車両用操舵装置
【課題】代替モータ回転角の検出に用いる回転角センサの分解能をモータ回転角に換算した値が９０°〜１８０°の範囲内にある場合であっても、安定的に代替モータ回転角を用いたモータ制御を実行することのできる車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】マイコンは、モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角に異常が検出された場合には、当該モータ回転角に代えて、ステアリングセンサの検出値に基づく代替モータ回転角を用いた代替制御を実行する。そして、マイコンは、代替制御に基づき換算分解能Δθ０に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値Ｉq*のｑ軸電流成分（第１成分Ｉq１）を打ち消すｄ軸電流指令値Ｉd*を演算する。
【解決手段】マイコンは、モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角に異常が検出された場合には、当該モータ回転角に代えて、ステアリングセンサの検出値に基づく代替モータ回転角を用いた代替制御を実行する。そして、マイコンは、代替制御に基づき換算分解能Δθ０に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値Ｉq*のｑ軸電流成分（第１成分Ｉq１）を打ち消すｄ軸電流指令値Ｉd*を演算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用操舵装置には、ステアリングの舵角（操舵角）を検出するステアリングセンサやトーションバー両端の回転角（捻れ角）を検出するトルクセンサ（ツインレゾルバ）、及びステアリングシャフトに駆動連結されたモータの回転角センサ（モータ回転角センサ）等、様々な回転角センサが設けられている。そして、従来、これら各回転角センサ（の検出信号）の何れかに異常が発生した場合には、残る正常な回転角センサを用いて、その異常が発生した回転角センサを補完する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、トルクセンサに異常が生じた場合、モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角及びステアリングセンサにより検出される操舵角に基づきステアリングシャフトに設けられたトーションバー両端の回転角、即ちトーションバーの捻れ角を演算することにより代替的な操舵トルクを検出する構成が開示されている。また、特許文献２には、ステアリングセンサに異常が生じた場合、モータ回転角に基づいて代替的な操舵角を検出する構成が開示されている。そして、モータ回転角センサに異常が生じた場合にも、そのモータ極対数に基づく電気角倍率及び減速機のギヤ比を考慮することにより、ステアリングセンサ等、その他の回転角センサを用いてモータ回転角を推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２５１１号公報
【特許文献２】特開２００７−２６９２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、通常、モータ回転角センサとその他の回転角センサとの間には、その分解能（単位検出角度）に大きな差が存在する。例えば、ステアリングセンサの分解能は、ステアリングシャフトの一回転を３６０°（機械角）として約１°程度である。このため、図６に示すように、モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角（同図中、実線に示す波形Ｌ）が実際のモータ回転角の変化に応じて略直線状に変化するのに対し、その他の回転角センサを用いて検出される代替モータ回転角（同図中、破線に示す波形Ｍ）はステップ状に変化する。
【０００６】
つまり、代替モータ回転角は、その回転角センサの分解能をモータ回転角（電気角）に換算した値（換算分解能Δθ０）の相当分、その実際のモータ回転角が変化するまで一定の値となる。その結果、当該代替モータ回転角を用いてモータ制御を行った場合には、最大で、その換算分解能Δθ０に相当する位相遅れが発生することになる。
【０００７】
但し、図７に示すように、制御上のモータ回転角に位相遅れがあっても、その位相遅れ角に応じたｑ軸電流指令値Ｉq*の余弦成分に対応したｑ軸電流値Ｉqが発生する（ｄ軸電流指令値はゼロ）。そして、上記換算分解能Δθ０が９０°以下であるならば、当該換算分解能Δθ０に対応する最大位相遅れ時においても、そのｑ軸電流値Ｉqの発生方向（符号）は逆転しない（Ｉq＝Ｉq*×cos(Δθ０)）。従って、このような仕様を有するものであれば、モータ回転角センサに異常が発生した場合であっても、当該モータ回転角センサ以外の回転角センサにより検出される代替モータ回転角を用いて、そのモータ制御を継続することができる。
【０００８】
しかしながら、上記換算分解能Δθ０が９０°を超える場合には、図８に示すように、ｑ軸電流値Ｉqの符号が逆転する領域が形成されることになる。ｑ軸電流値Ｉqの符号が逆転する領域では、アシストしたいトルクの向きと実際に出力されるトルクの向きが逆になってしまうため、安定的なモータ制御ができなくなり、その適用範囲が限られてしまうのが実情であった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、代替モータ回転角の検出に用いる回転角センサの分解能をモータの電気角に換算した値が９０°〜１８０°の範囲内にある場合であっても、安定的に代替モータ回転角を用いたモータ制御を実行することのできる車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリングシャフトを回転駆動するモータと、前記モータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、前記モータ回転角センサにより検出された前記モータ回転角を用いたｄ／ｑ座標系における電流制御の実行により前記モータの作動を制御する制御手段と、前記ステアリングシャフトの回転角を検出するステアリングシャフト回転角センサと、前記モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角の異常を検出する異常検出手段と、を備えた車両用操舵装置において、前記ステアリングシャフト回転角センサの分解能をモータ回転角に換算した換算分解能が電気角で９０°〜１８０°の範囲内であって、前記制御手段は、前記モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角に異常が検出された場合には、前記ステアリングシャフト回転角センサの検出値に基づく代替モータ回転角を前記電流制御に用いる代替制御を実行するとともに、前記代替制御に基づき前記換算分解能に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値のｑ軸電流成分を打ち消すｄ軸電流指令値を演算すること、を要旨とする。
【００１１】
代替モータ回転角の検出に用いる回転角センサの換算分解能（電気角）が９０°〜１８０°の範囲内にある場合、ｑ軸電流指令値に基づき発生するｑ軸電流成分は、その換算分解能の粗さを要因とする位相遅れが９０°を超える領域で逆向きとなり、且つその逆向きのｑ軸電流成分は、換算分解能に対応する最大位相遅れ時において最大となる。従って、上記構成により、代替制御に基づき換算分解能に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値のｑ軸電流成分を打ち消すことで、少なくとも、そのｑ軸電流値の符号が逆向きとなる事態は回避される。その結果、換算分解能が９０°〜１８０°の範囲内にある場合であっても、安定的に、その代替モータ回転角を用いた代替制御を実行することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記代替制御の実行時には、ｑ軸電流指令値の符号に応じて、以下の各式
Ｉd*＜-Ｉq*×tan(Δθ０−(９０°)) （Ｉq*＞０）
Ｉd*＞-Ｉq*×tan(Δθ０−(９０°)) （Ｉq*＜０）
但し、Ｉq*：ｑ軸電流指令値、Ｉd*：ｄ軸電流指令値、Δθ０：換算分解能
