(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によりステアリングホイールに加えられる操舵トルクを車両の操舵車輪に伝達するトルク伝達系と、
前記操舵トルクをアシストする力を前記トルク伝達系に付加するモータと、
そのモータの通電を制御する制御装置と
を含み、モータの駆動力により操舵トルクを軽減する電動パワーステアリング装置において、
運転者が前記ステアリングホイールをそれのニュートラル位置でない操舵位置に実質的に保持する保舵の開始時を基準時とし、その基準時における当該電動パワーステアリング装置のうち前記モータの通電に伴って発熱する発熱部の温度である初期発熱部温度と、前記通電の制限を開始させるべき前記発熱部の温度である基準温度と、前記基準時における前記モータの電流と電圧との少なくとも一方である電力関連値とに基づき、前記基準時から前記発熱部温度が前記基準温度に到達するまでに経過すると推定される時間を許容通電時間として決定する許容通電時間決定手段と、
その決定された許容通電時間が経過した場合に、前記通電を制限する通電制限手段と
を含む通電制限装置を設けた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】
前記通電制限装置がさらに、前記保舵の継続中であって、前記電力関連量に基準値以上の時間的変化が生じた変化発生時に、前記基準時からその変化発生時までの電力関連量の積分値に基づいて前記発熱部温度の基準時からの上昇量を推定し、その推定された上昇量と前記初期発熱部温度との和と、前記変化発生時における電力関連量とに基づき、その変化発生時から、発熱部温度が前記基準温度に到達するまでに経過すると推定される時間を第２の許容通電時間として決定する第２の通電時間決定手段を含む請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記許容通電時間決定手段が、
前記基準温度と前記初期発熱部温度との差から前記発熱部の許容温度上昇量を決定する第１手段と、
前記基準時における電力関連値と前記許容温度上昇量と前記許容通電時間との間に予め定められた関係に従い、前記基準時における電力関連値と、前記決定された許容温度上昇量とに対応する前記許容通電時間を決定する第２手段と
を含む請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
さらに、前記操舵トルクを検出するトルク検出装置であってそのトルク検出装置の温度を検出する温度センサを有するものを含み、かつ、前記通電制限装置が、その温度センサによる検出値に基づいて前記初期発熱部温度を取得する初期発熱部温度取得手段を含む請求項１ないし３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記発熱部が、前記モータと、そのモータと電源との間に接続されたスイッチング素子との少なくとも一方を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの駆動力により操舵トルクを軽減する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記電動パワーステアリング装置は一般に、(a) 運転者によりステアリングホイールに加えられる操舵トルクを車両の操舵車輪に伝達するトルク伝達系と、(b) 操舵トルクをアシストする力をトルク伝達系に付加するモータと、(c) そのモータの通電を制御する制御装置とを含むように構成される。
【０００３】
特開平１０−１００９１３号公報には、上記電動パワーステアリング装置の一従来例が開示されている。この従来例においては、モータの温度を検出する温度センサを設けることなく、モータの電圧および電流によりモータの巻線温度が推定され、その推定値に基づいてモータの過熱が防止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および発明の効果】
しかし、モータの巻線温度につき、モータの電圧および電流により精度よく推定できるのは普通、モータの巻線温度の、ある基準時から各時期までの上昇量すなわち相対値であって、絶対値ではない。そして、前記従来例においては、モータの巻線温度の、その基準時における絶対値が検出または推定されるようにはなっていない。そのため、この従来例には、モータ温度を高い精度で検出できないという問題があった。
【０００５】
また、モータの巻線に十分に近接させて温度センサを配置すれば、モータ温度を逐次、高精度で検出することが可能である。しかし、この場合には、そのような温度センサは高価であるのが普通であるため、電動パワーステアリング装置の大幅なコストアップを避け得ないという問題が生ずる。
【０００６】
また、電動パワーステアリング装置において、モータの通電に伴う発熱という問題は、モータ以外の電気部品について生ずる場合もある。
【０００７】
このような事情を背景として、本発明は、電動パワーステアリング装置のうちモータの通電に伴って発熱する発熱部の温度を安価にかつ高い精度で検出可能とすることを課題としてなされたものであり、本発明によって下記各態様が得られる。各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合せのいくつかの理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。
【０００８】
(1) 運転者によりステアリングホイールに加えられる操舵トルクを車両の操舵車輪に伝達するトルク伝達系と、
前記操舵トルクをアシストする力を前記トルク伝達系に付加するモータと、
そのモータの通電を制御する制御装置と
を含み、モータの駆動力により操舵トルクを軽減する電動パワーステアリング装置において、
その電動パワーステアリング装置のうち前記モータの通電に伴って発熱する発熱部の基準時における温度を初期発熱部温度として用いる一方、前記モータの電流と電圧との少なくとも一方である電力関連値を、発熱部温度の前記基準時からの上昇量である発熱部温度上昇量に関連する物理量として用いることにより、実発熱部温度が上限温度を超えないように前記通電を制限する通電制限装置を設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
発熱部温度は、変化しないかまたは変化が緩やかである状態では、発熱部の周囲の温度と一定の関係を有するのが普通である。また、発熱部の周囲の温度は、専用の温度センサでなくても検出できる。よって、発熱部温度は、変化しないかまたは変化が緩やかである状態では、容易に検出または推定できる。
