JP2012228063A - モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク変動の発生を抑えつつ、加算角に含まれるモータ回転角速度の推定誤差を補正して、安定的にレゾルバレス制御を実行することのできるモータ制御装置を提供すること。
【解決手段】加算角調整演算部は、トルク偏差Δτに基づき第１変化成分が演算される方向に応じて、推定モータ回転角速度（ωm_e）に対応する第１の閾値dθlim１、及び当該第１の閾値dθlim１よりも推定モータ回転角速度（ωm_e）から離れた値を有した第２の閾値dθlim２を設定する。そして、これら二つの閾値（dθlim１，dθlim２）により規定される制限範囲内に加算角θaを制限する。更に、加算角調整演算部は、制御角と実回転角との乖離を示す負荷角を推定する。そして、その負荷角が安定領域外にある場合には、上記第１の閾値dθlim１を、推定モータ回転角速度（ωm_e）から、その想定される推定誤差の最大値に対応する所定値Ｎ２離れた値に変更する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来、モータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）には、そのモータ回転角を検出することなくブラシレスモータを制御可能なモータ制御装置を備えたものがある。そして、このような回転角センサ（モータレゾルバ）を用いないセンサレス（レゾルバレス）駆動制御の態様として、演算周期毎のモータ回転角変化量に相当する加算角を演算し、その加算角を積算することにより得られる制御上のモータ回転角に従う回転座標系において電流フィードバック制御を実行する方法が提案されている。

例えば、特許文献１に記載のモータ制御装置は、モータが発生すべき目標トルクと実トルクとの間の偏差に基づいて、上記演算周期毎のモータ回転角変化量に相当した加算角を演算する。また、特許文献２に記載のモータ制御装置は、モータ電流及びモータ電圧に基づいてモータ回転角速度を推定する。そして、そのモータ回転角速度を上記演算周期毎の変化成分として上記加算角を演算することができる。

即ち、実際のモータ回転角（実回転角）と上記制御上のモータ回転角（制御角）とが厳密に一致しなくとも、その乖離が一定範囲内に留まる限りにおいて、ブラシレスモータは制御可能である。そして、上記の各方法により加算角を演算し、その加算角を積算することにより得られる制御角を用いて電流フィードバック制御を実行することにより、その実回転角と制御角との乖離を上記モータ制御可能な範囲に留めおくことができる。

特開２０１０−１１７０９号公報 特開２０１０−２９０３１号公報

ところで、モータ回転角速度を推定する場合、比較的高精度にその値を推定可能な高速回転領域であっても、その推定値には、モータの個体差（公差等の影響等、主に物理構成に起因するもの）に応じた誤差が含まれる。そして、推定モータ回転角速度に基づいて加算角を演算する構成では、モータ制御が不安定化しやすい状態にある場合、その加算角に含まれる推定誤差が、より一層の不安定化を助長するおそれがある。このため、そのモータ制御の安定性を確保する観点から、こうした推定誤差は補正することが望ましい。

しかしながら、各モータの個体差を考慮して、その想定される最大誤差により加算角を補正するとすれば、多くの場合、その補正は過剰なものとなる。そして、これにより生ずる新たな誤差がトルク変動の発生要因となるおそれがあり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

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、その目的は、トルク変動の発生を抑えつつ、加算角に含まれるモータ回転角速度の推定誤差を補正して、安定的にレゾルバレス制御を実行することのできるモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づいて三相の駆動電力をモータに供給する駆動回路とを備え、前記モータ制御信号出力手段は、前記モータが発生すべき目標トルクと実トルクとの間のトルク偏差に基づいてトルクフィードバック制御を実行することにより得られる第１変化成分及び推定モータ回転角速度に基づく第２変化成分の加算値を演算周期毎のモータ回転角変化量に相当する加算角とし、該加算角を積算することにより得られる制御上のモータ回転角に従う回転座標系において電流フィードバック制御を実行することにより、前記モータ制御信号を出力するモータ制御装置において、前記モータ制御信号出力手段は、前記トルク偏差に基づき前記第１変化成分が演算される方向に応じて、前記推定モータ回転角速度に対応する第１の閾値と該第１の閾値よりも前記推定モータ回転角速度から離れた値を有した第２の閾値とを設定し、これら第１及び第２の閾値により規定される制限範囲内に前記加算角を制限するとともに、前記制御上のモータ回転角と実回転角との乖離を示す負荷角を推定し、該負荷角が安定領域を超えて拡大した場合には、前記制限範囲の設定方向において、前記第１の閾値を前記負荷角が前記安定領域にある場合よりも前記推定モータ回転角速度から離れた値に変更すること、を要旨とする。

即ち、拡大しようとする負荷角を縮小させるようなトルク偏差に基づく第１変化成分が演算される状況では、加算角制限における制限範囲の設定方向もまた、その第１変化成分が演算される方向と同じく、推定モータ回転角速度の発生方向とは逆向きになる。そして、推定モータ回転角速度を制限範囲における第１の閾値とした場合、例えば、応答遅れ等により上記トルク偏差に基づく第１変化成分が「０」となる最悪条件では、加算角に含まれる推定モータ回転角速度の推定誤差分だけ、負荷角の拡大が進むことになる。

しかしながら、上記構成によれば、負荷角が安定領域を超えて拡大した場合には、その制限範囲を規定する第１の閾値の値が、当該制限範囲の設定方向において、負荷角が安定領域にある場合よりも推定モータ回転角速度から離れた値に変更される。そして、これにより、そのモータ回転角速度の推定誤差による負荷角の拡大を抑えることができ、特に、その想定される推定誤差の最大値に対応して第１の閾値を変更することで、少なくとも負荷角が縮小する方向に、その誤差を補正することができる。

つまり、モータ制御の状態が安定的に維持された状況では、その加算角に含まれるモータ回転角速度の推定誤差を許容することで、当該推定誤差の補正により生ずるトルク変動が回避される。そして、負荷角が安定領域を超えて拡大した場合には、その推定誤差を補正することにより、当該負荷角の拡大によるモータ制御の不安定化が回避される。その結果、トルク変動の発生を抑えつつ、加算角に含まれるモータ回転角速度の推定誤差を補正して、安定的にレゾルバレス制御を実行することができる。

また、特に、このような加算角の制限処理によって、その加算角に含まれるモータ回転角速度の推定誤差を補正することで、その補正を最小限度に抑えることができる。即ち、加算角が上記第１の閾値及び第２の閾値により規定される制限範囲内にある場合には、その誤差補正が行われない。これにより、モータの個体差に起因した「誤差補正の実行により生ずる新たな誤差」の発生を抑制することができる。その結果、効果的にトルク変動の発生を抑えることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータ制御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。
上記構成によれば、トルク変動の発生を抑えつつ、加算角に含まれるモータ回転角速度の推定誤差を補正して、安定的にレゾルバレス制御を実行することができる。

本発明によれば、トルク変動の発生を抑えつつ、加算角に含まれるモータ回転角速度の推定誤差を補正して、安定的にレゾルバレス制御を実行することが可能なモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 ＥＰＳの電気的構成を示すブロック図。 第１制御部の概略構成図。 第２制御部の概略構成図。 外乱オブザーバの概略構成を示すブロック線図。 回転角速度推定の処理手順を示すフローチャート。 加算角調整演算の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）（ｂ）加算角制限の態様を示す説明図。 第２制御部側の電流指令値演算部の概略構成図。 制御角と実際のモータ回転角との乖離（負荷角）及び各軸電流値の関係を示す説明図。 モータ回転角速度の実際値及び推定値間の大小関係に応じた負荷角の拡縮を示す説明図。 （ａ）（ｂ）負荷角が安定領域外にある場合における加算角制限の態様を示す説明図。 制限範囲設定の処理手順を示すフローチャート。

