(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータを駆動するための電流を供給する制御ユニットを備え、車両のハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置であって、
前記電動モータの回転角度を検出するモータ角度センサをさらに備え、
前記制御ユニットは、前記制御ユニット内に搭載されたそれぞれの部品ごとに、それぞれの部品の発熱源電流値と、電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定する過熱保護特性として、前記電動モータが停止状態における第１の過熱保護特性と、前記電動モータが回転状態における第２の過熱保護特性とをあらかじめ記憶部に記憶しておき、前記モータ角度検出センサによる検出結果に基づいて求めた前記回転速度に基づいて、前記電動モータが停止状態であるか回転状態であるかを識別し、前記停止状態であると識別した場合には、前記第１の過熱保護特性を選択し、前記回転状態であると識別した場合には、前記第２の過熱保護特性を選択し、選択した過熱保護特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って前記電動モータを駆動するための電流に制限をかけて前記電動モータの電流制御を継続する
電動パワーステアリング制御装置。
【請求項２】
電動モータを駆動するための電流を供給する制御ユニットを備え、車両のハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置であって、
前記電動モータの回転角度を検出するモータ角度センサをさらに備え、
前記制御ユニットは、前記制御ユニット内に搭載されたそれぞれの部品ごとに、それぞれの部品の発熱源電流値と、電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定する過熱保護特性として、前記電動モータが所定速度以下の低速状態における第１の過熱保護特性と、前記電動モータが所定速度を越える高速状態における第２の過熱保護特性とをあらかじめ記憶部に記憶しておき、
前記モータ角度検出センサによる検出結果に基づいて求めた前記回転速度に基づいて、前記電動モータが低速状態であるか高速状態であるかを識別し、前記低速状態であると識別した場合には、前記第１の過熱保護特性を選択し、前記高速状態であると識別した場合には、前記第２の過熱保護特性を選択し、選択した過熱保護特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って前記電動モータを駆動するための電流に制限をかけて前記電動モータの電流制御を継続する
電動パワーステアリング制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電動パワーステアリング制御装置において、
前記制御ユニットは、
前記電動モータが前記停止状態における前記第１の過熱保護特性として、前記電動モータの回転角または電気角の大きさに応じた複数の第１の過熱保護特性をあらかじめ前記記憶部に記憶しておき、
前記電動モータが前記停止状態であると識別した場合には、前記モータ角度検出センサによる検出結果に基づいて求めた前記電動モータの回転角または電気角に応じて、前記複数の第１の過熱保護特性の中から１つの過熱保護特性を選択する
電動パワーステアリング制御装置
【請求項４】
請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置において、
前記制御ユニットは、
前記電動モータが前記低速状態における前記第１の過熱保護特性として、前記電動モータの回転角、電気角、または回転速度の大きさに応じた複数の第１の過熱保護特性をあらかじめ前記記憶部に記憶しておき、
前記電動モータが前記低速状態であると識別した場合には、前記モータ角度検出センサによる検出結果に基づいて求めた前記電動モータの回転角、電気角または回転速度に応じて、前記複数の第１の過熱保護特性の中から１つの過熱保護特性を選択する
電動パワーステアリング制御装置
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置において、
前記記憶部に記憶される過熱保護特性は、電流の領域が小電流領域および大電流領域の２区分からなり、前記大電流領域においては、電流値が増えるに従って、自己発熱と周囲温度に依存して前記過熱保護係数が０から負の値への漸減方向に変化し、前記小電流領域においては、電流値が増えるに従って、前記過熱保護係数が正の値から０への漸減方向に変化する
電動パワーステアリング制御装置。
【請求項６】
電動モータを駆動するための電流を供給する制御ユニットを備え、車両のハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置であって、
