JP2020124988A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵フィーリングの低下を抑制できる操舵制御装置を提供する。【解決手段】電流指令値演算部５１は、増減量Ａiを演算する増減量演算部８１と、下限値Ｉlolを演算する下限値演算部８３と、γ軸電流指令値Ｉγ*の前回値を増減させることにより、γ軸電流指令値Ｉγ*を演算する増減処理部８４とを備える。下限値演算部８３は、横加速度ＬＡと下限値Ｉlolとの関係を定めたマップを参照することにより横加速度ＬＡに応じた下限値Ｉlolを演算する。増減処理部８４は、γ軸電流指令値Ｉγ*の前回値に今回の演算周期で入力された増減量Ａiを加算した仮のγ軸電流指令値Ｉγ*を演算する。そして、増減処理部８４は、増減処理部８４は、仮のγ軸電流指令値Ｉγ*の絶対値が下限値Ｉlolよりも小さい場合には、絶対値が下限値Ｉlolとなり、符号が仮のγ軸電流指令値Ｉγ*と同一の値をγ軸電流指令値Ｉγ*として演算する。【選択図】図５

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

従来、モータを駆動源とするアシスト機構により、車両の操舵機構にステアリング操作を補助するためのアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が知られている。近年、ＥＰＳのモータには、ブラシレスモータが採用されることが多くなっている。そして、ＥＰＳを制御対象とする操舵制御装置では、レゾルバ等の回転角センサによりモータの電気角を検出し、この検出電気角に基づいてアシストトルクの目標値に応じた電流指令値に実電流値が追従するように電流フィードバック制御を行うことにより、モータが出力するモータトルクを制御する。

こうした操舵制御装置として、例えば回転角センサの故障時等において、該センサにより検出される検出電気角を用いる替わりに、モータで発生する誘起電圧に基づいて推定する推定電気角に基づいて電流フィードバック制御を行う所謂センサレス制御を実行するものがある（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−２３５５５９号公報

ところで、上記のような操舵制御装置では、運転者により操舵機構に入力される操舵トルクに基づいて電流指令値を演算している。ここで、車両がある程度の車速で旋回している場合、転舵輪が路面から受ける反力が大きくなるため、運転者は比較的大きな操舵トルクを入力している状態となり、当該操舵トルクに応じた比較的大きなアシストトルクが付与される状態となる。

このように比較的大きなアシストトルクが必要な状態において、例えば転舵輪に運転者の意図しない瞬間的なグリップロスが生じると、操舵機構に設けられたトルクセンサにより検出される操舵トルクが瞬間的に小さくなる。その結果、当該操舵トルクに基づいて付与されるアシストトルクが小さくなり、操舵フィーリングの低下を招くおそれがある。

本発明の目的は、操舵フィーリングの低下を抑制できる操舵制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する操舵制御装置は、モータを駆動源とするアシスト機構により操舵機構にステアリング操作を補助するためのアシストトルクを付与する操舵装置を制御対象とし、モータ制御信号を生成するマイコンと、前記モータ制御信号に基づいて前記モータに駆動電力を供給する駆動回路とを備え、前記マイコンは、前記アシストトルクの目標値に応じた電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値に実電流値を追従させる電流フィードバック制御の実行により前記モータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部とを備え、前記モータ制御信号生成部は、前記モータの電気角を検出する回転角センサの正常時には、該回転角センサから出力される検出電気角に基づいて前記電流フィードバック制御を行い、前記回転角センサの異常時には、前記操舵機構に入力される操舵トルク及び前記モータに発生する誘起電圧値のいずれか一方に基づいて演算される推定電気角に基づいて前記電流フィードバック制御を行うものであって、前記電流指令値演算部は、前記推定電気角に基づく電流フィードバック制御の実行時において、車両が旋回している状態では、前記電流指令値の絶対値が該車両の転舵輪に作用する路面反力に応じた下限値を下回らないようにガードする。

上記構成によれば、推定電気角に基づく電流フィードバック制御の実行時において、車両が旋回している状態では電流指令値の絶対値が下限値を下回らないようにガードされるため、例えば運転者の意図しない瞬間的なグリップロスにより検出される操舵トルクが小さくなっても、モータから付与されるアシストトルクが小さくなることを抑制できる。これにより、操舵フィーリングの低下を抑制できる。

上記操舵制御装置において、前記下限値は、車両の旋回状態の緩急を示す旋回状態値の増大に基づいて大きくなるように変更されることが好ましい。
車両の旋回状態が急激であるほど、必要なアシストトルクは大きくなるため、上記構成のように旋回状態値の増大に基づいて下限値を大きくすることで、操舵フィーリングの低下を好適に抑制できる。

上記操舵制御装置において、前記電流指令値演算部は、車両が旋回している状態で前記検出電気角に基づく電流フィードバック制御から前記推定電気角に基づく電流フィードバック制御へ移行する際には、前記電流指令値の絶対値を旋回状態にある車両の前記転舵輪に作用する路面反力に応じた旋回時電流指示値に維持することが好ましい。

上記構成によれば、車両が旋回している状態で回転角センサに異常が生じた場合にも、運転者の意図しない瞬間的なグリップロス等によって操舵フィーリングが低下することを抑制できる。

本発明によれば、操舵フィーリングの低下を抑制できる。

操舵装置の概略構成図。 操舵制御装置のブロック図。 マイコンのブロック図。 回転角推定部のブロック図。 回転角センサの異常時における電流指令値演算部のブロック図。 電流指令値演算部による電流指令値演算の処理手順を示すフローチャート。