の何れかを満足するようなｄ軸電流指令値を演算すること、を要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、そのｄ軸電流指令値によって、代替制御に基づき換算分解能に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値のｑ軸電流成分を打ち消すことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、代替モータ回転角の検出に用いる回転角センサの分解能をモータ回転角に換算した値が９０°〜１８０°の範囲内にある場合であっても、安定的に代替モータ回転角を用いたモータ制御を実行することのできる車両用操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が適用される電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】ＥＰＳの制御ブロック図。
【図３】本発明の原理説明図。
【図４】本発明の作用説明図。
【図５】本発明が適用される代替モータ回転角を用いた代替制御の処理手順を示すフローチャート。
【図６】実際のモータ回転角と代替モータ回転角との関係を示す波形図。
【図７】換算分解能（０°〜９０°）の粗さを要因とする位相遅れの説明図。
【図８】換算分解能が９０°を超える場合における代替制御実行時の電流推移を示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。そして、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂ、及びピニオンシャフト３ｃを連結することにより形成される。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
【００１７】
また、ＥＰＳ１は、操舵系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操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。
【００１８】
詳述すると、本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、その駆動源であるモータ１２が減速機構１３を介してコラムシャフト３ａに駆動連結された所謂コラムアシスト型の構成を有している。そして、そのモータ１２には、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が採用されている。
【００１９】
一方、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４が接続されており、ＥＣＵ１１は、そのトルクセンサ１４の出力信号に基づいて、ステアリングシャフト３に伝達される操舵トルクτを検出する。また、ＥＣＵ１１には、車速センサ１５により検出される車速Ｖ及びステアリングセンサ（操舵角センサ）１６により検出される操舵角θsが入力されるようになっており、ＥＣＵ１１は、これらの各状態量に基づいて、操舵系に付与すべき目標アシスト力を演算する。そして、その目標アシスト力に相当するモータトルクを発生させるべくモータ１２に駆動電力を供給することにより、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する（パワーアシスト制御）。
【００２０】
次に、ＥＰＳの電気的構成について説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段としてのマイコン１７と、マイコン１７の出力するモータ制御信号に基づいてモータ１２に三相の駆動電力を供給する駆動回路１８とを備えている。
【００２１】
詳述すると、ＥＣＵ１１には、電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗが接続されており、マイコン１７は、これら各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの出力信号に基づいて、各相モータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに流れる相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する。また、ＥＣＵ１１には、モータ回転角センサ２３が接続されている。具体的には、モータ回転角センサ２３は、そのセンサ信号として、モータ１２の回転角（電気角）に応じて振幅が変化する二相の正弦波状信号（正弦信号Ｓ_sin及び余弦信号Ｓ_cos）を出力する。そして、マイコン１７は、そのセンサ信号に基づいて、モータ１２の回転角（モータ回転角θm）を検出するモータ回転角検出部３０を備えている。
【００２２】
そして、マイコン１７は、その検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及びモータ回転角θmに基づいて、電流フィードバック制御を実行することにより、駆動回路１８に出力するモータ制御信号を生成する。
【００２３】
さらに詳述すると、マイコン１７は、操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、目標アシスト力に対応した電流指令値を演算する電流指令値演算部３１を備えている。また、マイコン１７は、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwをｄ／ｑ座標に写像することによりｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqに変換するｄ／ｑ変換部３２を備えている。そして、マイコン１７は、そのｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqに基づいて、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行する。
【００２４】
即ち、電流指令値演算部３１は、電流指令値としてｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。具体的には、同電流指令値演算部３１は、入力される操舵トルクτが大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きなアシスト力を発生させるようなｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。尚、通常制御において、ｄ軸電流指令値Ｉd*は「０」に固定される（Ｉd*＝０）。そして、これらｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*は、ｄ／ｑ変換部３２の出力するｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqとともに、その対応する減算器３３ｄ，３３ｑに入力される。
【００２５】
また、これら各減算器３３ｄ，３３ｑにおいて演算される各軸の電流偏差ΔＩd，ΔＩqは、それぞれ、対応するＦ／Ｂ制御部（フィードバック制御部）３４ｄ，３４ｑに入力される。そして、各Ｆ／Ｂ制御部３４ｄ，３４ｑは、その入力される電流偏差ΔＩd，ΔＩq及び所定のフィードバックゲイン（比例：Ｐ、積分：Ｉ）に基づくフィードバック制御演算を実行することにより、ｄ／ｑ座標系の電圧指令値であるｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を演算する。
【００２６】
また、マイコン１７は、各ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を三相交流座標に写像することにより各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に変換するｄ／ｑ逆変換部３５と、その各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を、それぞれオンＤｕｔｙ比に変換するＰＷＭ変換部３６とを備えている。そして、マイコン１７は、そのオンＤｕｔｙ比に対応して上記駆動回路１８の各スイッチング素子がオン／オフするようなモータ制御信号を出力する。
【００２７】
（モータ回転角センサ異常時の代替制御）
