(57)【要約】【課題】モータの温度を正確に推定し、温度センサの故障も検知することができる電動パワーステアリング装置の制御方法を提供する。【解決手段】電動パワーステアリング装置１０の制御部３０に温度センサ２７，２８とモータ電流検出部２５を設け、モータ電流検出部２５で検出されたモータ電流Ｉｍから制御部３０の温度を推定し、その制御部３０の推定温度Ｔｍｃと温度センサ２７，２８が検出する温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて電動パワーステアリング装置１０のモータ２０へ流すモータ電流Ｉｍの目標電流ＩＴを制限するとともに、推定温度Ｔｍｃが上昇しているときのみ推定温度Ｔｍｃと温度センサ２７，２８の検出値Ｔ１，Ｔ２とを比較することにより温度センサ２７，２８の故障を検知する。【選択図】　図４
2004082757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流から前記制御部の温度を推定し、
その制御部の推定温度と前記温度センサが検出する温度に基づいて前記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ともに、
前記推定温度が上昇しているときのみ前記推定温度と前記温度センサの検出値とを比較することにより前記温度センサの故障を検知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方法。
【請求項２】
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、
前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流から前記制御部の温度を推定し、
その制御部の推定温度と前記温度センサが検出する温度に基づいて前記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ともに、
前記推定温度はスタート温度と前記スタート温度からの温度上昇値の和によって求められ、
前記スタート温度は、前記推定温度が下降しているときに前記温度センサにより得られた検出温度と一致するようにリセットされ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の制御方法。
【請求項３】
前記温度センサはヒートシンク部と基板とにそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置の制御方法に関し、特に、モータの回転力をステアリング系に直接作用させて、運転者の操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、ステアリング系にモータを備え、モータから供給する動力を、制御装置を用いて制御することにより、運転者の操舵力を軽減するものである。
【０００３】
電動パワーステアリング装置では、操舵の仕方によってはスイッチング素子を介してモータに大電流が連続して流れ、抵抗損失による発熱でスイッチング素子やモータの破損が発生する可能性が高かった。そこで、そのような発熱によるスイッチング素子やモータの破損を回避するために、電動パワーステアリング装置のスイッチング素子とモータの各温度を検出して、電流値を制限するものが特開平２−９２７８１号公報に開示されている。
【０００４】
特開平２−９２７８１号公報に開示された電動パワーステアリング装置によれば、ハンドルの操作によりステアリングに加えられる操舵トルクを変位に変換して右方向または左方向の操舵トルク信号に変換するトルクセンサと、上記ステアリングにアシストトルクを付与するモータと、このモータの温度を検出する第１の温度センサと、上記操舵トルク信号の大きさと方向に応じて上記モータに駆動電流を供給する半導体パワースイッチング素子とこの半導体パワースイッチング素子の温度を検出する第２の温度センサとを有し、さらに上記第１の温度センサと第２の温度センサの少なくとも一方で上記モータに流れる最大制限電流値を減少するように制御するコントロールユニットを備えたことを特徴としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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によって検出しており、また、リレー、コネクタ、コンデンサの温度も検出しようとすると、各々の箇所に温度センサを配置しなければならず、センサの数が多くなってしまうという問題点がある。さらに、温度センサは、各電子部品あるいはモータの近くに配置するようにするが、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問題点がある。また、従来技術では温度センサが故障しているかどうかの判断はされていないという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、モータの温度を正確に推定し、温度センサの故障も検知することができる電動パワーステアリング装置の制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【０００８】
第１の電動パワーステアリング装置の制御方法（請求項１に対応）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ともに、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することで特徴づけられる。
【０００９】