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、本実施形態の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を連結してなる。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。

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、該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。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、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と駆動連結された所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されている。尚、本実施形態では、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。そして、ＥＰＳアクチュエータ１０は、このモータ１２の回転を減速してコラムシャフト３ａに伝達することにより、そのモータトルクに基づくアシスト力を操舵系に付与する構成となっている。

一方、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４が接続されており、同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、本実施形態の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。そして、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し、これに相当するモータトルクを発生させるべく駆動電力を供給することにより、そのモータ１２を駆動源とする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）。

次に、本実施形態のＥＰＳの電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態のＥＰＳの制御ブロック図である。同図に示すように、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、同マイコン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。

尚、以下に示す各制御ブロックは、マイコン１７が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。そして、同マイコン１７は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。

詳述すると、本実施形態の駆動回路１８には、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位（スイッチングアーム）として、各相モータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに対応する３つのスイッチングアームを並列に接続してなる周知のＰＷＭインバータが採用されている。即ち、マイコン１７の出力するモータ制御信号は、この駆動回路を構成する各相スイッチング素子のオン／オフ状態（各相スイッチングアームのＤｕｔｙ）を規定するものとなっている。そして、駆動回路１８は、このモータ制御信号の入力により作動して、その印加される電源電圧Ｖ_pigに基づく三相の駆動電力をモータに供給する構成となっている。

さらに詳述すると、ＥＣＵ１１には、モータ１２の各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出するための電流センサ２１が設けられている。尚、本実施形態の電流センサ２１は、上記駆動回路１８を構成する各スイッチングアームの低電位側（接地側）に、それぞれ、シャント抵抗を接続してなる周知の構成を有している。そして、本実施形態のマイコン１７は、この電流センサ２１の出力信号（シャント抵抗の端子間電圧）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、本実施形態のマイコン１７は、モータレゾルバ２３の出力信号に基づいて、モータ１２の回転角（電気角）θmを検出する。尚、本実施形態では、モータレゾルバ２３には、そのセンサ信号として、モータ１２の実回転角（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）を出力する巻線型のレゾルバが採用されている。そして、本実施形態のマイコン１７は、これらモータ１２の各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及び回転角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、その駆動回路１８に出力するモータ制御信号を生成する。

さらに詳述すると、本実施形態では、マイコン１７のモータ制御部２４には、回転座標系における電流制御の実行によりモータ１２の各相に印加すべき相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*（Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**）を演算する第１制御部２５及び第２制御部２６、並びに、その相電圧指令値をモータ制御信号に変換するＰＷＭ変換部２７が設けられている。そして、本実施形態のマイコン１７は、このモータ制御部２４において生成されたモータ制御信号を駆動回路１８に出力する構成となっている。

図３に示すように、第１制御部２５は、上記のように検出される操舵トルク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、第１制御部２５は、ｄ／ｑ変換部３２を備えており、同ｄ／ｑ変換部３２は、モータレゾルバ２３により検出される上記回転角θmに基づいて、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwをｄ／ｑ座標上に写像することにより、ｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqを演算する。そして、第１制御部２５は、このモータ１２の実回転角（θm）に従う回転座標系（ｄ／ｑ座標系）において電流フィードバック制御を実行することにより、モータ１２の各相に印加すべき電圧を示す相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を演算する構成となっている。

即ち、上記電流指令値演算部３１は、電流指令値として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、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。

次に、これら各減算器３３ｄ，３３ｑが演算する各軸の電流偏差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。

具体的には、各Ｆ／Ｂ制御部３４ｄ，３４ｑは、それぞれ、その入力される電流偏差ΔＩd，ΔＩqに比例ゲインを乗ずることにより得られる比例成分、及び当該電流偏差ΔＩd，ΔＩqの積分値に積分ゲインを乗ずることにより得られる積分成分を演算する。そして、これらの比例成分及び積分成分を加算することにより、ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を生成する。

次に、これらのｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*は、ｄ／ｑ逆変換部３５において、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の交流座標上に写像される。そして、第１制御部２５は、このｄ／ｑ逆変換部３５が実行する逆変換により得られる相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を、上記ＰＷＭ変換部２７に出力する構成となっている。

一方、図４に示すように、第２制御部２６は、演算周期毎のモータ回転角変化量に相当する加算角θa（θa´）を演算する加算角演算部４１と、その加算角θa（θa´）を演算周期毎に積算することにより制御上の仮想的なモータ回転角としての制御角θcを演算する制御角演算部４２とを備えている。そして、第２制御部２６は、その制御角θcに従う回転座標系（γ／δ座標系）において電流フィードバック制御を実行することにより、相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を演算する構成となっている。

詳述すると、本実施形態の加算角演算部４１には、上記のように検出される操舵トルクτ、車速Ｖ、及び操舵角θsが入力される。また、加算角演算部４１は、ステアリング２に生じた操舵角θs及び車速Ｖに基づいて、操舵トルクτの目標値に対応した目標操舵トルクτ*を演算する目標操舵トルク演算部４５を備えており、同目標操舵トルク演算部４５において演算された目標操舵トルクτ*は、操舵トルクτとともに減算器４６に入力される。そして、本実施形態の加算角演算部４１は、トルクセンサ１４により検出される実際の操舵トルクτから目標操舵トルクτ*を減算することにより得られるトルク偏差Δτに基づいて上記加算角θaを演算する。

即ち、モータトルクに基づくアシスト力を操舵系に付与するＥＰＳにおいて、目標操舵トルクτ*は、モータ１２が発生すべきモータトルク（目標トルク）に対応するパラメータであり、操舵トルクτは、モータ１２の実トルクに対応するパラメータである。つまり、これら目標操舵トルクτ*と実際の操舵トルクτとの間の差分（トルク偏差Δτ）は、目標トルクに対する実トルクの過不足を示す状態量となっている。そして、本実施形態の加算角演算部４１は、その目標操舵トルクτ*に実際の操舵トルクτを追従させるべく、トルクフィードバック制御を実行することにより加算角θaを演算する。

具体的には、減算器４６において演算されたトルク偏差Δτは、Ｆ／Ｂ制御部４７に入力される。そして、Ｆ／Ｂ制御部４７は、そのトルク偏差Δτに比例ゲインを乗ずることにより得られる比例成分、及び当該トルク偏差Δτの積分値に積分ゲインを乗ずることにより得られる積分成分の加算値を、各演算周期におけるモータ回転角の第１変化成分dθτとして演算する。

また、本実施形態では、第２制御部２６には、モータ回転角速度を推定するモータ回転角速度推定手段としての回転角速度推定演算部５０が設けられており、上記加算角演算部４１には、この回転角速度推定演算部５０の推定するモータ回転角速度ωm_eが、各演算周期におけるモータ回転角の第２変化成分dθωとして入力される。そして、本実施形態の加算角演算部４１は、上記トルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτとともに、このモータ回転角速度ωm_eに基づく第２変化成分dθωを用いて、上記加算角θaを演算する。

詳述すると、第２制御部２６には、上記ＰＷＭ変換部２７がモータ制御信号を生成する際に用いる相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*（Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**）に対応した内部指令値、即ちＤｕｔｙが入力される。また、本実施形態のＥＣＵ１１は、電圧センサ５１によって、その駆動回路１８に印加される電源電圧Ｖ_pigを検出する（図２参照）。そして、第２制御部２６には、その検出される電源電圧Ｖ_pig及び上記Ｄｕｔｙに基づいて、モータ１２の各相電圧値Ｖu，Ｖv，Ｖwを演算する相電圧演算部５２が設けられている。

