(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助力発生用の電動モータへの指示電流の上限値を、予め設定した制限条件に従って制限する制御装置を備える電動パワーステアリング装置において、
その電動モータの雰囲気温度を検出する温度センサと、
その検出された雰囲気温度が予め定めた設定値未満か否かを判断する手段とが設けられ、
その電動モータへの指示電流の上限値を制限している途中で制御装置への通電遮断操作がなされた時に、その検出された雰囲気温度が前記設定値未満であれば、その制御装置への通電が遮断され、
その制限条件として、その制限開始時における電動モータの通電電流の積算値に対応する基準電流、その指示電流の上限値の最小値、および、その指示電流の上限値を低下させた後に最大値まで増大させる際の増大速度が予め設定され、
その通電電流の積算値が基準電流の二乗値を超えた時に、その指示電流の上限値の最大値からの低減が開始され、その通電電流の積算値が指示電流の上限値の最小値の二乗値を超えた時に、その指示電流の上限値は最小値とされ、しかる後に、その増大速度で最大値まで増大され、
その基準電流は設定された雰囲気温度が低い程に大きくされ、
その指示電流の上限値の最小値は、その設定された雰囲気温度が低い程に大きくされ、
その増大速度は、その設定された雰囲気温度が低い程に速くされる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】
操舵補助力発生用の電動モータへの指示電流の上限値を、予め設定した制限条件に従って制限する制御装置を備える電動パワーステアリング装置において、
その制御装置への通電遮断操作がなされてからの経過時間が予め定めた設定値以上か否かを判断する手段が設けられ、
その電動モータへの指示電流の上限値を制限している途中で制御装置への通電遮断操作がなされた時に、その経過時間が設定値以上であれば、その制御装置への通電が遮断され、その制限条件として、その制限開始時における電動モータの通電電流の積算値に対応する基準電流、その指示電流の上限値の最小値、および、その指示電流の上限値を低下させた後に最大値まで増大させる際の増大速度が予め設定され、
その通電電流の積算値が基準電流の二乗値を超えた時に、その指示電流の上限値の最大値からの低減が開始され、その通電電流の積算値が指示電流の上限値の最小値の二乗値を超えた時に、その指示電流の上限値は最小値とされ、しかる後に、その増大速度で最大値まで増大され、
その基準電流は設定された雰囲気温度が低い程に大きくされ、
その指示電流の上限値の最小値は、その設定された雰囲気温度が低い程に大きくされ、
その増大速度は、その設定された雰囲気温度が低い程に速くされることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
その電動モータの雰囲気温度を検出する温度センサと、
その検出された雰囲気温度が予め定めた設定値を超えるか否かを判断する手段とが設けられ、
その電動モータへの指示電流の上限値を制限している途中で制御装置への通電遮断操作がなされた時に、その検出された雰囲気温度が前記設定値未満であれば、その制御装置への通電が遮断される請求項２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、電動モータにより操舵補助力を発生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】
電動パワーステアリング装置において、操舵補助力発生用の電動モータが過負荷により過熱するのを防止するため、そのモータへの指示電流の上限値を予め設定した制限条件に従って制限することが行われている。
【０００３】
例えば、その制限条件として制限開始時におけるモータの連続駆動時間や通電電流の積算値等のモータ負荷に対応する変量の設定値を予め定め、その変量が設定値に至ったならば、その指示電流の上限値を最大値から最小値まで低減し、その後に最小値から最大値まで復帰させている。その指示電流の上限値の低減や復帰を徐々に行うことで、そのモータや制御装置の過熱を防止すると共に冷却を行っている。その指示電流の上限値が最大値まで復帰することで、操舵補助力が必要以上に不足することなく操舵フィーリングを良好に維持できる。
