとると共に、車速 Vs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 Tsが" 0"からその近傍の設定 値 Tslまでの間は操舵補助トルク指令値 I *が" 0"を維持し、操舵トルク Tが設定値 Ts
1を超えると最初は操舵補助指令値 I *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 τが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指 令値 I *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 力 、さくなるように設定されて 、る。
[0034] 指令値補償部 1042Bは、後述する角速度'角加速度演算部 1048で算出されたモ ータ角速度 co eに基づいてョーレートの収斂性を補償する収斂性補償部 1051と、角 速度'角加速度演算部 1048で算出されたモータ角加速度 αに基づいて電動モータ 1005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ィ匕 を防止する慣性補償部 1052と、セルファライニングトルク（SAT)を推定する SAT推 定フィードバック部 1053とを少なくとも有する。
[0035] ここで、収斂性補償部 1051は、車速センサ 1033で検出した車速 Vs及び角速度' 角加速度演算部 1048で算出されたモータ角速度 co eが入力され、車両のョ一の収 斂性を改善するためにステアリングホイール 1001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 eに車速 Vに応じて変更される収斂性制御ゲイン K Vを乗じて収斂性補償値 Icを算出する。
[0036] また、 SAT推定フィードバック部 1053は、操舵トルク T、角速度 ω、角加速度 α及 び操舵補助トルク指令値演算部 1042Aで算出した操舵補助電流指令値 I *が入力
Μ
され、これらに基づいてセルファライニングトルク SATを推定演算する。このセルファ 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 7に示して説明する。
[0037] すなわち、ドライバがステアリングホイール 1001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 Τに従って電動モータ 1005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、反力としてセルファライニングトルク SATが発生 する。
また、その際、電動モータ 1005の慣' ^[及び摩擦 (静摩擦) Frによってステアリング ホイール 1001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。
[0038] J- a + Fr-sign(W) + SAT = Tm + T …ひ）
ここで、上記（1)式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、セルファライニングトルク SAT につ 、て解くと下記（2)式が得られる。
SAT(s) = Tm(s) + T(s) - J- a (s) + Fr · sign( ω (s))…（2)
上記（2)式から分かるように、電動モータ 1005の慣' ^[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、回転角加速度 α、アシストトルク Tm及び操 舵トルク Tよりセルファライニングトルク SATを推定することができる。ここで、アシスト トルク Tmは操舵補助電流指令値 I *に比例するので、アシストトルク Tmに代えて操 舵補助電流指令値 I *を適用する。
[0039] そして、慣性補償部 1052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 1053で算出されたセルファライニングトルク SATが加算器 1054でカ卩算され、この 加算器 1054の加算出力と収斂性補償部 1051で算出された収斂性補償値 Icとが加 算器 1055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 1042Aカゝら出力される操舵補助トルク指令値 I *に加算器 1
056で加算されて補償後トルク指令値 I *' が算出され、この補償後トルク指令値 I *
' 力 — q軸電流指令値演算部 1042Cに出力される。
[0040] また、 d— q軸電流指令値演算部 1042Cは、補償後操舵補助トルク指令値 I *' と モータ角速度 ωとに基づ!/、て d軸目標電流 Id*を算出する d軸目標電流算出部 1061 と、モータ回転角 0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 Magnetic 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 1062と、この誘起電圧モデル算出部 1062から出力 される d軸 EMF成分 ed( Θ )及び q軸 EMF成分 eq( Θ )と(1軸目標電流算出部 1061か ら出力される d軸目標電流 Id*と補償後操舵補助トルク指令値 I *' とモータ角速度 ω とに基づ 、て q軸目標電流 Iq*を算出する q軸目標電流算出部 1063と、 d軸目標電流 算出部 1061から出力される d軸目標電流 Id*と q軸目標電流算出部 1063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 Z3相変換 部 1064とを備えている。
[0041] また、逆起電圧演算部 1046は、先ず、端子電圧検出回路 1008から入力される各 相端子電圧 Va〜Vcに基づ 、て下記（3)式〜（5)式の演算を行って線間電圧 Vab、 Vbc、 Vcaを算出する。
Vab=Va-Vb ……（3)
Vbc=Vb-Vc ……（4)
Vca=Vc-Va ……（5)
次いで、算出した線間電圧 Vab、 Vbc、 Vcaと、電流検出回路 1007から入力される 各相電流検出値 Ia〜Icとに基づ 、て下記（6)式〜（8)式の演算を行って各線間逆 起電圧 EMFab、 EMFbc、 EMFcaを算出する。
[0042] EMFab = Vab— { (Ra + s · La) · la— (Rb + s · Lb) · lb } · · · (6)
EMFbc=Vbc- {(Rb + s -Lb)-Ib-(Rc + s -Lc)-Ic} - -- (7)
EMFca=Vca- {(Rc + s-Lc)-Ic-(Ra + s -La) -Ia} - -- (8)
ここで、 Ra、 Rb、 Rcはモータの卷線抵抗、 La、 Lb、 Lcはモータのインダクタンス、 s はラプラス演算子で、ここでは微分演算（dZdt)を表して 、る。
[0043] そして、算出された各線間逆起電圧 EMFab、 EMFbc及び EMFcaの絶対値をカロ 算して逆起電圧 EMF (= I EMFab | + | EMFbc | + | EMFca | )を算出する。 ここで、逆起電圧 EMFを各線間逆起電圧 EMFab、 EMFbc及び EMFcaの絶対値 を加算して求めるのは、演算を簡素化するためであり、相対角度演算精度を向上さ せる場合には逆起電圧 EMFを求めるには、各線間逆起電圧 EMFab、 EMFbc及 び EMFcaの二乗和の平方根即ち EMF = (EMFab2 + EMFbc2 + EMFca2)を演 算する。なお、求められる各線間逆起電圧 EMFab、 EMFbc及び EMFcaはモータ の相対角度が得られる程度の精度でょ 、。
[0044] また、前記（6)〜（8)式では、モータの卷線抵抗 Ra、 Rb、 Rcを固定値として ヽるが 、モータの卷線抵抗 Ra、 Rb、 Rcは温度依存性を有するので、モータ温度を検出して モータの卷線抵抗 Ra、 Rb及び Rcを補正することが好ましいが、モータの卷線抵抗 R a、 Rb及び Rcとして固定値を用い、温度変動等の理由によりモータ抵抗が増減した 場合でも、操舵補助制御を継続することに必要なレベルの逆起電圧'角度情報が得 られる場合には固定値を採用してもよい。
但し、この場合に設定するモータの卷線抵抗 Ra、 Rb及び Rcと不感帯幅設定値は 角度情報を得るために温度変化に対して十分なマージンを持った値を設定する必要 がある。
[0045] さらに、モータ回転角演算部 1047では、モータ回転角検出回路 1032からピーク 検出パルス Ppが入力される毎に図示しないモータ回転角算出処理を実行して、 sin Θ及び cos Θを算出し、算出した sin Θ及び cos Θ力も電気角でなるモータ回転角 Θ eを算出する。
[0046] さらにまた、角速度，角加速度演算部 1048は、図 8に示すように、逆起電圧演算部 1046から入力される逆起電圧 EMFに基づいて相対角速度 ω eeを演算する相対角 速度演算部 1048aと、操舵トルクセンサ 1017から入力される操舵トルク Tsに基づい て回転方向を表す符号を取得する符号取得部 1048bと、角速度演算部 1048aで演 算した相対角速度 ω eeに符号取得部 1048bで取得した符号を乗算する乗算部 104 8cと、この乗算部 1048cから出力される相対角速度 co eeの急激な変化を抑制するレ イトリミッタ部 1048dと、このレイトリミッタ部 1048dで急激な変化が抑制された相対角 速度 co eeが零近傍の角速度領域即ち co e = 0を含むその近傍値士 Δ ωの不感帯内 であるか否かを判定し、 co eeく Δ ω又は co ee > + Δ ωであって不感帯外であると きには相対角速度 o eeをそのまま出力し、 ω Δ co≤co ee≤ + A ωであって不感 帯内であると判定されたときに相対角速度 co eeを予め設定した正負の相対角度情報 オフセット値士 Δ co dに所定間隔で交互に設定して相対角速度 co eeが" 0"以外の値 となるように設定する相対角度情報補完部としての相対角度情報オフセット処理部 1 048eと、相対角度情報オフセット処理部 48eから出力される相対角速度 ω eeを前回 のモータ回転角 Θ e(n-l)に加算して相対回転角 Θ eeを算出する加算部 1048fと、こ の加算部 1048fから出力される相対回転角 Θ eeと、モータ回転角演算部 1047から 入力される実回転角 Θ erとをフェールセーフ信号 SFに基づいて選択する選択手段 としての回転角選択部 1048gと、モータ回転角演算部 1047から入力される実回転 角 Θ erを微分して実角速度 co erを算出する角速度演算部 1048hと、この角速度演 算部 1048hから入力される実角速度 ω erと相対角度情報オフセット処理部 1048e 力 出力される相対角速度 ω eeとをフ ールセーフ信号 SFに基づいて選択する角 速度選択部 1048iと、角速度選択部 1048iで選択された角速度 ω eを微分して角加 速度 αを算出する角加速度演算部 104¾とで構成されている。ここで、逆起電圧演 算部 1046、角速度演算部 1048a、符号取得部 1048b及び乗算部 1048cで相対角 度情報演算部が構成されて ヽる。
[0047] ここで、相対角速度演算部 1048aでは、逆起電圧演算部 1046から入力される逆 起電圧 EMFに基づ 、て下記（9)式の演算を行って相対角速度 ω eeを算出する。 co ee = EMFZKe (9)
ここに、 Keはモータの逆起電圧定数 [VZrpm]である。
[0048] また、逆起電圧演算部 1046内の図示しない不感帯設定部では、前述した各線間 逆起電圧 EMFab、 EMFbc及び EMFcaを算出する（6)式〜（8)式のモータの卷線 抵抗 Ra〜Rcとして、実際の抵抗値の代わりに抵抗のモデル値を採用するため、相 対角速度 w eeには誤差が生じ、その誤差はモータ電流に比例したオフセット誤差と なることに基づいて電流に比例した不感帯設定を行って推定誤差を取り除くためのも のである。すなわち、相対角速度 co eeは電流 (逆起電圧量）に比例し、誤差も電流（ 逆起電圧量）に比例するためである。このため、不感帯の設定値は電流指令値 I *に 応じた値に設定する。
[0049] さらに、モータ回転速度変化によるインダクタンスの影響も受けることから、モータの 回転速度に応じてインダクタンス変動分を逆起電圧演算部 1046にフィードバックす ることにより、インダクタンス変動の影響を除去することが好ましい。
さらにまた、相対角度オフセット処理部 1048eの不感帯幅士 Δ ωは、相対角度が 0 若しくはその近傍の領域を規定する設定値である。モータを相対角度で駆動するた め、モータ相対角速度が士 Δ ωで示される領域内で、モータのステータとロータ間の 磁界拘束力が大きい場合、次に運転者力 Sステアリングホイールを操舵して相対角度 情報 (この場合逆起電圧）が得られなくなり、所謂ステアリング (ハンドル)ロックとなつ てしまう。
[0050] そこで、相対角度オフセット値士 Δ ωは、相対角速度が士 Δ ωで示される領域内 の場合に、磁界の拘束力や、トーシヨンバーの捩れ分など、運転者がステアリングホ ィールを操舵でき、モータを回転させて操舵量が得られるようになるまでに生じる不 感帯を確実に除去する値に設定しなければならない。この不感帯を除去するための 相対角度オフセット値士 Δ ωは所定周期で符号を反転させながら相対角速度に加 算する。さらに、士 Δ ωの設定値は運転者の意図しない操舵補助を行わない量と周 期内に留める必要がある。ここで、正負にオフセットさせる角度量は角度が意図しな V、方向へずれ続けることを防止するために同一値でなければならな!/、。
[0051] さらにまた、回転角選択部 1048gは、フェールセーフ処理部 1049から入力される フェールセーフ信号 SFが論理値" 0"であるときにはモータ回転角演算部 1047から 入力される実回転角 Θ erを選択し、論理値" 1"であるときに加算部 1048fから入力さ れる相対回転角 Θ eeを選択する。同様に角速度選択部 1048iは、フ ールセーフ処 理部 1049から入力されるフェールセーフ信号 SFが論理値" 0"であるときには角速 度演算部 1048hから入力される実角速度 ω erを選択し、論理値" 1 "であるときには 相対角度情報オフセット処理部 48eから入力される相対角速度 ω eeを選択する。
[0052] フェールセーフ処理部 1049は、図 9に示すモータ回転角異常検出処理を実行す る。このモータ回転角異常検出処理は、所定時間（例えば 10msec)毎のタイマ割込 処理として実行され、先ず、ステップ S1021で、図示しないモータ回転角算出処理で 算出された正弦波 sin Θ及び余弦波 cos Θを読込み、次いでステップ S 1022に移行 して、正弦波 sin Θ及び余弦波 cos Θに基づいて異常判定用マップを参照して正弦 波 sin Θ及び余弦波 cos Θの組み合わせが正常であるか異常であるかを判定する。 ここで、異常判定用マップは、図 10に示すように、横軸に sin Θを、縦軸に cos Θを夫 々とった構成を有し、原点 G (0, 0)を中心に 3つの同心円及び 2つの四角形が表示 されている。先ず、 3つの同心円について説明すると、一番内側は（sin 0 ) 2+ (cos 0 ) 2 = Pmin、真ん中は（sin θ ) 2+ (cos Θ "= 1、一番外側は（sin Θ + (cos θ =Ρ maxの円が表示されている。大きな四角形 αは一辺が 2 ' Pmaxの正方形であり、小 さな四角形 j8は一辺が 2 (PminZ 2)の四角形である。ここで、正常領域とは大き な四角形 αと小さな四角形 ι8に囲まれた斜線部の範囲を示し、それ以外の領域は 異常範囲を示す。なお、上述した判定基準の Pmin及び Pmaxは検出の精度やモー タの極数などの影響を考慮して、 Pmaxと Pminとにより異常検出精度を調整できる。 この Pmax及び Pminを適切に設定することにより、モータ駆動中の故障ゃレゾルバ 1 018の異常を検出することができる。そして、（sin θ ) 2+ (cos Θ ) 2= 1は通常の正常 の判定基準であり、 (sin Θ + (cos Θ ) 2 = Pmin及び（sin θ + (cos Θ ) 2=Pmax は Pminく (sin θ )2+ (cos Θ ) 2く Pmaxの正常範囲を示すためのものであり、通常 の正常の判定基準より広いことになる。
