JP6965697B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

従来、車両の操舵機構に入力される操舵トルクに基づいてモータのトルクをアシスト力として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の駆動源となるモータにブラシレスモータが採用されることが多くなっており、操舵制御装置は、レゾルバ等の回転角センサにより３６０°の範囲内の相対角で検出されるモータの電気角に基づいてその作動を制御する。

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を用いてモータの駆動を制御するセンサレス制御を実行するものがある（例えば特許文献１，２）。

特開２０１６−１１３０３１号公報 特開２０１２−２３２６２４号公報

ところで、ＥＰＳでは、操舵機構を構成するラック軸の端部（ラックエンド）がラックハウジングに当たる操舵角を、ステアリングホイールの切れ角の上限値として予め機械的に定めている。また、多くの場合、例えばステアリング中立位置にある状態での回転角を基準（原点）としてモータの回転数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲の絶対角でモータの回転角（モータ絶対角）を検出しており、転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角（制御舵角）を当該モータ絶対角に対応させて検出している。そして、制御舵角がエンド近傍の角度を示す場合に、アシスト力を減少させる補償制御等を実行することで、操舵機構に過大な応力が作用することを抑制している。

一方、誘起電圧に基づいて演算される推定電気角の検出精度は、検出電気角に比べて高くないため、センサレス制御の実行時には、正確な制御舵角を検出できない。その結果、例えばラックエンドがラックハウジングに当たった状態でモータから大きなアシスト力が付与され、操舵機構に過大な応力が作用するおそれがある。

なお、こうした問題は、センサレス制御の実行時に限らず、回転角センサにより検出される検出電気角に基づいてモータの作動を制御する通常制御時でも、例えば検出電気角が実際の電気角からずれるような異常が発生した場合等には、同様に発生し得る。

本発明の目的は、正確な制御舵角を検出できない場合にエンド当て状態を検知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転舵軸を往復動させるアシスト力が付与される操舵装置を制御対象とし、前記アシスト力が発生するように前記モータの作動を制御する制御部を備えたものにおいて、前記モータに発生する誘起電圧値を演算する誘起電圧値演算部と、トルクセンサにより検出される操舵トルクが前記転舵軸を往復動可能な所定トルク以上である状態で、所定短時間内の前記誘起電圧値の減少量が大きい場合に、前記転舵軸の軸方向移動が機械的に規制されるエンド当て状態であると判定するエンド当て判定部とを備えた。

エンド当て時には、機械的に転舵軸の軸方向移動が規制されることで、入力される操舵トルクにより軸方向移動していた転舵軸が急停止する。このとき、モータは、転舵軸の軸方向移動に応じて回転していた状態から急停止するため、短時間で誘起電圧が大きく減少する。この点を踏まえ、上記構成では、操舵トルクが所定トルク以上である状態で、所定短時間内の誘起電圧の減少量が大きい場合に、エンド当て状態であると判定することで、正確な制御舵角を検出できない場合にもエンド当て状態であることを検知できる。

上記操舵制御装置において、前記制御部は、前記エンド当て状態であると判定された場合には、前記エンド当て状態であると判定されない場合に比べ、前記モータで発生すべき目標アシスト力を減少させる補償制御を実行する補償部を備えることが好ましい。

上記構成によれば、エンド当て状態であると判定された場合にアシスト力を減少させる補償制御が実行されるため、例えばエンド当て状態で大きなアシスト力を付与して操舵機構に過大な応力が作用することを抑制できる。

上記操舵制御装置において、前記誘起電圧値に基づいて前記モータの電気角を演算する回転角推定部を備え、前記制御部は、前記回転角推定部により演算される推定電気角に基づいて前記モータの作動を制御するセンサレス制御を実行可能なものであって、前記エンド当て判定部は、前記センサレス制御の実行時に前記操舵トルク及び前記誘起電圧値に基づいてエンド当て判定を行うことが好ましい。