【０００４】
従来、そのモータへの指示電流の上限値を制限している途中で車両のイグニッションキースイッチがオフされた場合、制御装置への通電を即座に遮断することなく、モータの指示電流の上限値が最大値まで復帰した後に通電を遮断している。これにより、イグニッションキースイッチをオフした後に短時間でオンして再始動する場合におけるモータの過熱を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
その操舵補助用モータへの指示電流の上限値の制限条件は、車両が運転中であることを前提に決定されている。車両の運転中にあっては操舵補助用モータは頻繁に駆動されることから、その指示電流の上限値を制限した後に最大値まで復帰する時間を充分に長くし、そのモータの冷却を行う必要がある。ところが、イグニッションキースイッチをオフして通電遮断操作をした後は、操舵補助用モータは駆動されない。そのため、その操舵補助用モータへの指示電流の上限値を制限している途中で通電遮断操作された場合、モータの指示電流の上限値が最大値まで復帰するまでの時間が必要以上に長くなり、その復帰までは制御装置への通電が遮断されないため、必要以上に電力が消費されることになる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操舵補助力発生用の電動モータへの指示電流の上限値を、予め設定した制限条件に従って制限する制御装置を備える電動パワーステアリング装置に適用される。
【０００７】
本発明の第１の特徴は、その電動モータの雰囲気温度を検出する温度センサと、その検出された雰囲気温度が予め定めた設定値未満か否かを判断する手段とが設けられ、その電動モータへの指示電流の上限値を制限している途中で制御装置への通電遮断操作がなされた時に、その検出された雰囲気温度が前記設定値未満であれば、その制御装置への通電が遮断される点にある。
この構成によれば、その電動モータへの指示電流の上限値を制限している途中で制御装置への通電遮断操作がなされた時に、その検出された雰囲気温度が予め定めた設定値未満か否かを判断することで、その電動モータが再始動後における過熱を生じないように充分に冷却されたか否かを判断することができる。これにより、再始動後における電動モータの過熱を生じさせるおそれなく可及的速やかに制御装置への通電を遮断することができる。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、その制御装置への通電遮断操作がなされてからの経過時間が予め定めた設定値以上か否かを判断する手段が設けられ、その電動モータへの指示電流の上限値を制限している途中で制御装置への通電遮断操作がなされた時に、その経過時間が前記設定値以上であれば、その制御装置への通電が遮断される点にある。
この構成によれば、その電動モータへの指示電流の上限値を制限している途中で制御装置への通電遮断操作がなされた時に、その通電遮断操作がなされてからの経過時間が予め定めた設定値以上か否かを判断することで、その電動モータが再始動後における過熱を生じないように充分に冷却されたか否かを判断することができる。これにより、再始動後における電動モータの過熱を生じさせるおそれなく可及的速やかに制御装置への通電を遮断することができる。
【０００９】
本発明においては上記第１の特徴と第２の特徴とを併せ持つのが好ましい。
【００１０】
本発明においては、その制限条件として、その制限開始時における電動モータの通電電流の積算値に対応する基準電流、その指示電流の上限値の最小値、および、その指示電流の上限値を低下させた後に最大値まで増大させる際の増大速度が予め設定され、その通電電流の積算値が基準電流の二乗値を超えた時に、その指示電流の上限値の最大値からの低減が開始され、その通電電流の積算値が指示電流の上限値の最小値の二乗値を超えた時に、その指示電流の上限値は最小値とされ、しかる後に、その増大速度で最大値まで増大され、その基準電流は設定された雰囲気温度が低い程に大きくされ、その指示電流の上限値の最小値は、その設定された雰囲気温度が低い程に大きくされ、その増大速度は、その設定された雰囲気温度が低い程に速くされる。