第１の電動パワーステアリング装置の制御方法によれば、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たので、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するので、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。さらに、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ともに、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するため、温度センサが故障しているかどうかの判断を正確にすることができる。
【００１０】
第２の電動パワーステアリング装置の制御方法（請求項２に対応）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ともに、推定温度はスタート温度とスタート温度からの温度上昇値の和によって求められ、スタート温度は、推定温度が下降しているときに温度センサにより得られた検出温度と一致するようにリセットされるようにしたことで特徴づけられる。
【００１１】
第２の電動パワーステアリング装置の制御方法によれば、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ともに、推定温度はスタート温度とスタート温度からの温度上昇値の和によって求められ、スタート温度は、推定温度が下降しているときに温度センサにより得られた検出温度と一致するようにリセットされるようにしたため、温度が上下動しても、推定温度と温度センサの値との差が蓄積されていくことがなくなるので、常に温度を正確に推定することができる。
【００１２】
第３の電動パワーステアリング装置の制御方法（請求項３に対応）は、上記の方法において、好ましくは温度センサはヒートシンク部と基板とにそれぞれ設けられたことで特徴づけられる。
【００１３】
第３の電動パワーステアリング装置の制御方法によれば、温度センサはヒートシンク部と基板とにそれぞれ設けられたため、より正確に制御部の温度を検知することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の模式構造図である。電動パワーステアリング装置１０では、ステアリング・ホイール（ハンドル）１１に一体的に設けられたステアリング軸１２に、自在継手１３ａ，１３ｂを有する連結軸１３を介して、ラック・ピニオン機構１５のピニオン１５ａに連結されることによって、手動操舵トルク発生機構１６が構成されている。
【００１６】
ピニオン１５ａに噛み合うラック歯１７ａを有し、これらの噛み合いにより軸方向に変換されて往復動するラック軸１７は、その両端にタイロッド１８を介して転動軸としての左右の前輪１９に連結されている。運転者は、ハンドル１１を操作することにより、手動操舵トルク発生機構１６と通常のラック・ピニオン式のステアリング装置を介して、前輪を揺動させて車両の向きを変えることができる。
【００１７】
この手動操舵トルク発生機構１６によって発生する操舵トルクを軽減するために、アシストトルク（操舵補助トルク）を供給するモータ２０が例えばラック軸１７と同軸的に配設され、ラック軸１７にほぼ平行に設けられたボールねじ機構２１を介してモータ２０からの回転運動により供給されるアシストトルクが直進運動のための力に変換され、ラック軸１７に作用する。
【００１８】
モータ２０のロータには、駆動側ヘリカルギヤ２０ａが一体的に設けられている。このヘリカルギヤ２０ａは、ボールねじ機構２１のねじ軸２１ａの軸端に一体的に設けられたヘリカルギヤ２１ｂと噛み合っている。また、ボールねじ機構２１のナットは、ラック軸１７に連結されている。
【００１９】
図２は、電動パワーステアリング装置の制御装置を示す図である。図１において、図示しないステアリングギヤボックス内には、ピニオン１５ａに作用する手動操舵トルクＴを検出する手動操舵トルク検出部２２が設けられる。この手動操舵トルク検出部２２は、検出した手動操舵トルクＴを手動操舵トルク検出信号Ｔｄに変換し、その変換された手動操舵トルク検出信号Ｔｄを制御装置２４へ入力する。また、車両には車速に対応した車速信号ｖを検出する車速センサ２３も設けられており、車速信号ｖを制御装置２４に入力する。
【００２０】
さらに、電動パワーステアリング装置１０には図２で示すようにモータ電流検出部２５が設けられている。このモータ電流検出部２５は、モータ２０に対して直列に接続された抵抗等を備え、モータ２０に実際に流れるモータ電流ＩＭの大きさおよび方向を検出する。そして、モータ電流検出部２５は、モータ電流ＩＭに対応したモータ電流信号Ｉｍを制御装置２４に入力する。
【００２１】
さらに、電動パワーステアリング装置１０には、図２で示すようにモータ電圧検出部２６が設けられている。モータ電圧検出部２６は、モータ２０の両端の電圧を各々検出し、モータ２０に実際に印加されているモータ電圧ＶＭの大きさおよび方向を検出する。そして、モータ電圧検出部２６は、モータ電圧ＶＭに対応したモータ電圧信号Ｖｍを制御装置２４に入力する。
【００２２】
また、電動パワーステアリング装置１０の制御装置２４には、２つの温度センサ２７，２８を設けている。図３に、温度センサの取り付け位置を示す。第１の温度センサ２７は、制御部３０が設けられた基板３１上に設け、表面実装部品で半田付けしたものである。第２の温度センサ２８は、ヒートシンク３２上に設け、熱を伝えるために金属の金具等で温度センサ２８を固定し、さらにヒートシンク３２にネジ等で取り付ける。このように、第１の温度センサ２７と第２の温度センサ２８の２つの温度センサを設けることにより、より精度よく温度センサの故障検知を行うことができる。第１の温度センサ２７は、基板３１の温度に対応する信号を電圧信号ＶＴ１とし出力し、その電圧信号を制御装置２４に入力する。また、第２の温度センサ２８は、ヒートシンク３２の温度に対応する信号を電圧信号ＶＴ２とし出力し、その電圧信号ＶＴ２を制御装置２４に入力する。
