電動パワーステアリング装置
【課題】部品点数の増加やコストアップを抑制した簡素な構成のモータ回転角検出手段を使用して運転者に不快感を与えることを抑制する。
【解決手段】運転者の操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を算出するモータ相対角度情報算出部４８ａ〜４８ｃと、該モータ相対角度情報算出部が相対角度情報を得られない状態となることを防止して常時相対角度情報の生成を可能とする相対角度情報補完部４８ｅとを有するモータ相対角度検出手段４８を備え、前記モータ相対角度情報算出部は、前記操舵トルクに基づいてモータ相対角度変化量を算出し、算出したモータ相対角度変化量を前回サンプリング時のモータ相対角度に加算してモータ相対角度を算出する補完用相対角度情報演算部を有し、前記モータ角速度が零近傍の不感帯内にあるときに、前記補完用相対角度情報演算部で算出したモータ相対角度に基づいてモータ相対角度情報を演算する。
【解決手段】運転者の操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を算出するモータ相対角度情報算出部４８ａ〜４８ｃと、該モータ相対角度情報算出部が相対角度情報を得られない状態となることを防止して常時相対角度情報の生成を可能とする相対角度情報補完部４８ｅとを有するモータ相対角度検出手段４８を備え、前記モータ相対角度情報算出部は、前記操舵トルクに基づいてモータ相対角度変化量を算出し、算出したモータ相対角度変化量を前回サンプリング時のモータ相対角度に加算してモータ相対角度を算出する補完用相対角度情報演算部を有し、前記モータ角速度が零近傍の不感帯内にあるときに、前記補完用相対角度情報演算部で算出したモータ相対角度に基づいてモータ相対角度情報を演算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵系に対して入力される操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動パワーステアリング装置としては、例えば位置検出手順で、電動機の角度位置を検出し、異常検出手順で、位置検出手順より出力された位置信号の振幅値が、前記電動機の回転角位置に応じて変動し予め定めた所定値より低くなる場合の有無に基づき前記位置検出手順の異常を検出し、異常検出手順により前記位置検出手順の異常が検出された後、前記電動機の回転角度位置の変化に応じて前記位置信号の振幅値が所定のレベル以上となる回転角度位置ではトルク制御手順を実行して操舵力を補助するトルクを出力し、前記位置信号の振幅値が所定のレベル以下となる前記電動機の回転角度位置ではトルクゼロ制御手順を実行して出力トルクをゼロとすることにより、位置検出手順の異常時に突然アシストを停止してマ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）。
【０００３】
また、ロータ位置の検出機能に異常が生じ、ブラシレスモータが回転中であるときには、予め設定された固定パターンで電磁コイルの電流の向きを順に切り換える制御を行わせ、ブラシレスモータが停止してしまっているときには、駆動信号を低周波から徐々に高周波に切り換えて、ブラシレスモータを起動させるようにした車両用ブラシレスモータの制御装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、操舵トルクに応じた波高値の正弦波を発生する基準波発生器の出力と、これとモータ電流との偏差を増幅する誤差増幅器の出力とを位相比較器と、その位相比較出力が入力されて電圧制御出力を基準波発生器に出力する電圧制御発振器とでＰＬＬ回路を構成することにより、回転角センサを用いることなく、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６００８０５号明細書（第１頁、図７）
【特許文献２】特開２００５−２５３２２６号公報（第１頁、図２）
【特許文献３】特開２００３−４０１１９号公報（第１頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
また、上記以外にも、角速度に比例する逆起電力を用いたセンサレスブラシレスモータの駆動方法が種々提案されているが、速度零付近の制御が困難であり、実現する場合に非常に高速な演算を行うことが可能なＣＰＵを必要とし、また非常に複雑且つ難解なアルゴリズムを必要とする公知例が存在する。しかも、公知例の多くはブラシレスモータが一定方向に回転し続けることを前提としている（回転方向の反転には例えばスイッチで回転方向切り換える等の手法が前提となっている）ため、電動パワーステアリング装置のような、マスタ／スレーブ制御には適さないか、適用しようとすると非常に高速な演算が可能なＣＰＵを必要とする等コストが嵩む要因となる。
【０００９】
このため、正常時は角度検出器を用いて制御を行っている電動パワーステアリング装置で、角度検出器が異常になった場合など、角度情報を正しく得られない状態となった場合にセンサレスでモータ駆動を行うことができず、フェールセーフを発動して操舵補助制御を停止するしか方法が無い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、部品点数の増加やコストアップを抑制した簡素な構成のモータ相対角度検出手段を使用して運転者に不快感を与えることを抑制することができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出し、算出した操舵補助指令値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、運転者の前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を算出するモータ相対角度情報算出部とを有するモータ相対角度検出手段とを備え、
前記モータ制御手段は、前記モータ回転角異常検出手段で前記モータ回転角検出手段の異常を検出していないときに、当該回転角検出手段で検出したモータ回転角情報を選択し、前記モータ回転角異常検出手段で前記モータ回転角検出手段の異常を検出したときに、前記モータ相対角度検出手段で検出した相対角度情報を選択し、選択した前記モータ回転角情報又は相対角度情報に基づいて前記電動モータを駆動制御するように構成され、
前記モータ相対角度情報算出部は、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいてモータ相対角度変化量を算出し、算出したモータ相対角度変化量を前回サンプリング時のモータ相対角度に加算してモータ相対角度を算出する補完用相対角度情報演算部を有し、前記モータ角速度が零近傍の不感帯内にあるときに、前記補完用相対角度情報演算部で算出したモータ相対角度に基づいてモータ相対角度情報を演算することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、前記モータ制御手段が、前記相対角度情報に基づいて前記電動モータを駆動制御する時に、初期角度を設定することなく任意の実角度から駆動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３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記モータ相対角度情報算出部は、前記モータの逆起電圧演算部から入力される逆起電圧に基づいて相対角速度を演算し、演算した相対角速度の符号を前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて決定するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、運転者の操舵量に応じた電動モータの相対角度情報算出部でモータの相対角速度、相対角度等の相対角度情報を算出し、相対角度情報補完部で、運転者の操舵量から相対角度情報が得られなくなることを防止して常時相対角度情報の出力を可能としたので、初期の実モータ角が定まらない状態でも、簡素な構成で、モータの相対角度を確実に検出することができ、モータ制御手段による電動モータの駆動制御を継続して、運転者の意図に応じた操舵補助力を発生させることができ、部品点数の増加やシステムのコストアップを招くことがないと共に、運転者に違和感を与えることなく操舵補助制御を継続することができるという効果が得られる。
このとき、モータの相対角度が実角度に対する誤差量が大きくなり続けるおそれがある要補正状態となったときに、その時の状態に応じてモータの相対角度情報を補正することにより、相対角度情報の誤差が拡大されることを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】操舵トルクセンサから出力される操舵トルク検出信号の特性線図である。
【図３】図１の制御装置の具体的構成を示すブロック図である。
【図４】制御装置のマイクロコンピュータの機能ブロック図である。
【図５】図４の電流指令値算出部の具体的構成を示すブロックである。
【図６】操舵補助制御処理で使用する操舵トルクと操舵補助指令値との関係を示す操舵補助指令値算出マップを示す説明図である。
【図７】セルフアライニングトルクの説明に供する模式図である。
【図８】図４の角速度・角加速度演算部の具体的構成を示すブロック図である。
【図９】制御装置のマイクロコンピュータで実行するモータ回転角異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図９で使用する異常判定マップを示す説明図である。
【図１１】制御装置のマイクロコンピュータで実行する操舵補助制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】制御装置のマイクロコンピュータで実行する相対角度情報演算処理を手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】電動モータのロータとステータの磁界ベクトル相対角誤差とロータに発生するエネルギーの絶対値の関係を示す特性線図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図１５】第２の実施形態の相対角度演算処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１６】モータ回転角推定処理の機能ブロック図である。
【図１７】角速度・角加速度演算部を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態の相対角度検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の他の実施形態における制御装置の具体例を示すブロック図である。
【図２０】３相検出信号を示す信号波形図である。
【図２１】ａ相検出信号がハイレベル固着したときの信号波形図である。
【図２２】ａ相検出信号がローレベル固着したときの信号波形図である。
【図２３】本発明の他の実施形態における相対角度補正処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
ここで、電動モータ５は、例えば三相交流駆動されるスター（Ｙ）結線されたブラシレスモータで構成され、電動パワーステアリング装置の操舵補助力を発生する操舵補助力発生用モータとして動作する。この電動モータ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。
【００１６】
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制御装置３へ入力されている。
【００１７】
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。
【００１８】
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Ｑａａ及びＱａｂ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Ｑｂａ及びＱｂｂの直列回路、電界効果トランジスタＱｃａ及びＱｃｂ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Ｑａａ及びＱａｂの接続点、電界効果トランジスタＱｂａ及びＱｂｂの接続点並びに電界効果トランジスタＱｃａ及びＱｃｂ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Ｌａ、Ｌｂ並びにＬｃ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Ｉａ、Ｉｂがモータ電流検出回路７で検出される。
【００１９】
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Ｉａｔ、Ｉｂｔ及びＩｃｔに基づいて決定されるデューティ比Ｄａ、Ｄｂ及びＤｃ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Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃの大きさが制御される。ここで、デューティ比Ｄａ、Ｄｂ及びＤｃ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。
【００２０】
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、電動モータ５の各相電流を検出する電流検出回路７から入力される各相電流検出値Ｉａ〜Ｉｃと、電動モータ５の各相の端子電圧を検出する端子電圧検出回路８から入力される各相端子電圧Ｖａ〜Ｖｃとが入力されると共に、操舵トルクセンサ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、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。
【００２１】
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に入力する。
【００２２】
マイクロコンピュータ３０の構成は、機能ブロック図で表すと図４に示すようになり、後述するフェールセーフ処理部４９からのフェールセーフ信号ＳＦによって操舵トルクセンサ１７から入力される操舵トルクＴの急激な変化を抑制して徐々に変化させる徐変制御部４１と、この徐変制御部４１で急激な変化が制限された操舵トルクＴｓと車速センサ３３で検出した車速Ｖｓが入力されると共に、後述する角速度・角加速度検出部から入力される角速度ωｅ及び角加速度αに基づいてベクトル制御を行って３相の電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*を算出する電流指令値算出部４２と、この電流指令値算出部４２から出力される電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*を後述するフェールセーフ処理部４９からのフェールセーフ信号ＳＦによって制限する電流出力制限部４３と、この電流出力制限部４３から出力される電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*と電流検出回路７から入力される相電流検出値Ｉａ〜Ｉｃを減算して偏差ΔＩａ〜ΔＩｃを算出する減算部４４と、この減算部４４から出力される偏差ΔＩａ〜ΔＩｃを例えば比例・積分（ＰＩ）制御して指令電圧Ｖａ*〜Ｖｃ*をモータ駆動回路６のＦＥＴゲート駆動回路２２に出力する電流制御部４５と、電流検出回路７から入力される電流検出値Ｉａ〜Ｉｃと、端子電圧検出回路８から入力される端子電圧Ｖａ〜Ｖｃとが入力され、これらに基づいて各モータコイルの線間で発生する線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ、ＥＭＦｃａを演算する逆起電圧演算部４６と、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とに基づいて電気角で表されるモータ回転角θｅを演算するモータ回転角演算部４７と、逆起電圧演算部４６で演算された線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ、ＥＭＦｃａとモータ回転角演算部４７で演算されたモータ回転角θｅとに基づいて角速度及び角加速度を算出する相対角度及び実角度情報検出手段としての回転角速度・角加速度演算部４８と、操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルクＴｓ、車速センサ６で検出した車速検出値Ｖｓ及びモータ回転角演算部４７で演算されたモータ回転角θｅが入力され、これらに基づいて操舵トルクセンサ１７、車速センサ３３及びレゾルバ１８、モータ回転角検出回路３２、モータ回転角演算部４７の異常を検出してフェールセーフ処理を行うモータ回転角異常検出手段としてのフェールセーフ処理部４９とを備えている。
【００２３】
ここで、電流指令値算出部４２は、図５に示すように、操舵トルクセンサ１７から入力される操舵トルクＴｓと車速検出値Ｖｓとに基づいて図６に示す操舵補助電流指令値ＩM*を算出する操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値ＩM*を算出する操舵補助トルク指令値演算部４２Ａと、この操舵補助トルク指令値演算部４２Ａで算出した操舵補助電流指令値ＩM*に対して後述する角速度・角加速度演算部４８から入力される角速度ωｅ及び角加速度αに基づいて補償を行う指令値補償部４２Ｂと、この指令値補償部４２Ｂで補償された補償後トルク指令値ＩM*′に基づいてｄ−ｑ軸電流指令値を算出し、これを３相電流指令値に変換するｄ−ｑ軸電流指令値演算部４２Ｃとで構成されている。
【００２４】
操舵補助トルク指令値演算部４２Ａは、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓをもとに図６に示
す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して電流指令値でなる操舵補助トルク指令値ＩM*を算出する。
この操舵補助トルク指令値算出マップは、図６に示すように、横軸に操舵トルクＴｓをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値ＩM*をとると共に、車速Ｖｓをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴｓが“０”からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助トルク指令値ＩM*が“０”を維持し、操舵トルクＴ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Ｔの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値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の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
【００２５】
指令値補償部４２Ｂは、後述する角速度・角加速度演算部４８で算出されたモータ角速度ωｅに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部５１と、角速度・角加速度演算部４８で算出されたモータ角加速度αに基づいて電動モータ５の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部５２と、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を推定するＳＡＴ推定フィードバック部５３とを少なくとも有する。
【００２６】
ここで、収斂性補償部５１は、車速センサ３３で検出した車速Ｖｓ及び角速度・角加速度演算部４８で算出されたモータ角速度ωｅが入力され、車両のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール１が振れ回る動作に対して、ブレーキをかけるように、モータ角速度ωｅに車速Ｖに応じて変更される収斂性制御ゲインＫｖを乗じて収斂性補償値Ｉｃを算出する。
【００２７】
また、ＳＡＴ推定フィードバック部５３は、操舵トルクＴ、角速度ω、角加速度α及び操舵補助トルク指令値演算部４２Ａで算出した操舵補助電流指令値ＩM*が入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定演算する。このセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する原理は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を図７に示して説明する。
【００２８】
すなわち、ドライバがステアリングホイール１を操舵することによって操舵トルクＴが発生し、その操舵トルクＴに従って電動モータ５がアシストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪Ｗが転舵され、反力としてセルフアライニングトルクＳＡＴが発生する。
また、その際、電動モータ５の慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってステアリングホイール１の操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得られる。
J・α+ Fr・sign(ω) + SAT = Tm + T …（１）
【００２９】
ここで、上記（１）式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、セルフアライニングトルクＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。
SAT(s) = Tm(s) + T(s) − J・α(s) + Fr・sign(ω(s)) …（２）
上記（２）式から分かるように、電動モータ５の慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ω、回転角加速度α、アシストトルクＴｍ及び操舵トルクＴよりセルフアライニングトルクＳＡＴを推定することができる。ここで、アシストトルクＴｍは操舵補助電流指令値ＩM*に比例するので、アシストトルクＴｍに代えて操舵補助電流指令値ＩM*を適用する。
【００３０】
