(57)【要約】【課題】簡単な制御プログラムで温度センサを用いずにパワーアシストモータおよびコントローラの温度を推定して過熱保護を図る装置を提供する。【解決手段】発熱量算出部１０１は、供給電流に基づいてモータ８２の発熱量Ｑを算出する。発熱量Ｑの積算値である温度推定値Ｔに対応する電流上限値を設定した電流上限マップ１０８と、温度推定値Ｔに対応するレシオを設定したレシオマップ１０５とを有し、２つのマップ１０５、１０８を使用して決定された制限電流値のうち小さい方でモータ８２の通電を制限する。発熱量算出部１０１は、発熱補正項と、発熱量の積算値Ｔｄとモータ周囲温度Ｔｍとの差の関数を減算項として算出する放熱補正項とからなる発熱量算出式を含む。モータコントロールユニット９３との温度相関が高いモータ周囲温度Ｔｍが、比較温度以上となった場合には、発熱量算出式から放熱補正項を削除した算出式で発熱量Ｑを算出する。【選択図】図１
2011098625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ（８２）と、該モータ（８２）への供給電流（Ｉ）を予定の上限値以内で制御するモータコントローラ（９３）と、
前記供給電流（Ｉ）に基づいて前記モータ（８２）の発熱量（Ｑ）を算出する発熱量算出部（１０１）と、
前記発熱量（Ｑ）を積算して積算温度（Ｔｄ）を得る積算部（１０３）と、
積算温度（Ｔｄ）に初期温度（Ｔ０）を加算して温度推定値（Ｔ）を算出する加算部（１０４）と、
前記温度推定値（Ｔ）に対応する電流上限値を設定した電流上限マップ（１０８）と、
前記温度推定値（Ｔ）に対応する前記モータ（８２）の電流制限割合を設定したレシオマップ（１０５）と、
前記電流上限マップ（１０８）および前記レシオマップ（１０５）を使用して決定された制限電流値のうち小さい方を選択して前記モータ（８２）の通電を制限する選択部（１０９）とを具備する過熱保護装置において、
前記発熱量算出部（１０１）は、
発熱補正項と、前記積算温度（Ｔｄ）とモータ周囲温度（Ｔｍ）との差に放熱係数（Ｋｄｎ）を乗算した値を減算項として算出する放熱補正項とからなる発熱量算出式を含み、
モータ周囲温度（Ｔｍ）が、予め設定された第１の比較温度以上となった第１ケースでは、前記発熱量算出式から放熱補正項を削除した算出式で発熱量（Ｑ）を算出し、前記モータ（８２）の通電の制限を大きくするように構成されていることを特徴とする過熱保護装置。
【請求項２】
前記発熱量算出部（１０１）が、前記モータ周囲温度（Ｔｍ）が前記比較温度未満であって、かつ前記温度推定値（Ｔ）が、予め設定された第２の比較温度以上である第２ケースでも、前記発熱量算出式から放熱補正項を削除した算出式で発熱量（Ｑ）を算出するように構成されているとともに、
前記第２ケースで使用される算出式の発熱補正項の発熱係数（Ｋｕｐ２）を、前記第１ケースで使用される算出式の発熱係数（Ｋｕｐ３）より大きい値としたことを特徴とする請求項１記載の過熱保護装置。
【請求項３】
モータ（８２）と、該モータ（８２）への供給電流（Ｉ）を予定の上限値以内で制御するモータコントローラ（９３）とを含む装置の過熱保護装置において、
前記供給電流（Ｉ）に基づいて前記モータ（８２）の発熱量（Ｑ）を算出する発熱量算出部（１０１）と、
前記発熱量（Ｑ）を積算して積算温度（Ｔｄ）を得る積算部（１０３）と、
積算温度（Ｔｄ）に初期温度（Ｔ０）を加算して温度推定値（Ｔ）を算出する加算部（１０４）と、
前記温度推定値（Ｔ）に対応する電流上限値を設定した電流上限マップ（１０８）と、
前記温度推定値（Ｔ）に対応する前記モータ（８２）の電流制限割合を設定したレシオマップ（１０５）と、
前記電流上限マップ（１０８）および前記レシオマップ（１０５）を使用して決定された制限電流値のうち小さい方を選択して前記モータ（８２）の通電を制限する選択部（１０９）とを具備し、
前記発熱量算出部（１０１）は、
発熱補正項と、前記積算温度（Ｔｄ）とモータ周囲温度（Ｔｍ）との差に放熱係数（Ｋｄｎ）を乗算した値を減算項として算出する放熱補正項とからなる発熱量算出式を含み、
前記温度推定値（Ｔ）が、予め設定された第３の比較温度以上となった場合には、前記発熱量算出式から放熱補正項を削除した算出式で発熱量（Ｑ）を算出するように構成されていることを特徴とする過熱保護装置。
【請求項４】
前記モータ（８２）が、不整地走行車両のパワーステアリング用パワーアシストモータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の過熱保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過熱保護装置に関し、特に、モータの通電電流による発熱量から推定したモータ温度に従って電流を制限し、モータおよびモータ周辺装置を過熱から保護する過熱保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーハンドルやステアリングホイール等でステアリングシャフトを回転させて車両を操舵する装置において、該ステアリングシャフトに電動モータで回動補助力を付与して操舵力を軽減させる電動パワーステアリングシステムが知られる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電動モータの過熱を防止するため、モータの巻線温度を推定し、その推定温度に基づいてモータの温度保護制御を行う電動パワーステアリング装置の制御装置が記載されている。
【０００４】
一般に、モータの巻線温度を推定する場合、ジュールの法則に従い、巻線を流れる電流値Ｉと巻線の抵抗値Ｒを利用する。すなわち、通電時間ｔの間に累積される発熱量Ｑは、Ｑ＝Ｉ２×Ｒ×ｔ…（式１）で算出される。
【０００５】
この式１により温度を推定できる発熱量Ｑは算出されるが、さらに正確に温度を推定するためには、放熱量も考慮しなければならない。次式２は、放熱量補正項としての定数ａを含む熱量の累積値Ｔを算出する推定式である。
【０００６】
累積値Ｔ＝Σ（Ｋ×Ｉ２−ａ）…（式２）。この式２は、パワーステアリング装置が作動して電動モータに通電されたときの発熱量を通電時間分積算して温度を推定する式であり、放熱量として定数ａを減算している。式２おける定数ａは、温度を高めに見積もって温度保護を確実にするため、巻線の最高温度で通電を停止した時に最高温度から常温に戻るまでの時間より長い時間で累積値Ｔがゼロに戻るよう、ごく小さい値を設定する。定数ａが大きすぎると、累積値Ｔが小さくなる傾向が大となり、巻線温度を低く見積もり易くなるためである。定数ａにより、通電が長時間行われない場合、累積値Ｔはゼロに復帰する。なお、式２において、係数Ｋは積算係数であり、計算値を実測値に近づけるように予め実験によって求める数値である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−５４４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記式２を使用すれば、温度センサを使用することなく電動モータの温度を推定でき、この推定温度が予め設定した温度以上になれば、電動モータへの電流供給を減少または停止することによって電動モータの保護が図られる。
【０００９】