[0053] 次いで、ステップ S1022の判定結果力 sin Θ及び cos Θが正常である場合にはス テツプ S 1023に移行して、正常であることを示す論理値" 0"のフェールセーフ信号 S Fを角速度 ·角加速度演算部 1048に出力して力もタイマ割込処理を終了し、 sin Θ 及び cos Θが異常である場合にはステップ S 1024に移行して、異常であることを表す 論理値" 1"のフェールセーフ信号 FSを角速度.角加速度演算部 1048に出力してか らタイマ割込処理を終了する。このように、異常判定用マップを使用して、 sin Θ及び cos Θが正常であるか異常であるかを判定することにより、 (sin θ )2+ (cos Θ )2= 1を 判定するための（sin θ ) 2+ (cos Θ ) 2の演算を行う必要がなぐマイクロコンピュータ 1 030の処理負荷を大幅に軽減することができると共に、判定時間を大幅に短縮する ことができる。
[0054] この図 9の処理がモータ回転角異常検出手段に対応している。
そして、マイクロコンピュータ 1030は、各入力信号に基づいて指令値算出部 1042 に相当する図 11に示す操舵補助制御処理を実行する。
操舵補助制御処理は、図 11に示すように、先ず、ステップ S1001で、操舵トルクセ ンサ 1017、車速センサ 1033等の各種センサの検出値及び角速度'角加速度演算 部 1048で算出した回転角 Θ e、角速度 co e及び角加速度 αを読込み、次いでステツ プ S 1002に移行して、操舵トルク Τをもとに前述した図 6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 I *を算出してからステップ S1003に 移行する。 [0055] このステップ S 1003では、収斂性補償部 1051と同様にモータ角速度 co e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 S 1004に移行する。
このステップ S1004では、慣性補償部 1052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 、でステップ S 1005に移行して SAT推定フィードバック 部 1053と同様にモータ角速度 ω e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ァライニングトルク SATを算出する。
[0056] 次いで、ステップ S 1006に移行して、操舵補助トルク指令値 I *にステップ S1003
〜： L00S5で算出した収斂性補償値 Ic、慣性補償値 Ii及びセルファライニングトルク S ATを加算して補償後操舵補助トルク指令値 I *' を算出し、次いでステップ S1007 に移行してステップ S1006で算出した補償後操舵補助トルク指令値 I *' に d— q軸 電流指令値演算部 1042B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 S 1008に移行して 2相 Z3相変 換処理を行ってモータ電流指令値 Ia*〜Ic*を算出する。
[0057] 次いで、ステップ S 1009に移行して、モータ電流指令値 Ia*〜Icw*からモータ電流 I a〜Icを減算して電流偏差 A la〜A lcを算出し、次いでステップ S1010に移行して、 電流偏差 Δ Ia〜 Δ Icにつ 、て PI制御処理を行って電圧指令値 Va〜Vcを算出し、 次 、でステップ S 1011に移行して算出した電圧指令値 Vu〜Vwをモータ駆動回路 1 006の FETゲート駆動回路 1022に出力して力も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。
[0058] また、マイクロコンピュータ 1030は、角速度'角加速度演算部 1048の相対角速度 演算部 1048a、符号取得部 1048b、乗算部 1048c、レイトリミッタ部 1048d及び相 対角度情報オフセット処理部 1048eに相当する図 12に示す相対角速度演算処理を 実行する。
この相対角速度演算処理は、所定時間（例えば lmsec)毎のタイマ割込処理として 実行され、先ず、ステップ S 1031で、逆起電圧演算部 1046で演算した逆起電圧 E MFを読込み、次いでステップ S1032に移行して、逆起電圧 EMFに基づいて前述し た（9)式の演算を行って相対角速度 ω eeを算出し、次 、でステップ S 1033に移行し て、操舵トルク Tsの符号を取得して相対角速度 ω eeに付カ卩してからステップ S1034 に移行する。
[0059] このステップ S 1034では、算出した現在の相対角速度 coee(n)力も前回算出した相 対角速度 coee(n-l)を減算して変化量 Δ coeeを算出し、次いでステップ S 1035に移 行して、算出した変化量 Δ coeeの絶対値が予め設定した変化量上限値 Δ cosを超え ているか否かを判定し、 I Δ Wee I≤ Δ cosであるときには変化量 Δ coeeが少ない ものと判断して後述するステップ S1039に移行し、 I coee I >Δ cosであるときには 変化量 Δ coeeが大き過ぎるものと判断してステップ S1036に移行する。
[0060] このステップ S 1036では、変化量 Δ ω eeが正値又は零である否かを判定し、 A we e≥ 0であるときにはステップ S 1037に移行して、前回の相対角速度 ω ee(n-l)に変 化量上限値 Δ ω sを加算して現在の相対角速度 ω ee(n)を算出してからステップ S10 39に移行し、 Δ coeeく 0であるときにはステップ S1038に移行して、前回の相対角 速度 coee (n-1)から変化量上限値 Δ cosを減算して現在の相対角速度 coeedi)を算 出してからステップ S1039に移行する。
[0061] ステップ S 1039では、ステップ S 1033で算出した相対角速度 coee、ステップ S 103 7又は S 1038で算出した現在の相対角速度 coee(n)が士 Δ ωで規定される不感帯内 であるか否かを判定し、相対角速度 coeeが— A co≤coee≤ + A ωであって不感帯 内であるときには、ステップ S 1040に移行する。
このステップ S1040では、モータ相対回転角 Θ eeに対する角度変化が 1加算周期 当り例えば ± 2degとなる値に設定された相対角度情報オフセット値 Δ ω dを現在の 相対角速度 coeeとして設定し、次いでステップ S1041に移行して、現在の時間係数 値 tに" 1"を加算して新たな時間係数値 tを算出し、次 、でステップ S1042に移行し て、時間係数値 tが所定値 ts (例えば 20msec相当）を超えた力否かを判定し、 t>ts であるときには、ステップ S 1043に移行して、現在の相対角度情報オフセット値 Δ ω dに—を乗算して符号反転を行って力もステップ S 1044に移行する。
[0062] ステップ S1044では、時間係数値 tを" 0"にクリアして力も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。
また、前記ステップ S 1039の判定結果が、 coeeく - Δ ω又は coee>+ Δ ωである ときには不感帯外であるものと判断してそのままタイマ割込を終了し、前記ステップ S 1042の判定結果力^≤tsであるときにも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する。
[0063] この図 12の処理で、ステップ S1031〜ステップ S 1038の処理がモータ相対角度情 報算出部に対応し、ステップ S 1039〜S 1044の処理が相対角度情報補完部に対 応している。
次に、上記第 1の実施形態の動作を説明する。
今、図 3に示すイダ-ッシヨンスィッチ 37をオン状態とすることにより、制御装置 100 3にバッテリ 1001からの電源が投入されて、制御装置 1003内のマイクロコンピュータ 1030で、図 9に示すモータ回転角異常検出処理、図 11に示す操舵補助制御処理 及び図 12に示す相対角速度算出処理等が実行開始される。
[0064] この状態では、マイクロコンピュータ 1030で実行する図 11の操舵補助制御処理で は、操舵トルクセンサ 1017で検出した操舵トルク検出値 Tを読込み (ステップ S 1001 )、次いで、読込んだ操舵トルク検出値 Tから中立トルク TOを減算して操舵トルク Ts を算出し (ステップ S 1002)、次いで車速センサ 1033から車速検出値 Vsを読込み（ ステップ S1003)、操舵トルク Tsと車速検出値 Vsとに基づいて図 6に示す操舵補助 指令値算出マップを参照して操舵補助指令値 I
M *を算出する (ステップ S1004)。
[0065] このとき、レゾルバ 1018、モータ回転角検出回路 1032及び AZD変^^ 1035, 1 036が正常であるものとすると、図 9のモータ回転角異常検出処理を実行したときに、 図 4に示すモータ回転角演算部 1047で、モータ回転角検出回路 1032から入力さ れる正弦波信号 (sin co t+ sin θ )及び余弦波信号 (sin co t+cos 0 )とピーク検出パ ルス Ppとに基づいて算出される sin Θ及び cos Θを読込み（ステップ S 1021)、読込 んだ sin Θ及び cos Θに基づいて図 10に示す異常判定マップを参照することにより、 sin Θ及び cos Θで表される点が斜線図示の正常領域内に入ることにより、正常と判 断されて論理値" 0"のフ ールセーフ信号 SFが角速度 '角加速度演算部 1048に出 力される。（ステップ S 1023)。
[0066] このため、図 8に示す角速度 ·角加速度演算部 1048では、回転角選択部 1048g でモータ回転角演算部 1047で算出される実回転角 Θ erが選択されてこれが回転角 Θ eとされると共に、角速度選択部 1048iで角速度演算部 1048hで実回転角 Θ erを 微分した実角速度 ω erが選択されてこれが角速度 ω eとされ、さらに角速度 ω eを角 加速度演算部 104¾で微分して角加速度 αを算出して、これら回転角 Θ e、角速度 ω e及び角加速度 αを電流指令値算出部 1042に出力する。
[0067] このため、電流指令値算出部 1042で実行する図 11の操舵補助制御処理では、ス テツプ S 1002からステップ S 1003に移行して、角速度 ω eに基づ 、て収斂性補償値 Icを算出し、次いでモータ角加速度 αに基づいて慣性補償制御用の慣性補償値 I を算出し (ステップ S 1004)、さらに角速度 co e、角加速度 ex、操舵トルク Ts及び操舵 補助トルク指令値 I *に基づいてセルファライニングトルク SATを算出する (ステップ S
5)。
[0068] そして、操舵補助トルク指令値 I *に収斂性補償値 Ic、慣性補償値 Ii及びセルファラ イニングトルク SATを加算して補償後操舵補助トルク指令値 I *' を算出し (ステップ
S1006)、算出した補償後操舵補助トルク指令値 I *' 、回転角 Θ e及び角速度 co e に基づ!/、て d— q軸指令値演算処理を実行して、目標 d軸電流 Id*及び目標 q軸電流 I q*を算出し (ステップ S 1007)、これら目標 d軸電流 Id*及び目標 q軸電流 Iq*を 2相 Z3 相変換処理して 3相のモータ電流指令値 Ia*、 lb*及び Ic*を算出する (ステップ S 1008
) o
[0069] そして、算出した目標相電流値 la*、 lb*及び Ic*と検出したモータ相電流 Ia、 lb及 び Icとに基づいて電流フィードバック処理を行って電動モータ 1005の各相の電圧指 令値 Va*、 Vb*及び Vc*を算出し (ステップ S1010)、これら各相電圧指令値 Va*、 Vb* 及び Vc*をモータ駆動回路 1006の FETゲート駆動回路 1022に出力する（ステップ S1011)。このため、 FETゲート駆動回路 1022で、モータ駆動回路 1006の電界効 果トランジスタ Qua〜Qwbをパルス幅変調制御することにより、モータ駆動回路 100 6から電動モータ 1005に三相駆動電流を供給して、この電動モータ 1005でステアリ ングホイール 1011に作用された操舵トルクに応じた方向の操舵補助力を発生させ、 これを減速ギヤ 1013を介して出力軸 1012に伝達する。
[0070] このとき、車両が停車している状態でステアリングホイール 1011を操舵する所謂据 え切り状態では、車速 Vsが零であって、図 6に示す操舵補助指令値算出マップの特 性線の勾配が大きいことにより、小さい操舵トルク Tsで大きな操舵補助指令値 I *を算 出するので、電動モータ 1005で大きな操舵補助力を発生して軽い操舵を行うことが できる。
この車両の停車状態から車両を発進させて走行状態とし、この状態でステアリング ホイール 1011を操舵する通常操舵状態では、車速の増加に応じて必要とする操舵 補助トルクが小さくなることから、ステアリングホイール 1011に伝達される操舵トルクも 小さい値となり、これが操舵トルクセンサ 1017で検出されてマイクロコンピュータ 103 0に入力される。このため、操舵補助指令値 I *も小さい値となり、電動モータ 1005で 発生される操舵補助トルクは据切り時の操舵補助トルクに比較して小さくなる。
[0071] ところが、例えば車両が走行している状態で、レゾルバ 1018、モータ回転角検出 回路 1032及び AZD変翻 1035, 1036のモータ回転角検出系に断線、ショート、 地絡、天絡等の異常が発生すると、モータ回転角検出回路 1032からマイクロコンビ ユータ 1030に入力される正弦波信号（sin ω t+ sin 0 )及び余弦波信号（sin ω t+c os 0 )が異常となり、これらとピーク検出パルス Ppとに基づいて図示しないモータ回 転角算出処理で算出される sin Θ及び cos Θとの組み合わせが異常となって、図 9の モータ異常検出処理で、 sin Θ及び cos Θに基づいて図 10に示す異常判定マップを 参照したときに、 sin Θ及び cos Θで表される点が斜線図示の正常領域外となり、直ち に論理値" 1"のフェールセーフ信号 SFが角速度.角加速度演算部 48に出力される
[0072] このため、角速度 ·角加速度演算部 1048において、回転角選択部 1048gで加算 部 1048fで算出された相対回転角 Θ eeが選択されると共に、角速度選択部 1048i で相対角度情報オフセット処理部 1048eで算出される相対角速度 ω eeが選択され る。このとき、相対回転角 Θ eeの初期値として、レゾルバ 1018等が正常であった前 回の回転角 Θ er(n-l)が加算部 1048fに供給される。
[0073] このように、回転角選択部 1048g及び角速度選択部 1048iが切換えられると、その 前から実行されている図 12の相対回転角算出処理によって逆起電圧 EMFに基づく 相対（回転)角の算出処理により回転角 0 e、角速度 ω e及び角加速度 ocが決定され る。 このとき、逆起電圧演算部 1046で、前述した（3)式〜（5)式の演算を行って各線 間電圧 Vab、 Vbc及び Vcaを算出し、次いで前記（6)〜（8)式の演算を行うことにより 、線間逆起電圧 EMFab、 EMFbc及び EMFcaを算出し、これらを加算して逆起電 圧 EMFを算出する。
[0074] そして、相対回転角算出処理で、算出された逆起電圧 EMFを読込み (ステップ S1 031)、次いで逆起電圧 EMFに基づいて前記（9)式の演算を行って、相対角速度 co eeを算出する（ステップ S 1032)。
そして、算出した相対角速度 ω eeに操舵トルクセンサ 1017で検出した操舵トルク Τ sの符号を付加することにより、電動モータ 1005の回転方向に応じた符号を有する 現在の相対角速度 co ee(n)が算出される。