以下、操舵制御装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、操舵制御装置１の制御対象となる操舵装置２は、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）として構成されている。操舵装置２は、運転者によるステアリングホイール３の操作に基づいて転舵輪４を転舵させる操舵機構５と、操舵機構５にステアリング操作を補助するためのアシストトルクを付与するアシスト機構６とを備えている。

操舵機構５は、ステアリングホイール３が固定されるステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１に連結された転舵軸としてのラック軸１２と、ラック軸１２が往復動可能に挿通されるラックハウジング１３と、ステアリングシャフト１１の回転をラック軸１２の往復動に変換するラックアンドピニオン機構１４とを備えている。なお、ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール３が位置する側から順にコラム軸１５、中間軸１６、及びピニオン軸１７を連結することにより構成されている。

ラック軸１２とピニオン軸１７とは、ラックハウジング１３内に所定の交差角をもって配置されている。ラックアンドピニオン機構１４は、ラック軸１２に形成されたラック歯１２ａとピニオン軸１７に形成されたピニオン歯１７ａとが噛合されることにより構成されている。また、ラック軸１２の両端には、その軸端部に設けられたボールジョイントからなるラックエンド１８を介してタイロッド１９がそれぞれ回動自在に連結されている。タイロッド１９の先端は、転舵輪４が組付けられた図示しないナックルに連結されている。したがって、操舵装置２では、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１１の回転がラックアンドピニオン機構１４によりラック軸１２の軸方向移動に変換され、この軸方向移動がタイロッド１９を介してナックルに伝達されることにより、転舵輪４の転舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

アシスト機構６は、駆動源であるモータ２１と、モータ２１に連結されるとともにコラム軸１５に連結されたウォームアンドホイール等の減速機構２２とを備えている。そして、アシスト機構６は、モータ２１の回転を減速機構２２により減速してコラム軸１５に伝達することによって、モータトルクをアシストトルクとして操舵機構５に付与する。なお、本実施形態のモータ２１には、三相のブラシレスモータが採用されている。

操舵制御装置１は、モータ２１に接続されており、その作動を制御する。なお、操舵制御装置１は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリを備えており、所定の演算周期ごとにメモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行する。操舵制御装置１には、各種のセンサが接続されている。各種のセンサとしては、例えばトルクセンサ３１、車速センサ３２、横加速度センサ３３及び回転角センサ３４がある。トルクセンサ３１は、運転者の操舵によりステアリングシャフト１１に付与された操舵トルクＴhを検出する。なお、トルクセンサ３１は、コラム軸１５に設けられており、トーションバー３５の捩れに基づいて操舵トルクＴhを検出する。車速センサ３２は、車両の走行速度である車速ＳＰＤを検出する。横加速度センサ３３は、車両の左右方向に作用する加速度である旋回状態値としての横加速度ＬＡを検出する。回転角センサ３４は、モータ２１の回転角を３６０°の範囲内の検出電気角θmaとして検出する。なお、操舵トルクＴh及び検出電気角θmaは、一方向（本実施形態では、右）に操舵した場合に正の値、他方向（本実施形態では、左）に操舵した場合に負の値として検出する。そして、操舵制御装置１は、これら各センサから入力される各状態量に基づいて、モータ２１に駆動電力を供給することにより、アシスト機構６の作動、すなわち操舵機構５にラック軸１２を往復動させるべく付与するアシストトルクを制御する。

次に、操舵制御装置１の構成について説明する。
図２に示すように、操舵制御装置１は、モータ制御信号を生成するマイコン４１と、モータ制御信号に基づいてモータ２１に駆動電流を供給する駆動回路４２とを備えている。マイコン４１には、操舵トルクＴh、車速ＳＰＤ、横加速度ＬＡ及び検出電気角θmaが入力される。また、マイコン４１には、駆動回路４２とモータ２１との間の給電線Ｗ１ｕ〜Ｗ１ｗに設けられた電流センサ４３ｕ〜４３ｗにより検出されるモータ２１の各相電流値Ｉu〜Ｉwが入力される。さらに、マイコン４１には、マイコン４１と駆動回路４２との間の信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗに設けられた電圧センサ４４ｕ〜４４ｗにより検出されるモータ２１の各相端子電圧値Ｖu〜Ｖwが入力される。そして、マイコン４１は、これらの各状態量に基づいて、駆動回路４２をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動させるＰＷＭ駆動信号α１〜α６をモータ制御信号として生成し、駆動回路４２に出力する。

駆動回路４２は、複数のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を有している。本実施形態の駆動回路４２は、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２、スイッチング素子Ｔ３，Ｔ４、及びスイッチング素子Ｔ５，Ｔ６の各組の直列回路を基本単位であるスイッチングアームとし、各スイッチングアームを並列に接続してなる周知の三相インバータとして構成されている。スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２の中点Ｐｕ、スイッチング素子Ｔ３，Ｔ４の中点Ｐｖ、及びスイッチング素子Ｔ５，Ｔ６の中点Ｐｗは、給電線Ｗ１ｕ〜Ｗ１ｗを介してモータ２１の各相のコイル４５ｕ〜４５ｗにそれぞれ接続されている。駆動回路４２は、マイコン４１が出力するＰＷＭ駆動信号α１〜α６が対応するスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のゲート端子に対してそれぞれ印加され、これらスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のオンオフが切り替えられることによって、車載電源Ｂから供給される直流電圧を三相の交流電圧に変換する。これにより、給電線Ｗ１ｕ〜Ｗ１ｗを介して三相交流電圧がモータ２１の各相のコイル４５ｕ〜４５ｗに供給され、アシストトルクが操舵機構５に付与される。