ここで、電子式パワーステアリング装置では、通電による発熱部位がモータ（モータの巻線やブラシ）に限らず、モータを制御するモータコントローラ（特に、ＦＥＴなどの電子部品）等、周辺装置にも及ぶので、これら全てが過熱保護の対象となる。そして、複数の要素または部品（以下、統合して「部品」という）を全て過熱保護対象とする場合、これら部品毎の発熱・放熱特性を考慮する必要がある。つまり、部品毎に熱容量が異なるので、ヒートマスが小さいＦＥＴやモータブラシ等の部品は早く発熱し、早く放熱するし、ヒートマスが大きいリレーやコンデンサ等の部品はゆっくりと発熱し、ゆっくりと放熱する。
【００１０】
そこで、このような熱容量の相違による発熱・放熱特性を考慮し、全ての実際の部品温度を下回らないように推定温度を決定しなければならない。つまり、推定温度は、発熱時には全ての部品の温度上昇より早めに上昇し、放熱時には全ての部品の温度降下よりゆっくりと降下するように決定することが好ましい。
【００１１】
そこで、各部品の熱容量が異なっていることを考慮して、適切に推定温度を決定することが望まれる。
【００１２】
本発明の目的は、モータおよびモータの周辺装置を過熱から防止するうえで、ヒートマスが異なる部品の発熱特性に応じてモータの周囲温度により発熱量の演算を効率的に切り替えることによる過熱防止を図る過熱保護装置を提供することにある。
【００１３】
より詳細には、モータの温度と周囲温度との差によって変動する放熱量の影響を考慮して、効率的にモータの温度を推定してモータの過熱防止を図ることができる過熱保護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】
上記課題を解決するための本発明は、モータと、該モータへの供給電流を予定の上限値以内で制御するモータコントローラと、前記供給電流に基づいてモータの発熱量を算出する発熱量算出部と、前記発熱量を積算して積算温度を得る積算部と、積算温度に初期温度を加算して温度推定値を算出する加算部と、前記温度推定値に対応する電流上限値を設定した電流上限マップと、前記温度推定値に対応する前記モータの電流制限割合（レシオ）を設定したレシオマップと、前記電流上限マップおよび前記レシオマップを使用して決定された制限電流値のうち小さい方を選択して前記モータの通電を制限する選択部とを具備する過熱保護装置において、前記発熱量算出部は、発熱補正項と、前記積算温度とモータ周囲温度との差に放熱係数を乗算した値を減算項として算出する放熱補正項とからなる発熱量算出式を含み、モータ周囲温度が、予め設定された第１の比較温度以上となった第１ケースでは、前記発熱量算出式から放熱補正項を削除した算出式で発熱量を算出し、前記モータ（８２）の通電の制限を大きくするように構成されている点に第１の特徴がある。
【００１５】
また、本発明は、モータ周囲温度が前記比較温度未満であって、かつ前記温度推定値が、予め設定された第２の比較温度以上である第２ケースでも、前記発熱量算出式から放熱補正項を削除した算出式で発熱量を算出するように前記発熱量算出部が構成されているとともに、前記第２ケースで使用される算出式の発熱補正項の発熱係数を、前記第１ケースで使用される算出式の発熱係数より大きい値とした点に第２の特徴がある。
【００１６】
また、本発明は、発熱量算出部と、積算部と、加算部と、電流上限マップと、レシオマップと、電流上限マップおよびレシオマップを使用して決定された制限電流値のうち小さい方を選択して前記モータの通電を制限する選択部とを、第１の特徴を有する発明と同様に具備し、前記発熱量算出部は、発熱補正項と、積算温度とモータ周囲温度との差に放熱係数を乗算した値を減算項として算出する放熱補正項とからなる発熱量算出式を含み、温度推定値が、予め設定された第３の比較温度以上となった場合には、前記発熱量算出式から放熱補正項を削除した算出式で発熱量を算出するように構成されている点に第３の特徴がある。
【００１７】
また、本発明は、前記モータが、不整地走行車両のパワーステアリング用パワーアシストモータである点に第４の特徴がある。
【発明の効果】
【００１８】
第１の特徴を有する本発明によれば、モータが長時間駆動され、モータコントローラやモータの温度推定値であるモータ周囲温度が、設定されている比較温度より高い場合は、ヒートマスの大きいリレーやコンデンサ等が発熱している状態であり、放熱補正項を削除した算出式で発熱量を実際よりも高めに演算することで比較的高めの温度推定値に従ってマップを検索し、電流制限値を決定する。
【００１９】
このように、本発明は、モータの周囲温度が高いときは、ヒートマスの大きい部品が発熱していることに着目し、モータの通電電流のみで発熱量を算出し、制限電流を決定するので、モータの通電電流を早めに減少させることができる。
したがって、発熱量算出部で使用する発熱算出式の切り替えのみで、ヒートマスの大小による発熱量の違いを考慮した、効率的なモータおよびモータコントローラの過熱保護を行うことができ、複数の発熱量算出部を備えることがないので、過熱保護処理のためのプログラムを簡単化することができる。
【００２０】
第２の特徴を有する本発明は、熱容量が小さいモータの温度推定値が比較温度より高い場合は、熱容量が大きいモータコントローラよりも短時間で耐熱温度の上限に達することから、発熱係数を大きくして、発熱量の算出値が大きめになるようにしているので、過熱保護をより的確にできる。
【００２１】
第３の特徴を有する本発明によれば、電流上限マップが選択されて電流制限が行われている場合、温度推定値が比較温度より高いときには、発熱量が実際の値よりも高めになるように補正されるので、温度推定値および電流値が平衡状態にならないようにして、電流制限を行える。
【００２２】
第４の特徴を有する本発明によれば、パワーステアリングシステムを多用することが想定される不整地走行車両において、モータおよびモータコントローラを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング用制御装置内の目標電流制限部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の電動パワーステアリング用制御装置を組み込んだ鞍乗り型車両の左側面図である。
【図３】図２の要部拡大側面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】パワーアシストモータの側面断面図である。
【図６】パワーアシストモータの正面断面図である。
【図７】モータコントロールユニットの断面図である。
【図８】モータコントロールユニットの内部正面図である。
【図９】電動パワーステアリング用制御装置の要部機能を示すブロック図である。
【図１０】オフロード走行条件でのモータ温度シミュレーション結果である累積値Ｔとパワーアシストモータのブラシ部での実測温度ＴＢとを示す図である。
【図１１】パワーステアリング装置に含まれる部品の発熱・放熱特性を示す図である。
【図１２】モータに断続通電した場合の部品の発熱・放熱特性を示す図である。
【図１３】共通算出式によって算出された推定温度の変化を示す図である。
【図１４】モータに断続通電した場合の推定温度の変化を示す図である。
【図１５】参考例における目標電流制限部の詳細なブロック図（その１）である。
【図１６】参考例における目標電流制限部の詳細なブロック図（その２）である。