[0075] そして、算出された現在の相対角速度 co ee(n)力 前回の相対角速度 co ee(n-l)を 減算して変化量 Δ co eeを算出し (ステップ S 1034)、この変化量 Δ co eeの絶対値が 変化量上限値 Δ ω s以下であるときにはそのまま相対角速度 ω ee(n)を現在値とする 1S 変化量 Δ co eeの絶対値が変化量上限値 Δ ω sを超えているときには変化量が大 き過ぎるものと判断して前回の相対角速度 ω ee(n-l)に変化量上限値 Δ ω sを加減 算して相対角速度 ω eeの変化量を制限する。
[0076] そして、算出される相対角速度 co ee(n)が不感帯外であるときには相対角速度 co ee (n)を確定して、加算部 1048f及び角速度選択部 1048iに供給する。
このため、加算部 1048fで、相対角速度 co eeを前回の回転角 Θ er(n-l)に加算す ることにより、相対回転角 Θ eeを算出する。
この算出された相対回転角 Θ eeが回転角選択部 48gで選択されて回転角 Θ eとし て電流指令値算出部 1042に出力されると共に、相対角速度 co eedi)が角速度選択 部 1048iで選択されて角速度 ω eとして電流指令値算出部 1042に出力され、さらに 角速度 ω eを角加速度演算部 1048jで微分して角加速度 ocを算出し、この角加速度 αも電流指令値算出部 1042に出力される。
[0077] このため、電流指令値算出部 1042で、実行される図 11の操舵補助制御処理によ つて、異常となった実回転角 Θ er、これに基づく実角速度 co er、角加速度 αに代え て、相対回転角 Θ ee、相対角速度 co ee及び相対角加速度 αが適用されて、これら 相対角速度情報に基づく指令値補償処理及び d— q軸指令値演算処理が実行され て、操舵補助制御処理が継続される。
[0078] このように、角速度 ·角加速度演算部 1048で、相対回転角 Θ ee及び相対角速度 ω eeを選択して 、る状態で、角速度演算部 1048aで演算される相対角速度 ω eeが 零近傍一 Δ ω≤ co ee≤ + Δ ωとなることにより不感帯内となると、図 12のステップ S 1039からステップ S 1040に移行して、相対角速度 w eeが相対角度オフセット処理さ れる。
すなわち、不感帯内となると、所定時間（例えば 20msec)に達する毎に、相対角速 度 co eeとしてモータ相対回転角 Θ eeに対する角度変化が 1加算周期当り ± 2degと なる値に設定された相対角度情報オフセット値士 Δ co dを設定することを繰り返すこと により、相対角速度 co eeを" 0"以外の値に設定することを繰り返す。このように相対角 速度 co eeが不感帯内であるときには相対角速度 co eeとして士 Δ co dが設定され、相 対角速度 co eeが" 0"となることを確実に防止することができる。そして、相対角度情 報オフセット値士 Δ co dに設定された相対角速度 co eeが加算部 48fで前回の回転角 Θ ee(n-l)に加算されることにより、相対回転角 Θ eeが前回の回転角 Θ ee(n-l)に対 して相対角速度 co eeの相対角度情報オフセット値士 Δ co dに相当する角度変化分 士 2deg分変化することになる。
[0079] すなわち、角度情報が使用できない状態、且つ例えば電動モータ 1005で高操舵 補助力を発生して 、る状態で、相対角速度 ω eeが" 0"近傍の角速度領域となると、 運転者がステアリングホイール 1011を操舵したときに、電動モータ 1005を回転させ る限界を超えて、所謂ステアリング (ノヽンドル)ロックに繋がるおそれがあるので、次に 運転者がステアリングホイールを操舵して逆起電圧が得られるようになるまでの不感 帯を超えるように正負に角度情報を変化させる相対角度情報オフセット値士 Δ co dを 交互に設定することにより、相対角速度 ω eeが" 0"となることを確実に防止してステア リングロックの発生を確実に防止しながら相対角速度 ω eeに基づく操舵補助制御処 理の継続を行うことができる。
[0080] し力も、電動モータ 1005の逆起電圧 EMFに基づいて相対角速度 co eeを算出する 場合には、電動モータ 1005の回転方向を捉えることが困難で、例えば電動モータ 1 005に供給する電流の相転流や逆起電圧の見え方によってモータ回転方向を決定 するようにしてもよいが、運転者の意志に反した操舵補助力を発生する可能性が残る ので、上記第 1の実施形態のように運転者の直接的な意志を表す操舵トルク Tsの方 向で決定することにより、運転者の意志に応じた回転方向を設定することができる。
[0081] なお、相対回転角 Θ eeに基づいて電動モータ 1005を回転駆動することができる原 理は、以下の通りである。
すなわち、ブラシレスモータのロータとステータとの磁界ベクトル相対角誤差とロー タに発生するエネルギーの絶対値との関係は図 13に示すようになる。
ここで、ロータ位置を考慮せずにステータに固定の電流を流すと、図 13の「状態 1」 に示すように、ロータとステータの磁界ベクトルが一致する所までモータはトルクを発 生して回転する。そして、「状態 2」に示すように、ロータとステータの磁界ベクトルが 一致すると、ロータはステータの磁界に拘束されて動かなくなる（モータトルク = 0Nm ) oつまり、完全な d軸への通電状態となる。この「状態 2」でモータを回したい方向と 回転速度にしたがって相電流を変化させると、ロータはステータの磁界に拘束された 状態で回転することになる。このときの拘束力は相電流に比例する。
[0082] このように、上記第 1の実施形態では、電動モータ 1005の回転角を検出する回転 角検出系統に異常が発生したときに、逆起電圧 EMFに基づいて相対角速度 ω eeを 算出することにより、運転者の操舵系に対する操舵量に応じた相対回転角 Θ ee及び 相対角加速度 αを算出して、操舵補助制御を継続することができるものであるが、よ り安全性を考えると、回転角検出系統に異常が発生したときに、操舵補助制御の感 度を低下させて操舵補助制御を継続することが好ましぐこの場合には、前述した図 4の機能ブロック図で電流指令値算出部 1042の前後に徐変制御部 1041及び電流 出力制限部 1043を設け、これら徐変制御部 1041及び電流出力制限部 1043をフ ールセーフ処理部 1049から入力されるフ ールセーフ信号 SFが論理値" 0"である ときには徐変機能及び制限機能を停止させ、論理値" 1 "であるときに徐変機能及び 制限機能を発揮させるようにして、電流指令値 Ia*〜Ic*を制限して、電動モータ 1005 で発生させる操舵補助力を低下させることが好ま ヽ。
[0083] また、指令値補償部 1042Bについても、回転角検出系統が正常の場合には必要 でも、逆起電圧に基づく相対角速度 co eeに基づく相対回転角 Θ eeを使用する際に は不必要に反応してしまう補償部についてはその出力を" 0"とする力、 "1"以下のゲ イン倍することにより、正常時に比較して小さい値とすることで補償部の影響を小さく し、逆にいっそうの補償が必要となる補償部については通常よりも大きな補償値を採 用するように構成することが好ましい。具体的には、角度情報を基にした補償制御（ モータの位置を基準に補償を行うもの）は補償停止とすべきであるが、相対角度に対 する実角度の誤差を小さくする効果を持つか、ゲインを正常時よりも小さくするか大き くすることで相対角と実角度の誤差を小さくする効果を持つ補償制御は行うべきであ る。換言すると、相対角と実角度の誤差を大きくする要素となりうる補償制御は停止と すべきである。
[0084] さらに、上記第 1の実施形態においては、線間電圧 Vab〜Vcaに基づいて線間逆 起電圧 EMFab〜EMFcaを算出して、これらを加算してモータ逆起電圧 EMFを算 出するようにしたので、電動モータ 1005の結線即ち Y結線や Δ結線に依存すること なく逆起電圧力 相対角速度 co eeを算出することができると共に、別途検出回路等 を設けることなく逆起電圧を検出することができる利点がある。
[0085] なお、上記第 1の実施形態においては、逆起電圧 EMFを線間電圧 Vac〜Vcaを 用いて（6)式〜（8)式に従って線間逆起電圧 EMFab〜EMFcaを算出し、これらを 加算して算出する場合について説明した力 これに限定されるものではなぐ電動モ ータ 1005として Y結線モータを適用する場合に、電動モータの中点電圧を検出して 、この中点電圧を各モータ端子電圧 Va〜Vcカゝら減算して相電圧 Vih (i = a〜c)を算 出し、この相電圧 Vihに基づいて下記（10)式の演算を行って各相の逆起電圧 eiを 算出し、算出した逆起電圧 ea〜eCに基づいて下記（11)の演算を行って相対角速度 co eeを算出するようにしてもよい。この場合には演算負荷を大きくすることなく相対角 速度 co eeと実角度の間の誤差量を小さくすることができ、回転角検出系統を省略し て、相対角速度 ω eeに基づ 、て正確な操舵補助制御処理を実行することができる。
[0086] ei=Vih- (Ri+ s -Li) -Ii (10)
ω θΘ = 2 Χ {max ( | ea | , | eb | , | ec | ) }/Ke ……（11)
この場合、中点電圧を検出する場合に代えて、中点電圧はモータ駆動回路印加電 圧の 1Z2となることから、モータ駆動回路印加電圧 1Z2の値を中点電圧 Vnとして相 電圧 Vah〜Vchを算出するようにしてもよい。
さらに、下記（12)式のように電動モータ 5の各モータ端子電圧の総和を求めて、そ の値をモータの相数で除した値をモータ中点電圧 Vnとして各相電圧を算出するよう にしてもよい。
Vn= (Va+Vb +Vc +…… +Vx) ÷モータ相数） …… (12)
[0087] また、上記第 1の実施形態においては、相対角速度演算部 1048aで演算した相対 角速度 ω eeが不感帯内であるときに相対角度情報オフセット処理を行う場合につい て説明したが、これに限定されるものではなぐ相対角速度 co eeが不感帯内であるか 否かにかかわらず常時相対角度情報オフセット処理を行うようにしてもよい。また、こ の場合には、不感帯外であるときに相対角度情報オフセット値を小さくし、不感帯内 であるときに相対角度情報オフセット値を大きくするようにしてもよい。さらに、相対角 度情報オフセット値としては ± 2deg相当の値に限らず、 0速度となって力も次に操舵 するまでの不感帯を超えられるように設定されていればよい。但し、相対角度情報ォ フセット値を大きくするか又は加算周期を大きくする力若しくはその両方を行うことに より、電動モータ 1005で振動を発生することが可能となるので、回転角検出系統の 異常時に運転者に異常を報知して要修理状態を通知するために、大きな相対角度 情報オフセット値を設定するか又は加算周期を大きくする力若しくはその両方を行つ てステアリングホイール 1011に振動を与えるようにしてもよい。この場合には、異常発 生時から時間の経過に伴って最大値の範囲内で段階的に振動を大きくするようにし てもよい。さらに、相対角度情報オフセット処理を常時行うことで電動モータ力 制御 音を発生させることも可能であるので、相対角度情報オフセット値及び加算周期を異 常発生通知として使用可能なレベルに変化させることで要修理状態を通知する手段 として採用することちできる。
[0088] また、上記第 1の実施形態においては、相対角速度 co eeに相対角度情報オフセッ ト値士 Δ co dを設定する場合について説明した力 これに限定されるものではなぐ相 対角速度 co eeに基づいて算出されるモータ回転角 Θ eeに相対角度情報オフセット 値士 Δ co dに相当する相対角度情報オフセット値を加減算するようにしてもよい。 [0089] さらに、上記第 1の実施形態においては、 0速度領域力 の不感帯にある状態で、 相対角速度 w eeを相対角度情報オフセット値士 Δ co dに設定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ぐ例えば逆起電圧演算部 1046内の図示し な 、不感帯設定部で設定される卷線抵抗 Ra〜Rcとして実際の抵抗値の変わりに抵 抗のモデル値を採用することにより、相対角速度 ω eeの誤差を除去する不感帯幅を 意図的に小さなものとし、本来角度情報として無視する情報を、あえて制御で使用す ることにより、相対角度情報オフセット値士 Δ co d相当の値を設定することもできる。
[0090] さらにまた、上記第 1の実施形態においては、操舵トルクに基づいて回転方向を付 与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ぐ回転方向を付与す る為に、情報の信頼性が保てる場合には、例えば舵角センサ力もの操舵回転方向情 報と、相転流状況や逆起電圧の見え方などの 2つ以上の異なる情報源から回転方向 を判断して方向付与することが望ましい。
[0091] なおさらに、上記第 1の実施形態においては、逆起電圧 EMFに基づいて相対角速 度 co eeを算出し、この相対角速度 co eeを前回のモータ回転角 Θ ee(n-l)に加算する ことによりモータ回転角 Θ eeを算出する場合について説明したが、線間逆起電圧 E MFab、 EMFbc及び EMFcaは正弦波となるので、この線間逆起電圧 EMFab、 EM Fbc及び EMFcaの 0クロス点を検出し、 0クロス点を検出した時点で一意に決まるモ ータ回転角（電気角）でモータ回転角 Θ eeを下記表 1に示すように補正することにより 、より正確なモータ回転角 Θ eeを算出することができる。
[0092] [表 1]
Figure imgf000038_0001
また、上記第 1の実施形態においては、相対回転角 Θ eeの初期値としてレゾルバ 1 8等が正常であった前回の相対回転角 Θ er(n-l)を加算部 48fに供給する場合につ いて説明したが、これに限定されるものではなぐ上述したように相対角度に基づい て確実にモータを駆動することができるので、初期値として任意の回転角 Θ erを設定 することができる。このため、モータ回転角が異常と判断されるまでは相対角度を算 出せず、モータ回転角が異常と判断された時又は異常の兆候を捉えられた時力 相 対角度の算出を開始し、算出した相対角度に基づいてモータ駆動を行うようにしても よ!、。この場合には演算処理装置の処理負荷を小さくすることができる。
[0094] さらに、上記第 1の実施形態においては、逆起電圧 EMFに基づいて相対角度情 報としての相対速度 ω eeを算出する場合にっ 、て説明したが、これに限定されるも のではなぐ操舵角センサ力 得られた操舵角の角度変化量に基づいて相対速度 ω eeを算出するようにしてもよぐさらには逆起電圧を求めることができない二重故障状 態である場合は、操舵角センサから得た操舵量に切換えて直接相対角度 Θ eeを算 出するようにしてもよい。
[0095] (第 2の実施形態）
次に、本発明の第 2の実施形態を図 14〜図 16について説明する。
この第 2の実施形態では、相対角速度 co eeが" 0"角速度領域にあるときに、相対角 度情報オフセット処理を行って相対角度の補完を行う場合に代えて、操舵トルク Tsに 基づ 、て補完用相対角速度 ω ee' を算出する補完用相対角度情報演算部を設け るようにしたものである。
[0096] すなわち、第 2の実施形態では、図 14に示すように、操舵トルクセンサ 1017で検出 した操舵トルク Tsに基づいて補完用相対回転角 0 ee' を算出する補完用相対角度 情報演算部 1070が設けられ、この補完用相対角度情報演算部 1070で演算された 補完用相対回転角 0 e が角速度 ·角加速度演算部 1048に供給されていることを 除いては前述した第 1の実施形態と同様の構成を有する。
[0097] ここで、補完用相対角度情報演算部 1070は、図 15に示す補完用相対角度算出 処理を実行する。この補完用相対角度算出処理は、所定時間（例えば lmsec)毎の タイマ割込処理として実行され、先ず、ステップ S 1051で、前記操舵補助制御処理 で算出した操舵トルク Tsを読込んで力 ステップ S1052に移行する。
このステップ S 1052では、読込んだ操舵トルク Tsを含むそれ以前の所定数 (例え ば 32個）分の操舵トルク Tsの平均値 Tsを算出する平均化処理を行ってからステツ
M
プ S 1053に移行する。
