特許 5772359 モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5772359

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月2日

(54)【発明の名称】モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 7/29 20060101AFI20150813BHJP

   B62D 6/00 20060101ALI20150813BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20150813BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20150813BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20150813BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20150813BHJP

【ＦＩ】

   H02P7/29 D

   B62D6/00

   B62D5/04

   B62D101:00

   B62D113:00

   B62D119:00

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-169369(P2011-169369)

(22)【出願日】2011年8月2日

(65)【公開番号】特開2013-34318(P2013-34318A)

(43)【公開日】2013年2月14日

【審査請求日】2014年7月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(72)【発明者】

【氏名】狩集 裕二

【審査官】 高橋 祐介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３２０００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２８４７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１７１５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９７７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０６４９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２９０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３７３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３１０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１５２６２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１５９５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１３６７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２９０２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ７／２９

Ｂ６２Ｄ ５／０４

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ １０１／００

Ｂ６２Ｄ １１３／００

Ｂ６２Ｄ １１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータに流す電流の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記モータの端子間電圧を電圧検出値として検出する電圧検出手段と、
前記モータに対する電力供給源の電源電圧に基づき前記モータの端子間電圧を電圧推定値として算出する電圧算出手段と、
前記目標値設定手段によって電流の目標値が０（零）以外の値に設定される場合には前記電圧算出手段によって算出された電圧推定値に基づいた電圧値を用いて前記モータで発生する誘起電圧を算出する一方、電流の目標値が０（零）に設定される場合には前記電圧検出手段によって検出された電圧検出値に基づいた電圧値を用いて前記モータで発生する誘起電圧を算出する誘起電圧算出手段と、を備えることを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

前記目標値設定手段によって電流の目標値が０（零）から０（零）以外の値に変更された場合、及び電流の目標値が０（零）以外の値から０（零）に変更される場合に、前記誘起電圧算出手段に入力させる電圧値を、電圧検出値及び電圧推定値のうち電流の目標値の変更前に取得された値から変更後に取得された値に近づかせる電圧調整手段をさらに備え、
前記誘起電圧算出手段は、前記電圧調整手段によって調整された電圧値を用いて前記モータで発生する誘起電圧を算出することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記電圧調整手段は、
電圧検出値及び電圧推定値のうち電流の目標値の変更前に取得された値と変更後に取得された値との差分を求め、
該差分が大きい場合には小さい場合よりも調整時間を長めに設定し、
電流の目標値の変更後から前記調整時間の経過後に、前記誘起電圧算出手段に入力させる電圧値が電圧推定値及び電圧検出値のうち電流の目標値の変更後に取得された値となるように、前記誘起電圧算出手段に入力させる電圧値を徐々に変更することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載のモータ制御装置を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ブラシ付きのモータを制御するモータ制御装置及び該モータ制御装置を備える電動パワーステアリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、モータを備える電動パワーステアリング装置として、レゾルバなどのようにモータの回転速度を検出するためのセンサを有さない装置の開発が進められている。こうした電動パワーステアリング装置においてモータの回転速度を推定する方法としては、モータを構成するロータの回転に伴い発生する誘起電圧を推定し、該推定結果に基づきモータの回転速度を算出する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

【0003】

特許文献１には、ブラシレスのモータで発生する誘起電圧を算出するモータ制御装置が開示されている。このモータ制御装置には、誘起電圧を外乱として算出する外乱オブザーバ（誘起電圧算出手段）が設けられている。この外乱オブザーバでは、モータの端子間電圧に相当する電圧値及びモータに流れる電流値が入力されると、該各入力値に基づいた誘起電圧が算出される。

【0004】

なお、ブラシ付きのモータにおいても、ブラシレスのモータの場合と同様に、外乱オブザーバを利用した誘起電圧の算出が可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−２９０２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、外乱オブザーバに入力される電圧値の取得方法としては、以下に示す２通りの方法が知られている。第１の方法は、公知のセンサ（電圧計）に基づきモータの端子間電圧（以下、「電圧検出値」ともいう。）を電圧検出値として検出する方法である。また、第２の方法は、モータに対する電力供給源であるバッテリの電圧（即ち、バッテリ電圧）に対しモータに入力される駆動信号のデューティ比（Ｄｕｔｙ比）を乗算することにより、モータの端子間電圧の推定値（以下、「電圧推定値」ともいう。）を算出する方法である。この電圧推定値は、電圧検出値よりも分解能が小さい。そのため、電圧推定値を用いて算出した誘起電圧の精度は、電圧検出値を用いて算出した誘起電圧の精度よりも高い。

【0007】

しかしながら、ブラシ付きのモータで発生する誘起電圧を算出する場合に、電圧推定値を用いると、以下に示す問題が発生する。すなわち、ブラシ付きのモータに対する目標電流値が「０（零）」である場合、モータに入力される駆動信号のデューティ比が「０（零）」に設定されるために、電圧推定値は算出できない。そのため、ブラシ付きのモータで誘起電圧を算出する場合には、一般的に、電圧検出値が用いられる。この場合、目標電流値の大きさに関係なく誘起電圧を算出できるものの、算出される誘起電圧の精度は電圧推定値を用いる場合よりも低下してしまう。