【図１７】参考例において周囲温度を補正する手段の機能を示すブロック図である。
【図１８】参考例における目標電流制限部の詳細なブロック図（その３）である。
【図１９】電流の平衡状態を回避することができる例に係る目標電流制限部の要部機能ブロック図である。
【図２０】オフロード走行時のモータ周囲温度とモータコントロールユニット内部のＦＥＴの温度を示す図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係る目標電流制限部の要部機能を示すブロック図である。
【図２２】発熱量算出部で使用される算出式の選択部の処理を示すフローチャートである。
【図２３】第２実施形態に係る発熱量算出部で使用する算出式の選択部の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る過熱保護装置付き電動パワーステアリング装置を組み込んだ鞍乗り型車両の左側面図である。鞍乗り型車両（以下、単に「車両」という）１は、小型軽量に構成された車体に、比較的大径の低圧バルーンタイヤである前輪２および後輪３を左右にそれぞれ備え、主に不整地での走行性能を高めたＡＴＶ(All Terrain Vehicle)である。
【００２５】
車体フレーム４の中央部には、原動機としてのエンジン５が搭載される。エンジン５は水冷単気筒エンジンであり、出力軸を車両１の前後方向に指向させて配置される。エンジン５の下部から前方に導出されたプロペラシャフト８ｆが、車体フレーム４の前部下側で前減速機構１１を介して前輪２に動力伝達可能に接続される。同様に、プロペラシャフト８ｒが、車体フレーム４の後部下側で後減速機構１２を介して後輪３に動力伝達可能に接続される。
【００２６】
エンジン５において、クランクケース６上に立設されるシリンダ部７の後部にはスロットルボディ１７が接続され、スロットルボディ１７の後部にはエアクリーナ１８が接続される。シリンダ部７には排気管１９が接続され、排気管１９の先端部は車体後部のサイレンサ２１に接続される。
【００２７】
車両１の車体上部の車幅方向中央前部には燃料タンク２２が設けられ、その後方には搭乗者用のシート２３が配置される。シート２３の下後方にはバッテリ９４が配置されている。燃料タンク２２の前部はステアリングシャフト２５を上下に延在可能とするため、後方に凹んだ凹部（図示せず）が形成される。ステアリングシャフト２５の上端部にはバー型のステアリングハンドル（以下、単に「ハンドル」という）２４が固定される。ステアリングシャフト２５の下部前方にはエンジン冷却用のラジエータ２６が配設され、ラジエータ２６の後方にはラジエータファン２９が設けられる。
【００２８】
車体フレーム４の前部には、車体前部を覆う車体カバー３１、前輪２の上方を覆うフロントフェンダ３２、並びにフロントプロテクタ３３およびフロントキャリア３４が取り付けられる。車体フレーム４の後部には、後輪３の上方を覆うリアフェンダ３５およびリアキャリア３６が取り付けられる。
【００２９】
図３は電動パワーステアリング装置を示す図２の要部拡大側面図である。ステアリングシャフト２５の上部および下端部は、車体フレーム４に接合された上部支持ブラケット５４および下端部支持ブラケット５５でそれぞれ支持される。電動パワーステアリング装置８０は、ステアリングシャフト２５の中間部に設けられたアクチュエータユニット８１と、アクチュエータユニット８１に一体化されたパワーアシストモータ８２を駆動制御する電子制御装置（ＥＣＵ）としてのコントロールユニット９３とからなる。パワーアシストモータ８２はアクチュエータユニット８１内に設けられるトルク検出手段としてのトルクセンサ９１の検出値に基づいて制御される。
【００３０】
ステアリングシャフト２５の下端部はアクチュエータユニット８１の入力軸８３に同軸で連結されるとともに、これらと同軸をなす出力軸８４が、軸受５５ａを介して下部支持ブラケット５５に支持される。入力軸８３および出力軸８４は、アクチュエータユニット８１のハウジング８５内において、トルクセンサ９１の一部であるトーションバー９２を介して互いに接続されている。
【００３１】
前輪２には、接地抵抗が作用しているので、ハンドル２４を右または左回りに操作すると、ハンドル２４に機械的に連結される入力軸８３と、前輪２に機械的に連結される出力軸８４との間に、相対回転力が生じる。その結果、トーションバー９２が捩れるので、この捩れ量に基づいてハンドル２４の操舵トルクを検出できる。操舵トルクの検出値はコントロールユニット９３に入力され、この検出値に応じてパワーアシストモータ８２が駆動される。
【００３２】
パワーアシストモータ８２が駆動されることにより、ハンドル２４を回動操作する際にステアリングシャフト２５（出力軸８４）を含むステアリング機構には、ハンドル２４からの操作力に加えてパワーアシストモータ８２からの補助力が付与されるので、ハンドル２４の操作力が相対的に軽減される。
【００３３】
図４は、出力軸８４の周辺拡大断面図である。図４において、左右一対のタイロッド７５は、車両１の幅方向に延び、それぞれ左右の前輪２に連結される。これらタイロッド７５の一端部（前輪２が連結される側と反対側の端部）は車体幅方向中央部でピットマンアーム８４ａに連結される。ピットマンアーム８４ａは出力軸８４にスプライン嵌合される。
【００３４】
ピットマンアーム８４ａは、下部支持ブラケット５５（図３参照）の直ぐ下方に位置しており、このピットマンアーム８４ａと軸受５５ａとでステアリングシャフト２５つまりハンドル２４の右または左周りの最大転舵位置を規定するハンドルストッパを構成している。すなわち、軸受５５ａの下側にはストッパ本体５５ｂが突設されるとともに、ピットマンアーム８４ａの左右前面には当接部８４ｂがそれぞれ形成されており、ハンドル２４が転舵角度０度の状態つまり車両直進状態から右または左回りに所定角度θ１回動したときに、当接部８４ｂがストッパ本体５５ｂの側部に当接し、それ以上のハンドル操作が規制された最大転舵状態となる。ストッパ本体５５ｂの側部に最大転舵検出手段としての最大転舵スイッチ１０（図９参照）がそれぞれ設けられる。
【００３５】
図５は、パワーアシストモータ８２の要部側面断面図、図６は同正面断面図である。パワーアシストモータ８２は、ハウジング８２ａと、ハウジング８２ａに嵌挿された軸受８２ｂで回動自在に支持されたモータ軸８２ｃと、モータ軸８２ｃに取り付けられたコミュテータ８２ｄと、ブラシホルダ８２ｅに保持されてコミュテータ８２ｄの外周に当接するようにばね８２ｆで付勢されたブラシ８２ｇとを備える。ブラシホルダ８２ｅは絶縁板８２ｈを介してハウジング８２ａに取り付けられる。
【００３６】
図７は、電動パワーアステアリング用制御装置（コントロールユニット）９３の断面図、図８は、蓋を取った状態のコントロールユニット９３の平面図である。コントロールユニット９３は、アルミダイキャスト製のケース９５と、ケース９５内に絶縁シート９６を介して配置されたスイッチング素子としての４個のＦＥＴ９７と、ＦＥＴ９７を取り付けた基板９８と、ケース９５に適合する樹脂製の蓋９９とからなる。ＦＥＴ９７は、熱伝導性の良好なアルミ製のケース９５に接合されて、熱容量が大きくなるように取り付けられている。
【００３７】