また、モータの電流と電圧との少なくとも一方を用いれば、発熱部温度の、ある時期からの上昇量を推定できる。また、モータの制御は、モータの電流と電圧との少なくとも一方をフィードバックして行われることが多く、そのため、モータの電流と電圧との少なくとも一方を検出するセンサが設けられている場合が多い。よって、モータの電流と電圧との少なくとも一方も容易に検出できる。
また、上記のようにして検出または推定された発熱部温度を初期発熱部温度として用いるとともに、モータの電流と電圧との少なくとも一方を、発熱部温度の、初期発熱部温度の取得時からの上昇量に関連する物理量として用いれば、初期発熱部温度の取得後の各時期における発熱部温度を推定できる。
このような知見に基づき、本項に記載の電動パワーステアリング装置においては、発熱部の基準時における温度を初期発熱部温度として用いる一方、モータの電流と電圧との少なくとも一方を、その基準時からの発熱部温度の上昇量に関連する物理量として用いることにより、実発熱部温度が上限温度を超えないようにモータの通電が制限される。
したがって、この電動パワーステアリング装置によれば、発熱部温度を高い精度で検出する専用の高価な温度センサを使用することが不可欠ではないため、発熱部温度を推定可能とすることに起因した電動パワーステアリング装置の大幅なコストアップを容易に回避し得る。
さらに、この電動パワーステアリング装置によれば、共に発熱部の実際を反映した、発熱部温度の初期値とその初期値からの上昇量との双方を用いてモータの通電を制限する要否が判断されることになるため、発熱部温度が低い場合に不要な通電制限が行われたり、発熱部温度が高い場合に必要な通電制限が行われなかったりすることを容易に回避し得る。
この電動パワーステアリング装置は、発熱部温度をそれが実質的に定常状態にないと高精度で検出できない温度センサを有する態様で実施することが可能であるが、発熱部温度をそれの過渡状態においても高精度で検出できる温度センサを有する態様で実施することも可能である。
また、この電動パワーステアリング装置において、発熱部は例えば、モータとしたり、そのモータと電源との間に接続されたスイッチング素子としたり、それらモータと電源とを互いに接続するワイヤ，コネクタ等、電流が流れる媒体とすることができる。また、発熱部は、それら媒体のうち過熱を防止する必要性が特に高いものとすることもできる。
また、この電動パワーステアリング装置において、トルク伝達系は一般に、(a) ステアリングホイールと共に回転させられるステアリングシャフトと、(b) 操舵車輪を変向させるために軸方向に変位させられるステアリングロッドと、(c) それらステアリングシャフトとステアリングロッドとを、ステアリングシャフトの回転がステアリングロッドの軸方向変位に変換されるように互いに連結する連結器とを含むように構成される。そして、モータは、それらステアリングシャフトとステアリングロッドと連結器との少なくとも一つに、操舵トルクをアシストする力を付与するように係合させられる。
また、この電動パワーステアリング装置において、モータの通電の制限は、実モータ電流値の絶対値を、通電制限が不要である場合のモータ電流値である基準モータ電流値より小さいが０でない値となるように減少させることにより、実現したり、実モータ電流値の絶対値を０となるように減少させることにより、実現することができる。
(2) 前記通電制限装置が、
前記電力関連値を前記基準時から逐次取得し、各取得時期ごとに、各取得時期までに取得された複数の電力関連値の和を電力関連値の積分値として取得し、その取得された積分値に基づいて前記発熱部温度上昇量を推定し、前記基準時以後の各時期における発熱部温度を前記初期発熱部温度と前記推定発熱部温度上昇量とから推定する温度推定手段と、
その推定発熱部温度に基づき、実発熱部温度が前記上限温度を超えないように前記通電を制限する通電制限手段と
を含む(1) 項に記載の電動パワーステアリング装置。
この電動パワーステアリング装置においては、発熱部温度上昇量が、電力関連値の積分値に基づいて推定されるため、電力関連値の時間的変化が十分に考慮されて発熱部温度上昇量が推定される。したがって、この電動パワーステアリング装置によれば、発熱部温度上昇量の推定精度が向上し、その結果、発熱部温度の推定精度も向上する。
(3) 前記通電制限手段が、前記推定発熱部温度が前記上限温度より低く設定された基準温度に到達した場合に、前記通電を制限するとともに、その制限量を逐次、各時期における前記推定発熱部温度に基づいて決定する制限量決定手段を含む(2) 項に記載の電動パワーステアリング装置。
この電動パワーステアリング装置によれば、通電の制限が開始された後に逐次、その制限量が各時期における推定発熱部温度に基づいて決定されるため、実発熱部温度が上限温度を超えてしまうことを確実に回避し得る。
(4) 前記通電制限装置が、
運転者が前記ステアリングホイールをそれのニュートラル位置でない操舵位置に実質的に保持する保舵の開始時を前記基準時として、前記初期発熱部温度と、前記通電の制限を開始させるべき前記発熱部の温度である基準温度と、前記保舵開始時における前記電力関連値とに基づき、その保舵開始時から、前記発熱部温度が前記基準温度に到達するまでに経過すると推定される時間を許容通電時間として決定する許容通電時間決定手段と、
その決定された許容通電時間が経過した場合に、前記通電を制限する通電制限手段と
を含む(1) 項に記載の電動パワーステアリング装置〔請求項１〕。
ステアリングホイールの保舵状態においては、モータの通電の強さすなわちモータの電力関連値の変化が増し切り状態におけるほどには大きくないため、保舵開始時における電力関連値が分かれば、その保舵開始後の各時期における発熱部温度上昇量は、時間の関数として記述できる。
このような知見に基づき、本項に記載の電動パワーステアリング装置においては、初期発熱部温度と、保舵開始時における電力関連値とに基づき、保舵開始時から、発熱部温度が基準温度に到達するまでに経過すると推定される時間が許容通電時間として決定され、その決定された許容通電時間が経過した場合に、モータの通電が制限される。
したがって、この電動パワーステアリング装置によれば、電力関連値の積分を不可欠とすることなく簡単に、実発熱部温度が上限温度を超えてしまうことを防止し得る。
この電動パワーステアリング装置において「保舵」なる用語は、ステアリングホイールの操作角の変化速度または一定時間当たりの変化量が基準値以下である状態を意味するものとして定義したり、電力関連値の変化速度または一定時間当たりの変化量が基準値以下である状態を意味するものとして定義することができる。