次に、モータ回転角センサ異常時の代替制御について説明する。
図２に示すように、本実施形態のマイコン１７は、モータ回転角センサ２３により検出されるモータ回転角θmの異常を検出する異常検出手段としてのモータ回転角異常検出部４１を備えている。具体的には、モータ回転角異常検出部４１は、モータ回転角センサ２３が出力する正弦信号Ｓ_sin及び余弦信号Ｓ_cosの二乗和が適正範囲内にあるか否かを判定する。そして、その判定結果に基づいて、モータ回転角θmの異常を検出する。
【００２８】
また、マイコン１７は、ステアリングシャフト回転角センサとしてのステアリングセンサ１６（図１参照）の検出値である操舵角θsに基づいて、代替モータ回転角θm_altを演算する代替モータ回転角演算部４２を備えている。具体的には、代替モータ回転角演算部４２は、次式に示すように、検出される操舵角θsに対して、モータ１２の極対数（電気角倍率）Ｎ、及びモータ１２とコラムシャフト３ａとの間に介在された減速機構１３の減速比Ｇを乗ずることにより代替モータ回転角θm_altを演算する。
【００２９】
θm_alt＝Ｇ×Ｎ×θs ・・・（１）
そして、マイコン１７は、モータ回転角センサ２３により検出されるモータ回転角θmに異常が検出された場合には、当該モータ回転角θmに代えて、ステアリングセンサ１６により検出される代替モータ回転角θm_altを用いて上記ｄ／ｑ座標系における電流制御を実行することにより、そのモータ制御（モータ制御信号の出力）を継続する。
【００３０】
具体的には、マイコン１７は、モータ回転角θmに異常のない場合（通常時）には、当該モータ回転角θmに基づいて、ｄ／ｑ座標（二相回転座標）への各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの写像（ｄ／ｑ変換）、及び三相交流座標へのｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*の写像（ｄ／ｑ逆変換）を実行する。そして、モータ回転角θmの異常時には、代替モータ回転角θm_altを用いて、そのｄ／ｑ変換及びｄ／ｑ逆変換を実行する。
【００３１】
詳述すると、マイコン１７は、切替制御部４３を備えており、モータ回転角検出部３０が出力するモータ回転角θm、及び代替モータ回転角演算部４２が出力する代替モータ回転角θm_altは、この切替制御部４３に入力される。また、モータ回転角異常検出部４１による判定結果は、異常検出信号Ｓ_rsfとして切替制御部４３に入力される。そして、切替制御部４３は、異常検出信号Ｓ_rsfが正常を示す場合には、モータ回転角θmをｄ／ｑ変換部３２及びｄ／ｑ逆変換部３５に出力し、異常検出信号Ｓ_rsfが異常を示す場合には、そのモータ回転角θmに代えて、代替モータ回転角θm_altをｄ／ｑ変換部３２及びｄ／ｑ逆変換部３５に出力する。
【００３２】
また、上記異常検出信号Ｓ_rsfは、電流指令値演算部３１にも入力される。そして、電流指令値演算部３１は、当該異常検出信号Ｓ_rsfが正常を示す場合には、ｄ軸電流指令値Ｉd*として「０」を演算し（Ｉd*＝０、通常制御）、異常検出信号Ｓ_rsfが異常を示す場合には、そのｑ軸電流指令値Ｉq*の符号に応じて、以下の各式の何れかを満足するようなｄ軸電流指令値Ｉd*を演算する。
【００３３】
Ｉd*＜-Ｉq*×tan(Ｇ×Ｎ×Δθ−(９０°)) （Ｉq*＞０）・・・（２）
Ｉd*＞-Ｉq*×tan(Ｇ×Ｎ×Δθ−(９０°)) （Ｉq*＜０）・・・（３）
尚、「Δθ」は、ステアリングセンサ１６の分解能を表す。また、ｑ軸電流指令値Ｉq*が「０」である場合、電流指令値演算部３１は、ｄ軸電流指令値Ｉd*として「０」を演算する。
【００３４】
詳細に説明すると、ステアリングセンサ１６の分解能Δθはモータ回転角センサ２３の分解能に比べて粗いため、代替モータ回転角θm_altに基づき演算されたｑ軸電流指令値Ｉq*には、モータ回転角θmに基づき演算されたｑ軸電流指令値Ｉq*に対して、分解能Δθの粗さに起因する位相遅れが発生する。この位相遅れの最大値は、ステアリングセンサ１６の分解能Δθを実際のモータ回転角（電気角）に換算した換算分解能Δθ０＝Ｇ×Ｎ×Δθとなる。
【００３５】
ここで、換算分解能Δθ０が９０°を超える仕様においてｄ軸電流指令値Ｉd*を通常制御時と同様に「０」にしてしまうと、図８に示すように、位相遅れが９０°を超えた時点でｑ軸電流値Ｉqの発生方向（符号）が逆転し、アシストしたいトルクの向きと実際に出力されるトルクの向きが逆になってしまう。
【００３６】
これに対し、本実施形態のＥＰＳ１は、図３に示すように、換算分解能Δθ０は、９０°〜１８０°の範囲内にある場合であっても、代替モータ回転角θm_altを電流制御に用いる代替制御に基づき換算分解能Δθ０に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値Ｉq*に基づき発生するｑ軸電流成分（第１成分Ｉq１）を、ｄ軸電流指令値Ｉd*に基づき発生するｑ軸電流成分（第２成分Ｉq２）が打ち消すようにｄ軸電流指令値Ｉd*を演算する。
【００３７】
詳述すると、換算分解能Δθ０に対応する最大位相遅れ時において、ｑ軸電流指令値Ｉq*に基づく第１成分Ｉq１、及びｄ軸電流指令値Ｉd*に基づく第２成分Ｉq２は、それぞれ、以下の各式に表される。
【００３８】
Ｉq１＝-Ｉq*×sin(Δθ０−(９０°)) ・・・（４）
Ｉq２＝-Ｉd*×cos(Δθ０−(９０°)) ・・・（５）
そして、その最大位相遅れ時において、
Ｉq１＋Ｉq２＞０ （Ｉq*＞０）・・・（６）
Ｉq１＋Ｉq２＜０ （Ｉq*＜０）・・・（７）
の条件を満たすとき、ｑ軸電流指令値Ｉq*に基づく第１成分Ｉq１は、ｄ軸電流指令値Ｉd*に基づく第２成分Ｉq２によって、常に打ち消されることになる。（６）（７）式に（４）（５）式を代入し、ｄ軸電流指令値Ｉd*について解くことにより、図４に示すように、ｑ軸電流値Ｉqの発生方向が逆向きとなる事態を回避することができる。
【００３９】
次に、本実施形態のマイコンが実行する代替モータ回転角を用いた代替制御の処理手順について説明する。
図５のフローチャートに示すように、マイコン１７は、先ず、モータ回転角センサ２３により検出されるモータ回転角θmに異常があるか否かを判定する（ステップ１０１）。次に、モータ回転角θmに異常があると判定した場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）、マイコン１７は、ｑ軸電流指令値Ｉq*の符号が正であるか否かを判定する（ステップ１０２）。そして、ｑ軸電流指令値Ｉq*の符号が正である場合（Ｉq*＞０、ステップ１０２：ＹＥＳ）には、上記（２）式の不等号「＜」を等号「＝」に置換した式から得られる基準値に対してマージンとなる所定値を加減算することによりｄ軸電流指令値Ｉd*を演算し、代替モータ回転角θm_altを用いて上記ｄ／ｑ座標系における電流制御を実行することにより、そのモータ制御を継続する（ステップ１０３）。
【００４０】
一方、上記ステップ１０２において、ｑ軸電流指令値Ｉq*の符号が正ではないと判定した場合（ステップ１０２：ＮＯ）、マイコン１７は、続いてｑ軸電流指令値Ｉq*の符号が負であるか否かを判定する（ステップ１０４）。そして、ｑ軸電流指令値Ｉq*の符号が負である場合（Ｉq*＜０、ステップ１０４：ＹＥＳ）には、上記（３）の不等号「＞」を等号「＝」に置換した式から得られる基準値に対してマージンとなる所定値を加減算することによりｄ軸電流指令値Ｉd*を演算し、代替モータ回転角θm_altを用いたモータ制御を継続する（ステップ１０５）。
【００４１】
また、上記ステップ１０４において、ｑ軸電流指令値Ｉq*の符号が負ではないと判定した場合（ステップ１０４：ＮＯ）、即ちｑ軸電流指令値Ｉq*が「０」である場合には、マイコン１７は、ｄ軸電流指令値Ｉd*として「０」を演算し、代替モータ回転角θm_altを用いたモータ制御を継続する（Ｉd*＝０、ステップ１０６）。
【００４２】
そして、上記ステップ１０１において、モータ回転角センサ２３により検出されるモータ回転角θmが正常であると判定した場合（ステップ１０１：ＮＯ）、マイコン１７は、ｄ軸電流指令値Ｉd*を「０」に固定して、モータ回転角θmを用いた通常のモータ制御を実行する（Ｉd*＝０、ステップ１０７）。
【００４３】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用を得ることができる。