そして、慣性補償部５２で算出された慣性補償値Ｉｉ及びＳＡＴ推定フィードバック部５３で算出されたセルフアライニングトルクＳＡＴが加算器５４で加算され、この加算器５４の加算出力と収斂性補償部５１で算出された収斂性補償値Ｉｃとが加算器５５で加算
されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、この指令補償値Ｉｃｏｍが操舵補助トルク指令値演算部４２Ａから出力される操舵補助トルク指令値ＩM*に加算器５６で加算されて補償後トルク指令値ＩM*′が算出され、この補償後トルク指令値ＩM*′がｄ−ｑ軸電流指令値演算部４２Ｃに出力される。
【００３１】
また、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部４２Ｃは、補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′とモータ角速度ωとに基づいてｄ軸目標電流Ｉｄ*を算出するｄ軸目標電流算出部６１と、モータ回転角θ及びモータ角速度ωに基づいてｄ−ｑ軸誘起電圧モデルＥＭＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｏｒｃｅ）のｄ軸ＥＭＦ成分ｅd(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅq(θ)を算出する誘起電圧モデル算出部６２と、この誘起電圧モデル算出部６２から出力されるｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θ)とｄ軸目標電流算出部６１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ*と補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′とモータ角速度ωとに基づいてｑ軸目標電流Ｉｑ*を算出するｑ軸目標電流算出部６３と、ｄ軸目標電流算出部６１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ*とｑ軸目標電流算出部６３から出力されるｑ軸目標電流Ｉｑ*とを３相電流指令値Ｉａ*、Ｉｂ*及びＩｃ*に変換する２相／３相変換部６４とを備えている。
【００３２】
また、逆起電圧演算部４６は、先ず、端子電圧検出回路８から入力される各相端子電圧Ｖａ〜Ｖｃに基づいて下記（３）式〜（５）式の演算を行って線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを算出する。
Ｖａｂ＝Ｖａ−Ｖｂ ……（３）
Ｖｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ ……（４）
Ｖｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ ……（５）
【００３３】
次いで、算出した線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａと、電流検出回路７から入力される各相電流検出値Ｉａ〜Ｉｃとに基づいて下記（６）式〜（８）式の演算を行って各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ、ＥＭＦｃａを算出する。
ＥＭＦａｂ＝Ｖａｂ−｛(Ｒａ＋ｓ・Ｌａ)・Ｉａ−(Ｒｂ＋ｓ・Ｌｂ)・Ｉｂ｝…（６）
ＥＭＦｂｃ＝Ｖｂｃ−｛(Ｒｂ＋ｓ・Ｌｂ)・Ｉｂ−(Ｒｃ＋ｓ・Ｌｃ)・Ｉｃ｝…（７）
ＥＭＦｃａ＝Ｖｃａ−｛(Ｒｃ＋ｓ・Ｌｃ)・Ｉｃ−(Ｒａ＋ｓ・Ｌａ)・Ｉａ｝…（８）
ここで、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃはモータの巻線抵抗、Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃはモータのインダクタンス、ｓはラプラス演算子で、ここでは微分演算（ｄ／ｄｔ）を表している。
【００３４】
そして、算出された各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａの絶対値を加算して逆起電圧ＥＭＦ（＝｜ＥＭＦａｂ｜＋｜ＥＭＦｂｃ｜＋｜ＥＭＦｃａ｜）を算出する。ここで、逆起電圧ＥＭＦを各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａの絶対値を加算して求めるのは、演算を簡素化するためであり、相対角度演算精度を向上させるために逆起電圧ＥＭＦを求めるには、各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａの二乗和の平方根即ちＥＭＦ＝√（ＥＭＦａｂ2＋ＥＭＦｂｃ2＋ＥＭＦｃａ2）を演算する。なお、求められる各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａはモータの相対角度が得られる程度の精度でよい。
【００３５】
また、前記（６）〜（８）式では、モータの巻線抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを固定値としているが、モータの巻線抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは温度依存性を有するので、モータ温度を検出してモータの巻線抵抗Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃを補正することが好ましいが、モータの巻線抵抗Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃとして固定値を用い、温度変動等の理由によりモータ抵抗が増減した場合でも、操舵補助制御を継続することに必要なレベルの逆起電圧・角度情報が得られる場合には固定値を採用してもよい。但し、この場合に設定するモータの巻線抵抗Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃと不感帯幅設定値は角度情報を得るために温度変化に対して十分なマージンを持った値を設定する必要がある。
【００３６】
さらに、モータ回転角演算部４７では、モータ回転角検出回路３２からピーク検出パルスＰｐが入力される毎に図示しないモータ回転角算出処理を実行して、ｓｉｎθ及びｃｏｓθを算出し、算出したｓｉｎθ及びｃｏｓθから電気角でなるモータ回転角θｅを算出する。
さらにまた、角速度・角加速度演算部４８は、図８に示すように、逆起電圧演算部４６から入力される逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角速度ωｅｅを演算する相対角速度演算部４８ａと、操舵トルクセンサ１７から入力される操舵トルクＴｓに基づいて回転方向を表す符号を取得する符号取得部４８ｂと、角速度演算部４８ａで演算した相対角速度ωｅｅに符号取得部４８ｂで取得した符号を乗算する乗算部４８ｃと、この乗算部４８ｃから出力される相対角速度ωｅｅの急激な変化を抑制するレイトリミッタ部４８ｄと、このレイトリミッタ部４８ｄで急激な変化が抑制された相対角速度ωｅｅが零近傍の角速度領域即ちωｅ＝０を含むその近傍値±Δωの不感帯内であるか否かを判定し、ωｅｅ＜−Δω又はωｅｅ＞＋Δωであって不感帯外であるときには相対角速度ωｅｅをそのまま出力し、ω−Δω≦ωｅｅ≦＋Δωであって不感帯内であると判定されたときに相対角速度ωｅｅを予め設定した正負の相対角度情報オフセット値±Δωｄに所定間隔で交互に設定して相対角速度ωｅｅが“０”以外の値となるように設定する相対角度情報補完部としての相対角度情報オフセット処理部４８ｅと、相対角度情報オフセット処理部４８ｅから出力される相対角速度ωｅｅを前回のモータ回転角θｅ(n-1)に加算して相対回転角θｅｅを算出する加算部４８ｆと、この加算部４８ｆから出力される相対回転角θｅｅとモータ回転角演算部４７から入力される実回転角θｅｒとをフェールセーフ信号ＳＦに基づいて選択する選択手段としての回転角選択部４８ｇと、モータ回転角演算部４７から入力される実回転角θｅｒを微分して実角速度ωｅｒを算出する角速度演算部４８ｈと、この角速度演算部４８ｈから入力される実角速度ωｅｒと相対角度情報オフセット処理部４８ｅから出力される相対角速度ωｅｅとをフェールセーフ信号ＳＦに基づいて選択する角速度選択部４８ｉと、角速度選択部４８ｉで選択された角速度ωｅを微分して角加速度αを算出する角加速度演算部４８ｊとで構成されている。ここで、逆起電圧演算部４６、角速度演算部４８ａ、符号取得部４８ｂ及び乗算部４８ｃで相対角度情報演算部が構成されている。
【００３７】
ここで、相対角速度演算部４８ａでは、逆起電圧演算部４６から入力される逆起電圧ＥＭＦに基づいて下記（９）式の演算を行って相対角速度ωｅｅを算出する。
ωｅｅ＝ＥＭＦ／Ｋｅ …………（９）
ここに、Ｋｅはモータの逆起電圧定数［Ｖ／ｒｐｍ］である。
また、逆起電圧演算部４６内の図示しない不感帯設定部では、前述した各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａを算出する（６）式〜（８）式のモータの巻線抵抗Ｒａ〜Ｒｃとして、実際の抵抗値の代わりに抵抗のモデル値を採用するため、相対角速度ωｅｅには誤差が生じ、その誤差はモータ電流に比例したオフセット誤差となることに基づいて電流に比例した不感帯設定を行って推定誤差を取り除くためのものである。すなわち、相対角速度ωｅｅは電流（逆起電圧量）に比例し、誤差も電流（逆起電圧量）に比例するためである。このため、不感帯の設定値は電流指令値ＩM*に応じた値に設定する。
【００３８】
さらに、モータ回転速度変化によるインダクタンスの影響も受けることから、モータの回転速度に応じてインダクタンス変動分を逆起電圧演算部４６にフィードバックすることにより、インダクタンス変動の影響を除去することが好ましい。
さらにまた、相対角度オフセット処理部４８ｅの不感帯幅±Δωは、相対角度が０若しくはその近傍の領域を規定する設定値である。モータを相対角度で駆動するため、モータ相対角速度が±Δωで示される領域内で、モータのステータとロータ間の磁界拘束力が大きい場合、次に運転者がステアリングホイールを操舵して相対角度情報（この場合逆起電圧）が得られなくなり、所謂ステアリング（ハンドル）ロックとなってしまう。
【００３９】
そこで、相対角度オフセット値±Δωは、相対角速度が±Δωで示される領域内の場合に、磁界の拘束力や、トーションバーの捩れ分など、運転者がステアリングホイールを操舵でき、モータを回転させて操舵量が得られるようになるまでに生じる不感帯を確実に除去する値に設定しなければならない。この不感帯を除去するための相対角度オフセット値±Δωは所定周期で符号を反転させながら相対角速度に加算する。さらに、±Δωの設定値は運転者の意図しない操舵補助を行わない量と周期内に留める必要がある。ここで、正負にオフセットさせる角度量は角度が意図しない方向へずれ続けることを防止するために同一値でなければならない。
【００４０】
さらにまた、回転角選択部４８ｇは、フェールセーフ処理部４９から入力されるフェールセーフ信号ＳＦが論理値“０”であるときにはモータ回転角演算部４７から入力される実回転角θｅｒを選択し、論理値“１”であるときに加算部４８ｆから入力される相対回転角θｅｅを選択する。同様に角速度選択部４８ｉは、フェールセーフ処理部４９から入力されるフェールセーフ信号ＳＦが論理値“０”であるときには角速度演算部４８ｈから入力される実角速度ωｅｒを選択し、論理値“１”であるときには相対角度情報オフセット処理部４８ｅから入力される相対角速度ωｅｅを選択する。
【００４１】
フェールセーフ処理部４９は、図９に示すモータ回転角異常検出処理を実行する。このモータ回転角異常検出処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップ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１０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。
【００４２】
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、正常であることを示す論理値“０”のフェールセーフ信号ＳＦを角速度・角加速度演算部４８に出力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、異常であることを表す論理値“１”のフェールセーフ信号ＦＳを角速度・角加速度演算部４８に出力してからタイマ割込処理を終了する。このように、異常判定用マップを使用して、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９の処理がモータ回転角異常検出手段に対応している。
【００４３】
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指令値算出部４２に相当する図１１に示す操舵補助制御処理を実行する。
操舵補助制御処理は、図１１に示すように、先ず、ステップＳ１で、操舵トルクセンサ１７、車速センサ３３等の各種センサの検出値及び角速度・角加速度演算部４８で算出した回転角θｅ、角速度ωｅ及び角加速度αを読込み、次いでステップＳ２に移行して、操舵トルクＴをもとに前述した図６に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値ＩM*を算出してからステップＳ３に移行する。
【００４４】
このステップＳ３では、収斂性補償部５１と同様にモータ角速度ωｅに車速Ｖに応じて設定された補償係数Ｋｖを乗算して収斂性補償値Ｉｃを算出してからステップＳ４に移行する。
このステップＳ４では、慣性補償部５２と同様に、モータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉを算出し、次いでステップＳ５に移行してＳＡＴ推定フィードバック部５３と同様にモータ角速度ωｅ及びモータ角加速度αをもとに前述した（２）式の演算を行ってセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する。
【００４５】
次いで、ステップＳ６に移行して、操舵補助トルク指令値ＩM*にステップＳ３〜Ｓ５で算出した収斂性補償値Ｉｃ、慣性補償値Ｉｉ及びセルフアライニングトルクＳＡＴを加算して補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′を算出し、次いでステップＳ７に移行してステップＳ６で算出した補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′にｄ−ｑ軸電流指令値演算部４２Ｂと同様のｄ−ｑ軸指令値演算処理を実行してｄ軸目標電流Ｉｄ*及びｑ軸目標電流Ｉｑ*を算出し、次いでステップＳ８に移行して２相／３相変換処理を行ってモータ電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*を算出する。
【００４６】
次いで、ステップＳ９に移行して、モータ電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*からモータ電流Ｉａ〜Ｉｃを減算して電流偏差ΔＩａ〜ΔＩｃを算出し、次いでステップＳ１０に移行して、電流偏差ΔＩａ〜ΔＩｃについてＰＩ制御処理を行って電圧指令値Ｖａ*〜Ｖｃ*を算出し、次いでステップＳ１１に移行して算出した電圧指令値Ｖｕ*〜Ｖｗ*をモータ駆動回路６のＦＥＴゲート駆動回路２２に出力してから操舵補助制御処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００４７】
また、マイクロコンピュータ３０は、角速度・角加速度演算部４８の相対角速度演算部４８ａ、符号取得部４８ｂ、乗算部４８ｃ、レイトリミッタ部４８ｄ及び相対角度情報オフセット処理部４８ｅに相当する図１２に示す相対角速度演算処理を実行する。
この相対角速度演算処理は、所定時間（例えば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、逆起電圧演算部４６で演算した逆起電圧ＥＭＦを読込み、次いでステップＳ３２に移行して、逆起電圧ＥＭＦに基づいて前述した（９）式の演算を行って相対角速度ωｅｅを算出し、次いでステップＳ３３に移行して、操舵トルクＴｓの符号を取得して相対角速度ωｅｅに付加してからステップＳ３４に移行する。
【００４８】
このステップＳ３４では、算出した現在の相対角速度ωｅｅ(n)から前回算出した相対角速度ωｅｅ(n-1)を減算して変化量Δωｅｅを算出し、次いでステップＳ３５に移行して、算出した変化量Δωｅｅの絶対値が予め設定した変化量上限値Δωｓを超えているか否かを判定し、｜Δωｅｅ｜≦Δωｓであるときには変化量Δωｅｅが少ないものと判断して後述するステップＳ３９に移行し、｜ωｅｅ｜＞Δωｓであるときには変化量Δωｅｅが大き過ぎるものと判断してステップＳ３６に移行する。
【００４９】
このステップＳ３６では、変化量Δωｅｅが正値又は零である否かを判定し、Δωｅｅ≧０であるときにはステップＳ３７に移行して、前回の相対角速度ωｅｅ(n-1)に変化量上限値Δωｓを加算して現在の相対角速度ωｅｅ(n)を算出してからステップＳ３９に移行し、Δωｅｅ＜０であるときにはステップＳ３８に移行して、前回の相対角速度ωｅｅ(n-1)から変化量上限値Δωｓを減算して現在の相対角速度ωｅｅ(n)を算出してからステップＳ３９に移行する。
【００５０】
ステップＳ３９では、ステップＳ３３で算出した相対角速度ωｅｅ、ステップＳ３７又はＳ３８で算出した現在の相対角速度ωｅｅ(n)が±Δωで規定される不感帯内であるか否かを判定し、相対角速度ωｅｅが−Δω≦ωｅｅ≦＋Δωであって不感帯内であるときには、ステップＳ４０に移行する。
このステップＳ４０では、モータ相対回転角θｅｅに対する角度変化が１加算周期当り例えば±２ｄｅｇとなる値に設定された相対角度情報オフセット値Δωｄを現在の相対角速度ωｅｅとして設定し、次いでステップＳ４１に移行して、現在の時間係数値ｔに“１”を加算して新たな時間係数値ｔを算出し、次いでステップＳ４２に移行して、時間係数値ｔが所定値ｔｓ（例えば２０ｍｓｅｃ相当）を超えたか否かを判定し、ｔ＞ｔｓであるときには、ステップＳ４３に移行して、現在の相対角度情報オフセット値Δωｄに−を乗算して符号反転を行ってからステップＳ４４に移行する。
ステップＳ４４では、時間係数値ｔを“０”にクリアしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００５１】
また、前記ステップＳ３９の判定結果が、ωｅｅ＜−Δω又はωｅｅ＞＋Δωであるときには不感帯外であるものと判断してそのままタイマ割込を終了し、前記ステップＳ４２の判定結果がｔ≦ｔｓであるときにもそのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
この図１２の処理で、ステップＳ３１〜ステップＳ３８の処理がモータ相対角度情報算出部に対応し、ステップＳ３９〜Ｓ４４の処理が相対角度情報補完部に対応している。
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
【００５２】
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９に示すモータ回転角異常検出処理、図１１に示す操舵補助制御処理及び図１２に示す相対角速度算出処理等が実行開始される。
この状態では、マイクロコンピュータ３０で実行する図１１の操舵補助制御処理では、操舵トルクセンサ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６に示す操舵補助指令値算出マップを参照して操舵補助指令値ＩM*を算出する（ステップＳ４）。
【００５３】
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９のモータ回転角異常検出処理を実行したときに、図４に示すモータ回転角演算部４７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１０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、正常と判断されて論理値“０”のフェールセーフ信号ＳＦが角速度・角加速度演算部４８に出力される。（ステップＳ２３）。
【００５４】
このため、図８に示す角速度・角加速度演算部４８では、回転角選択部４８ｇでモータ回転角演算部４７によって算出される実回転角θｅｒが選択されてこれが回転角θｅとされると共に、角速度選択部４８ｉで角速度演算部４８ｈで実回転角θｅｒを微分した実角速度ωｅｒが選択されてこれが角速度ωｅとされ、さらに角速度ωｅを角加速度演算部４８ｊで微分して角加速度αを算出して、これら回転角θｅ、角速度ωｅ及び角加速度αを電流指令値算出部４２に出力する。
【００５５】
したがって、電流指令値算出部４２で実行する図１１の操舵補助制御処理では、ステップＳ２からステップＳ３に移行して、角速度ωｅに基づいて収斂性補償値Ｉｃを算出し、次いでモータ角加速度αに基づいて慣性補償制御用の慣性補償値Ｉiを算出し（ステップＳ４）、さらに角速度ωｅ、角加速度α、操舵トルクＴｓ及び操舵補助トルク指令値ＩM*に基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する（ステップＳ５）。
【００５６】
次いで、操舵補助トルク指令値ＩM*に収斂性補償値Ｉｃ、慣性補償値Ｉｉ及びセルフアライニングトルクＳＡＴを加算して補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′を算出し（ステップＳ６）、算出した補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′、回転角θｅ及び角速度ωｅに基づいてｄ−ｑ軸指令値演算処理を実行して、目標ｄ軸電流Ｉｄ*及び目標ｑ軸電流Ｉｑ*を算出し（ステップＳ７）、これら目標ｄ軸電流Ｉｄ*及び目標ｑ軸電流Ｉｑ*を２相／３相変換処理して３相のモータ電流指令値Ｉａ*、Ｉｂ*及びＩｃ*を算出する（ステップＳ８）。
【００５７】
そして、算出した目標相電流値Ｉａ*、Ｉｂ*及びＩｃ*と検出したモータ相電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃとに基づいて電流フィードバック処理を行って電動モータ５の各相の電圧指令値Ｖａ*、Ｖｂ*及びＶｃ*を算出し（ステップＳ１０）、これら各相電圧指令値Ｖａ*、Ｖｂ*及びＶｃ*をモータ駆動回路６のＦＥＴゲート駆動回路２２に出力する（ステップＳ１１）。
