JP5011705B2 - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents

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Description

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制御装置に関する。
この種の電動パワーステアリング制御装置としては、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もとづぎ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ニュ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）。
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帰途を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）。
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く、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）。
特許第３６００８０５号明細書（第１頁、図７） 特開２００５−２５３２２６号公報（第１頁、図２） 特開２００３−４０１１９号公報（第１頁、図２）
しかしながら、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。
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。
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が、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。
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、モータ回転角の検出に異常が発生したときに、操舵トルクに基づいて運転者の意図にあったモータ制御角を連続的に決定することにより、部品点数の増加やコストアップを抑制しながら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制御装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、請求項１に係る電動パワーステアリング制御装置は、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を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、
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、該モータ回転角異常検出手段でモータ回転角検出手段の異常を検出したときに、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクを入力値とし、当該入力値にモータ回転角推定用ゲインを乗算してモータ回転角変化量を算出し、算出したモータ回転角変化量を前回サンプリング時のモータ回転角推定値に加算してモータ回転角推定値を算出するモータ回転角推定手段とを備え、前記モータ駆動手段は、モータ回転角異常検出手段でモータ回転角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、前記モータ回転角推定手段で推定したモータ回転角推定値を選択する選択手段を備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
また、請求項２に係る電動パワーステアリング制御装置は、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を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、
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、該モータ回転角異常検出手段でモータ回転角検出手段の異常を検出したときに、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルク及び当該操舵トルクを基に算出される演算値の少なくとも一方を入力値とし、当該入力値にモータ回転角推定用ゲインを乗算してモータ回転角変化量を算出し、算出したモータ回転角変化量を前回サンプリング時のモータ回転角推定値に加算してモータ回転角推定値を算出するモータ回転角推定手段とを備え、前記モータ駆動手段は、モータ回転角異常検出手段でモータ回転角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、前記モータ回転角推定手段で推定したモータ回転角を選択する選択手段を備えていることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング制御装置は、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を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、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、該モータ回転角異常検出手段でモータ回転角検出手段の異常を検出したときに、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクを入力値として前記電動モータの回転角を推定するモータ回転角推定手段とを備え、前記モータ駆動手段は、モータ回転角異常検出手段でモータ回転角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、前記モータ回転角推定手段で推定したモータ回転角を選択する選択手段を備え、前記モータ回転角推定手段は、前記入力値を前処理する入力値前処理部と、該前処理部の出力信号にモータ回転角推定ゲインを乗算してモータ回転角変化量を算出する進角演算部と、該進角演算部から出力されるモータ回転角変化量と前回サンプリング時のモータ回転角推定値とを加算してモータ回転角推定値を算出する電気角演算部とを備え、
前記入力値前処理部は、前記入力値に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去処理部と、該ノイズ除去処理部から出力される処理値に含まれるモータ回転角度推定に不要となる操舵補助制御における不感帯を除去する不感帯除去部と、該不感帯除去部の出力値の変化率を制限するリミッタ部とを少なくとも含んで構成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項４に係る電動パワーステアリング制御装置は、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を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、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、該モータ回転角異常検出手段でモータ回転角検出手段の異常を検出したときに、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルク及び当該操舵トルクを基に算出される演算値の少なくとも一方を入力値として前記電動モータの回転角を推定するモータ回転角推定手段とを備え、前記モータ駆動手段は、モータ回転角異常検出手段でモータ回転角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、前記モータ回転角推定手段で推定したモータ回転角を選択する選択手段を備え、前記モータ回転角推定手段は、前記入力値を前処理する入力値前処理部と、該前処理部の出力信号にモータ回転角推定ゲインを乗算してモータ回転角変化量を算出する進角演算部と、該進角演算部から出力されるモータ回転角変化量と前回サンプリング時のモータ回転角推定値とを加算してモータ回転角推定値を算出する電気角演算部とを備え、前記入力値前処理部は、前記入力値に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去処理部と、該ノイズ除去処理部から出力される処理値に含まれるモータ回転角度推定に不要となる操舵補助制御における不感帯を除去する不感帯除去部と、該不感帯除去部の出力値の変化率を制限するリミッタ部とを少なくとも含んで構成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項５に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項３又は４に係る発明において、前記入力値前処理部は、車両の車速を検出する車速検出手段を有し、該車速検出手段で検出した車速に基づいて操舵追従性を高める必要性の有無を判定し、高操舵追従性を必要とするときに操舵追従性を向上させる入力値を選択することを特徴としている。
また、請求項６に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項３乃至５の何れか１つに係る発明において、前記入力値前処理部は、車両の車速を検出する車速検出手段を有し、該車速検出手段で検出した車速に基づいて前記モータ回転角推定用ゲインを変化させるパラメータ設定手段を有することを特徴としている。
さらに、請求項７に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項３乃至６の何れか１つに係る発明において、前記入力値前処理部が、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクの保舵時における振動の有無を検出し、振動が有るときに振動が無いときに比較して前記モータ回転角推定ゲインを小さく設定することを特徴としている。
さらにまた、請求項８に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項１乃至７の何れか１つに係る発明において、前記モータ回転角推定手段は、推定したモータ回転角推定値の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モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を操舵が中立位置側に戻ると判断されるまで継続する推定値補正手段を備えていることを特徴としている。
なおさらに、請求項９に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項８に係る発明において、前記要補正状態検出手段は、前記操舵系の操舵角を検出する操舵角検出手段で構成され、前記推定値補正手段は、前記操舵角検出手段で検出した操舵角が当該操舵系の作動限界に達したときに前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を前記操舵角が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されていることを特徴としている。