[0098] このステップ S 1053では、上記ステップ S 1052で算出される操舵トルク平均値 Ts が予め設定された操舵補助制御における不感帯即ち電動パワーステアリング機構の 例えば減速機効率、ラックアンドピ-オン効率等の機械的な不感帯を含む設定によ つて求められた電動パワーステアリング機構における不感帯内である力否かを判定し
、不感帯内であるときにはステップ S 1054に移行し、操舵トルク平均値 Tsを" 0"に 変更してからステップ S 1055に移行し、不感帯外であるときにはそのままステップ S 1 055に移行する。
[0099] このステップ S 1055では、ステップ S 1052で算出した操舵トルク平均値 Ts又はス
M
テツプ S 1054で変更した操舵トルク平均値 Tsでなる現在の操舵トルク平均値 Ts (n
)と前回のサンプリング時の操舵トルク平均値 Ts (n-1)との変化量 ΔΤが予め設定し た上限値 ΔΤを超えている力否かを判定し、 ΔΤ> ΔΤであるときには変化量 ΔΤ
U U
が大き過ぎるものと判断してステップ S 1056に移行し、前回の操舵トルク平均値 Ts ( n-1)に上限値 ΔΤを加算した値を現在の操舵トルク平均値 Ts (n)として設定してか
U
らステップ S1057に移行し、 ΔΤ≤ΔΤであるときには変化量 ΔΤが許容範囲内で
U
あるものと判断してそのままステップ S1057に移行する。
[0100] このステップ S 1055及び S 1056の処理は、変化量 ΔΤを制限するリミッタ処理であ る力 この場合の上限値 ΔΤιιは、所定値でも、車速 Vsに応じて最適な値を適用する ようにしてもよい。
ステップ S1057では、下記（13)式の演算を行ってモータ相対角度変化量 Δ Θ を 算出してからステップ S 1058に移行する。
[0101] Δ Θ =Ts (n)-Km/212 (13)
M M
ここで、 Kmは相対角度情報算出用ゲインである。
ステップ S1058では、ステップ S1057で算出したモータ相対角度変化量 Δ Θ と前 回のサンプリング時に算出したモータ相対角度 Θ (n-1)とを加算して、今回のモータ
MP
相対角度 θ (n)を算出してからステップ S 1059に移行する。
MP
[0102] このステップ S1059では、モータ相対角度 θ (n)を例えば 12bitの電気角 0〜409
MP
6に変換してマイクロコンピュータ 1030に内蔵された RAMの所定記憶領域に記憶し て力 タイマ割込処理を終了する。
この図 15の処理と角速度 ·角加速度演算部 1048の選択部 1048ηとが相対角度情 報補完部に対応している。
[0103] そして、図 15の補完用相対角度算出処理を機能ブロック図で表すと図 16に示すよ うに構成される。
なお、モータ相対角度情報算出用ゲイン Kmは一定値でもよいが、車速 Vsに応じ て変更するようにしてもよぐこのために車速 Vsに基づ 、てモータ相対角度情報演算 のゲイン等のモータ進角を調整可能なパラメータを変化させるパラメータ設定手段を 設けるようにしてもよい。
[0104] また、電動モータ 1005や制御装置 1003が過熱状態となった場合に電動モータ 1 005への通電量を小さくすることでそれ以上の温度上昇を抑制したり、車速センサ 10 33が異常となったときに固定車速を設定して操舵補助制御を継続したりする場合で 、例えば図 5の操舵補助指令値算出マップの傾きは車速が速くなるに従って小さくな ることで、固定化されている車速よりも遅い車速域で操舵補助力が小さく制限されて しまう場合のように、操舵補助制御処理における操舵補助力の出力が制限される場 合には、相対角度情報算出用ゲイン Kmも、その出力制限量に応じてモータ進角を 調整するように変更することが望ましい。このため、操舵補助力の出力制限状態でそ の出力制限量に応じて補完用相対角度情報演算のゲイン等のモータ進角を調整可 能なパラメータを変化させる第 2のパラメータ設定手段を設けるようにしてもょ 、。
[0105] そして、角速度 ·角加速度演算部 1048が図 17に示すように変更されている。すな わち、角速度 ·角加速度演算部 1048の相対角度情報オフセット処理部 1048eが省 略され、これに代えてレイトリミッタ部 1048dで制限した相対角速度 ω eeを直接加算 部 1048fに供給すると共に、不感帯検出部 1048mに供給し、加算部 1048fの出力 が不感帯検出部 1048mの検出信号によって切換えられる第 2の回転角選択部 104 8nの一方の入力側に供給され、この第 2の回転角選択部 1048ηの他方の入力側に 補完用相対角度情報演算部 1070で算出された相対回転角 Θ ee' が供給され、こ の第の 2回転角選択部 1048ηで選択した相対回転角 Θ eeが回転角選択部 1048g の一方の入力側に供給され、さらにレイトリミッタ部 1048dで制限された相対角速度 が第 2の角速度選択部 1048pの一方の入力側に供給され、この第 2の角速度選択 部 1048pの他方の入力側に補完用相対角度情報演算部 1070で算出された相対 回転角 co e を微分して補完用角速度 co e を算出する角速度演算部 1048οの 出力が供給されていることを除いては図 8と同様の構成を有する。ここで、不感帯検 出部 1048mでは相対角速度 ω eeが不感帯外であるときに論理値" 0"の検出信号 S Dを、不感帯内であるときに論理値" 1"の検出信号 SDを夫々第 2の回転角選択部 1 048η及び第 2の角速度選択部 1048οに出力し、この第 2の回転角選択部 1048ηで は、検出信号 SDが論理値" 0"であるときには加算部 1048fから出力される相対回転 角 Θ eeを選択し、論理値 "1"であるときには補完用相対角度情報演算部 1070で演 算した補完用相対回転角 Θ ee' を選択し、第 2の角速度選択部 1048οでは、検出 信号 SDが論理値" 0"であるときにはレイトリミッタ部 1048dで制限した相対角速度 ω eeを選択し、論理値" 1"であるときに角速度演算部 1048οで演算した補完用相対角 速度 w ee' を選択するように構成されている。
[0106] 次に、上記第 2の実施形態の動作を説明する。
先ず、補完用相対角度情報演算部 1070では、図 15の補完用相対角度算出処理 を実行し、タイマ割込処理によって、所定時間毎に操舵トルク Tsを読込み、次いで、 今回読込んだ操舵トルク Tsを含む過去の所定数の操舵トルク Ts(n)〜Ts(n-31)を平 均化処理して操舵トルク平均値 Ts (n)を算出する (ステップ S 1052)。この平均化処 理を行うことにより、操舵トルクセンサ 1017から出力される操舵トルク Tを AZD変換 器 1031でデジタル信号に変換した際に生じる数 LSBのバタつきがノイズ成分として 使用されることを確実に防止することができる。
[0107] そして、算出した操舵トルク平均値 Ts (n)が不感帯内である力否かを判定し (ステツ プ S1053)、不感帯内にあるときには操舵トルク平均値 Ts (n)を" 0"に設定して (ステ ップ S 1054)、運転者が意図しない時に不用意に電動モータ 1005が回転駆動され ることを確実に防止する。
一方、操舵トルク平均値 Ts (n)が不感帯外であるときには、そのままステップ S105
5に移行する。
[0108] そして、算出される操舵トルク平均値 Ts (n)の前回サンプリング時の操舵トルク平均 値 Ts (n-1)との変化量 Δ Τを算出し、算出した変化量 Δ Τが予め設定した上限値 Δ
Tuを超えた力否かを判定し、 Δ Τ> Δ Τιιであるときには、変化量が大き過ぎるものと 判断して前回サンプリング時の操舵トルク平均値 Ts (n-l)に上限値 Δ Τιιを加算した 値を今回の操舵トルク平均値 Ts (n)として設定し (ステップ S56)、 Δ Τ≤Δ Τιιである ときにはそのまま操舵トルク平均値 Ts (n)を使用する。このステップ S1055及び S 10
56の処理によって、操舵トルク平均値 Ts (n)の変化量が大きいときには、変化量を 上限値 Δ Τιιに制限することにより、急激な操舵トルク Tの立ち上がり時に補完用相対 回転角 Θ の急変を制限することができる。
MP
[0109] そして、設定された相対回転角変化量 Δ 0 を前回のサンプリング時の補完用相対 回転角 Θ (n-l)に加算することにより、今回の補完用相対回転角 Θ を算出し、これ
MP MP
を 12bitの電気角（0〜4096)に変換してマイクロコンピュータ 1030に内蔵する RA Mの所定記憶領域に更新記憶する。
このため、図 17の角速度.角加速度演算部 1048で、モータ回転角検出系統が正 常である場合には、前述した第 1の実施形態と同様に、回転角選択部 1048gでモー タ回転角演算部 1047で演算された実回転角 Θ erが選択されると共に、角速度選択 部 1048iで角速度演算部 1048hで算出される実角速度 ω erを選択し、選択した実 角速度 co erを角加速度演算部 104¾で微分して角加速度 αを算出し、実回転角 Θ er、実角速度 co er及び角加速度 ocを電流指令値算出部 1042に供給することにより 、これらに基づいて正確な相目標電流 Ia*〜Ic*を算出し、この相目標電流 Ia*〜Ic*と 電流検出値 Ia〜Icとの偏差 Δ Ia〜 Δ Icを算出し、この偏差 Δ Ia〜 Δ Icを PI制御処理 して電圧指令値 Va*〜Vc*を算出し、これら電圧指令値 Va*〜Vc*モータ駆動回路 10 06の FETゲート駆動回路 1022に出力することにより、電動モータ 1005に三相駆動 電流を供給して操舵補助力を発生させる。
[0110] そして、レゾルバ 1018を含む回転角検出系統に異常が発生したことをフェールセ ーフ処理部 1049で検出すると、このフェールセーフ処理部 1049から論理値" 1"の フェールセーフ信号 SFが回転角選択部 1048g及び角速度選択部 1048iに出力さ れる。これによつて前述した第 1の実施形態と同様に逆起電圧 EMFに基づく相対角 速度 w eeを選択する。
そして、算出した相対角速度 w eeが不感帯外であるときには、不感帯検出部 1048 mで論理値" 0"の不感帯検出信号 SDが第 2の回転角選択部 1048m及び第 2の角 速度選択部 1048pに出力され、この第 2の回転角選択部 1048ηで加算部 1048fで 算出された相対回転角 Θ eeが選択されると共に、第 2の角速度選択部 1048pでレイ トリミッタ部 1048dから出力される相対角速度 co eeが選択されて、逆起電圧 EMFに 基づいて算出される相対回転角 Θ ee、相対角速度 co ee及び相対角加速度 αに基 づ 、て電流指令算出部 1042で 3相電流指令値 Ia*〜Ic*が算出され、電動モータ 10 05が駆動制御されて電動モータ 1005から操舵補助力が発生されることにより、操舵 補助制御処理が継続される。
[0111] この操舵補助制御処理の継続状態で、相対角速度演算部 1048aで演算される相 対角速度 ω eeが不感帯内となると、不感帯検出部 1048mから論理値" 1 "の検出信 号 SDが第 2の回転角選択部 1048m及び第 2の角速度選択部 1048pに出力される ことにより、第 2の回転角選択部 1048mで補完用相対角度情報演算部 1070で算出 されてマイクロコンピュータ 1030の RAMに格納されている補完用相対回転角 Θ
MP
が選択されると共に、第 2の角速度選択部 1048pで角速度演算部 1048οで算出さ れる補完用相対回転角 0 ee' ( = Θ )を微分した相対角速度 co ee' が選択される
MP
[0112] このため、逆起電圧 EMFに基づいて算出された相対角速度 co eeが" 0"角速度近 傍の不感帯内であるときには、補完用相対角度情報演算部 1070で演算された操舵 トルク Tsに基づいて算出される補完用相対回転角 Θ 及びその微分値でなる相対
MP
角速度 co ee' が選択されると共に、補完用相対角速度 co ee' を微分した相対角加 速度 ocが指令値算出部 1042に出力されることにより、前述した第 1の実施形態と同 様にステアリング (ノヽンドル)ロックの発生を防止しながら補完用相対回転角 Θ 、補
MP
完用相対角速度 ω ee' 及び相対角加速度 αに基づ!/、て操舵補助制御処理を継続 することができる。
[0113] なお、上記第 2の実施形態においては、相対角速度 co eeが不感帯内であるときに 、操舵トルク Tsに基づいて算出する補完用相対角速度 co e を選択する場合につ いて説明したが、これに限定されるものではなぐ相対角速度 co eeが不感帯内になつ たときの操舵トルク Tsが大きい場合には相対角度 Θ eeが急変する場合が生じるので 、相対角速度 co eeが不感帯内となったときの操舵トルク Tsが大きい場合には、操舵ト ルク Tsの変化量に基づいて補完用相対回転角 0 e を算出するように設定するこ とが好ましい。
[0114] また、上記第 2の実施形態においては、逆起電圧 EMFに基づいて算出した相対角 速度 co eeが不感帯内であるときに、操舵トルク Tsに基づいて算出した補完用相対回 転角 0 ee' 及び補完用相対角速度 co ee' を適用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ぐ逆起電圧 EMFに基づいて算出した相対角速度 ω ee が不感帯内になるときに、電動モータ 1005で発生する操舵補助力が小さいか否か を例えば指令値算出部 1042で算出した操舵補助トルク指令値 I *の大小で判定し、 操舵補助力が小さいときには逆起電圧 EMFに基づいて算出した相対角速度 co ee、 相対回転角 Θ ee、相対角加速度 exに基づいて操舵補助制御処理を継続し、操舵補 助力が大きいときは操舵トルクに基づく補完用相対回転角 Θ ee' 、補完用相対角速 度 ω ee' 及び相対角加速度 ocに基づ!/、て操舵補助制御処理を継続するようにして ちょい。
[0115] さらに、上記第 2の実施形態においては、 0速度領域である力否かを相対角速度 ω eeが不感帯内である力否かによって判断する場合について説明した力 これに限定 されるものではなぐ逆起電圧 EMFから得られる角度情報 Θ eeが不正確な区間（相 対角速度 ω eeが不感帯外となっても逆起電圧 EMFの 0クロス点を判断できないとき など)でも補完用相対角速度 ω ee' を選択するようにしてもよ!、。
[0116] さらにまた、上記第 2の実施形態においては、補正値として Δ 0 を" 0"に設定する 場合について説明したが、これに限定されるものではなぐ相対回転角 θ (n)の増
MP
加量を極めて小さ 、値に抑制することができる程度の値に設定するようにしてもょ ヽ なおさらに、上記第 2の実施形態においては、操舵トルク Tsを平均化した操舵トル ク平均値 Tsを使用して相対回転角変化量 Δ Θ を算出する場合について説明した 力 これに限定されるものではなぐ操舵トルク Tsそのものを入力値として相対回転 変化量 Δ Θ を算出するようにしてもよぐ要は操舵トルク Tsに基づく値であれば任意 の演算値を適用することができる。
[0117] (第 3の実施形態） 次に、本発明の第 3の実施形態を図 18について説明する。
この第 3の実施形態では、前述した第 1及び第 2の実施形態では、運転者の操舵量 に応じたブラシレスモータの相対角度情報を算出する場合に、ブラシレスモータの逆 起電圧に基づいて相対角度情報を構成する相対角速度を算出するようにしているの で、ブラシレスモータの逆起電圧を正常に検出することができない状態となったときに は相対角度情報を得ることができない状態となり、操舵補助制御を中止せざるを得な い。このため、第 3の実施形態では、ブラシレスモータの逆起電圧を正常に検出する ことができな 、状態となったときでも操舵補助制御を継続することができるようにしたも のである。
[0118] すなわち、第 3の実施形態では、マイクロコンピュータ 1030で、図 18に示す相対角 度演算処理を実行する。
この相対角度演算処理は、所定時間（例えば 10msec)毎のタイマ割込処理として 実行され、先ず、ステップ S 1081で、レゾルバ 1018及びモータ回転角演算部 1047 で検出されるモータ回転角 Θ erが正常である力否かを判定する。この判定は、前述 した図 9のモータ回転角異常検出処理で出力されるフェールセーフ信号 SFを読込 み、これが論理値" 0"である力否かを判断することにより行う。