前記電動モータの回転角度を検出するモータ角度センサをさらに備え、
前記制御ユニットは、前記制御ユニット内に搭載されたそれぞれの部品ごとに、それぞれの部品の発熱源電流値と、電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定する過熱保護特性として、前記電動モータの回転速度に応じた複数の過熱保護特性をあらかじめ記憶部に記憶しておき、前記モータ角度検出センサによる検出結果に基づいて求めた回転速度に応じて、記憶された前記複数の過熱保護特性の中から１つの過熱保護特性を選択し、選択した過熱保護特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って前記電動モータを駆動するための電流に制限をかけて前記電動モータの電流制御を継続し、
前記記憶部に記憶される過熱保護特性は、電流の領域が小電流領域および大電流領域の２区分からなり、前記大電流領域においては、電流値が増えるに従って、自己発熱と周囲温度に依存して前記過熱保護係数が０から負の値への漸減方向に変化し、前記小電流領域においては、電流値が増えるに従って、前記過熱保護係数が正の値から０への漸減方向に変化する
電動パワーステアリング制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置において、
過熱保護特性の対象となる前記それぞれの部品は、スイッチング素子、コンデンサ、チョークコイル、モータコイルを含む
電動パワーステアリング制御装置。
【請求項８】
電動モータを駆動するための電流を供給する制御ユニットを備え、車両のハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置に適用され、前記制御ユニット内に搭載されたそれぞれの部品の熱特性に応じた電流上限値に従って前記電動モータの電流制御を行う電動パワーステアリング制御方法であって、
前記それぞれの部品ごとに、それぞれの部品の発熱源電流値と、電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定する過熱保護特性として、前記電動モータが停止状態における第１の過熱保護特性と、前記電動モータが回転状態における第２の過熱保護特性とをあらかじめ記憶部に記憶させておくステップと、
前記制御ユニットにおいて、前記電動モータの回転角度を検出するモータ角度センサによる検出結果に基づいて回転速度を求めるステップと、
前記制御ユニットにおいて、前記回転速度を求めるステップで求めた前記回転速度に基づいて、前記電動モータが停止状態であるか回転状態であるかを識別し、前記停止状態であると識別した場合には、前記第１の過熱保護特性を選択し、前記回転状態であると識別した場合には、前記第２の過熱保護特性を選択し、選択した過熱保護特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って前記電動モータを駆動するための電流に制限をかけて前記電動モータの電流制御を継続するステップと
を備えた電動パワーステアリング制御方法。
【請求項９】
電動モータを駆動するための電流を供給する制御ユニットを備え、車両のハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置に適用され、前記制御ユニット内に搭載されたそれぞれの部品の熱特性に応じた電流上限値に従って前記電動モータの電流制御を行う電動パワーステアリング制御方法であって、
前記それぞれの部品ごとに、それぞれの部品の発熱源電流値と、電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定する過熱保護特性として、前記電動モータが所定速度以下の低速状態における第１の過熱保護特性と、前記電動モータが所定速度を越える高速状態における第２の過熱保護特性とをあらかじめ記憶部に記憶させておくステップと、
前記制御ユニットにおいて、前記電動モータの回転角度を検出するモータ角度センサによる検出結果に基づいて回転速度を求めるステップと、
前記制御ユニットにおいて、前記回転速度を求めるステップで求めた前記回転速度に基づいて、前記電動モータが低速状態であるか高速状態であるかを識別し、前記低速状態であると識別した場合には、前記第１の過熱保護特性を選択し、前記高速状態であると識別した場合には、前記第２の過熱保護特性を選択し、選択した過熱保護特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って前記電動モータを駆動するための電流に制限をかけて前記電動モータの電流制御を継続するステップと
を備えた電動パワーステアリング制御方法。
【請求項１０】