（１）マイコン１７は、モータ回転角センサ２３により検出されるモータ回転角θmに異常が検出された場合には、当該モータ回転角θmに代えて、ステアリングセンサ１６の検出値に基づく代替モータ回転角θm_altを用いた代替制御を実行する。そして、マイコン１７は、代替制御に基づき換算分解能Δθ０に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値Ｉq*のｑ軸電流成分（第１成分Ｉq１）を打ち消すｄ軸電流指令値Ｉd*を演算する。
【００４４】
換算分解能Δθ０が９０°〜１８０°の範囲内にある場合、ｑ軸電流指令値Ｉq*に基づき発生するｑ軸電流成分は、換算分解能Δθ０の粗さを要因とする位相遅れが９０°を超える領域で逆向きとなり、且つその逆向きのｑ軸電流成分は、換算分解能Δθ０に対応する最大位相遅れ時において最大となる。従って、上記構成により、ｄ軸電流指令値Ｉd*に基づく第２成分Ｉq２によって換算分解能Δθ０に対応する最大位相遅れ時に発生する第１成分Ｉq１を打ち消すことで、少なくとも、そのｑ軸電流値Ｉqの符号が逆向きとなる事態は回避される。その結果、換算分解能Δθ０が９０°〜１８０°の範囲内にある場合であっても、安定的に、その代替モータ回転角θm_altを用いた代替制御を実行することができる。
【００４５】
（２）マイコン１７は、ｑ軸電流指令値Ｉq*の符号に応じて、以下の各式の何れかを満足するようなｄ軸電流指令値Ｉd*を演算する。
Ｉd*＜-Ｉq*×tan(Δθ０−(９０°)) （Ｉq*＞０）
Ｉd*＞-Ｉq*×tan(Δθ０−(９０°)) （Ｉq*＜０）
上記構成によれば、そのｄ軸電流指令値Ｉd*に基づき発生する第２成分Ｉq２によって、最大位相遅れ時におけるｑ軸電流指令値Ｉq*に基づく第１成分Ｉq１を打ち消すことができる。
【００４６】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、操舵角θsを検出するステアリングセンサ１６をステアリングシャフト回転角センサに用いて代替モータ回転角θm_altを検出することとした。しかし、これに限らず、例えば、所謂ツインレゾルバ型のトルクセンサ等、ステアリングシャフト３の回転角を検出可能な回転角センサであれば、その他の回転角センサを用いる構成であってもよい。
【００４７】
・上記実施形態では、本発明をモータ１２を駆動源として操舵系にアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１０を備えた電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１に具体化した。しかし、これに限らず、ステアリングシャフトを回転駆動するモータ（ブラシレス）を備え、且つそのステアリングシャフトの回転角を検出可能な構成であれば、ＥＰＳ以外の車両用操舵装置に具体化してもよい。例えば、特許文献２に示されるように、ステアリングシャフトの途中に設けられ、ステアリング操作に基づく第１軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして第２軸に伝達する伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置に適用するとよい。
【００４８】
・また、ＥＰＳに適用する場合であっても、その型式は、所謂コラムアシスト型に限らず、ピニオンアシスト型、或いはラックアシスト型であってもよい。
・更に、モータ回転角センサ２３については、ＶＲ型や巻線型のようにセンサコイルを有するものの他、磁気素子を用いた磁気検出型を用いてもよい。そして、代替モータ回転角θm_altの検出に用いるステアリングシャフト回転角センサ（本実施形態では、ステアリングセンサ１６）もまた、どのような型式でもよい。
【００４９】
・また、代替モータ回転角θm_altを用いた代替制御時には、ｑ軸電流指令値Ｉq*を低減する補正を行う構成としてもよい。即ち、図５に示すように、換算分解能Δθ０に対応する位相遅れ時においてｑ軸電流指令値Ｉq*に基づき発生するｑ軸電流成分を第１成分Ｉq１として、当該第１成分Ｉq１を打ち消す第２成分Ｉq２が発生するようなｄ軸電流指令値Ｉd*を演算することで、ｑ軸電流指令値Ｉq*を超えるｑ軸電流値Ｉqが発生する。従って、この超過分を考慮し、予めｑ軸電流指令値Ｉq*を低めに設定することにより、過大なアシス力の発生を抑えて、その操舵フィーリングの向上を図ることができる。
【００５０】
次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を記載する。
（イ）前記モータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置を備えた電動パワーステアリング装置であること、を要旨とする。
【００５１】
（ロ）前記換算分解能は、前記モータ回転角と前記ステアリングシャフトの回転角との間の減速比、前記回転角センサの分解能、及びモータ極対数を乗じた値であること、を要旨とする。
【００５２】
（ハ）前記回転角センサは、ステアリングに生じた操舵角を検出するステアリングセンサであること、を要旨とする。
（ニ）前記回転角センサは、前記ステアリングシャフトに設けられたトーションバーの捻れ角に基づいて操舵トルクを検出するトルクセンサのレゾルバであること、を要旨とする。
【００５３】
（ホ）前記ステアリングシャフトの途中に設けられ、ステアリング操作に基づく第１軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして第２軸に伝達する伝達比可変装置を備えること、を要旨とする。
【符号の説明】
【００５４】
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリング、３…ステアリングシャフト、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１３…減速機構、１６…ステアリングセンサ、１７…マイコン、１８…駆動回路、２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ…電流センサ、２３…モータ回転角センサ、３０…モータ回転角検出部、３１…電流指令値演算部、３２…ｄ／ｑ変換部、３４ｄ，３４ｑ…Ｆ／Ｂ制御部、３５…ｄ／ｑ逆変換部、３６…ＰＷＭ変換部、４１…モータ回転角異常検出部、４２…代替モータ回転角演算部、４３…切替制御部、Ｉu，Ｉv，Ｉw…相電流値、Ｉd…ｄ軸電流値、Ｉq…ｑ軸電流値、Ｉd*…ｄ軸電流指令値、Ｉq*…ｑ軸電流指令値、Ｖd*…ｄ軸電圧指令値、Ｖq*…ｑ軸電圧指令値、Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*…相電圧指令値、θm…モータ回転角、θm_alt…モータ回転角、θs…操舵角、Ｇ…減速比、Ｎ…極対数、Δθ…分解能、Δθ０…換算分解能、Ｉq１…第１成分、Ｉq２…第２成分、Ｓ_rsf…異常検出信号。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用操舵装置には、ステアリングの舵角（操舵角）を検出するステアリングセンサやトーションバー両端の回転角（捻れ角）を検出するトルクセンサ（ツインレゾルバ）、及びステアリングシャフトに駆動連結されたモータの回転角センサ（モータ回転角センサ）等、様々な回転角センサが設けられている。そして、従来、これら各回転角センサ（の検出信号）の何れかに異常が発生した場合には、残る正常な回転角センサを用いて、その異常が発生した回転角センサを補完する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、トルクセンサに異常が生じた場合、モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角及びステアリングセンサにより検出される操舵角に基づきステアリングシャフトに設けられたトーションバー両端の回転角、即ちトーションバーの捻れ角を演算することにより代替的な操舵トルクを検出する構成が開示されている。また、特許文献２には、ステアリングセンサに異常が生じた場合、モータ回転角に基づいて代替的な操舵角を検出する構成が開示されている。そして、モータ回転角センサに異常が生じた場合にも、そのモータ極対数に基づく電気角倍率及び減速機のギヤ比を考慮することにより、ステアリングセンサ等、その他の回転角センサを用いてモータ回転角を推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２５１１号公報