(5) 前記通電制限装置がさらに、前記保舵の継続中であって、前記電力関連量に基準値以上の時間的変化が生じた変化発生時に、前記保舵開始時からその変化発生時までの電力関連量の積分値に基づいて前記発熱部温度の保舵開始時からの上昇量を推定し、その推定された上昇量と前記初期発熱部温度との和と、前記変化発生時における電力関連量とに基づき、その変化発生時から、発熱部温度が前記基準温度に到達するまでに経過すると推定される時間を第２の許容通電時間として決定する第２の通電時間決定手段を含む(4) 項に記載の電動パワーステアリング装置〔請求項２〕。
この電動パワーステアリング装置においては、保舵状態にあるといえども電力関連値、すなわち、発熱部温度に関連する物理量が変化することがあるという事実を考慮するとともに、電力関連値に変化が生じた変化発生時における発熱部温度は、保舵開始時からその変化発生時までの電力関連量の積分値と初期発熱部温度とに基づいて推定可能であるという事実を利用することにより、変化発生時から、発熱部温度が基準温度に到達するまでに経過すると推定される時間が第２の許容通電時間として決定される。
したがって、この電動パワーステアリング装置によれば、保舵状態において電力関連値の変化が原因で実発熱部温度が上限温度を超えてしまうことを防止し得る。
(6) 前記許容通電時間決定手段が、
前記基準温度と前記初期発熱部温度との差から前記発熱部の許容温度上昇量を決定する第１手段と、
前記保舵開始時における電力関連値と前記許容温度上昇量と前記許容通電時間との間に予め定められた関係に従い、前記保舵開始時における電力関連値と、前記決定された許容温度上昇量とに対応する前記許容通電時間を決定する第２手段と
を含む(4) または(5) 項に記載の電動パワーステアリング装置〔請求項３〕。
(7) 前記第２手段が、前記許容通電時間を、前記許容温度上昇量が少ないほど短くなるとともに、前記保舵開始時における電力関連値が多いほど短くなるように決定する手段を含む(6) 項に記載の電動パワーステアリング装置。
(8) 前記通電制限装置が、前記基準時における前記発熱部の周囲の温度を前記初期発熱部温度に決定する初期発熱部温度決定手段を含む(1) ないし(7) 項のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
(9) さらに、前記操舵トルクを検出するトルク検出装置であってそのトルク検出装置の温度を検出する温度センサを有するものを含み、かつ、前記通電制限装置が、その温度センサによる検出値に基づいて前記初期発熱部温度を取得する初期発熱部温度取得手段を含む(1) ないし(8) 項のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置〔請求項４〕。
この電動パワーステアリング装置においては、同じ温度センサにより、トルク検出装置の温度検出と、初期発熱部温度の取得とが行われる。したがって、この電動パワーステアリング装置によれば、トルク検出装置の温度検出と、初期発熱部温度の取得とに別々の温度センサを用いる場合に比較して、全体として使用する温度センサの数が減少し、その結果、発熱部温度を推定可能とするために電動パワーステアリング装置のコストがそれほど上昇せずに済む。
(10)前記温度センサが、当該電動パワーステアリング装置に、前記発熱部に近接して配置されている(9) 項に記載の電動パワーステアリング装置。
(11)前記温度センサが、当該電動パワーステアリング装置に、前記トルク検出装置の温度を、前記発熱部の周囲の温度と実質的に一定の相関を有して変化する温度として検出するものである(9) または(10)項に記載の電動パワーステアリング装置。
(12)前記制御装置が、前記トルク検出装置により検出された操舵トルクに基づいて前記通電を制御する手段を含む(9) ないし(11)項のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
(13)前記通電制限装置が、
運転者による前記ステアリングホイールの一連の操舵の開始時を前記基準時として、前記初期発熱部温度と、前記通電の制限を開始させるべき前記発熱部の温度である基準温度と、前記操舵開始時における前記電力関連値とに基づき、その操舵開始時から、前記発熱部温度が前記基準温度に到達するまでに経過すると推定される時間を第１の許容通電時間として決定する第１の許容通電時間決定手段と、
前記一連の操舵の前記操舵開始後における各時期に、操舵開始時から各時期までの前記電力関連量の積分値に基づいて前記発熱部温度の操舵開始時からの上昇量を推定し、その推定された上昇量と前記初期発熱部温度との和と、各時期における電力関連量とに基づき、各時期から、発熱部温度が前記基準温度に到達するまでに経過すると推定される時間を第２の許容通電時間として決定する第２の通電時間決定手段と、
その決定された第１または第２の許容通電時間が経過した場合に、前記通電を制限する通電制限手段と
を含む(1) 項に記載の電動パワーステアリング装置。
この電動パワーステアリング装置によれば、前記(4) 項に記載の電動パワーステアリング装置に準じた原理により、実発熱部温度が上限温度を超えてしまうことを防止し得る。
この電動パワーステアリング装置は、今回の一連の操舵が、前記(4) 項における保舵に該当するか否かを問わず、実施することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のさらに具体的な実施形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１には、本発明の第１実施形態である車両用の電動パワーステアリング装置（以下、単に「ステアリング装置」と略称する）のハードウェア構成が示されている。ステアリング装置は、ステアリングホイール（図示しない）と共に回転させられるステアリングシャフト（図示しない）を備えている。そのステアリングシャフトの先端にはトーションバー２０の一端が固定されている。
【００１１】
ステアリング装置は、さらに、車両の一対の操舵車輪（図示しない）に取り付けられた一対のナックルアーム（図示しない）に回動可能に連結された一対のタイロッド２２，２２を備えている。一対のタイロッド２２，２２は、車体左右方向に延びるステアリングロッド２６により互いに連結されている。一対のタイロッド２２，２２はステアリングロッド２６に屈曲可能かつ相対回転可能に取り付けられている。
【００１２】
ステアリング装置は、さらに、車体に固定された中空の主ハウジング３０を備えている。主ハウジング３０には、上記ステアリングロッド２６が半径方向隙間を有して挿通されている。ステアリングロッド２６は主ハウジング３０に軸方向変位可能に挿通されているのである。
