(57)【要約】操舵トルク及び車速に基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モータ電流検出手段で検出されたモータ電流値とから演算した電流制御値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを制御する電動パワーステアリング装置において、前記モータの温度を推定し、前記温度推定値によって温度保護制御を行う温度制御機能と、エンジン停止から再起動までのエンジン停止時間を計測する停止時間計測機能とを設け、制御開始時に前記計測されたエンジン停止時間に従って前記温度推定値を補正する。
2003047950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルク及び車速に基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モータ電流検出手段で検出されたモータ電流値とから演算した電流制御値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを制御する電動パワーステアリング装置において、前記モータの温度を推定し、前記温度推定値によって温度保護制御を行う温度制御機能と、エンジン停止から再起動までのエンジン停止時間を計測する停止時間計測機能とを有し、制御開始時に前記計測されたエンジン停止時間に従って前記温度推定値を補正するようにし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】
エンジン停止直前の温度推定値と前記エンジン停止時間とによるモータ温度補正係数テーブルを有し、前記モータ温度補正係数テーブルの補正係数に基づいて前記補正を行うようになっている請求の範囲第１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
操舵トルク及び車速に基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モータ電流検出手段で検出されたモータ電流値とから演算した電流制御値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを制御する電動パワーステアリング装置において、前記モータの温度を推定し、前記温度推定値によって温度保護制御を行う温度制御機能と、他の制御部に設置され、エンジン停止から再起動までのエンジン停止時間を計測する停止時間計測機能と、前記停止時間計測機能で計測されたエンジン停止時間を前記電動パワーステアリング装置の制御装置へ送信する送信機能とを有し、制御開始時に前記計測され送信されたエンジン停止時間に従って前記温度推定値を補正するようにし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４】
エンジン停止直前の温度推定値と前記エンジン停止時間とによるモータ温度補正係数テーブルを有し、前記モータ温度補正係数テーブルの補正係数に基づいて前記補正を行うようになっている請求の範囲第３項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】
技術分野
本発明は、自動車や車両の操舵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に関し、特にエンジン停止時間に従ってモータ温度推定値を補正するようにした電動パワーステアリング装置に関する。
背景技術
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、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補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助トルク）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流制御値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティ比の調整で行っている。
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を第８図に示して説明すると、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に結合されている。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の操舵力をアシストするモータ２０が減速ギア３を介して軸２に結合されている。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からイグニションキー１１及び電源リレー１３を経て電力が供給され、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に基いてモータ２０に供給する電流を制御する。