これにより、その電動モータへの指示電流の上限値を適正に制限することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示す電動パワーステアリング装置１においては、車両のステアリングホイールＨに連結されるステアリングシャフト２が、ステアリングギヤ３を介して車輪４に連結されている。そのステアリングギヤ３は、本実施形態ではラックピニオン式とされ、そのステアリングシャフト２にユニバーサルジョイント５を介して接続されるピニオン６と、そのピニオン６に噛み合うラック７とを備え、そのラック７にリンク機構を介して車輪４が連結される。これにより、ステアリングホイールＨの回転がステアリングシャフト２およびピニオン６を介してラック７に伝達され、そのラック７の移動により車輪４のトー角が変化することで操舵がなされる。そのステアリングギヤ３は、ドライバーの操舵により作動する部材の動きを舵角が変化するように車輪に伝達できるものであればよく、例えばボールスクリュー式としてもよい。
【００１２】
操舵補助力発生用の電動モータ１０の出力が、出力伝達機構を介して車輪４に伝達される。その出力伝達機構は、そのステアリングシャフト２に設けられる従動ギヤ１１と、この従動ギヤ１１に噛み合う駆動ギヤ１２とを有し、その駆動ギヤ１２がモータ１０により駆動されることで操舵補助力が発生する。その出力伝達機構はモータ１０の出力を舵角が変化するように車輪４に伝達できればよく、例えば、ラックピニオン式ステアリングギヤのラックに一体化されるスクリューと、そのスクリューにねじ合わされるナットとを有し、そのナットがモータ１０により駆動されるものでもよい。
【００１３】
その操舵補助力を決定するための操舵補助基準値として、ステアリングシャフト２により伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサ２１と、車速を検出する車速センサ２２が、車載制御装置２３に接続されている。なお、その操舵補助基準値は操舵補助力を決定するための基準となるものであれば特に限定されず、例えば舵角を採用してもよい。
【００１４】
その制御装置２３に、モータ１０の電流値を検出する電流検出センサ２５と、そのモータ１０の雰囲気温度を検出する温度センサ２６とが接続されている。その温度センサ２６は、モータ１０の雰囲気温度を検出可能であれば、その構造や配置は限定されない。例えば、その温度センサ２６をモータ１０や制御装置２３の近傍に配置したり、制御装置２３のハウジング２３ａ内に配置してもよい。
【００１５】
その制御装置２３は、上記トルクセンサ２１により検出された操舵トルクと車速センサ２２により検出された車速とに応じた指示電流値を演算する。すなわち制御装置２３は、その操舵トルクと車速と指示電流値との間の予め設定された関係を記憶し、その記憶した関係と検出された操舵トルクと車速とから指示電流値を演算する。その記憶される関係は、例えば、操舵トルクが大きく車速が小さい程に操舵補助力が大きくなるように定められる。制御装置２３は、例えばＰＩＤ制御を行うことで、その電流検出センサ２５により検出された電流値と、その指示電流値との偏差をなくすように指示電圧を求め、その指示電圧をモータ１０へ出力する。
【００１６】
その制御装置２３は、そのモータ１０への指示電流の上限値を制限するための制限条件を記憶し、その制限条件に従ってモータ１０への指示電流の上限値を制限する。その制限条件は、モータ１０の過負荷によるモータ１０の過熱を防止できるように予め設定される。
【００１７】
本実施形態では、そのモータ１０の通電電流Ｉｍの積算値が予め定めた基準電流Ｉａの二乗値を超えた時に、その指示電流の上限値を最大値Imaxから最小値Iminまで減少させることを開始する。また、その積算値が予め定めた指示電流の上限値の最小値Iminの二乗未満になった時に、その指示電流の上限値を最小値Iminから最大値Imaxまで増大させることを開始する。その制限条件として、その基準電流Ｉａ、その指示電流の上限値の最小値Imin、および、その指示電流の上限値を最小値Iminから最大値Imaxまで増大させる際の増大速度が予め設定される。その指示電流の上限値の最大値Imaxは、電動パワーステアリング装置１が必要とする最大操舵補助力に応じたモータ１０の仕様から予め定められる。それら制限条件と指示電流の上限値の最大値Imaxは制御装置２３に記憶される。