図９は、コントロールユニット９３の要部機能を示すブロック図である。コントロールユニット９３は、最大転舵スイッチ１０から入力される最大転舵検出信号並びにパワーアシストモータ８２へ供給される電圧および電流の値に基づいてステアリングシャフト２５の転舵角度を検出するとともに、検出された転舵角度に基づいてステアリングシャフト２５への操舵補助力を制御する。
【００３８】
コントロールユニット９３は、ステアリングシャフト２５の相対転舵角度（任意位置からの転舵角度）を算出する転舵角度算出部９３ｄと、最大転舵検出信号に基づいてステアリングシャフト２５の転舵基準位置（車体に対する転舵基準状態）を推定する基準位置推定部９３ｅとを有する。
【００３９】
目標ベース電流演算部９３ｆは、トルクセンサ９１による検出トルクと、前記相対転舵角度および転舵基準位置から知り得るステアリングシャフト２５の絶対転舵角度（転舵基準位置からの相対転舵角度）とに基づき、操舵補助力の基準となるモータ電流値である目標ベース電流値を算出する。目標ベース電流値の決定には車速をパラメータに加えるのが望ましい。目標ベース電流値は目標電流制限部９３ｂに入力される。
【００４０】
パワーアシストモータ８２に供給される電流を検出する電流センサ９３ａが設けられ、電流センサ９３ａによる検出電流値は目標電流制限部９３ｂおよび電流フィードバック制御部９３ｃに入力される。
【００４１】
目標電流制限部９３ｂは、パワーアシストモータ８２とモータ出力部９３ｈを過熱から保護するため、パワーアシストモータ８２に供給される電流の制限割合（レシオ）を決定するとともに、このレシオと目標ベース電流値とに基づいて制限された目標電流値を算出する。具体的には、パワーアシストモータ８２への供給電流に基づき、パワーアシストモータ８２のブラシ温度と、モータ出力部９３ｈのスイッチング回路を構成するＦＥＴの温度とを算出し、それらの温度に応じて目標電流値を算出する。なお、目標電流制限部９３ｂや温度推定に使用される算出式に関してはさらに後述する。
【００４２】
目標電流演算部９３ｇは目標電流制限部９３ｂから出力される目標電流値にイナーシャ補正やダンパ補正を加える。イナーシャ補正はトルクの変化量をパラメータとして目標電流値を補正する。モータイナーシャを考慮し、転舵開始時にハンドル２４を介して運転者が感じる重さを改善し、操舵フィーリングを向上させることができる。ダンパ補正はパワーアシストモータ８２の回転数をパラメータとして目標電流値を補正する。補正値は回転数の増大に伴って目標電流値を小さくする方向に設定される。ハンドル２４の手応えを適正化して操舵フィーリングを向上させることができる。
【００４３】
バッテリ９４からの電流はモータ出力部９３ｈを介してパワーアシストモータ８２に供給される。モータ出力部９３ｈは前記ＦＥＴ９７をブリッジ構成にしたスイッチング回路であり、入力されるＦＥＴ９７のオンデューティ指示値に応答してパワーアシストモータ８２へ供給する電流値を変化させる。電流フィードバック制御部９３ｃは、電流センサ９３ａによる検出電流値を目標電流値に収斂させるようにデューティ指示値を決定し、モータ出力部９３ｈに入力する。
【００４４】
このように、パワーアシストモータ８２は、トルクセンサ９１からの操舵トルク検出信号だけでなく、ステアリングシャフト２５の絶対操舵角度も加味して制御されるので、例えば、車両直進位置からハンドル２４を切る時と、車両直進位置にハンドル２４を戻す時とで操舵補助力を変化させることができる等、きめ細かな制御が可能となる。また、パワーアシストモータ８２に供給される電流はパワーアシストモータ８２およびモータコントロールユニット９３の推定温度によって制限され、推定温度が予定の過熱保護温度以上になったときに操舵補助力を低減もしくはゼロにしてパワーアシストモータ８２およびその周辺部品であるモータコントローラユニット（特にＦＥＴ９７）を過熱から保護する。
【００４５】
前記目標電流制限部９３ｂで実行されるパワーアシストモータ８２およびモータコントロールユニット９３の温度推定手法を従来技術との対比で説明する。従来はパワーアシストモータの温度を基準に過熱保護を行っていた。以下に示す例では、アシストモータに流れる電流と同じ電流が流れるモータコントロールユニットに関しても温度を推定し、両者のうち、高い方の推定温度に従ってモータ電流を制限し、パワーアシストモータおよびモータコントローラを過熱から保護している。
【００４６】
また、従来、パワーアシストモータ８２の温度は、発熱量と放熱量との差の累積値に基づいて推定している。「背景技術」の項で式２に関して説明したように、従来は放熱量を定数ａとして設定しており、通電中か否かにかかわらず一定量が放熱されるとしていた。そして、定数ａは極めて小さい値であったので、通電が連続するような走行状態では、温度に対応する累積値Ｔはほとんど減少せずに上昇し続ける傾向となる。したがって、目標電流値は短時間で制限され、操舵補助力が発生しなくなることがあった。
【００４７】
しかし、実際は、例えば、ハンドル２４の戻し操作が頻繁なオフロード走行では、発熱と放熱との繰り返しにより温度がほぼ平衡する。図１０は、オフロード走行条件で上記式２に基づいて計算された累積値Ｔと、パワーアシストモータ８２のブラシ部での実測温度ＴＢとを示す図である。この図のように、累積値Ｔは上昇し続けているが、実測温度ＴＢは１４０°Ｃ程度で平衡している。累積値Ｔが上昇し続けると、実測温度ＴＢが平衡しているにもかかわらず、累積値Ｔで代表される温度は目標電流値を制限するしきい値温度（耐熱温度）を超えるようになるので、目標電流値が制限されて操舵補助力の付与が停止または低減される。
【００４８】
そこで、実際のパワーアシストモータ８２の温度を計算値で代表できるように、式２を修正することが考えられる。図１１はパワーアシストモータ８２およびモータコントロールユニット９３の発熱・放熱特性図である。パワーアシストモータ８２の温度はこのモータのブラシの温度で代表し、モータコントロールユニット９３の温度はこのＦＥＴ９７の温度で代表している。
【００４９】
図１１（ａ）において、パワーアシストモータ８２に時間ｔ０で通電開始すると、ブラシは熱容量が小さいのでブラシの温度Ｔpmが急激に上昇し、時間ｔ１で耐熱温度Ｔyに到達する。そして、ブラシの温度Ｔpmが耐熱温度Ｔyに到達した時点ｔ１で通電を停止すると急激にブラシの温度Ｔpmは低下する。
【００５０】
一方、アルミダイキャストケース９５のようなヒートシンク部材に装着されているＦＥＴブリッジ回路は熱容量が大きいので、図１１（ｂ）に示すように、時間ｔ０で通電開始すると、パワーアシストモータ８２のブラシとは異なり、温度Ｔdvはゆっくりと上昇し、時間ｔ２で耐熱温度に到達する。そこで、過熱保護のために時間ｔ２で通電を停止するが、大きい熱容量のために温度Ｔdvはさらに耐熱温度Ｔyを超えて上昇を続け、時間ｔ３でようやく下降に転じてゆっくりと温度が下がる。
【００５１】
パワーアシストモータ８２とモータコントロールユニット９３のＦＥＴ９７には同じタイミングで通電開始・停止されるので、温度は次に示すように推移する。図１２は同じタイミングで通電開始および通電停止した場合のパワーアシストモータ８２およびモータコントロールユニット９３の温度変化を示す図である。図１２（ａ）においてパワーアシストモータ８２の温度Ｔpmが時間ｔ１で耐熱温度Ｔyに到達すると通電を停止し、温度Ｔpmが時間ｔ４で初期温度Ｔ０に下がると再び通電を開始している。