また、これらの各相電圧値Ｖu，Ｖv，Ｖw、及び上記電流センサ２１により検出されたモータ１２の各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwは、α／β変換部５３において、それぞれ、二相固定座標系（α／β座標系）のα軸電圧値Ｖα及びβ軸電圧値Ｖβ並びにα軸電流値Ｉα及びβ軸電流値Ｉβに変換される。そして、本実施形態の回転角速度推定演算部５０は、これらα軸電圧値Ｖα及びβ軸電圧値Ｖβ並びにα軸電流値Ｉα及びβ軸電流値Ｉβに示されるモータ電圧及びモータ電流に基づいて、モータ回転角速度ωm_eを推定する。

さらに詳述すると、本実施形態の回転角速度推定演算部５０は、モータモデルに基づいて、そのモータ１２に生ずる誘起電圧を外乱として推定する外乱オブザーバ５４を備えている。

即ち、図５に示すブロック線図において、モータ１２は、モータ電圧（Ｖα，Ｖβ）及び誘起電圧（Ｅα，Ｅβ）に基づいてモータ電流（Ｉα，Ｉβ）を生じせしめるモータモデルＭ１に表される。従って、そのモータ電流（Ｉα，Ｉβ）を入力とする逆モータモデルＭ２、及び当該逆モータモデルＭ２の出力及びモータ電圧（Ｖα，Ｖβ）を入力とする差分器５５によって、上記のような誘起電圧推定値（Ｅα_e，Ｅβ_e）を出力する外乱オブザーバ５４を形成することができる。尚、例えば、モータモデルＭ１を「１／（Ｒ＋ｐＬ）」とすると、逆モータモデルＭ２は「Ｒ＋ｐＬ」となる（但し、Ｒ：電機子巻線抵抗、Ｌ：インダクタンス、ｐ：微分演算子）。そして、本実施形態の回転角速度推定演算部５０は、この外乱オブザーバ５４が出力する誘起電圧推定値（Ｅα_e，Ｅβ_e）に基づいて、モータ回転角速度ωm_eを推定する。

即ち、α／β座標系の誘起電圧（Ｅα，Ｅβ）は、それぞれ、次の（１）（２）式に表される。尚、各式中、「Ｋe」は誘起電圧定数、「ωm」はモータ回転角速度である。
Ｅα＝−Ｋe×ωm×sinθ ・・・（１）
Ｅβ＝Ｋe×ωm×cosθ ・・・（２）
更に、これら（１）（２）式を角度「θ」について解くことにより、次の（３）式を得る。尚、同式中、「arctan」は「アークタンジェント」である。

θ＝arctan（−Ｅα／Ｅβ） ・・・（３）
従って、外乱オブザーバ５４が出力する誘起電圧推定値（Ｅα_e，Ｅβ_e）からモータ回転角（θm_e）を推定することができる。そして、本実施形態の回転角速度推定演算部５０は、そのモータ回転角の推定値（θm_e）を微分することにより、モータ回転角速度（の推定値）ωm_eを演算する。

具体的には、図６のフローチャートに示すように、回転角速度推定演算部５０は、上記外乱オブザーバ５４によりモータ１２の誘起電圧を推定すると（Ｅα_e，Ｅβ_e、ステップ１０１）、先ず、その誘起電圧推定値（Ｅα_e，Ｅβ_e）にフィルタ処理を施す（ＬＰＦ：ローパスフィルタ、ステップ１０２）。次に、回転角速度推定演算部５０は、上記（３）式を用いることにより、その誘起電圧推定値（Ｅα_e，Ｅβ_e）から、モータ回転角（θm_e）を推定する（回転角推定、ステップ１０３）。そして、そのモータ回転角（θm_e）を微分することによりモータ回転角速度（の推定値）ωm_eを演算する（回転角度推定、ステップ１０４）。

そして、本実施形態の回転角速度推定演算部５０は、そのモータ回転角速度ωm_eを、各演算周期におけるモータ回転角の第２変化成分dθωとして、上記加算角演算部４１に出力する構成になっている（ステップ１０５）。

図４に示すように、本実施形態の加算角演算部４１において、上記Ｆ／Ｂ制御部４７の演算するトルク偏差Δτに基づくモータ回転角の第１変化成分dθτ、及び上記回転角速度推定演算部５０の演算するモータ回転角速度ωm_eに基づくモータ回転角の第２変化成分dθωは、ともに加算角調整演算部５８に入力される。また、本実施形態では、上記回転角速度推定演算部５０は、その外乱オブザーバ５４が出力する誘起電圧推定値（Ｅα_e，Ｅβ_e）の二乗和を演算し（Ｅsq_αβ＝（Ｅα_e）＾２＋（Ｅβ_e）＾２、但し「＾２」は二乗を示す）、その誘起電圧二乗和Ｅsq_αβを加算角調整演算部５８に出力する。そして、本実施形態の加算角演算部４１は、この誘起電圧二乗和Ｅsq_αβの値に基づいて、その加算角θaの演算形態を変更する。

詳述すると、本実施形態の加算角調整演算部５８は、その入力される誘起電圧二乗和Ｅsq_αβを所定の閾値（Ｅ０）と比較する。そして、当該誘起電圧二乗和Ｅsq_αβが閾値（Ｅ０）を超える場合には、上記トルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτ及びモータ回転角速度ωm_eに基づく第２変化成分dθωの加算値を加算角θaとし、閾値（Ｅ０）以下である場合には、そのトルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτを加算角θaとする構成になっている。

即ち、一演算周期を基本単位とするモータ回転角速度ωm_eは、その一演算周期あたりのモータ回転角変化量と等価的な意味を有する。そして、上記のような外乱オブザーバ５４を用いたモータ電流及びモータ電圧に基づく誘起電圧の推定は、当該誘起電圧が増大する高速回転領域において、より高い精度が確保される。

この点を踏まえ、本実施形態の加算角調整演算部５８は、上記誘起電圧二乗和Ｅsq_αβと閾値（Ｅ０）との比較により、モータ１２の回転状態（回転速度）が、その推定されるモータ回転角速度ωm_eをモータ回転角の第２変化成分dθωとして利用可能な推定精度が担保される高速回転領域にあるか否かを判定する。そして、その要求される推定精度が担保される高速回転領域にある場合にのみ、上記モータ回転角速度ωm_eに基づく第２変化成分dθωを用いる構成となっている。

具体的には、図７のフローチャートに示すように、加算角調整演算部５８は、先ず、上記トルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτ、及び上記モータ回転角速度ωm_eに基づく第２変化成分dθω、並びに上記誘起電圧二乗和Ｅsq_αβを取得する（ステップ２０１〜ステップ２０３）。

次に、加算角調整演算部５８は、誘起電圧二乗和Ｅsq_αβが閾値Ｅ０を超えるか否かを判定し（ステップ２０４）、閾値Ｅ０を超える場合（ステップ２０４：ＹＥＳ）には、続いて、既に当該誘起電圧二乗和Ｅsq_αβが閾値Ｅ０を超える状態にあったことを示す超過フラグがセットされているか否かを判定する（ステップ２０５）。そして、当該超過フラグがセットされていない場合（ステップ２０５：ＮＯ）には、当該超過フラグをセットし（ステップ２０６）、上記ステップ２０１において取得した第１変化成分dθτの値をクリアする（dθτ＝０、ステップ２０７）。

尚、上記ステップ２０５において、既に超過フラグがセットされている場合（ステップ２０５：ＹＥＳ）には、上記ステップ２０６及びステップ２０７の処理は実行されない。そして、これら上記ステップ２０４において誘起電圧二乗和Ｅsq_αβが閾値Ｅ０を超えると判定された場合（ステップ２０４：ＹＥＳ）には、その超過フラグの如何にかかわらず、そのトルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτ及びモータ回転角速度ωm_eに基づく第２変化成分dθωを加算することにより加算角θaを演算する（ステップ２０８）。