多くの場合、誘起電圧に基づいて演算される推定電気角の検出精度は、回転角センサにより検出される電気角に比べて検出精度が高くないため、センサレス制御の実行時には、正確な制御舵角を検出できない。そのため、上記構成のようにセンサレス制御の実行時に、操舵トルク及び誘起電圧値に基づいてエンド当て判定を行う構成を適用する効果は大である。

本発明によれば、正確な制御舵角を検出できない場合にエンド当て状態を検知できる。

電動パワーステアリング装置の概略構成図。 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。 電流指令値演算部のブロック図。

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、制御対象となる操舵装置としての電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１は、運転者によるステアリングホイール２の操作に基づいて転舵輪３を転舵させる操舵機構４と、操舵機構４にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するアシスト機構５とを備えている。

操舵機構４は、ステアリングホイール２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の回転に応じて軸方向に往復動する転舵軸としてのラックシャフト１２と、ラックシャフト１２が往復動可能に挿通される略円筒状のラックハウジング１３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２側から順にコラムシャフト１１ａ、インターミディエイトシャフト１１ｂ、及びピニオンシャフト１１ｃを連結することにより構成されている。

ラックシャフト１２とピニオンシャフト１１ｃ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おり、ラックシャフト１２に形成されたラック歯とピニオンシャフト１１ｃに形成されたピニオン歯とが噛合されることでラックアンドピニオン機構１７が構成されている。また、ラックシャフト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３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、ＥＰＳ１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１７によりラックシャフト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３の転舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

なお、ラックエンド１８がラックハウジング１３の左端に当接する位置が右方向に最大限操舵可能な位置であり、同位置が右側のラックエンド位置に相当する。また、ラックエンド１８がラックハウジング１３の右端に当接する位置が左方向に最大限操舵可能な位置であり、同位置が左側のラックエンド位置に相当する。そして、ラックシャフト１２が右側又は左側のラックエンド位置に位置する状態が、ラックシャフト１２の軸方向移動が機械的に規制されるエンド当て状態となる。

アシスト機構５は、操舵機構４に対して付与する動力（アシスト力）の発生源であるモータ４０を備えている。例えばモータ４０は、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づき回転するブラシレスモータである。モータ４０の回転軸４１は、減速機構４２を介してコラムシャフト１１ａに連結されている。アシスト機構５は、モータ４０の回転軸４１の回転力を減速機構４２を介して、ラックシャフト１２を軸方向に往復直線運動させる力に変換する。このラックシャフト１２に付与される軸方向の力が動力（アシスト力）となり、転舵輪３の転舵角を変化させる。

モータ４０には、その駆動を制御する操舵制御装置５０が接続されている。操舵制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づき、モータ４０の制御量である電流の供給を制御することによって、モータ４０の作動を制御する。各種のセンサとしては、例えばトルクセンサ６０、回転角センサ６１、及び車速センサ６２がある。トルクセンサ６０は、コラムシャフト１１ａに設けられている。回転角センサ６１は、モータ４０に設けられている。トルクセンサ６０は、運転者のステアリングの操作によりステアリングシャフト１１に変化を伴って生じる操作状態量である操舵トルクＴｒｑを検出する。回転角センサ６１は、モータ４０の回転軸４１の回転角を３６０°の範囲内の検出電気角θｍａとして検出する。車速センサ６２は、車両の走行速度である車速値Ｖを検出する。