【００１８】
ここで、その通電電流Ｉｍの積算値はモータ１０の発熱量に相関し、そのモータ１０の発熱量は通電電流Ｉｍの二乗に相関する。よって、Ｍを通電電流Ｉｍの積算値、ｓをラプラス演算子、Ｇ（ｓ）を伝達関数として、Ｍ＝Ｇ（ｓ）・Ｉｍ2 により通電電流Ｉｍの積算値を近似的に求めることができる。本実施形態においては、Ｇ（ｓ）＝１／｛（１０００＋ｓ）・ｓ｝として通電電流Ｉｍの積算値Ｍ＝Ｉｍ2 ／｛（１０００＋ｓ）・ｓ｝を求め、その積算値Ｍが上記基準電流Ｉａの二乗値を超えた時、すなわちＩｍ2 ／｛（１０００＋ｓ）・ｓ｝＞Ｉａ2 となった時に、その指示電流の上限値の制限を開始する。なお、その伝達関数Ｇ（ｓ）は一例であり、通電電流Ｉｍの積算値を近似的に求めることができるものであればよい。
その基準電流Ｉａの二乗値は、予め定めた雰囲気温度において、その指示電流の上限値の最大値Imaxを通電した状態で、モータ１０を許容される時間ｔａだけ連続駆動した場合におけるモータ１０の通電電流の積算値に対応するように定められる。
その指示電流の上限値の最小値Iminは、予め定めた雰囲気温度において、その最小値Iminを通電した状態でモータ１０の連続駆動が許容されるように設定される。その予め定めた雰囲気温度において、その指示電流の上限値が最小値Iminとされた状態においては、モータ１０の発熱量に相関する通電電流Ｉｍの二乗値が指示電流の上限値の最小値Iminの二乗値よりも小さくなれば、モータ１０を連続駆動することができる。
【００１９】
その制限条件は、モータ１０の設定された雰囲気温度が低い程に緩和されるように設定される。すなわち、そのモータ１０の許容連続駆動時間ｔａに対応する基準電流Ｉａと、その指示電流の上限値の最小値Iminとは、その設定された雰囲気温度が低い程に大きくされる。また、その増大速度は、その設定された雰囲気温度が低い程に速くされる。
【００２０】
図２は、その記憶される制限条件の一例を示すもので、本実施形態においては、その制限条件は、設定された雰囲気温度が２５℃未満、２５℃〜３０℃、３０℃〜３５℃、３５℃〜４０℃、４０℃〜４５℃、４５℃〜５０℃、５０℃〜５５℃、５５℃〜６０℃、６０℃〜６５℃、６５℃〜７０℃、７０℃以上の各基準温度範囲毎に、予め設定されて制御装置２３に記憶される。すなわち、モータ１０への指示電流の上限値の最大値Imax（本実施形態では６５アンペア）でのモータ１０の許容連続駆動時間ｔａに対応付けられた基準電流Ｉａ、そのモータ１０への指示電流の上限値の最小値Imin、その指示電流の上限値を最小値Iminから最大値Imaxまで増大させる時の増大速度Ｖｉとが、設定された雰囲気温度の各基準温度範囲毎に記憶される。
【００２１】
図３は、そのモータ１０の許容連続駆動時間ｔａとモータ１０への指示電流の上限値との関係の一例を示し、図示例では設定された雰囲気温度が２５℃未満、モータ１０への指示電流の上限値の最大値Imaxは６５アンペアとされている。
【００２２】
図４は、モータ１０への指示電流の上限値と通電電流の積算値Ｍとの関係の一例を示し、その積算値Ｍが基準電流Ｉａの二乗値である時に上限値は最大値Imaxであり、その積算値Ｍが上限値の最小値Iminの二乗値である時に上限値は最小値Iminとなる。本実施形態では、その積算値Ｍが基準電流Ｉａの二乗値を超えて上限値の最小値Iminの二乗値に至るまでの間においては、その指示電流の上限値は直線補間により求められ、その指示電流の上限値が漸減するものとされている。図示例では設定された雰囲気温度が２５℃未満、その最大値Imaxは６５アンペアとされている。なお、図２の一例においては、雰囲気温度が６５℃以上では基準電流Ｉａよりも指示電流の上限値の最小値Iminを小さくしている。このような場合、その積算値Ｍが基準電流Ｉａの二乗値を超えると、その指示電流の上限値は最大値Imaxから漸減するのではなく、即座に最小値Iminとなる。
【００２３】