【００５２】
この通電タイミングと同じタイミングでモータコントロールユニット９３に通電すると、図１２（ｂ）のようにモータコントロールユニット９３の温度Ｔdvは変化する。図１２（ｂ）に示すように、熱容量が小さいパワーアシストモータ８２の通電タイミングと同じタイミングでは、熱容量が大きいモータコントロールユニット９３は、通電中の温度上昇よりも通電停止中の温度低下の程度が小さいので、パワーアシストモータ８２のように適正に温度制御できない。したがって、温度Ｔdvはやがて時間ｔ５で耐熱温度を超え、この時間ｔ５で過熱保護のために通電が停止される。
【００５３】
この特性に鑑みて早い温度上昇と遅い温度下降とを組み合わせて温度を推定する例を図１３に示す。図１３において、推定温度Ｔｅにパワーアシストモータ８２の温度Ｔpmとモータコントロールユニット９３の温度Ｔdvを重ねると、推定温度Ｔｅは実測温度Ｔpmおよび温度Ｔdvの双方を上回っており、この推定温度Ｔｅに従って推定温度Ｔｅが耐熱温度Ｔyを超えないよう電流供給停止や低減を行う制御を行えばよい。ところが、パワーアシストモータ８２やモータコントロールユニット９３の実際の温度ＴpmやＴdvが初期温度Ｔ０に下がる時間よりかなり遅れて推定温度Ｔｅは初期温度Ｔ０に戻っている。したがって、頻繁にパワーアステアリング動作を行う状況に対応できない場合がある。
【００５４】
そこで、推定温度Ｔｅが初期温度Ｔ０より高めに設定した基準温度に下がった時点で通電を再開するようにして、頻繁なパワーステアリング動作を可能にすることが考えられる。しかし、その場合には次の不具合がある。図１４は推定温度Ｔｅが初期温度Ｔ０より高い基準温度Ｔｒに低下した時点で通電を再開することを想定した推定温度Ｔｅを示す図である。図１４に示したように、初期温度Ｔ０より高めに設定した基準温度Ｔｒから通電が再開されるので、短時間でパワーステアリング動作を復帰させられる一方、短時間で推定温度Ｔｅが耐熱温度Ｔｙを超えるようになり、再び電流制限が実施される。つまり、電流制限動作の後、短時間でパワーステアリング動作が復帰されるが、再び電流制限されるまでの時間も短くなってしまう。
【００５５】
このように、単一の推定温度では不具合が予想される。そこで、複数の部品（ここでは、パワーアシストモータ８２およびモータコントロールユニット９３）毎に推定温度を計算し、それらの推定温度に応じて決定された目標電流値のうち、小さい方を選択してパワーアシストモータ８２およびモータコントロールユニット９３に供給する電流を決定することが考えられる。
【００５６】
前記式２による温度シミュレーション結果では、パワーアシストモータ８２の温度と周囲温度との差に拘わらず、計算毎に定数ａが減算されていくだけなので、推定温度Ｔｅは直線的な下降する。
【００５７】
そこで、パワーアシストモータ８２およびモータコントロールユニット９３の温度と、その周囲温度との差を考慮して温度を推定するのがよい。推定温度は発熱量の累積値ＴＳで推定される。推定式は次の通りである。
【００５８】
累積値ＴＳ＝Σ（（発熱係数Ｋup×電流Ｉ２）−（放熱係数Ｋdn×（前回積算温度Ｔd−周囲温度Ｔm）））＋初期温度Ｔ０…（式３）。
【００５９】
この推定式（式３）の設定に際しては、累積値ＴＳで表される推定温度が実測温度を上回るように発熱係数Ｋupおよび放熱係数Ｋdnを設定する。初期温度Ｔ０および周囲温度Ｔmはデフォルト値であり、いずれも予想されるパワーアシストモータ８２やモータコントロールユニット９３の周囲温度の最大値より高く設定するのがよい。
【００６０】
図１５は、一例としての目標電流制限部９３ｂの要部機能を示すブロック図である。第１係数記憶部１５には、補正係数としてパワーアシストモータ８２の発熱係数Ｋupと、放熱係数Ｋdnと、初期温度Ｔ０と、モータ周囲温度Ｔmとが記憶されている。第２係数記憶部１６には、補正係数としてモータコントロールユニット９３の発熱係数Ｋup２と、放熱係数Ｋdn２と、初期温度Ｔ０２と、モータコントローラ周囲温度Ｔm２とが記憶される。
【００６１】
第１推定温度算出部１３は、モータ電流Ｉと前記第１係数記憶部１５から入力される補正係数とに基づき、前記推定式３を使ってパワーアシストモータ８２の推定温度つまり累積値ＴＳ１を算出する。第２推定温度算出部１４は、モータ電流と前記第２係数記憶部１５から入力される補正係数とに基づき、前記推定式（式３）を使ってモータコントロールユニット９３の推定温度つまり累積値ＴＳ２を算出する。但し、モータコントロールユニット９３の累積値ＴＳ２の算出にあたっては、推定式（式３）中の発熱係数Ｋup、放熱係数Ｋdnや、温度Ｔ０、Ｔmは、それぞれＫup２、Ｋdn２、温度Ｔ０２、Ｔm２と読み替える。
【００６２】
第１目標電流値算出部２７は、第１推定温度算出部１３から入力されるパワーアシストモータ８２の推定温度を示す累積値ＴＳ１に基づいてモータ電流の第１仮目標値を決定する。第２電流制限値算出部２８は、第２推定温度算出部１４から入力されるモータコントロールユニット９３の推定温度を示す累積値ＴＳ２に基づいてモータ電流の第２仮目標値を決定する。
【００６３】
目標電流値選択部３０は、前記第１仮目標値および第２仮目標値のうち小さい方を選択して目標電流値とする。小さい値に従ってモータ電流を制限すれば、パワーアシストモータ８２およびモータコントロールユニット９３の双方を過熱から保護できる。選択された目標電流値は目標電流演算部９３ｇでイナーシャ・ダンパ補正されて出力される。
【００６４】
目標電流制限部９３ｂの具体例を説明する。図１６は、目標電流制限部１３の具体例に係るブロック図（その１）である。第１推定温度算出部１３は、モータ発熱量算出部１３１と、モータ発熱量積算値バッファ１３２と、加算部１３３および１３４と、乗算部１３５とを有する。また、第１目標電流値算出部２７は、電流値レシオマップ２７１と乗算部２７２とを有する。
【００６５】
電流センサ９３ａで検出された電流値（モータ電流値）Ｉは乗算部１３５で二乗される。モータ電流値Ｉの二乗された値は発熱係数Ｋupおよび放熱係数Ｋdnとともにモータ発熱量算出部１３１に入力される。モータ発熱量算出部１３１には、パワーアシストモータ８２の周囲温度Ｔmも入力され、次式４に従ってモータ発熱量Ｑpmが算出される。モータ発熱量Ｑpm＝Ｋup×Ｉ２−Ｋdn×（Ｔd−Ｔm）…（式４）。
【００６６】
モータ発熱量Ｑpmは加算部１３３で累算され、モータ発熱量積算値バッファ１３２に入力される。モータ発熱量Ｑpmの累積値は積算温度Ｔdとしてモータ発熱量算出部１３１にフィードバックされる。さらに、積算温度Ｔdは加算部１３４に入力され、初期温度Ｔ０に加算して累積値ＴＳ１が出力される。この累積値ＴＳ１に従って、パワーアシストモータ８２に供給される目標電流値が決定される。
【００６７】
累積値ＴＳ１は第１目標電流値算出部２７に設けられるレシオマップ２７１に入力され、電流レシオつまり電流制限割合が決定される。レシオマップ２７１に設定されたレシオは累積値ＴＳ１が予定値までは「１．０」であり、累積値ＴＳ１がこの予定値を超えた領域ではレシオは「０」である。乗算部２７２では、目標ベース電流値Ｉｂにレシオが乗算される。したがって、レシオが「１．０」以下では目標ベース電流値Ｉｂが制限される。乗算部２７２から出力される目標電流値つまり制限された目標ベース電流値は目標電流値選択部３０に入力される。