次に、マイコン４１の構成について説明する。
図３に示すように、マイコン４１は、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行して、モータ制御信号であるＰＷＭ駆動信号α１〜α６を生成する。詳しくは、マイコン４１は、アシストトルクの目標値である目標アシストトルクに応じた電流指令値を演算する電流指令値演算部５１と、電流指令値に実電流値を追従させる電流フィードバック制御の実行によりＰＷＭ駆動信号α１〜α６を生成するモータ制御信号生成部５２とを備えている。また、マイコン４１は、モータ２１の電気角の推定値である推定電気角θmbを演算する回転角推定部５３と、検出電気角θmaに基づいて回転角センサ３４の異常を検出する異常検出部５４と、回転角センサ３４の状態に応じて検出電気角θma及び推定電気角θmbのいずれか一方をモータ電気角θmとして選択する回転角選択部５５とを備えている。そして、マイコン４１は、回転角センサ３４の正常時には、モータ電気角θmとなる検出電気角θmaに基づいて電流フィードバック制御を行い、回転角センサ３４の異常時には、モータ電気角θmとなる推定電気角θmbに基づいて電流フィードバック制御を行う。つまり、マイコン４１は、回転角センサ３４に異常が生じた場合、検出電気角θmaを用いる替わりに、推定電気角θmbを用いてモータ２１の作動を継続して制御すべく、バックアップ制御としてセンサレス制御を実行する。

まず、モータ電気角θmの演算に係る構成について説明する。
異常検出部５４には、検出電気角θmaが入力される。異常検出部５４は、検出電気角θmaに基づいて、回転角センサ３４で正常な値を検出できなくなる異常が生じた旨を示す異常検出信号Ｓeを生成する。例えば、異常検出部５４は、検出電気角θmaの今回値と前回値との差の絶対値が予め定められた許容範囲を逸脱する場合に異常を検出する。許容範囲は、マイコン４１の演算周期や、回転角センサ３４のセンサ公差を考慮して、異常を検出することができる範囲に設定されている。

回転角選択部５５には、検出電気角θma及び異常検出信号Ｓeに加え、後述するように回転角推定部５３において演算された推定電気角θmbが入力される。回転角選択部５５は、異常が生じた旨の異常検出信号Ｓeが入力されず、回転角センサ３４で異常が生じていない場合、検出電気角θmaをモータ電気角θmとして演算する。一方、回転角選択部５５は、異常が生じた旨の異常検出信号Ｓeが入力され、回転角センサ３４で異常が生じている場合、回転角センサ３４の検出結果である検出電気角θmaを制御用の電気角として用いる替わりに、推定電気角θmbをモータ電気角θmとして演算する。

回転角推定部５３には、各相端子電圧値Ｖu〜Ｖw、操舵トルクＴh、及び各相電流値Ｉu〜Ｉwがそれぞれ入力される。回転角推定部５３は、これらの各状態量に基づいて推定電気角θmbを演算する。

図４に示すように、回転角推定部５３は、モータ２１で発生する誘起電圧値Ｅに基づいて推定電気角θmbを推定するべく第１加算角度Δθm1を演算する第１推定電気角演算部６１と、操舵トルクＴhに基づいて推定電気角θmbを推定するべく第２加算角度Δθm2を演算する第２推定電気角演算部６２とを備えている。また、回転角推定部５３は、第１推定電気角演算部６１及び第２推定電気角演算部６２のいずれの演算結果を用いて推定電気角θmbを演算するかを切り替える切り替え部６３と、第１加算角度Δθm1及び第２加算角度Δθm2のいずれかを積算することにより推定電気角θmbを演算する積算部６４とを備えている。

詳しくは、回転角推定部５３は、誘起電圧値Ｅを演算するための相誘起電圧値演算部６５及び誘起電圧値演算部６６を備えている。相誘起電圧値演算部６５には、各相電流値Ｉu〜Ｉw、及び各相端子電圧値Ｖu〜Ｖwがそれぞれ入力される。相誘起電圧値演算部６５は、各相電流値Ｉu〜Ｉw、各相端子電圧値Ｖu〜Ｖw、及び予め設定されたコイル４５ｕ〜４５ｗの抵抗値に基づいて、電圧方程式を用いることにより、三相交流座標系における各相誘起電圧値ｅu，ｅv，ｅwを演算する。誘起電圧値演算部６６には、各相誘起電圧値ｅu，ｅv，ｅW及び推定電気角θmbの前回値、すなわち一演算周期前に演算された値が入力される。誘起電圧値演算部６６は、推定電気角θmbの前回値に基づいて、各相誘起電圧値ｅu，ｅv，ｅwをδ／γ座標系上の値に変換し、２相の誘起電圧値ｅδ，ｅγを演算する。そして、誘起電圧値演算部６６は、２相の誘起電圧値ｅδ，ｅγの２乗和の平方根を誘起電圧値（絶対値）Ｅとして演算する。