【特許文献２】特開２００７−２６９２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、通常、モータ回転角センサとその他の回転角センサとの間には、その分解能（単位検出角度）に大きな差が存在する。例えば、ステアリングセンサの分解能は、ステアリングシャフトの一回転を３６０°（機械角）として約１°程度である。このため、図６に示すように、モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角（同図中、実線に示す波形Ｌ）が実際のモータ回転角の変化に応じて略直線状に変化するのに対し、その他の回転角センサを用いて検出される代替モータ回転角（同図中、破線に示す波形Ｍ）はステップ状に変化する。
【０００６】
つまり、代替モータ回転角は、その回転角センサの分解能をモータ回転角（電気角）に換算した値（換算分解能Δθ０）の相当分、その実際のモータ回転角が変化するまで一定の値となる。その結果、当該代替モータ回転角を用いてモータ制御を行った場合には、最大で、その換算分解能Δθ０に相当する位相遅れが発生することになる。
【０００７】
但し、図７に示すように、制御上のモータ回転角に位相遅れがあっても、その位相遅れ角に応じたｑ軸電流指令値Ｉq*の余弦成分に対応したｑ軸電流値Ｉqが発生する（ｄ軸電流指令値はゼロ）。そして、上記換算分解能Δθ０が９０°以下であるならば、当該換算分解能Δθ０に対応する最大位相遅れ時においても、そのｑ軸電流値Ｉqの発生方向（符号）は逆転しない（Ｉq＝Ｉq*×cos(Δθ０)）。従って、このような仕様を有するものであれば、モータ回転角センサに異常が発生した場合であっても、当該モータ回転角センサ以外の回転角センサにより検出される代替モータ回転角を用いて、そのモータ制御を継続することができる。
【０００８】
しかしながら、上記換算分解能Δθ０が９０°を超える場合には、図８に示すように、ｑ軸電流値Ｉqの符号が逆転する領域が形成されることになる。ｑ軸電流値Ｉqの符号が逆転する領域では、アシストしたいトルクの向きと実際に出力されるトルクの向きが逆になってしまうため、安定的なモータ制御ができなくなり、その適用範囲が限られてしまうのが実情であった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、代替モータ回転角の検出に用いる回転角センサの分解能をモータの電気角に換算した値が９０°〜１８０°の範囲内にある場合であっても、安定的に代替モータ回転角を用いたモータ制御を実行することのできる車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリングシャフトを回転駆動するモータと、前記モータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、前記モータ回転角センサにより検出された前記モータ回転角を用いたｄ／ｑ座標系における電流制御の実行により前記モータの作動を制御する制御手段と、前記ステアリングシャフトの回転角を検出するステアリングシャフト回転角センサと、前記モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角の異常を検出する異常検出手段と、を備えた車両用操舵装置において、前記ステアリングシャフト回転角センサの分解能をモータ回転角に換算した換算分解能が電気角で９０°〜１８０°の範囲内であって、前記制御手段は、前記モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角に異常が検出された場合には、前記ステアリングシャフト回転角センサの検出値に基づく代替モータ回転角を前記電流制御に用いる代替制御を実行するとともに、前記代替制御に基づき前記換算分解能に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値のｑ軸電流成分を打ち消すｄ軸電流指令値を演算すること、を要旨とする。
【００１１】
代替モータ回転角の検出に用いる回転角センサの換算分解能（電気角）が９０°〜１８０°の範囲内にある場合、ｑ軸電流指令値に基づき発生するｑ軸電流成分は、その換算分解能の粗さを要因とする位相遅れが９０°を超える領域で逆向きとなり、且つその逆向きのｑ軸電流成分は、換算分解能に対応する最大位相遅れ時において最大となる。従って、上記構成により、代替制御に基づき換算分解能に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値のｑ軸電流成分を打ち消すことで、少なくとも、そのｑ軸電流値の符号が逆向きとなる事態は回避される。その結果、換算分解能が９０°〜１８０°の範囲内にある場合であっても、安定的に、その代替モータ回転角を用いた代替制御を実行することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記代替制御の実行時には、ｑ軸電流指令値の符号に応じて、以下の各式
Ｉd*＜-Ｉq*×tan(Δθ０−(９０°)) （Ｉq*＞０）
Ｉd*＞-Ｉq*×tan(Δθ０−(９０°)) （Ｉq*＜０）
但し、Ｉq*：ｑ軸電流指令値、Ｉd*：ｄ軸電流指令値、Δθ０：換算分解能
の何れかを満足するようなｄ軸電流指令値を演算すること、を要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、そのｄ軸電流指令値によって、代替制御に基づき換算分解能に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値のｑ軸電流成分を打ち消すことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、代替モータ回転角の検出に用いる回転角センサの分解能をモータ回転角に換算した値が９０°〜１８０°の範囲内にある場合であっても、安定的に代替モータ回転角を用いたモータ制御を実行することのできる車両用操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が適用される電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】ＥＰＳの制御ブロック図。
【図３】本発明の原理説明図。
【図４】本発明の作用説明図。
【図５】本発明が適用される代替モータ回転角を用いた代替制御の処理手順を示すフローチャート。
【図６】実際のモータ回転角と代替モータ回転角との関係を示す波形図。
【図７】換算分解能（０°〜９０°）の粗さを要因とする位相遅れの説明図。
【図８】換算分解能が９０°を超える場合における代替制御実行時の電流推移を示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。そして、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂ、及びピニオンシャフト３ｃを連結することにより形成される。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
【００１７】
また、ＥＰＳ１は、操舵系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操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。
【００１８】
詳述すると、本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、その駆動源であるモータ１２が減速機構１３を介してコラムシャフト３ａに駆動連結された所謂コラムアシスト型の構成を有している。そして、そのモータ１２には、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が採用されている。
【００１９】