また、請求項１０に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項８に係る発明において、前記要補正状態検出手段は、前記操舵系の操舵角を検出する操舵角検出手段、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段及び車両の４輪の車輪速度を検出する車輪速検出手段で構成され、前記推定値補正手段は、前記車輪速検出手段で検出した４輪の車輪速度に基づいてヨーレート推定値を算出し、算出したヨーレート推定値と前記ヨーレート検出手段で検出したヨーレート検出値との偏差が所定値以内であり、且つ前記操舵角検出手段で検出した操舵角が当該操舵系の限界操舵角に達したときに前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を前記操舵角が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項１１に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項８に係る発明において、前記要補正状態検出手段は、前記操舵系の操舵角を検出する操舵角検出手段及び車両のオーバーステア状態を検出するオーバーステア状態検出手段で構成され、前記推定値補正手段は、前記オーバーステア状態検出手段でオーバーステア状態を検出したときに、前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を前記操舵角が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項１２に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項８に係る発明において、前記要補正状態検出手段は、前記操舵系の操舵角を検出する操舵角検出手段及び車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段で構成され、前記推定値補正手段は、前記ヨーレート検出手段で検出したヨーレート検出値が設定値以上であるときに、前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を前記操舵角が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項１３に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項８に係る発明において、前記要補正状態検出手段は、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段及び車両の４輪の車輪速度を検出する車輪速検出手段で構成され、前記推定値補正手段は、前記車輪速検出手段で検出した４輪の車輪速度に基づいてヨーレート推定値を算出し、算出したヨーレート推定値と前記ヨーレート検出手段で検出したヨーレート検出値との偏差が所定値以内であり、且つヨーレート検出値及びヨーレート推定値の何れか一方が設定値以上であるときに、前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を操舵が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されていることを特徴としている。
また、請求項１４に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項８に係る発明において、前記要補正状態検出手段は、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段及び車両のオーバーステア状態を検出するオーバーステア状態検出手段で構成され、前記推定値補正手段は、前記オーバーステア状態検出手段でオーバーステア状態を検出し、且つヨーレート検出値が設定値以上であるときに、前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を前記操舵が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項１５に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項８に係る発明において、前記推定値補正手段は、ヨーレート、車速、横加速度等の車運動状態を検出する運動状態検出手段と、該運動状態検出手段で検出した車両運動量に基づいて操舵角が操舵系の作動限界に達したか否かを判定する作動限界判定手段とで構成され、前記推定値補正手段は、前記作動限界判定手段の判定結果が作動限界に達したときに、前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を前記操舵が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項１６に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項８に係る発明において、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、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、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、前記推定値補正手段は、要補正状態であるときに、そのときの電気角で、モータ回転角推定値を補正するように構成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項１７に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項８に係る発明において、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、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が“１”であるか否かを検出することにより両波のショートを検出し、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、前記推定値補正手段は、要補正状態であるときに、そのとき電気角で、モータ回転角推定値を補正するように構成されていることを特徴としている。
また、請求項１８に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項８に係る発明において、前記電動モータは多相ブラシレスモータで構成され、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、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、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、前記推定値補正手段は、要補正状態であるときに、該当する極位置信号配列の電気角で、前記モータ回転角推定値を補正するように構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項１９に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項８に係る発明において、前記電動モータの端子電圧及び通電電流に基づいて逆起電圧を算出し、算出した逆起電圧に基づいてモータ回転を推定する補助モータ回転角推定手段を有し、該補助モータ回転角推定手段で推定したモータ回転角推定値に基づいて前記モータ回転角推定手段で推定したモータ回転角推定値を補正する推定値補正手段を備えていることを特徴としている。
本発明によれば、操舵トルク及び操舵トルクをもとに算出された演算値に基づいてモータ回転角推定値を算出し、モータ回転角検出手段の異常時に、モータ回転角推定値に基づいて電動モータの駆動制御を継続するので、運転者の意図に応じた操舵補助力の発生を継続することができ、モータ回転角検出異常発生時に部品点数の増加やシステムのコストアップを招くことなく、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。
このとき、ヨーレートが大きいスピン状態やステアリングギヤがストッパに当接する作動限界位置に達することにより、モータ回転角推定値に誤差を生じるおそれがある要補正状態となったときに、そのときの状態に応じてモータ回転角推定値を補正することにより、モータ回転角推定値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。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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、１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１から出力されるバッテリ電圧Ｖｂがヒューズ２を介して制御装置３に入力される。この制御装置３は、ヒューズ２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４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５を駆動するモータ駆動手段としてのモータ駆動回路６を有する。
ここで、電動モータ５は、三相交流駆動されるブラシレスモータで構成され、電動パワーステアリング制御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５は、ステアリングホイール１１が接続されたステアリングシャフト１２に減速機構１３を介して連結され、このステアリングシャフト１２がラックピニオン機構１４に連結され、このラックピニオン機構１４がタイロッド等の連結機構１５を介して左右の転舵輪１６に連結されている。
そして、ステアリングシャフト１２には、ステアリングホイール１１に入力された操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１７が配設されていると共に、電動モータ５にはモータ回転角を検出するレゾルバ１８が配設され、操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルク検出信号及びレゾルバ１８で検出したモータ回転角検出信号が後述するマイクロコンピュータ３０へ入力されている。
ここで、操舵トルクセンサ１７は、ステアリングホイール１１に付与されてステアリングシャフト１２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ョ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１７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Ｔ0 となり、この状態から例えば右切りすると、操舵トルクの増加に応じて中立操舵トルク検出値Ｔ0 より増加する値となり、操舵トルクが零の状態から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Ｔ0 より減少する操舵トルク検出値Ｔを出力するように構成されている。
モータ駆動回路６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Ｑｗｂの直列回路とで構成されるインバータ回路２１を有する。このインバータ回路２１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５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２１から電動モータ５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７で検出される。
また、モータ駆動回路は、インバータ回路２１の各電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ６を制御するＦＥＴゲート駆動回路２２を有する。このＦＥＴゲート駆動回路２２は、インバータ回路２１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３０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／ＯＦＦされ、実際に電動モータ５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ＤＦＥＴ５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。