【００２３】
なお、発熱部の温度検出部に対する自己診断は、同一箇所に２つの温度センサを設置して行うのが望ましい。しかしながら、同一箇所に２つの温度センサを設置するためにはネジ等による締結が必要である。そのため、ヒートシンク部に２つの温度センサを取り付けるのは実用的ではない。それに対して、ヒートシンク部に１つの温度センサを設置し、診断用の補助センサとしての温度センサを基板上に設置する場合は、温度検出には多少不適であるが取付は簡単である。基板上に設置された温度センサはヒートシンクに設置された温度センサの故障検知のための付加条件として使用するものであるため精度は要求されない。このように、本実施形態では、２つの温度センサを有効に配置している。
【００２４】
制御装置２４は、手動操舵トルク検出部２２、車速センサ２３、モータ電流検出部２５、モータ電圧検出部２６、第１の温度センサ２７、第２の温度センサ２８の各検出信号Ｔｄ、ｖ、Ｉｍ、Ｖｍ、ＶＴ１、ＶＴ２が入力される。そして、制御装置２４は、これらの検出信号Ｔｄ、ｖ、Ｉｍ、Ｖｍ、ＶＴ１、ＶＴ２に基づいてモータ２０に流すモータ電流ＩＭの大きさおよび方向を決定し、モータの運転を行って、モータの出力する動力（操舵補助トルク）を制御する。
【００２５】
制御装置２４は、手動操舵トルク検出部２２、車速センサ２３、モータ電流検出部２５、モータ電圧検出部２６、第１の温度センサ２７、第２の温度センサ２８等からの検出信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないＡ／Ｄ変換部によりアナログ信号をディジタル信号に変換し、各ＣＰＵに取り込んでいる。
【００２６】
制御装置２４は、目標電流決定部２９と、制御部３０とを備える。目標電流決定部２９は、手動操舵トルク検出信号Ｔｄ、車速信号ｖ、モータ電流信号Ｉｍ、モータ電圧信号Ｖｍに基づいて目標補助トルクを決定し、目標補助トルクをモータ２０から供給するために必要となる目標電流信号ＩＴを出力する。そのとき、第１の温度センサ２７からの電圧信号ＶＴ１と第２の温度センサ２８からの電圧信号ＶＴ２とモータ電流信号Ｉｍから得られる推定温度信号Ｔｍｃにより出力が制限された目標電流信号ＩＴを出力する。
【００２７】
図４は、目標電流決定部２９のブロック構成図である。目標電流決定部２９は、主に、モータ回転速度算出部３３、ベース電流算出部３４、イナーシャ補償電流算出部３５、ダンパー補償電流算出部３６、イナーシャ補償部３７、ダンパー補償部３８、目標電流最終決定部３９とローパスフィルタ４０と位相補償部４１とハイパスフィルタ４２と温度推定部４３と出力制限部４４から構成される。
【００２８】
モータ回転速度算出部３３は、モータ電流検出部２５からのモータ電流信号Ｉｍおよびモータ電圧検出部２６からのモータ電圧信号Ｖｍが入力され、ダンパー補償電流算出部３６にモータ回転速度信号Ｎｍを出力する。
【００２９】
ベース電流算出部３４は、手動操舵トルク検出部２２からの操舵トルク信号Ｔｄをローパスフィルタ４０を通して、位相補償部４１により位相補償された操舵トルク信号Ｔｓおよび車速センサ２３からの車速信号Ｖが入力され、イナーシャ補償部３７に目標電流信号ＩＭＳを出力する。ベース電流算出部３４は、予め実験値または設計値に基づいて設定した操舵トルク信号Ｔｓおよび車速信号Ｖと目標電流信号ＩＭＳとの対応するデータに基づいて、操舵トルク信号Ｔｓおよび車速信号Ｖをアドレスとして対応する目標電流信号ＩＭＳを読み出す。なお、目標電流信号ＩＭＳは、モータ２０に流す目標のモータ電流を設定する上で基準となる電流の情報を含む信号である。
【００３０】
イナーシャ補償電流算出部３５は、モータおよびシステムの慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するためのイナーシャ補償電流算出処理を行うためのものであり、手動操舵トルク検出部２２からの操舵トルク信号Ｔｄをローパスフィルタ４０を通した信号Ｔｌと信号Ｔｌをハイパスフィルタ４２を通した操舵トルク信号Ｔｈおよび車速センサ２３からの車速信号Ｖが入力され、イナーシャ補償部３７にイナーシャ補償信号ＩＳを出力する。まず、イナーシャ補償電流算出部３５は、操舵トルク信号Ｔｈ、Ｔｌを時間微分し、操舵トルクの時間微分値を算出する。そして、イナーシャ補償電流算出部３５は、予め実験値または設計値に基づいて設定した操舵トルクの時間微分値および車速信号Ｖとイナーシャ補償信号ＩＳとの対応するデータに基づいて、操舵トルクの時間微分値および車速信号Ｖをアドレスとして対応するイナーシャ補正信号ＩＳを読み出す。
【００３１】
ダンパー補償電流算出部３６は、モータの回転を制限する電流を算出するためのものであり、モータ回転速度算出部３３からのモータ回転速度信号Ｎｍおよび車速センサ２３からの車速信号Ｖと操舵トルク信号Ｔｌが入力され、ダンパー補償部３８にダンパー補償信号ＤＳを出力する。
【００３２】
イナーシャ補償部３７は、ベース電流算出部３４からの目標電流信号ＩＭＳおよびイナーシャ補償電流算出部３５からのイナーシャ補償信号ＩＳが入力され、ダンパー補償部３８に補償目標電流信号ＩＭＳ’を出力する。
【００３３】
ダンパー補償部３８は、イナーシャ補償部３７からの補償目標電流信号ＩＭＳ’およびダンパー補償電流算出部３６からのダンパー補償信号ＤＳが入力され、目標電流最終決定部３９に補償目標電流信号ＩＭＳ’’を出力する。
【００３４】
目標電流最終決定部３９は、ダンパー補償部３８からの補償目標電流信号ＩＭＳ’’および位相補償部４１からの位相補償された操舵トルク信号Ｔｓが入力され、目標電流信号ＩＴ’を出力する。