【００１３】
主ハウジング３０には、さらに、モータ４０と、運動変換機構としてのボールねじ４２とが配設されている。
【００１４】
モータ４０は、主ハウジング３０に固定のステータ４４と筒状のロータ４６とが相対回転可能に嵌合されて構成されている。ロータ４６は、主ハウジング３０に複数のベアリング４８を介して回転可能かつ軸方向変位不能に支持されている。ステータ４４にはモータコイル５０が巻き付けられている。一方、ロータ４６にはそれの外周において、筒状の磁石５２が固定されている。モータコイル５０の電磁力と磁石５２の磁気力との相互作用により、ロータ４６が回転させられる。
【００１５】
ボールねじ４２は、ナット５４とシャフト５６とが複数のボールを介して相対回転可能に嵌合されている。ナット５４は、ロータ４６に同軸に固定されている。一方、シャフト５６は、前記ステアリングロッド２６の一部に形成されている。ボールねじ４２においては、ナット５４の回転がシャフト５６の軸方向変位に変換される。
【００１６】
ステアリング装置は、さらに、ギヤボックス６０を備えている。ギヤボックス６０は、図２に拡大して示すように、(a) 車体に固定のギヤボックスハウジング６２と、(b) そのギヤボックスハウジング６２にベアリング６４を介して回転可能に支持されたピニオンシャフト６６とを備えている。ピニオンシャフト６６には同軸かつ一体にピニオン６８が形成されている。一方、前記ステアリングロッド２６の外周面にはそれと同軸に延びる平面部が形成されており、この平面部にはラック７０が形成されている。ラック７０は、ピニオン６８とかみ合わされており、ピニオン６８の回転によって軸方向に変位させられる。いわゆるラックアンドピニオン機構が構成されているのである。したがって、ステアリングロッド２６は、ピニオン６８の回転とモータ４０の回転との双方によって軸方向に変位させられる。ピニオン６８には、前記トーションバー２０の他端部が固定されていて、ピニオン６８は、ステアリングホイールと共に回転させられる。
【００１７】
運転者によりステアリングホイールに操舵トルクが加えられれば、それに応じてトーションバー２０が捩じられる。また、操舵トルクとトーションバー２０の捩じり角との間に一定の関係が成立する。したがって、トーションバー２０の捩じり角から操舵トルクを検出できる。本実施形態においては、トーションバー２０の捩じり角を取り出すために、トーションバー２０が回転部材としてのスリーブ７４に挿通されるとともに、そのスリーブ７４の一端は、トーションバー２０の両端のうちピニオンシャフト６６との結合端とは反対側の端に固定される一方、他端は、ピニオンシャフト６６に相対回転可能に嵌合されている。スリーブ７４は、ギヤボックスハウジング６２にベアリング７６を介して回転可能に支持されている。
【００１８】
ギヤボックス６０には、上記スリーブ７４を用いて操舵トルクを検出するトルク検出装置８０が取り付けられている。トルク検出装置８０は、第１部材８２と、第２部材８４とを備えている。第１部材８２は、スリーブ７４の外側にそれと同軸に固定されていて、スリーブ７４と共に回転する。一方、第２部材８４は、第１部材８２にそれと同軸に対向して近接する位置においてピニオンシャフト６６に固定されている。第１部材８２の、第２部材８４と対向する端面である第１部材端面には、一円周に並んだ複数の歯（図示しない）が形成され、第２部材８４の、第１部材８２と対向する端面である第２部材端面にも、一円周に並んだ複数の歯（図示しない）が形成されている。したがって、第１部材端面と第２部材端面との位相が変化すれば、それに伴って、第１部材端面の各歯の先端と第２部材端面の各歯の先端とが互いにオーバラップする面積（以下、「オーバラップ面積」という）が変化する。
【００１９】
トルク検出装置８０は、さらに、リング状のトルク検出用コイル９０を第１部材８２および第２部材８４と同軸に備えている。トルク検出用コイル９０は、第１部材８２と第２部材８４との外側に、第１部材端面と第２部材端面とに小さな隙間を隔てて近接した位置において、ボックスハウジング６２に固定されている。トルク検出用コイル９０は、その外側を磁路形成部材９１により覆われている。トルク検出用コイル９０に磁束が発生させられると、その磁束は第１部材８２と第２部材８４とを同時に通過することになるが、その通過のし易さが上記オーバラップ面積によって変化する。このことは、トルク検出用コイル９０のインダクタンスが上記オーバラップ面積によって変化することを意味する。したがって、トルク検出用コイル９０のインダクタンスが操舵トルクによって変化することになる。
【００２０】
トルク検出装置８０は、さらに、図３に示すトルク検出回路９２を備えている。トルク検出回路９２は、図２に示すように、主ハウジング６２に取り付けられている。トルク検出回路９２は、図３に示すように、トルク検出用コイル９０に直列に接続された抵抗器９３と、その抵抗器９３に接続された発振回路９４とを備えている。発振回路９４は、抵抗器９３を経てトルク検出用コイル９０に所定のパルス信号を出力する。トルク検出回路９２は、さらに、トルク信号発生回路９５を備えている。トルク信号発生回路９５は、発振回路９４からのパルス信号に応答してトルク検出用コイル９０から出力される信号を受信してそれのインダクタンスすなわち操舵トルクを表すトルク信号を発生させる。さらに、トルク信号発生回路９５は、その発生させられたトルク信号をモータコントローラ９６（図４参照）に出力する。
【００２１】
トルク検出回路９２は、さらに、トルク検出用コイル９０に接続された温度検出回路９８を備えている。温度検出回路９８は、トルク検出用コイル９０の電気抵抗値からトルク検出用コイル９０の温度を検出してそれを表すコイル温度信号をモータコントローラ９６に出力する。モータコントローラ９６は、トルク信号に基づいてトルク値の暫定値を演算するとともに、その演算された暫定トルク値をコイル温度信号に基づき、最終トルク値がトルク検出用コイル９０の温度に依存しないように、補正する。
【００２２】
なお付言すれば、本実施形態においては、温度に起因したトルク値の変化を補償する温度補償がコンピュータによりソフト的に行われるが、温度を検出すべきトルク検出用コイル９０と同じコイルを温度検出用コイルとして近接して配置し、かつ、トルク検出用コイル９０からのトルク信号の温度依存成分を、温度検出用コイルのコイル温度信号により打ち消すようにすれば、トルク値の温度補償を電子回路によりハード的に行うことができる。
【００２３】