電動モータを駆動するための電流を供給する制御ユニットを備え、車両のハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置に適用され、前記制御ユニット内に搭載されたそれぞれの部品の熱特性に応じた電流上限値に従って前記電動モータの電流制御を行う電動パワーステアリング制御方法であって、
前記それぞれの部品ごとに、それぞれの部品の発熱源電流値と、電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定する過熱保護特性として、前記電動モータの回転速度に応じた複数の過熱保護特性をあらかじめ記憶部に記憶させておくステップと、
前記制御ユニットにおいて、前記電動モータの回転角度を検出するモータ角度センサによる検出結果に基づいて回転速度を求めるステップと、
前記制御ユニットにおいて、前記回転速度を求めるステップで求めた前記回転速度に応じて、記憶された前記複数の過熱保護特性の中から１つの過熱保護特性を選択し、選択した過熱保護特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って前記電流制御を継続するステップと
を備え、
前記記憶させておくステップにおいて前記記憶部に記憶される過熱保護特性は、電流の領域が小電流領域および大電流領域の２区分からなり、前記大電流領域においては、電流値が増えるに従って、自己発熱と周囲温度に依存して前記過熱保護係数が０から負の値への漸減方向に変化し、前記小電流領域においては、電流値が増えるに従って、前記過熱保護係数が正の値から０への漸減方向に変化する
電動パワーステアリング制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータによりハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法に関するもので、特に、制御装置の熱対策に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング制御装置においてモータを駆動する場合には、必要な電流を流して必要なアシストトルクを発生させているため、各部位の発熱対策が必要であった。その中でも、制御装置は、モータ電流供給のために多数の部品が介在しており、それぞれの部品の放熱性を向上させるばかりでなく、電流制限を行って制御量を可変とすることによっても、熱対策を行っていた。
【０００３】
従来装置として、モータ制限電流を、電流の単なる１乗、２乗の式ではなく、それらの組合せより、実部品の放熱状況により近い対応式として利用するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、別の従来装置として、モータに供給する制御回路に使用されている部品に応じて、その熱時定数を長・短時間に分類し、この２種類の電流制限値を有し、両者の値の低い方を選択して、電流制限を付加するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０６４６００号公報
【特許文献２】特許第３６０５３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来装置は、電流制限が可能であり、熱対策も実行できるものではある。しかしながら、安全面を優先するあまり、モータ電流を制限しすぎる傾向となっていた。そのため、モータ電流に大電流が流れると早めに制限し、モータ電流が減った、あるいは駆動停止した後も、制限が比較的長く継続され、操舵力のアシストの低減につながっていた。
【０００６】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、モータ電流供給のために使用する部品の熱特性に応じてより適切な熱対策を実現できるとともに、従来と比較してより多くのアシストトルクを発生させることが可能な電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、電動モータを駆動するための電流を供給する制御ユニットを備え、車両のハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置であって、電動モータの回転角度を検出するモータ角度センサをさらに備え、制御ユニットは、制御ユニット内に搭載されたそれぞれの部品ごとに、それぞれの部品の発熱源電流値と、電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定する過熱保護特性として、電動モータが停止状態における第１の過熱保護特性と、電動モータが回転状態における第２の過熱保護特性とをあらかじめ記憶部に記憶しておき、モータ角度検出センサによる検出結果に基づいて求めた回転速度に基づいて、電動モータが停止状態であるか回転状態であるかを識別し、停止状態であると識別した場合には、第１の過熱保護特性を選択し、回転状態であると識別した場合には、第２の過熱保護特性を選択し、選択した過熱保護特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って電動モータを駆動するための電流に制限をかけて電動モータの電流制御を継続するものである。