さらに、制御装置３はゲート駆動回路２２に対して電動モータ５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３０を有する。
このマイクロコンピュータ３０には、操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルク信号がＡ／Ｄ変換回路３１を介して入力されると共に、レゾルバ１８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３２からのモータ回転角信号ｓｉｎθ及びｃｏｓθ 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３３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３０には、ヒューズ２に接続されて例えば５Ｖ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３４から出力される安定化電源が制御電源として入力されている。ここで、モータ回転角検出回路３２は、所定の周波数を有する搬送波信号ｓｉｎωｔをレゾルバ１８に供給して、この搬送波信号ｓｉｎωｔを正弦波ｓｉｎθで振幅変調した波形を有する正弦波信号（ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ）及び搬送波信号ｓｉｎωｔを余弦波ｃｏｓθで振幅変調した波形を有する余弦波信号（ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ）を発生させ、これら正弦波信号（ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ）及び余弦波信号（ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ）をＡ／Ｄ変換器３５及び３６を介してマイクロコンピュータ３０に入力すると共に、搬送波ｓｉｎωｔ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３０に入力し、このマイクロコンピュータ３０でピーク検出パルス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、ｓｉｎθ及びｃｏｓθを算出し、算出したｓｉｎθ及びｃｏｓθからモータ回転角θMを算出する。
そして、マイクロコンピュータ３０は、各入力信号に基づいて図４に示す操舵補助制御処理、図６に示すモータ回転角検出回路３２の異常を検出するモータ回転角異常検出処理を実行する。
操舵補助制御処理は、図４に示すように、先ず、ステップＳ１で、操舵トルクセンサ１７で検出したトルク検出値Ｔを読込み、次いでステップＳ２に移行して、トルク検出値Ｔから中立電圧Ｖ0 を減算して操舵トルクＴｓ（＝Ｔ−Ｖ0 ）を算出する。次いで、ステップＳ３に移行して、車速センサ３１で検出した車速検出値Ｖを読込み、次いでステップＳ４に移行して、トルク検出値及び車速検出値Ｖに基づいて図５に示す操舵補助指令値算出マップを参照して、モータ電流指令値となる操舵補助指令値ＩM *を算出する。
ここで、操舵補助指令値算出マップは、図５に示すように、横軸に操舵トルクＴｓをとり、縦軸に操舵補助指令値ＩM *をとり、車速検出値Ｖをパラメータとした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Ｔｓ１までの間は操舵補助指令値ＩM *が“０”を維持し、操舵トルクＴｓが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助指令値ＩM *が操舵トルクＴｓ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Ｔｓが増加すると、その増加に対して操舵補助指令値ＩM *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いる。
次いで、ステップＳ５に移行して、後述するモータ回転角異常検出処理で、異常フラグＦＡがレゾルバ１８、モータ回転角検出回路３２及びＡ／Ｄ変換器３５，３６の異常を表す“１”にセットされているか否かを判定し、ＦＡ＝“０”であるときにはレゾルバ１８、モータ回転角検出回路３２及びＡ／Ｄ変換器３５，３６が正常であるものと判断してステップＳ６に移行し、モータ回転角検出回路３２からのモータ回転角信号θM を読込んでからステップＳ８に移行し、ＦＡ＝“１”であるときにはレゾルバ１８、モータ回転角検出回路３２及びＡ／Ｄ変換器３５，３６の何れかに異常が発生しているものと判断してステップＳ７に移行し、後述するモータ回転角推定処理で算出されたモータ回転角推定値θMPをモータ回転角θMとして読込んでからステップＳ８に移行する。
このステップＳ８では、読込んだモータ回転角信号θMを微分演算処理してモータ回転角速度θVを算出してからステップＳ９に移行し、モータ角速度θVに慣性ゲインＫi を乗算して、モータ慣性を加減速させるトルクを操舵トルクＴｓから排除し、慣性感のない操舵感覚を得るための慣性補償制御用の慣性補償値Ｉi (＝Ｋi ・θV)を算出すると共に、操舵補助指令値ＩM *の絶対値に摩擦係数ゲインＫf を乗算して、動力伝達部や電動モータの摩擦が操舵力に影響することを排除するため摩擦補償制御用の摩擦補償値Ｉf (＝Ｋf ・ＩM *)を算出する。ここで、摩擦補償値Ｉf の符号は操舵トルクＴｓの符号とこの操舵トルクＴｓにより操舵の切り増し／切り戻しを判定する操舵方向信号とに基づいて決定する。
次いで、ステップＳ１０に移行して、操舵トルクＴｓを微分演算処理してアシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行うセンタ応答性改善指令値Ｉｒを算出し、次いでステップＳ１１に移行して、算出した慣性補償値Ｉi 、摩擦補償値Ｉf 及びセンタ応答性改善指令値Ｉｒを操舵補助指令値ＩM *に加算して操舵補助補償値ＩM *′(＝ＩM *＋Ｉi ＋Ｉf ＋Ｉｒ)を算出する。
次いで、ステップＳ１２に移行して、モータ電流検出回路７で検出した電動モータ５へ出力する相電流Ｉｍｕ及びＩｍｗを読込み、次いでステップＳ１３に移行して、読込んだ相電流Ｉｍｕ及びＩｍｗに基づいて相電流Ｉｍｖを算出する。
次いで、ステップＳ１４に移行して、ステップＳ１１で算出した操舵補助補償値ＩM *′とステップＳ７又はＳ８で読込んだモータ回転角θM とに基づいて電動モータ４のＵ相、Ｖ相及びＷ相の目標相電流値Ｉｍｕ* 、Ｉｍｖ* 及びＩｍｗ* に変換する三相分相処理を行ってからステップＳ１５に移行する。
このステップＳ１５では、ステップＳ１２で読込んだモータ相電流Ｉｍｕ及びＩｍｗとステップＳ１３で算出したモータ相電流Ｉｍｖと上記ステップＳ１４で変換した目標相電流値Ｉｍｕ* 、Ｉｍｖ* 及びＩｍｗ* とに基づいて両者の偏差にＰＩＤ処理を行って電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔを算出する電流フィードバック処理を行い、次いでステップＳ１６に移行して、算出した各相の電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔに対応するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を形成し、これらをＦＥＴゲート駆動回路２２へ出力してから前記ステップＳ１に戻る。
この図４の操舵補助制御処理がモータ制御手段に対応し、このうちステップＳ５乃至Ｓ７の処理が選択手段に対応している。
また、モータ回転角異常検出処理は、図６に示すように、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Ｓ２１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ｓｉｎθ及び余弦波ｃｏｓθを読込み、次いでステップＳ２２に移行して、正弦波ｓｉｎθ及び余弦波ｃｏｓθに基づいて異常判定用マップを参照して正弦波ｓｉｎθ及び余弦波ｃｏｓθ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７に示すように、横軸にｓｉｎθを、縦軸にｃｏｓθ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（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝Ｐｍｉｎ、真ん中は（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝１、一番外側は（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝Ｐｍａｘ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βは一辺が２（Ｐｍｉｎ／√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β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やレゾルバ１８の異常を検出することができる。そして、（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝１は通常の正常の判定基準であり、（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝Ｐｍｉｎ及び（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝ＰｍａｘはＰｍｉｎ＜（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＜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。
次いで、ステップＳ２２の判定結果が、ｓｉｎθ及びｃｏｓθが正常である場合にはステップＳ２３に移行して、異常判定フラグＦＡを正常であることを示す“０”にリセットしてからタイマ割込処理を終了し、ｓｉｎθ及びｃｏｓθが異常である場合にはステップＳ２４に移行して、異常判定フラグＦＡを異常であることを示す“１”にセット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、ｓｉｎθ及びｃｏｓθが正常であるか異常であるかを判定することにより、（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2＝１を判定するための（ｓｉｎθ）2＋（ｃｏｓθ）2の演算を行う必要がなく、マイクロコンピュータ３０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。
この図６の処理がモータ回転角異常検出手段に対応している。
さらに、モータ回転角推定処理は、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ３１で、車速センサ３３で検出した車速検出値Ｖｓ及び前記操舵補助制御処理で算出した操舵トルクＴｓを読込み、次いでステップＳ３２に移行して、読込んだ操舵トルクＴｓが保舵時に生じる振動を生じているか否かを判定し、操舵トルクＴｓに保舵時の振動を生じていない場合には、ステップＳ３３に移行して、後述するモータ回転角推定用ゲインＫｍを比較的大きいＫｍLに設定してからステップＳ３５に移行し、操舵トルクＴｓに保舵時の振動が生じている場合には、ステップＳ３４に移行して、後述するモータ回転角推定用ゲインＫｍを比較的小さい値ＫｍSに設定してからステップＳ３５に移行する。
このステップＳ３５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ＴｓMを算出する平均化処理を行ってからステップＳ３６に移行する。