[0119] このステップ S 1081の判定結果力 モータ回転角 Θ erが正常であるときには、ステ ップ S 1082に移行して、モータ回転角 0 erを使用して、モータ角速度 co e及び角加 速度 aを算出して力 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、 モータ回転角 Θ erが正常でないときにはステップ S83に移行する。
このステップ S 1083では、運転者の操舵量に応じた相対角度情報を正常に算出す ることができる力否かを判定する。この相対角度情報の算出が正常である力否かの 判定は、例えばモータ端子電圧検出部 1008で検出したモータ端子電圧が正常であ る力否かを判断することにより行い、相対角度情報の算出が正常である場合には、ス テツプ S 1084に移行して、前述した第 1の実施形態と同様の相対角度情報検出処理 を実行して力 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、相対角 度情報の算出が異常であるときには、ステップ S 1085に移行して、前述した第 2の実 施形態における補完用相対角度情報演算部 1070で実行する図 15の補完用相対 角度情報演算処理と同様の処理を行う相対角度情報検出処理を実行して力 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。
[0120] この第 3の実施形態によると、レゾルバ 1018及びモータ回転角演算部 1047で構 成されるモータ回転角検出部が正常であるときには、ステップ S 1082に移行して、こ のモータ回転角検出部で検出されたモータ回転角 Θ erを使用して、モータ角速度 ω e及び角加速度 αを算出するが、モータ回転角検出部が異常となった場合には、モ ータ端子電圧の検出が正常であるか否かを判定し、モータ端子電圧の検出が正常 である場合には、ステップ S 1084に移行して、前述した第 1の実施形態による相対角 度情報検出処理を行って、相対角速度 co ee、相対回転角 Θ ee、相対角加速度 αを 演算する。
[0121] し力しながら、モータ端子電圧の検出が異常である場合には、前述した第 1の実施 形態による相対角度情報の正確な演算を行うことができないので、ステップ S 1085に 移行して、前述した第 2の実施形態における補完用角度情報演算部 1070で実行す る図 15の補完用角度情報演算処理を相対角度情報検出処理として実行することに より、逆起電圧 EMFを使用することなく操舵トルク Tsに基づいて相対回転角 Θ を
MP
算出し、算出した相対回転角 Θ を使用して相対角速度 co ee及び相対角加速度 oc
MP
を算出する。
[0122] このように、上記第 3の実施形態によると、相対角度情報の算出を 2段階で行うこと ができるので、前述した第 1の実施形態による逆起電圧 EMFに基づいて相対角速 度 co ee、相対回転角 Θ ee及び相対角加速度 αでなる相対角度情報を算出すること ができない場合であっても、操舵トルク Tsに基づいて相対回転角 Θ ee、相対角速度 ω ee及び相対角加速度 ocでなる相対角度情報を算出することができ、異常発生時 における操舵補助制御の継続が可能な範囲を広範囲とすることができ、より確実な操 舵補助制御を行うことができる。
[0123] なお、上記第 3の実施形態においては、モータの端子電圧の検出が正常であるとき に、前述した第 1の実施形態と同様の相対角度情報検出処理を実行する場合につ いて説明したが、これに限定されるものではなぐ前述した第 2の実施形態と同様の 相対角度情報検出処理を実行するようにしてもょ ヽ。 また、上記第 3の実施形態においては、逆起電圧に基づく相対角度演算処理が行 えない場合に、操舵トルクに基づく相対角度演算処理を行う場合について説明した 力 これに限定されるものではなぐ逆起電圧に基づく相対角度演算処理が行えない 場合に、他の処理に使用する操舵角センサを使用して、操舵角センサから得た操舵 角の角度変化量に基づいて相対角度を算出するようにしてもよぐさらに操舵角に基 づく相対角度演算処理が行えない場合に操舵トルクに基づく相対角度演算処理を 行うようにしてもよぐこれら 3つの操舵角演算処理の組合せは故障率等で決定する ようにしてもよい。
[0124] また、上記第 1〜第 3の実施形態においては、レゾルバ 1018及びモータ回転角検 出回路 1032を含むモータ回転角検出系の異常を、 sin Θ及び cos Θに基づいて異 常判定マップを参照して検出する場合について説明したが、これに限定されるもので はなぐ sin Θ系と cos Θ系とがショートしたときには、 sin Θ +cos2 θ = 1であることを 利用して、ショートを検出するようにしてもよぐこの場合には、 sin Θと cos Θとは互い に同じ値となりながら一定の範囲で振幅が変化し、電気角 45度のときに最大、 225 度のときに最小となるので、これら最大及び最小のピークを監視して、電気角 45度及 び 225度に相対回転角 Θ eeを補正するようにしてもよい。
[0125] また、上記第 1〜第 3の実施形態においては、 sin Θ及び cos Θをマイクロコンピュ ータ 1030で実行するモータ回転角算出処理で算出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ぐモータ回転角検出回路 1032内で sin Θ及び cos Θ を算出するようにしてもよぐさらにはモータ回転角検出手段としてレゾルバ 1018に 代えて例えば、特開平 2004— 20548号公報に記載されているように、電動モータ 1 005の軸受内にエンコーダを構成する永久磁石をその中心を通過する仮想平面に より S極と N極とが均等に 2分割される様に着磁し、このエンコーダの S極及び N極と 対向して 90度位相がずれた位置に磁気センサを設け、これら磁気センサから sin Θ 及び cos Θを出力する回転状態検出装置を適用するようにしてもよい。このように、モ ータ回転検出手段から sin Θ及び cos Θが例えば電圧として出力される場合には、マ イク口コンピュータ 1030で sin Θ及び cos Θの振幅が予め設定した範囲内であるか否 かを判定することにより、 sin Θ及び cos Θの何れか一方の振幅が設定範囲外となつ たときに、 sin Θ又は cos Θの系統に地絡異常又は天絡異常が発生したものと判断す るようにしてもよい。この場合、仮に cos Θの系統が正常であるものとすると、 sin Θ及 び cos Θの座標系においては、 cos Θが最大値となる角度は 0度であり、最小値とな る角度は 180度、中央である場合は 90度又は 270度であることを利用して、 cos Θが 最大値となったときに相対回転角 Θ ee又は相対角速度 co eeを" 0"に補正するように してもよい。この場合の最大値の検出は、ピーク検出処理又はピーク検出回路を適 用するようにしてもょ 、が、ピーク値が予め分力つて！/、る場合にはそのピーク値に達 した力否かを判定することにより最大値を検出することができ、このピーク値が温度な どの影響を受ける場合には、例えば 0度及び 180度のピーク値は異常となる直前の 値をピーク値として設定するようにしてもよ 、。
[0126] このように、 sin Θ及び cos Θの何れか一方が異常となった場合には、正常な信号の ピーク値を監視して、そのピーク値となった時点の角度を相対回転角 Θ eeの補正値 として採用することちできる。
また、モータの回転位置検出手段として、図 19に示すように、通常の三相ブラシレ スモータに設けられる a相、 b相及び c相の極位置を検出するホールセンサ等の 3つ の極位置センサ 1101a、 1101b及び 1101cを適用する場合には、これら極位置セ ンサ 1101a、 1101b及び 1101cから出力される相検出信号 Sa、 Sb及び Scが図 20 に示すように 120度の位相差を有することから、これら相検出信号 Sa、 Sb及び Scに 基づいて異常となった 1つの極位置センサ 1101i (i=a、 b、 c)を検出することができ る。
[0127] すなわち、各相検出信号 Sa、 Sb及び Scのオンオフ状態で表される通電状態は図 20の最下段に示すように 1から 6までの通電状態を繰り返して 、る。
この状態で、例えば a相の極位置センサ 1101aがハイレベルで固着した場合には、 図 21に示すように、オンオフ状態で表される通電状態が" 4"、 "5"及び" 6"と新たな a 相検出信号 Saがハイレベル、 b相検出信号 Sbがハイレベル、 c相検出信号 Scがハイ レベルとなる通電状態" 7"とが所定の順序で繰り返されることになり、通電状態" 7"と なったところで、異常を検出することができる力 本来 a相検出信号 Saがハイレベルと なる 0度〜 180度の範囲では、正常時とパターンが変わらない。ここで、通電状態" 4" は 0度〜 360度の範囲で、 1度だけ現れる一意な通電状態であり、この通電状態" 4" は通電状態" 5"又は" 6"となるエッジ部では正しく角度を読み取ることができる。同様 に、 b相検出信号 Sb及び c相検出信号 Scがハイレベルで固着した場合には、夫々通 電状態" 2"及び "1 "がー意に角度を検出できる領域として存在し、同様に角度を正し く認識できる点が存在する。
[0128] また、 a相検出信号 Saがローレベルで固着した場合も同様に、図 22に示すように、 本来 a相検出信号 Saがローレベルとなる領域（180〜360度)で正常に角度の検出 が可能であり、通電状態" 3"の部分は 0〜360度の範囲で一意であり、これが通電状 態" 2"及び "1 "となるエッジ部で正しく角度を読み取ることができる。さらに、 b相検出 信号 Sb及び c相検出信号 Scがハイレベルで固着した場合には、夫々通電状態" 5" 及び" 6"がー意に角度を検出できる領域として存在し、同様に角度を正しく認識でき る点が存在する。
[0129] 以上により、モータ極位置を含む回転体の回転を検出する極位置センサ 1101a〜 1101cの異常を通電状態" 7"又は" 0"を検出することにより、認識することができ、通 電状態" 7"で異常を検出した場合には、通電状態" 1"、 "2"及び" 4"を認識すれば、 その切り換わりエッジで正常な角度の補正が可能であり、通電状態" 0"で異常を検 出した場合には、通電状態" 3"、 "5"及び" 6"を認識すれば、その切り換わりエッジで 正常な角度の補正が可能である。
[0130] したがって、上述した sin Θ及び cos Θを出力する回転状態検出装置を適用する場 合や上記極位置センサ 1101a〜： L 101cを使用した場合には、実角度を正確に認識 できる点が存在することにより、例えば、図 23に示す相対角度補正処理を実行するこ とができる。この相対角度補正処理は、ステップ S 1091で、逆起電圧 EMFを読込み 、次いでステップ S 1092に移行して、要補正状態である力否かを判定する。この要補 正状態であるか否かの判定は、例えば逆起電圧 EMFの値又はその変化量 Δ EMF が大き!/、か否かを判断し、逆起電圧 EMFの値又はその変量 Δ EMFが小さ 、ときに は要補正状態ではな 、ものと判断してそのままタイマ割込処理を終了するが、逆起 電圧 EMFの値又はその変量 A EMFが大きいときには、要補正状態であるものと判 断してステップ S 1093に移行し、回転状態検出装置又は極位置センサ 1101a〜l l 01cでの検出信号力 実角度を認識できる状態である力否かを判定し、実角度を認 識できないときには実角度を認識できるまで待機し、実角度を認識できるときには、ス テツプ S1094に移行して、実角度情報を相対角度 Θ eeとして設定して力もタイマ割 込処理を終了する。この相対角度補正処理において、ステップ S 1092の処理が要補 正状態検出手段に対応し、ステップ S1093及び S1094の処理が相対角度情報補 正手段に対応している。
[0131] また、上記第 1〜第 3の実施形態においては、操舵補助制御をマイクロコンピュータ 1030を使用して行う場合について説明した力 これに限定されるものではなぐ他の 演算処理装置を適用することもできる外、演算回路、加算回路、比較回路等を使用 するノ、一ドゥエ で構成することもできる。
さらに、上記第 1〜第 3の実施形態においては、マイクロコンピュータ 1030で操舵 補助制御処理を実行し、 FETゲート駆動回路 1022でパルス幅制御処理を実行する 場合について説明した力 これに限定されるものではなぐマイクロコンピュータ 1030 で操舵補助制御処理及びパルス幅制御処理の双方を実行するようにし、このマイク 口コンピュータ 1030でインバータ回路 21を直接駆動制御するようにしてもよい。
[0132] 次に、前述した第二の目的を達成するための発明に係る実施の形態、即ち第 4〜6 の実施形態について説明する。
[0133] (第 4の実施形態）
図 24は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の第 4の実施形態を示す全体 構成図である。
図中、符号 2001は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール 2001に 運転者力も作用される操舵力が入力軸 2002aと出力軸 2002bとを有するステアリン グシャフ卜 2002に伝達される。このステアリングシャフ卜 2002は、人力軸 2002aの一 端がステアリングホイール 2001に連結され、他端は操舵トルク検出手段としてのトル クセンサ 2003を介して出力軸 2002bの一端に連結されている。
[0134] そして、出力軸 2002bに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント 2004を介し てロアシャフト 2005に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント 2006を介してピ-ォ ンシャフト 2007に伝達される。このピ-オンシャフト 2007に伝達された操舵力はステ ァリングギヤ 2008を介してタイロッド 2009に伝達され、図示しな ヽ転舵輪を転舵す る。ここで、ステアリングギヤ 2008は、ピ-オンシャフト 2007に連結されたピ-オン 2 008aとこのピ-オン 2008aに嚙合するラック 2008bとを有するラックアンドピ-オン 形式に構成され、ピ-オン 2008aに伝達された回転運動をラック 2008bで直進運動 に変換している。
[0135] ステアリングシャフト 2002の出力軸 2002bには、操舵補助力を出力軸 2002bに伝 達する操舵補助機構 2010が連結されている。この操舵補助機構 2010は、出力軸2 002bに連結した減速ギヤ 2011と、この減速ギヤ 2011に連結されて操舵系に対し て操舵補助力を発生する電動モータとしての 3相ブラシレスモータ 2012とを備えて いる。
トルクセンサ 2003は、ステアリングホイール 1に付与されて入力軸 2002aに伝達さ れた操舵トルクを検出するもので、操舵トルクを入力軸 2002a及び出力軸 2002b間 に介装した図示しないトーシヨンバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を例え ばポテンショメータで検出するように構成されて！、る。
[0136] また、 3相ブラシレスモータ 2012は、図 25に示すように、 U相コイル Lu、 V相コイル Lv及び W相コイル Lwの一端が互いに接続されてスター結線とされ、各コイル Lu、 L V及び Lwの他端が操舵補助制御装置 2020に接続されて個別にモータ駆動電流 Iu 、 Iv及び Iwが供給される。また、 3相ブラシレスモータ 2012は、ロータの回転位置を 検出するレゾルバ、エンコーダ等で構成される回転角検出手段としてのロータ位置 検出回路 2013を備えている。
[0137] ロータ位置検出回路 2013は、所定の周波数を有する搬送波信号 sin co tをレゾル バに供給して、この搬送波信号 sin co tを正弦波 sin Θで振幅変調した波形を有する 正弦波信号（sin co t' sin Θ )及び搬送波信号 sin co tを余弦波 cos Θで振幅変調した 波形を有する余弦波信号 (sin co t' cos Θ )を発生させる。そして、これら正弦波信号（ sin co t' sin Θ )及び余弦波信号（sin co t' cos 0 )を AZD変換すると共に、搬送波 si n co tの例えば正のピーク時期（ピーク検出パルス Pp)を検出し、ピーク検出パルス Pp が検出される毎に図示しないモータ回転角算出処理を実行して、 sin Θ及び cos Θを 算出し、算出した sin Θ及び cos Θ力もモータ回転角（ロータ回転角） Θを算出するよ うになつている。