【０００８】
また、本発明に係る電動パワーステアリング制御方法は、電動モータを駆動するための電流を供給する制御ユニットを備え、車両のハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置に適用され、制御ユニット内に搭載されたそれぞれの部品の熱特性に応じた電流上限値に従って電動モータの電流制御を行う電動パワーステアリング制御方法であって、それぞれの部品ごとに、それぞれの部品の発熱源電流値と、電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定する過熱保護特性として、電動モータが停止状態における第１の過熱保護特性と、電動モータが回転状態における第２の過熱保護特性とをあらかじめ記憶部に記憶させておくステップと、制御ユニットにおいて、電動モータの回転角度を検出するモータ角度センサによる検出結果に基づいて回転速度を求めるステップと、制御ユニットにおいて、回転速度を求めるステップで求めた回転速度に基づいて、電動モータが停止状態であるか回転状態であるかを識別し、停止状態であると識別した場合には、第１の過熱保護特性を選択し、回転状態であると識別した場合には、第２の過熱保護特性を選択し、選択した過熱保護特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って電動モータを駆動するための電流に制限をかけて電動モータの電流制御を継続するステップとを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、制御装置に使用される部品毎に設定され、モータの回転速度に応じて変更される過熱保護特性を用いて、各部品について加熱保護のための電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値を選択して電流制御を行うことで、モータ電流供給のために使用する部品の熱特性に応じてより適切な熱対策を実現できるとともに、従来と比較してより多くのアシストトルクを発生させることが可能な電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における電動パワーステアリング制御装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における熱特性図である。
【図３】本発明の実施の形態１における熱特性図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるＦＥＴの過熱保護特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電動パワーステアリング制御装置の全体構成図である。本実施の形態１における電動パワーステアリング制御装置は、トルクセンサ１、車速センサ２、モータ３、バッテリ４、モータ角度センサ５、および制御ユニット１０を備えて構成されている。なお、モータ３は、３相のブラシレスモータを採用しており、各コイル３ｕ、３ｖ、３ｗを有している状態を例示している。
【００１３】
また、制御ユニット１０は、ＣＰＵ１１、駆動部１２、チョークコイル１３、電源リレー１４、モータリレー１５、およびモータ角度検出回路を備えて構成されている。さらに、駆動部１２は、ＦＥＴなどに代表される６個のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６、３個のノイズ防止用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、およびモータに流れている電流を検出するための３個のシャント抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗを含んで構成されている。
【００１４】
トルクセンサ１は、車両のハンドル付近（図示せず）に配置され、運転者の操舵トルクを検出する。また、車速センサ２は、車両の速度を検出する。また、車両のステアリングコラム、あるいはラック軸に搭載されたモータ３の回転により、ハンドルの操舵力がアシストされる。
【００１５】
モータ３への電流供給源は、車両のバッテリ４であり、その制御量の演算、出力は、制御ユニット１０が担っている。制御ユニット１０内のＣＰＵ１１は、演算、処理の中枢となる部分である。そして、駆動部１２は、ＣＰＵ１１の出力信号（Ｓｏｕｔ）に基づいて、モータ３を駆動する駆動回路である。さらに、駆動部１２の元電源部には、ノイズ用チョークコイル１３、および電源リレー１４が配置されている。