このため、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。
【００５８】
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６に示す操舵補助指令値算出マップの特性線の勾配が大きいことにより、小さい操舵トルクＴｓで大きな操舵補助指令値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。
【００５９】
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、図９のモータ異常検出処理で、ｓｉｎθ及びｃｏｓθに基づいて図１０に示す異常判定マップを参照したときに、ｓｉｎθ及びｃｏｓθで表される点が斜線図示の正常領域外となり、直ちに論理値“１”のフェールセーフ信号ＳＦが角速度・角加速度演算部４８に出力される。
【００６０】
このため、角速度・角加速度演算部４８において、回転角選択部４８ｇで加算部４８ｆによって算出された相対回転角θｅｅが選択されると共に、角速度選択部４８ｉで相対角度情報オフセット処理部４８ｅによって算出される相対角速度ωｅｅが選択される。このとき、相対回転角θｅｅの初期値として、レゾルバ１８等が正常であった前回の回転角θｅｒ(n-1)が加算部４８ｆに供給される。
【００６１】
このように、回転角選択部４８ｇ及び角速度選択部４８ｉが切換えられると、その前から実行されている図１２の相対回転角算出処理によって逆起電圧ＥＭＦに基づく相対（回転）角の算出処理により回転角θｅ、角速度ωｅ及び角加速度αが決定される。
このとき、逆起電圧演算部４６で、前述した（３）式〜（５）式の演算を行って各線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ及びＶｃａを算出し、次いで前記（６）〜（８）式の演算を行うことにより、線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａを算出し、これらを加算して逆起電圧ＥＭＦを算出する。
【００６２】
そして、相対回転角算出処理で、算出された逆起電圧ＥＭＦを読込み（ステップＳ３１）、次いで逆起電圧ＥＭＦに基づいて前記（９）式の演算を行って、相対角速度ωｅｅを算出する（ステップＳ３２）。
次いで、算出した相対角速度ωｅｅに操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルクＴｓの符号を付加することにより、電動モータ５の回転方向に応じた符号を有する現在の相対角速度ωｅｅ(n)が算出される。
【００６３】
そして、算出された現在の相対角速度ωｅｅ(n)から前回の相対角速度ωｅｅ(n-1)を減算して変化量Δωｅｅを算出し（ステップＳ３４）、この変化量Δωｅｅの絶対値が変化量上限値Δωｓ以下であるときにはそのまま相対角速度ωｅｅ(n)を現在値とするが、変化量Δωｅｅの絶対値が変化量上限値Δωｓを超えているときには変化量が大き過ぎるものと判断して前回の相対角速度ωｅｅ(n-1)に変化量上限値Δωｓを加減算して相対角速度ωｅｅの変化量を制限する。
【００６４】
そして、算出される相対角速度ωｅｅ(n)が不感帯外であるときには相対角速度ωｅｅ(n)を確定して、加算部４８ｆ及び角速度選択部４８ｉに供給する。
このため、加算部４８ｆで、相対角速度ωｅｅを前回の回転角θｅｒ(n-1)に加算することにより、相対回転角θｅｅを算出する。
この算出された相対回転角θｅｅが回転角選択部４８ｇで選択されて回転角θｅとして電流指令値算出部４２に出力されると共に、相対角速度ωｅｅ(n)が角速度選択部４８ｉで選択されて角速度ωｅとして電流指令値算出部４２に出力され、さらに角速度ωｅを角加速度演算部４８ｊで微分して角加速度αを算出し、この角加速度αも電流指令値算出部４２に出力される。
【００６５】
このため、電流指令値算出部４２で、実行される図１１の操舵補助制御処理によって、異常となった実回転角θｅｒ、これに基づく実角速度ωｅｒ、角加速度αに代えて、相対回転角θｅｅ、相対角速度ωｅｅ及び相対角加速度αが適用されて、これら相対角速度情報に基づく指令値補償処理及びｄ−ｑ軸指令値演算処理が実行されて、操舵補助制御処理が継続される。
【００６６】
このように、角速度・角加速度演算部４８で、相対回転角θｅｅ及び相対角速度ωｅｅを選択している状態で、角速度演算部４８ａで演算される相対角速度ωｅｅが零近傍−Δω≦ωｅｅ≦＋Δωとなることにより不感帯内となると、図１２のステップＳ３９からステップＳ４０に移行して、相対角速度ωｅｅが相対角度オフセット処理される。
すなわち、不感帯内となると、所定時間（例えば２０ｍｓｅｃ）に達する毎に、相対角速度ωｅｅとしてモータ相対回転角θｅｅに対する角度変化が１加算周期当り±２ｄｅｇとなる値に設定された相対角度情報オフセット値±Δωｄを設定することを繰り返すことにより、相対角速度ωｅｅを“０”以外の値に設定することを繰り返す。
【００６７】
このように相対角速度ωｅｅが不感帯内であるときには相対角速度ωｅｅとして±Δωｄが設定され、相対角速度ωｅｅが“０”となることを確実に防止することができる。そして、相対角度情報オフセット値±Δωｄに設定された相対角速度ωｅｅが加算部４８ｆで前回の回転角θｅｅ(n-1)に加算されることにより、相対回転角θｅｅが前回の回転角θｅｅ(n-1)に対して相対角速度ωｅｅの相対角度情報オフセット値±Δωｄに相当する角度変化分±２ｄｅｇ分変化することになる。
【００６８】
すなわち、角度情報が使用できない状態、且つ例えば電動モータ５で高操舵補助力を発生している状態で、相対角速度ωｅｅが“０”近傍の角速度領域となると、運転者がステアリングホイール１１を操舵したときに、電動モータ５を回転させる限界を超えて、所謂ステアリング（ハンドル）ロックに繋がるおそれがあるので、次に運転者がステアリングホイールを操舵して逆起電圧が得られるようになるまでの不感帯を超えるように正負に角度情報を変化させる相対角度情報オフセット値±Δωｄを交互に設定することにより、相対角速度ωｅｅが“０”となることを確実に防止してステアリングロックの発生を確実に防止しながら相対角速度ωｅｅに基づく操舵補助制御処理の継続を行うことができる。
【００６９】
しかも、電動モータ５の逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角速度ωｅｅを算出する場合には、電動モータ５の回転方向を捉えることが困難で、例えば電動モータ５に供給する電流の相転流や逆起電圧の見え方によってモータ回転方向を決定するようにしてもよいが、運転者の意志に反した操舵補助力を発生する可能性が残るので、上記第１の実施形態のように運転者の直接的な意志を表す操舵トルクＴｓの方向で決定することにより、運転者の意志に応じた回転方向を設定することができる。
【００７０】
なお、相対回転角θｅｅに基づいて電動モータ５を回転駆動することができる原理は、以下の通りである。
すなわち、ブラシレスモータのロータとステータとの磁界ベクトル相対角誤差とロータに発生するエネルギーの絶対値との関係は図１３に示すようになる。
ここで、ロータ位置を考慮せずにステータに固定の電流を流すと、図１３の「状態１」に示すように、ロータとステータの磁界ベクトルが一致する所までモータはトルクを発生して回転する。
【００７１】
そして、「状態２」に示すように、ロータとステータの磁界ベクトルが一致すると、ロータはステータの磁界に拘束されて動かなくなる（モータトルク＝０Ｎｍ）。つまり、完全なｄ軸への通電状態となる。この「状態２」でモータを回したい方向と回転速度にしたがって相電流を変化させると、ロータはステータの磁界に拘束された状態で回転することになる。このときの拘束力は相電流に比例する。
【００７２】
このように、上記第１の実施形態では、電動モータ５の回転角を検出する回転角検出系統に異常が発生したときに、逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角速度ωｅｅを算出することにより、運転者の操舵系に対する操舵量に応じた相対回転角θｅｅ及び相対角加速度αを算出して、操舵補助制御を継続することができるものであるが、より安全性を考えると、回転角検出系統に異常が発生したときに、操舵補助制御の感度を低下させて操舵補助制御を継続することが好ましい。
【００７３】
この場合には、前述した図４の機能ブロック図で電流指令値算出部４２の前後に徐変制御部４１及び電流出力制限部４３を設け、これら徐変制御部４１及び電流出力制限部４３をフェールセーフ処理部４９から入力されるフェールセーフ信号ＳＦが論理値“０”であるときには徐変機能及び制限機能を停止させ、論理値“１”であるときに徐変機能及び制限機能を発揮させるようにして、電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*を制限して、電動モータ５で発生させる操舵補助力を低下させることが好ましい。
【００７４】
また、指令値補償部４２Ｂについても、回転角検出系統が正常の場合には必要でも、逆起電圧に基づく相対角速度ωｅｅに基づく相対回転角θｅｅを使用する際には不必要に反応してしまう補償部についてはその出力を“０”とするか、“１”以下のゲイン倍することにより、正常時に比較して小さい値とすることで補償部の影響を小さくし、逆にいっそうの補償が必要となる補償部については通常よりも大きな補償値を採用するように構成することが好ましい。
【００７５】
具体的には、角度情報を基にした補償制御（モータの位置を基準に補償を行うもの）は補償停止とすべきであるが、相対角度に対する実角度の誤差を小さくする効果を持つか、ゲインを正常時よりも小さくするか大きくすることで相対角と実角度の誤差を小さくする効果を持つ補償制御は行うべきである。換言すると、相対角と実角度の誤差を大きくする要素となりうる補償制御は停止とすべきである。
【００７６】
さらに、上記第１の実施形態においては、線間電圧Ｖａｂ〜Ｖｃａに基づいて線間逆起電圧ＥＭＦａｂ〜ＥＭＦｃａを算出して、これらを加算してモータ逆起電圧ＥＭＦを算出するようにしたので、電動モータ５の結線即ちＹ結線やΔ結線に依存することなく逆起電圧から相対角速度ωｅｅを算出することができると共に、別途検出回路等を設けることなく逆起電圧を検出することができる利点がある。
【００７７】
なお、上記第１の実施形態においては、逆起電圧ＥＭＦを線間電圧Ｖａｃ〜Ｖｃａを用いて（６）式〜（８）式に従って線間逆起電圧ＥＭＦａｂ〜ＥＭＦｃａを算出し、これらを加算して算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータ５としてＹ結線モータを適用する場合に、電動モータの中点電圧を検出して、この中点電圧を各モータ端子電圧Ｖａ〜Ｖｃから減算して相電圧Ｖｉｈ（ｉ＝ａ〜ｃ）を算出し、この相電圧Ｖｉｈに基づいて下記（１０）式の演算を行って各相の逆起電圧ｅｉを算出し、算出した逆起電圧ｅａ〜ｅｃに基づいて下記（１１）の演算を行って相対角速度ωｅｅを算出するようにしてもよい。この場合には演算負荷を大きくすることなく相対角速度ωｅｅと実角度の間の誤差量を小さくすることができ、回転角検出系統を省略して、相対角速度ωｅｅに基づいて正確な操舵補助制御処理を実行することができる。
ｅｉ＝Ｖｉｈ−（Ｒｉ＋ｓ・Ｌｉ）・Ｉｉ …………（１０）
ωｅｅ＝２×｛ｍａｘ（｜ｅａ｜，｜ｅｂ｜，｜ｅｃ｜）｝／Ｋｅ ……（１１）
この場合、中点電圧を検出する場合に代えて、中点電圧はモータ駆動回路印加電圧の１／２となることから、モータ駆動回路印加電圧１／２の値を中点電圧Ｖｎとして相電圧Ｖａｈ〜Ｖｃｈを算出するようにしてもよい。
【００７８】
さらに、下記（１２）式のように電動モータ５の各モータ端子電圧の総和を求めて、その値をモータの相数で除した値をモータ中点電圧Ｖｎとして各相電圧を算出するようにしてもよい。
Ｖｎ＝（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋……＋Ｖｘ）÷モータ相数） ……（１２）
また、逆起電圧ｅｉを算出する場合に、上記（１０）式に代えて、下記（１３）式に示すように、電流制御部４５から出力される電圧指令値Ｖｉ*（ｉ＝ａ〜ｃ）に基づいてＦＥＴゲート駆動回路２２で算出されるデューティ比Ｄｉとバッテリ電圧Ｖｂａｔとモータ電流Ｉｉとに基づいて逆起電圧ｅｉを算出するようにしてもよい。
ｅｉ＝Ｄｉ・Ｖｂａｔ−（Ｒｉ＋ｓ・Ｌｉ）・Ｉｉ …………（１３）
この場合には、モータ端子電圧Ｖａ〜Ｖｃを使用することなく逆起電圧ｅｉを算出することができるので、上記（１３）式に基づいて逆起電圧ｅｉを算出する逆起電圧演算部を前述した逆起電圧演算部４６に代えて設けることにより、モータ端子電圧検出部８を省略することができ、この分制御装置３の構成を簡略化することができる。
【００７９】
また、上記（１３）式に基づいて逆起電圧ｅｉを算出する逆起電圧演算部を前記逆起電圧演算部４６と並列に設けることにより、逆起電圧演算部４６で逆起電圧ｅｉを演算できない異常状態が発生した場合に、逆起電圧ｅｉの代替え演算を行うことが可能となる。
また、上記第１の実施形態においては、相対角速度演算部４８ａで演算した相対角速度ωｅｅが不感帯内であるときに相対角度情報オフセット処理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、相対角速度ωｅｅが不感帯内であるか否かにかかわらず常時相対角度情報オフセット処理を行うようにしてもよい。また、この場合には、不感帯外であるときに相対角度情報オフセット値を小さくし、不感帯内であるときに相対角度情報オフセット値を大きくするようにしてもよい。
【００８０】
さらに、相対角度情報オフセット値としては±２ｄｅｇ相当の値に限らず、０速度となってから次に操舵するまでの不感帯を超えられるように設定されていればよい。但し、相対角度情報オフセット値を大きくするか又は加算周期を大きくするか若しくはその両方を行うことにより、電動モータ５で振動を発生することが可能となるので、回転角検出系統の異常時に運転者に異常を報知して要修理状態を通知するために、大きな相対角度情報オフセット値を設定するか又は加算周期を大きくするか若しくはその両方を行ってステアリングホイール１１に振動を与えるようにしてもよい。
【００８１】
この場合には、異常発生時から時間の経過に伴って最大値の範囲内で段階的に振動を大きくするようにしてもよい。さらに、相対角度情報オフセット処理を常時行うことで電動モータから制御音を発生させることも可能であるので、相対角度情報オフセット値及び加算周期を異常発生通知として使用可能なレベルに変化させることで要修理状態を通知する手段として採用することもできる。
【００８２】
また、上記第１の実施形態においては、相対角速度ωｅｅに相対角度情報オフセット値±Δωｄを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、相対角速度ωｅｅに基づいて算出されるモータ回転角θｅｅに相対角度情報オフセット値±Δωｄに相当する相対角度情報オフセット値を加減算するようにしてもよい。
さらに、上記第１の実施形態においては、０速度領域からの不感帯にある状態で、相対角速度ωｅｅを相対角度情報オフセット値±Δωｄ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、例えば逆起電圧演算部４６内の図示しない不感帯設定部で設定される巻線抵抗Ｒａ〜Ｒｃとして実際の抵抗値の変わりに抵抗のモデル値を採用することにより、相対角速度ωｅｅの誤差を除去する不感帯幅を意図的に小さなものとし、本来角度情報として無視する情報を、あえて制御で使用することにより、相対角度情報オフセット値±Δωｄ相当の値を設定することもできる。
【００８３】
さらにまた、上記第１の実施形態においては、操舵トルクに基づいて回転方向を付与する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、回転方向を付与する為に、情報の信頼性が保てる場合には、例えば舵角センサからの操舵回転方向情報と、相転流状況や逆起電圧の見え方などの２つ以上の異なる情報源から回転方向を判断して方向付与することが望ましい。
【００８４】
なおさらに、上記第１の実施形態においては、逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角速度ωｅｅを算出し、この相対角速度ωｅｅを前回のモータ回転角θｅｅ(n-1)に加算すること
によりモータ回転角θｅｅを算出する場合について説明したが、線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａは正弦波となるので、この線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａの０クロス点を検出し、０クロス点を検出した時点で一意に決まるモータ回転角（電気角）でモータ回転角θｅｅを下記表１に示すように補正することにより、より正確なモータ回転角θｅｅを算出することができる。
【００８５】
【表１】
【００８６】
また、上記第１の実施形態においては、相対回転角θｅｅの初期値としてレゾルバ１８等が正常であった前回の相対回転角θｅｒ(n-1)を加算部４８ｆに供給する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、上述したように相対角度に基づいて確実にモータを駆動することができるので、初期値として任意の回転角θｅｒを設定することができる。このため、モータ回転角が異常と判断されるまでは相対角度を算出せず、モータ回転角が異常と判断された時又は異常の兆候を捉えられた時から相対角度の算出を開始し、算出した相対角度に基づいてモータ駆動を行うようにしてもよい。この場合には演算処理装置の処理負荷を小さくすることができる。
【００８７】
さらに、上記第１の実施形態においては、逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角度情報としての相対速度ωｅｅ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、操舵角センサから得られた操舵角の角度変化量に基づいて相対速度ωｅｅを算出するようにしてもよく、さらには逆起電圧を求めることができない二重故障状態である場合は、操舵角センサから得た操舵量に切換えて直接相対角度θｅｅを算出するようにしてもよい。
【００８８】
次に、本発明の第２の実施形態を図１４〜図１６について説明する。
この第２の実施形態では、相対角速度ωｅｅが“０”角速度領域にあるときに、相対角度情報オフセット処理を行って相対角度の補完を行う場合に代えて、操舵トルクＴｓに基づいて補完用相対角速度ωｅｅ′を算出する補完用相対角度情報演算部を設けるようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図１４に示すように、操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルクＴｓに基づいて補完用相対回転角θｅｅ′を算出する補完用相対角度情報演算部７０が設けられ、この補完用相対角度情報演算部７０で演算された補完用相対回転角θｅｅ′が角速度・角加速度演算部４８に供給されていることを除いては前述した第１の実施形態と同様の構成を有する。
【００８９】
ここで、補完用相対角度情報演算部７０は、図１５に示す補完用相対角度算出処理を実行する。この補完用相対角度算出処理は、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ５１で、前記操舵補助制御処理で算出した操舵トルクＴｓを読込んでからステップＳ５２に移行する。
このステップＳ５２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Ｓ５３に移行する。
【００９０】
このステップＳ５３では、上記ステップＳ５２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Ｓ５４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Ｓ５５に移行し、不感帯外であるときにはそのままステップＳ５５に移行する。
【００９１】
このステップＳ５５では、ステップＳ５２で算出した操舵トルク平均値ＴｓM又はステップＳ５４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Ｓ５６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Ｓ５７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Ｓ５７に移行する。
【００９２】
このステップＳ５５及びＳ５６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。
ステップＳ５７では、下記（１３）式の演算を行ってモータ相対角度変化量ΔθMを算出してからステップＳ５８に移行する。
ΔθM＝ＴｓM(n)・Ｋｍ／２12…………（１３）
ここで、Ｋｍは相対角度情報算出用ゲインである。
ステップＳ５８では、ステップＳ５７で算出したモータ相対角度変化量ΔθMと前回のサンプリング時に算出したモータ相対角度θMP(n-1)とを加算して、今回のモータ相対角度θMP(n)を算出してからステップＳ５９に移行する。
【００９３】
このステップＳ５９では、モータ相対角度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１５の処理と角速度・角加速度演算部４８の選択部４８ｎとが相対角度情報補完部に対応している。
そして、図１５の補完用相対角度算出処理を機能ブロック図で表すと図１６に示すように構成される。
なお、モータ相対角度情報算出用ゲインＫｍは一定値でもよいが、車速Ｖｓに応じて変更するようにしてもよく、このために車速Ｖｓに基づいてモータ相対角度情報演算のゲイン等のモータ進角を調整可能なパラメータを変化させるパラメータ設定手段を設けるようにしてもよい。
【００９４】
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したりする場合で、例えば図５の操舵補助指令値算出マップの傾きは車速が速くなるに従って小さくなることで、固定化されている車速よりも遅い車速域で操舵補助力が小さく制限されてしまう場合のように、操舵補助制御処理における操舵補助力の出力が制限される場合には、相対角度情報算出用ゲインＫｍも、その出力制限量に応じてモータ進角を調整するように変更することが望ましい。このため、操舵補助力の出力制限状態でその出力制限量に応じて補完用相対角度情報演算のゲイン等のモータ進角を調整可能なパラメータを変化させる第２のパラメータ設定手段を設けるようにしてもよい。