また、回転角推定部５３は、角速度演算部６７を有している。角速度演算部６７には、誘起電圧値Ｅが入力される。角速度演算部６７は、誘起電圧値Ｅに基づいて、モータ２１の検出電気角θmaの変化であるモータ２１の角速度、すなわち回転速度の推定値である推定角速度ωeを演算し、第１推定電気角演算部６１に出力する。なお、誘起電圧値Ｅと推定角速度ωeとは、比例関係を有しており、誘起電圧値Ｅを予め定めた誘起電圧定数で除算して得られる値が推定角速度ωeである。

第１推定電気角演算部６１は、推定角速度ωeに基づいて、一演算周期における推定電気角θmbの変化量を示す第１加算角度Δθm1を演算する。本実施形態の第１推定電気角演算部６１には、操舵トルクＴhも入力されており、操舵トルクＴhの符号をモータ２１の回転方向とみなして、第１加算角度Δθm1の符号を設定する。

第２推定電気角演算部６２には、操舵トルクＴhが入力される。第２推定電気角演算部６２は、操舵トルクＴhに基づいて、一演算周期における推定電気角θmbの変化量を示す第２加算角度Δθm2を演算して生成する。具体的には、第２推定電気角演算部６２には、操舵トルクＴhと第２加算角度Δθm2との関係を示すマップが設けられている。そして、第２推定電気角演算部６２は、同マップを参照することにより第２加算角度Δθm2を演算し、操舵トルクＴhの符号に基づいて、第２加算角度Δθm2の符号を設定する。なお、マップの一例として、操舵トルクＴhの絶対値が所定の第１トルクＴh1以下の領域では第２加算角度Δθm2がゼロとなり、操舵トルクＴhが第１トルクＴh1よりも大きく第２トルクＴh2以下の領域では操舵トルクＴhの増加に比例して増加し、第２トルクＴh2よりも大きな領域では一定値となるように設定できる。

切り替え部６３には、誘起電圧値Ｅが入力される。切り替え部６３は、誘起電圧値Ｅが電圧閾値Ｅthよりも大きい場合、第１加算角度Δθm1を推定電気角θmbに加算するように設定する。また、切り替え部６３は、誘起電圧値Ｅが電圧閾値Ｅth以下の場合、第２加算角度Δθm2を推定電気角θmbに加算するように設定する。なお、本実施形態の電圧閾値Ｅthは、誘起電圧値Ｅに応じて演算される推定角速度ωeに対応する運転者の操舵速度ωsが低い低操舵速度状態であるとして経験的に求められる範囲の値に設定される。つまり、誘起電圧値Ｅが電圧閾値Ｅth以下の所定値の状況である低操舵速度状態としては、誘起電圧値Ｅが小さく、誘起電圧値Ｅに基づき推定電気角θmbを推定する精度が低い状態を想定している。一方、誘起電圧値Ｅが電圧閾値Ｅthよりも大きい上記所定値以外の状況である低操舵速度状態でない通常操舵速度状態としては、誘起電圧値Ｅが大きく、誘起電圧値Ｅに基づき推定電気角θmbを推定する精度が高い状態を想定している。

積算部６４には、第１加算角度Δθm1及び第２加算角度Δθm2のいずれかが入力される。積算部６４は、その記憶部６４ａに記憶された推定電気角θmbの前回値に対して入力された加算角度を積算することにより、推定電気角θmbを演算して生成する。

このように図３に示すマイコン４１は、モータ２１の駆動を制御する間、回転角センサ３４が正常である場合には、検出電気角θmaをモータ電気角θmとして演算し、回転角センサ３４で異常が生じた場合、推定電気角θmbをモータ電気角θmとして演算する。

次に、電流指令値に基づくモータ制御信号の生成について説明する。
電流指令値演算部５１には、操舵トルクＴh、車速ＳＰＤ、横加速度ＬＡ及び異常検出信号Ｓeが入力される。そして、電流指令値演算部５１は、異常が生じた旨の異常検出信号Ｓeが入力されず、回転角センサ３４で異常が生じていない場合、操舵トルクＴh及び車速ＳＰＤに基づいて、後述するようにｄ／ｑ座標系におけるｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。一方、電流指令値演算部５１は、異常が生じた旨の異常検出信号Ｓeが入力され、回転角センサ３４で異常が生じている場合、後述するように操舵トルクＴh、車速ＳＰＤ及び横加速度ＬＡに基づいて、δ／γ座標系におけるδ軸電流指令値Ｉδ*及びγ軸電流指令値Ｉγ*を演算する。ここでは、電流指令値演算部５１の制御態様として、ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する場合を通常制御といい、δ軸電流指令値Ｉδ*及びγ軸電流指令値Ｉγ*を演算する場合をバックアップ制御という。また、本実施形態の電流指令値演算部５１は、異常が生じた旨の異常検出信号Ｓeが入力された時点からバックアップ制御を実行するまでの間、車速ＳＰＤ及び横加速度ＬＡに基づいて、δ軸電流指令値Ｉδ*及びγ軸電流指令値Ｉγ*を演算する移行時制御を行う。

なお、ｄ／ｑ座標系は、検出電気角θmaに従う二相回転座標系であって、ロータに設けられた界磁の作る磁束に沿う方向のｄ軸と、このｄ軸に直交したｑ軸とにより規定されるものである。また、δ／γ座標系は、推定電気角θmbに従う二相回転座標系であって、ロータに設けられた界磁の作る磁束に沿う方向のδ軸と、このδ軸に直交したγ軸により規定されるものである。つまり、ｄ／ｑ座標系とδ／γ座標系とは、座標系の回転角度が検出値であるか推定値であるかの違いを示す便宜的なものであり、モータ２１の制御上、ｄ軸電流指令値Ｉd*とδ軸電流指令値Ｉδ*、ｑ軸電流指令値Ｉq*とγ軸電流指令値Ｉγ*は、それぞれ同様の性質のものである。