【００６８】
図１７は、第２推定温度算出部１４の具体例に係るブロック図である。第２推定温度算出部１４は、モータコントローラ発熱量算出部１４１と、モータコントローラ発熱量積算値バッファ１４２と、加算部１４３、１４４と、乗算部１４５とを有する。また、第２目標電流値算出部２８は、電流値レシオマップ２８１と乗算部２８２とを有する。
【００６９】
電流センサ９３ａで検出された電流値（モータ電流値）Ｉは乗算部１４５で二乗される。モータ電流値Ｉの二乗された値は発熱係数Ｋup２および放熱係数Ｋdn２とともにモータコントローラ発熱量算出部１４１に入力される。モータコントローラ発熱量算出部１４１には、モータコントロールユニット９３の周囲温度Ｔm２も入力され、次式５に従ってモータコントローラ発熱量Ｑdvが算出される。モータ発熱量Ｑdv＝Ｋup２×Ｉ２−Ｋdn２×（Ｔd２−Ｔm２）…（式５）。
【００７０】
モータコントローラ発熱量Ｑdvは加算部１４３で累算され、モータコントローラ発熱量積算値バッファ１４２に入力される。モータコントローラ発熱量Ｑdvの累積値つまり積算温度Ｔd２はモータコントローラ発熱量算出部１４１にフィードバックされる。さらに、積算温度Ｔd２は加算部１４４に入力され、初期温度Ｔ０と加算して累積値（推定温度）ＴＳ２が出力される
【００７１】
第２目標電流値算出部２８の構成と動作は第１目標電流値算出部２７と同様であるので説明は省略する。
【００７２】
上記目標電流制限部９３ｂの一例では、周囲温度Ｔm、Ｔm２を固定値とした。しかし、熱がこもりやすい空間を想定した場合、周囲温度Ｔm、Tm２を固定値とすると不都合である。そこで、周囲温度Ｔm、Tm２を、熱のこもりを考慮にいれて算出するのがよい。周囲温度Ｔmは次式６で算出される。周囲温度Ｔm＝Σ（（発熱係数Ｋmup×電流Ｉ２）−（放熱係数Ｋmdn×（前回周囲温度Ｔm−周囲温度Ｔm０）））＋初期温度Ｔ０…（式６）。
【００７３】
この式６は係数が異なるもの、式３と同様に構成されている。また、周囲温度Tm２も周囲温度Ｔmと同様にこの式を使って算出される。なお、発熱係数Ｋmupと放熱係数Ｋmdnは、前記発熱係数Ｋupおよび放熱係数Ｋdnと共通であってもよい。
【００７４】
また、パワーアシストモータ８２の周囲が比較的開放的な空間である場合は、周囲温度Ｔmは次式７で近似的に計算することができる。周囲温度Ｔm＝Σ（（発熱係数Ｋmup×電流Ｉ２−ａ）…（式７）。式７は、放熱量を定数ａとした簡単な式としている。
【００７５】
周囲温度Ｔmの算出式として式６および式７のいずれを使うかは、パワーアシストモータ８２やモータコントロールユニット９３を取り囲む空間の状況（広いか狭いか、または発熱部品が周囲に多いか少ないか等）に応じて決定すればよい。
【００７６】
また、発熱係数Ｋmupや放熱係数Ｋmdnを固定値とし、モータ電流Ｉの関数として周囲温度Ｔm、Ｔm２の補正を行ってもよい。図１８は、発熱係数Ｋmupや放熱係数Ｋmdnを固定値として、モータ電流Ｉの関数として周囲温度Ｔm、Ｔm２を算出するための要部機能を示すブロック図である。図１８において、積算係数算出部３７は、モータ電流Ｉ２の関数として積算係数ＲＴＯを出力するものでありマップにより構成できる。積算係数算出部３７は、モータ電流Ｉが入力されるとマップから対応する積算係数ＲＴＯを算出して加算部３８に入力する。加算部３８は積算値バッファ３９に累積された累積積算係数ΣＲＴＯに、積算係数算出部３７から最新に入力された積算係数ＲＴＯを加算する。加算された積算係数ＲＴＯは新たな累積積算係数ΣＲＴＯとして積算値バッファ３９に入力される。
【００７７】
積算値バッファ３９に累積された累積積算係数ΣＲＴＯは、乗算部４０に入力され、乗算部４０はデフォルトのモータ周囲温度Ｔmに累積積算係数ΣＲＴＯを乗算してモータ周囲温度Ｔmを補正する。補正されたモータ周囲温度Ｔmは前記モータ発熱量算出部１３１に供給される。
【００７８】
モータコントローラ周囲温度Ｔm２も図１８と同様の構成によって補正され、モータコントローラ発熱量算出部１４１に供給される。
【００７９】
上記目標電流制限部を使用することにより、温度センサを用いることなく、パワーアシストモータ８２やモータコントロールユニット９３の温度を推定して、これらの過熱防止を図ることができる。すなわち、レシオマップ２７１や２８１から読み出されたレシオに基づいて決定された目標電流値で電流が制限される。しかしながら、電流が制限されると電流値に基づいて計算されている累算値ＴＳ１やＴＳ２が減少するので、レシオマップ２７１や２８１に従ってレシオが上がり、電流制限が緩和される。そうすると、電流が増大するので再び累算値ＴＳ１、ＴＳ２が増大し、レシオが下がって電流が低減されるので、またレシオが上がる。こうして、累積値ＴＳ１、ＴＳ２に従ってレシオが１．０から低減された後、ある電流値付近で制限電流が小刻みに変動して平衡状態となり、その電流値以下に電流を制限できない。
【００８０】
これを解決するために次の例が考えられる。図１９は、電流の平衡状態を回避することができる例に係る目標電流制限部の要部機能ブロック図であり、図１６と同符号は同一または同等部分である。モータ発熱量算出部４２は前記モータ発熱量算出部１３１と同様であるが、前記算出式５に代えて次式８を使ってパワーアシストモータ８２の発熱量Ｑpmを算出する点で異なる。モータ発熱量Ｑpm＝Ｋup×（Ｉ／Ｒｃ）×（Ｉ／Ｒｃ）−Ｋdn×（Ｔd−Ｔm）…（式８）。つまり、モータ発熱量算出部４２は前記式４中の「Ｉ」を「Ｉ／Ｒｃ」で置き換えた算出式（式８）を備えている。
【００８１】
非制限電流算出部４３は、現在のモータ電流Ｉを現在のレシオＲｃで割ることにより、電流レシオで目標電流を制限しなかった場合の電流を算出する。乗算部４４は、非制限電流算出部４３の出力（Ｉ／Ｒｃ）を二乗してモータ発熱量算出部４２に入力する。
【００８２】
モータ発熱量算出部４２は、乗算部４４から入力された値（Ｉ／Ｒｃ）×（Ｉ／Ｒｃ）と、発熱係数Ｋup、放熱係数Ｋdn、周囲温度Ｔm、電流値Ｉ／Ｒｃ、および積算値バッファ１４２からフィードバックされる積算温度Ｔｄを入力されて発熱量Ｑｍを算出し、加算部１３３に出力する。積算値バッファ１４２の出力つまり積算温度Ｔdは加算部１３４に入力され、初期温度Ｔ０と加算して累積値ＴＳｍが出力される。こうして、制限しなかった場合の電流Ｉ／Ｒｃをもとに計算された累積値ＴＳｍは、レシオが低下しても減少することなく増大を続ける。したがって、これに対応してレシオが低下して目標電流は制限される。
【００８３】
レシオ判断部４５は、現在のレシオＲｃが所定値（ゼロまたは予定の下限レシオ）以下に低下しているか否かを判断する。現在のレシオＲｃが所定値以下に低下していない場合は、現在のレシオＲｃを非制限電流算出部４３に入力する。現在のレシオが所定値に低下している場合は、レシオ再設定部４６を付勢する。レシオ再設定部４６は、レシオＲｃとして「１．０」を非制限電流算出部４３に入力する。このレシオの再設定つまりリセットにより、レシオＲｃ＝０で電流Ｉを割り算する不具合が防止されるとともに、電流が十分に制限されている状態での累積値ＴＳ１の増加を防止することができる。
【００８４】