一方、上記ステップ２０４において、誘起電圧二乗和Ｅsq_αβが閾値Ｅ０以下であると判定した場合（ステップ２０４：ＮＯ）もまた、加算角調整演算部５８は、超過フラグがセットされているか否かを判定する（ステップ２０９）。そして、当該超過フラグがセットされている場合（ステップ２０９：ＹＥＳ）には、当該超過フラグをリセットする（ステップ２１０）。尚、超過フラグがセットされていない場合（ステップ２０９：ＮＯ）には、このステップ２１０の処理は実行されない。そして、その上記ステップ２０１において取得した第１変化成分dθτを加算角θaとして演算する（ステップ２１１）。

そして、本実施形態の加算角調整演算部５８は、このように上記ステップ２０８又はステップ２１１において演算した加算角θaを外部に出力する構成となっている（ステップ２１２）。

即ち、上記トルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτは、モータ１２の実回転角と制御上の仮想的なモータ回転角との乖離の大きさに応じた値となる。従って、上記モータ回転角速度ωm_eに基づく第２変化成分dθωよりも、その値がモータ回転状態に左右されにくい。この点を踏まえ、本実施形態では、上記のように、モータ回転状態が低速領域にある場合には、当該第１変化成分dθτを加算角θaとする。尚、モータ回転角速度ωm_eに基づく第２変化成分dθωを用いて加算角θaを演算する最初の演算周期（ステップ２０４：ＹＥＳ、及びステップ２０５：ＮＯ）において、第１変化成分dθτをクリアするのは（ステップ２０７）、当該第１変化成分dθτが、第２変化成分dθωを用いなかった前回演算周期の状態を反映するものだからである。そして、本実施形態では、これにより、そのモータ回転状態に依らず、高精度な加算角演算が可能となっている。

ここで、本実施形態の加算角調整演算部５８は、上記のようにトルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτ及び推定されるモータ回転角速度ωm_eに基づく第２変化成分dθωの加算値を加算角θaとする場合（Ｅsq_αβ＞Ｅ０、θa＝dθω＋dθτ）、トルク偏差Δτの符号に基づいて、その加算角θaの制限処理（補正）を実行する。

詳述すると、加算角調整演算部５８は、図８（ａ）（ｂ）に示すように、トルク偏差Δτの符号、即ち当該トルク偏差Δτに基づき上記第１変化成分dθτが演算される方向に対応する制限範囲を設定する。具体的には、本実施形態の加算角調整演算部５８は、上記推定されるモータ回転角速度（推定モータ回転角速度）ωm_eに対応する第１の閾値dθlim１、及び当該第１の閾値dθlim１よりも推定モータ回転角速度（ωm_e）から離れた値を有した第２の閾値dθlim２を設定する。そして、その出力する制限処理後の加算角θa´が、これら第１の閾値dθlim１と第２の閾値dθlim２とにより規定される制限範囲内の値となるように、その加算角θaを制限（補正）する。

さらに詳述すると、図８（ａ）に示すように、トルク偏差Δτの符号が「正」である場合（Δτ＞０）、加算角調整演算部５８は、推定モータ回転角速度（ωm_e）を第１の閾値dθlim１として設定する（dθlim１＝ωm_e）。また、当該推定モータ回転角速度（ωm_e）から「＋側（正方向）」に所定値Ｎ１離れた値を第２の閾値dθlim２として設定する（dθlim２＝ωm_e＋Ｎ１）。

そして、加算角調整演算部５８は、加算角θaの値が第２の閾値dθlim２よりも「＋側」にある場合（θa＞dθlim２）には、その制限処理後の値が第２の閾値dθlim２となるように、同加算角θaを補正する（θa´＝dθlim２）。また、加算角θaの値が第１の閾値dθlim１よりも「−側」にある場合（θa＜dθlim１）には、その制限処理後の値が第１の閾値dθlim１となるように同加算角θaを補正する（θa´＝dθlim１）、
一方、図８（ｂ）に示すように、トルク偏差Δτの符号が「負」である場合（Δτ＜０）、加算角調整演算部５８は、推定モータ回転角速度（ωm_e）を第１の閾値dθlim１として設定する（dθlim１＝ωm_e）。また、当該推定モータ回転角速度（ωm_e）から「−側（負方向）」に所定値Ｎ１離れた値を第２の閾値dθlim２として設定する（dθlim２＝ωm_e−Ｎ１）。

そして、加算角調整演算部５８は、加算角θaの値が第２の閾値dθlim２よりも「−側」にある場合（θa＜dθlim２）には、その制限処理後の値が第２の閾値dθlim２となるように、同加算角θaを補正する（θa´＝dθlim２）。また、加算角θaの値が第１の閾値dθlim１よりも「＋側」にある場合（θa＞dθlim１）には、その制限処理後の値が第１の閾値dθlim１となるように同加算角θaを補正する（θa´＝dθlim１）。

即ち、制限範囲は、第２の閾値dθlim２を設定した方向に設定される。尚、トルク偏差Δτが「０」である場合には、その直前の符号が用いられる。また、上記の所定値Ｎ１には、電流応答の限界に対応する値（例えば、５°程度）が設定される。そして、トルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτを加算角θaとする場合（Ｅsq_αβ≦Ｅ０、θa＝dθτ）には、このような加算角θaについての制限処理は実行されない。

図４に示すように、加算角演算部４１は、このようにして演算した加算角θa（θa´）を制御角演算部４２に出力する。また、制御角演算部４２は、前回の演算周期において演算した制御角θcの前回値を記憶領域（図示略）に保持するとともに、当該前回値に上記加算角θaを加算することにより新たな制御角θcを演算する。そして、同制御角演算部４２は、その当該新たな制御角θcにて、上記記憶領域に保持する前回値を更新することにより、その演算周期毎に、加算角θaの積算による制御角θcの演算を実行する構成となっている。

第２制御部２６において、このようにして演算された制御上の仮想的なモータ回転角としての制御角θcは、上記α／β変換部５３が出力する二相固定座標系（α／β座標系）のα軸電流値Ｉα及びβ軸電流値Ｉβとともに、γ／δ変換部６０に入力される。そして、γ／δ変換部６０は、当該α軸電流値Ｉα及びβ軸電流値Ｉβを、その制御角θcに従う回転座標系、即ちγ／δ座標系の直交座標上に写像することにより、γ／δ座標系の実電流値としてのγ軸電流値Ｉγ及びδ軸電流値Ｉδを演算する。

また、第２制御部２６は、そのγ／δ座標系の電流指令値として、γ軸電流指令値Ｉγ*及びδ軸電流指令値Ｉδ*を演算する電流指令値演算部６１を備えている。そして、電流指令値演算部６１は、上記加算角演算部４１において演算されたトルク偏差Δτ、及び目標操舵トルクτ*に基づいて、γ軸電流指令値Ｉγ*及びδ軸電流指令値Ｉδ*を演算する。

詳述すると、図９に示すように、本実施形態の電流指令値演算部６１は、目標操舵トルクτ*と実際の操舵トルクτとの間のトルク偏差Δτに基づいて各演算周期におけるγ軸電流指令値Ｉγ*の増減値（γ軸電流増減値η）を演算するγ軸電流増減値演算部７１と、入力されるγ軸電流増減値ηを演算周期毎に積算する積算制御部７２とを備えている。

本実施形態のγ軸電流増減値演算部７１は、トルク偏差Δτとγ軸電流増減値ηが関連付けられた二つのマップ（７１ａ，７１ｂ）を備えている。具体的には、第１マップ７１ａは、目標操舵トルクτ*の符号（方向）が「正である場合（τ*＞０）」に対応して形成される一方、第２マップ７１ｂは、目標操舵トルクτ*の符号が「負である場合（τ*＜０）」に対応して形成されている。尚、目標操舵トルクτ*が「０」である場合には、その直前の符号が用いられる。そして、γ軸電流増減値演算部７１は、入力される目標操舵トルクτ*の符号に応じて参照するマップを切り替えつつ、そのトルク偏差Δτに基づいて、各演算周期におけるγ軸電流増減値ηを演算する。