【００９５】
そして、角速度・角加速度演算部４８が図１７に示すように変更されている。すなわち、角速度・角加速度演算部４８の相対角度情報オフセット処理部４８ｅが省略され、これに代えてレイトリミッタ部４８ｄで制限した相対角速度ωｅｅを直接加算部４８ｆに供給すると共に、不感帯検出部４８ｍに供給し、加算部４８ｆの出力が不感帯検出部４８ｍの検出信号によって切換えられる第２の回転角選択部４８ｎの一方の入力側に供給され、この第２の回転角選択部４８ｎの他方の入力側に補完用相対角度情報演算部７０で算出された相対回転角θｅｅ′が供給され、この第の２回転角選択部４８ｎで選択した相対回転角θｅｅが回転角選択部４８ｇの一方の入力側に供給され、さらにレイトリミッタ部４８ｄで制限された相対角速度が第２の角速度選択部４８ｐの一方の入力側に供給され、この第２の角速度選択部４８ｐの他方の入力側に補完用相対角度情報演算部７０で算出された相対回転角ωｅｅ′を微分して補完用角速度ωｅｅ′を算出する角速度演算部４８ｏの出力が供給されていることを除いては図８と同様の構成を有する。ここで、不感帯検出部４８ｍでは相対角速度ωｅｅが不感帯外であるときに論理値“０”の検出信号ＳＤを、不感帯内であるときに論理値“１”の検出信号ＳＤを夫々第２の回転角選択部４８ｎ及び第２の角速度選択部４８ｏに出力し、この第２の回転角選択部４８ｎでは、検出信号ＳＤが論理値“０”であるときには加算部４８ｆから出力される相対回転角θｅｅを選択し、論理値“１”であるときには補完用相対角度情報演算部７０で演算した補完用相対回転角θｅｅ′を選択し、第２の角速度選択部４８ｏでは、検出信号ＳＤが論理値“０”であるときにはレイトリミッタ部４８ｄで制限した相対角速度ωｅｅを選択し、論理値“１”であるときに角速度演算部４８ｏで演算した補完用相対角速度ωｅｅ′を選択するように構成されている。
【００９６】
次に、上記第２の実施形態の動作を説明する。
先ず、補完用相対角度情報演算部７０では、図１５の補完用相対角度算出処理を実行し、タイマ割込処理によって、所定時間毎に操舵トルクＴｓを読込み、次いで、今回読込んだ操舵トルクＴｓを含む過去の所定数の操舵トルクＴｓ(n)〜Ｔｓ(n-31)を平均化処理して操舵トルク平均値ＴｓM(n)を算出する（ステップＳ５２）。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。
【００９７】
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Ｓ５３）、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（ステップＳ５４）、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Ｓ５５に移行する。
【００９８】
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、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（ステップＳ５６）、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Ｓ５５及びＳ５６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の立ち上がり時に補完用相対回転角θMPの急変を制限することができる。
【００９９】
そして、設定された相対回転角変化量ΔθMを前回のサンプリング時の補完用相対回転角θMP(n-1)に加算することにより、今回の補完用相対回転角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１７の角速度・角加速度演算部４８で、モータ回転角検出系統が正常である場合には、前述した第１の実施形態と同様に、回転角選択部４８ｇでモータ回転角演算部４７によって演算された実回転角θｅｒが選択されると共に、角速度選択部４８ｉで角速度演算部４８ｈで算出される実角速度ωｅｒを選択し、選択した実角速度ωｅｒを角加速度演算部４８ｊで微分して角加速度αを算出し、実回転角θｅｒ、実角速度ωｅｒ及び角加速度αを電流指令値算出部４２に供給することにより、これらに基づいて正確な相目標電流Ｉａ*〜Ｉｃ*を算出し、この相目標電流Ｉａ*〜Ｉｃ*と電流検出値Ｉａ〜Ｉｃとの偏差ΔＩａ〜ΔＩｃを算出し、この偏差ΔＩａ〜ΔＩｃをＰＩ制御処理して電圧指令値Ｖａ*〜Ｖｃ*を算出し、これら電圧指令値Ｖａ*〜Ｖｃ*をモータ駆動回路６のＦＥＴゲート駆動回路２２に出力することにより、電動モータ５に三相駆動電流を供給して操舵補助力を発生させる。
【０１００】
そして、レゾルバ１８を含む回転角検出系統に異常が発生したことをフェールセーフ処理部４９で検出すると、このフェールセーフ処理部４９から論理値“１”のフェールセーフ信号ＳＦが回転角選択部４８ｇ及び角速度選択部４８ｉに出力される。これによって前述した第１の実施形態と同様に逆起電圧ＥＭＦに基づく相対角速度ωｅｅを選択する。
そして、算出した相対角速度ωｅｅが不感帯外であるときには、不感帯検出部４８ｍで論理値“０”の不感帯検出信号ＳＤが第２の回転角選択部４８ｍ及び第２の角速度選択部４８ｐに出力され、この第２の回転角選択部４８ｎで加算部４８ｆによって算出された相対回転角θｅｅが選択されると共に、第２の角速度選択部４８ｐでレイトリミッタ部４８ｄから出力される相対角速度ωｅｅが選択されて、逆起電圧ＥＭＦに基づいて算出される相対回転角θｅｅ、相対角速度ωｅｅ及び相対角加速度αに基づいて電流指令算出部４２で３相電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*が算出され、電動モータ５が駆動制御されて電動モータ５から操舵補助力が発生されることにより、操舵補助制御処理が継続される。
【０１０１】
この操舵補助制御処理の継続状態で、相対角速度演算部４８ａで演算される相対角速度ωｅｅが不感帯内となると、不感帯検出部４８ｍから論理値“１”の検出信号ＳＤが第２の回転角選択部４８ｍ及び第２の角速度選択部４８ｐに出力されることにより、第２の回転角選択部４８ｍで補完用相対角度情報演算部７０で算出されてマイクロコンピュータ３０のＲＡＭに格納されている補完用相対回転角θMPが選択されると共に、第２の角速度選択部４８ｐで角速度演算部４８ｏで算出される補完用相対回転角θｅｅ′（＝θMP）を微分した相対角速度ωｅｅ′が選択される。
【０１０２】
このため、逆起電圧ＥＭＦに基づいて算出された相対角速度ωｅｅが“０”角速度近傍の不感帯内であるときには、補完用相対角度情報演算部７０で演算された操舵トルクＴｓに基づいて算出される補完用相対回転角θMP及びその微分値でなる相対角速度ωｅｅ′が選択されると共に、補完用相対角速度ωｅｅ′を微分した相対角加速度αが指令値算出部４２に出力されることにより、前述した第１の実施形態と同様にステアリング（ハンドル）ロックの発生を防止しながら補完用相対回転角θMP、補完用相対角速度ωｅｅ′及び相対角加速度αに基づいて操舵補助制御処理を継続することができる。
【０１０３】
なお、上記第２の実施形態においては、相対角速度ωｅｅが不感帯内であるときに、操舵トルクＴｓに基づいて算出する補完用相対角速度ωｅｅ′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、相対角速度ωｅｅが不感帯内になったときの操舵トルクＴｓが大きい場合には相対角度θｅｅが急変する場合が生じるので、相対角速度ωｅｅが不感帯内となったときの操舵トルクＴｓが大きい場合には、操舵トルクＴｓの変化量に基づいて補完用相対回転角θｅｅ′を算出するように設定することが好ましい。
【０１０４】
また、上記第２の実施形態においては、逆起電圧ＥＭＦに基づいて算出した相対角速度ωｅｅが不感帯内であるときに、操舵トルクＴｓに基づいて算出した補完用相対回転角θｅｅ′及び補完用相対角速度ωｅｅ′を適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、逆起電圧ＥＭＦに基づいて算出した相対角速度ωｅｅが不感帯内になるときに、電動モータ５で発生する操舵補助力が小さいか否かを例えば指令値算出部４２で算出した操舵補助トルク指令値ＩM*の大小で判定し、操舵補助力が小さいときには逆起電圧ＥＭＦに基づいて算出した相対角速度ωｅｅ、相対回転角θｅｅ、相対角加速度αに基づいて操舵補助制御処理を継続し、操舵補助力が大きいときは操舵トルクに基づく補完用相対回転角θｅｅ′、補完用相対角速度ωｅｅ′及び相対角加速度αに基づいて操舵補助制御処理を継続するようにしてもよい。
【０１０５】
さらに、上記第２の実施形態においては、０速度領域であるか否かを相対角速度ωｅｅが不感帯内であるか否かによって判断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、逆起電圧ＥＭＦから得られる角度情報θｅｅが不正確な区間（相対角速度ωｅｅが不感帯外となっても逆起電圧ＥＭＦの０クロス点を判断できないときなど）でも補完用相対角速度ωｅｅ′を選択するようにしてもよい。
【０１０６】
さらにまた、上記第２の実施形態においては、補正値として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、相対回転角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２の実施形態においては、操舵トルクＴｓを平均化した操舵トルク平均値ＴｓMを使用して相対回転角変化量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相対回転変化量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。
【０１０７】
次に、本発明の第３の実施形態を図１８について説明する。
この第３の実施形態では、前述した第１及び第２の実施形態では、運転者の操舵量に応じたブラシレスモータの相対角度情報を算出する場合に、ブラシレスモータの逆起電圧に基づいて相対角度情報を構成する相対角速度を算出するようにしているので、ブラシレスモータの逆起電圧を正常に検出することができない状態となったときには相対角度情報を得ることができない状態となり、操舵補助制御を中止せざるを得ない。このため、第３の実施形態では、ブラシレスモータの逆起電圧を正常に検出することができない状態となったときでも操舵補助制御を継続することができるようにしたものである。
【０１０８】
すなわち、第３の実施形態では、マイクロコンピュータ３０で、図１８に示す相対角度演算処理を実行する。
この相対角度演算処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ８１で、レゾルバ１８及びモータ回転角演算部４７で検出されるモータ回転角θｅｒが正常であるか否かを判定する。この判定は、前述した図９のモータ回転角異常検出処理で出力されるフェールセーフ信号ＳＦを読込み、これが論理値“０”であるか否かを判断することにより行う。
【０１０９】
このステップＳ８１の判定結果が、モータ回転角θｅｒが正常であるときには、ステップＳ８２に移行して、モータ回転角θｅｒを使用して、モータ角速度ωｅ及び角加速度αを算出してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、モータ回転角θｅｒが正常でないときにはステップＳ８３に移行する。
このステップＳ８３では、運転者の操舵量に応じた相対角度情報を正常に算出することができるか否かを判定する。この相対角度情報の算出が正常であるか否かの判定は、例えばモータ端子電圧検出部８で検出したモータ端子電圧が正常であるか否かを判断することにより行い、相対角度情報の算出が正常である場合には、ステップＳ８４に移行して、前述した第１の実施形態と同様の相対角度情報検出処理を実行してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、相対角度情報の算出が異常であるときには、ステップＳ８５に移行して、前述した第２の実施形態における補完用相対角度情報演算部７０で実行する図１５の補完用相対角度情報演算処理と同様の処理を行う相対角度情報検出処理を実行してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【０１１０】
この第３の実施形態によると、レゾルバ１８及びモータ回転角演算部４７で構成されるモータ回転角検出部が正常であるときには、ステップＳ８２に移行して、このモータ回転角検出部で検出されたモータ回転角θｅｒを使用して、モータ角速度ωｅ及び角加速度αを算出するが、モータ回転角検出部が異常となった場合には、モータ端子電圧の検出が正常であるか否かを判定し、モータ端子電圧の検出が正常である場合には、ステップＳ８４に移行して、前述した第１の実施形態による相対角度情報検出処理を行って、相対角速度ωｅｅ、相対回転角θｅｅ、相対角加速度αを演算する。
【０１１１】
しかしながら、モータ端子電圧の検出が異常である場合には、前述した第１の実施形態による相対角度情報の正確な演算を行うことができないので、ステップＳ８５に移行して、前述した第２の実施形態における補完用角度情報演算部７０で実行する図１５の補完用角度情報演算処理を相対角度情報検出処理として実行することにより、逆起電圧ＥＭＦを使用することなく操舵トルクＴｓに基づいて相対回転角θMPを算出し、算出した相対回転角θMPを使用して相対角速度ωｅｅ及び相対角加速度αを算出する。
【０１１２】
このように、上記第３の実施形態によると、相対角度情報の算出を２段階で行うことができるので、前述した第１の実施形態による逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角速度ωｅｅ、相対回転角θｅｅ及び相対角加速度αでなる相対角度情報を算出することができない場合であっても、操舵トルクＴｓに基づいて相対回転角θｅｅ、相対角速度ωｅｅ及び相対角加速度αでなる相対角度情報を算出することができ、異常発生時における操舵補助制御の継続が可能な範囲を広範囲とすることができ、より確実な操舵補助制御を行うことができる。
なお、上記第３の実施形態においては、モータの端子電圧の検出が正常であるときに、前述した第１の実施形態と同様の相対角度情報検出処理を実行する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した第２の実施形態と同様の相対角度情報検出処理を実行するようにしてもよい。
【０１１３】
また、上記第３の実施形態においては、逆起電圧に基づく相対角度演算処理が行えない場合に、操舵トルクに基づく相対角度演算処理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、逆起電圧に基づく相対角度演算処理が行えない場合に、他の処理に使用する操舵角センサを使用して、操舵角センサから得た操舵角の角度変化量に基づいて相対角度を算出するようにしてもよく、さらに操舵角に基づく相対角度演算処理が行えない場合に操舵トルクに基づく相対角度演算処理を行うようにしてもよく、これら３つの操舵角演算処理の組合せは故障率等で決定するようにしてもよい。
【０１１４】
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度に相対回転角θｅｅを補正するようにしてもよい。
【０１１５】
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相対回転角θｅｅ又は相対角速度ωｅｅ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。
【０１１６】
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相対回転角θｅｅ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１９に示すように、通常の三相ブラシレスモータに設けられるａ相、ｂ相及びｃ相の極位置を検出するホールセンサ等の３つの極位置センサ１０１ａ、１０１ｂ及び１０１ｃを適用する場合には、これら極位置センサ１０１ａ、１０１ｂ及び１０１ｃから出力される相検出信号Ｓａ、Ｓｂ及びＳｃが図２０に示すように１２０度の位相差を有することから、これら相検出信号Ｓａ、Ｓｂ及びＳｃに基づいて異常となった１つの極位置センサ１０１ｉ（ｉ＝ａ、ｂ、ｃ）を検出することができる。
【０１１７】
すなわち、各相検出信号Ｓａ、Ｓｂ及びＳｃのオンオフ状態で表される通電状態は図２０の最下段に示すように１から６までの通電状態を繰り返している。
この状態で、例えばａ相の極位置センサ１０１ａがハイレベルで固着した場合には、図２１に示すように、オンオフ状態で表される通電状態が“４”、“５”及び“６”と新たなａ相検出信号Ｓａがハイレベル、ｂ相検出信号Ｓｂがハイレベル、ｃ相検出信号Ｓｃがハイレベルとなる通電状態“７”とが所定の順序で繰り返されることになり、通電状態“７”となったところで、異常を検出することができるが、本来ａ相検出信号Ｓａがハイレベルとなる０度〜１８０度の範囲では、正常時とパターンが変わらない。ここで、通電状態“４”は０度〜３６０度の範囲で、１度だけ現れる一意な通電状態であり、この通電状態“４”は通電状態“５”又は“６”となるエッジ部では正しく角度を読み取ることができる。同様に、ｂ相検出信号Ｓｂ及びｃ相検出信号Ｓｃがハイレベルで固着した場合には、夫々通電状態“２”及び“１”が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。
【０１１８】
また、ａ相検出信号Ｓａがローレベルで固着した場合も同様に、図２２に示すように、本来ａ相検出信号Ｓａがローレベルとなる領域（１８０〜３６０度）で正常に角度の検出が可能であり、通電状態“３”の部分は０〜３６０度の範囲で一意であり、これが通電状態“２”及び“１”となるエッジ部で正しく角度を読み取ることができる。さらに、ｂ相検出信号Ｓｂ及びｃ相検出信号Ｓｃがハイレベルで固着した場合には、夫々通電状態“５”及び“６”が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。
【０１１９】
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１０１ａ〜１０１ｃ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。
【０１２０】
したがって、上述したｓｉｎθ及びｃｏｓθを出力する回転状態検出装置を適用する場合や上記極位置センサ１０１ａ〜１０１ｃを使用した場合には、実角度を正確に認識できる点が存在することにより、例えば、図２３に示す相対角度補正処理を実行することができる。この相対角度補正処理は、ステップＳ９１で、逆起電圧ＥＭＦを読込み、次いでステップＳ９２に移行して、要補正状態であるか否かを判定する。この要補正状態であるか否かの判定は、例えば逆起電圧ＥＭＦの値又はその変化量ΔＥＭＦが大きいか否かを判断し、逆起電圧ＥＭＦの値又はその変化量ΔＥＭＦが小さいときには要補正状態ではないものと判断してそのままタイマ割込処理を終了するが、逆起電圧ＥＭＦの値又はその変化量ΔＥＭＦが大きいときには、要補正状態であるものと判断してステップＳ９３に移行し、回転状態検出装置又は極位置センサ１０１ａ〜１０１ｃでの検出信号から実角度を認識できる状態であるか否かを判定し、実角度を認識できないときには実角度を認識できるまで待機し、実角度を認識できるときには、ステップＳ９４に移行して、実角度情報を相対角度θｅｅとして設定してからタイマ割込処理を終了する。この相対角度補正処理において、ステップＳ９２の処理が要補正状態検出手段に対応し、ステップＳ９３及びＳ９４の処理が相対角度情報補正手段に対応している。
【０１２１】
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。
【符号の説明】
【０１２２】
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、４２…電流指令値算出部、４２Ａ…操舵補助トルク指令値演算部、４２Ｂ…指令値補償部、４２Ｃ…ｄ−ｑ軸電流指令値演算部、４４…減算部、４５…電流制御部、４６…逆起電圧演算部、４７…モータ回転角演算部、４８…角速度・角加速度演算部、４８ａ…相対角速度演算部、４８ｂ…符号取得部、４８ｃ…乗算部、４８ｄ…レイトリミッタ部、４８ｅ…ディザ処理部、４８ｆ…加算部、４８ｇ…回転角選択部、４８ｈ…角速度演算部、４８ｉ…角速度選択部、４８ｊ…角加速度演算部、４８ｍ…不感帯検出部、４８ｎ…第２の回転角選択部、４８ｏ…角速度演算部、４８ｐ…第２の角速度選択部、４９…フェールセーフ処理部、７０……補完用相対角度情報演算部、１０１ａ〜１０１ｃ…極位置検出センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵系に対して入力される操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動パワーステアリング装置としては、例えば位置検出手順で、電動機の角度位置を検出し、異常検出手順で、位置検出手順より出力された位置信号の振幅値が、前記電動機の回転角位置に応じて変動し予め定めた所定値より低くなる場合の有無に基づき前記位置検出手順の異常を検出し、異常検出手順により前記位置検出手順の異常が検出された後、前記電動機の回転角度位置の変化に応じて前記位置信号の振幅値が所定のレベル以上となる回転角度位置ではトルク制御手順を実行して操舵力を補助するトルクを出力し、前記位置信号の振幅値が所定のレベル以下となる前記電動機の回転角度位置ではトルクゼロ制御手順を実行して出力トルクをゼロとすることにより、位置検出手順の異常時に突然アシストを停止してマ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）。
【０００３】
また、ロータ位置の検出機能に異常が生じ、ブラシレスモータが回転中であるときには、予め設定された固定パターンで電磁コイルの電流の向きを順に切り換える制御を行わせ、ブラシレスモータが停止してしまっているときには、駆動信号を低周波から徐々に高周波に切り換えて、ブラシレスモータを起動させるようにした車両用ブラシレスモータの制御装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、操舵トルクに応じた波高値の正弦波を発生する基準波発生器の出力と、これとモータ電流との偏差を増幅する誤差増幅器の出力とを位相比較器と、その位相比較出力が入力されて電圧制御出力を基準波発生器に出力する電圧制御発振器とでＰＬＬ回路を構成することにより、回転角センサを用いることなく、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６００８０５号明細書（第１頁、図７）