モータ制御信号生成部５２には、ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*、又はδ軸電流指令値Ｉδ*及びγ軸電流指令値Ｉγ*が入力される。また、モータ制御信号生成部５２には、各相電流値Ｉu〜Ｉw及びモータ電気角θmが入力される。そして、モータ制御信号生成部５２は、ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*が入力される場合には、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御の実行、すなわち検出電気角θmaに基づく電流フィードバック制御の実行によりＰＷＭ駆動信号α１〜α６を生成する。また、モータ制御信号生成部５２は、δ軸電流指令値Ｉδ*及びγ軸電流指令値Ｉγ*が入力される場合には、δ／γ座標系における電流フィードバック制御の実行、すなわち推定電気角θmbに基づく電流フィードバック制御の実行によりＰＷＭ駆動信号α１〜α６を生成する。

上記のようにｄ／ｑ座標系とδ／γ座標系との違いは便宜的なものであり、モータ制御信号生成部５２は、電流指令値演算部５１の制御態様に関係なく、回転角センサ３４の正常時と異常時ともに同様の処理を行う。そのため、以下では、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御について説明し、δ／γ座標系における電流フィードバック制御の説明は省略する。なお、説明の便宜上、図４では、δ軸及びγ軸上の制御量を括弧書きで示している。

詳しくは、モータ制御信号生成部５２は、三相二相変換部７１、フィードバック制御部（以下「Ｆ／Ｂ制御部」という）７２、二相三相変換部７３、及びＰＷＭ変換部７４を備えている。三相二相変換部７１には、各相電流値Ｉu〜Ｉw及びモータ電気角θmが入力される。三相二相変換部７１は、モータ電気角θmに基づいて、各相電流値Ｉu〜Ｉwをｄ／ｑ座標上に写像することによって、ｄ／ｑ座標系におけるモータ２１の実電流値であるｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqを演算する。

Ｆ／Ｂ制御部７２には、減算器７５においてｄ軸電流指令値Ｉd*からｄ軸電流値Ｉｄを減算することによって得られる電流偏差ΔＩd、及び減算器７６においてｑ軸電流指令値Ｉq*からｑ軸電流値Ｉｑを減算することによって得られる電流偏差ΔＩqが入力される。が入力される。Ｆ／Ｂ制御部７２は、ｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqをそれぞれｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*に追従させるべく、電流偏差ΔＩd，ΔＩqに基づく電流フィードバック制御を実行することによって、ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を演算する。なお、電流フィードバック制御としては、例えばＰＩＤ（比例積分微分）制御を採用できる。

二相三相変換部７３には、ｄ軸電圧指令値Ｖd*、ｑ軸電圧指令値Ｖq*、及びモータ電気角θmとがそれぞれ入力される。二相三相変換部７３は、モータ電気角θmに基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を三相の交流座標系上に写像することによって、各相電圧指令値Ｖu*〜Ｖw*を演算する。

ＰＷＭ変換部７４には、各相電圧指令値Ｖu*〜Ｖw*が入力される。ＰＷＭ変換部７４は、各相電圧指令値Ｖu*〜Ｖw*をＰＷＭ変換することによって、ＰＷＭ駆動信号α１〜α６を生成する。このように生成されたＰＷＭ駆動信号α１〜α６は、上記駆動回路４２に出力される。

次に、電流指令値演算部５１による通常制御について説明する。
電流指令値演算部５１は、車速ＳＰＤ及び操舵トルクＴhに基づいてｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。具体的には、電流指令値演算部５１は、操舵トルクＴhの絶対値が大きくなるほど、また車速ＳＰＤが低くなるほど、より大きな絶対値を有するｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。なお、ｄ軸電流指令値Ｉd*は、基本的にゼロに設定される。

次に、電流指令値演算部５１によるバックアップ制御について説明する。
電流指令値演算部５１は、車速ＳＰＤ、操舵トルクＴh及び横加速度ＬＡに基づいてδ軸電流指令値Ｉδ*及びγ軸電流指令値Ｉγ*を演算する。

詳しくは、図５に示すように、電流指令値演算部５１は、γ軸電流指令値Ｉγ*の前回値に対する増減量Ａiを演算する増減量演算部８１と、γ軸電流指令値Ｉγ*の絶対値の上限値Ｉuplを演算する上限値演算部８２と、γ軸電流指令値Ｉγ*の絶対値の下限値Ｉlolを演算する下限値演算部８３とを備えている。また、電流指令値演算部５１は、γ軸電流指令値Ｉγ*の前回値を増減させることにより、γ軸電流指令値Ｉγ*を演算する増減処理部８４を備えている。

増減量演算部８１には、減算器８５において操舵トルクＴhからトルク指令値Ｔh*を減算したトルク偏差ΔＴhが入力される。なお、本実施形態のトルク指令値Ｔh*は、基本的にゼロに設定される。増減量演算部８１は、トルク偏差ΔＴhと増減量Ａiとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することによりトルク偏差ΔＴhに応じた増減量Ａiを演算する。マップには、トルク偏差閾値Ｔthが予め設定されている。そして、増減量演算部８１は、トルク偏差ΔＴhの絶対値がトルク偏差閾値Ｔth以下の場合には、増減量Ａiとして負の一定値を演算し、トルク偏差ΔＴhがトルク偏差閾値Ｔthを超えると、増減量Ａiとして正の一定値を演算する。なお、トルク偏差閾値Ｔthは、運転者が入力する操舵トルクＴhが小さく、車両がほぼ直進するような値に設定されている。このように演算された増減量Ａiは、増減処理部８４に出力される。