即ち、目標操舵トルクτ*が「正の値」である場合にトルク偏差Δτが「正の値」、又は目標操舵トルクτ*の符号が「負の値」である場合にトルク偏差Δτが「負の値」にある状態は、モータ１２が発生すべき目標トルクに対して実トルクが「不足」していることを示している。一方、目標操舵トルクτ*が「正の値」である場合にトルク偏差Δτが「負の値」、又は目標操舵トルクτ*の符号が「負の値」である場合にトルク偏差Δτが「正の値」にある状態は、モータ１２が発生すべき目標トルクに対して実トルクが「過剰」であることを示している。そして、本実施形態のγ軸電流増減値演算部７１は、そのトルク偏差Δτに示されるモータ１２が発生すべき目標トルクに対する実トルクの過不足に基づいて、各演算周期におけるγ軸電流増減値ηを演算する。

具体的には、第１マップ７１ａにおいて、γ軸電流増減値ηは、トルク偏差Δτが「正の値」を有する所定値Ａ１以上、且つ同じく「正の値」を有する所定値Ａ２より小さい場合（Ａ１≦Δτ＜Ａ２）には、当該トルク偏差Δτが大きな値となる程、より大きな絶対値を有する「正の値」となるように設定されている。また、トルク偏差Δτが所定値Ａ１より小さく、且つ同じく「正の値」を有する所定値Ａ３以上である場合（Ａ３≦Δτ＜Ａ１）には、当該トルク偏差Δτが小さな値となるほど、より大きな絶対値を有する「負の値」となるように設定されている。そして、トルク偏差Δτが所定値Ａ２以上である場合（Ａ２≦Δτ）には、γ軸電流増減値ηが、一定の「正の値（最大増加値γ１）」となり、トルク偏差Δτが所定値Ａ３より小さい場合（Δτ＜Ａ３）には、同γ軸電流増減値ηが、一定の「負の値（最大減少値γ２）」となるように設定されている。

一方、第２マップ７１ｂにおいて、γ軸電流増減値ηは、トルク偏差Δτが「負の値」を有する所定値Ａ４以下、且つ同じく「負の値」を有する所定値Ａ５より大きい範囲にある場合（Ａ５＜Δτ≦Ａ４）には、当該トルク偏差Δτが小さな値となる程、より大きな絶対値を有する「正の値」となるように設定されている。また、トルク偏差Δτが所定値Ａ４より大きく、且つ同じく「負の値」を有する所定値Ａ６以下である場合（Ａ４＜Δτ≦Ａ６）には、当該トルク偏差Δτが大きな値（絶対値小）となるほど、より大きな絶対値を有する「負の値」となるように設定されている。そして、トルク偏差Δτが所定値Ａ５以下である場合（Δτ≦Ａ５）には、γ軸電流増減値ηが、一定の「正の値（最大増加値γ１）」となり、トルク偏差Δτが所定値Ａ６より大きい場合（Ａ６＜Δτ）には、同γ軸電流増減値ηが、一定の「負の値（最大減少値γ２）」となるように設定されている。

本実施形態のγ軸電流増減値演算部７１は、これら二つのマップ（７１ａ，７１ｂ）を参照することにより、モータ１２が発生すべき目標トルクに対して実トルクが「過剰」である場合（τ*＞０においてΔτ＜０、又はτ*＜０においてΔτ＞０）には、γ軸電流指令値Ｉγ*を低減するような「負の値」を有したγ軸電流増減値ηを演算する。

更に、本実施形態では、モータ１２が発生すべき目標トルクに対して実トルクが「不足」することを示す領域についても、その「実トルクの不足」を許容する範囲が設定されている（τ*＞０において０≦Δτ＜Ａ１、又はτ*＜０においてＡ４＜Δτ≦０）。そして、γ軸電流増減値演算部７１は、そのトルク偏差Δτに示される「実トルクの不足」が上記許容範囲内にある場合にも、γ軸電流指令値Ｉγ*を低減するような「負の値」を有したγ軸電流増減値ηを演算する。

そして、本実施形態のγ軸電流増減値演算部７１は、そのトルク偏差Δτに示される「実トルクの不足」が上記許容範囲を超える場合（τ*＞０においてΔτ≧Ａ１、又はτ*＜０においてΔτ≦Ａ４）には、γ軸電流指令値Ｉγ*を増大させるような「正の値」を有したγ軸電流増減値ηを演算する構成となっている。

一方、本実施形態の積算制御部７２は、前回の演算周期における制御出力、即ちγ軸電流指令値Ｉγ*の前回値を記憶領域（図示略）に保持する。そして、積算制御部７２は、入力されるγ軸電流増減値ηを当該前回値に加算することにより新たなγ軸電流指令値Ｉγ*を演算するとともに、当該新たなγ軸電流指令値Ｉγ*によって、その記憶領域に保持する前回値を更新する。

そして、本実施形態の電流指令値演算部６１は、この積算制御部７２の制御出力、即ちγ軸電流増減値ηの積算値をγ軸電流指令値Ｉγ*とする構成になっている。
図４に示すように、このようにして電流指令値演算部６１により演算されたγ軸電流指令値Ｉγ*は、上記γ軸電流値Ｉγとともに、その対応する減算器７４ａに入力される。同様に、δ軸電流指令値Ｉδ*もまた、δ軸電流値Ｉδとともに、その対応する減算器７４ｂに入力される。尚、本実施形態では、δ軸電流指令値Ｉδ*は「０」に固定される（Ｉδ*＝０）。そして、これら各減算器７４ａ，７４ｂにおいて演算される電流偏差ΔＩγ，ΔＩδは、それぞれ、その対応する各Ｆ／Ｂ制御部７５ａ，７５ｂに入力される。

次に、各Ｆ／Ｂ制御部７５ａ，７５ｂは、その電流偏差ΔＩγ，ΔＩδ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、γ／δ座標系の電圧指令値であるγ軸電圧指令値Ｖγ*及びδ軸電圧指令値Ｖδ*を演算する。尚、これら各Ｆ／Ｂ制御部７５ａ，７５ｂの実行するフィードバック制御演算の態様については、上記第１制御部２５側の各Ｆ／Ｂ制御部３４ｄ，３４ｑと同様であるため、その詳細な説明は省略する。

更に、これらのγ軸電圧指令値Ｖγ*及びδ軸電圧指令値Ｖδ*は、２相／３相変換部７６において、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の交流座標上に写像される。そして、第２制御部２６は、この２相／３相変換部７６において生成された相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を、上記ＰＷＭ変換部２７に出力する構成となっている。尚、このように、第２制御部２６が実行するレゾルバレス制御の原理についての詳細は、例えば、上記特許文献１及び特許文献２等の記載を参照されたい。

また、図２に示すように、本実施形態のマイコン１７は、上記モータレゾルバ２３により検出される上記回転角θmの異常を検出する回転角異常検出部７８を備えている。具体的には、本実施形態の回転角異常検出部７８は、そのモータレゾルバ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１２の実回転角として回転角θmの異常を検出する。尚、このような回転角異常検出の詳細については、例えば、特開２００６−１７７７５０号公報等の記載を参照されたい。

更に、本実施形態では、この回転角異常検出部７８による異常検出の結果は、回転角異常検出信号Ｓ_rsfとして上記モータ制御部２４に入力される。そして、本実施形態のモータ制御部２４は、回転角θmに異常のない場合には、上記第１制御部２５が演算する相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に基づいてモータ制御信号を出力し、回転角θmに異常が生じた場合には、上記第２制御部２６が演算する相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**に基づいて、そのモータ制御信号の出力を実行する。