【００３５】
温度推定部４３は、詳細に後述するように、モータ電流信号Ｉｍと第１の温度センサ２７と第２の温度センサ２８からの電圧信号ＶＴ１，ＶＴ２を入力とし、制御部３０の温度の推定と、温度センサ２７，２８の故障の診断を行い、推定温度信号Ｔｍｃを出力制限部４４に出力する。また、第１の温度センサ２７あるいは第２の温度センサ２８の故障を判断する温度センサ故障判定信号Ｂを、表示部に出力する。
【００３６】
出力制限部４４は、詳細に後述するように、目標電流最終決定部３９からの目標電流ＩＴ’と第１の温度センサ２７と第２の温度センサ２８からの電圧信号ＶＴ１，ＶＴ２と温度推定部から出力される推定温度信号Ｔｍｃを入力信号とし、目標電流ＩＴ’を制限し、最終目標電流ＩＴとして出力する。
【００３７】
図５は、制御部３０のブロック構成図である。制御部３０は、モータ運転制御部４５とモータ駆動部４６とモータ電流検出部２５を備えている。
【００３８】
モータ運転制御部４５は、フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部４７とフィードフォワード（Ｆ／Ｆ）制御部４８とＰＷＭ信号生成部４９とを備えている。フィードバック制御部４７は、偏差演算部５０と偏差電流制御部５１から構成される。
【００３９】
偏差演算部５０は、目標電流決定部２９から出力された目標電流信号ＩＴとモータ電流検出部２５からのモータ電流信号Ｉｍとの偏差を求め、その値を偏差信号５０ａとして出力する。
【００４０】
偏差電流制御部５１は、比例要素と積分要素と加算演算部から構成され、入力された偏差信号５０ａに対して、比例要素で比例処理した信号５０ａ’を出力し、積分要素で積分処理した信号５０ａ’’を出力し、加算演算部で信号５０ａ’と信号５０ａ’’を加算し、偏差信号５０ａの値がゼロに近づくように、デューティー比信号である偏差電流制御信号５１ａを生成・出力する。
【００４１】
フィードフォワード制御部４８は、フィードフォワード制御要素を生成し、出力するためのものであり、フィードフォワード比例要素５２とリミッタ５３と加算演算部５４から構成される。フィードフォワード比例要素５２は、或る任意のＦ／Ｆゲイン（Ｋｆｆ）によって、入力された目標電流信号ＩＴに比例したＦ／Ｆ信号５２ａを出力し、リミッタ５３は、Ｆ／Ｆ信号５２ａが所定の範囲内であれば、そのまま出力し、所定の範囲外では、制限して任意の一定の値の信号を出力するものである。
【００４２】
すなわち、フィードフォワード制御部４８のリミッタ５３は、フィードフォワード比例要素５２に入力された目標電流信号ＩＴに対して、その値が所定範囲内にある場合には、上記Ｆ／Ｆゲインで目標電流信号ＩＴに比例した値を持つデューティー比信号を出力し、その値が所定範囲外にある場合には、任意の一定の値のデューティー比信号を出力する。リミッタ５３の出力信号をフィードフォワード制御信号５３ａと呼ぶことにする。
【００４３】
加算演算部５４は、偏差電流制御部５１から出力された偏差電流制御信号５１ａにリミッタ５３から出力されたフィードフォワード制御信号５３ａを加え、その値を、モータ２０に供給するモータ電流をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号のデューティー比を決める最終出力デューティー比信号５４ａとして出力する。
【００４４】
ＰＷＭ信号生成部４９は、最終出力デューティー比信号５４ａに基づいてモータ２０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を駆動制御信号４９ａとして出力する。このＰＷＭ信号４９ａは、最終出力デューティー比信号５４ａで決められるデューティー比を持つ信号である。
【００４５】
図５に示すモータ駆動部４６は、ゲート駆動回路部５５と４個の電力用電界効果トランジスタをＨ型ブリッジ回路の構成で接続したモータ駆動回路５６とを備える。ゲート駆動回路部５５は、駆動制御信号（ＰＷＭ信号）４９ａに基づいて、ハンドル１１の操舵方向に応じて２つの電界効果トランジスタを選択し、選択した２つの電界効果トランジスタのゲートを駆動してこれらの電界効果トランジスタをスイッチング動作させる。
【００４６】
モータ電流検出部２５は、モータ駆動回路５６に直列に接続されたシャント抵抗５７の両端に生じる電圧からモータ２０に流れるモータ電流（電機子電流）の値ＩＭを検出してモータ電流信号Ｉｍを出力する。
【００４７】
以上により、制御装置２４は、手動操舵トルク検出部２２によって検出された手動操舵トルクＴと車速Ｖ、モータ電流ＩＭ、モータ電圧ＩＶに基づいてバッテリ電源５８からモータ２０へ供給する電流をＰＷＭ制御し、モータ２０が出力する動力（操舵補助トルク）を制御する。
【００４８】
また、図５に示すように、制御装置２４は、制御部３０においてモータ駆動回路５６に直列に接続されたシャント抵抗５７の両端に生じる電圧からモータ２０に実際に流れるモータ電流の値ＩＭをモータ電流信号Ｉｍとして検出し、モータ電流信号Ｉｍに基づくフィードバック制御を行うことで、モータ２０の制御特性を向上させている。
【００４９】
さらに、制御装置２４は、制御部３０において、目標電流信号ＩＴをフィードフォワード比例要素５２に入力し、リミッタ５３から出力されたフィードフォワード制御信号５３ａを加算演算部５４で偏差電流制御信号５１ａに加算することにより、フィードフォワード制御を行うことで、モータ２０の制御特性をさらに向上させている。
【００５０】