【００１６】
このように、ＣＰＵ１１は、トルクセンサ１、および車速センサ２の信号入力に基づいて、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６をスイッチング制御することで、モータ３の各コイル３ｕ、３ｖ、３ｗへ所望の電流を供給するように、モータ３へ供給する制御量を算出する。
【００１７】
一方、シャント抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗにより検出された検出電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、入力信号（Ｓｉｎ）としてＣＰＵ１１へ伝達される。そして、ＣＰＵ１１は、電流値に換算した制御量と、検出電流との偏差による最終電流出力値を算出し、これを電圧値に変換することで、各スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を駆動する為の出力信号Ｓｏｕｔを出力する。このようにして、ＣＰＵ１１は、電流によるいわゆるフィードバック制御を行っている。
【００１８】
さらに、ＣＰＵ１１は、電源リレー１４を開閉制御することで、異常時には、モータ電流供給を遮断することもできる。また、モータコイル３ｗとその駆動用のスイッチング素子Ｔ５、Ｔ６との途中には、モータリレー１５（電源リレー１４と区別するため、モータリレー１５と称している）が配設されている。
【００１９】
説明簡略のため、モータコイル３ｗにのみモータリレー１５を配設した場合を例示しているが、その他の相にモータリレー１５を挿入することも可能である。このようなモータリレー１５を設けることで、１相のみ異常が発生した場合に、その相の回路を遮断できるように構成することができる。
【００２０】
さらに、モータ３の出力軸近辺にはモータ角度センサ５が配置され、このモータ角度センサ５が検出した信号は、制御ユニット１０内のモータ回転検出回路１６へ伝達され、最後はＣＰＵ１１まで送られている。
【００２１】
モータ回転検出回路１６は、モータ角度センサ５で検出されたこの信号により、モータ回転速度、回転位置等を検出する。そして、ＣＰＵ１１は、モータ回転検出回路１６による検出結果を、一方では、モータコイル３ｕ、３ｖ、３ｗを駆動するためのスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６の制御に使用し、他方では、後述する過熱保護対策に使用する。
【００２２】
以上のように構成された制御装置について、特に、過熱保護すべき部品をピックアップすると、上流から、以下の７部品が挙げられる。
（１）チョークコイル１３、
（２）電源リレー１４、
（３）コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、
（４）スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６、
（５）シャント抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗ、
（６）モータリレー１５、
（７）モータコイル３ｕ、３ｖ、３ｗ
【００２３】
また、図１に記載されていない部品としては、モータ３に内蔵された永久磁石、配線、配線同士を接続するターミナル等も存在する。しかしながら、永久磁石、配線、およびターミナルは、その素材と抵抗値より、上述した７部品よりも耐熱性があるため、ここでは無視することにする。つまり、電流により自己発熱のある部品について考慮することとする。
【００２４】
上述した７部品は、その素材、電流値、放熱構造等によって、夫々過熱保護特性が異なっている。そして、これらの個々に異なる特性を、代表するいずれかの特性を用いて上限電流値を決定するためには、より耐熱性の弱い部品の過熱保護特性に合わせざるを得ない。この結果、耐熱性の強い部品にとっては、行き過ぎた対策となってしまう可能性があった。
【００２５】
そこで、モータ電流供給のために使用する個々の部品の熱特性に応じて、より適切な熱対策を実現できる本発明による過熱保護判断手法について、以下に、詳細に説明する。なお、この過熱保護判断は、ＣＰＵ１１により実行される。
【００２６】
一般的には、対象部品の温度が、部品の定格（上限）温度を越えないように、電流値を決定する必要がある。ここで、部品の電流に対する過熱保護のための特性は、通電時の部品の温度上昇特性に依存する。部品は、放熱性向上のために、ヒートシンクに装着する場合も多く、ここでは、ヒートシンクも含めた部品の特性として考える。
【００２７】
一般的に、発熱量Ｗで発熱を開始した部品のｔ時間後の温度上昇は、下式（１）で表される。
△Ｔ１＝ＲＷ１＊Ｗ１＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝                    （１）