【0008】

こうした問題は、電動パワーステアリング装置以外の他の装置に搭載されるブラシ付きのモータで発生する誘起電圧を算出する際にも発生し得る。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。その目的は、ブラシ付きのモータに対する電流の目標値の大きさに関係なく該モータで発生する誘起電圧を算出できると共に、該誘起電圧の算出精度を向上させることが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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、モータ制御装置にかかる請求項１に記載の発明は、モータに流す電流の目標値を設定する目標値設定手段と、前記モータの端子間電圧を電圧検出値として検出する電圧検出手段と、前記モータに対する電力供給源の電源電圧に基づき前記モータの端子間電圧を電圧推定値として算出する電圧算出手段と、前記目標値設定手段によって電流の目標値が０（零）以外の値に設定される場合には前記電圧算出手段によって算出された電圧推定値に基づいた電圧値を用いて前記モータで発生する誘起電圧を算出する一方、電流の目標値が０（零）に設定される場合には前記電圧検出手段によって検出された電圧検出値に基づいた電圧値を用いて前記モータで発生する誘起電圧を算出する誘起電圧算出手段と、を備えることを要旨とする。

【0010】

上記構成によれば、電流の目標値が０（零）である場合では、電圧推定値を算出できないため、電圧検出値に基づいた電圧値を用いてモータで発生する誘起電圧が算出される。一方、電流の目標値が０（零）ではない場合では、電圧推定値を算出できるため、電圧検出値よりも分解能の小さい電圧推定値に基づいた電圧値を用いてモータで発生する誘起電圧が算出される。そのため、電流の目標値の大きさに関係なくモータで発生する誘起電圧を算出できると共に、該誘起電圧の算出精度を向上させることができる。

【0011】

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において、前記目標値設定手段によって電流の目標値が０（零）から０（零）以外の値に変更された場合、及び電流の目標値が０（零）以外の値から０（零）に変更される場合に、前記誘起電圧算出手段に入力させる電圧値を、電圧検出値及び電圧推定値のうち電流の目標値の変更前に取得された値から変更後に取得された値に近づかせる電圧調整手段をさらに備え、前記誘起電圧算出手段は、前記電圧調整手段によって調整された電圧値を用いて前記モータで発生する誘起電圧を算出することを要旨とする。

【0012】

電圧推定値の算出タイミングと同一タイミングで電圧検出値を検出しても、電圧推定値と電圧検出値との間には差分が発生する。そのため、誘起電圧算出手段に入力させる電圧値が、電圧推定値及び電圧検出値の何れか一方（例えば、電圧推定値）から他方（例えば、電圧検出値）に変更されると、算出される誘起電圧が急激に変化するおそれがある。この場合、算出した誘起電圧に基づいたモータ制御が行われる場合に、その制御量が不自然に変化するおそれがある。

【0013】

そこで、本発明では、電流の目標値が０（零）から０（零）以外の値に変更された場合、誘起電圧算出手段に入力させる電圧値は、電流の目標値の変更前に検出された電圧検出値から変更後に算出された電流推定値に近づくように調整される。一方、電流の目標値が０（零）以外の値から０（零）に変更された場合、誘起電圧算出手段に入力させる電圧値は、電流の目標値の変更前に算出された電流推定値から変更後に検出された電圧検出値に近づくように調整される。その結果、電流の目標値の変化に伴う誘起電圧の算出結果の急激な変化を抑制することができ、ひいては算出した誘起電圧に基づいたモータ制御における制御量の不自然な変化を抑制することができる。

【0014】

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のモータ制御装置において、前記電圧調整手段は、電圧検出値及び電圧推定値のうち電流の目標値の変更前に取得された値と変更後に取得された値との差分を求め、該差分が大きい場合には小さい場合よりも調整時間を長めに設定し、電流の目標値の変更後から前記調整時間の経過後に、前記誘起電圧算出手段に入力させる電圧値が電圧推定値及び電圧検出値のうち電流の目標値の変更後に取得された値となるように、前記誘起電圧算出手段に入力させる電圧値を徐々に変更することを要旨とする。

【0015】

なお、ここでいう「電流の目標値の変更」とは、電流の目標値が０（零）から０（零）以外の値に変更されること、及び電流の目標値が０（零）以外の値から０（零）に変更されることを示している。すなわち、ここでいう「電流の目標値の変更」には、電流の目標値が０（零）以外の第１の値から０（零）以外の第２の値に変更されることが含まれない。