次に、電動パワーステアリング装置１の電気的構成について説明する。
図２に示すように、操舵制御装置５０は、モータ４０の駆動に必要なモータ制御信号を生成する制御部としてのマイコン（マイクロコンピュータ）５１と、そのモータ制御信号に基づいてモータ４０に電流を供給する駆動回路５２とを備えている。マイコン５１は、トルクセンサ６０、回転角センサ６１、車速センサ６２の検出結果を取り込む。また、マイコン５１は、駆動回路５２とモータ４０との間の給電線Ｗ１ｕ〜Ｗ１ｗに設けられた電流センサ５３ｕ〜５３ｗからモータ４０の各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗを取り込む。また、マイコン５１は、マイコン５１と駆動回路５２との間の信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗに設けられた電圧センサ５４ｕ〜５４ｗからモータ４０の各相端子電圧値Ｖｕ〜Ｖｗを示す検出信号Ｓｕ〜Ｓｗを取り込む。そして、マイコン５１は、各状態量に基づいて、駆動回路５２をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動させるＰＷＭ駆動信号α１〜α６としてモータ制御信号を生成し、駆動回路５２に対して出力する。

駆動回路５２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５２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（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４０の各相のコイル５５ｕ〜５５ｗにそれぞれ接続されている。駆動回路５２では、マイコン５１が出力するＰＷＭ駆動信号α１〜α６に基づいてスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のオンオフが切り替えられることによって、直流電源（電源電圧「＋Ｖｃｃ」）から供給される直流電圧が三相の交流電圧に変換される。この変換された三相交流電圧が給電線Ｗ１ｕ〜Ｗ１ｗを介してモータ４０の各相のコイル５５ｕ〜５５ｗに供給されることによりモータ４０が駆動する。

スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６の各中点Ｐｕ〜Ｐｗには、電圧センサ５４ｕ〜５４ｗがそれぞれ接続されている。電圧センサ５４ｕ〜５４ｗは、各相の端子電圧の検出値を分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を通じてそれぞれ分圧し、それらの分圧値を検出信号Ｓｕ〜Ｓｗとして信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗを介してそれぞれマイコン５１に対して出力する。

次に、マイコン５１の機能について詳しく説明する。マイコン５１は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ（Central Processing Unit））及びメモリをそれぞれ備えており、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが所定の制御周期で繰り返し実行することによって、モータ４０の作動が制御される。

図３に示すように、マイコン５１は、モータ４０で発生すべき目標アシスト力に対応した電流量の目標値である電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を演算する電流指令値演算部７０と、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に対応するＰＷＭ駆動信号α１〜α６を生成する制御信号生成部７１とを備えている。

電流指令値演算部７０には、車速値Ｖ及び操舵トルクＴｒｑがそれぞれ入力される。また、電流指令値演算部７０には、後述するように電気角θｍ、誘起電圧値Ｅ及び異常検出信号Ｓｅがそれぞれ入力される。そして、電流指令値演算部７０は、これらの各状態量に基づいて、後述するようにｄ／ｑ座標系におけるｑ軸上の電流指令値であるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算する。なお、本実施形態では、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を「０（零値）」に固定している。

制御信号生成部７１には、電流指令値演算部７０で生成されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ、及び電気角θｍがそれぞれ入力される。制御信号生成部７１は、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ及び電気角θｍに基づいて、モータ４０の実電流値をｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従させるべ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を生成し、駆動回路５２に対して出力する。なお、電気角θｍとして、回転角センサ６１の検出結果である検出電気角θｍａ及び後述の回転角推定部７７で演算される推定電気角θｍｂの何れかが入力される。

具体的には、制御信号生成部７１は、ｄ／ｑ変換部７２、フィードバック制御部（以下「Ｆ／Ｂ制御部」という）７３、ｄ／ｑ逆変換部７４、及びＰＷＭ変換部７５を有している。ｄ／ｑ変換部７２には、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ及び電気角θｍがそれぞれ入力される。ｄ／ｑ変換部７２は、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４０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７３には、電流指令値演算部７０の処理を通じて生成されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊から、ｄ／ｑ変換部７２の処理を通じて生成されたｄ軸電流値Ｉｄ及び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ΔＩｄ，ΔＩｑがそれぞれ入力される。Ｆ／Ｂ制御部７３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。