このステップＳ３６では、上記ステップＳ３５で算出される操舵トルク平均値ＴｓM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、ラックアンドピニオン効率等の機械的な不感帯を含む設定によっ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か否かを判定し、不感帯内であるときにはステップＳ３７に移行し、操舵トルク平均値ＴｓMを“０”に変更してからステップＳ３８に移行し、不感帯外であるときにはそのままステップＳ３８に移行する。
このステップＳ３８では、ステップＳ３５で算出した操舵トルク平均値ＴｓM又はステップＳ７で変更した操舵トルク平均値ＴｓMでなる現在の操舵トルク平均値ＴｓM(n)と前回のサンプリング時の操舵トルク平均値ＴｓM(n-1)との変化量ΔＴが予め設定した上限値ΔＴUを超えているか否かを判定し、ΔＴ＞ΔＴUであるときには変化量ΔＴが大き過ぎるものと判断してステップＳ３９に移行し、前回の操舵トルク平均値ＴｓM(n-1)に上限値ΔＴUを加算した値を現在の操舵トルク平均値ＴｓM(n)として設定してからステップＳ４０に移行し、ΔＴ≦ΔＴUであるときには変化量ΔＴが許容範囲内であるものと判断してそのままステップＳ４０移行する。
このステップＳ３８及びＳ３９の処理は、変化量ΔＴを制限するリミッタ処理であるが、この場合の上限値ΔＴｕ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。
このステップＳ４０では、ステップＳ３１で読込んだ車速検出値Ｖｓが低車速と高車速とを判断する予め設定した車速閾値ＶｓTH未満であるか否かを判定し、Ｖｓ＜ＶｓTHであるときには停止状態を含む低車速状態であるものと判断してステップＳ４１に移行し、下記（１）式の演算を行ってモータ回転角変化量ΔθMを算出してからステップＳ４３に移行する。
ΔθM＝ＴｓM(n)・Ｋｍ／２12 …………（１）
一方、ステップＳ４０の判定結果が、Ｖｓ≧ＶｓTHであるときには、高車速走行状態であると判断してステップＳ４２に移行し、操舵追従性を重視して、下記（２）式の演算を行ってモータ回転角変化量ΔθMを算出してからステップＳ４３に移行する。
ΔθM＝（ＴｓM(n)・Ｋ／２10＋ＴｓPH＋Ｔｓ′）・Ｋｍ／２12 …………（２）
ここで、Ｋは定数、Ｋｍは前述したステップＳ３３で設定されるモータ回転角推定用ゲイン、ＴｓPHは操舵トルクＴｓを位相補償した値、Ｔｓ′は操舵トルクＴｓを微分してステアリングの中立点付近における制御の応答性を高めるセンタ応答性改善値である。
ステップＳ４３では、ステップＳ４１又はステップＳ４２で算出したモータ回転角変化量ΔθMと前回のサンプリング時に算出したモータ回転角推定値θMP(n-1)とを加算して、今回のモータ回転角推定値θMP(n)を算出してからステップＳ４４に移行する。
このステップＳ４４では、モータ回転角推定値θMP(n)を例えば１２ｂｉｔの電気角０〜４０９６に変換してマイクロコンピュータ３０に内蔵されたＲＡＭの所定記憶領域に記憶してからタイマ割込処理を終了する。
この図８の処理がモータ回転角推定手段に対応し、このうちステップＳ３２〜Ｓ３９の処理が入力値前処理手段に対応し、このうちステップＳ３５の処理がノイズ除去処理部に対応し、ステップＳ３６〜Ｓ３７の処理が不感帯除去部に対応し、ステップＳ３８及びＳ３９の処理がリミッタ部に対応し、ステップＳ４０〜Ｓ４２の処理が進角演算部に対応し、ステップＳ４３の処理が電気角演算部に対応している。
そして、図８のモータ回転角推定処理を機能ブロック図で表すと図９に示すように構成される。
なお、モータ回転角推定用ゲイン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く、このために車速Ｖｓに基づいてモータ回転角推定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。
また、電動モータ５や制御装置３が過熱状態となった場合に電動モータ５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、モータ回転角推定用ゲイン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モータ回転角推定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よい。
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、図３に示すイグニッションスイッチ３７をオン状態とすることにより、制御装置３にバッテリ１からの電源が投入されて、制御装置３内のマイクロコンピュータ３０で、図４の操舵補助制御処理、図６に示すモータ回転角異常検出処理、図８に示すモータ回転角推定処理及び図示しないモータ回転角算出処理等が実行開始される。
この状態では、マイクロコンピュータ３０で実行する図４の操舵補助制御処理では、操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルク検出値Ｔを読込み（ステップＳ１）、次いで、読込んだ操舵トルク検出値Ｔから中立トルクＴ0 を減算して操舵トルクＴｓを算出し（ステップＳ２）、次いで車速センサ３３から車速検出値Ｖｓを読込み（ステップＳ３）、操舵トルクＴｓと車速検出値Ｖｓとに基づいて図５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ＩM *を算出する（ステップＳ４）。
このとき、レゾルバ１８、モータ回転角検出回路３２及びＡ／Ｄ変換器３５，３６が正常であるものとすると、図６のモータ回転角異常検出処理を実行したときに、図示しないモータ回転角算出処理で、モータ回転角検出回路３２から入力される正弦波信号（ｓｉｎωｔ＋ｓｉｎθ）及び余弦波信号（ｓｉｎωｔ＋ｃｏｓθ）とピーク検出パルスＰｐとに基づいて算出されるｓｉｎθ及びｃｏｓθを読込み（ステップＳ２１）、読込んだｓｉｎθ及びｃｏｓθに基づいて図７に示す異常判定マップを参照することにより、ｓｉｎθ及びｃｏｓθ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、正常と判断されて異常判定フラグＦＡが“０”にリセットされる（ステップＳ２３）。
このため、図４の操舵補助制御処理では、異常判定フラグＦＡが“０”にリセットされているので、ステップＳ５からステップＳ６に移行して、モータ回転角算出処理で算出したモータ回転角θMを読込んでからモータ回転角θMを微分してモータ角速度θVを算出し（ステップＳ８）、算出したモータ角速度θVに基づいて慣性補償制御用の慣性補償値Ｉi を算出すると共に、摩擦補償制御用の摩擦補償値Ｉf を算出し（ステップＳ９）、さらに操舵トルクＴｓを微分演算してセンタ応答性改善指令値Ｉr を算出し（ステップＳ１０）、これら慣性補償値Ｉi、摩擦補償値Ｉf 及びセンタ応答性改善補償値Ｉr を操舵補助指令値ＩM *に加算して操舵補助補償値ＩM *′を算出する(ステップＳ１１)。
この操舵補助補償値ＩM *′とステップＳ７又はＳ８で読込んだモータ回転角θM とに基づいて電動モータ４のＵ相、Ｖ相及びＷ相の目標相電流値Ｉｍｕ* 、Ｉｍｖ* 及びＩｍｗ* に変換する三相分相処理を行い（ステップＳ１４）、算出した目標相電流値Ｉｍｕ* 、Ｉｍｖ* 及びＩｍｗ*と検出したモータ相電流Ｉｍｕ、Ｉｍｖ及びＩｍｗ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５の各相の電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔを算出し（ステップＳ１５）、これら各相電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔに基づくパルス幅変調信号をＦＥＴゲート駆動回路２２に出力することにより（ステップＳ１６）、このＦＥＴゲート駆動回路２２で、モータ駆動回路６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６から電動モータ５に三相駆動電流を供給して、この電動モータ５でステアリングホイール１１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１３を介して出力軸１２に伝達する。
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１１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５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ＩM *を算出するので、電動モータ５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１１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１１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１７で検出されてマイクロコンピュータ３０に入力される。このため、操舵補助指令値ＩM *も小さい値となり、電動モータ５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。
ところが、例えば車両が走行している状態で、レゾルバ１８、モータ回転角検出回路３２及びＡ／Ｄ変換器３５，３６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３２からマイクロコンピュータ３０に入力される正弦波信号（ｓｉｎωｔ＋ｓｉｎθ）及び余弦波信号（ｓｉｎωｔ＋ｃｏｓθ）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ｓｉｎθ及びｃｏｓθとの組み合わせが異常となって、これらに基づいて図７に示す異常判定マップを参照したときに、ｓｉｎθ及びｃｏｓθで表される点が斜線図示の正常領域外となり、直ちに異常判定フラグＦＡが“１”にセットされる。
このため、図４の操舵補助制御処理で、ステップＳ５に移行したときに、ステップＳ７に移行して、モータ回転角推定処理で算出されるモータ回転角推定値θMPを読込み、これをモータ回転角θMとして設定する。
このとき、図８のモータ回転角推定処理では、タイマ割込処理によって、所定時間毎に車速検出値Ｖｓ及び操舵トルクＴｓを読込み、読込んだ操舵トルクＴｓが保舵時に生じる振動状態であるか否かを判定し、保舵時に生じる振動がないときには、保舵状態ではないものと判断して、比較的大きなモータ回転角推定用ゲインＫｍLをモータ回転角推定用ゲインＫｍとして設定し（ステップＳ３３）、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ＴｓM(n)を算出する（ステップＳ３５）。この平均化処理を行うことにより、操舵トルクセンサ１７から出力される操舵トルクＴをＡ／Ｄ変換器３１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。
そして、算出した操舵トルク平均値ＴｓM(n)が不感帯内であるか否かを判定し（ステップＳ３６）、不感帯内にあるときには操舵トルク平均値ＴｓM(n)を“０”に設定して、運転者が意図しない時に不用意に電動モータ５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ＴｓM(n)が不感帯外であるときには、そのままステップＳ３８に移行する。
そして、算出される操舵トルク平均値ＴｓM(n)の前回サンプリング時の操舵トルク平均値ＴｓM(n-1)との変化量ΔＴを算出し、算出した変化量ΔＴが予め設定した上限値ΔＴｕを超えたか否かを判定し（ステップＳ３８）、ΔＴ＞ΔＴｕ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ＴｓM(n-1)に上限値ΔＴｕを加算した値を今回の操舵トルク平均値ＴｓM(n)として設定し、ΔＴ≦ΔＴｕであるときにはそのまま操舵トルク平均値ＴｓM(n)を使用する。このステップＳ３８及びＳ３９の処理によって、操舵トルク平均値ＴｓM(n)の変化量が大きいときには、変化量を上限値ΔＴｕに制限することにより、急激な操舵トルクＴの立ち上がり時にモータ回転角推定値θMPの急変を制限することができる。