【0016】

上記構成によれば、電流の目標値が０（零）から０（零）以外の値に変更された場合、誘起電圧算出手段に入力させる電圧値は、変更前に検出された電圧検出値から変更後に算出された電圧推定値に徐々に近づき、変更時点から調整時間の経過後には電圧推定値となる。一方、電流の目標値が０（零）以外の値から０（零）に変更された場合、誘起電圧算出手段に入力させる電圧値は、変更前に算出された電圧推定値から変更後に検出された電圧検出値に徐々に近づき、変更時点から調整時間の経過後には電圧検出値となる。したがって、電流の目標値の変化に伴う誘起電圧の急激な変化を抑制することができる。

【0017】

また、電動パワーステアリング装置にかかる請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載のモータ制御装置を備えることを要旨とする。
電動パワーステアリング装置では、運転手による操舵をモータで補助する必要がない場合には、モータに流す電流の目標値が０（零）に設定される。こうした場合であっても、運転手による操舵によって回転するモータで誘起電圧が発生する。本発明では、運転手による操舵をモータで補助する必要がない場合に該モータで発生した誘起電圧を算出することができる。また、運転手による操舵をモータで補助する場合には、モータに流す電流の目標値が０（零）以外の値に設定されるため、電圧推定値が算出可能となる。その結果、誘起電圧が精度の良く算出される。したがって、電流の目標値の大きさに関係なく、誘起電圧を用いた車両制御（特に、操舵制御）を電動パワーステアリング装置で行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明のモータ制御装置を備える電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す概略構成図。

【図2】本実施形態における電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図。

【図3】電流目標値が「０（零）」以外の値から「０（零）」に変更される場合に誘起電圧の算出に用いられる端子間電圧が変化する様子を示すタイミングチャート。

【図4】本実施形態における誘起電圧オブザーバの概略構成を示すブロック線図。

【図5】本実施形態における回転速度取得処理ルーチンを説明するフローチャート（前半部分）。

【図6】本実施形態における回転速度取得処理ルーチンを説明するフローチャート（後半部分）。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６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１は、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３を備えている。この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。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。

【0020】

また、電動パワーステアリング装置１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の作動を制御するモータ制御装置としてのＥＣＵ１１とを備えている。

【0021】

ＥＰＳアクチュエータ１０は、ブラシ付きのモータ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アクチュエータである。こうしたＥＰＳアクチュエータ１０は、モータ１２の回転を減速機構１３で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ようになっている。

【0022】

ＥＣＵ１１には、ステアリングシャフト３に伝達される操舵トルクτを検出するトルクセンサ１４、車速Ｖｓを検出する車速センサ１５及びステアリング２の操舵角θｓを検出するステアリングセンサ１６が電気的に接続されている。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信号ＳＤをモータ１２出力することにより、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する。

【0023】

次に、本実施形態のＥＣＵ１１について図２を参照して説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ１１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び不揮発性メモリなどで構築されるマイクロコンピュータ２０と、モータ１２を駆動させるための駆動回路２１とを備えている。マイクロコンピュータ２０には、トルクセンサ１４、車速センサ１５及びステアリングセンサ１６に加え、モータ１２に流れる電流を検出するための電流センサ２２と、モータ１２の端子間電圧を検出するための電圧センサ２３とが電気的に接続されている。

【0024】

駆動回路２１は、スイッチング素子（例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor））などの各種電子部品（図示略）を有している。そして、駆動回路２１は、車両の電力供給源であるバッテリ２４から電源電圧Ｖｐｓが印加され、マイクロコンピュータ２０からの制御指令に基づいたデューティ比（Ｄｕｔｙ比）の駆動信号ＳＤを生成してモータ１２に出力する。

【0025】

マイクロコンピュータ２０は、電流目標値設定部３０、電流検出部３１、偏差算出部３２、ＰＩ制御部３３、電源電圧取得部３４、デューティ比設定部３５、ＰＷＭ制御部３６、入力電圧設定部３７、誘起電圧オブザーバ３８及び回転速度算出部３９を備えている。これら各機能部３０〜３９は、ハードウェア及びソフトウェアのうち少なくとも一方により実現されるものである。

【0026】

電流目標値設定部３０は、トルクセンサ１４によって検出された操舵トルクτと、車速センサ１５によって検出された車速Ｖｓとに基づき、モータ１２に流す電流の目標値である電流目標値Ｉｔを設定する。例えば、電流目標値Ｉｔは、操舵トルクτが大きいほど大きな値に設定され、車速Ｖｓが小さいほど大きな値に設定される。そして、電流目標値設定部３０は、設定した電流目標値Ｉｔを偏差算出部３２及び入力電圧設定部３７に出力する。したがって、本実施形態では、電流目標値設定部３０が、目標値設定手段として機能する。

