(57)【要約】【課題】外気温度と温度センサ温度とをモニタすることにより事前に電流を制御することにより、外気温度が高い場合に予め電流制限をかけることにより、急激なアシスト力の低下を防ぎ、モータの過熱保護を防止するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置を提供する。【解決手段】車両のステアリング系に操舵補助力を付与するモータを有し、ハンドルの操舵力を検出するトルクセンサの出力値等によって演算された電流指令値に基づいて前記モータ制御する電流制御部をコントロールユニットに備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記コントロールユニットに装着された温度センサと、エンジンルーム内に設置された外気温度センサと、前記温度センサ及び前記外気温度センサの温度に基づいて過熱保護のゲインを演算するゲイン演算部とを具備し、温度モータマップによりゲインを求め、前記ゲインにより前記電流指令値を修正する。【選択図】図１
2006335263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリング系に操舵補助力を付与するモータを有し、ハンドルの操舵力を検出するトルクセンサの出力値等によって演算された電流指令値に基づいて前記モータを制御する電流制御部をコントロールユニットに備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記コントロールユニットに装着された温度センサと、エンジンルーム内に設置された外気温度センサと、前記温度センサ及び前記外気温度センサの温度に基づいて過熱保護のゲインを演算するゲイン演算部とを具備し、前記ゲイン演算部からのゲインを前記電流指令値に乗じて前記モータを制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
前記ゲイン演算部が温度モータマップにより前記ゲインを演算するようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項３】
前記温度センサの温度及び外気温度の増加割合により決定される係数を用いた演算式により前記電流指令値を修正するようになっている請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリング系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に外気温度とコントロールユニットの温度をモニタし、過熱保護のために電流指令値のゲインを変化させてモータを制御する電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。
【０００３】
ここで先ず、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図５に示して説明する。
【０００４】
操向ハンドル１の軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４Ａ及び４Ｂ、ピニオンラック機構５を経て、操向車輪のタイロッド６に連結されている。軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介して軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット３０には、バッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が供給され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと、車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。
【０００５】
このような電動パワーステアリング装置の制御装置では、こまめな操舵が長時間繰り返されたりすると、モータに大電流が連続して流れることになり、モータが過熱して発煙したり、匂いを出したり、更には焼損するなどといった不具合発生の可能性もあった。
【０００６】
このようなモータの過度の使用等による発熱を防止したり、モータを保護する目的から、モータに温度センサを配設し、温度保護制御を行うことが容易に考えられるが、車両用の電動パワーステアリング装置の制御装置においては取り付け場所等の制限が多く、安易にモータに温度センサを取り付けることは難しかった。
【０００７】
そこで、特開２００３−２８４３７５号公報（特許文献１）に記載の制御装置では、モータ内に温度センサを組み込むことなく、モータのハウジング、ステータ、コイルなどのモータ温度を正確に検出することが可能なモータ温度推定装置を設け、この温度推定装置によって推定されたモータのコイル温度に応じてモータに流れる電流を制限し、モータのコイルの温度上昇を的確に抑制するモータ制御装置を提供している。
【０００８】
また、特開２００４−８２７５７号公報（特許文献２）に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置では、電動パワーステアリング装置の制御部に温度センサとモータ電流検出部を設け、モータ電流検出部で検出されたモータ電流から制御部の温度を推定し、その制御部の推定温度と温度センサが検出する温度に基づいて電動パワーステアリング装置のモータへ流すモータ電流の目標電流を制限すると共に、推定温度が上昇しているときのみ推定温度と温度センサの検出値とを比較することにより温度センサの故障を検知している。このため、センサの数を少なくすることができる。また、モータ電流検出部によって検出されるモータ電流から直接温度を推定しているので、制御部の温度と温度センサによって検出される温度との食い違いが生じてしまうということがなくなる。
【０００９】
更に、特開２００４−２６８６７１号公報（特許文献３）に記載の電動パワーステアリング装置では、モータに流れる電流を検知することにより電動パワーステアリング装置の温度を推定し、その推定温度と、温度センサの検出温度から得られる仮想温度のうち高い方に基づいてモータの出力制限を行うため、電動パワーステアリング装置における駆動回路などの発熱体の過熱を防止し、駆動回路などの発熱体の過熱から確実に保護することができる。