[0138] 操舵補助制御装置 2020には、図 25に示すように、トルクセンサ 2003で検出され た操舵トルク T及び車速センサ 2021で検出された車速検出値 Vsが入力されると共 に、ロータ位置検出回路 2013で検出されたロータ回転角 Θが入力され、さらに 3相 ブラシレスモータ 2012の各相コイル Lu、 Lv及び Lwに供給されるモータ駆動電流 Iu 、Iv及び Iwを検出するモータ電流検出回路 2022から出力されるモータ駆動電流検 出値 Iud、 Ivd及び Iwdが入力される。
[0139] この操舵補助制御装置 2020は、操舵トルク T、車速検出値 Vs及びロータ回転角
Θに基づいて操舵補助目標電流値を演算して、モータ電圧指令値 Vu、 Vv及び Vw を出力する例えばマイクロコンピュータで構成される制御演算装置 2023と、 3相ブラ シレスモータ 2012を駆動する電界効果トランジスタ (FET)で構成されるモータ駆動 回路 2024と、制御演算装置 2023から出力される相電圧指令値 Vu、 Vv及び Vwに 基づいてモータ駆動回路 2024の電界効果トランジスタのゲート電流を制御する FE Tゲート駆動回路 2025とを備えている。この操舵補助制御装置 2020がモータ制御 手段に対応している。
[0140] 制御演算装置 2023は、図 26に示すように、ベクトル制御の優れた特性を利用して ベクトル制御 d、 q成分の電流指令値を決定した後、この電流指令値を各励磁コイル Lu〜Lwに対応した各相電流指令値 Iu、 Iv*及び Iw*に変換して出力するベクトル制 御相指令値算出回路 2030と、このベクトル制御装置指令値算出回路 2030から出 力される各相電流指令値 Iu、 Iv*及び Iw*とモータ電流検出回路 2022で検出したモ ータ電流検出値 Iud、 Ivd及び Iwdとで電流フィードバック処理を行う電流制御回路 2 040とを備えている。
[0141] ベクトル相指令値算出回路 2030は、図 26に示すように、トルクセンサ 2003で検出 した操舵トルク Tと車速センサ 2021で検出した車速 Vsとが入力され、これらに基づ いて操舵補助電流指令値 I *を算出する操舵補助電流指令値演算部 2031と、ロー タ回転角検出回路 2013で検出したロータ回転角 Θをもとに制御角度 (電気角 Θ e及 び電気角速度 ω e)及び制御量 (操舵補助電流指令値 I *の電流制限値)を出力する 制御信号出力部 2032と、上記制御量で制限された操舵補助電流指令値 I *と電気 角速度 ω eとに基づ 、て d軸指令電流 Id*を算出する d軸指令電流算出部 2034と、電 気角 Θ eに基づいて d軸電圧 ed( Θ )及び q軸電圧 eq ( Θ )を算出する d— q軸電圧算 出部 2035と、 d軸電圧 ed ( Θ )及び q軸電圧 eq ( Θ )と d軸指令電流 Id*と操舵補助電 流指令値 I *とに基づいて q軸指令電流 Iq*を算出する q軸指令電流算出部 2036と、 d軸指令電流算出部 2034から出力される d軸指令電流 Id*と q軸指令電流算出部 20 36から出力される q軸指令電流 Iq*とを 3相電流指令値 Iu、 Iv*及び Iw*に変換する 2 相 Z3相変換部 2037とを備えて ヽる。
[0142] 上述した操舵補助電流指令値演算部 2031は、操舵トルク T及び車速 Vsをもと〖こ 図 27に示す操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値 I *を 算出する。ここで、操舵補助電流指令値算出マップは、図 27に示すように、横軸に 操舵トルク Tをとり、縦軸に操舵補助指令値 I *をとると共に、車速検出値 Vをパラメ一 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 Tslまでの間は操舵補助指令値 I *が" 0"を維持し、操舵トルク丁が 設定値 Tslを超えると最初は操舵補助指令値 I *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 τが増加すると、その増加に対して操舵補 助指令値 I *が急峻に増加するように設定され、この特性曲線が、車速が増加するに 従って傾きが小さくなるように設定されて 、る。
[0143] また、操舵補助指令値 I *には制限値が設けられており、この電流制限値は、通常 時には通常制限値 I
AX0に設定されている。そして、この電流制限値は、制御信号出 力部 2032で変更可能となっており、当該制御信号出力部 2032から制御量として出 力されるようになっている。
本実施形態において、制御信号出力部 2032から出力される制御量は、当該制御 量を減少させることでモータが発生する操舵トルクが減少するようなものとし、ここでは モータの電流制限値を用いて ヽるが、操舵トルクに乗算するゲイン (アシスト制御ゲイ ン）を用いることもできる。
[0144] また、電流制御回路 2040は、ベクトル制御相指令値算出部 2030から供給される 電流指令値 Iu , Iv*, Iw*から電流検出回路 2022で検出した各相コイル Lu、 Lv、 Lw に流れるモータ相電流検出値 Iud、 Ivd、 Iwdを減算して各相電流誤差 Δ ΐιι、 Δ ΐν、 A lwを求める減算器 41u、 41v及び 41wと、求めた各相電流誤差 Δ ΐιι、 Δ ΐν、 A lw に対して比例積分制御を行って指令電圧 Vu、 Vv、 Vwを算出する PI制御部 2042と 、算出された指令電圧 Vu、 Vv、 Vwに基づいてモータ駆動回路 2024の電界効果ト ランジスタ Qua〜Qwbに対応するパルス幅変調（PWM)信号 PWMua〜PWMwb を形成する PWM制御部 2043とを備えて 、る。
[0145] そして、 PWM制御部 2043から出力されるパルス幅変調信号 PWMua〜PWMwb が FETゲート駆動回路 2025に供給される。
このように、操舵トルク T及び車速検出値 Vsに応じた操舵補助力を発生させるベく 、ロータ回転角 Θを参照してモータを駆動制御する操舵補助力制御が行われる。口 ータ回転角 Θの参照角度は制御信号出力部 2032から制御角度として出力されるも のであって、本実施形態では、制御信号出力部 2032で後述する制御信号出力処 理を実行し、操舵補助力制御の解除条件が成立していない場合には、制御角度を 通常角度に設定し、これをもとにモータを駆動制御する。一方、操舵補助力制御の 解除条件が成立している場合には、制御角度を通常角度に対して変更し、変更した 制御角度をもとにモータを駆動制御する異常発生時制御を実施する。
[0146] 図 28は、制御信号出力部 2032で実行される制御信号出力処理手順を示すフロ 一チャートである。この制御信号出力処理は、所定時間毎のタイマ割込み処理として 実行され、先ず、ステップ S2001で、制御信号出力部 2032は、操舵補助力制御の 解除条件が成立している力否かを判定する。ここでは、異常発生時制御フラグ FLが 異常発生時制御を実施していることを意味する" 1"にセットされているか否かを判定 する。そして、 FL = 0であり解除条件が成立していない場合にはステップ S2002に 移行し、 FL= 1であり解除条件が成立している場合には後述するステップ S2013に 移行する。
[0147] ステップ S2002では、制御信号出力部 2032は、ロータ位置検出回路 2013の異常 を検出する異常検出処理を実施する。具体的には、図示しないモータ回転角算出処 理で算出された正弦波 sin Θ及び余弦波 cos Θを読込み、 sin Θ及び cos Θが正常で あるか否かを判定する。ここで、 (sin Θ + (cos θ ) 2を演算し、 (sin θ + (cos θ Ϋ 半 1である場合に異常であると判定したり、予め格納した異常判定用マップを参照し 、 sin Θ及び cos Θの組み合わせが所定の正常領域内に存在しない場合に異常であ ると判定したりする。
[0148] 次に、ステップ S 2003に移行して、帘1』御信号出力咅 2032ίま、前記ステップ S2002 の判定結果をもとに、ロータ位置検出回路 2013が正常であるか否かを判断する。そ して、正常であると判断した場合にはステップ S2004に移行し、異常であると判断し た場合には後述するステップ S2010に移行する。
ステップ S2004では、制御信号出力部 2032は、ロータ位置検出回路 2013で検出 したロータ回転角 Θ、及びロータ回転角 Θを微分して得られるロータ回転角速度 Θ ' をメモリに保存する。
[0149] 次に、ステップ S2005では、制御信号出力部 2032は、ロータ位置検出回路 2013 以外（トルクセンサ 2003、車速センサ 2015等）の異常検出処理を実施し、ステップ S 2006に移行する。
ステップ S2006では、制御信号出力部 2032は、前記ステップ S2005の判定結果 をもとに、ロータ位置検出回路 2013以外も正常であるか否かを判断する。そして、正 常であると判断した場合には、操舵補助力制御の解除条件が不成立であるものとし てステップ S2007に移行し、通常の操舵補助力制御を実施するための制御角度及 び制御量を設定する。具体的には、前記ステップ S 2004でメモリに保存した現在の ロータ回転角 Θを電気角 Θ eに変換すると共に、この電気角 Θ eを微分して電気角速 度 co eを算出し、これらを制御角度 (通常角度)として設定する。また、予め設定され た通常制限値 I
AX0を制御量として設定する。
[0150] 次に、ステップ S 2008に移行して、制御信号出力部 2032は、設定された制御角度 及び制御量を出力して制御信号出力処理を終了する。
一方、前記ステップ S2006で、制御信号出力部 2032がロータ位置検出回路 201
3以外に異常があると判断した場合には、ステップ S2009に移行して、ロータ位置検 出回路 2013以外に異常が発生したときの操舵補助力制御 (その他異常時処理)を 実施して力 制御信号出力処理を終了する。
[0151] ステップ S2010では、制御信号出力部 2032は、異常発生時制御フラグ FLを、異 常発生時における操舵補助力制御を実施することを意味する" 1"にセットし、ステツ プ S 2011に移行する。
ステップ S2011では、制御信号出力部 2032は、前記ステップ S2004でメモリに保 存したロータ回転角 Θを電気角 Θ eに変換すると共に、この電気角 Θ eを微分して電 気角速度 co eを算出し、これらを異常発生時制御の初期制御角度に設定してステツ プ S 2012に移行する。
[0152] ステップ S2012では、制御信号出力部 2032は、通常制限値 I を異常発生時制
AX0
御の初期制御量に設定し、前記ステップ S2008に移行する。
ステップ S2013では、制御信号出力部 2032は、トルクセンサ 2003の異常検出処 理を実施し、ステップ S 2014に移行する。
ステップ S2014では、制御信号出力部 2032は、前記ステップ S2013の判定結果 をもとに、トルクセンサ 2003が正常である力否かを判定し、異常であると判断した場 合にはステップ S2015に移行し、トルク異常時の操舵補助力制御を実施して力ゝら制 御信号出力処理を終了する。
[0153] 一方、前記ステップ S2014で、制御信号出力部 2032が、トルクセンサ 2003が正 常であると判断した場合には、ステップ S2016に移行して、操舵トルク Tを検出する。 次に、ステップ S2017で、制御信号出力部 2032は、操舵トルクに応じて制御角度 の更新処理を実施する。本実施形態では、操舵補助力制御の解除条件が成立した 時点での操舵トルクを基準とし、その基準値と現在のトルクとの偏差及び符号に応じ て制御角度を更新するものとする。
[0154] 基準値と現在のトルクとが同一符号であり、且つ基準値より現在のトルクの方が大き い場合には、制御角度をノ、ンドルの中立方向とは逆方向に進める。また、基準値と 現在のトルクとが同一符号であり、且つ基準値より現在のトルクの方が小さい場合に は、制御角度を保持する。
また、操舵トルクが、操舵補助力制御の解除条件が成立して力も一度でも 0となった 場合には、基準値を" 0"に変更すると共に、その後は基準値" 0"をもとに制御角度を 更新する。このとき、操舵トルクの符号が異常発生時の基準値の符号に対して反転し た場合には、制御角度をノヽンドルの中立方向に進めるものとする。
[0155] ここで、制御角度を進める速度は、現在のトルクと基準値との偏差に応じて、図 29 に示すように決定する。つまり、現在のトルクと基準値との偏差が大きいほど、制御角 度を進める速度を大きくする。なお、制御角度を進める速度には、所定のリミッタを設 けるちのとする。
次に、ステップ S 2018で、制御信号出力部 2032は、制御量の更新 (減少）処理を 実施する。制御量の減少割合は、現在のトルクと基準値との偏差の絶対値に応じて、 図 30に示すように決定する。ここでは、現在のトルクと基準値との偏差の絶対値が大 きいほど、制御量の減少割合を小さくして、異常発生時制御の制御時間が長くなるよ うに設定する。
[0156] なお、前記減少割合の低減の方法は、直線や 2次曲線など様々な関数により決め ることができる。また、制御量の減少割合を常に一定とすることもできる。
この制御量の減少処理は、操舵トルクが基準値より大きくなるように切り増し操舵中 である場合及び保舵中には実行せず、制御量を保持するものとする。
[0157] 次に、ステップ S2019で、制御信号出力部 2032は、制御量が所定の制御終了判 定閾値 (例えば、 0)より大きいか否かを判定する。そして、制御量が" 0"より大きいと きには異常発生時制御を継続するものと判断して前記ステップ S2008に移行し、制 御量が" 0"以下であるときには、そのまま制御信号出力処理を終了する。
図 28において、ステップ S2002及び S2003の処理が異常検出手段に対応し、ス テツプ S 2011及び S 2017の処理が参照角度変更手段に対応し、ステップ S 2012及 び S 2018の処理が徐変処理手段に対応して!/、る。
[0158] 次に、第 4の実施形態の動作について、図 31に示すタイムチャートをもとに説明す る。図 31において、 Aは操舵トルク、 Bは制御角度である。
今、自車両が右カーブ路を保舵状態で旋回走行中であり、トルクセンサ 2003等に 異常が発生しておらず操舵補助力制御の解除条件が成立していないものとする。こ の場合には、制御信号出力部 2032は、図 28のステップ S2003でロータ位置検出回 路 2013が正常であると判断してステップ S2004に移行し、ロータ回転角 Θ及びロー タ回転角速度 Θ ' をメモリに保存する。また、トルクセンサ 2003や車速センサ 2015 も正常であることから、ステップ S2006力 ステップ S2007に移行するので、通常の 操舵補助力制御が実行される。 [0159] したがって、操舵演算装置 2023は、トルクセンサ 2003で検出した操舵トルク T、車 速センサ 2015で検出した車速 Vs及びロータ位置検出回路 2013で検出したロータ 回転角 Θに基づいて、各相電流指令値 Iu、 Iv*及び Iw*を演算し、この各相電流指 令値 Iu、 Iv*及び Iw*とモータ電流検出回路 2022で検出したモータ電流検出値 Iud 、 Ivd及び Iwdとで電流フィードバック処理を行って、相電圧指令 Vu、 Vv及び Vwを 算出する。そして、その相電圧指令 Vu、 Vv及び Vwに基づいて算出した PWM信号 PWMua〜PWMwbを FETゲート駆動回路 2025へ出力する。
FETゲート駆動回路 2025は、上記 PWM信号に基づいて、モータ駆動回路 2024 の電界効果トランジスタのゲート電流を制御する。その結果、 3相ブラシレスモータ 20 12の発生トルクが減速ギヤ 2011を介してステアリングシャフト 2002の回転トルクに 変換されて、運転者の操舵力がアシストされる。