【0027】

電流検出部３１は、電流センサ２２から出力された検出信号に基づきモータ１２に流れる電流である電流検出値Ｉｅを検出し、電流検出値Ｉｅを偏差算出部３２及び誘起電圧オブザーバ３８に出力する。偏差算出部３２は、入力された電流目標値Ｉｔと電流検出値Ｉｅとの偏差Ｉｓｕｂを算出し、偏差ＩｓｕｂをＰＩ制御部３３に出力する。ＰＩ制御部３３は、入力された偏差Ｉｓｕｂに基づいたＰＩ演算処理を行い、モータ１２の制御量を算出する。そして、ＰＩ制御部３３は、制御量をデューティ比設定部３５に出力する。なお、「ＰＩ」とは、「Proportional Integral」の略記である。

【0028】

電源電圧取得部３４は、バッテリ２４から駆動回路２１に印加可能な電圧値である電源電圧Ｖｐｓを取得し、該電源電圧Ｖｐｓをデューティ比設定部３５及び入力電圧設定部３７に出力する。デューティ比設定部３５は、入力された制御量及び電源電圧Ｖｐｓに基づき、モータ１２に出力する駆動信号ＳＤのデューティ比Ｄを設定し、デューティ比ＤをＰＷＭ制御部３６及び入力電圧設定部３７に出力する。ＰＷＭ制御部３６は、入力されたデューティ比Ｄに基づいて駆動回路２１を制御する。すると、駆動回路２１は、入力された制御指令に応じた駆動信号ＳＤを生成してモータ１２に出力する。

【0029】

入力電圧設定部３７は、電圧検出手段としての電圧検出部５０、電圧算出手段としての電圧算出部５１、変更判定部５２、及び電圧調整手段としての電圧調整部５３を有している。電圧検出部５０は、電圧センサ２３から出力された検出信号に基づき端子間電圧の検出値である電圧検出値Ｖｄを検出し、電圧検出値Ｖｄを電圧調整部５３に出力する。

【0030】

電圧算出部５１は、デューティ比設定部３５及び電源電圧取得部３４から入力されるデューティ比Ｄ及び電源電圧Ｖｐｓに基づき、端子間電圧の推定値である電圧推定値Ｖｅを算出する。具体的には、電圧算出部５１は、電源電圧Ｖｐｓとデューティ比Ｄとを乗算し、該乗算結果を電圧推定値Ｖｅとする。そして、電圧算出部５１は、電圧推定値Ｖｅを電圧調整部５３に出力する。

【0031】

変更判定部５２には、電流目標値設定部３０から電流目標値Ｉｔが入力される。そして、変更判定部５２は、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値から「０（零）」に切り替ったか否かを判定すると共に、電流目標値Ｉｔが「０（零）」から「０（零）」以外の値に切り替ったか否かを判定する。そして、変更判定部５２は、判定結果を電圧調整部５３に出力する。なお、本実施形態では、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値から「０（零）」に切り替ったこと、及び電流目標値Ｉｔが「０（零）」から「０（零）」以外の値に切り替ったことを、「切り替わり判定が肯定になった」ともいう。

【0032】

電圧調整部５３は、変更判定部５２から入力された情報に基づいた端子間電圧（電圧値）Ｖｔを誘起電圧オブザーバ３８に出力する。すなわち、電圧調整部５３は、電流目標値Ｉｔが「０（零）」で維持される場合には電圧検出値Ｖｄを端子間電圧Ｖｔとして出力し、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値で維持される場合には電圧推定値Ｖｅを端子間電圧Ｖｔとして出力する。なお、「電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値で維持される」とは、一定値（≠０（零））で維持される場合だけではなく、「０（零）」以外の第１の値から「０（零）」以外の第２の値に切り替った場合も含んでいる。

【0033】

また、電圧調整部５３は、切り替わり判定が肯定である場合、電圧検出値Ｖｄ及び電圧推定値Ｖｅのうち何れか一方の値から他方の値に徐々に近づかせるように電圧値を調整する。そして、電圧調整部５３は、調整後の電圧値を端子間電圧Ｖｔとして出力する。

【0034】

図３には、切り替わり判定が肯定である場合の一例として、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値から「０（零）」になった場合の端子間電圧Ｖｔの変化が示される。すなわち、図３に示すように、電圧調整部５３は、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値から「０（零）」になった場合、切り替わり判定が肯定になる前に算出された電圧推定値Ｖｅと、肯定になった時点で検出された電圧検出値Ｖｄとの差分Ｖｓｕｂ（＝｜Ｖｅ−Ｖｄ｜）を算出する。また、電圧調整部５３は、算出した差分Ｖｓｕｂが大きいほど長くなるように調整時間ＰＴを設定する。そして、電圧調整部５３は、設定した調整時間ＰＴをかけて、切り替わり判定が肯定となる前に算出された電圧推定値Ｖｅから肯定になった後に検出された電圧検出値Ｖｄに次第に近づくように、端子間電圧Ｖｔを調整する。なお、本実施形態では、切り替わり判定が肯定になった場合における端子間電圧Ｖｔの単位時間あたりの変化量は、差分Ｖｓｕｂの大きさに関係なく一定である。