【特許文献２】特開２００５−２５３２２６号公報（第１頁、図２）
【特許文献３】特開２００３−４０１１９号公報（第１頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
また、上記以外にも、角速度に比例する逆起電力を用いたセンサレスブラシレスモータの駆動方法が種々提案されているが、速度零付近の制御が困難であり、実現する場合に非常に高速な演算を行うことが可能なＣＰＵを必要とし、また非常に複雑且つ難解なアルゴリズムを必要とする公知例が存在する。しかも、公知例の多くはブラシレスモータが一定方向に回転し続けることを前提としている（回転方向の反転には例えばスイッチで回転方向切り換える等の手法が前提となっている）ため、電動パワーステアリング装置のような、マスタ／スレーブ制御には適さないか、適用しようとすると非常に高速な演算が可能なＣＰＵを必要とする等コストが嵩む要因となる。
【０００９】
このため、正常時は角度検出器を用いて制御を行っている電動パワーステアリング装置で、角度検出器が異常になった場合など、角度情報を正しく得られない状態となった場合にセンサレスでモータ駆動を行うことができず、フェールセーフを発動して操舵補助制御を停止するしか方法が無い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、部品点数の増加やコストアップを抑制した簡素な構成のモータ相対角度検出手段を使用して運転者に不快感を与えることを抑制することができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出し、算出した操舵補助指令値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、運転者の前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を算出するモータ相対角度情報算出部とを有するモータ相対角度検出手段とを備え、
前記モータ制御手段は、前記モータ回転角異常検出手段で前記モータ回転角検出手段の異常を検出していないときに、当該回転角検出手段で検出したモータ回転角情報を選択し、前記モータ回転角異常検出手段で前記モータ回転角検出手段の異常を検出したときに、前記モータ相対角度検出手段で検出した相対角度情報を選択し、選択した前記モータ回転角情報又は相対角度情報に基づいて前記電動モータを駆動制御するように構成され、
前記モータ相対角度情報算出部は、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいてモータ相対角度変化量を算出し、算出したモータ相対角度変化量を前回サンプリング時のモータ相対角度に加算してモータ相対角度を算出する補完用相対角度情報演算部を有し、前記モータ角速度が零近傍の不感帯内にあるときに、前記補完用相対角度情報演算部で算出したモータ相対角度に基づいてモータ相対角度情報を演算することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、前記モータ制御手段が、前記相対角度情報に基づいて前記電動モータを駆動制御する時に、初期角度を設定することなく任意の実角度から駆動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３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記モータ相対角度情報算出部は、前記モータの逆起電圧演算部から入力される逆起電圧に基づいて相対角速度を演算し、演算した相対角速度の符号を前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて決定するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、運転者の操舵量に応じた電動モータの相対角度情報算出部でモータの相対角速度、相対角度等の相対角度情報を算出し、相対角度情報補完部で、運転者の操舵量から相対角度情報が得られなくなることを防止して常時相対角度情報の出力を可能としたので、初期の実モータ角が定まらない状態でも、簡素な構成で、モータの相対角度を確実に検出することができ、モータ制御手段による電動モータの駆動制御を継続して、運転者の意図に応じた操舵補助力を発生させることができ、部品点数の増加やシステムのコストアップを招くことがないと共に、運転者に違和感を与えることなく操舵補助制御を継続することができるという効果が得られる。
このとき、モータの相対角度が実角度に対する誤差量が大きくなり続けるおそれがある要補正状態となったときに、その時の状態に応じてモータの相対角度情報を補正することにより、相対角度情報の誤差が拡大されることを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】操舵トルクセンサから出力される操舵トルク検出信号の特性線図である。
【図３】図１の制御装置の具体的構成を示すブロック図である。
【図４】制御装置のマイクロコンピュータの機能ブロック図である。
【図５】図４の電流指令値算出部の具体的構成を示すブロックである。
【図６】操舵補助制御処理で使用する操舵トルクと操舵補助指令値との関係を示す操舵補助指令値算出マップを示す説明図である。
【図７】セルフアライニングトルクの説明に供する模式図である。
【図８】図４の角速度・角加速度演算部の具体的構成を示すブロック図である。
【図９】制御装置のマイクロコンピュータで実行するモータ回転角異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図９で使用する異常判定マップを示す説明図である。
【図１１】制御装置のマイクロコンピュータで実行する操舵補助制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】制御装置のマイクロコンピュータで実行する相対角度情報演算処理を手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】電動モータのロータとステータの磁界ベクトル相対角誤差とロータに発生するエネルギーの絶対値の関係を示す特性線図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図１５】第２の実施形態の相対角度演算処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１６】モータ回転角推定処理の機能ブロック図である。
【図１７】角速度・角加速度演算部を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態の相対角度検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の他の実施形態における制御装置の具体例を示すブロック図である。
【図２０】３相検出信号を示す信号波形図である。
【図２１】ａ相検出信号がハイレベル固着したときの信号波形図である。
【図２２】ａ相検出信号がローレベル固着したときの信号波形図である。
【図２３】本発明の他の実施形態における相対角度補正処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
ここで、電動モータ５は、例えば三相交流駆動されるスター（Ｙ）結線されたブラシレスモータで構成され、電動パワーステアリング装置の操舵補助力を発生する操舵補助力発生用モータとして動作する。この電動モータ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。
【００１６】
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制御装置３へ入力されている。
【００１７】
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。
【００１８】
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Ｑａａ及びＱａｂ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Ｑｂａ及びＱｂｂの直列回路、電界効果トランジスタＱｃａ及びＱｃｂ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Ｑａａ及びＱａｂの接続点、電界効果トランジスタＱｂａ及びＱｂｂの接続点並びに電界効果トランジスタＱｃａ及びＱｃｂ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Ｌａ、Ｌｂ並びにＬｃ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Ｉａ、Ｉｂがモータ電流検出回路７で検出される。
【００１９】
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Ｉａｔ、Ｉｂｔ及びＩｃｔに基づいて決定されるデューティ比Ｄａ、Ｄｂ及びＤｃ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Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃの大きさが制御される。ここで、デューティ比Ｄａ、Ｄｂ及びＤｃ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。
【００２０】
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、電動モータ５の各相電流を検出する電流検出回路７から入力される各相電流検出値Ｉａ〜Ｉｃと、電動モータ５の各相の端子電圧を検出する端子電圧検出回路８から入力される各相端子電圧Ｖａ〜Ｖｃとが入力されると共に、操舵トルクセンサ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、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。
【００２１】
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に入力する。
【００２２】
マイクロコンピュータ３０の構成は、機能ブロック図で表すと図４に示すようになり、後述するフェールセーフ処理部４９からのフェールセーフ信号ＳＦによって操舵トルクセンサ１７から入力される操舵トルクＴの急激な変化を抑制して徐々に変化させる徐変制御部４１と、この徐変制御部４１で急激な変化が制限された操舵トルクＴｓと車速センサ３３で検出した車速Ｖｓが入力されると共に、後述する角速度・角加速度検出部から入力される角速度ωｅ及び角加速度αに基づいてベクトル制御を行って３相の電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*を算出する電流指令値算出部４２と、この電流指令値算出部４２から出力される電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*を後述するフェールセーフ処理部４９からのフェールセーフ信号ＳＦによって制限する電流出力制限部４３と、この電流出力制限部４３から出力される電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*と電流検出回路７から入力される相電流検出値Ｉａ〜Ｉｃを減算して偏差ΔＩａ〜ΔＩｃを算出する減算部４４と、この減算部４４から出力される偏差ΔＩａ〜ΔＩｃを例えば比例・積分（ＰＩ）制御して指令電圧Ｖａ*〜Ｖｃ*をモータ駆動回路６のＦＥＴゲート駆動回路２２に出力する電流制御部４５と、電流検出回路７から入力される電流検出値Ｉａ〜Ｉｃと、端子電圧検出回路８から入力される端子電圧Ｖａ〜Ｖｃとが入力され、これらに基づいて各モータコイルの線間で発生する線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ、ＥＭＦｃａを演算する逆起電圧演算部４６と、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とに基づいて電気角で表されるモータ回転角θｅを演算するモータ回転角演算部４７と、逆起電圧演算部４６で演算された線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ、ＥＭＦｃａとモータ回転角演算部４７で演算されたモータ回転角θｅとに基づいて角速度及び角加速度を算出する相対角度及び実角度情報検出手段としての回転角速度・角加速度演算部４８と、操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルクＴｓ、車速センサ６で検出した車速検出値Ｖｓ及びモータ回転角演算部４７で演算されたモータ回転角θｅが入力され、これらに基づいて操舵トルクセンサ１７、車速センサ３３及びレゾルバ１８、モータ回転角検出回路３２、モータ回転角演算部４７の異常を検出してフェールセーフ処理を行うモータ回転角異常検出手段としてのフェールセーフ処理部４９とを備えている。
【００２３】
ここで、電流指令値算出部４２は、図５に示すように、操舵トルクセンサ１７から入力される操舵トルクＴｓと車速検出値Ｖｓとに基づいて図６に示す操舵補助電流指令値ＩM*を算出する操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値ＩM*を算出する操舵補助トルク指令値演算部４２Ａと、この操舵補助トルク指令値演算部４２Ａで算出した操舵補助電流指令値ＩM*に対して後述する角速度・角加速度演算部４８から入力される角速度ωｅ及び角加速度αに基づいて補償を行う指令値補償部４２Ｂと、この指令値補償部４２Ｂで補償された補償後トルク指令値ＩM*′に基づいてｄ−ｑ軸電流指令値を算出し、これを３相電流指令値に変換するｄ−ｑ軸電流指令値演算部４２Ｃとで構成されている。
【００２４】
操舵補助トルク指令値演算部４２Ａは、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓをもとに図６に示
す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して電流指令値でなる操舵補助トルク指令値ＩM*を算出する。
この操舵補助トルク指令値算出マップは、図６に示すように、横軸に操舵トルクＴｓをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値ＩM*をとると共に、車速Ｖｓをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴｓが“０”からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助トルク指令値ＩM*が“０”を維持し、操舵トルクＴ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Ｔの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値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の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
【００２５】
指令値補償部４２Ｂは、後述する角速度・角加速度演算部４８で算出されたモータ角速度ωｅに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部５１と、角速度・角加速度演算部４８で算出されたモータ角加速度αに基づいて電動モータ５の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部５２と、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を推定するＳＡＴ推定フィードバック部５３とを少なくとも有する。
【００２６】
ここで、収斂性補償部５１は、車速センサ３３で検出した車速Ｖｓ及び角速度・角加速度演算部４８で算出されたモータ角速度ωｅが入力され、車両のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール１が振れ回る動作に対して、ブレーキをかけるように、モータ角速度ωｅに車速Ｖに応じて変更される収斂性制御ゲインＫｖを乗じて収斂性補償値Ｉｃを算出する。
【００２７】
また、ＳＡＴ推定フィードバック部５３は、操舵トルクＴ、角速度ω、角加速度α及び操舵補助トルク指令値演算部４２Ａで算出した操舵補助電流指令値ＩM*が入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定演算する。このセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する原理は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を図７に示して説明する。
【００２８】
すなわち、ドライバがステアリングホイール１を操舵することによって操舵トルクＴが発生し、その操舵トルクＴに従って電動モータ５がアシストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪Ｗが転舵され、反力としてセルフアライニングトルクＳＡＴが発生する。
また、その際、電動モータ５の慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってステアリングホイール１の操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得られる。
J・α+ Fr・sign(ω) + SAT = Tm + T …（１）
【００２９】
ここで、上記（１）式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、セルフアライニングトルクＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。
SAT(s) = Tm(s) + T(s) − J・α(s) + Fr・sign(ω(s)) …（２）
上記（２）式から分かるように、電動モータ５の慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ω、回転角加速度α、アシストトルクＴｍ及び操舵トルクＴよりセルフアライニングトルクＳＡＴを推定することができる。ここで、アシストトルクＴｍは操舵補助電流指令値ＩM*に比例するので、アシストトルクＴｍに代えて操舵補助電流指令値ＩM*を適用する。
【００３０】
そして、慣性補償部５２で算出された慣性補償値Ｉｉ及びＳＡＴ推定フィードバック部５３で算出されたセルフアライニングトルクＳＡＴが加算器５４で加算され、この加算器５４の加算出力と収斂性補償部５１で算出された収斂性補償値Ｉｃとが加算器５５で加算
されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、この指令補償値Ｉｃｏｍが操舵補助トルク指令値演算部４２Ａから出力される操舵補助トルク指令値ＩM*に加算器５６で加算されて補償後トルク指令値ＩM*′が算出され、この補償後トルク指令値ＩM*′がｄ−ｑ軸電流指令値演算部４２Ｃに出力される。
【００３１】
また、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部４２Ｃは、補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′とモータ角速度ωとに基づいてｄ軸目標電流Ｉｄ*を算出するｄ軸目標電流算出部６１と、モータ回転角θ及びモータ角速度ωに基づいてｄ−ｑ軸誘起電圧モデルＥＭＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｏｒｃｅ）のｄ軸ＥＭＦ成分ｅd(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅq(θ)を算出する誘起電圧モデル算出部６２と、この誘起電圧モデル算出部６２から出力されるｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θ)とｄ軸目標電流算出部６１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ*と補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′とモータ角速度ωとに基づいてｑ軸目標電流Ｉｑ*を算出するｑ軸目標電流算出部６３と、ｄ軸目標電流算出部６１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ*とｑ軸目標電流算出部６３から出力されるｑ軸目標電流Ｉｑ*とを３相電流指令値Ｉａ*、Ｉｂ*及びＩｃ*に変換する２相／３相変換部６４とを備えている。
【００３２】
また、逆起電圧演算部４６は、先ず、端子電圧検出回路８から入力される各相端子電圧Ｖａ〜Ｖｃに基づいて下記（３）式〜（５）式の演算を行って線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを算出する。
Ｖａｂ＝Ｖａ−Ｖｂ ……（３）
Ｖｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ ……（４）
Ｖｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ ……（５）
【００３３】
次いで、算出した線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａと、電流検出回路７から入力される各相電流検出値Ｉａ〜Ｉｃとに基づいて下記（６）式〜（８）式の演算を行って各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ、ＥＭＦｃａを算出する。
ＥＭＦａｂ＝Ｖａｂ−｛(Ｒａ＋ｓ・Ｌａ)・Ｉａ−(Ｒｂ＋ｓ・Ｌｂ)・Ｉｂ｝…（６）