次に、本発明において設けられた温度推定部４３と出力制限部４４について詳細に説明する。出力制限部４４は、モータ電流検出部２５で検出されたモータ電流Ｉｍから制御部３０の温度を推定し、その制御部３０の推定温度Ｔｍｃと制御部３０に設けられた温度センサ２７，２８が検出する温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて電動パワーステアリング装置１０のモータ２０へ流すモータ電流Ｉｍの目標電流ＩＴ’を制限する。また、温度推定部４３は、推定温度Ｔｍｃが上昇しているときのみ推定温度Ｔｍｃと温度センサ２７，２８の検出値Ｔ１，Ｔ２とを比較することにより温度センサの故障を検知する。
【００５１】
これにより、モータ電流から温度を推定するので、各々の箇所に温度センサを配置する必要がなくなり、センサの数を少なくすることができる。また、モータ電流から直接温度を推定するので、制御部でのジュール熱によって生じる温度変化は、温度センサによらず、そのまま検出でき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。また、温度が上昇しているときは、電流が支配的なパラメータになるので、温度の推定が精度よくできる。よって、温度センサの故障を正確に判断することができる。
【００５２】
また、温度推定部４３では、推定温度はスタート温度とスタート温度からの温度上昇値の和によって求められ、スタート温度は、推定温度が下降しているときに温度センサにより得られた検出温度あるいはと一致するようにリセットされるようにした。これにより、常に温度を正確に推定することができる。
【００５３】
本発明の電動パワーステアリング装置の温度推定部４３での温度推定の原理を説明する。ある発熱をする物体Ｍにおける発熱開始時刻ｔ０から発熱を続けたときの時刻ｔにおける温度上昇値ＤＴは、単位時間当たりの発熱量ｑｈと単位時間当たりの放熱量ｑｃの差を発熱開始時刻ｔ０から時刻ｔまで時間で積分したものをその物体Ｍの熱容量Ｃで割った式で表現する。
【００５４】
【数１】
2004082757.tif 000003
【００５５】
ここで、簡単のために単位時間当たりの放熱量ｑｃは物体Ｍの放熱特性値で決まる固定値として計算に用いても良いが、一般には、この単位時間当たりの放熱量ｑｃは物体Ｍの温度Ｔと外気温ＴＥとの差（Ｔ−ＴＥ）によって変化するため、この温度差（Ｔ−ＴＥ）をパラメータとすると精度が向上する。そのため、温度上昇値ＤＴをそのままパラメータにしても良いし、物体Ｍの周辺温度（外気温）ＴＥが解れば、周囲温度との差（Ｔ−ＴＥ）をパラメータにする。例えば、温度差がそれほど大きくない場合には、ニュートンの冷却の法則が成り立ち、物体が放射によって単位時間当たり失う熱量は、その物体と周囲との温度差に比例する。
【００５６】
式（１）を用いて時刻ｔにおける物体Ｍの温度は式（２）で表される推定温度Ｔとして推定される。
【００５７】
【数２】
推定温度Ｔ＝スタート温度ＴＳ＋温度上昇値ＤＴ　　　　　　（２）
【００５８】
ここで、スタート温度ＴＳは、通常は、その物体Ｍが発熱を開始する時刻ｔ０での物体Ｍの温度である。電動パワーステアリング装置においては、最悪条件の値、例えば、６０℃とする場合もある。物体Ｍが発熱を停止したときは、物体Ｍは、単位時間当たりｑｃの放熱量で放熱することにより冷却する。それにより、再び、物体Ｍが発熱を開始するときは、スタート温度ＴＳも以前に発熱を開始したときのスタート温度とは異なっている。そこで、本発明では、スタート温度ＴＳは、物体Ｍの推定温度Ｔが温度センサにより検出される温度を下回った場合で、単位時間当たりの発熱量ｑｈが単位時間当たりの放熱量ｑｃよりも小さくなったときに温度センサにより検出された温度と同じ温度にリセットする。
【００５９】
一般に電気部品の発熱は電流がその電気部品に流れることによって発生するジュール熱により生じる。その電気部品の単位時間当たりの発熱量の算出には、電流の２乗に比例した抵抗損失とその他の発熱量（還流ダイオードに流れる電流によるもの）を算出し、その和を計算して総発熱量を計算する。
【００６０】
本発明の電動パワーステアリング装置の温度推定部では、温度推定計算において電気部品の総発熱量の算出を初めに計算する。そのとき、単位時間当たりの発熱量ｑｃが電気部品に流れる電流の単純な一次関数にすることを特徴としＣＰＵの負荷を軽減している。電気部品の単位時間当たりの総発熱量をより正確に算出する場合は、電気部品に流れる電流に対する発熱量を電流の大きさの所定区間の範囲毎で異なる一次関数により対応付けることにより誤差を少なくすることもできる。
【００６１】
上記のような方法を用いることにより、正確な制御部の温度が得られ、その値を出力制限部４４に入力するため、制御部の温度に応じて的確な目標電流の制限を行うことができ、モータの制御を的確に行うことができる。
【００６２】
図６は、温度推定部４３の具体例を示す構成図である。温度推定部４３は、図示しないＥＣＵ内に設けられ、ＣＰＵ５９とメモリ６０を備えた構成となっている。メモリ６０には、温度センサ出力電圧対温度データテーブル記憶領域６１と温度センサ故障判断出力電圧上限値記憶領域６２と温度センサ故障判断出力電圧下限値記憶領域６３と損失係数記憶領域６４と放熱定数記憶領域６５と発熱量記憶領域６６とスタート温度記憶領域６７と発熱量積算値記憶領域６８と温度センサ故障判断プログラム記憶領域６９とモータ温度推定プログラム記憶領域７０が設けられている。また、メモリには、推定温度記憶領域７６とセンサ温度記憶領域７７が設けられている。
【００６３】
また、入力インターフェース部７１と出力インターフェース部７２とＣＰＵ５９とメモリ６０は、バス７３，７４，７５により接続されている。入力インターフェース部７１には、モータ電流検出部２５から出力されるモータ電流信号Ｉｍと第１の温度センサ２７と第２の温度センサ２８から出力される電圧信号ＶＴ１とＶＴ２が入力され、出力インターフェース部７２からは、温度センサ故障判定信号Ｂと推定温度信号Ｔｍｃが出力される。