図４には、ステアリング装置のソフトウェア構成が示されている。ステアリング装置は前記モータコントローラ９６を備えている。モータコントローラ９６は、ＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭを含むコンピュータ１００を主体として構成されている。モータコントローラ９６の入力側には、前記トルク検出装置８０と、モータ電流値センサ１１０とが接続されている。モータ電流値センサ１１０は、モータコイル５０に流れる電流であるモータ電流の実際値である実モータ電流値を検出する。一方、モータコントローラ９６の出力側には、モータ４０のモータコイル５０が接続されている。
【００２４】
上記ＲＯＭには、(a) モータコイル５０の温度（以下、単に「モータ温度」という）を逐次推定するモータ温度推定ルーチンと、(b) モータ４０の通電を制限することが必要でない場合の目標モータ電流値と等しい基準モータ電流値を決定する基準モータ電流値決定ルーチンと、(c) モータ４０の通電が選択的に制限されるように目標モータ電流値を決定する目標モータ電流値決定ルーチンと、(d) モータ４０に駆動信号を供給してモータ４０を駆動するモータ駆動ルーチンとを含む各種ルーチンが記憶されている。以下、各ルーチンを順に説明する。
【００２５】
図５には、モータ温度推定ルーチンがフローチャートで表されている。
【００２６】
まず、概念的に説明すれば、本ルーチンにおいては、温度検出回路９８により検出されるコイル温度θC と、一連の操舵のためのモータ４０の駆動が開始される駆動開始時におけるモータ温度である初期モータ温度θM0との間に一定の相関があることに着目し、コイル温度θC から初期モータ温度θM0が推定される。すなわち、本実施形態においては、駆動開始時が「基準時」なのである。本ルーチンにおいては、さらに、駆動開始後に逐次、モータ電流値センサ１１０により実モータ電流値Ｉact が検出されるとともに、駆動開始後に逐次、実モータ電流値Ｉact の積分値Σが算出され、その算出された電流積分値Σに基づいてそのときのモータ温度θM が推定される。この推定は、電流積分値Σとモータ温度θM との間に一定の相関があることを利用して行われる。
【００２７】
次に、具体的に説明すれば、本ルーチンは繰返し実行される。各回の実行時には、まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表す。他のステップについても同じとする。）において、モータ電流値センサ１１０から実モータ電流値Ｉact が取り込まれる。次に、Ｓ２において、その取り込まれた実モータ電流値Ｉact が実質的に０であるか否かが判定される。駆動開始時ではないか否かが判定されるのである。今回は、実質的に０であると仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、直ちに本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００２８】
これに対して、今回は、実モータ電流値Ｉact が実質的に０でないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ３において、温度検出回路９８からコイル温度θC が取り込まれる。続いて、Ｓ４において、その取り込まれたコイル温度θC に基づいて初期モータ温度θM0が推定される。本実施形態においては、図６にグラフで表されているように、コイル温度θC と初期モータ温度θM0との関係がテーブル，マップ，関数式等の形態で前記ＲＯＭに記憶されており、その関係に従い、コイル温度θC から初期モータ温度θM0が推定される。
【００２９】
その後、図５のＳ５において、モータ電流値センサ１１０から実モータ電流値Ｉact が取り込まれる。続いて、Ｓ６において、その取り込まれた実モータ電流値Ｉact の絶対値が電流積分値Σの最新値に加算されることにより、電流積分値Σの最新値が更新される。なお、電流積分値Σは、コンピュータ１００の電源投入に伴って０に初期化される。
【００３０】
その後、Ｓ７において、電流積分値Σの最新値に基づき、モータ温度θM の、駆動開始時からの上昇量であるモータ温度上昇量Δθが推定される。本実施形態においては、電流積分値Σとモータ温度上昇量Δθとの関係がテーブル，マップ，関数式等の形態で前記ＲＯＭに記憶されており、その関係に従い、電流積分値Σからモータ温度上昇量Δθが推定される。
【００３１】
続いて、Ｓ８において、前記推定された初期モータ温度θM0に、その推定されたモータ温度上昇量Δθが加算されることにより、モータ温度θM の現在値が推定される。その推定モータ温度θM は前記ＲＡＭに記憶される。
【００３２】
その後、Ｓ９において、モータ電流値センサ１１０から実モータ電流値Ｉact が取り込まれる。続いて、Ｓ１０において、その取り込まれた実モータ電流値Ｉact が実質的に０であることが設定回数連続したか否かが判定される。モータ４０の一連の駆動が終了したか否かが判定されるのである。今回は、実モータ電流値Ｉact が実質的に０ではないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ５に戻る。その後、Ｓ５ないしＳ１０の実行が何回か繰り返された後に、実モータ電流値Ｉact が実質的に０であることが設定回数連続したと仮定すれば、Ｓ１０の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１１において、本ルーチンの次回の実行に備えて電流積分値Σが０に初期化される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００３３】
図７には、前記基準モータ電流値決定ルーチンがフローチャートで表されている。本ルーチンも繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ２１において、トルク検出装置８０から操舵トルクｔが取り込まれる。次に、Ｓ２２において、その取り込まれた操舵トルクｔに基づいて前記基準モータ電流値ＩREF が決定される。基準モータ電流値ＩREF は、モータ温度θM が上限温度θLIMIT を超えていない場合に、モータコイル５０に供給されることが許容される電流値である。本実施形態においては、操舵トルクｔと基準モータ電流値ＩREF との関係がテーブル，マップ，関数式等の形態で前記ＲＯＭに記憶されており、その関係に従い、操舵トルクｔから基準モータ電流値ＩREF が決定される。その決定された基準モータ電流値ＩREF は前記ＲＡＭに記憶される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００３４】