電流制限状態を長時間続けた場合、過剰に累積値ＴＳ１が増加してしまい、ハンドル操作を止めた後累積値が減少するのに時間がかかりすぎて電流制限状態から通常状態に復帰するのが遅れるという不具合が起こり得る。レシオＲｃを「１」にリセットすることにより、適当な時間で電流制限状態から通常状態への復帰が可能になる。
【００８５】
なお、非制限電流算出部４３は、現在のモータ電流を現在のレシオで割り算して発熱量算出のための電流値を計算するようにしたが、この非制限電流値算出部は、現実の電流値を、レシオを用いて高めに補正することもできる。
【００８６】
モータコントローラ発熱量算出部１４１も、モータ発熱量算出部１３１に対するモータ発熱量算出部４２と同様に構成できる。
【００８７】
上述の例では、パワーアシストモータ８２およびモータコントロールユニット９３のそれぞれについて異なる算出式を使用して温度を推定して目標電流値を計算し、その目標電流値のうち小さい方に電流を制限している。したがって、計算で求められる個々の推定温度を図１２に示した実際温度にそれぞれ近似させることができ、電流の制限がかかるタイミングが早すぎることなく、かつ、通電再開が遅くなることもなく、適正にパワーアシストモータ８２やモータコントロールユニット９３を過熱から保護することができる。
【００８８】
前記過熱保護装置では、パワーアシストモータ８２用とモータコントロールユニット９３用とで互いに異なる発熱係数、放熱係数、周囲温度および初期温度などを予め設定している。しかし、これらのうち、熱容量の影響を直接受けるパワーアシストモータ８２およびモータコントロールユニット９３の発熱係数および放熱係数を少なくともそれぞれに専用に設定しておき、他は共通の係数としてもよい。また、レシオマップに関しては、パワーアシストモータ８２およびモータコントロールユニット９３の温度推定のためにそれぞれに専用に異なるものを設けても良いが、単一のレシオマップを共通で使用することも考えられる。
【００８９】
ところで、前記過熱保護装置では、推定温度算出部および目標電流値算出部が、モータ８２およびモータコントロールユニット９３用にそれぞれ必要となるので、プログラムが複雑になるという課題がある。そこで、以下に示す本実施形態の過熱保護装置では、単一の推定温度算出部および目標電流算出部によってモータ８２およびモータコントロールユニット９３の過熱保護をできるようにした。
【００９０】
まず、図２０は、車両１がオフロード走行時のモータ周囲温度Ｔmとモータコントロールユニット９３内部のＦＥＴ９７（図８参照）の温度を示す図である。図２０において、温度はＥＣＵ内部の４つのＦＥＴ９７についての測定値である。この図から理解できるように、モータ周囲温度とＦＥＴ９７の温度とは相関がある。したがって、モータ周囲温度Ｔmを、モータコントロールユニット９３の温度推定値として用いることができる。
【００９１】
図１は、本発明の一実施形態に係る目標電流制限部９３ｂの要部機能を示すブロック図である。本実施形態に係る目標電流制限部９３ｂは、図１５に示した参考例とは異なり、モータの温度推定値によって制限電流値である目標電流値を算出し、モータコントロールユニット９３の温度推定値は、図２０に示した相関に鑑み、モータ周囲温度で代表させることとした。そして、モータ周囲温度やモータ温度推定値が所定の通常範囲にある場合は、モータの温度推定値によってのみ制限電流値を決定し、この通常範囲を離れてモータのオンの推定値やモータ周囲温度が所定値より高くなったときには、発熱量算出部の算出式を切り替える。
【００９２】
図１において、係数記憶部１５０には、補正係数としてパワーアシストモータ８２の発熱係数Ｋupと、放熱係数Ｋdnと、初期温度Ｔ０とが予め記憶されている。
【００９３】
推定温度算出部１３０は、電流センサ９３ａから入力されるモータ電流Ｉと係数記憶部１５０から入力される発熱補正係数Ｋup、放熱係数Ｋdn、および初期温度Ｔ０と、モータ周囲温度センサ１６０から入力されるモータ周囲温度Ｔmとに基づき、前記推定式３を使ってパワーアシストモータ８２の推定温度つまり累積値Ｔを算出する。なお、モータ周囲温センサ１６０は、モータ８２の周辺の任意個所、例えば、アクチュエータユニット８１のハウジング８５外壁などを利用して取り付けられる。
【００９４】
目標電流値算出部２７０は、推定温度算出部１３０から入力されるパワーアシストモータ８２の推定温度を示す累積値Ｔに基づいてモータ電流の目標値を決定する。目標電流値算出部２７０は、累積値Ｔに応じて電流制限値を出力する電流上限マップ（後述）と累積値Ｔに応じてパワーアシストモータ８２のレシオを出力するレシオマップ（後述）とを含み、二つの系統でモータ電流の目標値を決定する。
【００９５】
目標電流値選択部３００は、前記２種類のマップを使用して求められた二つのモータ電流目標値のうち小さい方を選択して最終的な目標電流値とする。
【００９６】
図２１は、本発明の一実施形態に係る目標電流制限部の、より具体的な構成を示すブロック図であり、図９、図１６、図１７と同符号は同一または同等部分を示す。図２１において、乗算部１００は、電流センサ９３ａで検出された電流値Ｉを二乗する。二乗された電流値Ｉ２、発熱係数Ｋupおよび放熱係数Ｋdnと、モータ周囲温度Ｔmは発熱量算出部１０１に入力される。発熱量算出部１０１は、入力された係数等を使用して発熱量Ｑを算出する。発熱量Ｑは、モータ周囲温度Ｔmや電流値Ｉ２によって選択された複数の算出式で算出されるる。算出式およびその選択については、後述する。
【００９７】
算出された発熱量Ｑは加算部１０２で累算され、発熱量Ｑの累積値ΣＱは累積値バッファ１０３に、積算温度Ｔdとして格納される。積算温度Ｔdは発熱量算出部１０１にフィードバックされて発熱量の算出に使用されるとともに、加算部１０４に入力され、初期温度Ｔ０と加算して温度推定値Ｔが出力される。つまり、温度推定値Ｔは、Ｔ０＋Ｔdである。
【００９８】
この温度推定値Ｔに従って、パワーアシストモータ８２に供給される目標電流値が決定される。まず、温度推定値Ｔはレシオマップ１０５に入力され、電流レシオつまり電流制限割合が決定される。レシオマップ１０５に設定されたレシオは温度推定値Ｔが予定値までは「１．０」であり、この予定値を超えた領域では「０」である。乗算部１０６では、目標ベース電流値Ｉｂにレシオが乗算される。したがって、レシオが「１．０」以下では電流値が制限されることになる。乗算部１０６から出力される目標電流値つまり目標電流上限値が制限された電流値はイナーシャ・ダンパ補正部１０７でさらに補正されて出力される。
【００９９】
一方、温度推定値Ｔは、電流上限マップ１０８にも入力される。電流上限マップ１０８には、温度推定値Ｔに応じた目標電流値が記憶されている。図示のとおり、温度推定値Ｔが大きくなる程、目標電流値は小さくなるように設定される。電流値の変化の割合は温度推定値Ｔが小さい領域と大きい領域とで異なっており、温度推定値Ｔが大きい領域では、温度推定値Ｔの増大割合に対して電流値の低下割合が小さくなっている。
【０１００】
目標電流選択部１０９は、電流上限マップ１０８から読み出される電流値と、イナーシャ・ダンパ補正部１０７から出力される電流値とを比較する。そして、小さい方の電流値を、パワーアシストモータ８２の目標電流値として採用し、電流フィードバック制御部９３ｃに入力する。
【０１０１】