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと第９図のようになる。例えば位相補償器３１は独立したハードウェアとしての位相補償器を示すものではなく、ＣＰＵで実行される位相補償機能を示している。
コントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力される操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。又、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを演算して決定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５に入力され、その比例出力は加算器３０Ｂに入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算器３６に入力される。微分補償器３４及び積分補償器３６の出力も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出手段３８で検出され、検出されたモータ電流値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされる。
このような電動パワーステアリング装置では、長時間にわたる車庫入れの繰り返し等で、モータ２０に大電流が流れ続けるような過度の使用によりモータ２０が発熱して発煙し、最悪の場合はモータ２０が焼損する危険性がある。
このような問題に対し、モータ２０に温度センサを取付け、温度保護制御を行うことが容易に考えられる。しかしながら、特に乗用車用の電動パワーステアリング装置においては、コストやレイアウト（余裕スペース）の問題により、安易にモータ２０に温度センサを取付けることができず、従来は特開平１０−１００９１３のようにモータの温度を推定し、この推定温度によって温度保護制御を行うようにしていた。
しかしながら、従来の巻線温度推定は相対的な精度は高いが、絶対的な精度が劣っているという問題がある。つまり、一旦温度推定を始め、そのまま推定を続ければ比較的安定した推定動作を行うことができるが、推定開始後、推定中断→再開→推定中断→再開を繰り返すと、推定精度が著しく悪くなるという欠点がある。これを実際の使用状況に置き換えると、電源投入（イグニションキーＯＮ）後通常の操舵を行い、全ての操作が終了した状態で電源を遮断（イグニションキーＯＦＦ）すれば、意図した温度保護制御を行うことができる。しかしながら、電源投入後、ハンドル操作の頻繁な車庫入れのような操舵を行ってモータに大電流を流すと、温度保護制御が作動する。その状態で一旦電源を停止し、その後（モータが冷えない位の短い時間で）電源を再投入すると、温度推定が初めから再スタートし、実際はモータが高温になっているにも拘わらず、推定上は低温と判断してしまうため、温度保護制御が解除されてしまうことがある。そして、再び頻繁な車庫入れのような操舵を行い、温度保護制御が作動し、その状態で電源停止、電源再投入、操舵を繰り返した場合、温度保護制御が充分に作用しないという問題があった。
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、エンジン停止時間に従ってモータ温度推定値を補正し、常時確実な温度保護制御を行い得るようにした電動パワーステアリング装置を提供することにある。
発明の開示
本発明は、操舵トルク及び車速に基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モータ電流検出手段で検出されたモータ電流値とから演算した電流制御値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを制御する電動パワーステアリング装置に関するもので、本発明の上記目的は、前記モータの温度を推定し、前記温度推定値によって温度保護制御を行う温度制御機能と、エンジン停止から再起動までのエンジン停止時間を計測する停止時間計測機能とを設け、制御開始時に前記計測されたエンジン停止時間に従って前記温度推定値を補正することによって達成される。
また、本発明の上記目的は、前記モータの温度を推定し、前記温度推定値によって温度保護制御を行う温度制御機能と、他の制御部に設置され、エンジン停止から再起動までのエンジン停止時間を計測する停止時間計測機能と、前記停止時間計測機能で計測されたエンジン停止時間を前記電動パワーステアリング装置の制御装置へ送信する送信機能とを設け、制御開始時に前記計測され送信されたエンジン停止時間に従って前記温度推定値を補正することによって達成される。
発明を実施するための最良の形態
本発明では、電源投入時の制御開始時にエンジン停止時間を計測することで、そのエンジン停止時間と停止直前のモータ推定温度とからモータの温度状態（冷却状態）を推定し、モータの温度推定値の初期値とすることで、温度推定値が電源（イグニションキー）ＯＮ／ＯＦＦで断続的になることなく、温度保護制御を継続することができるようにしている。また、本発明では、エンジン停止時間を基にモータの温度状態を推定している。このため、特にモータがエンジンルーム内に設置され、エンジン停止時間とモータ温度状態が密接に関係しているタイプの電動パワーステアリング装置に有効である。