但し、△Ｔ１：部品の発熱による温度上昇値（℃）、
ＲＷ１：熱抵抗（℃／Ｗ）、
Ｗ１：発熱量（Ｗ）、
τ１：時定数（ｓｅｃ、部品から周囲への熱抵抗＊熱容量）
【００２８】
発熱量Ｗ１は、部品の抵抗値Ｒ１（Ω）、流れる電流Ｉ１（Ａ）を使用し、下式（２）で表される。
Ｗ１＝Ｒ１＊Ｉ１２                                                    （２）
【００２９】
上式（２）を上式（１）に代入すると、下式（３）が得られる。
Ｔ１＝Ｋ１＊Ｉ１２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝                      （３）
但し、Ｋ１＝ＲＷ１＊Ｒ１
【００３０】
ここで、部品の周囲温度が初期の周辺温度Ｔｉ（℃）から変化しないものとすると、部品の温度Ｔ１は、下式（４）で表される。
Ｔ１＝△Ｔ１＋Ｔｉ                                                    （４）
【００３１】
しかしながら、実際には、部品の周囲温度は、他の部品からの放熱に伴って変化するため、基本的には、部品の周囲温度も上昇するものと考えられる。この周囲温度は、様々な部品からの発熱に影響を受けるが、基本的には、支配的な部品の発熱を考慮し、上式（３）と同等の式を、周囲温度算出の式として使用する。すなわち、部品温度は、下式（５）のように表すことができる。
Ｔ１＝Ｋ１＊Ｉ１２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝
＋Ｋ２＊Ｉ２２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｔｉ                                                          （５）
【００３２】
ここで、上式（５）に基づき、各部品の温度変化について、詳細に考察する。
［スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６について］
まず、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６としてＦＥＴを使用した際の、ｕ相のＦＥＴ（スイッチング素子Ｔ１、Ｔ２に相当）を代表にして考える。ＦＥＴは、制御ユニット１０内でヒートシンクに装着されている。そのため、他の相のＦＥＴの発熱の影響を受け、ヒートシンクの温度も変化する。
【００３３】
ＦＥＴは、すべて同一仕様部品であり、ヒートシンクへの放熱の際の熱抵抗が同一、さらにヒートシンクの熱分布は均一とすると、ｕ相のＦＥＴは、下式（６）〜（９）のように表すことができる。
Ｔｆｅｔ＿ｕ＝Ｋ１＊Ｉｕ２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝
＋Ｋ２＊Ｉｕ２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｋ２＊Ｉｖ２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｋ２＊Ｉｗ２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｔｉ                                                  （６）
Ｔｆｅｔ＿ｕ＝Ｋ１＊Ｉｕ２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝
＋Ｋ２＊（Ｉｕ２＋Ｉｖ２＋Ｉｗ２）＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｔｉ                                                  （７）
Ｔｆｅｔ＿ｕ＝Ｋ１＊Ｉｕ２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝
＋Ｋ２＊Ｉｍ２）＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｔｉ                                                  （８）
Ｔｆｅｔ＿ｕ＝Ｋ１＊Ｉｕ２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝
＋Ｋ２＊Ｋｍ＊Ｉｕ２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｔｉ                                                  （９）
但し、Ｉｕ：ｕ相ＦＥＴを流れる電流［Ａ］、