【００６４】
温度センサ出力電圧対温度データテーブル記憶領域６１は、温度センサの出力電圧に対応する温度データを記憶する領域である。温度センサ故障判断出力電圧上限値記憶領域６２は、温度センサ故障判断出力電圧上限値を記憶させる領域である。温度センサ故障判断出力電圧下限値記憶領域６３は、温度センサ故障判断出力電圧下限値を記憶するための領域である。損失係数記憶領域６４はモータ電流から温度を推定するときの損失係数を記憶するための領域である。放熱定数記憶領域６５はモータ電流から温度を推定するときの放熱定数を記憶するための領域である。発熱量記憶領域６６は、モータ電流から求めた単位時間当たりの発熱量と放熱量との差を記憶する領域である。発熱量積算値記憶領域６８は、発熱量と放熱量の差の積分値を求めるときに積算した発熱量と放熱量の差を記憶する領域である。スタート温度記憶領域６７はモータ電流がゼロのときの温度センサによって検出される温度を記憶する領域である。推定温度記憶領域７６は、得られた推定温度Ｔｍｃを記憶する領域である。実測温度記憶領域７７は、温度センサにより出力される電圧に基づいて得られた温度を記憶する領域である。温度センサ故障判断プログラム記憶領域６９は、温度センサ故障判断処理を行うための処理プログラムが記憶されている領域である。温度推定プログラム記憶領域７０は、温度推定処理を行うための処理プログラムが記憶されている領域である。
【００６５】
図７〜１１は温度推定部での処理プログラムのフローチャートである。図７，８は、温度推定のフローチャートである。まず、イグニッションスイッチがオンにされると、温度推定部４３では、温度推定プログラムが実行される。初期設定が完了されたかどうか判断する（ステップＳＴ１０）。もし、初期設定が完了されていなければ、安定待ち終了かどうか判断する（ステップＳＴ１１）。安定待ち終了でなければ、ステップＳＴ１１を繰り返し実行し、安定待ち終了であれば、温度推定部に入力インターフェースを介して第１および第２の温度センサからの電圧信号ＶＴ１とＶＴ２とモータ電流信号が入力される（ステップＳＴ１２）。電圧信号ＶＴ１とＶＴ２より温度センサでの温度を求める。第１および第２の温度センサのうち高い方をスタート温度として、スタート温度記憶領域６７に記憶する（ステップＳＴ１３）。また、ステップＳＴ１０で初期設定が完了しているならば、推定温度算出処理を実行する（ステップＳＴ１４）。
【００６６】
図８は、推定温度算出処理（ステップＳＴ１４）を示す処理フローチャートである。ＣＰＵ５９は、モータ電流の絶対値を計算し（ステップＳＴ１５）、モータ電流の絶対値がゼロかどうか判断する（ステップＳＴ１６）。その判断で、モータ電流の絶対値がゼロであったならば、放熱定数記憶領域６５から放熱定数としてＹＷを取り出し（ステップＳＴ１７）、モータ電流がゼロでないならば、放熱定数にＸＷを取り出す（ステップＳＴ１８）。次に、モータ電流の絶対値と損失係数との積から放熱定数を引くことにより単位時間当たりの発熱量ｑｈと放熱量ｑｃの差を計算する（ステップＳＴ１９）。その求めた単位時間当たりの発熱量ｑｈと放熱量ｑｃの差を発熱量記憶領域６６に記憶する。次に、単位時間当たりの発熱量ｑｈと放熱量ｑｃの差を発熱開始時刻ｔ０、すなわち、モータ電流がゼロではなくなった時刻から時刻ｔまで単位時間当たりの発熱量ｑｈと放熱量ｑｃの差を積算し、積分値を求める（ステップＳＴ２０）。その積分値を熱容量Ｃで割ることにより、上昇温度ＤＴを算出する（ステップＳＴ２１）。ＣＰＵ５９は、スタート温度記憶領域６７から、スタート温度を読み出し、その値と温度上昇値ＤＴの和を求めることにより、推定温度Ｔを計算、推定温度記憶領域７６に記憶する（ステップＳＴ２２）。このようにして求めた推定温度Ｔは推定温度信号Ｔｍｃとして、出力インターフェース７２から出力される（ステップＳＴ２２’）
【００６７】
次に、詳細に後述する温度センサ故障判断処理（ステップＳＴ２３）を実行し、イグニッションスイッチがオンかどうか判断し（ステップＳＴ２４）、オフであるときは終了し、オンであるときは、次のステップＳＴ２５を実行する。
【００６８】
ステップＳＴ２５では、ＣＰＵ５９は、発熱量記憶領域６６から単位時間当たりの発熱量と放熱量の差を読み出し、ゼロより小さいかどうか判断する（ステップＳＴ２５）。もし、単位時間当たりの発熱量と放熱量の差がゼロより小さくないならば、再初期化カウンタをクリアし（ステップＳＴ２６）、ステップＳＴ１０から再び実行する。もし、ステップＳＴ２５で単位時間当たりの発熱量と放熱量の差がゼロより小さいならば、ＣＰＵ５９は、推定温度記憶領域７６から推定温度を読み出し、また、実測温度記憶領域から実測温度（センサ温度）を読み出し、推定温度が実測温度のうち低い値のものより低いかどうかを判断する（ステップＳＴ２７）。もし、低くなければ、ステップＳＴ２６に行き、再初期化カウンタをクリアし、ステップＳＴ１０から再び実行する。もし、ステップＳＴ２７で推定温度が実測温度よりも低いならば、この推定温度が実測温度よりも低い状態になってからカウントしているタイマーが規定時間以上かどうかを判断する（ステップＳＴ２８）。規定時間経過していなければ、経過時間を更新し（ステップＳＴ２９）、ステップＳＴ１０から再び実行する。もし、規定時間経過したならば、スタート温度を実測温度のうち高い方の値に書き換え、リセットする（ステップＳＴ３０）。そして、発熱量積算値記憶領域をクリアする（ステップＳＴ３１）。その後、再初期化カウンタをクリアし（ステップＳＴ２６）、再び、ステップＳＴ１０から実行する。
【００６９】