以下に本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
本発明では、第１図に示すように、トルクセンサ５１からの操舵信号、車速センサ５２からの車速信号が制御装置４０内の電流指令値演算部４１に入力され、その演算された電流指令値は減算器４０Ａを経て駆動制御手段４２に入力され、モータ駆動部４３を介してモータ５０を駆動制御する。モータ５０の電流は電流検出部４４で検出され、検出されたモータ電流値は減算器４０Ａにフィードバックされると共に、モータ温度推定部４５に入力される。イグニションキー５３のＯＮ／ＯＦＦ信号はモータ推定温度記憶部４６及びエンジン停止時間計測部４７に入力され、モータ推定温度記憶部４６からの出力値及びエンジン停止時間計測部４７からの計測値はモータ温度係数補正部４８に入力され、モータ温度係数補正部４８からの補正係数がモータ温度推定部４５に入力されている。モータ温度推定部４５で推定された推定温度はモータ推定温度記憶部４６に入力されると共に、モータ温度保護部４９に入力される。
エンジン停止時間計測部４７はイグニションキー５３のＯＮ時に０にクリアし、イグニションキー５３のＯＦＦ時にタイマをスタートさせ、イグニションキー５３のＯＦＦ後の時間を計測する。一方、イグニションキー５３のＯＦＦ時には、モータ温度推定部４５からのモータ推定温度をモータ推定温度記憶部４６に記憶してから、パワーステアリング制御及びモータ温度推定を中止する。従って、イグニションキー５３のＯＦＦ時はパワーステアリング制御を中止し、エンジン停止時間の計測のみを継続するようになっている。
また、イグニションキー５３のＯＮ時にエンジン停止時間計測部４７が計測したエンジン停止時間を基に、モータ温度係数補正部４８に格納されているモータ温度補正係数テーブルでモータ温度係数を設定し、このモータ温度係数でモータ推定温度記憶部４６に記憶されている最終モータ推定温度を補正し、その補正値をモータ推定温度の初期値とする。
モータ温度補正係数とエンジン停止時間との関係は第２図に示すような特性となっており、モータ温度補正係数の特性とモータ温度補正係数テーブルの関係は第３図に示すようになっており、例えばエンジン停止時間ｔ３に対して補正係数ｋ３が出力される。
このような構成において、第４図のフローチャートを参照してその動作を説明する。
先ずイニシャライズを行い（ステップＳ１）、エンジン停止時間計測部４７から計測されたエンジン停止時間を読込むと共に（ステップＳ２）、モータ推定温度記憶部４６から記憶されている推定温度を読込む（ステップＳ３）。そして、記憶推定温度と温度係数を乗算して（ステップＳ４）、モータ温度推定初期値の設定を行い（ステップＳ５）、トルクセンサ５１から操舵トルク検出信号を入力し（ステップＳ６）、操舵トルク検出信号に基づいて故障診断を行い（ステップＳ７）、更に電流検出部４４からモータ電流を入力し（ステップＳ８）、モータ電流に基づいて故障診断を行う（ステップＳ９）。
その後、電流指令値演算部４１はモータ制御信号の演算を行い（ステップＳ１０）、モータ温度推定部４５はモータ温度の推定を行い（ステップＳ１１）、モータ５０が過熱したか否かを判定する（ステップＳ２０）。モータの過熱の場合には過熱保護電流指令値を計算し（ステップＳ２１）、モータ５０が過熱でない場合又は上記ステップＳ２１の後、イグニションきー５３がＯＦＦであるか否かを判定し（ステップＳ２３）、ＯＦＦでない場合にはモータ制御信号を出力して（ステップＳ２９）、上記ステップＳ６にリターンする。
上記ステップＳ２３でＯＦＦとなっている場合には、モータ制御信号の出力の中止を行い（ステップＳ２４）、モータ温度推定値をモータ推定温度記憶部４６に記憶し（ステップＳ２５）、電動パワーステアリング装置を停止する（ステップＳ２６）。そして、エンジン停止時間計測部４７はエンジン停止時間を計測し（ステップＳ２７）、イグニションキー５３がＯＮになるのを待って（ステップＳ２８）、上記ステップＳ２にリターンする。
上記動作を実施する際、イグニションキー５３のＯＦＦ後もエンジン停止時間の計測のために制御装置４０が動作し続けるようにするため、イグニションキー５３のＯＮ，ＯＦＦを問わずに、制御装置４０が電力を消費し続けることになる。この問題に対して、例えば内蔵のマイコンへの供給電圧を下げ、更にエンジン停止時間の計測に不要な部位への電源の供給を停止すれば良い。
次に、第５図のフローチャートを参照して他の実施例を説明する。この実施例は、イグニションキー５３のＯＮ，ＯＦＦを問わずに制御装置４０が電力を消費し続けることへの対策であり、イグニションキー５３のＯＦＦ後にモータが充分に冷却される時間内のみエンジン停止時間を計測し、それ以降は制御装置４０を完全に停止させるものである。