ｄ／ｑ逆変換部７４には、Ｆ／Ｂ制御部７３の処理を通じて生成されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊と、電気角θｍとがそれぞれ入力される。ｄ／ｑ逆変換部７４は、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７５には、ｄ／ｑ逆変換部７４の処理を通じて生成された各相電圧指令値Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊がそれぞれ入力される。ＰＷＭ変換部７５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ＰＷＭ駆動信号α１〜α６は、駆動回路５２の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る。これにより、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に基づくアシスト力が操舵機構４に付与される。

ここで、本実施形態のマイコン５１は、回転角センサ６１で正常値を検出できなくなる異常が生じた場合、検出電気角θｍａを用いる替わりに、演算に基づいて推定される推定電気角θｍｂを用いてモータ４０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。

詳しくは、マイコン５１は、端子電圧値演算部７６、回転角推定部７７、異常検出部７８、及び回転角選択部７９を有している。端子電圧値演算部７６には、電圧センサ５４ｕ〜５４ｗの検出信号Ｓｕ〜Ｓｗがそれぞれ入力される。端子電圧値演算部７６は、検出信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づいて、モータ４０の各相端子電圧値Ｖｕ〜Ｖｗを演算する。

回転角推定部７７には、端子電圧値演算部７６の処理を通じて生成された各相端子電圧値Ｖｕ〜Ｖｗ、操舵トルクＴｒｑ、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７７は、各相端子電圧値Ｖｕ〜Ｖｗ、操舵トルクＴｒｑ、及び各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗに基づいて、後述するように推定電気角θｍｂを演算する。

異常検出部７８には、検出電気角θｍａが入力される。異常検出部７８は、検出電気角θｍａに基づいて、回転角センサ６１で正常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７８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５１の制御周期や、回転角センサ６１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７９には、回転角推定部７７の処理を通じて生成された推定電気角θｍｂ、異常検出部７８の処理を通じて生成された異常検出信号Ｓｅ、及び検出電気角θｍａがそれぞれ入力される。回転角選択部７９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６１で異常が生じていない場合、検出電気角θｍａを電気角θｍとして生成する。この場合、制御信号生成部７１では、電気角θｍとして検出電気角θｍａを用いて各種演算が実行される。

一方、回転角選択部７９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６１で異常が生じている場合、回転角センサ６１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を電気角θｍとして生成する。この場合、制御信号生成部７１では、電気角θｍとして推定電気角θｍｂを用いて各種演算が実行される。

次に、回転角推定部７７の構成について詳細に説明する。
図４に示すように、回転角推定部７７は、モータ４０で発生する誘起電圧（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８０と、操舵トルクＴｒｑ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８１とを有している。また、回転角推定部７７は、第１推定電気角演算部８０及び第２推定電気角演算部８１の何れの演算結果を用いて推定電気角θｍｂを演算するか切り替える切り替え部８２と、第１加算角度Δθｍ１及び第２加算角度Δθｍ２の何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８３とを有している。

詳しくは、回転角推定部７７は、誘起電圧値Ｅを演算するための相誘起電圧値演算部８４及び誘起電圧値演算部８５を有している。相誘起電圧値演算部８４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８４は、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ、及び各相端子電圧値Ｖｕ〜Ｖｗに基づいて、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。相誘起電圧値演算部８４は、モータ４０の各相のコイル５５ｕ〜５５ｗの抵抗値を考慮して各相誘起電圧値ｅｕ，ｅｖ，ｅｗを演算する。誘起電圧値演算部８５には、各相誘起電圧値演算部８４の処理を通じて生成された各相誘起電圧値ｅｕ，ｅｖ，ｅｗ、及び推定電気角θｍｂの前回値（一制御周期前に演算された値）がそれぞれ入力される。誘起電圧値演算部８５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ｄ／ｑ座標系上の値に変換し、２相の誘起電圧値ｅｄ，ｅｑを演算する。そして、誘起電圧値演算部８５は、２相の誘起電圧値ｅｄ，ｅｑの２乗和の平方根として誘起電圧値（絶対値）Ｅを演算する。