図９〜１１は、温度推定部４３での温度センサ故障判断処理プログラムのフローチャートである。第１および第２の温度センサ２７，２８からの電圧信号ＶＴ１とＶＴ２を温度センサ電圧対温度データテーブルより検索し、電圧信号ＶＴ１とＶＴ２を対応する温度Ｔ１とＴ２に変換する（ステップＳＴ５０）。ＣＰＵ５９は、入力された第１および第２の温度センサ２７，２８からの出力電圧ＶＴ１とＶＴ２を温度センサ故障判断出力電圧上限値記憶領域６２に記憶された温度センサ故障判断出力電圧上限値と比較する（ステップＳＴ５１）。もし、出力電圧が上限値以上であるならば、上限エラーカウンタインクリメント処理を行う。すなわち、上限エラーカウンタを１増加する（ステップＳＴ５２）。次に、１０回連続上限値以上かどうか判断する。すなわち、上限エラーカウンタが１０以上かどうか判断する（ステップＳＴ５３）。１０回連続上限値以上であるならば、上限以上が確定し、上限値故障フラグを１にする（ステップＳＴ５４）。１０回連続上限値以上ではないならば、上限値故障フラグを０にする。もし、ステップＳＴ５１で出力電圧が上限値以上でないならば、上限値故障フラグを０にし（ステップＳＴ５５）、上限エラーカウンタをクリアする（ステップＳＴ５６）。この温度センサ故障判断処理を入力された出力電圧ＶＴ１とＶＴ２の両方に対してそれぞれ行う。
【００７０】
次に、図１０に示すように、ＣＰＵは、実測温度Ｔ１とＴ２を読み出し、その値が１０℃より大きいかどうか判断する（ステップＳＴ５７）。Ｔ１とＴ２が１０℃より高い場合には、出力電圧ＶＴ１，ＶＴ２は下限値以下かどうか判断する（ステップＳＴ５８）。電圧が下限値以下であるならば、下限エラーカウンタインクリメント処理を行い（ステップＳＴ５９）、１０回連続下限以下であるかどうか判断する（ステップＳＴ６０）。１０回連続下限以下であるならば、下限異常確定し、下限値以上フラグを１とする（ステップＳＴ６１）。そして、１０回連続下限値以下でなければ、下限値故障フラグを０とし（ステップＳＴ６２）、発熱量が０より大きいかどうか判断する（図１１のステップＳＴ７０）。ステップＳＴ５７で基板温度が１０℃より大きくない場合には、下限値フラグを０とし（ステップＳＴ６３）、下限エラーカウンタクリアがなされる（ステップＳＴ６４）。これらの処理を両方の温度センサに対してそれぞれ行う。
【００７１】
次に、図１１で示すように、ＣＰＵは、発熱量記憶領域６６から単位時間当たりの発熱量を取り出し、単位時間当たりの発熱量がゼロかどうかを判断する（ステップＳＴ７０）。もし、発熱量がゼロであるならば、固着故障カウンタをクリアして（ステップＳＴ７１）、ステップＳＴ７２を実行する。ＣＰＵは、推定温度上昇値記憶領域７８から、推定温度上昇値を読み出し、その値が１０℃より大きいかどうか判断する（ステップＳＴ７３）。その値が１０℃より小さければ、ステップＳＴ７１に行き、固着故障カウンタをクリアし（ステップＳＴ７１）、ステップＳＴ７２を実行する。推定温度上昇値が１０℃より高い場合には、センサ温度から、初期温度すなわち、スタート温度を引きセンサ温度変化を計算する（ステップＳＴ７４）。次に、センサ温度変化が推定温度上昇値を所定の値で割ったものより大きいかどうかを判断する（ステップＳＴ７５）。もし、センサ温度変化の方が大きければ、固着故障フラグを０にし（ステップＳＴ７６）、固着故障カウンタをクリアし（ステップＳＴ７１）、ステップＳＴ７２を実行する。もし、センサ変化値が小さければ、固着故障カウンタを１増加し（ステップＳＴ７７）、このカウンタが１０以上かどうか判断する（ステップＳＴ７８）。もし、このカウンタが１０より小さければ、固着故障フラグを０にし（ステップＳＴ７２）、ステップＳＴ７２を実行する。もし、このカウンタが１０以上であるならば、固着故障フラグを１を立てる（ステップＳＴ８０）。そして、ステップＳＴ７２では、フラグのどれかが１かどうかを判断する。上限値故障フラグ、下限値故障フラグと固着故障フラグのいづれもが１でない場合は、出力インターフェースから温度センサ故障判定信号Ｂとして信号０が出力される（ステップＳＴ８１）。ステップＳＴ７２で、上限値故障フラグ、下限値故障フラグあるいは固着故障フラグのいずれかが１であるならば、出力インターフェースから温度センサ故障判定信号Ｂとして信号１が出力される（ステップＳＴ８２）。温度センサ故障判定信号Ｂとして信号１を図示しない故障表示器が受信したとき、故障表示器はＬＥＤの発光などにより故障を表示する。
【００７２】
図１２は、出力制限部４４の具体例を示す構成図である。出力制限部４４は、図示しないＥＣＵ内に設けられ、ＣＰＵ８０とメモリ８１を備えた構成となっている。メモリ８１には、温度センサ出力電圧対温度データテーブル記憶領域８２とセンサ温度対出力制限係数データテーブル記憶領域８３と推定温度対出力制限係数データテーブル記憶領域８４と出力制限処理プログラム記憶領域８５が設けられている。
【００７３】
また、入力インターフェース部８６と出力インターフェース部８７とＣＰＵ８０とメモリ８１は、バス８８，８９，９０により接続されている。入力インターフェース部８６には、目標電流最終決定部３９から出力される目標電流ＩＴ’と温度センサからの出力電圧信号ＶＴ１，ＶＴ２と温度推定部４３からの推定温度Ｔｍｃが入力され、出力インターフェース部８７からは、最終目標電流ＩＴが出力される。
【００７４】
温度センサ出力電圧対温度データテーブル記憶領域８２は、温度センサからの出力電圧に対応する温度のデータを記憶する領域である。センサ温度対出力制限係数データテーブル記憶領域８３は、センサ温度に対する出力制限係数を記憶させる領域である。推定温度対出力制限係数データテーブル記憶領域８４は、推定温度に対する出力制限係数を記憶するための領域である。出力制限処理プログラム記憶領域８５は、出力制限処理を行うための処理プログラムが記憶されている領域である。図１３は、センサ温度対出力制限係数データテーブルを示すグラフである。横軸は、センサ温度であり、縦軸は目標電流に掛ける出力制限係数Ｒ１を示す。出力制限係数Ｒ１は、センサ温度が所定の温度以下では１であるが、センサ温度が所定の温度以上になったとき、センサ温度の増加に伴い、１から減少する。図１４は、推定温度対出力制限係数データテーブルを示すグラフである。横軸は、推定温度であり、縦軸は目標電流に掛ける出力制限係数Ｒ２を示す。出力制限係数Ｒ２は、推定温度が所定の温度以下では１であるが、推定温度が所定の温度以上になったとき、推定温度の増加に伴い、１から減少する。このような出力制限係数を目標電流ＩＴ’に掛けることにより、出力制限部４４は、制限された目標電流ＩＴを出力することができる。