先ずイニシャライズを行い（ステップＳ３０）、エンジン停止時間計測部４７から計測されたエンジン停止時間を読込むと共に（ステップＳ３１）、モータ推定温度記憶部４６から記憶されている推定温度を読込む（ステップＳ３２）。そして、記憶推定温度と温度係数を乗算して（ステップＳ３３）、モータ温度推定初期値の設定を行い（ステップＳ３４）、操舵トルク検出信号を入力し（ステップＳ３５）、操舵トルク検出信号に基づいて故障診断を行い（ステップＳ３６）、電流検出部４４からモータ電流を入力し（ステップＳ３７）、モータ電流に基づいて故障診断を行う（ステップＳ３８）。
その後、モータ制御信号の演算を行い（ステップＳ３９）、モータ温度推定部４５はモータ温度の推定を行い（ステップＳ４０）、モータ５０が過熱したか否かを判定する（ステップＳ５０）。モータ５０の過熱の場合には過熱保護電流指令値を計算し（ステップＳ５１）、モータ５０が過熱でない場合又は上記ステップＳ５１の後、イグニションキー５３がＯＦＦであるか否かを判定し（ステップＳ５３）、ＯＦＦでない場合にはモータ制御信号を出力して（ステップＳ５４）、上記ステップＳ３５にリターンする。
上記ステップＳ５３でＯＦＦとなっている場合には、モータ制御信号の出力の中止を行い（ステップＳ６０）、電動パワーステアリング装置を停止する（ステップＳ６１）。そして、エンジン停止時間を計測し（ステップＳ６２）、エンジン停止時間が所定値より大きいか否かを判定し（ステップＳ６３）、大きい場合には電源リレーをＯＦＦして停止する（ステップＳ６５）。上記ステップＳ６３でエンジン停止時間が所定値以下の場合には、イグニションキー５３がＯＮになるまでエンジン停止時間を計測し、ＯＮになったときに上記ステップＳ３１にリターンする。
一方、第６図は本発明の他の構成を第１図に対応させて示しており、エンジン停止時間計測部が他の制御装置（例えばエンジン制御装置）に装着されており、計測されたエンジン停止時間データは、シリアル通信の送受信機器（例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）に代表されるような自動車内ＬＡＮを使用した装置）を介してモータ温度係数補正部に送信される。
このような構成において、その動作を第７図のフローチャートを参照して説明する。
先ずイニシャライズを行い（ステップＳ７０）、外部制御装置６０のエンジン停止時間計測部６１で計測されたエンジン停止時間を受信して読込むと共に（ステップＳ７１）、モータ推定温度記憶部４６から記憶されている推定温度を読込む（ステップＳ７２）。そして、記憶推定温度と温度係数を乗算して（ステップＳ７３）、モータ温度推定初期値設定を行い（ステップＳ７４）、操舵トルク検出信号を入力し（ステップＳ７５）、操舵トルク検出信号に基づいて故障診断を行い（ステップＳ７６）、更に電流検出部からモータ電流を入力し（ステップＳ７７）、モータ電流に基づいて故障診断を行う（ステップＳ７８）。
その後、電流指令値演算部４１はモータ制御信号の演算を行い（ステップＳ７９）、モータ温度推定部４５はモータ温度の推定を行い（ステップＳ８０）、モータ５０が過熱したか否かを判定する（ステップＳ８１）。モータ５０の過熱の場合には過熱保護電流指令値を計算し（ステップＳ８２）、モータ５０が過熱でない場合又は上記ステップＳ８１の後、イグニションキー５３のＯＮ，ＯＦＦ信号を入力し（ステップＳ８３）、イグニションキー５３がＯＦＦであるか否かを判定し（ステップＳ９０）、ＯＦＦでない場合にはモータ制御信号を出力して（ステップＳ９１）、上記ステップＳ７５にリターンする。
上記ステップＳ９０でＯＦＦとなっている場合には、モータ制御信号の出力の中止を行い（ステップＳ９２）、モータ温度推定値をモータ推定温度記憶部４６に記憶し（ステップＳ９３）、電源リレーをＯＦＦし（ステップＳ９４）、電動パワーステアリング装置を停止する（ステップＳ９５）。
産業上の利用可能性
本発明では、電源投入時の制御開始時にエンジン停止時間を測定することで、そのエンジン停止時間と停止直前のモータ推定温度とからモータの温度状態を推定し、モータの温度推定値の初期値としている。これにより、温度推定値が電源のＯＮ／ＯＦＦで断続的になることなく、温度保護制御を継続することができる。このため、頻繁な電源のＯＮ／ＯＦＦにより、温度保護制御が不完全になることを防止することができる。
また、本発明では、エンジン停止時間を基にモータの温度状態を推定しているので、特にモータがエンジンルーム内に設置され、エンジン停止時間とモータ温度状態が密接に関係しているタイプの電動パワーステアリング装置に有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の構成例を示すブロック構成図であり、第２図はモータ補正係数の特性例を示す図であり、第３図はモータ補正係数の特性例と補正テーブルの関係を示す図であり、第４図は本発明の動作例（第１実施例）を示すフローチャートであり、第５図は本発明の動作例（第２実施例）を示すフローチャートであり、第６図は本発明の他の構成例を示すブロック構成図であり、第７図は本発明の動作例（第３実施例）を示すフローチャートである。