また、回転角推定部７７は、角速度演算部８６を有している。角速度演算部８６には、誘起電圧値演算部８５の処理を通じて生成された誘起電圧値Ｅが入力される。角速度演算部８６は、誘起電圧値Ｅに基づいて、モータ４０の検出電気角θｍａの変化であるモータ４０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８０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（逆起定数）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８０は、推定角速度ωｅに基づいて、一制御周期における推定電気角θｍｂの変化量である加算量を示す第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８０には、操舵トルクＴｒｑも入力されており、操舵トルクＴｒｑの正負をモータ４０の回転方向とみなして、第１加算角度Δθｍ１の正負を設定する。

第２推定電気角演算部８１には、操舵トルクＴｒｑが入力される。第２推定電気角演算部８１は、操舵トルクＴｒｑに基づいて、一制御周期における推定電気角θｍｂの変化量である加算量を示す第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８１には、操舵トルクＴｒｑと第２加算角度Δθｍ２との関係を示すマップＭ１が設けられている。そして、第２推定電気角演算部８１は、マップＭ１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Ｔｒｑの正負に基づいて、第２加算角度Δθｍ２の正負を設定する。なお、マップＭ１の一例として、操舵トルクＴｒｑ（の絶対値）が所定の第１トルクＴｒｑ１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Ｔｒｑが第１トルクＴｒｑ１よりも大きく第２トルクＴｒｑ２以下の領域では操舵トルクＴｒｑの増加に比例して増加し、第２トルクＴｒｑ２よりも大きな領域では一定値となる。

切り替え部８２には、誘起電圧値演算部８５の処理を通じて生成された誘起電圧値Ｅが入力される。切り替え部８２は、誘起電圧値Ｅが閾電圧値Ｅｔｈ（正値）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８２は、誘起電圧値Ｅが閾電圧値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、本実施形態の閾電圧値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が閾電圧値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が閾電圧値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（非低操舵速度状態）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（低くない）状態を想定している。

積算部８３には、切り替え部８２の処理を通じて設定される第１加算角度Δθｍ１及び第２加算角度Δθｍ２の何れかが入力される。積算部８３は、推定電気角θｍｂの前回値（一制御周期前の値）を記憶するように設けられた記憶部８３ａの内容である前回値に対して、切り替え部８２で設定された加算角度を積算することによって、推定電気角θｍｂを演算して生成する。

このようにマイコン５１は、モータ４０の駆動を制御する間、回転角センサ６１で異常が生じた場合、回転角推定部７７の処理を通じて推定電気角θｍｂを制御周期で繰り返し演算し、センサレス制御を実行する。

次に、電流指令値演算部７０の構成について詳細に説明する。
図５に示すように、電流指令値演算部７０は、ｑ軸電流指令値Ｉq*の基礎成分である基本電流指令値Ｉａｓ＊を演算する基本アシスト演算部９１と、基本電流指令値Ｉａｓ＊に対する電流補正値Ｉｒａ＊を演算する電流補正値演算部９２とを有している。また、電流指令値演算部７０は、電気角θｍに基づいて３６０°を超える範囲の絶対角で示される制御舵角θsを演算する制御舵角演算部９３を有している。

制御舵角演算部９３には、電気角θｍ及び異常検出信号Ｓｅがそれぞれ入力される。制御舵角演算部９３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６１で異常が生じていない場合には、例えばラックシャフト１２がステアリング中立位置にある状態での角度を原点（ゼロ度）として、モータ４０の回転数を積算（カウント）するとともに電気角θｍに示す値を加算することにより、制御舵角θｓを演算する。一方、制御舵角演算部９３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６１で異常が生じている場合、すなわちセンサレス制御の実行時には、制御舵角θｓを演算しない。