上限値演算部８２には、車速ＳＰＤが入力される。上限値演算部８２は、車速ＳＰＤと上限値Ｉuplとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより車速ＳＰＤに応じた上限値Ｉuplを演算する。マップは、車速ＳＰＤがゼロの場合、すなわち車両が停車している状態では、上限値Ｉuplがゼロとなるように設定されている。また、同マップは、車速ＳＰＤの増大に基づいて急激に増加し、車両が低速で走行している状態で上限値Ｉuplが最も大きくなる。また、同マップは、車速ＳＰＤが低速で走行していることを示す値からさらに増大すると、車速ＳＰＤの増大に基づいて徐々に減少するように設定されている。このように演算された上限値Ｉuplは、増減処理部８４に出力される。

下限値演算部８３には、横加速度ＬＡが入力される。下限値演算部８３は、横加速度ＬＡと下限値Ｉlolとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより横加速度ＬＡに応じた下限値Ｉlolを演算する。マップには、予め第１横加速度閾値ＬＡ１及び第２横加速度閾値ＬＡ２が設定されている。下限値演算部８３は、横加速度ＬＡの絶対値が第１横加速度閾値ＬＡ１未満の場合には、下限値Ｉlolをゼロと演算する。また、下限値演算部８３は、横加速度ＬＡの絶対値が第１横加速度閾値ＬＡ１を超えると、横加速度ＬＡの絶対値の増大に基づいてより大きな下限値Ｉlolを演算し、横加速度ＬＡの絶対値が第２横加速度閾値ＬＡ２超えると、一定の最大値Ｉmaxとなるように演算する。このように演算された下限値Ｉlolは、増減処理部８４に出力される。

なお、第１横加速度閾値ＬＡ１は、車両が旋回している状態である場合に生じる最低限の横加速度を示す値であり、予め実験等により得られた結果に基づいて設定されている。また、第２横加速度閾値ＬＡ２は、車両がスリップ等を起こさずに旋回可能な車速ＳＰＤ及び転舵輪４の転舵角で急旋回している状態である場合に生じる横加速度を示す値であり、予め実験等により得られた結果に基づいて設定されている。また、最大値Ｉmaxは、車両が急旋回している場合に転舵輪４に作用する路面反力に対して、十分なアシストトルクを付与できるような電流値であり、予め実験等により得られた結果に基づいて設定されている。ここで、車両に生じる横加速度ＬＡは、転舵角が一定の場合、車速ＳＰＤに応じて決まり、車速ＳＰＤの増大に基づいて大きくなるが、車速ＳＰＤがある程度以上大きくなると、例えば車両がスリップすることで、それ以上は大きくならない。そして、下限値Ｉlolの最大値Ｉmaxは、車速ＳＰＤが中程度の場合における上限値Ｉuplの値よりも小さくなり、下限値Ｉlolが上限値Ｉuplよりも大きくならないように設定されている。

増減処理部８４には、増減量Ａi、上限値Ｉupl及び下限値Ｉlolが入力される。また、増減処理部８４には、前回の演算周期で演算したγ軸電流指令値Ｉγ*を記憶する記憶部８４ａが設けられている。増減処理部８４は、γ軸電流指令値Ｉγ*の前回値に今回の演算周期で入力された増減量Ａiを加算した仮のγ軸電流指令値Ｉγ*を演算する。続いて、増減処理部８４は、仮のγ軸電流指令値Ｉγ*の絶対値が上限値Ｉupl以下であり、かつ下限値Ｉlol以上であるか否かを判定する。そして、増減処理部８４は、仮のγ軸電流指令値Ｉγ*の絶対値が上限値Ｉupl以下であり、かつ下限値Ｉlol以上である場合には、当該仮のγ軸電流指令値Ｉγ*をそのままγ軸電流指令値Ｉγ*として演算する。一方、増減処理部８４は、仮のγ軸電流指令値Ｉγ*の絶対値が上限値Ｉuplよりも大きい場合には、絶対値が上限値Ｉuplとなり、符号が仮のγ軸電流指令値Ｉγ*と同一の値をγ軸電流指令値Ｉγ*として演算する。また、増減処理部８４は、仮のγ軸電流指令値Ｉγ*の絶対値が下限値Ｉlolよりも小さい場合には、絶対値が下限値Ｉlolとなり、符号が仮のγ軸電流指令値Ｉγ*と同一の値をγ軸電流指令値Ｉγ*として演算する。なお、δ軸電流指令値Ｉδ*は、基本的にゼロに設定される。

次に、電流指令値演算部５１による移行時制御について説明する。
電流指令値演算部５１は、異常が生じた旨の異常検出信号Ｓeが入力された演算周期において、車速ＳＰＤが車速閾値ＳＰＤthよりも大きく、かつ横加速度ＬＡが第３横加速度閾値ＬＡ３よりも大きい場合には、絶対値が旋回時電流指令値Ｉγseとなり、符号が横加速度ＬＡに応じた値をγ軸電流指令値Ｉγ*として演算する。なお、δ軸電流指令値Ｉδ*は、基本的にゼロに設定される。