一方、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４が接続されており、ＥＣＵ１１は、そのトルクセンサ１４の出力信号に基づいて、ステアリングシャフト３に伝達される操舵トルクτを検出する。また、ＥＣＵ１１には、車速センサ１５により検出される車速Ｖ及びステアリングセンサ（操舵角センサ）１６により検出される操舵角θsが入力されるようになっており、ＥＣＵ１１は、これらの各状態量に基づいて、操舵系に付与すべき目標アシスト力を演算する。そして、その目標アシスト力に相当するモータトルクを発生させるべくモータ１２に駆動電力を供給することにより、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する（パワーアシスト制御）。
【００２０】
次に、ＥＰＳの電気的構成について説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段としてのマイコン１７と、マイコン１７の出力するモータ制御信号に基づいてモータ１２に三相の駆動電力を供給する駆動回路１８とを備えている。
【００２１】
詳述すると、ＥＣＵ１１には、電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗが接続されており、マイコン１７は、これら各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの出力信号に基づいて、各相モータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに流れる相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する。また、ＥＣＵ１１には、モータ回転角センサ２３が接続されている。具体的には、モータ回転角センサ２３は、そのセンサ信号として、モータ１２の回転角（電気角）に応じて振幅が変化する二相の正弦波状信号（正弦信号Ｓ_sin及び余弦信号Ｓ_cos）を出力する。そして、マイコン１７は、そのセンサ信号に基づいて、モータ１２の回転角（モータ回転角θm）を検出するモータ回転角検出部３０を備えている。
【００２２】
そして、マイコン１７は、その検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及びモータ回転角θmに基づいて、電流フィードバック制御を実行することにより、駆動回路１８に出力するモータ制御信号を生成する。
【００２３】
さらに詳述すると、マイコン１７は、操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、目標アシスト力に対応した電流指令値を演算する電流指令値演算部３１を備えている。また、マイコン１７は、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwをｄ／ｑ座標に写像することによりｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqに変換するｄ／ｑ変換部３２を備えている。そして、マイコン１７は、そのｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqに基づいて、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行する。
【００２４】
即ち、電流指令値演算部３１は、電流指令値としてｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。具体的には、同電流指令値演算部３１は、入力される操舵トルクτが大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きなアシスト力を発生させるようなｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。尚、通常制御において、ｄ軸電流指令値Ｉd*は「０」に固定される（Ｉd*＝０）。そして、これらｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*は、ｄ／ｑ変換部３２の出力するｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqとともに、その対応する減算器３３ｄ，３３ｑに入力される。
【００２５】
また、これら各減算器３３ｄ，３３ｑにおいて演算される各軸の電流偏差ΔＩd，ΔＩqは、それぞれ、対応するＦ／Ｂ制御部（フィードバック制御部）３４ｄ，３４ｑに入力される。そして、各Ｆ／Ｂ制御部３４ｄ，３４ｑは、その入力される電流偏差ΔＩd，ΔＩq及び所定のフィードバックゲイン（比例：Ｐ、積分：Ｉ）に基づくフィードバック制御演算を実行することにより、ｄ／ｑ座標系の電圧指令値であるｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を演算する。
【００２６】
また、マイコン１７は、各ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を三相交流座標に写像することにより各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に変換するｄ／ｑ逆変換部３５と、その各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を、それぞれオンＤｕｔｙ比に変換するＰＷＭ変換部３６とを備えている。そして、マイコン１７は、そのオンＤｕｔｙ比に対応して上記駆動回路１８の各スイッチング素子がオン／オフするようなモータ制御信号を出力する。
【００２７】
（モータ回転角センサ異常時の代替制御）
次に、モータ回転角センサ異常時の代替制御について説明する。
図２に示すように、本実施形態のマイコン１７は、モータ回転角センサ２３により検出されるモータ回転角θmの異常を検出する異常検出手段としてのモータ回転角異常検出部４１を備えている。具体的には、モータ回転角異常検出部４１は、モータ回転角センサ２３が出力する正弦信号Ｓ_sin及び余弦信号Ｓ_cosの二乗和が適正範囲内にあるか否かを判定する。そして、その判定結果に基づいて、モータ回転角θmの異常を検出する。
【００２８】
また、マイコン１７は、ステアリングシャフト回転角センサとしてのステアリングセンサ１６（図１参照）の検出値である操舵角θsに基づいて、代替モータ回転角θm_altを演算する代替モータ回転角演算部４２を備えている。具体的には、代替モータ回転角演算部４２は、次式に示すように、検出される操舵角θsに対して、モータ１２の極対数（電気角倍率）Ｎ、及びモータ１２とコラムシャフト３ａとの間に介在された減速機構１３の減速比Ｇを乗ずることにより代替モータ回転角θm_altを演算する。
【００２９】
θm_alt＝Ｇ×Ｎ×θs ・・・（１）
そして、マイコン１７は、モータ回転角センサ２３により検出されるモータ回転角θmに異常が検出された場合には、当該モータ回転角θmに代えて、ステアリングセンサ１６により検出される代替モータ回転角θm_altを用いて上記ｄ／ｑ座標系における電流制御を実行することにより、そのモータ制御（モータ制御信号の出力）を継続する。
【００３０】
具体的には、マイコン１７は、モータ回転角θmに異常のない場合（通常時）には、当該モータ回転角θmに基づいて、ｄ／ｑ座標（二相回転座標）への各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの写像（ｄ／ｑ変換）、及び三相交流座標へのｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*の写像（ｄ／ｑ逆変換）を実行する。そして、モータ回転角θmの異常時には、代替モータ回転角θm_altを用いて、そのｄ／ｑ変換及びｄ／ｑ逆変換を実行する。
【００３１】
詳述すると、マイコン１７は、切替制御部４３を備えており、モータ回転角検出部３０が出力するモータ回転角θm、及び代替モータ回転角演算部４２が出力する代替モータ回転角θm_altは、この切替制御部４３に入力される。また、モータ回転角異常検出部４１による判定結果は、異常検出信号Ｓ_rsfとして切替制御部４３に入力される。そして、切替制御部４３は、異常検出信号Ｓ_rsfが正常を示す場合には、モータ回転角θmをｄ／ｑ変換部３２及びｄ／ｑ逆変換部３５に出力し、異常検出信号Ｓ_rsfが異常を示す場合には、そのモータ回転角θmに代えて、代替モータ回転角θm_altをｄ／ｑ変換部３２及びｄ／ｑ逆変換部３５に出力する。
【００３２】