第８図は電動パワーステアリング装置の一例を示す図であり、第９図はコントロールユニットの一般的な内部構成を示すブロック図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成16年2月6日(2004.2.6)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】操舵トルク及び車速に基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モータ電流検出手段で検出されたモータ電流値とから演算した電流制御値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを制御する電動パワーステアリング装置において、前記モータの温度を推定し、前記温度推定値によって温度保護制御を行う温度制御機能と、エンジン停止から再起動までのエンジン停止時間を計測する停止時間計測機能とを有し、制御開始時に前記計測されたエンジン停止時間に従って前記温度推定値を補正するようにし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】エンジン停止直前の温度推定値と前記エンジン停止時間とによるモータ温度補正係数テーブルを有し、前記モータ温度補正係数テーブルの補正係数に基づいて前記補正を行うようになっている請求の範囲第１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】操舵トルク及び車速に基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モータ電流検出手段で検出されたモータ電流値とから演算した電流制御値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを制御する電動パワーステアリング装置において、前記モータの温度を推定し、前記温度推定値によって温度保護制御を行う温度制御機能と、他の制御部に設置され、エンジン停止から再起動までのエンジン停止時間を計測する停止時間計測機能と、前記停止時間計測機能で計測されたエンジン停止時間を前記電動パワーステアリング装置の制御装置へ送信する送信機能とを有し、制御開始時に前記計測され送信されたエンジン停止時間に従って前記温度推定値を補正するようにし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４】エンジン停止直前の温度推定値と前記エンジン停止時間とによるモータ温度補正係数テーブルを有し、前記モータ温度補正係数テーブルの補正係数に基づいて前記補正を行うようになっている請求の範囲第３項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】操舵トルク及び車速に基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モータ電流検出手段で検出されたモータ電流値とから演算した電流制御値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを制御する電動パワーステアリング装置において、前記モータの温度を推定し、前記温度推定値によって温度保護制御を行う温度制御機能と、エンジン停止から再起動までのエンジン停止時間を実測する停止時間計測機能とを有し、制御開始時に前記実測されたエンジン停止時間に従って前記温度推定値を補正するようにし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６】エンジン停止直前の温度推定値と前記エンジン停止時間とによるモータ温度補正係数テーブルを有し、前記モータ温度補正係数テーブルの補正係数に基づいて前記補正を行うようになっている請求の範囲第５項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】操舵トルク及び車速に基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モータ電流検出手段で検出されたモータ電流値とから演算した電流制御値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを制御する電動パワーステアリング装置において、前記モータの温度を推定し、前記温度推定値によって温度保護制御を行う温度制御機能と、他の制御部に設置され、エンジン停止から再起動までのエンジン停止時間を実測する停止時間計測機能と、前記停止時間計測機能で実測されたエンジン停止時間を前記電動パワーステアリング装置の制御装置へ送信する送信機能とを有し、制御開始時に前記実測され送信されたエンジン停止時間に従って前記温度推定値を補正するようにし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８】エンジン停止直前の温度推定値と前記エンジン停止時間とによるモータ温度補正係数テーブルを有し、前記モータ温度補正係数テーブルの補正係数に基づいて前記補正を行うようになっている請求の範囲第７項に記載の電動パワーステアリング装置。




【国際調査報告】
2003047950.tif 000012
2003047950.tif 000013
2003047950.tif 000014