基本アシスト演算部９１には、操舵トルクＴｒｑ及び車速値Ｖがそれぞれ入力される。そして、基本アシスト演算部９１は、操舵トルクＴｒｑ及び車速値Ｖに基づいて基本電流指令値Ｉａｓ＊を演算する。具体的には、基本アシスト演算部９１は、操舵トルクＴｒｑの絶対値が大きいほど、また車速値Ｖが遅いほど、より大きな値（絶対値）を有する基本電流指令値Ｉａｓ＊を演算する。このように演算された基本電流指令値Ｉａｓ＊は、減算器９４に入力される。

電流補正値演算部９２には、制御舵角θｓがそれぞれ入力される。電流補正値演算部９２は、制御舵角演算部９３から出力される制御舵角θsに基づいて電流補正値Ｉｒａ＊を演算する。なお、電流補正値演算部９２は、制御舵角演算部９３から制御舵角θsが出力されない場合には、電流補正値Ｉｒａ＊を演算しない、又は電流補正値Ｉｒａ＊としてゼロを出力する。電流補正値Ｉｒａ＊は、ステアリングシャフト１１に操舵反力が付与されるように、基本電流指令値Ｉａｓ＊を補正する補正成分であり、電流補正値Ｉｒａ＊を出力することで、エンド当ての衝撃を緩和するエンド当て緩和制御を実行する。

具体的には、電流補正値演算部９２には、制御舵角θｓと電流補正値Ｉｒａ＊との関係を示すマップＭ２が設けられている。そして、電流補正値演算部９２は、マップＭ２を参照することにより電流補正値Ｉｒａ＊を演算する。なお、マップＭ２の一例として、制御舵角θｓの絶対値が、ラックエンド位置近傍舵角θｎｅの絶対値よりも小さい場合には電流補正値Ｉｒａ＊が零値となり、ラックエンド位置近傍舵角θｎｅ以上になった場合に、制御舵角θsの絶対値が大きくなるほど、電流補正値Ｉｒａ＊の絶対値が大きくなる。このように演算された電流補正値Ｉｒａ＊は、減算器９４に入力される。

減算器９４は、電流指令値演算部７０で演算された基本電流指令値Ｉａｓ＊から電流補正値演算部９２で演算された電流補正値Ｉｒａ＊を減算することにより素電流指令値Ｉｂ*を演算する。

また、電流指令値演算部７０は、エンド当て判定部９５及び補償部としてのガード処理部９６を有している。エンド当て判定部９５には、操舵トルクＴｒｑ及び誘起電圧値Ｅが入力される。エンド当て判定部９５は、操舵トルクＴｒｑが所定トルクＴｔｈ以上である状態で、所定短時間内の誘起電圧値Ｅの減少量ΔＥが所定減少量ΔＥｔｈ以上である場合に、エンド当て状態であると判定する。なお、所定トルクＴｔｈは、操舵機構４に付与された場合にラックシャフト１２を往復動可能な大きなトルクであり、予め設定されている。所定短時間は、例えば一制御周期又は複数制御周期の時間であり、ごく短い時間に設定される。所定減少量ΔＥｔｈは、回転状態にあるモータ４０が機械的にその回転を拘束されることにより停止状態又は回転数が十分に低い状態になる際に生じる電圧変化量であり、予め設定されている。そして、エンド当て判定部９５は、エンド当て判定の結果を示す判定信号Ｓｄをガード処理部９６に出力する。なお、エンド当て判定部９５は、一旦、エンド当て状態である旨の判定信号Ｓｄを出力した場合、例えば操舵トルクＴｒｑの符号（運転者による操舵方向）が変わった場合に、エンド当て状態でない旨の判定信号Ｓｄを出力する。