ＥＭＦｂｃ＝Ｖｂｃ−｛(Ｒｂ＋ｓ・Ｌｂ)・Ｉｂ−(Ｒｃ＋ｓ・Ｌｃ)・Ｉｃ｝…（７）
ＥＭＦｃａ＝Ｖｃａ−｛(Ｒｃ＋ｓ・Ｌｃ)・Ｉｃ−(Ｒａ＋ｓ・Ｌａ)・Ｉａ｝…（８）
ここで、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃはモータの巻線抵抗、Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃはモータのインダクタンス、ｓはラプラス演算子で、ここでは微分演算（ｄ／ｄｔ）を表している。
【００３４】
そして、算出された各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａの絶対値を加算して逆起電圧ＥＭＦ（＝｜ＥＭＦａｂ｜＋｜ＥＭＦｂｃ｜＋｜ＥＭＦｃａ｜）を算出する。ここで、逆起電圧ＥＭＦを各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａの絶対値を加算して求めるのは、演算を簡素化するためであり、相対角度演算精度を向上させるために逆起電圧ＥＭＦを求めるには、各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａの二乗和の平方根即ちＥＭＦ＝√（ＥＭＦａｂ2＋ＥＭＦｂｃ2＋ＥＭＦｃａ2）を演算する。なお、求められる各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａはモータの相対角度が得られる程度の精度でよい。
【００３５】
また、前記（６）〜（８）式では、モータの巻線抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを固定値としているが、モータの巻線抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは温度依存性を有するので、モータ温度を検出してモータの巻線抵抗Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃを補正することが好ましいが、モータの巻線抵抗Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃとして固定値を用い、温度変動等の理由によりモータ抵抗が増減した場合でも、操舵補助制御を継続することに必要なレベルの逆起電圧・角度情報が得られる場合には固定値を採用してもよい。但し、この場合に設定するモータの巻線抵抗Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃと不感帯幅設定値は角度情報を得るために温度変化に対して十分なマージンを持った値を設定する必要がある。
【００３６】
さらに、モータ回転角演算部４７では、モータ回転角検出回路３２からピーク検出パルスＰｐが入力される毎に図示しないモータ回転角算出処理を実行して、ｓｉｎθ及びｃｏｓθを算出し、算出したｓｉｎθ及びｃｏｓθから電気角でなるモータ回転角θｅを算出する。
さらにまた、角速度・角加速度演算部４８は、図８に示すように、逆起電圧演算部４６から入力される逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角速度ωｅｅを演算する相対角速度演算部４８ａと、操舵トルクセンサ１７から入力される操舵トルクＴｓに基づいて回転方向を表す符号を取得する符号取得部４８ｂと、角速度演算部４８ａで演算した相対角速度ωｅｅに符号取得部４８ｂで取得した符号を乗算する乗算部４８ｃと、この乗算部４８ｃから出力される相対角速度ωｅｅの急激な変化を抑制するレイトリミッタ部４８ｄと、このレイトリミッタ部４８ｄで急激な変化が抑制された相対角速度ωｅｅが零近傍の角速度領域即ちωｅ＝０を含むその近傍値±Δωの不感帯内であるか否かを判定し、ωｅｅ＜−Δω又はωｅｅ＞＋Δωであって不感帯外であるときには相対角速度ωｅｅをそのまま出力し、ω−Δω≦ωｅｅ≦＋Δωであって不感帯内であると判定されたときに相対角速度ωｅｅを予め設定した正負の相対角度情報オフセット値±Δωｄに所定間隔で交互に設定して相対角速度ωｅｅが“０”以外の値となるように設定する相対角度情報補完部としての相対角度情報オフセット処理部４８ｅと、相対角度情報オフセット処理部４８ｅから出力される相対角速度ωｅｅを前回のモータ回転角θｅ(n-1)に加算して相対回転角θｅｅを算出する加算部４８ｆと、この加算部４８ｆから出力される相対回転角θｅｅとモータ回転角演算部４７から入力される実回転角θｅｒとをフェールセーフ信号ＳＦに基づいて選択する選択手段としての回転角選択部４８ｇと、モータ回転角演算部４７から入力される実回転角θｅｒを微分して実角速度ωｅｒを算出する角速度演算部４８ｈと、この角速度演算部４８ｈから入力される実角速度ωｅｒと相対角度情報オフセット処理部４８ｅから出力される相対角速度ωｅｅとをフェールセーフ信号ＳＦに基づいて選択する角速度選択部４８ｉと、角速度選択部４８ｉで選択された角速度ωｅを微分して角加速度αを算出する角加速度演算部４８ｊとで構成されている。ここで、逆起電圧演算部４６、角速度演算部４８ａ、符号取得部４８ｂ及び乗算部４８ｃで相対角度情報演算部が構成されている。
【００３７】
ここで、相対角速度演算部４８ａでは、逆起電圧演算部４６から入力される逆起電圧ＥＭＦに基づいて下記（９）式の演算を行って相対角速度ωｅｅを算出する。
ωｅｅ＝ＥＭＦ／Ｋｅ …………（９）
ここに、Ｋｅはモータの逆起電圧定数［Ｖ／ｒｐｍ］である。
また、逆起電圧演算部４６内の図示しない不感帯設定部では、前述した各線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａを算出する（６）式〜（８）式のモータの巻線抵抗Ｒａ〜Ｒｃとして、実際の抵抗値の代わりに抵抗のモデル値を採用するため、相対角速度ωｅｅには誤差が生じ、その誤差はモータ電流に比例したオフセット誤差となることに基づいて電流に比例した不感帯設定を行って推定誤差を取り除くためのものである。すなわち、相対角速度ωｅｅは電流（逆起電圧量）に比例し、誤差も電流（逆起電圧量）に比例するためである。このため、不感帯の設定値は電流指令値ＩM*に応じた値に設定する。
【００３８】
さらに、モータ回転速度変化によるインダクタンスの影響も受けることから、モータの回転速度に応じてインダクタンス変動分を逆起電圧演算部４６にフィードバックすることにより、インダクタンス変動の影響を除去することが好ましい。
さらにまた、相対角度オフセット処理部４８ｅの不感帯幅±Δωは、相対角度が０若しくはその近傍の領域を規定する設定値である。モータを相対角度で駆動するため、モータ相対角速度が±Δωで示される領域内で、モータのステータとロータ間の磁界拘束力が大きい場合、次に運転者がステアリングホイールを操舵して相対角度情報（この場合逆起電圧）が得られなくなり、所謂ステアリング（ハンドル）ロックとなってしまう。
【００３９】
そこで、相対角度オフセット値±Δωは、相対角速度が±Δωで示される領域内の場合に、磁界の拘束力や、トーションバーの捩れ分など、運転者がステアリングホイールを操舵でき、モータを回転させて操舵量が得られるようになるまでに生じる不感帯を確実に除去する値に設定しなければならない。この不感帯を除去するための相対角度オフセット値±Δωは所定周期で符号を反転させながら相対角速度に加算する。さらに、±Δωの設定値は運転者の意図しない操舵補助を行わない量と周期内に留める必要がある。ここで、正負にオフセットさせる角度量は角度が意図しない方向へずれ続けることを防止するために同一値でなければならない。
【００４０】
さらにまた、回転角選択部４８ｇは、フェールセーフ処理部４９から入力されるフェールセーフ信号ＳＦが論理値“０”であるときにはモータ回転角演算部４７から入力される実回転角θｅｒを選択し、論理値“１”であるときに加算部４８ｆから入力される相対回転角θｅｅを選択する。同様に角速度選択部４８ｉは、フェールセーフ処理部４９から入力されるフェールセーフ信号ＳＦが論理値“０”であるときには角速度演算部４８ｈから入力される実角速度ωｅｒを選択し、論理値“１”であるときには相対角度情報オフセット処理部４８ｅから入力される相対角速度ωｅｅを選択する。
【００４１】
フェールセーフ処理部４９は、図９に示すモータ回転角異常検出処理を実行する。このモータ回転角異常検出処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップ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１０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。
【００４２】
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、正常であることを示す論理値“０”のフェールセーフ信号ＳＦを角速度・角加速度演算部４８に出力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、異常であることを表す論理値“１”のフェールセーフ信号ＦＳを角速度・角加速度演算部４８に出力してからタイマ割込処理を終了する。このように、異常判定用マップを使用して、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９の処理がモータ回転角異常検出手段に対応している。
【００４３】
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指令値算出部４２に相当する図１１に示す操舵補助制御処理を実行する。
操舵補助制御処理は、図１１に示すように、先ず、ステップＳ１で、操舵トルクセンサ１７、車速センサ３３等の各種センサの検出値及び角速度・角加速度演算部４８で算出した回転角θｅ、角速度ωｅ及び角加速度αを読込み、次いでステップＳ２に移行して、操舵トルクＴをもとに前述した図６に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値ＩM*を算出してからステップＳ３に移行する。
【００４４】
このステップＳ３では、収斂性補償部５１と同様にモータ角速度ωｅに車速Ｖに応じて設定された補償係数Ｋｖを乗算して収斂性補償値Ｉｃを算出してからステップＳ４に移行する。
このステップＳ４では、慣性補償部５２と同様に、モータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉを算出し、次いでステップＳ５に移行してＳＡＴ推定フィードバック部５３と同様にモータ角速度ωｅ及びモータ角加速度αをもとに前述した（２）式の演算を行ってセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する。
【００４５】
次いで、ステップＳ６に移行して、操舵補助トルク指令値ＩM*にステップＳ３〜Ｓ５で算出した収斂性補償値Ｉｃ、慣性補償値Ｉｉ及びセルフアライニングトルクＳＡＴを加算して補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′を算出し、次いでステップＳ７に移行してステップＳ６で算出した補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′にｄ−ｑ軸電流指令値演算部４２Ｂと同様のｄ−ｑ軸指令値演算処理を実行してｄ軸目標電流Ｉｄ*及びｑ軸目標電流Ｉｑ*を算出し、次いでステップＳ８に移行して２相／３相変換処理を行ってモータ電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*を算出する。
【００４６】
次いで、ステップＳ９に移行して、モータ電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*からモータ電流Ｉａ〜Ｉｃを減算して電流偏差ΔＩａ〜ΔＩｃを算出し、次いでステップＳ１０に移行して、電流偏差ΔＩａ〜ΔＩｃについてＰＩ制御処理を行って電圧指令値Ｖａ*〜Ｖｃ*を算出し、次いでステップＳ１１に移行して算出した電圧指令値Ｖｕ*〜Ｖｗ*をモータ駆動回路６のＦＥＴゲート駆動回路２２に出力してから操舵補助制御処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００４７】
また、マイクロコンピュータ３０は、角速度・角加速度演算部４８の相対角速度演算部４８ａ、符号取得部４８ｂ、乗算部４８ｃ、レイトリミッタ部４８ｄ及び相対角度情報オフセット処理部４８ｅに相当する図１２に示す相対角速度演算処理を実行する。
この相対角速度演算処理は、所定時間（例えば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、逆起電圧演算部４６で演算した逆起電圧ＥＭＦを読込み、次いでステップＳ３２に移行して、逆起電圧ＥＭＦに基づいて前述した（９）式の演算を行って相対角速度ωｅｅを算出し、次いでステップＳ３３に移行して、操舵トルクＴｓの符号を取得して相対角速度ωｅｅに付加してからステップＳ３４に移行する。
【００４８】
このステップＳ３４では、算出した現在の相対角速度ωｅｅ(n)から前回算出した相対角速度ωｅｅ(n-1)を減算して変化量Δωｅｅを算出し、次いでステップＳ３５に移行して、算出した変化量Δωｅｅの絶対値が予め設定した変化量上限値Δωｓを超えているか否かを判定し、｜Δωｅｅ｜≦Δωｓであるときには変化量Δωｅｅが少ないものと判断して後述するステップＳ３９に移行し、｜ωｅｅ｜＞Δωｓであるときには変化量Δωｅｅが大き過ぎるものと判断してステップＳ３６に移行する。
【００４９】
このステップＳ３６では、変化量Δωｅｅが正値又は零である否かを判定し、Δωｅｅ≧０であるときにはステップＳ３７に移行して、前回の相対角速度ωｅｅ(n-1)に変化量上限値Δωｓを加算して現在の相対角速度ωｅｅ(n)を算出してからステップＳ３９に移行し、Δωｅｅ＜０であるときにはステップＳ３８に移行して、前回の相対角速度ωｅｅ(n-1)から変化量上限値Δωｓを減算して現在の相対角速度ωｅｅ(n)を算出してからステップＳ３９に移行する。
【００５０】
ステップＳ３９では、ステップＳ３３で算出した相対角速度ωｅｅ、ステップＳ３７又はＳ３８で算出した現在の相対角速度ωｅｅ(n)が±Δωで規定される不感帯内であるか否かを判定し、相対角速度ωｅｅが−Δω≦ωｅｅ≦＋Δωであって不感帯内であるときには、ステップＳ４０に移行する。
このステップＳ４０では、モータ相対回転角θｅｅに対する角度変化が１加算周期当り例えば±２ｄｅｇとなる値に設定された相対角度情報オフセット値Δωｄを現在の相対角速度ωｅｅとして設定し、次いでステップＳ４１に移行して、現在の時間係数値ｔに“１”を加算して新たな時間係数値ｔを算出し、次いでステップＳ４２に移行して、時間係数値ｔが所定値ｔｓ（例えば２０ｍｓｅｃ相当）を超えたか否かを判定し、ｔ＞ｔｓであるときには、ステップＳ４３に移行して、現在の相対角度情報オフセット値Δωｄに−を乗算して符号反転を行ってからステップＳ４４に移行する。
ステップＳ４４では、時間係数値ｔを“０”にクリアしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００５１】
また、前記ステップＳ３９の判定結果が、ωｅｅ＜−Δω又はωｅｅ＞＋Δωであるときには不感帯外であるものと判断してそのままタイマ割込を終了し、前記ステップＳ４２の判定結果がｔ≦ｔｓであるときにもそのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
この図１２の処理で、ステップＳ３１〜ステップＳ３８の処理がモータ相対角度情報算出部に対応し、ステップＳ３９〜Ｓ４４の処理が相対角度情報補完部に対応している。
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
【００５２】
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９に示すモータ回転角異常検出処理、図１１に示す操舵補助制御処理及び図１２に示す相対角速度算出処理等が実行開始される。
この状態では、マイクロコンピュータ３０で実行する図１１の操舵補助制御処理では、操舵トルクセンサ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６に示す操舵補助指令値算出マップを参照して操舵補助指令値ＩM*を算出する（ステップＳ４）。
【００５３】
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９のモータ回転角異常検出処理を実行したときに、図４に示すモータ回転角演算部４７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１０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、正常と判断されて論理値“０”のフェールセーフ信号ＳＦが角速度・角加速度演算部４８に出力される。（ステップＳ２３）。
【００５４】
このため、図８に示す角速度・角加速度演算部４８では、回転角選択部４８ｇでモータ回転角演算部４７によって算出される実回転角θｅｒが選択されてこれが回転角θｅとされると共に、角速度選択部４８ｉで角速度演算部４８ｈで実回転角θｅｒを微分した実角速度ωｅｒが選択されてこれが角速度ωｅとされ、さらに角速度ωｅを角加速度演算部４８ｊで微分して角加速度αを算出して、これら回転角θｅ、角速度ωｅ及び角加速度αを電流指令値算出部４２に出力する。
【００５５】
したがって、電流指令値算出部４２で実行する図１１の操舵補助制御処理では、ステップＳ２からステップＳ３に移行して、角速度ωｅに基づいて収斂性補償値Ｉｃを算出し、次いでモータ角加速度αに基づいて慣性補償制御用の慣性補償値Ｉiを算出し（ステップＳ４）、さらに角速度ωｅ、角加速度α、操舵トルクＴｓ及び操舵補助トルク指令値ＩM*に基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する（ステップＳ５）。
【００５６】
次いで、操舵補助トルク指令値ＩM*に収斂性補償値Ｉｃ、慣性補償値Ｉｉ及びセルフアライニングトルクＳＡＴを加算して補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′を算出し（ステップＳ６）、算出した補償後操舵補助トルク指令値ＩM*′、回転角θｅ及び角速度ωｅに基づいてｄ−ｑ軸指令値演算処理を実行して、目標ｄ軸電流Ｉｄ*及び目標ｑ軸電流Ｉｑ*を算出し（ステップＳ７）、これら目標ｄ軸電流Ｉｄ*及び目標ｑ軸電流Ｉｑ*を２相／３相変換処理して３相のモータ電流指令値Ｉａ*、Ｉｂ*及びＩｃ*を算出する（ステップＳ８）。
【００５７】
そして、算出した目標相電流値Ｉａ*、Ｉｂ*及びＩｃ*と検出したモータ相電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃとに基づいて電流フィードバック処理を行って電動モータ５の各相の電圧指令値Ｖａ*、Ｖｂ*及びＶｃ*を算出し（ステップＳ１０）、これら各相電圧指令値Ｖａ*、Ｖｂ*及びＶｃ*をモータ駆動回路６のＦＥＴゲート駆動回路２２に出力する（ステップＳ１１）。
このため、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。
【００５８】
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６に示す操舵補助指令値算出マップの特性線の勾配が大きいことにより、小さい操舵トルクＴｓで大きな操舵補助指令値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。
【００５９】
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、図９のモータ異常検出処理で、ｓｉｎθ及びｃｏｓθに基づいて図１０に示す異常判定マップを参照したときに、ｓｉｎθ及びｃｏｓθで表される点が斜線図示の正常領域外となり、直ちに論理値“１”のフェールセーフ信号ＳＦが角速度・角加速度演算部４８に出力される。
【００６０】
このため、角速度・角加速度演算部４８において、回転角選択部４８ｇで加算部４８ｆによって算出された相対回転角θｅｅが選択されると共に、角速度選択部４８ｉで相対角度情報オフセット処理部４８ｅによって算出される相対角速度ωｅｅが選択される。このとき、相対回転角θｅｅの初期値として、レゾルバ１８等が正常であった前回の回転角θｅｒ(n-1)が加算部４８ｆに供給される。
【００６１】
このように、回転角選択部４８ｇ及び角速度選択部４８ｉが切換えられると、その前から実行されている図１２の相対回転角算出処理によって逆起電圧ＥＭＦに基づく相対（回転）角の算出処理により回転角θｅ、角速度ωｅ及び角加速度αが決定される。
このとき、逆起電圧演算部４６で、前述した（３）式〜（５）式の演算を行って各線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ及びＶｃａを算出し、次いで前記（６）〜（８）式の演算を行うことにより、線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａを算出し、これらを加算して逆起電圧ＥＭＦを算出する。
【００６２】
そして、相対回転角算出処理で、算出された逆起電圧ＥＭＦを読込み（ステップＳ３１）、次いで逆起電圧ＥＭＦに基づいて前記（９）式の演算を行って、相対角速度ωｅｅを算出する（ステップＳ３２）。
次いで、算出した相対角速度ωｅｅに操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルクＴｓの符号を付加することにより、電動モータ５の回転方向に応じた符号を有する現在の相対角速度ωｅｅ(n)が算出される。
【００６３】
そして、算出された現在の相対角速度ωｅｅ(n)から前回の相対角速度ωｅｅ(n-1)を減算して変化量Δωｅｅを算出し（ステップＳ３４）、この変化量Δωｅｅの絶対値が変化量上限値Δωｓ以下であるときにはそのまま相対角速度ωｅｅ(n)を現在値とするが、変化量Δωｅｅの絶対値が変化量上限値Δωｓを超えているときには変化量が大き過ぎるものと判断して前回の相対角速度ωｅｅ(n-1)に変化量上限値Δωｓを加減算して相対角速度ωｅｅの変化量を制限する。
【００６４】
そして、算出される相対角速度ωｅｅ(n)が不感帯外であるときには相対角速度ωｅｅ(n)を確定して、加算部４８ｆ及び角速度選択部４８ｉに供給する。
このため、加算部４８ｆで、相対角速度ωｅｅを前回の回転角θｅｒ(n-1)に加算することにより、相対回転角θｅｅを算出する。