【００１０】
更にまた、特開２００２−５９８５９号公報（特許文献４）に記載の電動パワーステアリング装置では、モータ制御装置のモータ回転速度推定部が電流センサにより検出される駆動電流、電圧センサにより検出される駆動電圧およびモータの固有抵抗値に基づいてモータの回転速度を推定しており、モータ温度検出手段がモータの温度を直接または間接的に検出し、抵抗値温度補正部がモータ温度検出手段により検出されるモータの温度に応じてモータの固有抵抗値を温度補正している。その結果、モータ回転速度推定部は、抵抗値温度補正部により温度補正されたモータの固有抵抗値に基づいてモータの回転速度を的確に推定する。
【特許文献１】特開２００３−２８４３７５号公報
【特許文献２】特開２００４−８２７５７号公報
【特許文献３】特開２００４−２６８６７１号公報
【特許文献４】特開２００２−５９８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来技術ではモータの温度やスイッチング素子の温度は、温度センサ若しくは温度推定手段によって検出しており、各電子部品あるいはモータと密着しているわけではない。このため、各電子部品あるいはモータに流れる電流により発生するジュール熱によって生じる温度変化は、電流が流れている部分から温度センサの位置まで熱伝導によって伝わることにより温度が変化するので、実際の各電子部品あるいはモータの温度の検出が遅れ、実際の各電子部品あるいはモータの実際の温度と温度センサによって検出若しくは推定される温度との間に食い違いが生じてしまうという問題がある。
【００１２】
また、現状の制御では、温度センサとしてのサーミスタの温度が８５℃を超えると、過熱保護の制御によりアシスト力が急激に下がるために、操舵フィーリングに影響を及ぼす可能性がある。また、現在の過熱保護の制御の場合、最大電流値近傍まで復帰するのに多くの時間を必要とするために、一旦過熱保護の制御が掛かってしまうとアシスト力が滑らかに戻らなくなるという問題がある。更に、広い温度範囲を保証するために必要以上に過熱保護が動作するようになっており、また、コントロールユニットが車室内にあり、モータがエンジン内にある場合、コントロールユニットとモータとの間で温度差が生じてしまう問題もある。
【００１３】
本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、外気温度とコントロールユニットの温度センサ温度とをモニタすることにより通常の使用方法を考慮して事前に電流を制御することにより、外気温度が高い場合に予め電流制限をかけることにより、急激なアシスト力の低下を防ぎ、モータの過熱保護を効率的に防止するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、車両のステアリング系に操舵補助力を付与するモータを有し、ハンドルの操舵力を検出するトルクセンサの出力値等によって演算された電流指令値に基づいて前記モータ制御する電流制御部をコントロールユニットに備えた電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記コントロールユニットに装着された温度センサと、エンジンルーム内に設置された外気温度センサと、前記温度センサ及び前記外気温度センサの温度に基づいて過熱保護のゲインを演算するゲイン演算部とを設け、前記ゲイン演算部からのゲインを前記電流指令値に乗じて前記モータを制御することにより達成される。
【００１５】
また、本発明の上記目的は、前記ゲイン演算部が温度モータマップにより前記ゲインを演算することにより、或いは前記温度センサの温度及び外気温度の増加割合により決定される係数を用いた演算式により前記電流指令値を修正することにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、外気温度と温度センサ温度とをモニタして事前に電流を制限若しくは制御するようにしているので、急激なアシスト力の低下を防ぐことができる。
【００１７】
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、温度モニタによりモータ電流を制限しているので、モータの過熱保護を確実にかつ効率的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、外気温度とコントロールユニットに設けられた温度センサの温度とをモニタして事前に電流（電流指令値）を制御しているので、急激なアシスト力の低下を防ぐと共に、モータの過熱保護を防止することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施例を示すブロック構成図であり、アシスト力を付与するモータ２０を制御するコントロールユニット（コントローラ）の構成を示している。
【００２１】
図１を参照してコントロールユニットの機能及び動作を説明すると、トルクセンサ（図示せず）で検出された操舵トルク値Ｔ及び車速センサ（図示せず）で検出された車速Ｖは、電流指令値Ｉｍを演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルク値Ｔ及び車速Ｖに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｍを決定する。電流指令値Ｉｍは電流制限部３６に入力され、最大電流を制限された電流指令値が減算器３９に入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｏｕｔとの偏差Ｅ（Ｉｍ−Ｉｏｕｔ）が演算され、その偏差Ｅにより、操舵動作の特性改善と駆動のためのモータ駆動回路３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｏｕｔはモータ電流検出回路３８で検出され、減算器３９にフィードバックされる。モータ駆動回路３７は駆動素子としてＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのＨブリッジ回路で構成されている。