即ち、第２制御部２６は、モータ１２の実回転角であるモータレゾルバ２３により検出される回転角θmを用いることなく、制御上の仮想的なモータ回転角である制御角θcを用いて、その相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を演算する。そして、本実施形態のＥＣＵ１１は、その第２制御部２６が演算する相電圧指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**に基づいてモータ制御信号を生成することにより、回転角θmに異常が検出された後においても、安定的に、そのモータ制御を継続することが可能となっている。

（加算角制限による誤差補正）
次に、本実施形態の加算角調整演算部５８が実行する加算角制限による誤差補正の態様について説明する。

図１０に示すように、本実施形態では、三相固定座標の「Ｕ軸」に対して実回転座標（ｄ／ｑ座標）の「ｄ軸」のなす角を実回転角（θm）とした場合において、当該実回転角（θm）と上記制御角θcとが一致する場合に、その「γ軸」と上記「ｄ軸」とが一致するように同制御角θcに従う仮想座標としてのγ／δ座標が定義されている。そして、本実施形態のＥＣＵ１１（第２制御部２６）は、その制御角θcと実回転角（θm）との乖離を示す負荷角θLの大きさ（正の値）が「０〜９０°」の範囲に留まる限りにおいて、安定的に、そのモータ制御を実行することが可能となっている。

即ち、図４に示すように、第２制御部２６は、トルクフィードバック制御を実行することにより、モータ１２が発生すべき目標トルクに対する実トルクの過不足を示すトルク偏差Δτに基づいて制御角θcを演算する。そして、図１０に示すように、γ軸電流値Ｉγが一定であるとすれば、上記安定的にモータ制御可能な範囲内において、負荷角θLが拡大するほど、より大きなｑ軸電流が流れ、そのｑ軸電流値Ｉqに対応したモータトルクが発生することになる（Ｉq＝Ｉγ・sinθL）。

つまり、本実施形態では、目標トルクに対する実トルクの不足によりトルク偏差Δτが拡大した状況にあるほど、当該トルク偏差Δτに従って、より大きな加算角θaが演算される。そして、その加算角θaに応じた制御角θcの変化により負荷角θLが拡大し、当該負荷角θLに応じたｑ軸電流値Ｉqの変化によってモータトルクが増大することにより、その実トルクが目標トルクに追従する。

一方、その負荷角θLが、上記安定的にモータ制御可能な範囲を超えた場合、即ち、その大きさが「９０°」を超える領域においては、上記負荷角θLの変化とｑ軸電流値Ｉqの変化との関係が逆転する。つまり、トルク偏差Δτが大きくなるほどモータトルクが減少し、その負荷角θLの拡大が助長されることになる。そして、当該負荷角θLの大きさが「１８０°」を超えた瞬間、そのモータ回転方向とは逆向きのモータトルクが発生することになる。従って、負荷角θLが上記安定的にモータ制御可能な範囲を超えることにより、モータ制御の状態は不安定化することになる。

また、上記のように、本実施形態の加算角演算部４１（加算角調整演算部５８）は、モータ１２が高速回転状態にある場合（図７参照、Ｅsq_αβ＞閾値Ｅ０、ステップ２０４：ＹＥＳ）には、トルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτ及び推定モータ回転角速度（ωm_e）に基づく第２変化成分dθωの加算値を加算角θaとする（同図中、ステップ２０８）。つまり、本実施形態の加算角演算部４１は、一演算周期あたりのモータ回転角変化量と等価的な意味を有するモータ回転角速度（推定値）ωm_eを基礎（ベース）としてトルクフィードバック制御を実行することにより加算角θaを演算する。そして、これにより、その高速回転領域におけるモータ制御の安定性を、より一層、高めることが可能となっている。

ここで、図１１に示すように、推定モータ回転角速度（ωm_e）と実モータ回転角速度（ωm_r）との間に乖離、即ち推定誤差がある場合、当該推定モータ回転角速度（ωm_e）に基づく第２変化成分dθωに注目すると、負荷角θLは、実モータ回転角速度（ωm_r）よりも推定モータ回転角速度（ωm_e）の方が遅い場合に縮小する。そして、実モータ回転角速度（ωm_r）よりも推定モータ回転角速度（ωm_e）の方が速い場合に拡大することになる。

尚、同図に示すように、回転方向を「正」とした場合、推定モータ回転角速度（ωm_e）の方が遅い場合には「ωm_r−ωm_e＞０」、当該推定モータ回転角速度（ωm_e）の方が速い場合には「ωm_r−ωm_e＜０」となる。

上記構成では、理論上、こうした加算角θaに含まれるモータ回転角速度ωm_eの推定誤差の問題も、そのトルク偏差Δτに基づくトルクフィードバック制御の実行により演算される上記第１変化成分dθτによって打ち消すことが可能である。ところが、現実のトルクフィードバック制御には応答性の問題が存在する。このため、モータ制御の安定性を確保する観点からは、やはり、少なくとも負荷角θLが縮小する方向に、その加算角θaに含まれるモータ回転角速度ωm_eの推定誤差を補正することが望まれる。

しかしながら、上述のように、モータ１２の個体差を考慮し、その想定される最大誤差により加算角θaを補正するとすれば、その補正により生ずる新たな誤差がトルク変動の発生要因となるおそれがある。

この点を踏まえ、本実施形態の加算角調整演算部５８は、その制御上の仮想的なモータ回転角としての制御角θcと実回転角（θm）との乖離を示す負荷角（誤差角）θLを推定し、当該負荷角θLに基づいて、モータ制御の状態、詳しくはその安定性を判定する。そして、その判定結果に基づいて、図８（ａ）（ｂ）に示される加算角制限の制限範囲（dθlim１〜dθlim２）を移動（シフト）させる。

詳述すると、本実施形態の加算角調整演算部５８には、制御角演算部４２により演算された制御角θc及び回転角速度推定演算部５０により推定されたモータ回転角（θm_e、図６参照、ステップ１０３）が入力されるようになっている。そして、同加算角調整演算部５８は、当該制御角θc及び推定モータ回転角（θm_e）に基づいて、上記負荷角θLを推定する（θL＝θc−θm_e）。

また、本実施形態では、モータ制御の状態が安定的に維持された状態において、負荷角θLが推移すべき値の範囲に対応する「安定領域」として、その大きさ（絶対値）が所定角度（θ０）以下の領域が設定されている。そして、本実施形態の加算角調整演算部５８は、その推定された負荷角θLが、当該安定領域を超えて拡大した場合（|θL|＞θ０）には、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、その想定される推定モータ回転角速度（ωm_e）の最大誤差に対応する所定値Ｎ２（例えば、１°程度）の分だけ、その加算角制限の制限範囲（dθlim１〜dθlim２）を移動（シフト）させる。

さらに詳述すると、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、加算角調整演算部５８は、負荷角θLが、安定領域外にある場合、上記トルク偏差Δτに基づき第１変化成分dθτが演算される方向に対応する制限範囲の設定方向において、第１の閾値dθlim１を、上記所定値Ｎ２の分だけ、推定モータ回転角速度（ωm_e）から離れた値に変更する。そして、この第１の閾値dθlim１の変更（移動）に合わせて第２の閾値dθlim２を当該方向に移動させることにより、その加算角制限の制限範囲を移動（シフト）させる。

具体的には、図１２（ａ）に示すように、負荷角θLが安定領域外にある場合において、トルク偏差Δτの符号が「正」である場合（Δτ＞０）、加算角調整演算部５８は、第１の閾値dθlim１として、推定モータ回転角速度（ωm_e）から「＋側（正方向）」に所定値Ｎ２離れた値を設定する（dθlim１＝ωm_e＋Ｎ２）。そして、第２の閾値dθlim２についても、同じく「＋側」に所定値Ｎ２離れた値に変更する（dθlim２＝ωm_e＋Ｎ１＋Ｎ２）。