また、上記異常検出信号Ｓ_rsfは、電流指令値演算部３１にも入力される。そして、電流指令値演算部３１は、当該異常検出信号Ｓ_rsfが正常を示す場合には、ｄ軸電流指令値Ｉd*として「０」を演算し（Ｉd*＝０、通常制御）、異常検出信号Ｓ_rsfが異常を示す場合には、そのｑ軸電流指令値Ｉq*の符号に応じて、以下の各式の何れかを満足するようなｄ軸電流指令値Ｉd*を演算する。
【００３３】
Ｉd*＜-Ｉq*×tan(Ｇ×Ｎ×Δθ−(９０°)) （Ｉq*＞０）・・・（２）
Ｉd*＞-Ｉq*×tan(Ｇ×Ｎ×Δθ−(９０°)) （Ｉq*＜０）・・・（３）
尚、「Δθ」は、ステアリングセンサ１６の分解能を表す。また、ｑ軸電流指令値Ｉq*が「０」である場合、電流指令値演算部３１は、ｄ軸電流指令値Ｉd*として「０」を演算する。
【００３４】
詳細に説明すると、ステアリングセンサ１６の分解能Δθはモータ回転角センサ２３の分解能に比べて粗いため、代替モータ回転角θm_altに基づき演算されたｑ軸電流指令値Ｉq*には、モータ回転角θmに基づき演算されたｑ軸電流指令値Ｉq*に対して、分解能Δθの粗さに起因する位相遅れが発生する。この位相遅れの最大値は、ステアリングセンサ１６の分解能Δθを実際のモータ回転角（電気角）に換算した換算分解能Δθ０＝Ｇ×Ｎ×Δθとなる。
【００３５】
ここで、換算分解能Δθ０が９０°を超える仕様においてｄ軸電流指令値Ｉd*を通常制御時と同様に「０」にしてしまうと、図８に示すように、位相遅れが９０°を超えた時点でｑ軸電流値Ｉqの発生方向（符号）が逆転し、アシストしたいトルクの向きと実際に出力されるトルクの向きが逆になってしまう。
【００３６】
これに対し、本実施形態のＥＰＳ１は、図３に示すように、換算分解能Δθ０は、９０°〜１８０°の範囲内にある場合であっても、代替モータ回転角θm_altを電流制御に用いる代替制御に基づき換算分解能Δθ０に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値Ｉq*に基づき発生するｑ軸電流成分（第１成分Ｉq１）を、ｄ軸電流指令値Ｉd*に基づき発生するｑ軸電流成分（第２成分Ｉq２）が打ち消すようにｄ軸電流指令値Ｉd*を演算する。
【００３７】
詳述すると、換算分解能Δθ０に対応する最大位相遅れ時において、ｑ軸電流指令値Ｉq*に基づく第１成分Ｉq１、及びｄ軸電流指令値Ｉd*に基づく第２成分Ｉq２は、それぞれ、以下の各式に表される。
【００３８】
Ｉq１＝-Ｉq*×sin(Δθ０−(９０°)) ・・・（４）
Ｉq２＝-Ｉd*×cos(Δθ０−(９０°)) ・・・（５）
そして、その最大位相遅れ時において、
Ｉq１＋Ｉq２＞０ （Ｉq*＞０）・・・（６）
Ｉq１＋Ｉq２＜０ （Ｉq*＜０）・・・（７）
の条件を満たすとき、ｑ軸電流指令値Ｉq*に基づく第１成分Ｉq１は、ｄ軸電流指令値Ｉd*に基づく第２成分Ｉq２によって、常に打ち消されることになる。（６）（７）式に（４）（５）式を代入し、ｄ軸電流指令値Ｉd*について解くことにより、図４に示すように、ｑ軸電流値Ｉqの発生方向が逆向きとなる事態を回避することができる。
【００３９】
次に、本実施形態のマイコンが実行する代替モータ回転角を用いた代替制御の処理手順について説明する。
図５のフローチャートに示すように、マイコン１７は、先ず、モータ回転角センサ２３により検出されるモータ回転角θmに異常があるか否かを判定する（ステップ１０１）。次に、モータ回転角θmに異常があると判定した場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）、マイコン１７は、ｑ軸電流指令値Ｉq*の符号が正であるか否かを判定する（ステップ１０２）。そして、ｑ軸電流指令値Ｉq*の符号が正である場合（Ｉq*＞０、ステップ１０２：ＹＥＳ）には、上記（２）式の不等号「＜」を等号「＝」に置換した式から得られる基準値に対してマージンとなる所定値を加減算することによりｄ軸電流指令値Ｉd*を演算し、代替モータ回転角θm_altを用いて上記ｄ／ｑ座標系における電流制御を実行することにより、そのモータ制御を継続する（ステップ１０３）。
【００４０】
一方、上記ステップ１０２において、ｑ軸電流指令値Ｉq*の符号が正ではないと判定した場合（ステップ１０２：ＮＯ）、マイコン１７は、続いてｑ軸電流指令値Ｉq*の符号が負であるか否かを判定する（ステップ１０４）。そして、ｑ軸電流指令値Ｉq*の符号が負である場合（Ｉq*＜０、ステップ１０４：ＹＥＳ）には、上記（３）の不等号「＞」を等号「＝」に置換した式から得られる基準値に対してマージンとなる所定値を加減算することによりｄ軸電流指令値Ｉd*を演算し、代替モータ回転角θm_altを用いたモータ制御を継続する（ステップ１０５）。
【００４１】
また、上記ステップ１０４において、ｑ軸電流指令値Ｉq*の符号が負ではないと判定した場合（ステップ１０４：ＮＯ）、即ちｑ軸電流指令値Ｉq*が「０」である場合には、マイコン１７は、ｄ軸電流指令値Ｉd*として「０」を演算し、代替モータ回転角θm_altを用いたモータ制御を継続する（Ｉd*＝０、ステップ１０６）。
【００４２】
そして、上記ステップ１０１において、モータ回転角センサ２３により検出されるモータ回転角θmが正常であると判定した場合（ステップ１０１：ＮＯ）、マイコン１７は、ｄ軸電流指令値Ｉd*を「０」に固定して、モータ回転角θmを用いた通常のモータ制御を実行する（Ｉd*＝０、ステップ１０７）。
【００４３】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用を得ることができる。
（１）マイコン１７は、モータ回転角センサ２３により検出されるモータ回転角θmに異常が検出された場合には、当該モータ回転角θmに代えて、ステアリングセンサ１６の検出値に基づく代替モータ回転角θm_altを用いた代替制御を実行する。そして、マイコン１７は、代替制御に基づき換算分解能Δθ０に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値Ｉq*のｑ軸電流成分（第１成分Ｉq１）を打ち消すｄ軸電流指令値Ｉd*を演算する。
【００４４】
換算分解能Δθ０が９０°〜１８０°の範囲内にある場合、ｑ軸電流指令値Ｉq*に基づき発生するｑ軸電流成分は、換算分解能Δθ０の粗さを要因とする位相遅れが９０°を超える領域で逆向きとなり、且つその逆向きのｑ軸電流成分は、換算分解能Δθ０に対応する最大位相遅れ時において最大となる。従って、上記構成により、ｄ軸電流指令値Ｉd*に基づく第２成分Ｉq２によって換算分解能Δθ０に対応する最大位相遅れ時に発生する第１成分Ｉq１を打ち消すことで、少なくとも、そのｑ軸電流値Ｉqの符号が逆向きとなる事態は回避される。その結果、換算分解能Δθ０が９０°〜１８０°の範囲内にある場合であっても、安定的に、その代替モータ回転角θm_altを用いた代替制御を実行することができる。
【００４５】
（２）マイコン１７は、ｑ軸電流指令値Ｉq*の符号に応じて、以下の各式の何れかを満足するようなｄ軸電流指令値Ｉd*を演算する。
Ｉd*＜-Ｉq*×tan(Δθ０−(９０°)) （Ｉq*＞０）
Ｉd*＞-Ｉq*×tan(Δθ０−(９０°)) （Ｉq*＜０）
上記構成によれば、そのｄ軸電流指令値Ｉd*に基づき発生する第２成分Ｉq２によって、最大位相遅れ時におけるｑ軸電流指令値Ｉq*に基づく第１成分Ｉq１を打ち消すことができる。
【００４６】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、操舵角θsを検出するステアリングセンサ１６をステアリングシャフト回転角センサに用いて代替モータ回転角θm_altを検出することとした。しかし、これに限らず、例えば、所謂ツインレゾルバ型のトルクセンサ等、ステアリングシャフト３の回転角を検出可能な回転角センサであれば、その他の回転角センサを用いる構成であってもよい。
【００４７】
・上記実施形態では、本発明をモータ１２を駆動源として操舵系にアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１０を備えた電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１に具体化した。しかし、これに限らず、ステアリングシャフトを回転駆動するモータ（ブラシレス）を備え、且つそのステアリングシャフトの回転角を検出可能な構成であれば、ＥＰＳ以外の車両用操舵装置に具体化してもよい。例えば、特許文献２に示されるように、ステアリングシャフトの途中に設けられ、ステアリング操作に基づく第１軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして第２軸に伝達する伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置に適用するとよい。