【0035】

一方、電流目標値Ｉｔが「０（零）」から「０（零）」以外の値になった場合、電圧調整部５３は、切り替わり判定が肯定になる前に検出された電圧検出値Ｖｄと、肯定になった時点で算出された電圧推定値Ｖｅとの差分Ｖｓｕｂを算出する。また、電圧調整部５３は、差分Ｖｓｕｂが大きいほど長くなるように調整時間ＰＴを設定する。そして、電圧調整部５３は、設定した調整時間ＰＴをかけて、切り替わり判定が肯定になる前に検出された電圧検出値Ｖｄから肯定になった後に算出された電圧推定値Ｖｅに次第に近づくように、端子間電圧Ｖｔを調整する。

【0036】

誘起電圧オブザーバ３８は、モータ１２で発生する誘起電圧Ｅ（「逆起電圧」ともいう。）を外乱として算出する外乱オブザーバである。こうした誘起電圧オブザーバ３８は、入力電圧設定部３７及び電流検出部３１から入力された端子間電圧Ｖｔ及び電流検出値Ｉｅに基づき、モータ１２で発生する誘起電圧Ｅ（「逆起電圧」ともいう。）を算出する。したがって、本実施形態では、誘起電圧オブザーバ３８が、誘起電圧算出手段として機能する。なお、誘起電圧オブザーバ３８の具体的な構成については後述する。

【0037】

回転速度算出部３９は、入力された誘起電圧Ｅを用い、モータ１２の回転速度ωを算出する。例えば、回転速度ωは、以下に示す関係式（式１）に基づき算出される。したがって、本実施形態では、回転速度算出部３９が、回転速度算出手段として機能する。

【0038】

【数1】

ただし、Ｋｅ…逆起電圧定数
次に、誘起電圧オブザーバ３８について図４を参照して説明する。

【0039】

図４に示すように、誘起電圧オブザーバ３８は、以下に示す関係式（式２）〜（式６）で表される。

【0040】

【数2】

ただし、Ｔｓ…演算周期、Ｇ…オブザーバゲイン、ξ…内部状態を表す変数、ｎ…演算周期の番号、Ｒ…モータの抵抗値、Ｌ…モータのインダクタンス
次に、本実施形態のＥＣＵ１１が実行する各種制御処理ルーチンのうち、モータ１２の回転速度ωを取得するための回転速度取得処理ルーチンについて図５及び図６に示すフローチャートを参照して説明する。

【0041】

さて、回転速度取得処理ルーチンは、車両の図示しないイグニッションスイッチがオンである間、予め設定された所定周期毎に実行される。そして、回転速度取得処理ルーチンにおいて、ステップＳ１０では、ＥＣＵ１１は、このタイミングで検出された電流目標値Ｉｔを取得する。次のステップＳ１１において、ＥＣＵ１１は、ステップＳ１０で取得された電流目標値Ｉｔが「０（零）」であるか否かを判定する。そして、ＥＣＵ１１は、電流目標値Ｉｔが「０（零）」である場合（ＹＥＳ）にはその処理を次のステップＳ１２の処理に移行し、電流目標値Ｉｔが「０（零）」ではない場合（ＮＯ）にはその処理を後述するステップＳ２０の処理に移行する。

【0042】

ステップＳ１２において、ＥＣＵ１１は、目標値フラグＦＬＧ１がオンであるか否かを判定する。この目標値フラグＦＬＧ１は、電流目標値Ｉｔが「０（零）」である場合にはオフにセットされる一方、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値である場合にはオンにセットされるフラグである。そして、目標値フラグＦＬＧ１がオフである場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ１１は、電流目標値Ｉｔが「０（零）」で維持されているため、このタイミングで検出された電圧検出値Ｖｄを端子間電圧Ｖｔとする（ステップＳ１３）。その後、ＥＣＵ１１は、その処理を後述するステップＳ２８に移行する。

【0043】

一方、目標値フラグＦＬＧ１がオンである場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１１は、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値から「０（零）」に切り替ったため、その処理を次のステップＳ１４に移行する。そして、ステップＳ１４において、ＥＣＵ１１は、前回のタイミングで算出された電圧推定値Ｖｅと、今回のタイミングで検出された電圧検出値Ｖｄとの差分Ｖｓｕｂを算出する。続いて、ステップＳ１５において、ＥＣＵ１１は、調整時間ＰＴを、ステップＳ１４で算出された差分Ｖｓｕｂが大きいほど長めに設定する（図３参照）。

【0044】

次のステップＳ１６において、ＥＣＵ１１は、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値から「０（零）」に切り替った時点からの経過時間Ｔ１と、ステップＳ１５で設定された調整時間ＰＴとに基づいた電圧調整値Ｖａを算出する。例えば、ＥＣＵ１１（電圧調整部５３）は、以下に示す関係式（式７）に基づき電圧調整値Ｖａを算出する。