その後、車速検出値Ｖｓが所定閾値ＶｓTH未満であるか否かを判定し（ステップＳ４０）、このときＶｓ＜ＶｓTHである低速走行状態又は停止状態では、算出した操舵トルク平均値ＴｓM(n)をゲイン倍（TｓM(n)・Ｋｍ／２12）し、モータ回転角変化量ΔθMとして設定する。
そして、設定されたモータ回転角変化量ΔθMを前回のサンプリング時のモータ回転角推定値θMP(n-1)に加算することにより、今回のモータ回転角推定値θMPを算出し、これを１２ｂｉｔの電気角（０〜４０９６）に変換してマイクロコンピュータ３０に内蔵するＲＡＭの所定記憶領域に更新記憶する。
このため、図４の操舵補助制御処理では、ステップＳ５からステップＳ７に移行して、モータ回転角推定値θMP(n)を読込み、このモータ回転角推定値θMP(n)に基づいて慣性補償値Ｉiを算出すると共に、三相分相処理を行って目標相電流値Ｉｍｕ* 、Ｉｍｖ* 及びＩｍｗ*を算出し、これらと電流検出回路７で検出したモータ電流Ｉｍｕ、Ｉｍｖ及びこれらに基づいて算出したＩｍｗとで電流フィードバック処理を行って電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔを算出し、これらをパルス幅変調信号に変換してＦＥＴゲート駆動回路２２に出力することにより、モータ回転角検出系が異常となっても略正確に操舵トルクＴに応じた操舵補助制御を継続することができる。
このように、操舵トルクＴｓに基づいてモータ回転角推定値θMPを算出し、このモータ回転角推定値θMPに基づいてモータ回転角検出系が異常となった後も操舵補助を継続することができる理由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の関係は、図１０に示すようになる。
制御角度（＝ステータの磁界ベクトルの向き）とロータの磁界ベクトルの方向とがずれると、その分だけトルクが発生する。このときに発生するトルクは、電動モータ５に通電する電流量に比例する。
基本的なこととして、ある程度の電流を通させながら制御角度を操舵トルクの方向に回転させることで電動モータ５を操舵トルクの方向に回転させることが可能である（操舵トルクの方向・モータ回転方向・ラック軸動作方向が全て同一とする）。
このとき、モータ５の回転角度がステアリングホイール１１に追従してこない場合、即ち電流量が足りていない場合には、ステアリングホイール１１と電動モータ５との間に角度誤差が発生することになる。
この角度誤差（変位）がトルクであり、その量は操舵トルクセンサ１７によって検出される。これは正常に電動パワーステアリング制御装置が操舵補助制御を行っている場合でも、操舵転追性以上の操舵速度で操舵された場合、電動モータ５で発生する操舵補助トルクが追いつかない区間即ち図１１に示す電動パワーステアリング装置のブロック線図におけるフィードバック量Ｑｃが小さい場合には、操舵トルクが増加し、フィードバック制御により操舵補助制御のための電流を一相大きくすることと同じである。
このように、操舵補助力が不足することで発生したトルクについては、元々電動パワーステアリング制御装置は操舵トルク量に応じて電流を通電させようと電流指令値を増加させるので、ロータは制御角度にあわせ、運転者の意図する操舵方向へ回転させることができる。逆方向に電動モータ５を回転させる場合は、トルクの方向が反転するので、上記と同様の作用が得られる。
この原理を応用して、本実施形態では、上述したように図８のモータ回転角推定処理で、電気角を代替的に求め制御角度を算出することで操舵補助制御の延命を図ることができる。
そして、車両が低速（例えば１０Ｋｍ／ｈ以下）で走行しているか又は停止している状態では、特に据え切り操舵を行った場合には、操舵転追性を求める必要性がないので、操舵トルクＴｓの微分値を加算する必要はなく、上述したように、操舵トルク平均値ＴｓM(n)を算出してゲイン倍（ＴｓM(n)・Ｋｍ／２10）し、これをモータ回転角変化量ΔθMとして設定すれば、モータ回転角検出系に異常が発生しても十分な操舵補助制御を継続することができる。
ところが、車両が所定閾値ＶｓTHを超える車速Ｖｓで高速走行している場合には、円旋回、８の字走行、スラローム走行、クランク路走行などを行っている場合があり、それなりの操舵転追性を求められるので、図８のモータ回転角推定処理では、ステップＳ４０からステップＳ４２に移行して、前記（２）式に従ってモータ回転角変化量ΔθMを算出する。このときのモータ回転角変化量ΔθMは、操舵トルク平均値ＴｓM(n)を定数倍した値（即ち操舵トルク平均値ＴM(n)に２10（＝１０２４）以下の定数Ｋを乗じた値）に位相補償値ＴｓPH及び操舵トルクを微分してセンタ応答性を改善するセンタ応答性改善値Ｔｓ′を加算した値をゲイン倍した値（即ち２-12（＝１／４０９６）以下の車両特性等を考慮したモータ回転角推定用ゲインＫｍを乗算した値）とすることにより、円旋回、８の字走行、スラローム走行、クランク路走行などでの操舵転追性を確保できる進角として算出し、算出したモータ回転角変化量Δθ M を前回のサンプリング時のモータ電気角推定値θMP(n-1)に加算して今回のモータ電気角推定値θMP(n)を算出する。
一方、車両が定常円旋回を行っていて、ステアリングホイール１１を所定角度に保持している保舵状態である場合及びラックピニオン機構１４のラック軸が左右の作動限界を表すストッパに当接した場合には、操舵トルクＴｓが振動することになる。このため、この操舵トルクＴｓの振動が図８のモータ回転角推定処理で検出されると、ステップＳ３２からステップＳ３４に移行して、モータ回転角推定用ゲインＫｍとして小さい値のゲインＫｍSが設定されると共に、前記（１）式及び（２）式の何れもゲイン倍（Ｋｍ／２12）を行っているので、ステップＳ４２で算出されるモータ回転角変化量ΔθM即ち進角量が小さい値となり、発生される操舵補助力も小さい値に抑制されるので、保舵状態及びラック軸が左右のストッパに当接している作動限界位置にある場合に発生する操舵トルクＴｓの振動を抑制することができる。
次に、本発明の第２の実施形態を図１２について説明する。
この第２の実施形態では、ステアリングホイール１１の操舵角を検出することにより、ラック軸が左右のストッパに当接している作動限界位置にあるか否かを検出して、モータ回転角推定値を補正するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態においては、図１２に示すように、ステアリングシャフト１２にステアリングホイール１１の操舵角φを検出する操舵角センサ４１を設け、この操舵角センサ４１で検出した操舵角φがマイクロコンピュータ３０に入力されると共に、マイクロコンピュータ３０で実行する図８のモータ回転角推定処理が図１３に示すように変更されていることを除いては第１の実施形態と同様の構成を有する。
マイクロコンピュータ３０で実行するモータ回転角推定処理は、図１３に示すように、前述した第１の実施形態における図８の処理において、ステップＳ４１又はステップＳ４２でモータ回転角変化量ΔθMを算出した後に、ステップＳ５０に移行して、モータ回転位置推定値補正処理を行ってから前記ステップＳ４３に移行するように変更されている。
このモータ回転角推定値補正処理は、図１４に示すように、先ず、ステップＳ５１で、操舵角センサ４１で検出した操舵角φを読込み、次いでステップＳ５２に移行して、後述する左側限界位置フラグＦＬＬが“１”にセットされているか否かを判定し、これが“０”にリセットされているときにはステップＳ５３に移行して、後述する右側限界位置フラグＦＬＲが“１”にセットされているか否かを判定し、これが“０”にリセットされているときちはステップＳ５４に移行する。
このステップＳ５４では、読込んだ操舵角φが予め設定したピニオンラック機構１４のラック軸が左側のストッパに当接する作動限界位置を表す左側限界操舵角φLに達したか否かを判定し、操舵角φが限界操舵角φLに達したときにはステップＳ５５に移行して、モータ回転角変化量ΔθMを零に設定し、次いでステップＳ５６に移行して、左側限界到達フラグＦＬＬを“１”にセットしてから図１３の前記ステップＳ４３に移行し、操舵角φが限界操舵角φLに達していないときにはステップＳ５７に移行して、限界到達フラグＦＬＬを“０”にリセットしてからステップＳ５８に移行する。
このステップＳ５８では、操舵角φが限界操舵角φRに達したか否かを判定し、操舵角φが限界操舵角φRに達したときにはステップＳ５９に移行して、モータ回転角変化量ΔθMを零に設定してからステップＳ６０に移行し、限界到達フラグＦＬＲを“１”にセットしてから前記ステップＳ４３に移行し、操舵角φが限界操舵角φRに達していないときにはステップＳ６１に移行して、限界到達フラグＦＬＲを“０”にリセットしてから処理を終了して図１３の前記ステップＳ４３に移行する。
一方、ステップＳ５１の判定結果が、左側限界到達フラグＦＬＬが“１”にセットされているとき又はステップＳ５２の判定結果が、右側限界到達フラグＦＬＲが“１”にセットされているときにはステップＳ６２に移行して、操舵角φが中立位置側に復帰する方向に変化したか否かを判定し、中立位置側に復帰していないときにはステップＳ６３に移行して、モータ回転角変化量ΔθMを“０”に設定して処理を終了してから図１３のステップＳ４３に移行し、中立位置側に復帰している場合にはステップＳ６４に移行して、限界位置フラグＦＬＬ及びＦＬＲを夫々“０”にリセットしてから処理を終了して図１３のステップＳ４３に移行する。
この第２の実施形態によると、限界位置フラグＦＬＬ及びＦＬＲが“０”にリセットされているときには、前述した第１の実施形態と同様に、ステップＳ３１〜ステップＳ４２の処理で、モータ回転角変化量ΔθMを推定して、モータ回転角推定値θMP(n)を算出することができるが、ステアリングホイール１１を操舵中に、ピニオンラック機構１４のラック軸が左（又は右）のストッパに当接して、ステアリングホイール１１のそれ以上の回転が阻止される状態となると、操舵角センサ４１で検出した操舵角φが左側限界操舵角φL（又は右側限界操舵角φR）に達することになり、ステップＳ５４からステップＳ５５に移行して（又はステップＳ５８からステップＳ５９に移行して）、モータ回転角変化量ΔθMが“０”に設定され、限界位置フラグＦＬＬ（又はＦＬＲ）が“１”にセットされることになり、このため、図１３のステップＳ４３で算出されるモータ回転角推定値θMP(n)が前回のサンプリング時の回転角推定値θMP(n-1)を維持することにより、電動モータ５の進角が行われず、電動モータ５が停止状態となる。
このステアリングホイール１１が操舵限界位置にある状態を継続すると、限界位置フラグＦＬＬ（又はＦＬＲ）が“１”にセットされていることにより、ステップＳ５２（又はステップＳ５３）からステップＳ６２に移行して、ステアリングホイール１１が中立位置側に操舵されずに、限界位置を保持する場合には、ステップＳ６３に移行して、モータ回転角変化量ΔθMが“０”に設定されるので、電動モータ５の進角が行われない状態が継続される。
この電動モータ５の進角が行われない状態から、ステアリングホイール１１を中立位置方向に戻すと、図１４の処理において、ステップＳ６２からステップＳ６４に移行して、限界位置フラグＦＬＬ及びＦＬＲを“０”にリセットすることにより、電動モータ５の進角が行われない状態が解除されて、通常の電動モータ５の駆動状態に復帰する。
このように、上記第２の実施形態によると、ステアリングホイール１１が操舵限界位置に達したときに、電動モータ５の進角が停止されることにより、操舵トルクＴｓに振動が発生することを確実に阻止されることになり、運転者に違和感を与えることを確実に防止することができる。
なお、上記第２の実施形態においては、操舵角φが限界操舵角φL又はφRに達したときに、図１４に示すモータ回転角推定値補正処理でモータ回転角変化量ΔθMを“０”に補正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く、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、車両の４輪の車輪速を検出する車輪速センサとを設け、ヨーレートセンサで検出したヨーレートψと各車輪速センサで検出した車輪速に基づいて算出したヨーレート推定値ψPとの夫々が予め設定された正常範囲内にあるときにのみモータ回転角変化量ΔθMの補正を行うようにしてもよく、この場合も、ヨーレートが大きい場合には、モータ回転角変化量ΔθMを“０”として電動モータ５の進角を停止させることで、操舵トルクＴｓに振動が発生することを阻止し、運転者に違和感を与えることを確実に防止することができる。