図８には、前記目標モータ電流値決定ルーチンがフローチャートで表されている。本ルーチンも繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ４１において、推定モータ温度θM の最新値がＲＡＭから取り込まれる。次に、Ｓ４２において、その取り込まれた推定モータ温度θM が、上限温度θLIMIT より低い基準温度θREF 以上であるか否かが判定される。今回は、基準温度θREF より低いと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ４３において、基準モータ電流値ＩREF の最新値がＲＡＭから取り込まれ、その取り込まれた基準モータ電流値ＩREF がそのまま目標モータ電流値Ｉ* の最新値とされる。その目標モータ電流値Ｉ* はＲＡＭに記憶される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００３５】
これに対して、今回は、推定モータ温度θM が基準温度θREF 以上であると仮定すれば、Ｓ４２の判定がＹＥＳとなり、Ｓ４４において、通電制限が行われる。具体的には、基準モータ電流値ＩREF の最新値がＲＡＭから取り込まれ、その取り込まれた基準モータ電流値ＩREF に、０より大きく、１より小さい補正係数ｋが掛け算される。その補正係数ｋは、そのときの推定モータ温度θM と上限温度θLIMIT との差が小さくなるにつれて減少し、それにより、通電制限の開始後に、モータ温度θM が上限温度θLIMIT を超えないようにされる。基準モータ電流値ＩREF と補正係数ｋとの積は目標モータ電流値Ｉ* の最新値としてＲＡＭに記憶される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００３６】
図９には、前記モータ駆動ルーチンがフローチャートで表されている。本ルーチンも繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ６１において、目標モータ電流値Ｉ* の最新値がＲＡＭから読み込まれる。次に、Ｓ６２において、モータ電流値センサ１１０から実モータ電流値Ｉact が取り込まれる。続いて、Ｓ６３において、その取り込まれた実モータ電流値Ｉact をフィードバックすることにより、実モータ電流値Ｉact が目標モータ電流値Ｉ* と実質的に等しくなるようにするためにモータコイル５０に供給することが適当なモータ駆動信号が決定される。その後、Ｓ６４において、その決定されたモータ駆動信号がモータコイル５０に供給されることにより、モータ４０が駆動される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００３７】
図１０には、基準モータ電流値ＩREF と、目標モータ電流値Ｉ* と、コイル温度θC と、モータ温度θM との関係が時間τと共に推移する様子がグラフで表されている。モータ温度θM が上昇して基準温度θREF に達すると、通電制限が開始され、目標モータ電流値Ｉ* が基準モータ電流値ＩREF より小さくされる。その結果、モータ温度θM の上昇勾配が緩やかになり、モータ温度θM が上限温度θLIMIT を超えることが回避される。
【００３８】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、モータコイル５０が「発熱部」の一例を構成し、モータコントローラ９６の図７の基準モータ電流値決定ルーチン，図８の目標モータ電流値決定ルーチンのＳ４３および図９のモータ駆動ルーチンを実行する部分がトルク検出装置８０およびモータ電流値センサ１１０と共同して「制御装置」の一例を構成し、図５のモータ温度推定ルーチンおよび図８の目標モータ電流値決定ルーチンのＳ４１，Ｓ４２およびＳ４４を実行する部分が「通電制限装置」の一例を構成しているのである。また、モータコントローラ９６の図５のモータ温度推定ルーチンを実行する部分が「温度推定手段」の一例を構成し、モータコントローラ９６の図８のＳ４２およびＳ４４を実行する部分が「通電制限手段」の一例を構成しているのである。また、トルク検出用コイル９０と温度検出回路９８とが互いに共同して「温度センサ」の一例を構成し、モータコントローラ９６の図５のＳ３およびＳ４を実行する部分が「初期発熱部温度取得手段」の一例を構成しているのである。
【００３９】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が多く、異なるのはモータ温度推定ルーチンと目標モータ電流値決定ルーチンのみであるため、それらルーチンのみについて詳細に説明し、共通する要素については同一の符号を使用することによって詳細な説明を省略する。
【００４０】
本実施形態においては、一連の操舵中のうち、操舵トルクがほとんど変化しない保舵の開始時が「基準時」とされている。さらに、保舵開始時には実モータ電流値Ｉact がほとんど変化しないと仮定することが可能であるとともに、保舵中における実モータ電流値Ｉact は保舵開始時における実モータ電流値Ｉact とほぼ等しいと推定することが可能であるという事実に着目することにより、保舵開始時における実モータ電流値Ｉact から、保舵中にモータ温度θM が初期モータ温度θM0から基準温度θREF まで上昇するまでに経過すると推定される時間が許容通電時間Ｔ0 として決定される。さらに、本実施形態においては、その決定された許容通電時間Ｔ0 の経過後に通電制限が開始され、それにより、モータ温度θM が上限温度θLIMIT を超えないようにされる。
【００４１】
このように、本実施形態においては、モータ温度θM が時間τの関数として想定される一方で、基準温度θREF が許容通電時間Ｔ0 として把握されるため、第１実施形態とは異なり、モータ温度推定ルーチンは用いられない。
【００４２】
図１１には、本実施形態における目標モータ電流値決定ルーチンがフローチャートで表されている。本ルーチンも繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ１０１において、モータ電流値センサ１１０から実モータ電流値Ｉact の今回値Ｉact (n) が取り込まれる。次に、Ｓ１０２において、その取り込まれた実モータ電流値Ｉact の今回値Ｉact (n) から前回値Ｉact (n-1) を引き算することにより、電流値変化ΔＩが算出される。その後、Ｓ１０３において、今回の実モータ電流値Ｉact (n) が実質的に０でないという条件と、その算出された電流値変化ΔＩの絶対値が０と実質的に等しいという条件とが同時に成立したか否かが判定される。保舵開始時であるか否かが判定されるのである。今回は、同時には成立しないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ１０１に戻る。その後、Ｓ１０１ないしＳ１０３の実行が繰り返されるうちに、それら２つの条件が同時に成立したと仮定すれば、Ｓ１０３の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１０４に移行する。