【0045】

【数3】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ１６で算出された電圧調整値Ｖａを端子間電圧Ｖｔとし（ステップＳ１７）、上記経過時間Ｔ１が調整時間ＰＴと一致するか否かを判定する（ステップＳ１８）。そして、経過時間Ｔ１が調整時間ＰＴと一致しない場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、ＥＣＵ１１は、その処理を後述するステップＳ２８に移行する。一方、経過時間Ｔ１が調整時間ＰＴと一致する場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１１は、目標値フラグＦＬＧ１をオフにセットし（ステップＳ１９）、その処理を後述するステップＳ２８に移行する。

【0046】

その一方で、上記ステップＳ１１の判定結果が否定（ＮＯ）である場合、ステップＳ２０において、ＥＣＵ１１は、目標値フラグＦＬＧ１がオンであるか否かを判定する。目標値フラグＦＬＧ１がオンである場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１１は、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値で維持されているため、このタイミングで算出された電圧推定値Ｖｅを端子間電圧Ｖｔとする（ステップＳ２１）。その後、ＥＣＵ１１は、その処理を後述するステップＳ２８に移行する。

【0047】

一方、目標値フラグＦＬＧ１がオフである場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、ＥＣＵ１１は、電流目標値Ｉｔが「０（零）」から「０（零）」以外の値に切り替ったため、その処理を次のステップＳ２２に移行する。そして、ステップＳ２２において、ＥＣＵ１１は、前回のタイミングで検出された電圧検出値Ｖｄと、今回のタイミングで算出された電圧推定値Ｖｅとの差分Ｖｓｕｂを算出する。次のステップＳ２３において、ＥＣＵ１１は、調整時間ＰＴを、ステップＳ１４で算出された差分Ｖｓｕｂが大きいほど長めに設定する。

【0048】

次のステップＳ２４において、ＥＣＵ１１は、電流目標値Ｉｔが「０（零）」から「０（零）」以外の値に切り替った時点からの経過時間Ｔ２と、ステップＳ２３で設定された調整時間ＰＴとに基づいた電圧調整値Ｖａを算出する。例えば、ＥＣＵ１１（電圧調整部５３）は、以下に示す関係式（式８）に基づき電圧調整値Ｖａを算出する。

【0049】

【数4】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ２４で算出された電圧調整値Ｖａを端子間電圧Ｖｔとし（ステップＳ２５）、上記経過時間Ｔ２が調整時間ＰＴと一致するか否かを判定する（ステップＳ２６）。そして、経過時間Ｔ２が調整時間ＰＴ未満である場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、ＥＣＵ１１は、その処理を後述するステップＳ２８に移行する。一方、経過時間Ｔ２が調整時間ＰＴと一致する場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１１は、目標値フラグＦＬＧ１をオンにセットし（ステップＳ２７）、その処理を次のステップＳ２８に移行する。

【0050】

ステップＳ２８において、ＥＣＵ１１は、ステップＳ１３，Ｓ１７，Ｓ２１，Ｓ２５の何れかのステップで設定された端子間電圧Ｖｔと、このタイミングで検出された電流検出値Ｉｅとを上記関係式（式２）〜（式６）に代入して誘起電圧Ｅを算出する。次のステップＳ２９において、ＥＣＵ１１は、ステップＳ２８で算出された誘起電圧Ｅを上記関係式（式１）に代入してモータ１２の回転速度ωを算出し、その後、回転速度取得処理ルーチンを一旦終了する。

【0051】

次に、モータ１２で発生する誘起電圧Ｅを算出する際の作用について、上記切り替え判定が肯定になった際の作用を中心に説明する。
さて、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値である場合、電圧検出値Ｖｄよりも分解能が小さい電圧推定値Ｖｅが誘起電圧オブザーバ３８に入力される。すると、電圧推定値Ｖｅと電流検出値Ｉｅとに基づきモータ１２で発生する誘起電圧Ｅが算出され、該誘起電圧Ｅに基づきモータ１２の回転速度ωが算出される。

【0052】

しかし、例えば、トルクセンサ１４によって検出される操舵トルクτが「０（零）」になるなどして電流目標値Ｉｔが「０（零）」になると、モータ１２に入力される駆動信号ＳＤのデューティ比Ｄが「０（零）」に設定される。この場合、電圧推定値Ｖｅが算出不能となる。このように電流目標値Ｉｔが「０（零）」となる状況下であっても、運転手がステアリング２を操舵すると、モータ１２では操舵量に応じた誘起電圧が発生する。この場合、モータ１２の実際の端子間電圧は「０（零）」以外の値となる。つまり、電流目標値Ｉｔが「０（零）」である場合、電圧推定値Ｖｅは実際の端子間電圧とは全く異なる値を示すおそれがある。よって、電流目標値Ｉｔが「０（零）」である場合、誘起電圧Ｅの算出には電圧推定値Ｖｅは使用できない。