車速閾値ＳＰＤthは、車両が停車状態であることを示す小さな値であり、予め設定されている。本実施形態の第３横加速度閾値ＬＡ３は、車両がスリップ等を起こさずに旋回可能な車速ＳＰＤ及び転舵輪４の転舵角で急旋回している状態である場合に生じる横加速度を示す値であり、第２横加速度閾値ＬＡ２と同じ値に設定されている。ただし、第３横加速度閾値ＬＡ３は、第２横加速度閾値ＬＡ２と異なる値に設定してもよく、適宜変更可能である。また、旋回時電流指令値Ｉγseは、車両が急旋回している場合に転舵輪４に作用する路面反力に対して、十分なアシストトルクを付与できるような電流値であり、下限値Ｉlolの最大値Ｉmaxと同じ値に設定されている。ただし、旋回時電流指令値Ｉγseは、最大値Ｉmaxと異なる値に設定してもよく、適宜変更可能である。

詳しくは、図６のフローチャートに示すように、電流指令値演算部５１は、各種状態量を取得すると（ステップ１０１）、異常が生じた旨の異常検出信号Ｓeが入力されたか否かを判定する（ステップ１０２）。異常が生じた旨の異常検出信号Ｓeが入力されない場合には（ステップ１０２：ＮＯ）、通常制御を実施し、上記のように操舵トルクＴh及び車速ＳＰＤに基づいてｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する（ステップ１０３）。

一方、電流指令値演算部５１は、異常が生じた旨の異常検出信号Ｓeが入力された場合には（ステップ１０２：ＹＥＳ）、車速ＳＰＤが車速閾値ＳＰＤthよりも大きいか否かを判定する（ステップ１０４）。車速ＳＰＤが車速閾値ＳＰＤthよりも大きい場合には（ステップ１０４：ＹＥＳ）、横加速度ＬＡが第３横加速度閾値ＬＡ３よりも大きいか否かを判定する（ステップ１０５）。車速ＳＰＤが車速閾値ＳＰＤth以下の場合（ステップ１０４：ＮＯ）、又は横加速度ＬＡが第３横加速度閾値ＬＡ３以下の場合には（ステップ１０５：ＮＯ）、バックアップ制御を実施し、上記のように操舵トルクＴh、車速ＳＰＤ及び横加速度ＬＡに基づいてδ軸電流指令値Ｉδ*及びγ軸電流指令値Ｉγ*を演算する（ステップ１０６）。

これに対し、電流指令値演算部５１は、横加速度ＬＡが第３横加速度閾値ＬＡ３よりも大きい場合（ステップ１０５：ＹＥＳ）、移行時制御を実施し、δ軸電流指令値Ｉδ*を基本的にゼロとするとともに、絶対値が旋回時電流指令値Ｉγseとなり、横加速度ＬＡの符号に応じたγ軸電流指令値Ｉγ*を演算する（ステップ１０７）。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）電流指令値演算部５１は、推定電気角θmbに基づく電流フィードバック制御の実行時において、車両が旋回している状態では、γ軸電流指令値Ｉγ*の絶対値が旋回状態にある車両の転舵輪４に作用する路面反力に応じた下限値Ｉlolを下回らないようにガードする。そのため、例えば運転者の意図しない瞬間的なグリップロスにより検出される操舵トルクＴhが小さくなっても、モータ２１から付与されるアシストトルクが小さくなることを抑制できる。これにより、操舵フィーリングの低下を抑制できる。

（２）下限値演算部８３は、横加速度ＬＡの増大に基づいて下限値Ｉlolを大きくする演算をするようにした。ここで、車両の旋回状態が急激であるほど、必要なアシストトルクは大きくなるため、本実施形態のように横加速度ＬＡの増大に基づいて下限値Ｉlolを大きくすることで、操舵フィーリングの低下を好適に抑制できる。

（３）電流指令値演算部５１は、検出電気角θmaに基づく電流フィードバック制御から推定電気角θmbに基づく電流フィードバック制御へ移行する際には、γ軸電流指令値Ｉγ*の絶対値を旋回時電流指令値Ｉγseに維持する移行時制御を実行する。そのため、車両が旋回している状態で回転角センサ３４に異常が生じた場合にも、運転者の意図しない瞬間的なグリップロス等によって操舵フィーリングが低下することを抑制できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、横加速度ＬＡに基づいて車両が旋回状態であるか否かを判定したが、これに限らず、例えばヨーレート等の他の状態量に基づいて車両が旋回状態であるか否かを判定してもよい。

・上記実施形態において、上限値演算部８２が有するマップの形状は適宜変更可能である。例えば同マップを、車速ＳＰＤがゼロの場合に上限値Ｉuplが最も大きくなり、車速ＳＰＤの増大に基づいて減少するように設定してもよい。

・上記実施形態において、下限値演算部８３が有するマップの形状は適宜変更可能である。例えば同マップを、横加速度ＬＡが第１横加速度閾値ＬＡ１以下の場合には下限値Ｉlolがゼロとなり、横加速度ＬＡが第１横加速度閾値ＬＡ１よりも大きい場合には下限値Ｉlolが一定の最大値Ｉmaxとなるように設定してもよい。なお、下限値Ｉlolが上限値Ｉuplの値よりも大きくなる場合、例えばγ軸電流指令値Ｉγ*の絶対値が下限値Ｉlolを下回らないようにガードすることを優先する設定としてもよい。