また、例えば車両のスタビリティファクタＫｓや、前後の荷重移動量等に基づいて車両のオーバーステア状態を検出するオーバーステア状態検出部を設け、車両がオーバーステア状態であるときにモータ回転角変化量ΔθMの補正を行って、モータ回転角変化量ΔθMを“０”として電動モータ５の進角が停止することで、安定走行を確保し、運転者に違和感を与えることを確実に防止することができる。
さらに、ヨーレートセンサ、車速センサ、横加速度センサ等の車両の運動状態量を検出する運動状態量検出手段を設けると共に、この運動状態量検出手段で検出した運動状態量から操舵角が操舵系の作動限界に達したか否かを判定する作動限界判定手段を設け、この作動限界判定手段の判定結果が、作動限界に達したときに、モータ回転角変化量ΔθMを“０”として、直前のモータ回転角推定値を維持し電動モータ５の進角を停止させることで、操舵トルクＴｓに振動が発生することを阻止し、運転者に違和感を与えることを確実に防止することができる。
次に、本発明の第３の実施形態を図１５について説明する。
この第３の実施形態では、車両のヨーレートを検出することにより、車両のスピン状態で操舵補助が助長されることを防止するようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態では、図１５に示すように、上述した第２の実施形態における操舵角センサ４１に代えて車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段としてのヨーレートセンサ５１を備え、このヨーレートセンサ５１で検出したヨーレートψがＡ／Ｄ変換器５２を介してマイクロコンピュータ３０に入力されると共に、マイクロコンピュータ３０で実行される図１３のステップＳ５０におけるモータ回転角推定値補正処理が図１６に示すように変更されている。
このモータ回転角推定値補正処理は、先ず、ステップＳ７１で、後述するスピン状態フラグＦＳＰが“１”にセットされているか否かを判定し、スピン状態フラグＦＳＰが“０”にリセットされているときにはステップＳ７２に移行して、ヨーレートセンサ５１で検出したヨーレートψを読込み、次いでステップＳ７３に移行して、ヨーレートψの絶対値｜ψ｜が予め設定した限界閾値ψTHを超えているか否かを判定し、｜ψ｜≦ψTHであるときには、ステップＳ７４に移行して、スピン状態フラグＦＳＰを“０”にリセットしてから処理を終了して図１３の前記ステップＳ４３に移行し、｜ψ｜＞ψTHであるときにはステップＳ７５に移行して、モータ回転角変化量ΔθMを零に設定してからステップＳ７６に移行して、スピン状態フラグＦＳＰを“１”にセットしてから処理を終了して図１３のステップＳ４３に移行する。
また、前記ステップＳ７１の判定結果が、スピン状態フラグＦＳＰが“１”にセットされているときには、ステップＳ７７に移行して、モータ回転角変化量ΔθMが中立位置方向に戻っているか否かを判定し、中立方向に戻っていないときにはステップＳ７８に移行して、モータ回転角変化量ΔθMを“０”に設定してから処理を終了して図１３のステップＳ４３に戻り、中立方向に戻っているときにはステップＳ７９に移行して、スピン状態フラグＦＳＰを“０”にリセットしてから処理を終了して図１３のステップＳ４３に移行する。
この第３の実施形態においては、モータ回転角検出系が異常となったときに、図１３に示すモータ回転角推定処理におけるステップＳ４１又はステップＳ４２でモータ回転角変化量ΔθM(n)を算出したときに、ステップＳ５０に移行して、図１６に示すモータ回転角推定値補正処理を実行する。
このモータ回転角推定値補正処理では、ヨーレートセンサ５１で検出したヨーレートψを読込み（ステップＳ６２）、車両が通常旋回走行を行っていて、読込んだヨーレートψが小さい場合には、｜ψ｜≦ψTHとなるので、ステップＳ６４に移行してスピン状態フラグＦＳＰを“０”にリセットしてからステップＳ４３に移行することにより、前述した第１及び第２の実施形態と同様に、ステップＳ４１又はステップＳ４２で算出されたモータ回転角変化量ΔθMを前回サンプリング時のモータ回転角推定値θMP(n-1)に加算して今回のモータ回転角推定値θMP(n)を算出し、これに基づいて操舵補助制御が継続される。
ところが、ステアリングホイール１１の操舵角速度が大きくなるか又は車速Ｖｓが増加することにより、車両に発生するヨーレートψが大きくなって、スピン状態となると、ヨーレートψの絶対値｜ψ｜が所定閾値ψTHより大きくなって、ステップＳ６３からステップＳ６５に移行して、モータ回転角変化量ΔθMが零に設定されていることにより、前述した第２の実施形態と同様に、電動モータ５の進角が停止されることにより、電動モータ５が停止する。このため、車両のスピン方向への切り増し方向には操舵が重くなるが、この車両のスピン状態では、通常スピン状態を脱するために、ステアリングホイール１１を中立方向に戻すことになる。このため、ステップＳ７１からステップＳ７７を経てステップＳ７９に移行して、スピン状態フラグＦＳＰを“０”にリセットしてから図１３のステップＳ４３に移行することになり、モータ回転角変化量ΔθMが“０”に補正されない状態に復帰するので、そのときの操舵トルクＴｓの方向に応じてスピンを解消する方向の操舵補助力を発生することが可能となる。
このように、上記第３の実施形態によれば、車両がスピン状態に陥ったときには、モータ回転角推定値θMP(n)の増加を補正することにより電動モータ５の進角を停止して、電動モータ５を停止状態とすることにより、スピン状態が助長されることを確実に回避して、安全走行を行うことができると共に、ステアリングホイール１１がスピン状態を回避するために中立位置方向に操舵されたときに、電動モータ５の進角停止状態が直ちに解除されて、スピン状態を回避するための操舵補助力を発生することができる。
なお、上記第３の実施形態においては、車両に発生するヨーレートをヨーレートセンサ５１で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く、ヨーレートセンサ５１を省略して、車両の４輪の車輪速を検出する車輪速センサを設け、各車輪速センサで検出した車輪速に基づいてヨーレートを算出するようにしてもよい。
また、上記第３の実施形態においては、ヨーレートψの絶対値｜ψ｜が設定閾値ψTHを超えたときに、モータ回転角推定値θMP(n)の増加を補正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く、車両の４輪に車輪速センサを設け、各車輪速センサで検出される各輪の車輪速に基づいて車両のヨーレートを推定し、推定したヨーレート推定値ψPとヨーレートセンサ５１で検出したヨーレートψとの偏差Δψを算出し、算出した偏差Δψが所定閾値ΔψTH以上であるときにはヨーレートセンサ５１に異常が発生しているものと判断して、図１６に示すモータ回転角推定値補正処理の実行を停止させるフェールセーフ機能を付加するようにしてもよい。同様に、ヨーレートψを４輪の車輪速センサの車輪速検出値に基づいて算出している場合には、別途ヨーレートセンサを設けることにより、両者で検出したヨーレートの偏差Δψが所定設定値ΔψTH以上であるときにはヨーレート検出異常と判断して、図１６に示すモータ回転角推定値補正処理の実行を停止させるフェールセーフ機能を付加するようにしてもよい。
さらに、例えば車両のスタビリティファクタＫｓや、前後の荷重移動量等に基づいて車両のオーバーステア状態を検出するオーバーステア状態検出部を設け、車両がオーバーステア状態であるときにモータ回転角変化量ΔθMの補正を行って、モータ回転角変化量ΔθMを“０”として電動モータ５の進角が停止することで、安定走行を確保し、運転者に違和感を与えることを確実に防止することができる。
さらに、ヨーレートセンサ、車速センサ、横加速度センサ等の車両の運動状態量を検出する運動状態量検出手段を設けると共に、この運動状態量検出手段で検出した運動状態量から操舵角が操舵系の作動限界に達したか否かを判定する作動限界判定手段を設け、この作動限界判定手段の判定結果が、作動限界に達したときに、モータ回転角変化量ΔθMを“０”として、直前のモータ回転角推定値を維持し電動モータ５の進角を停止させることで、操舵トルクＴｓに振動が発生することを阻止し、運転者に違和感を与えることを確実に防止することができる。
さらにまた、上記第１〜第３の実施形態においては、レゾルバ１８及びモータ回転角検出回路３２を含むモータ回転角検出系の異常を、ｓｉｎθ及びｃｏｓθ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く、ｓｉｎθ系とｃｏｓθ系とがショートしたときには、ｓｉｎ2θ＋ｃｏｓ2θ＝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く、この場合には、ｓｉｎθとｃｏｓθ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度にモータ回転角推定値θMP(n)を補正するようにしてもよい。
また、上記第１〜第３の実施形態においては、ｓｉｎθ及びｃｏｓθをマイクロコンピュータ３０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く、モータ回転角検出回路３２内でｓｉｎθ及びｃｏｓθを算出するようにしてもよく、さらにはモータ回転角検出手段としてレゾルバ１８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５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ｓｉｎθ及びｃｏｓθ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ｓｉｎθ及びｃｏｓθが例えば電圧として出力される場合には、マイクロコンピュータ３０でｓｉｎθ及びｃｏｓθ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、ｓｉｎθ及びｃｏｓθの何れか一方の振幅が設定範囲外となったときに、ｓｉｎθ又はｃｏｓθ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ｃｏｓθの系統が正常であるものとすると、ｓｉｎθ及びｃｏｓθの座標系においては、ｃｏｓθ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、ｃｏｓθが最大値となったときにモータ回転角推定値θMP(n)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よいが、ピーク値が予め分かっている場合にはそのピーク値に達したか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い。
このように、ｓｉｎθ及びｃｏｓθ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モータ回転角推定値θMP(n)の補正値として採用することもできる。
また、モータの回転位置検出手段として、図１７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Ｕ相、Ｖ相及びＷ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７１ｕ、７１ｖ及び７１ｗを適用する場合には、これら極位置センサ７１ｕ、７１ｖ及び７１ｗから出力される相検出信号ＳＵ、ＳＶ及びＳＷが図１８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ＳＵ、ＳＶ及びＳＷに基づいて異常となった１つの極位置センサ７１ｉ（ｉ＝ｕ、ｖ、ｗ）を検出することができる。