【0053】

そこで、本実施形態では、電流目標値Ｉｔが「０（零）」になった場合には、端子間電圧の検出値である電圧検出値Ｖｄに基づいた値が誘起電圧オブザーバ３８に入力され、当該値を用いて誘起電圧Ｅが算出される。この電圧検出値Ｖｄは、電圧推定値Ｖｅよりも分解能が大きいというデメリットを有する一方で、電流目標値Ｉｔの大きさに関係なく検出可能というメリットを有している。そのため、本実施形態のＥＣＵ１１では、電流目標値Ｉｔの大きさに関係なく、誘起電圧Ｅが算出される。

【0054】

しかも、電流目標値Ｉｔが「０（零）」になった直後では、端子間電圧Ｖｔは、電流目標値Ｉｔが「０（零）」になる直前で算出された電圧推定値Ｖｅから、電流目標値Ｉｔが「０（零）」になった後に検出された電圧検出値Ｖｄに徐々に近づくように調整される（図３参照）。そのため、誘起電圧Ｅの算出に用いる電圧値の切り替えに伴う誘起電圧Ｅの不必要な急激な変化が抑制され、ひいてはモータ１２の回転速度ωが不必要に急激に変化することが抑制される。したがって、算出された回転速度ωを用いた操舵制御の制御量の不必要な急激な変化が抑制され、運転手によるステアリング２の操舵感が向上する。

【0055】

その後、誘起電圧オブザーバ３８に入力される端子間電圧Ｖｔが電圧検出値Ｖｄと一致するようになると、電流目標値Ｉｔが「０（零）」で維持される間、誘起電圧オブザーバ３８では、電圧検出値Ｖｄを用いてモータ１２で発生する誘起電圧Ｅが算出される。また、回転速度算出部３９では、誘起電圧オブザーバ３８で算出された誘起電圧Ｅに基づきモータ１２の回転速度ωが算出される。

【0056】

この状態で、例えば、トルクセンサ１４によって検出される操舵トルクτが大きくなるなどして電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値になると、モータ１２に入力される駆動信号ＳＤのデューティ比Ｄが「０（零）」以外の値になる。すると、電圧推定値Ｖｅが算出可能となるため、電圧検出値Ｖｄよりも分解能の小さい電圧推定値Ｖｅに基づいた値が誘起電圧オブザーバ３８に入力されるようになる。その結果、電圧推定値Ｖｅに基づいた値を用いて誘起電圧Ｅが算出される。

【0057】

しかも、電流目標値Ｉｔが「０（零）」から「０（零）」以外の値になった直後では、端子間電圧Ｖｔは、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値になる直前で検出された電圧検出値Ｖｄから、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値になった後に算出された電圧推定値Ｖｅに徐々に近づくように調整される。そのため、誘起電圧Ｅの算出に用いる電圧値の切り替えに伴う誘起電圧Ｅの不必要な急激な変化が抑制され、ひいてはモータ１２の回転速度ωの不必要に急激に変化が抑制される。したがって、算出された回転速度ωを用いた操舵制御の制御量の不必要な急激な変化が抑制され、運転手によるステアリング２の操舵感が向上する。

【0058】

以上説明したように、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）電流目標値Ｉｔの大きさによって、誘起電圧Ｅの算出に、電圧検出値Ｖｄを用いるのか電圧推定値Ｖｅを用いるのかが判断される。そのため、モータ１２がブラシ付きのモータであったとしても、端子間電圧Ｖｔとして電圧推定値Ｖｅをできる限り利用できるので、誘起電圧Ｅの算出精度を向上させることができる。

【0059】

（２）その一方で、電流目標値Ｉｔが「０（零）」である場合には、電圧推定値Ｖｅを算出できないため、電圧検出値Ｖｄに基づいた値を端子間電圧Ｖｔとして誘起電圧Ｅが算出される。そのため、本実施形態では、電流目標値Ｉｔの大きさに関係なく、誘起電圧Ｅを算出することができる。

【0060】

（３）電流目標値Ｉｔが「０（零）」から「０（零）」以外の値に変更される場合、端子間電圧Ｖｔは、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値に変更される前に検出された電圧検出値Ｖｄから、変更後に算出された電圧推定値Ｖｅに近づくように調整される。一方、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値から「０（零）」に変更される場合、端子間電圧Ｖｔは、電流目標値Ｉｔが「０（零）」に変更される前に算出された電圧推定値Ｖｅから、変更後に検出された電圧検出値Ｖｄに近づくように調整される。その結果、電流目標値Ｉｔの変化に伴う誘起電圧Ｅの算出結果の急激な変化を抑制することができる。そのため、算出した誘起電圧Ｅに基づいたモータ制御における制御量の不自然な変化を抑制することができる。