【００２２】
コントロールユニットには温度センサ（例えばサーミスタ）３２が装着され、温度センサ３２からの温度信号Ｔｈ１がＥＣＵ温度推定手段３３に入力されている。ＥＣＵ温度推定手段３３は、温度センサ３２からの温度信号Ｔｈ１を入力し、コントロールユニットの温度の推定と温度センサ３２の故障の診断を行い、推定温度信号Ｔｈ２をゲイン演算部３５に入力する。また、外気温度を計測する外気温度センサ３４が設けられており、外気温度センサ３４で計測された外気温度信号Ｔｈ３がゲイン演算部３５に入力されている。更に、電流制限部３６は、ゲイン演算部３５からのゲイン信号Ｇｏｕｔを入力し、電流指令値Ｉｍを制限して減算器３９に入力する。
【００２３】
このような構成において、その動作を図２のフローチャートを参照して、単純にゲインを変化させる場合について説明する。
【００２４】
ゲイン演算部３５は先ず、温度センサ３２による推定温度信号Ｔｈ２と外気温度センサ３４による外気温度信号Ｔｈ３との合計温度が閾値ａ以上か否かを判定し（ステップＳ１０）、温度センサ３２による推定温度信号Ｔｈ２と外気温度センサ３４による外気温度信号Ｔｈ３との合計温度が閾値ａ未満の場合、ゲイン演算部３５から出力されるゲイン信号Ｇｏｕｔは一定となる（ステップＳ１１）。また、上記ステップＳ１０において、温度センサ３２による推定温度信号Ｔｈ２と外気温度センサ３４による外気温度信号Ｔｈ３との合計温度が閾値ａ以上となった場合、Ｇｏｕｔ＝ａ／（外気温度＋温度センサ推定値）において、分母である（外気温度＋温度センサ推定値）の上昇率によりゲイン信号Ｇｏｕｔの減少割合を求める（ステップＳ１２）。ここで想定している設定値は、温度センサ３２としてサーミスタを用いた場合、コントロールユニットの過熱保護に係る温度が８５℃であるため、そこからマージンを考慮して−５℃した値として、ａ＝８０としている。しかし、実際は、閾値ａを可変としても支障はない。
【００２５】
ステップＳ１２は、予め用意した温度モータマップを使用して演算しても良い。ゲイン演算部３５から出力されるゲイン信号Ｇｏｕｔによって、電流制限部３６は電流指令値Ｉｍを制限する。
【００２６】
次に、電流指令値Ｉｍにゲイン演算部３５からのゲインＧｏｕｔを乗算して修正する場合の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００２７】
先ずＣＰＵ等の制御部は、各温度が各保証温度の半分を超過しているか否かを判定する（ステップＳ２０）。即ち、温度センサ推定値（Ｔｈ２）／コントロールユニット動作保証温度＞０．５か否かを判定するか、又は外気温度（エンジン室内温度；Ｔｈ３）／ラック保証温度＞０．５か否かを判定する。なお、コントロールユニット動作保証温度とラック保証温度は予め設定されている。上記判定の結果、いずれの式も半分（０．５）を超過しない場合は、温度が正常であると判断して通常のアシスト動作となる（ステップＳ２１）。なお、本例では設定された保証温度の半分（０．５）で判定しているが、その数値は適宜変更可能である。
【００２８】
上記ステップＳ２０において、いずれか若しくは両方の温度が保証温度の半分を超過すると、ゲイン減少（修正）のための係数ｍを演算する（ステップＳ２２）。本発明では、過熱保護にかかる値に対してラック保証温度、温度センサ推定値及び外気温度（エンジン室内温度）の合計温度の増分を見ており、ラック保証温度、温度センサ推定値及び外気温度の合計温度をコントロールユニットの過熱保護に移行する閾値ａで除算した値を減少割合に相当する係数ｍとして演算する。その後、アシストマップ等で演算された本来の値である電流指令値Ｉｍに対して、（１０−ｍ）／１０を乗じた値を係数にて変化させた後の電流指令値を電流指令値Ｉｏｕｔとして出力し、減算器３９に入力する（ステップＳ２３）。
【００２９】
本発明では上述のようにして電流指令値Ｉｍを修正しており、その結果図４に示すようにモータ電流特性が減少する。図４において、横軸は入力トルクを示し、縦軸はモータ電流を示しており、特性Ａは通常の電流特性であり、本発明の電流指令値Ｉｍの修正により、電流特性がＢに示すように約８０％に低減された。
【００３０】
なお、本発明は車両以外の各種装置に搭載されたモータにも適用される。また、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の動作例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の動作例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の入力トルク対モータ電流の特性例を示す図である。
【図５】一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１          操向ハンドル
２          軸
３          減速ギア
４Ａ、４Ｂ  ユニバーサルジョイント
５          ピニオンラック機構
６          タイロッド
１０        トルクセンサ
１１        イグニションキー
１２        車速センサ
１４        バッテリ
２０        モータ
３０        コントロールユニット
３１        電流指令値演算部
３２        温度センサ（サーミスタ）
３３        ＥＣＵ温度推定手段
３４        外気温度センサ
３５        ゲイン演算部
３６        電流制限部
３７        モータ駆動回路
３８        モータ電流検出回路
３９        減算器
【図１】
2006335263.tif 000003
【図２】
2006335263.tif 000004
【図３】
2006335263.tif 000005
【図４】
2006335263.tif 000006
【図５】
2006335263.tif 000007