Ｉｖ：ｖ相を流れる電流［Ａ］、
Ｉｗ：ｗ相を流れる電流［Ａ］、
Ｉｍ：モータ電流［Ａｒｍｓ］
（Ｉｍ２＝√（Ｉｕ２＋Ｉｖ２＋Ｉｗ２）／３＝Ｋｍ＊Ｉｕ２）、
Ｋｍ：モータ駆動状態により決まる係数
【００３４】
ここで、上式（６）は、ｕ相ＦＥＴ（Ｔ１、Ｔ２）の自己発熱による温度上昇＋ｕ相ＦＥＴ発熱によるヒートシンクの温度上昇＋ｖ相ＦＥＴ発熱によるヒートシンクの温度上昇＋ｗ相ＦＥＴ発熱によるヒートシンクの温度上昇となっている。また、上式（８）、（９）は、同様に、部品の自己発熱による温度上昇＋周囲部品による温度上昇を表している。ここで、ヒートシンクは、ＦＥＴよりも熱容量が大きく、熱時定数も長いため、下式(１０)の関係となる。
τ１＜τ２                                                          （１０）
【００３５】
図２、図３は、本発明の実施の形態１における熱特性図である。図２は、自己発熱のみで許容温度を超えてしまうほどの大電流領域で、継続してＦＥＴに電流を流した場合の熱特性に相当する。この場合には、自己発熱が支配的であるといえる。一方、図３は、周囲部品による温度上昇が加わることにより許容温度を超えてしまうような小電流領域で、継続してＦＥＴに電流を流した場合の熱特性に相当する。この場合には、周囲部品による温度上昇が支配的といえる。
【００３６】
以上より、Ｉｕが大電流領域では、自己発熱（上式（９）の第１項）が、Ｉｕが小電流領域では、周囲温度（式（９）の第２項）が、夫々支配的となる傾向となる。図４は、本発明の実施の形態１におけるＦＥＴの過熱保護特性図である。
【００３７】
ここで、本発明で採用する過熱保護特性とは、その部品自身に流れる電流値あるいはその部品に熱的な影響を最も及ぼす部品の電流値（以下、これらの電流値を総称して発熱源電流値と称す）と、モータ３を電流制御する際に用いられる電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定するものである。そして、図４においては、１部品としてＦＥＴを例にした過熱保護特性として、自己発熱特性２０と周囲温度特性２１の２種類が示されている。
【００３８】
ＦＥＴの温度上昇特性に対する過熱保護特性（係数）は、概ね、図４（ａ）に示したように、特性２０のようになる。
【００３９】
例えば、ＦＥＴに流れる電流（発熱源電流、単位はアンペア（Ａ））が、非常に少ない電流領域（０〜Ｃ）の場合、定格値ＡからＢを介してＣまでは漸減していき、係数値が０となる。一方、発熱源電流がＣ以上の大電流領域では、過熱保護係数は０から負の値への漸減方向の値となり、過熱保護制限を付加しなければならないこととなる。
【００４０】
このような大電流領域（Ｃ以上）では、過熱保護特性２０は、周囲温度上昇による特性、および自己発熱による特性に依存した漸減を示す。また、この特性２０は、過熱保護係数として使用でき、その単位は、電流上限値の単位時間当たりの増減量として規定することができ、アンペア／秒（Ａ／ｓ）となる。特に、スイッチング素子ＦＥＴのように自己発熱の大きな部品は、図４（ａ）のような特性で表現される。
【００４１】
図４（ａ）の特性（係数）についてさらに説明すると、ＦＥＴに流れている電流がＣ以下であれば、この特性は、あまり必要がない。しかし、もし大電流要求（Ｄ）が算出され、この電流を流し出すと、漸減係数は、Ｎ（Ａ／ｓ）となっている。そのため、過熱保護制限を行わなければならない。このときの係数Ｎに従って、ＣＰＵ１１は、上限電流値を、１秒間にＮアンペア（Ａ）の割合で減少させることとなる。
【００４２】
例えば、Ｅ＝５０（Ａ）、Ｎ＝−３（Ａ／ｓ）、Ｃ１＝２０（Ａ）、Ｂ１＝１０（Ａ）、Ａ１＝１（Ａ／ｓ）とし、ＦＥＴに流れる電流値が５０（Ａ）であった場合には、１秒間に３（Ａ）の速度でＦＥＴの電流上限値の減少が始まり、Ｃ１に達することとなる。このように、過熱保護係数を用いて、それぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正することができる。
【００４３】
さらに、Ｂ、Ａの特性が存在する理由は、運転者がハンドル操作を終了した場合に、放熱性を考慮して、ＢからＡの間の過熱保護係数を正の係数とすることで、モータの電流上限値を定格電流値に向かって戻すためである。
【００４４】
次に、このような過熱保護特性に関して、モータの回転状態を加味する方法について説明する。つまり、本実施の形態１は、過熱保護特性をモータの回転状況に応じて変化させる点を技術的特徴とするものである。図１のモータ角度センサ５の信号は、モータ回転検出回路１６を介してＣＰＵ１１へ伝達される。ＣＰＵ１１は、この情報により、モータの回転速度、回転位置、回転角等を把握することができる。
【００４５】