【００７５】
図１５は、出力制限処理プログラムに基づく処理のフローチャートである。まず、出力制限部４４の入力インターフェース部８６を通して目標電流ＩＴ’と温度センサ出力電圧ＶＴ１，ＶＴ２と温度推定部４３からの推定温度信号Ｔｍｃが入力される（ステップＳＴ９０）。ＣＰＵ８６は、メモリ８１の記憶領域から瞬時に入力されたセンサ出力電圧に対応する温度を検索し（ステップＳＴ９１）、その温度に対応する出力制限係数Ｒ１を検索する（ステップＳＴ９２）。また、メモリの記憶領域から瞬時に入力された推定温度信号Ｔｍｃに対応する出力制限係数Ｒ２を検索する（ステップＳＴ９３）。ＣＰＵ８０は、出力制限係数Ｒ１とＲ２のうち、値の小さい方を取り出す。ＣＰＵ８０は、出力制限係数のうち小さい方の値と目標電流ＩＴ’との積を求め（ステップＳＴ９４）。その積を出力インターフェース８７を通して出力する（ステップＳＴ９５）。
【００７６】
以上の動作により温度によって出力制限された目標電流が制御部に出力される。
【００７７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果を奏する。
【００７８】
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ともに、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するため、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するので、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。さらに、温度が上昇しているときには温度変化が大きく、温度センサは、故障しているかどうかの判断をしやすくすることができる。
【００７９】
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ともに、推定温度はスタート温度とスタート温度からの温度上昇値の和によって求められ、スタート温度は、推定温度が下降しているときに温度センサにより得られた検出温度と一致するようにリセットされるようにしたため、常に温度を正確に推定することができる。
【００８０】
温度センサはヒートシンク部と基板とにそれぞれ設けられたため、より正確に制御部の温度を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の模式構造図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御装置を示す図である。
【図３】温度センサの取り付け位置を示す図である。
【図４】目標電流決定部のブロック構成図である。
【図５】制御部のブロック構成図である。
【図６】温度推定部の具体例を示す構成図である。
【図７】温度推定プログラムの処理フローチャートである。
【図８】温度推定プログラムの処理フローチャートである。
【図９】温度センサ故障判断処理プログラムの処理フローチャートである。
【図１０】温度センサ故障判断処理プログラムの処理フローチャートである。
【図１１】温度センサ故障判断処理プログラムの処理フローチャートである。
【図１２】出力制限部の具体例を示す構成図である。
【図１３】センサ温度対出力制限係数データテーブルを示すグラフである。
【図１４】推定温度対出力制限係数データテーブルを示すグラフである。
【図１５】出力制限処理プログラムの処理フローチャートである。
【符号の説明】
１０　　　　　電動パワーステアリング装置
１１　　　　　ステアリングホイール
１２　　　　　ステアリング軸
１３　　　　　連結軸
１５　　　　　ピニオン機構
１６　　　　　手動操舵トルク発生機構
１７　　　　　ラック軸
１８　　　　　タイロッド
１９　　　　　前輪
２０　　　　　モータ
２１　　　　　ボールねじ機構
２２　　　　　手動操舵トルク検出部
２３　　　　　車速センサ
２４　　　　　制御装置
２５　　　　　モータ電流検出部
２６　　　　　モータ電圧検出部
２７　　　　　第１の温度センサ
２８　　　　　第２の温度センサ
２９　　　　　目標電流決定部
３０　　　　　制御部
４３　　　　　温度推定部
４４　　　　　出力制限部
【図１】
2004082757.tif 000004
【図２】
2004082757.tif 000005
【図３】
2004082757.tif 000006
【図４】
2004082757.tif 000007
【図５】
2004082757.tif 000008
【図６】
2004082757.tif 000009
【図７】
2004082757.tif 000010
【図８】
2004082757.tif 000011
【図９】
2004082757.tif 000012
【図１０】
2004082757.tif 000013
【図１１】
2004082757.tif 000014
【図１２】
2004082757.tif 000015
【図１３】
2004082757.tif 000016
【図１４】
2004082757.tif 000017
【図１５】
2004082757.tif 000018