・上記実施形態では、車速ＳＰＤのみに基づいてγ軸電流指令値Ｉγ*の上限値Ｉuplを演算したが、これに限らない。例えばモータ２１の温度を検出し、モータ２１が過熱しないように上限値Ｉuplを設定してもよい。また、上限値Ｉuplを設定しなくてもよい。

・上記実施形態では、移行時制御の実行時においてγ軸電流指令値Ｉγ*の絶対値となる旋回時電流指令値Ｉγseの値を一定としたが、これに限らず、例えば旋回時電流指令値Ｉγseの絶対値を横加速度ＬＡに応じて変更してもよい。

・上記実施形態において、電流指令値演算部５１が移行時制御を実行せず、回転角センサ３４に異常が生じた場合には、直ちにバックアップ制御を実行するようにしてもよい。
・上記実施形態において、電流指令値演算部５１がバックアップ制御の実行時にγ軸電流指令値Ｉγ*の絶対値が横加速度ＬＡに基づく下限値Ｉlolを下回らないようにガード処理を行わず、移行時制御のみを実行するようにしてもよい。

次に、上記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）モータを駆動源とするアシスト機構により操舵機構にステアリング操作を補助するためのアシストトルクを付与する操舵装置を制御対象とし、モータ制御信号を生成するマイコンと、前記モータ制御信号に基づいて前記モータに駆動電力を供給する駆動回路とを備え、前記マイコンは、前記アシストトルクの目標値に応じた電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値に実電流値を追従させる電流フィードバック制御の実行により前記モータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部とを備え、前記モータ制御信号生成部は、前記モータの回転角を検出する回転角センサの正常時には、該回転角センサから出力される検出電気角に基づいて前記電流フィードバック制御を行い、前記回転角センサの異常時には、前記操舵機構に入力される操舵トルク及び前記モータに発生する誘起電圧値のいずれか一方に基づいて演算される推定電気角に基づいて前記電流フィードバック制御を行う操舵制御装置であって、前記電流指令値演算部は、車両が旋回している状態で前記検出電気角に基づく電流フィードバック制御から前記推定角に基づく電流フィードバック制御へ移行する場合には、前記電流指令値の絶対値を旋回状態にある車両の転舵輪に作用する路面反力に応じた旋回時電流指示値に維持する操舵制御装置。上記構成によれば、車両が旋回している状態で回転角センサに異常が生じた場合に、運転者の意図しない瞬間的なグリップロス等によって操舵フィーリングが低下することを抑制できる。

（ロ）前記旋回状態値は、車両の横加速度である操舵制御装置。上記構成によれば、車両の旋回状態が急激になると横加速度が大きくなることを踏まえ、車両が旋回状態であるか否かを好適に判定できる。

１…操舵制御装置、２…操舵装置、３…ステアリングホイール、４…転舵輪、５…操舵機構、６…アシスト機構、１１…ステアリングシャフト、１２…ラック軸、２１…モータ、４１…マイコン、４２…駆動回路、５１…電流指令値演算部、５２…モータ制御信号生成部、５３…回転角推定部、５４…異常検出部、５５…回転角選択部、８１…増減量演算部、８２…上限値演算部、８３…下限値演算部、８４…増減処理部、Ａi…増減量、Ｉd*…ｄ軸電流指令値、Ｉq*…ｑ軸電流指令値、Ｉδ*…δ軸電流指令値、Ｉγ*…γ軸電流指令値、Ｉγse…旋回時電流指令値、Ｉupl…上限値、Ｉlol…下限値、Ｉmax…最大値、ＬＡ…横加速度、ＬＡ１…第１横加速度閾値、ＬＡ２…第２横加速度閾値、ＬＡ３…第３横加速度閾値、Ｓe…異常検出信号、ＳＰＤ…車速、Ｔh…操舵トルク、α１〜α６…モータ制御信号としてのＰＷＭ駆動信号、θm…モータ電気角、θma…検出電気角、θmb…推定電気角。

Claims (3)

1. モータを駆動源とするアシスト機構により操舵機構にステアリング操作を補助するためのアシストトルクを付与する操舵装置を制御対象とし、
   モータ制御信号を生成するマイコンと、前記モータ制御信号に基づいて前記モータに駆動電力を供給する駆動回路とを備え、
   前記マイコンは、前記アシストトルクの目標値に応じた電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値に実電流値を追従させる電流フィードバック制御の実行により前記モータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部とを備え、
   前記モータ制御信号生成部は、前記モータの電気角を検出する回転角センサの正常時には、該回転角センサから出力される検出電気角に基づいて前記電流フィードバック制御を行い、前記回転角センサの異常時には、前記操舵機構に入力される操舵トルク及び前記モータに発生する誘起電圧値のいずれか一方に基づいて演算される推定電気角に基づいて前記電流フィードバック制御を行う操舵制御装置であって、
   前記電流指令値演算部は、前記推定電気角に基づく電流フィードバック制御の実行時において、車両が旋回している状態では、前記電流指令値の絶対値が該車両の転舵輪に作用する路面反力に応じた下限値を下回らないようにガードする操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置において、
   前記下限値は、車両の旋回状態の緩急を示す旋回状態値の増大に基づいて大きくなるように変更される操舵制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の操舵制御装置において、
   前記電流指令値演算部は、車両が旋回している状態で前記検出電気角に基づく電流フィードバック制御から前記推定電気角に基づく電流フィードバック制御へ移行する際には、前記電流指令値の絶対値を旋回状態にある車両の前記転舵輪に作用する路面反力に応じた旋回時電流指示値に維持する操舵制御装置。