図５は、モータ１０への指示電流の上限値を最小値Iminから最大値Imaxまで増大させる時の、その指示電流の上限値と時間との関係の一例を示し、図示例では設定された雰囲気温度が２５℃未満、その最大値Imaxは６５アンペアとされている。
【００２４】
その制御装置２３によるモータ１０の制御手順を、図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、上記モータ１０の雰囲気温度の設定（図２の基準温度範囲の設定）を行い（ステップ１）、電流検出センサ２５により検出したモータ１０の通電電流Ｉｍの値を読み込む（ステップ２）。次に、その通電電流Ｉｍの積算値Ｍ＝Ｉｍ2 ／｛（１０００＋ｓ）・ｓ｝を演算し（ステップ３）、その積算値Ｍが基準電流Ｉａの二乗値以下か否を判断する（ステップ４）。その積算値Ｍが基準電流Ｉａの二乗値以下であればステップ１に戻る。その積算値Ｍが基準電流Ｉａの二乗値を超える場合、例えば上記図４に示すように、設定された雰囲気温度に対応する指示電流の上限値の最小値Iminと最大値Imaxとの間における通電電流Ｉｍの積算値Ｍと指示電流の上限値との関係に従って、モータ１０の指示電流の上限値を減少させる（ステップ５）。次に、その指示電流の上限値が最小値Iminに到達したか否かを判断し（ステップ６）、到達していなければステップ５に戻る。その指示電流の上限値が最小値Iminに到達すれば、設定された雰囲気温度に対応する上記増大速度Ｖｉで、モータ１０への指示電流の上限値を最小値Iminから最大値Imaxへ増大させる（ステップ７）。次に、その指示電流の上限値が最大値Imaxに到達したか否かを判断し（ステップ８）、最大値Imaxに到達していなければステップ７に戻る。その指示電流の上限値が最大値Imaxに到達すれば、制御を終了するか否かを判断し（ステップ９）、終了しなければステップ１に戻る。なお、その制御終了は、例えば車両のイグニッションキースイッチがオフか否かにより判断する。
【００２５】
上記モータ１０の制御を行っている時に、車両のイグニッションキースイッチのオフ等により通電遮断操作がなされた時の通電遮断制御手順を、図７のフローチャートを参照して説明する。
この通電遮断制御は、上記モータ１０の制御と並列処理してもよいし、所定間隔毎に交互に互いに割り込み処理するようにしてもよい。
まず、イグニッションキースイッチのオフ操作による通電遮断信号の入力に基づき通電遮断操作がなされると（ステップ１０１）、その通電遮断操作がなされてから予め定めた設定時間の経過後に設定時間経過信号を出力するタイマーをオンする（ステップ１０２）。その設定時間は、制御装置２３への通電遮断後の再始動時において過熱するおそれのない温度までモータ１０を低下させるのに要する時間に基づき予め設定されて制御装置２３に記憶され、例えば１分とされる。
次に、モータ１０への指示電流の上限値が最大値Imaxであるか否かを判断する（ステップ１０３）。その指示電流の上限値が最大値でない場合、そのモータ１０への指示電流の上限値を制限している途中であると判断される。これにより、そのモータ１０への指示電流の上限値を制限している途中であるか否かを確実に判断することができる。
ステップ１０３において、モータ１０への指示電流の上限値が最大値Imaxであれば、通電遮断操作時においてはモータ１０への指示電流の上限値は制限されていないので、制御装置２３への通電を遮断して制御を終了する（ステップ１０４）。
ステップ１０３において、モータ１０への指示電流の上限値が最大値Imaxでなければ、温度センサ２６により検出されるモータ１０の雰囲気温度Ｔが設定温度Ｔｏ未満か否かを判断する（ステップ１０５）。その設定温度Ｔｏは、制御装置２３への通電遮断後の再始動時においてモータ１０が過熱するおそれのない温度に基づき予め設定されて制御装置２３に記憶され、例えば５５℃とされる。
ステップ１０５においてモータ１０の検出雰囲気温度Ｔが設定温度Ｔｏ未満であれば、すなわち、モータ１０への指示電流の上限値を制限している途中で制御装置２３への通電遮断操作がなされた時に温度センサ２６により検出された雰囲気温度Ｔが設定温度Ｔｏ未満であれば、制御装置２３への通電を遮断して制御を終了する（ステップ１０４）。