この情報に基づき、ＣＰＵ１１は、まず簡略的には、モータが回転中の場合と、停止している場合の２つに分けることができる。前述の温度式（例えば、上式（９））は、正確には、あるモータ回転角度におけるものである。もし、モータ回転が停止したとなると、ある相に集中して電流が流れる場合がある。
【００４６】
一方、モータが回転している場合には、１相に集中することはなく、各相に均等に電流が流れていると判断できる。そのため、上式（９）の第２項は、停止中の場合と回転中の場合とで、それぞれ下式（１１）、（１２）のようになる。
停止中（１相集中の場合）：
Ｋ２＊Ｋｍ１＊Ｉｕ２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝                  （１１）
回転中：
Ｋ２＊Ｋｍ２＊Ｉｕ２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝                  （１２）
ただし、
Ｋｍ１＝１／２＊Ｋｍ２
【００４７】
この２つの特性を一緒に記載すると、図４（ｂ）となる。実線２０は、図４（ａ）の特性２０であり、破線２０ａが、回転中である時に係数Ｋｍ２を考慮したときの特性である。
【００４８】
同一電流値で見れば、回転している方が種々の部品の温度上昇があるため、漸減線がより負方向に大きな係数を有するようになっている。つまり、回転している場合には、停止している場合と比べ、自己発熱は、ほぼ同じであっても、周囲の部品の電流が多いためである。さらに、回転中の特性２０ａは、ＣがＣ１へ、ＤがＤ１へ移動した漸減特性を持っている。
【００４９】
なお、モータの回転角、または回転速度に応じても特性を可変することも可能である。ブラシレスモータであれば、相毎に電流を切り替える必要があり、回転位置を検出するためのセンサ、または回転位置推定機能を備えている（図１のモータ角度センサ５に相当）。そこで、ＣＰＵ１１は、この検出された回転に応じて、特性を変更することができる。
【００５０】
特に、回転情報が必要な状況は、低速回転以下の範囲であり、それ以上の速度であれば、特性を可変する必要性は少ない。電動パワーステアリング制御装置において、低速域とは、モータ出力段のギア比に依存するが、例えば１０回転／秒以下の領域が、特に対象となる。
【００５１】
低速以下の領域とそれ以外の領域で、図４（ｂ）の場合と同様に２種類の特性を有することで、速度に応じて両特性間で値を変更することができる。さらに、低速領域以下の場合には、モータの回転角、電気角、あるいは回転速度をさらにパラメータとして考慮することで、低速領域に対応する１つの特性を、さらに多くの特性に分割することも可能である。
【００５２】
同様に、モータが停止中の場合には、モータの回転角、電気角をさらにパラメータとして考慮することで、停止状態に対応する１つの特性を、さらに多くの特性に分割することも可能である。
【００５３】
このような多くのパラメータおよび多くの特性に基づいて停止状態における電流上限値を決定することにより、さらにきめ細かい過熱保護を行うことができる。なお、このような補正は、ＣＰＵ１１により、マップの補間処理で簡単に演算することができる。
【００５４】
以上のように、実施の形態１によれば、モータの回転に応じて過熱保護特性を変更することにより、より正確な過熱対策を実施することができる。この結果、制御装置の安全性の向上のみならず、電動モータへの駆動力、ハンドルへのアシスト力を充分に活用できる効果がある。
【００５５】
なお、モータの回転のむらにより、頻繁に特性の変更が行われる可能性がある。しかしながら、過熱保護の立場からすると、短時間に温度の上下変化が頻繁に発生することはない。そこで、例えば、モータ回転にフィルタを介して回転むらを抑制する、あるいは特性変更にヒステリシスを持たせ、一旦変更したならば、すぐに変更しないような工夫をすることで、頻繁に特性の変更が行われる可能性を簡単に抑制できる。
【００５６】
また、過熱保護特性（係数）は、数式で表していたが、マップとしてＣＰＵ１１に保有して使用してもよい。また、モータを３相ブラシレスタイプとしたが、これにこだわるものではなく、４相以上のモータであってもよい。さらに、モータ電流の流れる経路にある部品として、上述した以外のものを対象とする場合にも、同様の手法が適用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１  トルクセンサ、２  車速センサ、３  モータ、４  バッテリ、５  モータ角度センサ、１０  制御ユニット、１１  ＣＰＵ、１２  駆動部、１３  チョークコイル、１４  電源リレー、１５  モータリレー、１６  モータ回転検出回路。
【図１】
0005496307.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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