[0160] この状態から、図 31の時刻 tlでロータ位置検出回路 2013に異常が発生し、操舵 保助力制御の解除条件が成立したものとする。この場合には、操舵演算装置 2013 は、図 28のステップ S2003でロータ位置検出回路 2013に異常が発生していると判 断して、ステップ S2010に移行し、異常発生時制御フラグ FL= 1にセットする。そし て、前回のサンプリング処理においてメモリに保存したロータ回転角 Θをもとに得られ る電気角 Θ e及び電気角速度 co eを初期制御角度に設定すると共に電流制限値 I
MAX
0を初期制御量に設定し、これらを出力する。これにより、異常発生直前のロータ回転 角 0をもとに算出された電気角 0 e及び電気角速度 co eに基づいて操舵補助力制御 が実施される。
[0161] したがって、ロータ回転角は異常発生直前のロータ回転角に固定され、ロータの回 転状態が異常発生直前のロータの回転状態に維持される。
その後、運転者が右方向に切り増し操舵を行い、時刻 tlから時刻 t2の間で、操舵ト ルクが、基準値となる時刻 tlでのトルクと同一符号且つ基準値より大きくなつたものと すると、ステップ S2017で、制御信号出力部 2032は、現在の操舵トルクと基準値と の偏差に応じて、図 29に示す速度で制御角度を進める。つまり、図 31に示すように 、時刻 tlから時刻 t2の間で制御角度は徐々に増加することになる。また、運転者は 切り増し操舵中であるので、ステップ S2018では、制御量の減少処理は行われない 。そして、このようにして更新された制御角度及び制御量に基づいて異常発生時の 制御補助力制御が継続される。
[0162] また、時刻 t2から時刻 t3の間で、操舵トルクが、基準値と同一符号且つ基準値以 下となったものとすると、ステップ S2017で、制御信号出力部 2032は、時刻 t2での 制御角度を保持する。また、ステップ S2018では、制御信号出力部 2032は、現在の 操舵トルクと基準値との偏差の絶対値に応じて、図 30に示す減少割合で制御量であ る電流制限値を減少する。そして、このようにして設定された制御角度及び制御量に 基づいて異常発生時の制御補助力制御が継続される。
[0163] このように、操舵トルクに応じた操舵角度の変更処理及び制御量の減少処理を繰り 返し、時刻 t4で操舵トルクが 0となると基準値が 0に変更される。その後、操舵トルクの 符号が反転して時刻 tlでの基準値と異符号となると、現在のトルクと基準値 "0"との 偏差に応じて、図 29に示す速度で制御角度がハンドルの中立方向に進められること になる。
そして、制御量が制御終了判定閾値以下となると、ステップ S2019で Noと判定さ れ、異常発生時の操舵補助力制御が終了されて、マ-ユアルステアリングに移行す る。
[0164] ところで、図 32に示すように、ステアリングホイールを操舵して ヽる状態で、操舵補 助機構 2010に異常が発生するなどにより時刻 tOで操舵補助力制御が解除された場 合、本実施形態のような異常発生時制御を行わないと、図 32 (b)に示すように、モー タによる操舵補助トルクが急になくなるため、タイヤの捩れ等、操舵系の弾性変形の 戻り力により、ステアリングシャフトに対してこれを中立位置に戻そうとする力が作用す る、所謂キックバック現象が生じる。このとき、図 32 (a)の実線に示すように、運転者に よる手入力トルクが小さい場合、図 32 (c)の実線に示すように、急激なハンドル戻りが 発生する。また、この急激なハンドル戻りを回避して、図 32 (c)の破線に示すような保 舵状態を確保するためには、図 32 (a)の破線に示すように、運転者による大きな手 入力トルクが急激に必要となり、運転者の操舵負担が大きくなつてしまう。
そこで、上記運転者の操舵負担を軽減するために、操舵アシスト中にモータを停止 するとき、当該モータの端子間を所定時間短絡することでキックバック現象の発生を 抑制すると 、うものが知られて 、る。
[0165] しカゝしながら、この場合、図 33の時刻 tOで操舵補助機構 2010に異常が発生して モータを停止させる必要が生じたとき、操舵系の捩りの戻り力に起因する急激なハン ドル戻りを抑制するだけであるので、運転者による修正操舵を行わないと、図 33 (c) の実線に示すようにステアリングホイールは緩やかに中立位置に戻されることになる。 したがって、このハンドル戻りを回避して、図 33 (c)の破線に示すような保舵状態を確 保するためには、運転者による手入力トルクが必要不可欠である。このとき、図 33 (b )に示すように操舵補助トルクは緩やかに低下しているため、図 33 (a)の破線に示す ように、急激な手入力トルクが必要としないが、上述した図 32の場合と同様に大きな 手入力トルクが必要となる。
これに対して、本実施形態では、異常発生時に通常の操舵補助力制御を解除する 場合には、操舵トルクに応じて、異常発生直前のモータ回転角を維持するようにモー タ回転角の参照角度を変更するので、キックバック現象の発生を効果的に抑制する ことができる。
[0166] 図 34は、本実施形態における効果を説明するタイムチャートである。図 34において 、（a)は運転者による手入力トルク、（b)は操舵アシストトルク、（c)はモータ制御角度 、（d)はアシスト制御量、（e)はステアリング角度である。
この図 34に示すように、時刻 ti lで何らかの異常が発生して通常の操舵補助力制 御の解除条件が成立した場合、時刻 tl2まで異常発生時の操舵補助力制御を行う。 このとき、異常発生直前の制御角度を初期制御角度として設定し、操舵トルクが基準 値と同一符号且つ基準値より小さい場合には、そのときの制御角度を保持してロータ 回転角を異常発生直前のロータ回転角に固定するので、ハンドル角度の急変を防 止するという作用を得ることができる。
[0167] また、操舵トルクが基準値と同一符号且つ基準値より大きい場合には、ステアリング 中立方向とは逆方向に制御角度を進めるので、マ-ユアルステアリングへの移行に 伴って必要とされる操舵負担が軽減され、図 32及び図 33に示すような保舵状態を維 持するための大きな手入力トルクが不要となる。
さらに、異常発生後、操舵トルクが 0となった後は、制御角度をステアリング中立方 向に進めてモータの通電を停止するようにするため、速やかにマ-ユアルステアリン グに移行することができる。
[0168] このように、異常発生後も操舵アシストトルクを操舵トルク (運転者による手入力トル ク）に応じて付与することができる。その結果、異常発生時に操舵アシストトルクが急 になくなることを防止することができ、急激なハンドル戻りを確実に防止することができ る。
したがって、上記第 4の実施形態では、回転角検出手段で検出したモータ回転角 の異常を検出したとき、モータ回転角の参照角度を異常発生直前の電動モータの回 転状態を維持するように変更してモータの駆動制御を行うので、モータが反力によつ て戻ることを防止することができ、キックバック現象の発生を抑制することができる。特 に、車両重量が重いなどによりマニュアルステアリングにおける操舵トルクが大きい車 両であるほど、その効果は大きい。
[0169] また、異常発生直前のモータ回転角を参照角度に設定するので、ロータ回転角を 異常発生直前のロータ回転角に固定することでノヽンドル角度の急変を防止するとい う作用を得ることができ、適切にキックバック現象の発生を抑制することができる。 さらに、異常発生直前の操舵トルクを基準値とし、現在の操舵トルクが前記基準値 と同一符号且つ前記基準値以下であるとき、そのときの参照角度を保持するので、 異常発生直前のモータ回転角を維持して適切にハンドル戻りを抑制することができる
[0170] また、現在の操舵トルクが前記基準値と同一符号且つ前記基準値より大きいとき、 前記参照角度を、そのときの参照角度に対してステアリング中立方向とは逆方向へ 変更するので、運転者の切り増し操舵の負担を軽減して、マ-ユアルステアリングへ の移行の際の大きな手入力トルクを不要とすることができる。
さらにまた、現在の操舵トルクが前記基準値と異符号であるとき、前記参照角度を、 そのときの参照角度に対してステアリング中立方向へ変更するので、保舵状態及び 切り増し操舵状態では電動モータの通電を継続し、運転者の手入力トルクがなくなつ て力も電動モータの通電を解除して 、くことができ、適切な異常発生時制御を実施 することができる。 [0171] また、前記異常検出手段でモータ回転角の異常を検出したとき、前記電動モータ の出力を徐々に減少させるので、操舵補助力が急激に 0になることを防止することが できる。
さらに、操舵トルクに応じて前記電動モータの出力の減少率を決定するので、操舵 トルクが大きいほど当該減少率を小さくして、異常発生時制御の継続時間を長く設定 することができる。
なお、上記第 4の実施形態においては、異常発生直前のロータ回転角に基づいて 所期制御角度を設定する場合について説明したが、異常発生前の所定時間におけ るロータ回転角の平均値に基づいて所期制御角度を設定することもできる。
[0172] (第 5の実施形態）
次に、本発明における第 5の実施形態について説明する。
この第 5の実施形態は、異常発生直前のモータ回転角速度を維持するように制御 角度を変更するようにしたものである。
図 35は、第 5の実施形態における制御信号出力部 2032で実行される制御信号出 力処理手順を示すフローチャートであり、前述した図 28の制御信号出力処理におい て、ステップ S2010の後にロータ回転角速度 Θ ' が所定の閾値より大きいか否かを 判定するステップ S2031と、ステップ S2031で YESのとき異常発生直前のロータ回 転角速度 Θ ' に応じて初期制御角度を設定するステップ S2032とを追加し、ステツ プ S2016の後にロータ回転角速度 Θ ' が所定の閾値より大きいか否かを判定する ステップ S2033と、ステップ S2033で YESのときモータ角速度減算処理を行うステツ プ S2034と、モータ角速度減算処理の結果に基づいて制御角度を更新するステツ プ S2035とを追カ卩したことを除いては図 28と同様の処理を行うため、同一処理を行う 部分には同一符号を付し、処理の異なる部分を中心に説明する。
[0173] ステップ S2031で、制御信号出力部 2032は、前記ステップ S2004で保存したロー タ回転角速度 0 ' が所定の角速度閾値 0 '
THより大きいか否かを判定し、 0 ' ≤ Θ
' であるときには前記ステップ S 2011に移行し、 0 ' > θ ' であるときにはステ
TH ΤΗ
ップ S2032に移行する。ここで、角速度閾値 Θ 1 は、運転者が保舵状態にあると
ΤΗ
判断することができる程度の値に設定する。 ステップ S2032では、制御信号出力部 2032は、前記ステップ S2004で保存した口 ータ回転角速度 Θ ' を基準角速度とし、これに基づいて電気角 Θ e及び電気角速度 co eを設定し、前記ステップ S2012に移行する。具体的には、ロータ回転角速度が、 前記ステップ S2004で保存した異常発生直前のロータ回転角速度 Θ ' に一致する ように電気角 0 eを設定する。
[0174] また、ステップ S2033では、制御信号出力部 2032は、ロータ回転角速度 Θ ' (基 準角速度）が所定の角速度閾値 Θ '
THより大きいか否かを判定し、 θ ' ≤ Θ ' THで あるときには前記ステップ S2017に移行し、 0 ' > θ ' であるときにはステップ S2
ΤΗ
034に移行する。
ステップ S2034では、制御信号出力部 2032は、基準角速度を減少させるモータ 角速度減算処理を行う。このモータ角速度減算処理は、操舵トルクをもとに図 36に 示す減少率算出マップを参照して基準角速度の減少率を算出し、その減少率で基 準角速度を減少する。
[0175] 図 36に示す減少率算出マップは、横軸に操舵トルク、縦軸に基準角速度の減少率 をとり、異常発生時の操舵補助力制御開始時における操舵トルクの方向を正とし、操 舵トルクが大きいほど前記減少率が小さくなるように設定されている。なお、減少率の 低減の方法は、直線や 2次曲線など様々な関数によって決めることができる。また、 減少率を一定とすることもできる。
[0176] また、本実施形態では、図 36に示す減少率算出マップを参照して基準角速度の減 少率を算出する場合について説明したが、図 37に示すような減少率算出マップを参 照することもできる。図 37の減少率算出マップは、横軸に車速 Vs、縦軸に基準角速 度の減少率をとり、車速 Vsが速くなるほど基準角速度の減少率が大きくなるように設 定されている。
[0177] なお、このステップ S2034のモータ角速度減算処理は、手入力トルクが一定値以 上であるときには実行せず、基準角速度を保持するものとする。
ステップ S2035では、制御信号出力部 2032は、前記ステップ S2034のモータ角 速度減算処理で更新した基準角速度に基づいて電気角 Θ e及び電気角速度 co eを 更新し、前記ステップ S2008に移行する。 図 35において、ステップ S2034の処理が基準角速度減少手段に対応している。
[0178] 次に、第 5の実施形態の動作について、図 38のタイムチャートをもとに説明する。図 38において、（a)は運転者による手入力トルク、（b)は操舵アシストトルク、（c)はモー タ制御角速度、（d)はアシスト制御量、（e)はステアリング角度である。
運転者が比較的急な操舵を行って ヽるときに、時刻 t21で何らかの異常が発生して 通常の操舵補助力制御の解除条件が成立した場合、制御信号出力部 2032は、図 3 5のステップ S2031力らステップ S2032に移行して、異常発生直前のロータ回転角 速度 Θ ' を基準角速度に設定し、この基準角速度を維持するように電気角 Θ e及び 電気角速度 co eを設定する。そして、この電気角 Θ e及び電気角速度 co eに基づいて 異常発生時の操舵補助力制御が開始される。
[0179] このように、異常発生直前のロータ回転角速度に基づいて制御角度を設定するの で、異常発生時に急激なモータ制御角速度変化が発生することを抑制することがで き、ハンドルの急激な角加速度変化が発生することを抑制することができる。
その後は、ステップ S2034のモータ角速度減算処理にて基準角速度が図 36に示 す減少率で減少され、逐次減少される基準角速度に基づいて更新される電気角 Θ e 及び電気角速度 ω eで異常発生時の操舵補助力制御が継続される。
[0180] そして、時刻 t22で手入力トルクが一定値 a以上となると、基準角速度が保持され る。したがって、図 38 (c)に示すようにモータ制御角速度は保持され、ステアリング角 度は図 38 (e)に示すように一定の速度で増加することになる。
ステアリング角度が運転者の意図した角度に近づいたことにより、時刻 t23で運転 者が手入力トルクを弱め、時刻 t24で手入力トルクが一定値ひより小さくなると、ステツ プ S2034のモータ角速度減算処理にて基準角速度の減少制御が再開される。
[0181] その後、ロータ回転角速度 0 ' (基準角速度）が所定の角速度閾値 0 ' 以下と
TH
なると、制御信号出力部 2032は、ステップ S2033で Noと判定し、ステップ S2017の 制御角度更新処理及びステップ S2018の制御量減少処理を施す。したがって、図 3 8 (d)に示すように、アシスト制御量は徐々に低下していくことになる。これに伴って、 図 38 (b)に示すように、操舵補助トルクも徐々に低下し、時刻 t25で操舵補助トルク（ 制御量）が 0となるとマ-ユアルステアリングに完全に移行する。 [0182] このように、上記第 5の実施形態では、異常発生直前のモータ回転角速度を基準 角速度とし、当該基準角速度に基づいてモータ回転角の参照角度を設定するので、 通常の操舵補助力制御が解除されたときのハンドルの急激な角加速度変化が発生 することを抑帘 Uすることができる。
また、前記基準角速度を徐々に低下させるので、ステアリング角度の変化率を徐々 に低下することができ、操舵における違和感を抑制することができると共に車両の走 行安定性の向上を図ることができる。
なお、上記第 5の実施形態においては、異常発生直前のロータ回転角速度に基づ いて所期制御角度を設定する場合について説明したが、異常発生前の所定時間に おけるロータ回転角速度の平均値に基づいて所期制御角度を設定することもできる
[0183] (第 6の実施形態）
次に、本発明における第 6の実施形態について説明する。