【００４８】
・また、ＥＰＳに適用する場合であっても、その型式は、所謂コラムアシスト型に限らず、ピニオンアシスト型、或いはラックアシスト型であってもよい。
・更に、モータ回転角センサ２３については、ＶＲ型や巻線型のようにセンサコイルを有するものの他、磁気素子を用いた磁気検出型を用いてもよい。そして、代替モータ回転角θm_altの検出に用いるステアリングシャフト回転角センサ（本実施形態では、ステアリングセンサ１６）もまた、どのような型式でもよい。
【００４９】
・また、代替モータ回転角θm_altを用いた代替制御時には、ｑ軸電流指令値Ｉq*を低減する補正を行う構成としてもよい。即ち、図５に示すように、換算分解能Δθ０に対応する位相遅れ時においてｑ軸電流指令値Ｉq*に基づき発生するｑ軸電流成分を第１成分Ｉq１として、当該第１成分Ｉq１を打ち消す第２成分Ｉq２が発生するようなｄ軸電流指令値Ｉd*を演算することで、ｑ軸電流指令値Ｉq*を超えるｑ軸電流値Ｉqが発生する。従って、この超過分を考慮し、予めｑ軸電流指令値Ｉq*を低めに設定することにより、過大なアシス力の発生を抑えて、その操舵フィーリングの向上を図ることができる。
【００５０】
次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を記載する。
（イ）前記モータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置を備えた電動パワーステアリング装置であること、を要旨とする。
【００５１】
（ロ）前記換算分解能は、前記モータ回転角と前記ステアリングシャフトの回転角との間の減速比、前記回転角センサの分解能、及びモータ極対数を乗じた値であること、を要旨とする。
【００５２】
（ハ）前記回転角センサは、ステアリングに生じた操舵角を検出するステアリングセンサであること、を要旨とする。
（ニ）前記回転角センサは、前記ステアリングシャフトに設けられたトーションバーの捻れ角に基づいて操舵トルクを検出するトルクセンサのレゾルバであること、を要旨とする。
【００５３】
（ホ）前記ステアリングシャフトの途中に設けられ、ステアリング操作に基づく第１軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして第２軸に伝達する伝達比可変装置を備えること、を要旨とする。
【符号の説明】
【００５４】
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリング、３…ステアリングシャフト、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１３…減速機構、１６…ステアリングセンサ、１７…マイコン、１８…駆動回路、２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ…電流センサ、２３…モータ回転角センサ、３０…モータ回転角検出部、３１…電流指令値演算部、３２…ｄ／ｑ変換部、３４ｄ，３４ｑ…Ｆ／Ｂ制御部、３５…ｄ／ｑ逆変換部、３６…ＰＷＭ変換部、４１…モータ回転角異常検出部、４２…代替モータ回転角演算部、４３…切替制御部、Ｉu，Ｉv，Ｉw…相電流値、Ｉd…ｄ軸電流値、Ｉq…ｑ軸電流値、Ｉd*…ｄ軸電流指令値、Ｉq*…ｑ軸電流指令値、Ｖd*…ｄ軸電圧指令値、Ｖq*…ｑ軸電圧指令値、Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*…相電圧指令値、θm…モータ回転角、θm_alt…モータ回転角、θs…操舵角、Ｇ…減速比、Ｎ…極対数、Δθ…分解能、Δθ０…換算分解能、Ｉq１…第１成分、Ｉq２…第２成分、Ｓ_rsf…異常検出信号。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトを回転駆動するモータと、
前記モータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、
前記モータ回転角センサにより検出された前記モータ回転角を用いたｄ／ｑ座標系における電流制御の実行により前記モータの作動を制御する制御手段と、
前記ステアリングシャフトの回転角を検出するステアリングシャフト回転角センサと、
前記モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角の異常を検出する異常検出手段と、を備えた車両用操舵装置において、
前記ステアリングシャフト回転角センサの分解能をモータ回転角に換算した換算分解能が電気角で９０°〜１８０°の範囲内であって、
前記制御手段は、
前記モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角に異常が検出された場合には、
前記ステアリングシャフト回転角センサの検出値に基づく代替モータ回転角を前記電流制御に用いる代替制御を実行するとともに、
前記代替制御に基づき前記換算分解能に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値のｑ軸電流成分を打ち消すｄ軸電流指令値を演算すること、を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記制御手段は、前記代替制御の実行時には、ｑ軸電流指令値の符号に応じて、以下の各式
Ｉd*＜-Ｉq*×tan(Δθ０−(９０°)) （Ｉq*＞０）
Ｉd*＞-Ｉq*×tan(Δθ０−(９０°)) （Ｉq*＜０）
但し、Ｉq*：ｑ軸電流指令値、Ｉd*：ｄ軸電流指令値、Δθ０：換算分解能
の何れかを満足するようなｄ軸電流指令値を演算すること、
を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１】
ステアリングシャフトを回転駆動するモータと、
前記モータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、
前記モータ回転角センサにより検出された前記モータ回転角を用いたｄ／ｑ座標系における電流制御の実行により前記モータの作動を制御する制御手段と、
前記ステアリングシャフトの回転角を検出するステアリングシャフト回転角センサと、
前記モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角の異常を検出する異常検出手段と、を備えた車両用操舵装置において、
前記ステアリングシャフト回転角センサの分解能をモータ回転角に換算した換算分解能が電気角で９０°〜１８０°の範囲内であって、
前記制御手段は、
前記モータ回転角センサにより検出されるモータ回転角に異常が検出された場合には、
前記ステアリングシャフト回転角センサの検出値に基づく代替モータ回転角を前記電流制御に用いる代替制御を実行するとともに、
前記代替制御に基づき前記換算分解能に対応する位相遅れが生じたｑ軸電流指令値のｑ軸電流成分を打ち消すｄ軸電流指令値を演算すること、を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記制御手段は、前記代替制御の実行時には、ｑ軸電流指令値の符号に応じて、以下の各式
Ｉd*＜-Ｉq*×tan(Δθ０−(９０°)) （Ｉq*＞０）
Ｉd*＞-Ｉq*×tan(Δθ０−(９０°)) （Ｉq*＜０）
但し、Ｉq*：ｑ軸電流指令値、Ｉd*：ｄ軸電流指令値、Δθ０：換算分解能
の何れかを満足するようなｄ軸電流指令値を演算すること、
を特徴とする車両用操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５６２４（Ｐ２０１３−５６２４Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３５３６２（Ｐ２０１１−１３５３６２）
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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