一方、図１２（ｂ）に示すように、負荷角θLが安定領域外にあり、且つトルク偏差Δτの符号が「負」である場合（Δτ＜０）、加算角調整演算部５８は、第１の閾値dθlim１として、推定モータ回転角速度（ωm_e）から「−側（負方向）」に所定値Ｎ２離れた値を設定する（dθlim１＝ωm_e−Ｎ２）。そして、第２の閾値dθlim２についても、同じく「−側」に所定値Ｎ２離れた値に変更する（dθlim２＝ωm_e−Ｎ１−Ｎ２）。

そして、本実施形態では、これにより、トルク変動の発生を抑えつつ、加算角θaに含まれるモータ回転角速度ωm_eの推定誤差を補正して、安定的に、そのレゾルバレス制御を実行することが可能となっている。

即ち、拡大しようとする負荷角θLを縮小させるような上記トルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτが演算される状況では、加算角制限における制限範囲の設定方向もまた、その第１変化成分dθτが演算される方向と同じく、推定モータ回転角速度（ωm_e）の発生方向とは逆向きになる。具体的には、例えば、図１１に示すように、推定モータ回転角速度（ωm_e）の発生方向が「正」である場合において、その負荷角θLを縮小させる「負」方向の上記第１変化成分dθτが演算される状況（Δτ＜０）では、その加算角制限における制限範囲の設定方向もまた「負」となる。

ここで、その推定誤差を「Ｎ」とすると、推定モータ回転角速度（ωm_e）は、実モータ回転角速度（ωm_r）に当該推定誤差「Ｎ」を加算した値となる（ωm_e＝ωm_r＋Ｎ）。そして、上記トルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτが「０」となる最悪条件を仮定すると、図８（ｂ）に示すように、推定モータ回転角速度（ωm_e）を上記制限範囲における第１の閾値dθlim１とした場合（dθlim１＝ωm_e）、その推定誤差「Ｎ」の分だけ、負荷角θLの拡大が進むことになる（ωm_r−（ωm_r＋Ｎ）＜０）。

しかしながら、本実施形態では、上記のように、負荷角θLが安定領域外にある場合、図１２（ｂ）に示すように、その制限範囲における第１の閾値dθlim１の値が、推定モータ回転角速度（ωm_e）から「−側（負方向）」に、その想定される推定誤差「Ｎ」の最大値に対応する所定値Ｎ２離れた値に変更される。そして、これにより、その加算角θaに含まれるモータ回転角速度ωm_eの推定誤差「Ｎ」は、少なくとも、その負荷角θLが縮小する方向に補正される（ωm_r−（（ωm_r＋Ｎ）−Ｎ２）＞０）。

つまり、本実施形態の加算角調整演算部５８は、モータ制御の状態が安定的に維持された状況で、負荷角θLが推移する「安定領域」にある場合（|θL|≦θ０）には、その加算角θaに含まれるモータ回転角速度ωm_eの推定誤差「Ｎ」を許容することで、当該推定誤差「Ｎ」の補正により生ずるトルク変動を回避する。そして、負荷角θLが安定領域を超えて拡大した場合（|θL|＞θ０）には、上記加算角制限における制限範囲の移動（シフト）により、その推定誤差「Ｎ」を少なくとも負荷角θLが縮小する方向に補正することにより、当該負荷角θLの拡大によるモータ制御の不安定化を回避する構成となっている。

次に、本実施形態の加算角調整演算部５８による加算角制限における制限範囲設定の処理手順について説明する。
図１３のフローチャートに示すように、加算角調整演算部５８は、制御角演算部４２により演算された制御角θc及び回転角速度推定演算部５０により推定されたモータ回転角（θm_e）を取得すると（ステップ３０１）、先ず、これらの制御角θc及び推定モータ回転角（θm_e）に基づいて負荷角θLを推定する（θL＝θc−θm_e、ステップ３０２）。

次に、加算角調整演算部５８は、その演算された負荷角θLの正弦成分（の絶対値「|sinθL|」）を上記「安定領域」を規定する所定角度（θ０）に対応する所定の閾値Ｂ０と比較する（ステップ３０３）。尚、この場合において、閾値Ｂ０は、例えば「０．８」程度に設定される。そして、その負荷角θLの正弦成分（の絶対値）が、閾値Ｂ０以下である場合（|sinθL|≦Ｂ０、ステップ３０３：ＮＯ）には、当該負荷角θLは、安定領域にあると判定して、図８（ａ）（ｂ）に示されるように、その推定モータ回転角速度（ωm_e）を第１の閾値dθlim１とする通常の制限範囲を設定する（ステップ３０４）。

一方、上記ステップ３０３において、負荷角θLの正弦成分（の絶対値）が、閾値Ｂ０を超える場合（|sinθL|＞Ｂ０、ステップ３０３：ＹＥＳ）には、安定領域外にあると判定する。そして、図１２（ａ）（ｂ）に示されるように、その第１の閾値dθlim１を、推定モータ回転角速度（ωm_e）から、想定される推定誤差「Ｎ」の最大値に対応する所定値Ｎ２離れた値に変更することにより、その制限範囲の移動（シフト）を実行する（ステップ３０５）。

以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）加算角調整演算部５８は、トルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτ及び推定モータ回転角速度（ωm_e）に基づく第２変化成分dθωの加算値を加算角θaとする。また、加算角調整演算部５８は、トルク偏差Δτに基づき上記第１変化成分dθτが演算される方向に応じて、推定モータ回転角速度（ωm_e）に対応する第１の閾値dθlim１、及び当該第１の閾値dθlim１よりも推定モータ回転角速度（ωm_e）から離れた値を有した第２の閾値dθlim２を設定する。そして、これら第１の閾値dθlim１と第２の閾値dθlim２とにより規定される制限範囲内に加算角θaを制限（補正）する。更に、加算角調整演算部５８は、制御上の仮想的なモータ回転角としての制御角θcと実回転角（θm）との乖離を示す負荷角θLを推定する。そして、その推定される負荷角θLが安定領域を超えて拡大した場合には、上記第１の閾値dθlim１を、推定モータ回転角速度（ωm_e）から、その想定される推定誤差「Ｎ」の最大値に対応する所定値Ｎ２離れた値に変更する。

即ち、拡大しようとする負荷角θLを縮小させるような上記トルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτが演算される状況では、加算角制限における制限範囲の設定方向もまた、その第１変化成分dθτが演算される方向と同じく、推定モータ回転角速度（ωm_e）の発生方向とは逆向きになる。そして、推定モータ回転角速度（ωm_e）を上記制限範囲における第１の閾値dθlim１とした場合、例えば、応答遅れ等により上記トルク偏差Δτに基づく第１変化成分dθτが「０」となる最悪条件では、加算角θaに含まれる推定モータ回転角速度（ωm_e）の推定誤差「Ｎ」分だけ、負荷角θLの拡大が進むことになる。

しかしながら、上記構成によれば、負荷角θLが安定領域外にある場合には、その制限範囲を規定する第１の閾値dθlim１の値が、推定モータ回転角速度（ωm_e）から、その想定される推定誤差「Ｎ」の最大値に対応する所定値Ｎ２離れた値に変更される。そして、これにより、その加算角θaに含まれるモータ回転角速度ωm_eの推定誤差「Ｎ」は、少なくとも、その負荷角θLが縮小する方向に補正される。

つまり、モータ制御の状態が安定的に維持された状況では、その加算角θaに含まれるモータ回転角速度ωm_eの推定誤差「Ｎ」を許容することで、当該推定誤差「Ｎ」の補正により生ずるトルク変動が回避される。そして、負荷角θLが安定領域を超えて拡大した場合には、その推定誤差「Ｎ」を少なくとも負荷角θLが縮小する方向に補正することにより、当該負荷角θLの拡大によるモータ制御の不安定化が回避される。その結果、トルク変動の発生を抑えつつ、加算角に含まれるモータ回転角速度の推定誤差を補正して、安定的にレゾルバレス制御を実行することができる。