この算出された相対回転角θｅｅが回転角選択部４８ｇで選択されて回転角θｅとして電流指令値算出部４２に出力されると共に、相対角速度ωｅｅ(n)が角速度選択部４８ｉで選択されて角速度ωｅとして電流指令値算出部４２に出力され、さらに角速度ωｅを角加速度演算部４８ｊで微分して角加速度αを算出し、この角加速度αも電流指令値算出部４２に出力される。
【００６５】
このため、電流指令値算出部４２で、実行される図１１の操舵補助制御処理によって、異常となった実回転角θｅｒ、これに基づく実角速度ωｅｒ、角加速度αに代えて、相対回転角θｅｅ、相対角速度ωｅｅ及び相対角加速度αが適用されて、これら相対角速度情報に基づく指令値補償処理及びｄ−ｑ軸指令値演算処理が実行されて、操舵補助制御処理が継続される。
【００６６】
このように、角速度・角加速度演算部４８で、相対回転角θｅｅ及び相対角速度ωｅｅを選択している状態で、角速度演算部４８ａで演算される相対角速度ωｅｅが零近傍−Δω≦ωｅｅ≦＋Δωとなることにより不感帯内となると、図１２のステップＳ３９からステップＳ４０に移行して、相対角速度ωｅｅが相対角度オフセット処理される。
すなわち、不感帯内となると、所定時間（例えば２０ｍｓｅｃ）に達する毎に、相対角速度ωｅｅとしてモータ相対回転角θｅｅに対する角度変化が１加算周期当り±２ｄｅｇとなる値に設定された相対角度情報オフセット値±Δωｄを設定することを繰り返すことにより、相対角速度ωｅｅを“０”以外の値に設定することを繰り返す。
【００６７】
このように相対角速度ωｅｅが不感帯内であるときには相対角速度ωｅｅとして±Δωｄが設定され、相対角速度ωｅｅが“０”となることを確実に防止することができる。そして、相対角度情報オフセット値±Δωｄに設定された相対角速度ωｅｅが加算部４８ｆで前回の回転角θｅｅ(n-1)に加算されることにより、相対回転角θｅｅが前回の回転角θｅｅ(n-1)に対して相対角速度ωｅｅの相対角度情報オフセット値±Δωｄに相当する角度変化分±２ｄｅｇ分変化することになる。
【００６８】
すなわち、角度情報が使用できない状態、且つ例えば電動モータ５で高操舵補助力を発生している状態で、相対角速度ωｅｅが“０”近傍の角速度領域となると、運転者がステアリングホイール１１を操舵したときに、電動モータ５を回転させる限界を超えて、所謂ステアリング（ハンドル）ロックに繋がるおそれがあるので、次に運転者がステアリングホイールを操舵して逆起電圧が得られるようになるまでの不感帯を超えるように正負に角度情報を変化させる相対角度情報オフセット値±Δωｄを交互に設定することにより、相対角速度ωｅｅが“０”となることを確実に防止してステアリングロックの発生を確実に防止しながら相対角速度ωｅｅに基づく操舵補助制御処理の継続を行うことができる。
【００６９】
しかも、電動モータ５の逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角速度ωｅｅを算出する場合には、電動モータ５の回転方向を捉えることが困難で、例えば電動モータ５に供給する電流の相転流や逆起電圧の見え方によってモータ回転方向を決定するようにしてもよいが、運転者の意志に反した操舵補助力を発生する可能性が残るので、上記第１の実施形態のように運転者の直接的な意志を表す操舵トルクＴｓの方向で決定することにより、運転者の意志に応じた回転方向を設定することができる。
【００７０】
なお、相対回転角θｅｅに基づいて電動モータ５を回転駆動することができる原理は、以下の通りである。
すなわち、ブラシレスモータのロータとステータとの磁界ベクトル相対角誤差とロータに発生するエネルギーの絶対値との関係は図１３に示すようになる。
ここで、ロータ位置を考慮せずにステータに固定の電流を流すと、図１３の「状態１」に示すように、ロータとステータの磁界ベクトルが一致する所までモータはトルクを発生して回転する。
【００７１】
そして、「状態２」に示すように、ロータとステータの磁界ベクトルが一致すると、ロータはステータの磁界に拘束されて動かなくなる（モータトルク＝０Ｎｍ）。つまり、完全なｄ軸への通電状態となる。この「状態２」でモータを回したい方向と回転速度にしたがって相電流を変化させると、ロータはステータの磁界に拘束された状態で回転することになる。このときの拘束力は相電流に比例する。
【００７２】
このように、上記第１の実施形態では、電動モータ５の回転角を検出する回転角検出系統に異常が発生したときに、逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角速度ωｅｅを算出することにより、運転者の操舵系に対する操舵量に応じた相対回転角θｅｅ及び相対角加速度αを算出して、操舵補助制御を継続することができるものであるが、より安全性を考えると、回転角検出系統に異常が発生したときに、操舵補助制御の感度を低下させて操舵補助制御を継続することが好ましい。
【００７３】
この場合には、前述した図４の機能ブロック図で電流指令値算出部４２の前後に徐変制御部４１及び電流出力制限部４３を設け、これら徐変制御部４１及び電流出力制限部４３をフェールセーフ処理部４９から入力されるフェールセーフ信号ＳＦが論理値“０”であるときには徐変機能及び制限機能を停止させ、論理値“１”であるときに徐変機能及び制限機能を発揮させるようにして、電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*を制限して、電動モータ５で発生させる操舵補助力を低下させることが好ましい。
【００７４】
また、指令値補償部４２Ｂについても、回転角検出系統が正常の場合には必要でも、逆起電圧に基づく相対角速度ωｅｅに基づく相対回転角θｅｅを使用する際には不必要に反応してしまう補償部についてはその出力を“０”とするか、“１”以下のゲイン倍することにより、正常時に比較して小さい値とすることで補償部の影響を小さくし、逆にいっそうの補償が必要となる補償部については通常よりも大きな補償値を採用するように構成することが好ましい。
【００７５】
具体的には、角度情報を基にした補償制御（モータの位置を基準に補償を行うもの）は補償停止とすべきであるが、相対角度に対する実角度の誤差を小さくする効果を持つか、ゲインを正常時よりも小さくするか大きくすることで相対角と実角度の誤差を小さくする効果を持つ補償制御は行うべきである。換言すると、相対角と実角度の誤差を大きくする要素となりうる補償制御は停止とすべきである。
【００７６】
さらに、上記第１の実施形態においては、線間電圧Ｖａｂ〜Ｖｃａに基づいて線間逆起電圧ＥＭＦａｂ〜ＥＭＦｃａを算出して、これらを加算してモータ逆起電圧ＥＭＦを算出するようにしたので、電動モータ５の結線即ちＹ結線やΔ結線に依存することなく逆起電圧から相対角速度ωｅｅを算出することができると共に、別途検出回路等を設けることなく逆起電圧を検出することができる利点がある。
【００７７】
なお、上記第１の実施形態においては、逆起電圧ＥＭＦを線間電圧Ｖａｃ〜Ｖｃａを用いて（６）式〜（８）式に従って線間逆起電圧ＥＭＦａｂ〜ＥＭＦｃａを算出し、これらを加算して算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータ５としてＹ結線モータを適用する場合に、電動モータの中点電圧を検出して、この中点電圧を各モータ端子電圧Ｖａ〜Ｖｃから減算して相電圧Ｖｉｈ（ｉ＝ａ〜ｃ）を算出し、この相電圧Ｖｉｈに基づいて下記（１０）式の演算を行って各相の逆起電圧ｅｉを算出し、算出した逆起電圧ｅａ〜ｅｃに基づいて下記（１１）の演算を行って相対角速度ωｅｅを算出するようにしてもよい。この場合には演算負荷を大きくすることなく相対角速度ωｅｅと実角度の間の誤差量を小さくすることができ、回転角検出系統を省略して、相対角速度ωｅｅに基づいて正確な操舵補助制御処理を実行することができる。
ｅｉ＝Ｖｉｈ−（Ｒｉ＋ｓ・Ｌｉ）・Ｉｉ …………（１０）
ωｅｅ＝２×｛ｍａｘ（｜ｅａ｜，｜ｅｂ｜，｜ｅｃ｜）｝／Ｋｅ ……（１１）
この場合、中点電圧を検出する場合に代えて、中点電圧はモータ駆動回路印加電圧の１／２となることから、モータ駆動回路印加電圧１／２の値を中点電圧Ｖｎとして相電圧Ｖａｈ〜Ｖｃｈを算出するようにしてもよい。
【００７８】
さらに、下記（１２）式のように電動モータ５の各モータ端子電圧の総和を求めて、その値をモータの相数で除した値をモータ中点電圧Ｖｎとして各相電圧を算出するようにしてもよい。
Ｖｎ＝（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋……＋Ｖｘ）÷モータ相数） ……（１２）
また、逆起電圧ｅｉを算出する場合に、上記（１０）式に代えて、下記（１３）式に示すように、電流制御部４５から出力される電圧指令値Ｖｉ*（ｉ＝ａ〜ｃ）に基づいてＦＥＴゲート駆動回路２２で算出されるデューティ比Ｄｉとバッテリ電圧Ｖｂａｔとモータ電流Ｉｉとに基づいて逆起電圧ｅｉを算出するようにしてもよい。
ｅｉ＝Ｄｉ・Ｖｂａｔ−（Ｒｉ＋ｓ・Ｌｉ）・Ｉｉ …………（１３）
この場合には、モータ端子電圧Ｖａ〜Ｖｃを使用することなく逆起電圧ｅｉを算出することができるので、上記（１３）式に基づいて逆起電圧ｅｉを算出する逆起電圧演算部を前述した逆起電圧演算部４６に代えて設けることにより、モータ端子電圧検出部８を省略することができ、この分制御装置３の構成を簡略化することができる。
【００７９】
また、上記（１３）式に基づいて逆起電圧ｅｉを算出する逆起電圧演算部を前記逆起電圧演算部４６と並列に設けることにより、逆起電圧演算部４６で逆起電圧ｅｉを演算できない異常状態が発生した場合に、逆起電圧ｅｉの代替え演算を行うことが可能となる。
また、上記第１の実施形態においては、相対角速度演算部４８ａで演算した相対角速度ωｅｅが不感帯内であるときに相対角度情報オフセット処理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、相対角速度ωｅｅが不感帯内であるか否かにかかわらず常時相対角度情報オフセット処理を行うようにしてもよい。また、この場合には、不感帯外であるときに相対角度情報オフセット値を小さくし、不感帯内であるときに相対角度情報オフセット値を大きくするようにしてもよい。
【００８０】
さらに、相対角度情報オフセット値としては±２ｄｅｇ相当の値に限らず、０速度となってから次に操舵するまでの不感帯を超えられるように設定されていればよい。但し、相対角度情報オフセット値を大きくするか又は加算周期を大きくするか若しくはその両方を行うことにより、電動モータ５で振動を発生することが可能となるので、回転角検出系統の異常時に運転者に異常を報知して要修理状態を通知するために、大きな相対角度情報オフセット値を設定するか又は加算周期を大きくするか若しくはその両方を行ってステアリングホイール１１に振動を与えるようにしてもよい。
【００８１】
この場合には、異常発生時から時間の経過に伴って最大値の範囲内で段階的に振動を大きくするようにしてもよい。さらに、相対角度情報オフセット処理を常時行うことで電動モータから制御音を発生させることも可能であるので、相対角度情報オフセット値及び加算周期を異常発生通知として使用可能なレベルに変化させることで要修理状態を通知する手段として採用することもできる。
【００８２】
また、上記第１の実施形態においては、相対角速度ωｅｅに相対角度情報オフセット値±Δωｄを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、相対角速度ωｅｅに基づいて算出されるモータ回転角θｅｅに相対角度情報オフセット値±Δωｄに相当する相対角度情報オフセット値を加減算するようにしてもよい。
さらに、上記第１の実施形態においては、０速度領域からの不感帯にある状態で、相対角速度ωｅｅを相対角度情報オフセット値±Δωｄ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、例えば逆起電圧演算部４６内の図示しない不感帯設定部で設定される巻線抵抗Ｒａ〜Ｒｃとして実際の抵抗値の変わりに抵抗のモデル値を採用することにより、相対角速度ωｅｅの誤差を除去する不感帯幅を意図的に小さなものとし、本来角度情報として無視する情報を、あえて制御で使用することにより、相対角度情報オフセット値±Δωｄ相当の値を設定することもできる。
【００８３】
さらにまた、上記第１の実施形態においては、操舵トルクに基づいて回転方向を付与する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、回転方向を付与する為に、情報の信頼性が保てる場合には、例えば舵角センサからの操舵回転方向情報と、相転流状況や逆起電圧の見え方などの２つ以上の異なる情報源から回転方向を判断して方向付与することが望ましい。
【００８４】
なおさらに、上記第１の実施形態においては、逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角速度ωｅｅを算出し、この相対角速度ωｅｅを前回のモータ回転角θｅｅ(n-1)に加算すること
によりモータ回転角θｅｅを算出する場合について説明したが、線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａは正弦波となるので、この線間逆起電圧ＥＭＦａｂ、ＥＭＦｂｃ及びＥＭＦｃａの０クロス点を検出し、０クロス点を検出した時点で一意に決まるモータ回転角（電気角）でモータ回転角θｅｅを下記表１に示すように補正することにより、より正確なモータ回転角θｅｅを算出することができる。
【００８５】
【表１】
【００８６】
また、上記第１の実施形態においては、相対回転角θｅｅの初期値としてレゾルバ１８等が正常であった前回の相対回転角θｅｒ(n-1)を加算部４８ｆに供給する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、上述したように相対角度に基づいて確実にモータを駆動することができるので、初期値として任意の回転角θｅｒを設定することができる。このため、モータ回転角が異常と判断されるまでは相対角度を算出せず、モータ回転角が異常と判断された時又は異常の兆候を捉えられた時から相対角度の算出を開始し、算出した相対角度に基づいてモータ駆動を行うようにしてもよい。この場合には演算処理装置の処理負荷を小さくすることができる。
【００８７】
さらに、上記第１の実施形態においては、逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角度情報としての相対速度ωｅｅ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、操舵角センサから得られた操舵角の角度変化量に基づいて相対速度ωｅｅを算出するようにしてもよく、さらには逆起電圧を求めることができない二重故障状態である場合は、操舵角センサから得た操舵量に切換えて直接相対角度θｅｅを算出するようにしてもよい。
【００８８】
次に、本発明の第２の実施形態を図１４〜図１６について説明する。
この第２の実施形態では、相対角速度ωｅｅが“０”角速度領域にあるときに、相対角度情報オフセット処理を行って相対角度の補完を行う場合に代えて、操舵トルクＴｓに基づいて補完用相対角速度ωｅｅ′を算出する補完用相対角度情報演算部を設けるようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図１４に示すように、操舵トルクセンサ１７で検出した操舵トルクＴｓに基づいて補完用相対回転角θｅｅ′を算出する補完用相対角度情報演算部７０が設けられ、この補完用相対角度情報演算部７０で演算された補完用相対回転角θｅｅ′が角速度・角加速度演算部４８に供給されていることを除いては前述した第１の実施形態と同様の構成を有する。
【００８９】
ここで、補完用相対角度情報演算部７０は、図１５に示す補完用相対角度算出処理を実行する。この補完用相対角度算出処理は、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ５１で、前記操舵補助制御処理で算出した操舵トルクＴｓを読込んでからステップＳ５２に移行する。
このステップＳ５２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Ｓ５３に移行する。
【００９０】
このステップＳ５３では、上記ステップＳ５２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Ｓ５４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Ｓ５５に移行し、不感帯外であるときにはそのままステップＳ５５に移行する。
【００９１】
このステップＳ５５では、ステップＳ５２で算出した操舵トルク平均値ＴｓM又はステップＳ５４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Ｓ５６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Ｓ５７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Ｓ５７に移行する。
【００９２】
このステップＳ５５及びＳ５６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。
ステップＳ５７では、下記（１３）式の演算を行ってモータ相対角度変化量ΔθMを算出してからステップＳ５８に移行する。
ΔθM＝ＴｓM(n)・Ｋｍ／２12…………（１３）
ここで、Ｋｍは相対角度情報算出用ゲインである。
ステップＳ５８では、ステップＳ５７で算出したモータ相対角度変化量ΔθMと前回のサンプリング時に算出したモータ相対角度θMP(n-1)とを加算して、今回のモータ相対角度θMP(n)を算出してからステップＳ５９に移行する。
【００９３】
このステップＳ５９では、モータ相対角度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１５の処理と角速度・角加速度演算部４８の選択部４８ｎとが相対角度情報補完部に対応している。
そして、図１５の補完用相対角度算出処理を機能ブロック図で表すと図１６に示すように構成される。
なお、モータ相対角度情報算出用ゲインＫｍは一定値でもよいが、車速Ｖｓに応じて変更するようにしてもよく、このために車速Ｖｓに基づいてモータ相対角度情報演算のゲイン等のモータ進角を調整可能なパラメータを変化させるパラメータ設定手段を設けるようにしてもよい。
【００９４】
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したりする場合で、例えば図５の操舵補助指令値算出マップの傾きは車速が速くなるに従って小さくなることで、固定化されている車速よりも遅い車速域で操舵補助力が小さく制限されてしまう場合のように、操舵補助制御処理における操舵補助力の出力が制限される場合には、相対角度情報算出用ゲインＫｍも、その出力制限量に応じてモータ進角を調整するように変更することが望ましい。このため、操舵補助力の出力制限状態でその出力制限量に応じて補完用相対角度情報演算のゲイン等のモータ進角を調整可能なパラメータを変化させる第２のパラメータ設定手段を設けるようにしてもよい。
【００９５】
そして、角速度・角加速度演算部４８が図１７に示すように変更されている。すなわち、角速度・角加速度演算部４８の相対角度情報オフセット処理部４８ｅが省略され、これに代えてレイトリミッタ部４８ｄで制限した相対角速度ωｅｅを直接加算部４８ｆに供給すると共に、不感帯検出部４８ｍに供給し、加算部４８ｆの出力が不感帯検出部４８ｍの検出信号によって切換えられる第２の回転角選択部４８ｎの一方の入力側に供給され、この第２の回転角選択部４８ｎの他方の入力側に補完用相対角度情報演算部７０で算出された相対回転角θｅｅ′が供給され、この第の２回転角選択部４８ｎで選択した相対回転角θｅｅが回転角選択部４８ｇの一方の入力側に供給され、さらにレイトリミッタ部４８ｄで制限された相対角速度が第２の角速度選択部４８ｐの一方の入力側に供給され、この第２の角速度選択部４８ｐの他方の入力側に補完用相対角度情報演算部７０で算出された相対回転角ωｅｅ′を微分して補完用角速度ωｅｅ′を算出する角速度演算部４８ｏの出力が供給されていることを除いては図８と同様の構成を有する。ここで、不感帯検出部４８ｍでは相対角速度ωｅｅが不感帯外であるときに論理値“０”の検出信号ＳＤを、不感帯内であるときに論理値“１”の検出信号ＳＤを夫々第２の回転角選択部４８ｎ及び第２の角速度選択部４８ｏに出力し、この第２の回転角選択部４８ｎでは、検出信号ＳＤが論理値“０”であるときには加算部４８ｆから出力される相対回転角θｅｅを選択し、論理値“１”であるときには補完用相対角度情報演算部７０で演算した補完用相対回転角θｅｅ′を選択し、第２の角速度選択部４８ｏでは、検出信号ＳＤが論理値“０”であるときにはレイトリミッタ部４８ｄで制限した相対角速度ωｅｅを選択し、論理値“１”であるときに角速度演算部４８ｏで演算した補完用相対角速度ωｅｅ′を選択するように構成されている。
【００９６】
次に、上記第２の実施形態の動作を説明する。
先ず、補完用相対角度情報演算部７０では、図１５の補完用相対角度算出処理を実行し、タイマ割込処理によって、所定時間毎に操舵トルクＴｓを読込み、次いで、今回読込んだ操舵トルクＴｓを含む過去の所定数の操舵トルクＴｓ(n)〜Ｔｓ(n-31)を平均化処理して操舵トルク平均値ＴｓM(n)を算出する（ステップＳ５２）。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。
【００９７】
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Ｓ５３）、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（ステップＳ５４）、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Ｓ５５に移行する。
【００９８】
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、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（ステップＳ５６）、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Ｓ５５及びＳ５６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の立ち上がり時に補完用相対回転角θMPの急変を制限することができる。
【００９９】