ステップ１０５において温度センサ２６により検出されるモータ１０の雰囲気温度Ｔが設定温度Ｔｏ以上であれば、上記設定時間が経過したか否かを、すなわち通電遮断操作がなされてからの経過時間が予め定めた設定値以上か否かをタイマーからの信号に基づき判断する（ステップ１０６）。
ステップ１０６において設定時間が経過していれば、すなわち、モータ１０への指示電流の上限値を制限している途中で制御装置２３への通電遮断操作がなされた時に、その経過時間が設定値以上であれば、制御装置２３への通電を遮断して制御を終了し（ステップ１０４）、その設定時間が経過していなければステップ１０１へ戻る。
【００２６】
上記構成によれば、操舵補助力発生用モータ１０への指示電流の上限値を制限している途中にイグニッションキースイッチをオフすることで通電遮断操作した場合に、温度センサ２６により検出された雰囲気温度Ｔが予め定めた設定値Ｔｏ未満か否かを判断することで、また、その通電遮断操作がなされてからの経過時間が予め定めた設定値以上か否かを判断することで、そのモータ１０が再始動後における過熱を生じないように充分に冷却されたか否かを判断することができる。これにより、再始動後におけるモータ１０の過熱を生じさせるおそれなく可及的速やかに制御装置への通電を遮断し、必要以上に電力消費量が増大するのを防止することができる。また、上記実施形態によれば、そのモータ１０への指示電流の上限値を過負荷防止のために制限する際に、その制限を雰囲気温度に応じて緩和できる。これにより、その指示電流が過度に制限されるのを防止し、操舵フィーリングの低下を抑制できる。
【００２７】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、操舵補助力発生用モータ１０への指示電流の上限値を制限している途中に通電遮断操作した場合に、上記実施形態では温度センサ２６により検出された雰囲気温度Ｔが予め定めた設定値Ｔｏ未満か否かの判断と、通電遮断操作がなされてからの経過時間が予め定めた設定値以上か否かの判断の双方を行ったが、何れか一方の判断のみを行い、その判断に応じて制御装置への通電を遮断するか否かを決定してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、操舵補助力発生用モータへの指示電流を過負荷防止のために制限する制御の途中で通電遮断操作を行った場合に、再始動後におけるモータの過熱を生じるおそれなく可及的速やかに制御装置への通電を遮断し、必要以上に電力消費量が増大するのを防止する電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における制御装置に記憶される制限条件の一例を示す図
【図３】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるモータへの指示電流の上限値の制限開始時におけるモータの連続駆動時間の設定値とモータへの指示電流の上限値との関係の一例を示す図
【図４】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるモータの通電電流値の積算値とモータへの指示電流の上限値との関係の一例を示す図
【図５】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるモータへの指示電流の上限値を漸増させる時の指示電流の上限値と時間との関係の一例を示す図
【図６】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるモータの制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における通電遮断制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１０  電動モータ
２３  制御装置
２６  温度センサ
【図１】
0004788855.tif 000002
【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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