ガード処理部９６には、素電流指令値Ｉｂ＊及び判定信号Ｓｄがそれぞれ入力される。ガード処理部９６は、エンド当て状態でない旨の判定信号Ｓｄが入力された場合には、素電流指令値Ｉｂ＊の値をそのままｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として出力する。一方、ガード処理部９６は、エンド当て状態である旨の判定信号Ｓｄが入力された場合には、素電流指令値Ｉｂ＊の絶対値を所定制限電流値Ｉｌｉｍ以下となるように制限したものをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として出力する。なお、所定制限電流値Ｉｌｉｍは、エンド当て状態の操舵機構４に付与しても、操舵機構４に過大な応力が作用しないようなアシスト力に対応する電流値であり、好適には零値に設定される。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）エンド当て時には、機械的にラックシャフト１２の軸方向移動が規制されることで、入力される操舵トルクにより軸方向移動していたラックシャフト１２が急停止する。このとき、モータ４０は、ラックシャフト１２の軸方向移動に応じて回転していた状態から急停止した状態となり、短時間で誘起電圧が大きく減少する。この点を踏まえ、エンド当て判定部９５は、操舵トルクＴｒｑが所定トルクＴｔｈ以上である状態で、所定短時間内の誘起電圧値Ｅの減少量ΔＥが大きい場合に、エンド当て状態であると判定する。これにより、正確な制御舵角θｓを検出できない場合にエンド当て状態であると判定できる。

（２）ガード処理部９６は、エンド当て状態であると判定された場合には、素電流指令値Ｉｂ＊の絶対値を所定制限電流値Ｉｌｉｍ以下となるように制限したものをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として出力するため、例えばエンド当て状態で大きなアシスト力を付与して操舵機構４に過大な応力が作用することを抑制できる。

（３）エンド当て判定部９５は、センサレス制御の実行時に操舵トルクＴｒｑ及び誘起電圧値Ｅに基づいてエンド当て判定を行うようにした。多くの場合、誘起電圧値Ｅに基づいて演算される推定電気角θｍｂの検出精度は、回転角センサ６１により検出される検出電気角θｍａに比べて検出精度が高くないため、センサレス制御の実行時には、正確な制御舵角θｓを検出できない。そのため、本実施形態のようにセンサレス制御の実行時に、操舵トルクＴｒｑ及び誘起電圧値Ｅに基づいてエンド当て判定を行う構成を適用する効果は大である。

（４）エンド当て判定部９５は、所定短時間内の誘起電圧値Ｅの減少量ΔＥが所定減少量ΔＥｔｈ以上となる場合に、誘起電圧値Ｅが大きく減少したと判定するため、所定短時間内に誘起電圧値Ｅが大きく減少したことを適切に判定できる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、操舵トルクＴｒｑが所定トルクＴｔｈ以上である状態で、所定短時間内の誘起電圧値Ｅの減少量ΔＥが所定減少量ΔＥｔｈ以上となる場合にエンド当て状態であると判定した。しかし、これに限らず、操舵トルクＴｒｑが所定トルクＴｔｈ以上である状態で、例えば誘起電圧値Ｅを誘起電圧定数で除算した推定角速度ωｅの一階時間微分である推定角加速度αｅが加速度の大きな減少を示す角加速度閾値αｔｈ以下となる場合にエンド当て状態であると判定してもよい。要は、操舵トルクＴｒｑが所定トルクＴｔｈ以上である状態で、所定短時間内の誘起電圧値Ｅが大きく減少したことを判定できれば、その態様は適宜変更可能である。

・上記実施形態では、センサレス制御の実行時にエンド当て判定を行ったが、これに限らず、例えば異常検出信号Ｓｅが入力されず、回転角センサ６１で異常が生じていない場合、すなわち通常制御時にもエンド当て判定を行ってもよい。

・上記実施形態では、エンド当て状態であると判定された場合には、ガード処理部９６により、素電流指令値Ｉｂ＊の絶対値を所定制限電流値Ｉｌｉｍ以下となるように制限する補償制御により、エンド当て状態でないと判定された場合に比べ、アシスト力を減少させた。しかし、これに限らず、例えばエンド当て状態であると判定された場合に、素電流指令値Ｉｂ＊に操舵反力となる反力指令値を足しあわせることでアシスト力を減少させてもよい。なお、この場合、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の符号が反転し、運転者による操舵方向と逆方向のアシスト力が付与されてもよい。