この第 6の実施形態は、異常発生直前のモータ回転角を所定時間保持するように 制御角度を固定するようにしたものである。
すなわち、第 6の実施形態の制御信号出力部 2032では、前述した第 4の実施形態 における図 28の制御信号出力処理において、ステップ S2017の制御角度の更新処 理を削除し、それ以外は図 28と同様の処理を実行する。
本実施形態では、制御量として前述した電流制限値に代えてアシスト制御ゲインを 適用するものとする。
[0184] このアシスト制御ゲインは、例えば、 PI制御部 2042における比例積分制御に対し て乗算するゲインとし、通常時はゲイン = 1に設定し、ステップ S2018の制御量の減 算処理で 1より小さい値に減少制御するものとする。ここで、アシスト制御ゲインの減 少率は、前述した図 30に示すように直線や二次曲線など様々な関数によって決定 することができる。
[0185] 次に、第 6の実施形態の動作について、図 39に示すタイムチャートをもとに説明す る。図 39において、（a)はアシストトルク、（b)はモータ制御角度、（c)はアシスト制御 ゲイン、（d)はステアリング角度である。 時刻 t31で、何らかの異常が発生して通常の操舵補助力制御の解除条件が成立し た場合、制御信号出力部 2032は、ステップ S2011で、異常発生直前のモータ回転 角 Θに基づいて電気角 Θ e及び電気角速度 co eを設定し、異常発生時の操舵補助 力制御を開始する。これにより、異常発生直前のモータ回転角 Θが保持される。
[0186] その後は、この異常発生時の操舵補助力制御を終了するまで制御角度の更新処 理を行わないことから、図 39 (b)に示すように、モータ制御角度は異常発生直前のモ ータ回転角 Θに基づいて設定された制御角度に固定される。
一方、時刻 t31以降は、制御信号出力部 32は、ステップ S2018で制御量の減少処 理を実行し、図 30に示す減少割合で制御量を減少していく。したがって、図 33 (c) に示すように、アシスト制御ゲインは時刻 t31から徐々に低下し、これに伴って、操舵 補助力も徐々に低下していくことになる。これにより、ステアリング角度は、アシスト制 御ゲインの低下に伴って、図 33 (d)に示すように徐々に中立位置に戻されることにな る。
[0187] このとき、アシスト制御ゲインの減少率は、操舵トルクと基準値 (異常発生時の操舵ト ルク）との偏差の絶対値が大きいほど、アシスト制御ゲインの減少率力 、さく設定され て操舵補助力の減少が抑制されるので、例えば車両重量が重 ヽなどにより操舵トル クが大きい車両であっても、効果的にハンドル戻りを抑制することができる。
そして、時刻 t32で制御量 (アシスト制御ゲイン）が 0となると、異常発生時の操舵補 助力制御を終了し、マ-ユアルステアリングに移行する。
[0188] このように、上記第 6実施形態では、異常発生時には、モータ回転角の参照角度を 異常発生直前の参照角度に固定すると共に、操舵トルクに応じて電動モータの出力 を徐々に減少させるので、比較的簡易な構成で急激にハンドルが戻されることを防 止することができる。
なお、上記 4〜6の実施形態においては、異常発生時の制御角度を初期制御角度 に設定する場合について説明したが、予め設定された任意の角度に設定することも できる。
[0189] また、上記 4〜6の実施形態においては、異常発生時におけるアシストトルクが 0近 傍である場合には、キックバックの影響が小さいと判断して異常発生時制御を行わな いようにすることちでさる。
さらに、上記 4〜6の実施形態においては、電動モータとして 3相ブラシレスモータ を適用する場合について説明したが、ブラシモータシステムを適用することもできる。 この場合、操舵角センサの検出値力もモータ回転角及びモータ回転角速度を算出し たり、モータの逆起電力からモータ回転角及びモータ回転角速度を推定したりすれ ばよい。
本出願は、 2006年 5月 31日出願の日本特許出願（特願 2006— 152531)及び 2 006年 9月 7日出願の日本特許出願 (特願 2006— 243470)に基づくものであり、そ の内容はここに参照として取り込まれる。

Claims

請求の範囲
[1] 操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、
前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、 該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出し
、算出した操舵補助指令値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、
運転者の前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を 算出するモータ相対角度情報算出部と、
該モータ相対角度情報算出部が相対角度情報を得られない状態となることを防止 して常時相対角度情報の生成を可能とする相対角度情報補完部とを有するモータ 相対角度検出手段と、
を備え、
前記モータ制御手段は、
前記モータ相対角度検出手段で検出した相対角度情報に基づいて駆動開始時に 初期角度を設定することなく任意の実角度から前記電動モータを駆動制御するよう に構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
[2] 前記モータ相対角度情報補完部は、
前記モータ相対角度情報算出部で算出した相対角度情報に、所要時に所定周期 毎に符号を変更するオフセット値を加算することにより、相対角度情報を得られない 状態となることを防止するように構成されて 、る
ことを特徴とする請求項 1に記載の電動パワーステアリング装置。
[3] 前記モータ相対角度算出部は、
算出した相対角度情報及び当該相対角度情報を算出するための入力値の少なく とも一方の異常を検出する相対角度算出異常状態を検出する相対角度算出異常検 出手段を有し、
該相対角度算出異常検出手段により相対角度算出異常状態が検出された場合、 異常が検出されて 、な 、他の入力値に基づ!/、て相対角度情報を算出するように構 成されている
ことを特徴とする請求項 1に記載の電動パワーステアリング装置。
[4] 前記モータ相対角度算出部は、
前記電動モータの回転方向を前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基 づ ヽて決定するように構成されて 、る
ことを特徴とする請求項 1に記載の電動パワーステアリング装置。
[5] 前記モータ相対角度算出部は、
算出したモータ相対角度の実角度に対する誤差が増加する要補正状態であること を検出する要補正状態検出手段と、
該要補正状態検出手段で要補正状態を検出したときに前記相対角度情報を補正 する相対角度情報補正手段と、
を備えている
ことを特徴とする請求項 1に記載の電動パワーステアリング装置。
[6] 操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、
該電動モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段と、
操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出し
、算出した操舵補助指令値及び前記モータ回転角検出手段で検出したモータ回転 角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、
前記モータ回転角検出手段の異常を検出するモータ回転角異常検出手段と、 運転者の前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を 算出するモータ相対角度情報算出部と、
該モータ相対角度情報算出部が相対角度情報を得られない状態となることを防止 して常時相対角度情報の生成を可能とする相対角度情報補完部とを有するモータ 相対角度検出手段と、
を備え、
前記モータ制御手段は、
前記モータ回転角異常検出手段で前記モータ回転角異常検出手段の異常を検出 していないときに、当該回転角検出手段で検出したモータ回転角情報を選択し、前 記モータ回転角異常検出手段で、前記モータ回転角検出手段の異常を検出したと きに、前記モータ相対角度検出手段で検出した相対角度情報を選択し、選択した前 記モータ回転角情報又は相対角度情報に基づいて前記電動モータを駆動制御する ように構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
[7] 前記モータ制御手段は、
前記相対角度情報に基づいて前記電動モータを駆動制御する時に、初期角度を 設定することなく任意の実角度力 駆動するように構成されて 、る
ことを特徴とする請求項 6に記載の電動パワーステアリング装置。
[8] 前記モータ相対角度情報補完部は、
前記モータ相対角度情報算出部で算出した相対角度情報に、所要時に所定周期 毎に符号を変更するオフセット値を加算することにより、相対角度情報を得られない 状態となることを防止するように構成されて 、る
ことを特徴とする請求項 6に記載の電動パワーステアリング装置。
[9] 前記モータ相対角度情報補完部は、
相対角速度を検出し、検出した相対角速度が少なくとも零近傍となったときに、前 記モータ相対角度算出部により相対角度情報が得られるまでの不感帯を確実に超 えるようにオフセット量と周期とを決定するように構成されて 、る
ことを特徴とする請求項 8に記載の電動パワーステアリング装置。
[10] 前記モータ相対角度算出部は、
算出した相対角度情報及び当該相対角度情報を算出するための入力値の少なく とも一方の異常を検出する相対角度算出異常状態を検出する相対角度算出異常検 出手段を有し、
該相対角度算出異常検出手段により相対角度算出異常状態が検出された場合、 異常が検出されて 、な 、他の入力値に基づ!/、て相対角度情報を算出するように構 成されている
ことを特徴とする請求項 6に記載の電動パワーステアリング装置。
[11] 前記モータ相対角度算出部は、
前記電動モータの回転方向を前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基 づ ヽて決定するように構成されて 、る
ことを特徴とする請求項 6に記載の電動パワーステアリング装置。
[12] 前記モータ相対角度算出部は、
算出したモータ相対角度の実角度に対する誤差が増加する要補正状態であること を検出する要補正状態検出手段と、
該要補正状態検出手段で要補正状態を検出したときに前記相対角度情報を補正 する相対角度情報補正手段と、
を備えている
ことを特徴とする請求項 6に記載の電動パワーステアリング装置。
[13] 前記モータ回転角検出手段は、
正弦波及び余弦波の 2系統又は他の異なる 2系統以上の回転角検出信号を出力 するように構成され、そして
前記モータ回転角異常検出手段は、
正弦波及び余弦波の何れか一方の振幅が所定範囲外となったときにモータ回転 角異常を検出し、さらに
前記モータ相対角度算出部は、
算出したモータ相対角度の実角度に対する誤差が増加する要補正状態であること を検出する要補正状態検出手段と、
該要補正状態検出手段で要補正状態を検出したときに前記相対角度情報を補正 する相対角度情報補正手段と、
を備え、
前記要補正状態検出手段は、正常な正弦波及び余弦波の何れか他方の振幅が 最大値及び最小値に達したときに要補正状態であることを検出し、
前記相対角度補正手段は、要補正状態であるときに、そのときの実角度で、前記相 対角度情報を補正するように構成されて 、る
ことを特徴とする請求項 6に記載の電動パワーステアリング装置。
[14] 前記モータ回転角検出手段は、
正弦波及び余弦波の 2系統の回転角検出信号を出力するように構成され、そして 前記モータ回転角異常検出手段は、
正弦波の二乗値及び余弦波の二乗値との和カ '1"である力否かを検出することに より両波のショートを検出し、さらに
前記モータ相対角度算出部は、
算出したモータ相対角度の実角度に対する誤差が増加する要補正状態であること を検出する要補正状態検出手段と、
該要補正状態検出手段で要補正状態を検出したときに前記相対角度情報を補正 する相対角度情報補正手段と、
を備え、
前記要補正状態検出手段は、ショートした正弦波及び余弦波の振幅が最小値及 び最大値に達したときに要補正状態であることを検出し、前記相対角度情報補正手 段は、要補正状態であるときに、そのときの実角度で、前記相対角度情報を補正する ように構成されている
ことを特徴とする請求項 6に記載の電動パワーステアリング装置。
[15] 前記モータ回転角検出手段は、
多相の極位置信号を出力する極位置センサで構成され、そして
前記モータ回転角異常検出手段は、前記極位置センサから出力される極位置信 号に基づいて 1つの極位置センサの異常を検出し、さらに
前記モータ相対角度算出部は、
算出したモータ相対角度の実角度に対する誤差が増加する要補正状態であること を検出する要補正状態検出手段と、
該要補正状態検出手段で要補正状態を検出したときに前記相対角度情報を補正 する相対角度情報補正手段と、
を備え、
前記要補正状態検出手段は、極位置センサの異常状態に応じて 360度のうち一意 に決まる極位置信号配列となったときに、要補正状態であることを検出し、 前記相対角度情報補正手段は、要補正状態であるときに、該当する極位置信号配 列の実角度で、前記相対角度情報を補正するように構成されている
ことを特徴とする請求項 6に記載の電動パワーステアリング装置。
[16] 操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与する電動モータと、 前記電動モータのモータ回転角を検出する回転角検出手段と、
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に応じた操舵補助力を発生させるベぐ前記モータ回転 角を参照して前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段と、
前記回転角検出手段で検出したモータ回転角の異常を検出する異常検出手段と を備え、
前記モータ制御手段は、前記異常検出手段で前記モータ回転角の異常を検出し たとき、異常発生直前の前記電動モータの回転状態を維持するように前記モータ回 転角の参照角度を変更する参照角度変更手段を備える
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
[17] 前記参照角度変更手段は、
前記異常検出手段で前記モータ回転角の異常を検出したとき、異常発生直前のモ ータ回転角を前記参照角度に設定する
ことを特徴とする請求項 16に記載の電動パワーステアリング装置。
[18] 前記参照角度変更手段は、
異常発生直前の操舵トルクを基準値とし、現在の操舵トルクが前記基準値と同一符 号且つ前記基準値以下であるとき、そのときの参照角度を保持する
ことを特徴とする請求項 17に記載の電動パワーステアリング装置。
[19] 前記参照角度変更手段は、
現在の操舵トルクが前記基準値と同一符号且つ前記基準値より大きいとき、前記参 照角度を、そのときの参照角度に対してステアリング中立方向とは逆方向へ変更する ことを特徴とする請求項 18に記載の電動パワーステアリング装置。
[20] 前記参照角度変更手段は、 現在の操舵トルクが前記基準値と異符号であるとき、前記参照角度を、そのときの 参照角度に対してステアリング中立方向へ変更する
ことを特徴とする請求項 18に記載の電動パワーステアリング装置。
[21] 前記参照角度変更手段は、
前記異常検出手段で前記モータ回転角の異常を検出したとき、異常発生直前のモ ータ回転角速度を基準角速度とし、当該基準角速度に基づ!/、て前記参照角度を設 定する
ことを特徴とする請求項 16に記載の電動パワーステアリング装置。
[22] 前記参照角度変更手段は、
前記基準角速度を徐々に減少させる基準角速度減少手段を備える
ことを特徴とする請求項 21に記載の電動パワーステアリング装置。
[23] 前記モータ制御手段は、
前記異常検出手段で前記モータ回転角の異常を検出したとき、前記電動モータの 出力を徐々に減少させる徐変処理手段を備える
ことを特徴とする請求項 16に記載の電動パワーステアリング装置。
[24] 前記徐変処理手段は、
操舵トルクに応じて前記電動モータの出力の減少率を決定する
ことを特徴とする請求項 23に記載の電動パワーステアリング装置。
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