図２２は、発熱量算出部１０１で使用される算出式の選択部の処理を示すフローチャートである。図２１において、ステップＳ１では、モータ周囲温度Ｔmが、予め設定した比較温度Ｔmref以上であり、かつ通電電流Ｉの二乗Ｉ２が予め設定した比較電流Ｉ２ref１未満であるという条件を満たしているか否かを判断する。ステップＳ１が否定である場合、つまりモータ周囲温度Ｔmが比較温度Ｔmref１未満であり、かつ電流値Ｉ２が比較電流Ｉ２ref１以上である場合は、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、温度推定値Ｔが、予め設定した比較温度Ｔref以上であり、かつ、電流値Ｉ２が比較電流Ｉ２ref２未満であるか否かを判断する。ここで、比較電流Ｉ２ref１と比較電流Ｉ２ref２とは、「比較電流Ｉref１＜比較電流Ｉref２」の関係に設定される。
【０１０２】
モータ周囲温度Ｔmおよびモータ温度を表す温度推定値Ｔは通常の温度範囲内であり、通電電流Ｉも、比較電流Ｉ２ref１とＩ２ref２との間にある通常の状態である場合は、ステップＳ２が否定と判断されてステップＳ３に進み、発熱量Ｑの算出式Ａを選択する。算出式Ａは、次の通りである。
【０１０３】
Ｑ＝Ｋup×（Ｉ/Ｒｃ）２−Ｋdn×（Ｔd−Ｔm）…式Ａ。
【０１０４】
ステップＳ１が肯定のとき、つまりモータ周囲温度Ｔmが比較温度Ｔmref以上であり、かつ電流Ｉ２が正常範囲より低いときは、ステップＳ４に進み、発熱量Ｑの算出式Ｂを選択する。モータ周囲温度Ｔmが高いと放熱効果が小さいので、算出式Ｂは、放熱項を除去している。これにより、発熱量Qは式Ａで算出した値より大きくなるので、レシオおよび電流値は小側に制限される。算出式Ｂは次の通りである。
【０１０５】
Ｑ＝Ｋup３×（Ｉ/Ｒｃ）２…式Ｂ。
【０１０６】
また、ステップＳ２が肯定のとき、つまりモータ周囲温度Ｔmが比較温度Ｔmref未満であって、温度推定値Ｔが比較温度Ｔref以上であり、かつ電流Ｉ２が比較電流Ｉ２ref２未満であるときは、電流Ｉの平衡状態を回避するためステップＳ５に進み、放熱項を除去した発熱量Ｑの算出式Ｃを選択する。式Ｃにおいても、式Ｂと同様、発熱量Ｑは式Ａで算出した値より大きくなるので、レシオおよび電流値は小側になる。算出式Ｃは次の通りである。
【０１０７】
Ｑ＝Ｋup２×（Ｉ/Ｒｃ）２…式Ｃ。
【０１０８】
算出式Ｃは、ヒートシンク等を有していて熱容量が大きいモータ周囲部品の温度、つまりモータ周囲温度Ｔmが高い場合に使用される。この場合は、モータとの温度差が小さく、放熱作用が小さいので、小さい電流で長時間かけて耐熱温度の上限に達する。したがって、発熱係数Ｋup３は小さい値とする。
【０１０９】
一方、算出式Ｂは、モータ周囲温度Ｔmが低い場合に使用され、この場合は、モータとの温度差は大きいが、熱容量が小さいブラシを有するモータの温度を示す温度推定値Ｔが高いので、小さい電流でも短時間で耐熱温度の上限に達する。したがって、発熱係数Ｋup２を大きくして、小さい電流値でも発熱量Ｑが大きい値となるようにして、その結果、モータ温度を示す温度推定値Ｔが大きめに算出され、電流制限が早めにかかるようにしている。つまり、発熱係数Ｋup２は、発熱係数Ｋup３より大きい値に設定する。
【０１１０】
なお、図２２の実施形態では、ステップＳ１およびステップＳ２では、電流Ｉ２を算出式Ａ、Ｂ、Ｃの選択基準の一つに含めているが、電流Ｉ２の判断は含めずに、温度推定値Ｔおよびモータ周囲温度Ｔmのみに基づいて算出式の選択を行ってもよい。
【０１１１】
図２２の実施形態では、レシオマップ１０５で算出されたレシオで決定される電流値と、電流上限マップ１０８で算出された電流値のうち、小さい方で電流を制限するようにしている。ここで、レシオマップ１０５の算出値により電流が制限されている場合は、温度推定値Ｔが平衡状態とならず、電流制限が可能である。しかし、電流上限マップ１０８で算出された電流値の方が選ばれて電流を制限している場合は、温度推定値Ｔ、電流値Ｉが平衡状態となるため、平衡状態となった電流値Ｉ以下に電流を制限することができない。
【０１１２】
つまり、電流上限マップ１０８での電流制限によって発熱量Ｑが小さい値となると、累積値Ｔｄも小さくなる。累積値Ｔｄが小さくなると、電流上限マップ１０８では再び大きい電流上限値が選択される。そうすると、発熱量Ｑは大きくなり温度推定値Ｔも大きくなり、電流上限マップ１０８で決定される電流上限値は再び大きくなる。こうして、温度推定値Ｔに従って、ある電流値付近で制限電流が小刻みに変動して平衡状態となり、その電流値以下に電流Ｉを制限できない。
【０１１３】
そこで、次に示す第２実施形態では、図２２に示した装置において、発熱量算出部１０１の機能を変形して電流値が平衡状態にならないようにした。
【０１１４】
図２３は、第２実施形態に係る発熱量算出部１０１で使用する算出式の選択部の処理を示すフローチャートである。図２３において、ステップＳ１１では、温度推定値Ｔが比較温度Ｔref以上であって、かつ電流値Ｉ２が比較電流Ｉ２ref２以上であるか否かを判断する。ステップＳ１１が否定と判断された場合、つまり温度推定値Ｔは比較温度Ｔref未満であって、電流値Ｉ２が比較電流Ｉ２ref２未満である場合は、ステップＳ１２に進み、前記算出式Ａと同じ、「発熱算出部」と「放熱算出部（減算項）」とからなる算出式を使用して発熱量Ｑを算出する。
【０１１５】
一方、ステップＳ１１が肯定と判断された場合は、ステップＳ１３に進み、算出式Ａから減算項「Ｋdn×（Ｔd−Ｔm）」を削除した算出式Ｃ使用して発熱量Ｑを算出する。ステップＳ１３の算出式Ｃで算出される発熱量Ｑは、モータ周囲温度との差を考慮した減算項を有する算出式Ａで算出される発熱量Ｑより大きい値となる。このため、電流上限マップ１０８を使用して電流上限値を決定して電流を制限している場合、温度推定値Ｔが比較温度Ｔref以上であれば、発熱量Ｑは大きめになるように計算されるので、電流上限値が低く設定され、電流Ｉは制限できる。
【０１１６】
上述の実施形態は、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した例を示したが、本発明の保護装置は、パワーステアリング装置用に限らず、発熱量と放熱量との差を累積してモータ温度やモータコントローラの温度を推定する手段を備え、その推定温度に基づいてモータやモータコントローラを過熱から保護するシステムに広く適用することができる。さらに、モータコントローラに限らず、モータの周辺装置も含めて個々の温度を推定し、これらに共通の推定温度を決定するようにできる。
【符号の説明】
【０１１７】
１…鞍乗り型車両、 １０…最大操舵スイッチ、 １３…第１推定温度算出部、 １４…第２推定温度算出部、 ２５…ステアリングシャフト、 ２７…第１目標電流値算出部、 ２８…第２目標電流値算出部、 ３０…目標電流値選択部、 ４３…非制限電流算出部、 ４６…レシオ再設定部、 ８０…電動パワーステアリング装置、 ８２…パワーアシストモータ、 ９１…トルクセンサ、 ９２…トーションバー、 ９３…モータコントロールユニット９３ａ…電流センサ、 ９３ｂ…目標電流制限部、 １００…乗算部、  １０１…発熱量算出部、 １０５…レシオマップ、 １０８…電流上限マップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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