すなわち、各相検出信号ＳＵ、ＳＶ及びＳＷのオンオフ状態で表される通電状態は図１８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いる。
この状態で、例えばＵ相の極位置センサ７１ｕがハイレベルで固着した場合には、図１９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Ｕ相検出信号がハイレベル、Ｖ相検出信号がハイレベル、Ｗ相検出信号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が、本来Ｕ相検出信号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、Ｖ相検出信号及びＷ相検出信号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”が一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。
また、Ｕ相検出信号がローレベルで固着した場合も同様に、図２０に示すように、本来Ｕ相出力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、Ｖ相検出信号及びＷ相検出信号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”が一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。
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７１ｕ〜７１ｗ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。
なおさらに、前述した第１〜第３の実施形態で算出したモータ回転角推定値θMP(n)の補正を行うには、例えば特願２００４−３１２８３４号公報に記載されているように、３以上の相を有するブラシレスＤＣモータの相電圧又は線間電圧を検出する電圧検出回路と、前記モータの電流を検出する電流検出回路と、前記相電圧又は線間電圧と前記電流と前記モータの巻線抵抗値と巻線インダクタンス値とから前記モータの各相逆起電圧を算出する各相逆起電圧検出回路と、前記各相逆起電圧の内の最大値となる逆起電圧を検出してモータのロータの角速度ωを算出する角速度算出部と、ロータの電気角θを算出するロータ位置推定部とを設けることにより、ロータ位置を推定して算出したロータの電気角θに基づいて前記第１〜第３の実施形態で算出したモータ回転角推定値θMP(n)を補正するようにしてもよい。
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３０を使用して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く、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ハードウェア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３０で操舵補助制御処理を実行し、ＦＥＴゲート駆動回路２２でパルス幅制御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く、マイクロコンピュータ３０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、このマイクロコンピュータ３０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。
さらにまた、上記第１〜第３の実施形態においては、補正値としてΔθM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く、モータ回転角推定値θMP(n)の増加量を極めて小さい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よい。
なおさらに、上記第１〜第３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ＴｓMを使用してモータ回転角変化量ΔθMを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く、操舵トルクＴｓそのものを入力値としてモータ回転変化量ΔθMを算出するようにしてもよく、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。
また、上記第１〜第３の実施形態においては、車速Ｖｓが低車速であるか高車速であるかによってモータ回転角変化量ΔθMを算出する（１）式及び（２）式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く、（２）式を下記（３）式に変更して、位相補償値ＴｓPH及びセンタ応答性改善値Ｔｓ′に乗算する速度ゲインＫV1及びＫV2を車速Ｖｓが“０”のときに“０”で車速Ｖｓが高くなるほど大きい値とするようにしてもよい。
ΔθM＝（ＴｓM(n)・Ｋ／２10＋ＫV1・ＴｓPH＋ＫV2・Ｔｓ′）・Ｋｍ／２12…（３）
本発明の一実施形態を示す概略構成図である。 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１の制御装置の具体的構成を示すブロック図である。 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。 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。 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６で使用する異常判定マップを示す説明図である。 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推定処理を手順の一例を示すフローチャートである。 モータ回転角推定処理手順の機能ブロック図である。 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。 電動パワーステアリング制御装置のブロック線図である。 本発明の第２の実施形態を示す制御装置の具体例を示すブロック図である。 第２の実施形態における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推定処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１１のモータ回転角推定値補正処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３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。 第３の実施形態における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推定値補正処理手順の一例を示すフローチャートである。 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。 ３相検出信号を示す信号波形図である。 Ｕ相検出信号がハイレベル固着したときの信号波形図である。 Ｕ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。
符号の説明
１…車載バッテリ、３…制御装置、５…電動モータ、６…モータ駆動回路、１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１３…減速装置、１７…トルクセンサ、１８…レゾルバ、２１…インバータ回路、２２…ＦＥＴゲート駆動回路、３０…マイクロコンピュータ、３２…モータ回転角検出回路、３３…車速センサ、４１…操舵角センサ、５１…ヨーレートセンサ、７１ｕ〜７１ｗ…極位置検出センサ

Claims (19)

  1. 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を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、
    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、該モータ回転角異常検出手段でモータ回転角検出手段の異常を検出したときに、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクを入力値とし、当該入力値にモータ回転角推定用ゲインを乗算してモータ回転角変化量を算出し、算出したモータ回転角変化量を前回サンプリング時のモータ回転角推定値に加算してモータ回転角推定値を算出するモータ回転角推定手段とを備え、前記モータ駆動手段は、モータ回転角異常検出手段でモータ回転角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、前記モータ回転角推定手段で推定したモータ回転角推定値を選択する選択手段を備え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. 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を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、
    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、該モータ回転角異常検出手段でモータ回転角検出手段の異常を検出したときに、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルク及び当該操舵トルクを基に算出される演算値の少なくとも一方を入力値とし、当該入力値にモータ回転角推定用ゲインを乗算してモータ回転角変化量を算出し、算出したモータ回転角変化量を前回サンプリング時のモータ回転角推定値に加算してモータ回転角推定値を算出するモータ回転角推定手段とを備え、前記モータ駆動手段は、モータ回転角異常検出手段でモータ回転角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、前記モータ回転角推定手段で推定したモータ回転角を選択する選択手段を備えていることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
  3. 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を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、
    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、該モータ回転角異常検出手段でモータ回転角検出手段の異常を検出したときに、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクを入力値として前記電動モータの回転角を推定するモータ回転角推定手段とを備え、前記モータ駆動手段は、モータ回転角異常検出手段でモータ回転角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、前記モータ回転角推定手段で推定したモータ回転角を選択する選択手段を備え、
    前記モータ回転角推定手段は、前記入力値を前処理する入力値前処理部と、該前処理部の出力信号にモータ回転角推定ゲインを乗算してモータ回転角変化量を算出する進角演算部と、該進角演算部から出力されるモータ回転角変化量と前回サンプリング時のモータ回転角推定値とを加算してモータ回転角推定値を算出する電気角演算部とを備え、
    前記入力値前処理部は、前記入力値に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去処理部と、該ノイズ除去処理部から出力される処理値に含まれるモータ回転角度推定に不要となる操舵補助制御における不感帯を除去する不感帯除去部と、該不感帯除去部の出力値の変化率を制限するリミッタ部とを少なくとも含んで構成され
    ていることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
  4. 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を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、
    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、該モータ回転角異常検出手段でモータ回転角検出手段の異常を検出したときに、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルク及び当該操舵トルクを基に算出される演算値の少なくとも一方を入力値として前記電動モータの回転角を推定するモータ回転角推定手段とを備え、前記モータ駆動手段は、モータ回転角異常検出手段でモータ回転角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、前記モータ回転角推定手段で推定したモータ回転角を選択する選択手段を備え、
    前記モータ回転角推定手段は、前記入力値を前処理する入力値前処理部と、該前処理部の出力信号にモータ回転角推定ゲインを乗算してモータ回転角変化量を算出する進角演算部と、該進角演算部から出力されるモータ回転角変化量と前回サンプリング時のモータ回転角推定値とを加算してモータ回転角推定値を算出する電気角演算部とを備え、
    前記入力値前処理部は、前記入力値に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去処理部と、該ノイズ除去処理部から出力される処理値に含まれるモータ回転角度推定に不要となる操舵補助制御における不感帯を除去する不感帯除去部と、該不感帯除去部の出力値の変化率を制限するリミッタ部とを少なくとも含んで構成され
    ていることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
  5. 前記入力値前処理部は、車両の車速を検出する車速検出手段を有し、該車速検出手段で検出した車速に基づいて操舵追従性を高める必要性の有無を判定し、高操舵追従性を必要とするときに操舵追従性を向上させる入力値を選択することを特徴とする請求項３又は４に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  6. 前記入力値前処理部は、車両の車速を検出する車速検出手段を有し、該車速検出手段で検出した車速に基づいて前記モータ回転角推定用ゲインを変化させるパラメータ設定手段を有することを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  7. 前記入力値前処理部は、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクの保舵時における振動の有無を検出し、振動が有るときに振動が無いときに比較して前記モータ回転角推定ゲインを小さく設定することを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  8. 前記モータ回転角推定手段は、推定したモータ回転角推定値の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モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を操舵が中立位置側に戻ると判断されるまで継続する推定値補正手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の電動パワーステアリング制御装置。
  9. 前記要補正状態検出手段は、前記操舵系の操舵角を検出する操舵角検出手段で構成され、前記推定値補正手段は、前記操舵角検出手段で検出した操舵角が当該操舵系の作動限界に達したときに前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を前記操舵角が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されてい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制御装置。
  10. 前記要補正状態検出手段は、前記操舵系の操舵角を検出する操舵角検出手段、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段及び車両の４輪の車輪速度を検出する車輪速検出手段で構成され、前記推定値補正手段は、前記車輪速検出手段で検出した４輪の車輪速度に基づいてヨーレート推定値を算出し、算出したヨーレート推定値と前記ヨーレート検出手段で検出したヨーレート検出値との偏差が所定値以内であり、且つ前記操舵角検出手段で検出した操舵角が当該操舵系の限界操舵角に達したときに前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を前記操舵角が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されてい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制御装置。
  11. 前記要補正状態検出手段は、前記操舵系の操舵角を検出する操舵角検出手段及び車両のオーバーステア状態を検出するオーバーステア状態検出手段で構成され、前記推定値補正手段は、前記オーバーステア状態検出手段でオーバーステア状態を検出したときに、前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を前記操舵角が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されてい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制御装置。
  12. 前記要補正状態検出手段は、前記操舵系の操舵角を検出する操舵角検出手段及び車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段で構成され、前記推定値補正手段は、前記ヨーレート検出手段で検出したヨーレート検出値が設定値以上であるときに、前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を前記操舵角が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されてい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制御装置。
  13. 前記要補正状態検出手段は、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段及び車両の４輪の車輪速度を検出する車輪速検出手段で構成され、前記推定値補正手段は、前記車輪速検出手段で検出した４輪の車輪速度に基づいてヨーレート推定値を算出し、算出したヨーレート推定値と前記ヨーレート検出手段で検出したヨーレート検出値との偏差が所定値以内であり、且つヨーレート検出値及びヨーレート推定値の何れか一方が設定値以上であるときに、前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を操舵が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されてい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制御装置。
  14. 前記要補正状態検出手段は、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段及び車両のオーバーステア状態を検出するオーバーステア状態検出手段で構成され、前記推定値補正手段は、前記オーバーステア状態検出手段でオーバーステア状態を検出し、且つヨーレート検出値が設定値以上であるときに、前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を前記操舵が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されてい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制御装置。
  15. 前記推定値補正手段は、ヨーレート、車速、横加速度等の車運動状態を検出する運動状態検出手段と、該運動状態検出手段で検出した車両運動量に基づいて操舵角が操舵系の作動限界に達したか否かを判定する作動限界判定手段とで構成され、前記推定値補正手段は、前記作動限界判定手段の判定結果が作動限界に達したときに、前記モータ回転角推定値に対して直前のモータ回転角推定値を維持する補正を行い、当該補正を前記操舵が中立位置側に戻ると判断されるまで継続するように構成されてい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制御装置。
  16. 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、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、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、前記推定値補正手段は、要補正状態であるときに、そのときの電気角で、モータ回転角推定値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８に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  17. 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、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が“１”であるか否かを検出することにより両波のショートを検出し、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、前記推定値補正手段は、要補正状態であるときに、そのときの電気角で、モータ回転角推定値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８に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  18. 前記電動モータは多相ブラシレスモータで構成され、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、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、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、前記推定値補正手段は、要補正状態であるときに、該当する極位置信号配列の電気角で、前記モータ回転角推定値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８に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  19. 前記電動モータの端子電圧及び通電電流に基づいて逆起電圧を算出し、算出した逆起電圧に基づいてモータ回転を推定する補助モータ回転角推定手段を有し、該補助モータ回転角推定手段で推定したモータ回転角推定値に基づいて前記モータ回転角推定手段で推定したモータ回転角推定値を補正する推定値補正手段を備えてい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制御装置。
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