（２）特に、上記のような加算角θaの制限処理によって、その加算角θaに含まれるモータ回転角速度ωm_eの推定誤差「Ｎ」を補正することで、その補正を最小限度に抑えることができる。即ち、加算角θaが上記第１の閾値dθlim１及び第２の閾値dθlim２により規定される制限範囲内にある場合には、その誤差補正が行われない。これにより、モータ１２の個体差に起因した「誤差補正の実行により生ずる新たな誤差」の発生を抑制することができる。その結果、効果的にトルク変動の発生を抑えることができる。

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、本発明を所謂コラム型の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、所謂ピニオン型やラックアシスト型等のＥＰＳに適用してもよい。

・また、本発明は、ＥＰＳ以外の用途に用いられるモータ制御装置に適用してもよい。尚、上記実施形態では、目標操舵トルクτ*と実際の操舵トルクτとの間のトルク偏差Δτを、「モータが発生すべき目標トルクと実トルクとの間のトルク偏差」として用いることとしたが、ＥＰＳ以外の用途に適用する場合には、実際の「目標トルクと実トルクとの間のトルク偏差」を用いるとよい。

・上記実施形態では、第１の閾値dθlim１の変更（移動）に合わせて第２の閾値dθlim２を当該方向に移動させることにより、その加算角制限の制限範囲を移動（シフト）させることとした。しかし、これに限らず、第２の閾値dθlim２は、変更しなくともよく、また、第１の閾値dθlim１とは異なる移動量を設定してもよい。

・上記実施形態では、負荷角θLが安定領域内にある場合には、推定モータ回転角速度（ωm_e）を第１の閾値dθlim１とすることとしたが、必ずしも厳密に両者が一致するものでなくともよい。

・上記実施形態では、制御角θcから推定モータ回転角（θm_e）を減算することにより負荷角θLを推定し（図１３参照、θL＝θc−θm_e、ステップ３０２）、その正弦成分（の絶対値「|sinθL|」）に基づいて、当該負荷角θLが安定領域にあるか否かを判定した。

しかし、これに限らず、以下の電圧方程式に基づいて、直接的に、負荷角θLの正弦成分を推定する構成であってもよい。
sinθL＝（−Ｖγ＋Ｒ・Ｉγ＋Ｌ・（ｄ／ｄｔ）・Ｉγ−ωm・Ｌ・Ｉδ）／Ｅ
・・・（４）
但し、「Ｒ」はモータ抵抗、「Ｌ」はモータインダクタンス、そして、「Ｅ」は誘起電圧である。尚、誘起電圧「Ｅ」は、上記誘起電圧二乗和Ｅsq_αβの平方根（√）から求めることができる。そして、式中のモータ回転角速度（ωm）には、推定モータ回転角速度（ωm_e）が代入される。

尚、上記実施形態では、「γ軸」に対して「９０°」位相を進めた位置に「δ軸」を定義したが、δ軸電流指令値Ｉδ*を「０」に固定する場合（Ｉδ*＝０）には、「γ軸」から「９０°」位相が遅れた位置に「δ軸」を定義してもよく、その場合、これに合わせた電圧方程式を用いて、負荷角θLを推定すればよい。

・また、より直接的に、負荷角θLを上記「安定領域」を規定する所定角度（θ０）と比較する構成としてもよい。尚、この場合、所定角度（θ０）は、例えば「６０°」程度に設定するとよい。

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効果とともに記載する。
（イ）前記モータ制御信号出力手段は、前記推定モータ回転角速度の推定誤差に対応する所定値分、前記第１の閾値を前記推定モータ回転角速度から離れた値に変更すること、を特徴とする。これにより、その加算角に含まれる推定誤差を補正して、負荷角の拡大によるモータ制御の不安定化を抑制することができる。

（ロ）前記所定値は、前記モータの個体差に基づき想定される最大値であること、を特徴とする。これにより、その加算角に含まれる推定誤差を少なくとも負荷角が縮小する方向に補正することができる。

（ハ）前記第１の閾値に合わせて前記第２の閾値を変更すること、を特徴とする。

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ…モータコイル、１４…トルクセンサ、１５…車速センサ、１６…ステアリングセンサ、１７…マイコン、１８…駆動回路、２１…電流センサ、２３…モータレゾルバ、２４…モータ制御部、２５…第１制御部、２６…第２制御部、２７…ＰＷＭ変換部、４１…加算角演算部、４２…制御角演算部、４５…目標操舵トルク演算部、４６…減算器、４７…Ｆ／Ｂ制御部、５０…回転角速度推定演算部、５２…相電圧演算部、５３…α／β変換部、５４…外乱オブザーバ、５８…加算角調整演算部、６０…γ／δ変換部、６１…電流指令値演算部、７１…γ軸電流増減値演算部、７１ａ…第１マップ、７１ｂ…第２マップ、７２…積算制御部、７５ａ，７５ｂ…Ｆ／Ｂ制御部、７６…２相／３相変換部、７８…回転角異常検出部、Ｉu，Ｉv，Ｉw…相電流値、θm…回転角、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、ΔＩd，ΔＩq…電流偏差、Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*…相電圧指令値、τ…操舵トルク、τ*…目標操舵トルク、Δτ…トルク偏差、Ａ１〜Ａ６…所定値、η…γ軸電流増減値、dθτ…第１変化成分、Ｉα…α軸電流値、Ｉβ…β軸電流値、Ｖα…α軸電圧値、Ｖβ…β軸電圧値、Ｅα，Ｅβ…誘起電圧、Ｅα_e，Ｅβ_e…誘起電圧推定値、Ｅsq_αβ…誘起電圧二乗和、Ｅ０…閾値、ωm_e…モータ回転角速度（推定モータ回転角速度）、dθω…第２変化成分、θa，θa´…加算角、θc…制御角、Ｉγ…γ軸電流値、Ｉδ…δ軸電流値、Ｉγ*…γ軸電流指令値、Ｉδ*…δ軸電流指令値、ΔＩγ，ΔＩδ…電流偏差、Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**…相電圧指令値、θs…操舵角、Ｖ…車速、θm_e…モータ回転角（推定モータ回転角）、θL…負荷角、Ｂ０…閾値、dθlim１…第１の閾値、dθlim２…第２の閾値、Ｎ１…所定値、ωm_r…実モータ回転角速度、Ｎ…推定誤差、Ｎ２…所定値、Ｓ_rsf…回転角異常検出信号。

Claims (2)

1. モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づいて三相の駆動電力をモータに供給する駆動回路とを備え、前記モータ制御信号出力手段は、前記モータが発生すべき目標トルクと実トルクとの間のトルク偏差に基づいてトルクフィードバック制御を実行することにより得られる第１変化成分及び推定モータ回転角速度に基づく第２変化成分の加算値を演算周期毎のモータ回転角変化量に相当する加算角とし、該加算角を積算することにより得られる制御上のモータ回転角に従う回転座標系において電流フィードバック制御を実行することにより、前記モータ制御信号を出力するモータ制御装置において、
   前記モータ制御信号出力手段は、前記トルク偏差に基づき前記第１変化成分が演算される方向に応じて、前記推定モータ回転角速度に対応する第１の閾値と該第１の閾値よりも前記推定モータ回転角速度から離れた値を有した第２の閾値とを設定し、これら第１及び第２の閾値により規定される制限範囲内に前記加算角を制限するとともに、
   前記制御上のモータ回転角と実回転角との乖離を示す負荷角を推定し、該負荷角が安定領域を超えて拡大した場合には、前記制限範囲の設定方向において、前記第１の閾値を前記負荷角が前記安定領域にある場合よりも前記推定モータ回転角速度から離れた値に変更すること、を特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置。

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