そして、設定された相対回転角変化量ΔθMを前回のサンプリング時の補完用相対回転角θMP(n-1)に加算することにより、今回の補完用相対回転角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１７の角速度・角加速度演算部４８で、モータ回転角検出系統が正常である場合には、前述した第１の実施形態と同様に、回転角選択部４８ｇでモータ回転角演算部４７によって演算された実回転角θｅｒが選択されると共に、角速度選択部４８ｉで角速度演算部４８ｈで算出される実角速度ωｅｒを選択し、選択した実角速度ωｅｒを角加速度演算部４８ｊで微分して角加速度αを算出し、実回転角θｅｒ、実角速度ωｅｒ及び角加速度αを電流指令値算出部４２に供給することにより、これらに基づいて正確な相目標電流Ｉａ*〜Ｉｃ*を算出し、この相目標電流Ｉａ*〜Ｉｃ*と電流検出値Ｉａ〜Ｉｃとの偏差ΔＩａ〜ΔＩｃを算出し、この偏差ΔＩａ〜ΔＩｃをＰＩ制御処理して電圧指令値Ｖａ*〜Ｖｃ*を算出し、これら電圧指令値Ｖａ*〜Ｖｃ*をモータ駆動回路６のＦＥＴゲート駆動回路２２に出力することにより、電動モータ５に三相駆動電流を供給して操舵補助力を発生させる。
【０１００】
そして、レゾルバ１８を含む回転角検出系統に異常が発生したことをフェールセーフ処理部４９で検出すると、このフェールセーフ処理部４９から論理値“１”のフェールセーフ信号ＳＦが回転角選択部４８ｇ及び角速度選択部４８ｉに出力される。これによって前述した第１の実施形態と同様に逆起電圧ＥＭＦに基づく相対角速度ωｅｅを選択する。
そして、算出した相対角速度ωｅｅが不感帯外であるときには、不感帯検出部４８ｍで論理値“０”の不感帯検出信号ＳＤが第２の回転角選択部４８ｍ及び第２の角速度選択部４８ｐに出力され、この第２の回転角選択部４８ｎで加算部４８ｆによって算出された相対回転角θｅｅが選択されると共に、第２の角速度選択部４８ｐでレイトリミッタ部４８ｄから出力される相対角速度ωｅｅが選択されて、逆起電圧ＥＭＦに基づいて算出される相対回転角θｅｅ、相対角速度ωｅｅ及び相対角加速度αに基づいて電流指令算出部４２で３相電流指令値Ｉａ*〜Ｉｃ*が算出され、電動モータ５が駆動制御されて電動モータ５から操舵補助力が発生されることにより、操舵補助制御処理が継続される。
【０１０１】
この操舵補助制御処理の継続状態で、相対角速度演算部４８ａで演算される相対角速度ωｅｅが不感帯内となると、不感帯検出部４８ｍから論理値“１”の検出信号ＳＤが第２の回転角選択部４８ｍ及び第２の角速度選択部４８ｐに出力されることにより、第２の回転角選択部４８ｍで補完用相対角度情報演算部７０で算出されてマイクロコンピュータ３０のＲＡＭに格納されている補完用相対回転角θMPが選択されると共に、第２の角速度選択部４８ｐで角速度演算部４８ｏで算出される補完用相対回転角θｅｅ′（＝θMP）を微分した相対角速度ωｅｅ′が選択される。
【０１０２】
このため、逆起電圧ＥＭＦに基づいて算出された相対角速度ωｅｅが“０”角速度近傍の不感帯内であるときには、補完用相対角度情報演算部７０で演算された操舵トルクＴｓに基づいて算出される補完用相対回転角θMP及びその微分値でなる相対角速度ωｅｅ′が選択されると共に、補完用相対角速度ωｅｅ′を微分した相対角加速度αが指令値算出部４２に出力されることにより、前述した第１の実施形態と同様にステアリング（ハンドル）ロックの発生を防止しながら補完用相対回転角θMP、補完用相対角速度ωｅｅ′及び相対角加速度αに基づいて操舵補助制御処理を継続することができる。
【０１０３】
なお、上記第２の実施形態においては、相対角速度ωｅｅが不感帯内であるときに、操舵トルクＴｓに基づいて算出する補完用相対角速度ωｅｅ′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、相対角速度ωｅｅが不感帯内になったときの操舵トルクＴｓが大きい場合には相対角度θｅｅが急変する場合が生じるので、相対角速度ωｅｅが不感帯内となったときの操舵トルクＴｓが大きい場合には、操舵トルクＴｓの変化量に基づいて補完用相対回転角θｅｅ′を算出するように設定することが好ましい。
【０１０４】
また、上記第２の実施形態においては、逆起電圧ＥＭＦに基づいて算出した相対角速度ωｅｅが不感帯内であるときに、操舵トルクＴｓに基づいて算出した補完用相対回転角θｅｅ′及び補完用相対角速度ωｅｅ′を適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、逆起電圧ＥＭＦに基づいて算出した相対角速度ωｅｅが不感帯内になるときに、電動モータ５で発生する操舵補助力が小さいか否かを例えば指令値算出部４２で算出した操舵補助トルク指令値ＩM*の大小で判定し、操舵補助力が小さいときには逆起電圧ＥＭＦに基づいて算出した相対角速度ωｅｅ、相対回転角θｅｅ、相対角加速度αに基づいて操舵補助制御処理を継続し、操舵補助力が大きいときは操舵トルクに基づく補完用相対回転角θｅｅ′、補完用相対角速度ωｅｅ′及び相対角加速度αに基づいて操舵補助制御処理を継続するようにしてもよい。
【０１０５】
さらに、上記第２の実施形態においては、０速度領域であるか否かを相対角速度ωｅｅが不感帯内であるか否かによって判断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、逆起電圧ＥＭＦから得られる角度情報θｅｅが不正確な区間（相対角速度ωｅｅが不感帯外となっても逆起電圧ＥＭＦの０クロス点を判断できないときなど）でも補完用相対角速度ωｅｅ′を選択するようにしてもよい。
【０１０６】
さらにまた、上記第２の実施形態においては、補正値として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、相対回転角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２の実施形態においては、操舵トルクＴｓを平均化した操舵トルク平均値ＴｓMを使用して相対回転角変化量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相対回転変化量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。
【０１０７】
次に、本発明の第３の実施形態を図１８について説明する。
この第３の実施形態では、前述した第１及び第２の実施形態では、運転者の操舵量に応じたブラシレスモータの相対角度情報を算出する場合に、ブラシレスモータの逆起電圧に基づいて相対角度情報を構成する相対角速度を算出するようにしているので、ブラシレスモータの逆起電圧を正常に検出することができない状態となったときには相対角度情報を得ることができない状態となり、操舵補助制御を中止せざるを得ない。このため、第３の実施形態では、ブラシレスモータの逆起電圧を正常に検出することができない状態となったときでも操舵補助制御を継続することができるようにしたものである。
【０１０８】
すなわち、第３の実施形態では、マイクロコンピュータ３０で、図１８に示す相対角度演算処理を実行する。
この相対角度演算処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ８１で、レゾルバ１８及びモータ回転角演算部４７で検出されるモータ回転角θｅｒが正常であるか否かを判定する。この判定は、前述した図９のモータ回転角異常検出処理で出力されるフェールセーフ信号ＳＦを読込み、これが論理値“０”であるか否かを判断することにより行う。
【０１０９】
このステップＳ８１の判定結果が、モータ回転角θｅｒが正常であるときには、ステップＳ８２に移行して、モータ回転角θｅｒを使用して、モータ角速度ωｅ及び角加速度αを算出してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、モータ回転角θｅｒが正常でないときにはステップＳ８３に移行する。
このステップＳ８３では、運転者の操舵量に応じた相対角度情報を正常に算出することができるか否かを判定する。この相対角度情報の算出が正常であるか否かの判定は、例えばモータ端子電圧検出部８で検出したモータ端子電圧が正常であるか否かを判断することにより行い、相対角度情報の算出が正常である場合には、ステップＳ８４に移行して、前述した第１の実施形態と同様の相対角度情報検出処理を実行してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、相対角度情報の算出が異常であるときには、ステップＳ８５に移行して、前述した第２の実施形態における補完用相対角度情報演算部７０で実行する図１５の補完用相対角度情報演算処理と同様の処理を行う相対角度情報検出処理を実行してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【０１１０】
この第３の実施形態によると、レゾルバ１８及びモータ回転角演算部４７で構成されるモータ回転角検出部が正常であるときには、ステップＳ８２に移行して、このモータ回転角検出部で検出されたモータ回転角θｅｒを使用して、モータ角速度ωｅ及び角加速度αを算出するが、モータ回転角検出部が異常となった場合には、モータ端子電圧の検出が正常であるか否かを判定し、モータ端子電圧の検出が正常である場合には、ステップＳ８４に移行して、前述した第１の実施形態による相対角度情報検出処理を行って、相対角速度ωｅｅ、相対回転角θｅｅ、相対角加速度αを演算する。
【０１１１】
しかしながら、モータ端子電圧の検出が異常である場合には、前述した第１の実施形態による相対角度情報の正確な演算を行うことができないので、ステップＳ８５に移行して、前述した第２の実施形態における補完用角度情報演算部７０で実行する図１５の補完用角度情報演算処理を相対角度情報検出処理として実行することにより、逆起電圧ＥＭＦを使用することなく操舵トルクＴｓに基づいて相対回転角θMPを算出し、算出した相対回転角θMPを使用して相対角速度ωｅｅ及び相対角加速度αを算出する。
【０１１２】
このように、上記第３の実施形態によると、相対角度情報の算出を２段階で行うことができるので、前述した第１の実施形態による逆起電圧ＥＭＦに基づいて相対角速度ωｅｅ、相対回転角θｅｅ及び相対角加速度αでなる相対角度情報を算出することができない場合であっても、操舵トルクＴｓに基づいて相対回転角θｅｅ、相対角速度ωｅｅ及び相対角加速度αでなる相対角度情報を算出することができ、異常発生時における操舵補助制御の継続が可能な範囲を広範囲とすることができ、より確実な操舵補助制御を行うことができる。
なお、上記第３の実施形態においては、モータの端子電圧の検出が正常であるときに、前述した第１の実施形態と同様の相対角度情報検出処理を実行する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した第２の実施形態と同様の相対角度情報検出処理を実行するようにしてもよい。
【０１１３】
また、上記第３の実施形態においては、逆起電圧に基づく相対角度演算処理が行えない場合に、操舵トルクに基づく相対角度演算処理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、逆起電圧に基づく相対角度演算処理が行えない場合に、他の処理に使用する操舵角センサを使用して、操舵角センサから得た操舵角の角度変化量に基づいて相対角度を算出するようにしてもよく、さらに操舵角に基づく相対角度演算処理が行えない場合に操舵トルクに基づく相対角度演算処理を行うようにしてもよく、これら３つの操舵角演算処理の組合せは故障率等で決定するようにしてもよい。
【０１１４】
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度に相対回転角θｅｅを補正するようにしてもよい。
【０１１５】
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相対回転角θｅｅ又は相対角速度ωｅｅ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。
【０１１６】
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相対回転角θｅｅ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１９に示すように、通常の三相ブラシレスモータに設けられるａ相、ｂ相及びｃ相の極位置を検出するホールセンサ等の３つの極位置センサ１０１ａ、１０１ｂ及び１０１ｃを適用する場合には、これら極位置センサ１０１ａ、１０１ｂ及び１０１ｃから出力される相検出信号Ｓａ、Ｓｂ及びＳｃが図２０に示すように１２０度の位相差を有することから、これら相検出信号Ｓａ、Ｓｂ及びＳｃに基づいて異常となった１つの極位置センサ１０１ｉ（ｉ＝ａ、ｂ、ｃ）を検出することができる。
【０１１７】
すなわち、各相検出信号Ｓａ、Ｓｂ及びＳｃのオンオフ状態で表される通電状態は図２０の最下段に示すように１から６までの通電状態を繰り返している。
この状態で、例えばａ相の極位置センサ１０１ａがハイレベルで固着した場合には、図２１に示すように、オンオフ状態で表される通電状態が“４”、“５”及び“６”と新たなａ相検出信号Ｓａがハイレベル、ｂ相検出信号Ｓｂがハイレベル、ｃ相検出信号Ｓｃがハイレベルとなる通電状態“７”とが所定の順序で繰り返されることになり、通電状態“７”となったところで、異常を検出することができるが、本来ａ相検出信号Ｓａがハイレベルとなる０度〜１８０度の範囲では、正常時とパターンが変わらない。ここで、通電状態“４”は０度〜３６０度の範囲で、１度だけ現れる一意な通電状態であり、この通電状態“４”は通電状態“５”又は“６”となるエッジ部では正しく角度を読み取ることができる。同様に、ｂ相検出信号Ｓｂ及びｃ相検出信号Ｓｃがハイレベルで固着した場合には、夫々通電状態“２”及び“１”が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。
【０１１８】
また、ａ相検出信号Ｓａがローレベルで固着した場合も同様に、図２２に示すように、本来ａ相検出信号Ｓａがローレベルとなる領域（１８０〜３６０度）で正常に角度の検出が可能であり、通電状態“３”の部分は０〜３６０度の範囲で一意であり、これが通電状態“２”及び“１”となるエッジ部で正しく角度を読み取ることができる。さらに、ｂ相検出信号Ｓｂ及びｃ相検出信号Ｓｃがハイレベルで固着した場合には、夫々通電状態“５”及び“６”が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。
【０１１９】
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１０１ａ〜１０１ｃ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。
【０１２０】
したがって、上述したｓｉｎθ及びｃｏｓθを出力する回転状態検出装置を適用する場合や上記極位置センサ１０１ａ〜１０１ｃを使用した場合には、実角度を正確に認識できる点が存在することにより、例えば、図２３に示す相対角度補正処理を実行することができる。この相対角度補正処理は、ステップＳ９１で、逆起電圧ＥＭＦを読込み、次いでステップＳ９２に移行して、要補正状態であるか否かを判定する。この要補正状態であるか否かの判定は、例えば逆起電圧ＥＭＦの値又はその変化量ΔＥＭＦが大きいか否かを判断し、逆起電圧ＥＭＦの値又はその変化量ΔＥＭＦが小さいときには要補正状態ではないものと判断してそのままタイマ割込処理を終了するが、逆起電圧ＥＭＦの値又はその変化量ΔＥＭＦが大きいときには、要補正状態であるものと判断してステップＳ９３に移行し、回転状態検出装置又は極位置センサ１０１ａ〜１０１ｃでの検出信号から実角度を認識できる状態であるか否かを判定し、実角度を認識できないときには実角度を認識できるまで待機し、実角度を認識できるときには、ステップＳ９４に移行して、実角度情報を相対角度θｅｅとして設定してからタイマ割込処理を終了する。この相対角度補正処理において、ステップＳ９２の処理が要補正状態検出手段に対応し、ステップＳ９３及びＳ９４の処理が相対角度情報補正手段に対応している。
【０１２１】
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。
【符号の説明】
【０１２２】
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、４２…電流指令値算出部、４２Ａ…操舵補助トルク指令値演算部、４２Ｂ…指令値補償部、４２Ｃ…ｄ−ｑ軸電流指令値演算部、４４…減算部、４５…電流制御部、４６…逆起電圧演算部、４７…モータ回転角演算部、４８…角速度・角加速度演算部、４８ａ…相対角速度演算部、４８ｂ…符号取得部、４８ｃ…乗算部、４８ｄ…レイトリミッタ部、４８ｅ…ディザ処理部、４８ｆ…加算部、４８ｇ…回転角選択部、４８ｈ…角速度演算部、４８ｉ…角速度選択部、４８ｊ…角加速度演算部、４８ｍ…不感帯検出部、４８ｎ…第２の回転角選択部、４８ｏ…角速度演算部、４８ｐ…第２の角速度選択部、４９…フェールセーフ処理部、７０……補完用相対角度情報演算部、１０１ａ〜１０１ｃ…極位置検出センサ
【特許請求の範囲】
【請求項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、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出し、算出した操舵補助指令値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、運転者の前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を算出するモータ相対角度情報算出部とを有するモータ相対角度検出手段とを備え、
前記モータ制御手段は、前記モータ回転角異常検出手段で前記モータ回転角検出手段の異常を検出していないときに、当該回転角検出手段で検出したモータ回転角情報を選択し、前記モータ回転角異常検出手段で前記モータ回転角検出手段の異常を検出したときに、前記モータ相対角度検出手段で検出した相対角度情報を選択し、選択した前記モータ回転角情報又は相対角度情報に基づいて前記電動モータを駆動制御するように構成され、
前記モータ相対角度情報算出部は、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいてモータ相対角度変化量を算出し、算出したモータ相対角度変化量を前回サンプリング時のモータ相対角度に加算してモータ相対角度を算出する補完用相対角度情報演算部を有し、前記モータ角速度が零近傍の不感帯内にあるときに、前記補完用相対角度情報演算部で算出したモータ相対角度に基づいてモータ相対角度情報を演算することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記モータ制御手段は、前記相対角度情報に基づいて前記電動モータを駆動制御する時に、初期角度を設定することなく任意の実角度から駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記モータ相対角度情報算出部は、前記モータの逆起電圧演算部から入力される逆起電圧に基づいて相対角速度を演算し、演算した相対角速度の符号を前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて決定するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項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、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出し、算出した操舵補助指令値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、運転者の前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を算出するモータ相対角度情報算出部とを有するモータ相対角度検出手段とを備え、
前記モータ制御手段は、前記モータ回転角異常検出手段で前記モータ回転角検出手段の異常を検出していないときに、当該回転角検出手段で検出したモータ回転角情報を選択し、前記モータ回転角異常検出手段で前記モータ回転角検出手段の異常を検出したときに、前記モータ相対角度検出手段で検出した相対角度情報を選択し、選択した前記モータ回転角情報又は相対角度情報に基づいて前記電動モータを駆動制御するように構成され、
前記モータ相対角度情報算出部は、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいてモータ相対角度変化量を算出し、算出したモータ相対角度変化量を前回サンプリング時のモータ相対角度に加算してモータ相対角度を算出する補完用相対角度情報演算部を有し、前記モータ角速度が零近傍の不感帯内にあるときに、前記補完用相対角度情報演算部で算出したモータ相対角度に基づいてモータ相対角度情報を演算することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記モータ制御手段は、前記相対角度情報に基づいて前記電動モータを駆動制御する時に、初期角度を設定することなく任意の実角度から駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記モータ相対角度情報算出部は、前記モータの逆起電圧演算部から入力される逆起電圧に基づいて相対角速度を演算し、演算した相対角速度の符号を前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて決定するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−１３９０９７（Ｐ２０１２−１３９０９７Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８２３０３（Ｐ２０１２−８２３０３）
【出願日】平成２４年３月３０日（２０１２．３．３０）
【分割の表示】特願２００７−１７２３８８（Ｐ２００７−１７２３８８）の分割
【原出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月３０日（２０１２．３．３０）
【分割の表示】特願２００７−１７２３８８（Ｐ２００７−１７２３８８）の分割
【原出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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