【0061】

（４）上記切り替え判定が肯定になった場合には、肯定になる前に取得された第１の電圧値（例えば、電圧検出値Ｖｄ）と、肯定になった時点で取得された第２の電圧値（例えば、電圧推定値Ｖｅ）との差分Ｖｓｕｂが算出される。また、差分Ｖｓｕｂが大きいほど、調整時間ＰＴが長い時間に設定される。そして、上記切り替え判定が肯定になった時点から調整時間ＰＴをかけて、第１の電圧値から第２の電圧値に徐々に近づくように端子間電圧Ｖｔが調整される。したがって、電流目標値Ｉｔの変化に伴う誘起電圧Ｅの急激な変化を抑制することができる。

【0062】

（５）そして、本実施形態では、算出した誘起電圧Ｅに基づきモータ１２の回転速度ωが算出される。つまり、電流目標値Ｉｔの大きさに関係なく、回転速度ωを算出することができ、ひいては回転速度ωを用いたモータ制御を適切に行うことができる。

【0063】

（６）電動パワーステアリング装置１では、運転手によるステアリング２の操舵をモータ１２で補助する必要がない場合には、モータ１２に対する電流目標値Ｉｔが「０（零）」に設定される。こうした場合であっても、運転手による操舵によってモータ１２の図示しないロータが回転し、誘起電圧Ｅが発生する。本実施形態では、運転手による操舵をモータ１２で補助する必要がない場合には、電圧検出値Ｖｄを用いることにより、運転手によるステアリング２の操舵などに起因してモータ１２で発生した誘起電圧Ｅを算出することができる。また、運転手による操舵をモータ１２で補助する場合には、電圧推定値Ｖｅを利用するため、誘起電圧Ｅを精度の良く算出することができる。そのため、電流目標値Ｉｔの大きさに関係なく、誘起電圧Ｅを用いた車両制御（特に、操舵制御）を電動パワーステアリング装置１で行うことが可能となる。

【0064】

なお、実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・実施形態において、上記切り替え判定が肯定になったことで算出された差分Ｖｓｕｂに基づき、端子間電圧の単位時間あたりの変化量を、差分Ｖｓｕｂが大きい場合には小さい場合よりも大きな値に設定してもよい。この場合、調整時間ＰＴを、差分Ｖｓｕｂの大きさに関係なく一定値としてもよい。

【0065】

・実施形態において、入力電圧設定部３７は、電流目標値Ｉｔが「０（零）」である場合には電圧検出値Ｖｄを端子間電圧Ｖｔとして出力し、電流目標値Ｉｔが「０（零）」以外の値である場合には電圧推定値Ｖｅを端子間電圧Ｖｔとして出力してもよい。

【0066】

この場合、ＥＣＵ１１には、入力電圧設定部３７から入力された端子間電圧Ｖｔに対してフィルタ処理を施し、該フィルタ処理後の電圧値を誘起電圧オブザーバ３８に出力するフィルタ部を機能部としてさらに設けてもよい。

【0067】

・本発明のモータ制御装置を、レゾルバなどのようにモータの回転速度を検出するためのセンサを有する電動パワーステアリング装置に備えてもよい。この場合、センサの故障が検知された場合に、ＥＣＵ１１による図５及び図６に示す回転速度取得処理ルーチンの実行によって、モータ１２の回転速度ωを算出させるようにしてもよい。

【0068】

・本発明の電動パワーステアリング装置を、ピニオン型及びラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に具体化してもよい。ラックアシスト型としては、モータの出力がラック軸と平行となるように配置された所謂ラックパラレル型、モータの出力がラック軸と斜交するように配置されたラッククロス型などが挙げられる。

【0069】

・本発明のモータ制御装置を、ブラシ付きのモータを搭載した電子機器であれば電動パワーステアリング装置１以外の他の電子機器（例えば、電動自転車）に設けてもよい。
次に、上記実施形態及び別の実施形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。

【0070】

（イ）前記誘起電圧算出手段によって算出された誘起電圧を用い、前記モータの回転速度を算出する回転速度算出手段をさらに備えることを特徴とする。
上記構成によれば、電流の目標値の大きさに関係なく、モータの回転速度を算出することができ、ひいては回転速度を用いたモータ制御を適切に行うことができる。

【符号の説明】

【0071】

１…電動パワーステアリング装置、１１…モータ制御装置としてのＥＣＵ、１２…モータ、２４…電源電圧としてのバッテリ、３０…目標値設定手段としての電流目標値設定部、３８…誘起電圧算出手段としての誘起電圧オブザーバ、３９…回転速度算出手段としての回転速度算出部、５０…電圧検出手段としての電圧検出部、５１…電圧算出手段としての電圧算出部、５３…電圧調整手段としての電圧調整部、Ｅ…誘起電圧、Ｉｔ…電流の目標値としての電流目標値、ＰＴ…調整時間、Ｖｄ…電圧検出値、Ｖｅ…電圧推定値、Ｖｐｓ…電源電圧、Ｖｔ…電圧値としての端子間電圧、Ｖｓｕｂ…差分。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】