・上記実施形態では、エンド当て状態であると判定された場合に、アシスト力を減少させる補償制御を実行したが、これに限らず、例えば警告ランプを点灯させてエンド当て状態である旨を報知するのみとし、アシスト力を減少させなくてもよい。

・上記実施形態において、回転角センサ６１が正常である場合の通常制御として推定電気角θｍｂを用いてモータ４０の作動を制御してもよく、また、回転角センサ６１を使用せず（備えず）、推定電気角θｍｂを用いてモータ４０の作動を制御してもよい。

・上記実施形態では、コラムシャフト１１ａにアシスト力を付与するタイプの電動パワーステアリング装置１に具体化したが、ラックシャフト１２に動力を付与するラックアシストタイプに適用してもよい。

・上記各変形例は、互いに組み合わせて適用してもよく、例えば、ラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置に適用することと、その他の変形例の構成とは、互いに組み合わせて適用してもよい。

次に、上記実施形態及び別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）前記エンド当て判定部は、所定短時間内の前記誘起電圧値の減少量が、前記モータの回転が急変したことを示す所定減少量以上である場合に、前記誘起電圧値が大きく減少したと判定する操舵制御装置。上記構成によれば、所定短時間内に誘起電圧値が大きく減少したことを適切に判定できる。

１…電動パワーステアリング装置(ＥＰＳ）、３…転舵輪、４…操舵機構、５…アシスト機構、１１…ステアリングシャフト、１２…ラックシャフト（転舵軸）、１３…ラックハウジング、１８…ラックエンド、４０…モータ、５０…操舵制御装置、５１…マイコン（制御部）、５２…駆動回路、６０…トルクセンサ、６１…回転角センサ、７０…電流指令値演算部、７１…制御信号生成部、７７…回転角推定部、９１…基本アシスト演算部、９２…電流補正値演算部、９３…制御舵角演算部、９４…減算器、９５…エンド当て判定部、９６…ガード処理部、Ｅ…誘起電圧値、ΔＥ…減少量、ΔＥｔｈ…所定減少量、Ｉｂ＊…素電流指令値、Ｉｄ＊…ｄ軸電流指令値、Ｉｑ＊…ｑ軸電流指令値、Ｉａｓ＊…基本電流指令値、Ｉｌｉｍ…制限電流値、Ｉｒａ＊…電流補正値、Ｓｄ…判定信号、Ｔｒｑ…操舵トルク、Ｔｔｈ…所定トルク、θｍ…電気角、θｍａ…検出電気角、θｍｂ…推定電気角、θｓ…制御舵角、ωｅ…推定角速度。

Claims (2)

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転舵軸を往復動させるアシスト力が付与される操舵装置を制御対象とし、前記アシスト力が発生するように前記モータの作動を制御する制御部を備えた操舵制御装置において、
   前記モータに発生する誘起電圧値を演算する誘起電圧値演算部と、
   トルクセンサにより検出される操舵トルクが前記転舵軸を往復動可能な所定トルク以上である状態で、所定短時間内の前記誘起電圧値の減少量が大きい場合に、前記転舵軸の軸方向移動が機械的に規制されるエンド当て状態であると判定するエンド当て判定部と、
   前記誘起電圧値に基づいて前記モータの電気角を演算する回転角推定部と、を備え、
   前記制御部は、前記回転角推定部により演算される推定電気角に基づいて前記モータの作動を制御するセンサレス制御を実行可能なものであって、
   前記エンド当て判定部は、前記センサレス制御の実行時に前記操舵トルク及び前記誘起電圧値に基づいてエンド当て判定を行う操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置において、
   前記制御部は、前記エンド当て状態であると判定された場合には、前記エンド当て状態であると判定されない場合に比べ、前記モータで発生すべき目標アシスト力を減少させる補償制御を実行する補償部を備えた操舵制御装置。

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