【００４３】
このＳ１０４においては、温度検出回路９８からコイル温度θC が取り込まれる。続いて、Ｓ１０５において、第１実施形態におけるＳ４と同様にして、その取り込まれたコイル温度θC に基づいて初期モータ温度θM0が推定される。その後、Ｓ１０６において、基準温度θREF から、その推定された初期モータ温度θM0を引き算することにより、モータ温度θM が初期モータ温度θM0から上昇することが許容される量である許容温度上昇量Δθが決定される。
【００４４】
続いて、Ｓ１０７において、許容通電時間Ｔ0 が決定される。本実施形態においては、許容通電時間Ｔ0 と、許容温度上昇量Δθと、保舵開始時における実モータ電流値Ｉact との関係がテーブル，マップ，関数式等の形態で前記ＲＯＭに記憶されており、その関係に従い、上記決定された許容温度上昇量Δθと、保舵開始時における実モータ電流値Ｉact とから、許容通電時間Ｔ0 が決定される。また、本実施形態においては、その関係が、図１２にグラフで示すように、許容温度上昇量Δθが少ないほど許容通電時間Ｔ0 が短くなるとともに、保舵開始時における実モータ電流値Ｉact が大きいほど許容通電時間Ｔ0 が短くなるように設定されている。
【００４５】
その後、Ｓ１０８において、保舵開始時からの経過時間Ｔが０に初期化される。続いて、Ｓ１０９において、その時間Ｔの最新値が、上記決定された許容通電時間Ｔ0 以上であるか否かが判定される。今回は、許容通電時間Ｔ0 以上でないから、判定がＮＯとなり、Ｓ１１０において、時間Ｔの最新値に周期ΔＴが加算されることにより、時間Ｔの最新値が更新される。その後、Ｓ１１１において、基準モータ電流値ＩREF の最新値がＲＡＭから取り込まれ、その取り込まれた基準モータ電流値ＩREF がそのまま目標モータ電流値Ｉ* の最新値とされる。その目標モータ電流値Ｉ* はＲＡＭに記憶される。続いて、Ｓ１０９に戻る。
【００４６】
Ｓ１０９ないしＳ１１１の実行が繰り返されるうちに時間Ｔの最新値が許容通電時間Ｔ0 以上となったと仮定すると、Ｓ１０９の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１１２において、通電制限が行われる。具体的には、基準モータ電流値ＩREF の最新値がＲＡＭから取り込まれ、その取り込まれた基準モータ電流値ＩREF に、０より大きく、１より小さい補正係数ｋ（定数）が掛け算される。その掛け算された結果が目標モータ電流値Ｉ* の最新値とされる。その目標モータ電流値Ｉ* はＲＡＭに記憶される。
【００４７】
その後、Ｓ１１３において、モータ電流値センサ１１０から実モータ電流値Ｉact が取り込まれるとともに、その取り込まれた実モータ電流値Ｉact が実質的に０であることが設定回数連続したか否かが判定される。一連の保舵が終了したか否かが判定されるのである。今回は、実モータ電流値Ｉact が実質的に０であることが設定回数連続してはいないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ１１２に戻るが、今回は、設定回数連続したと仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００４８】
図１３には、基準モータ電流値ＩREF と目標モータ電流値Ｉ* との関係が時間τと共に変化する様子がグラフで表されている。保舵が開始されると、そのときの実モータ電流値Ｉact と許容温度上昇量Δθとに基づいて許容通電時間Ｔ0 が決定され、保舵開始時から許容通電時間Ｔ0 が経過すると、目標モータ電流値Ｉ* が基準モータ電流値ＩREF より小さくされる。モータ４０の通電が制限されるのであり、それにより、モータ温度θM が上限温度θLIMIT を超えることが回避される。
【００４９】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、モータコイル５０が「発熱部」の一例を構成し、モータコントローラ９６の図７の基準モータ電流値決定ルーチン，図１１の目標モータ電流値決定ルーチンのＳ１１１および図９のモータ駆動ルーチンを実行する部分がトルク検出装置８０およびモータ電流値センサ１１０と共同して「制御装置」の一例を構成し、図１１の目標モータ電流値決定ルーチンのＳ１０１ないしＳ１１０，Ｓ１１２およびＳ１１３を実行する部分が「通電制限装置」の一例を構成しているのである。また、モータコントローラ９６の図１１のＳ１０１ないしＳ１０７を実行する部分が「許容通電時間決定手段」の一例を構成し、モータコントローラ９６の図１１のＳ１０８ないしＳ１１０，Ｓ１１２およびＳ１１３を実行する部分が「通電制限手段」の一例を構成しているのである。また、トルク検出用コイル９０と温度検出回路９８とが互いに共同して「温度センサ」の一例を構成し、モータコントローラ９６の図５のＳ３およびＳ４を実行する部分が「初期発熱部温度取得手段」の一例を構成しているのである。
【００５０】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。ただし、本実施形態は第２実施形態と共通する要素が多く、異なるのは目標モータ電流値決定ルーチンのみであるため、このルーチンのみについて詳細に説明し、他の要素については同一の符号を使用することによって詳細な説明を省略する。
【００５１】
第２実施形態においては、一連の保舵時にそれの開始時に一回限り、許容通電時間Ｔ0 が決定されるようになっているが、本実施形態においては、さらに、その一連の保舵の継続中であって、実モータ電流値Ｉact に基準値以上の時間的変化が生じた変化発生時に、保舵開始時からその変化発生時までの実モータ電流値Ｉact の積分値に基づいて実モータ温度θM の保舵開始時からの上昇量Δθが推定される。さらに、その推定された上昇量Δθと初期モータ温度θM0との和と、変化発生時における実モータ電流値Ｉact とに基づき、その変化発生時から、実モータ温度θM0が基準温度θREF に到達するまでに経過すると推定される時間が第２の許容通電時間Ｔ0 として決定される。
【００５２】
図１４には、本実施形態における目標モータ電流値決定ルーチンがフローチャートで表されている。本ルーチンにおいては、まず、Ｓ２０１において、第２実施形態におけるＳ１０１ないしＳ１０３と同様にして、一連の保舵が開始されたか否かが判定される。今回は、開始されたと仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、その後、Ｓ２０２ないしＳ２０５が、第１実施形態におけるＳ１０４ないしＳ１０７と同様にして実行される。
【００５３】
続いて、Ｓ２０６において、Ｓ１０８と同様に、時間Ｔが０にリセットされ、その後、Ｓ２０７において、時間Ｔの現在値が、上記Ｓ２０５において決定された許容通電時間Ｔ0 以上となったか否かが判定される。今回は、許容通電時間Ｔ0 以上にはなっていないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ２０８において、実モータ電流値Ｉact の今回値Ｉact (n) の前回値Ｉact (n-1) からの変化ΔＩが基準値Ａ以上であるか否かが判定される。今回は、基準値Ａ以上でないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ２０９およびＳ２１０が第１実施形態におけるＳ１１０およびＳ１１１と同様に実行される。その後、Ｓ２０７に戻る。
【００５４】
Ｓ２０７ないしＳ２１０の実行が繰り返されるうちに変化ΔＩが基準値Ａ以上となったと仮定すれば、Ｓ２０８の判定がＹＥＳとなり、Ｓ２１１において、実モータ電流値Ｉact につき、Ｓ２０１の判定がＹＥＳとなったとき（保舵開始時）から、Ｓ２０８の判定がＹＥＳとなったとき（変化発生時）までの積分値が演算されるとともに、その演算された積分値に基づき、実モータ温度θM の、保舵開始時から変化発生時までの上昇量Δθact が推定される。この推定は、Ｓ２０３に準じて行われる。
【００５５】
その後、Ｓ２１２において、実モータ温度θM の変化発生時における温度が、前記初期モータ温度θM0と、上記推定された上昇量Δθact との和として推定されるとともに、その推定モータ温度を前記基準温度θREF から差し引くことにより、許容温度上昇量Δθが決定される。続いて、Ｓ２０５に戻り、その決定された許容温度上昇量Δθと、変化発生時における実モータ電流値Ｉact とに基づき、図１２にグラフで表されている関係に従い、新たな許容通電時間Ｔ0 が決定される。その後、Ｓ２０６において、時間Ｔが０にリセットされる。以後、Ｓ２０７以下のステップが上記と同様に実行される。
【００５６】
その後、時間Ｔの現在値が最新の許容通電時間Ｔ0 以上となったと仮定すれば、Ｓ２０７の判定がＹＥＳとなり、Ｓ２１３およびＳ２１４が第１実施形態におけるＳ１１２およびＳ１１３と同様にして実行される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００５７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および発明の効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した形態で本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である電動パワーステアリング装置のハードウェア構成を示す正面断面図である。
【図２】図１におけるギヤボックス６０を取り出して拡大して示す正面断面図である。
【図３】図１の電動パワーステアリング装置に設けられたトルク検出装置８０を示す電気回路図である。
【図４】図１の電動パワーステアリング装置のソフトウェア構成を示すブロック図である。
【図５】図４のコンピュータ１００により実行されるモータ温度推定ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図５のモータ温度推定ルーチンにおいて用いられるコイル温度θC と初期モータ温度θM0との関係を示すグラフである。
【図７】図４のコンピュータ１００により実行される基準モータ電流値決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】図４のコンピュータ１００により実行される目標モータ電流値決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】図４のコンピュータ１００により実行されるモータ駆動ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】図１の電動パワーステアリング装置におけるモータ電流値Ｉ，コイル温度θC およびモータ温度θM が時間τと共に推移する様子を説明するためのグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態である電動パワーステアリング装置のコンピュータにより実行される目標モータ電流値決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】図１１の目標モータ電流値決定ルーチンにおいて用いられる許容温度上昇量Δθと保舵開始時における実モータ電流値Ｉact と許容通電時間Ｔ0 との関係を示すグラフである。
【図１３】図１１の目標モータ電流値決定ルーチンの実行によりモータ電流値Ｉが時間τと共に変化する様子を説明するためのグラフである。
【図１４】本発明の第３実施形態である電動パワーステアリング装置のコンピュータにより実行される目標モータ電流値決定ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
４０  モータ
５０  モータコイル
８０  トルク検出装置
９０  トルク検出用コイル
９６  モータコントローラ
９８  温度検出回路
１００  コンピュータ
１１０  モータ電流値センサ
【図１】
0003715136.tif 000002
【図２】
0003715136.tif 000003
【図３】
0003715136.tif 000004
【図４】
0003715136.tif 000005
【図５】
0003715136.tif 000006
【図６】
0003715136.tif 000007
【図７】
0003715136.tif 000008
【図８】
0003715136.tif 000009
【図９】
0003715136.tif 000010
【図１０】
0003715136.tif 000011
【図１１】
0003715136.tif 000012
【図１２】
0003715136.tif 000013
【図１３】
0003715136.tif 000014
【図１４】
0003715136.tif 000015