(57)【要約】    【課題】より一層適切な温度管理が可能であり、且つ比較的安価に構成し得る通電制御装置を有する電動パワーステアリング装置を提供する。    【解決手段】ステアリング系にトルクを付与する電動機９と、少なくともステアリング系に入力する手動操舵トルクに基づいて電動機に与える目標電流値を算出する演算手段（目標電流演算回路１４）および電動機に入力する電流を制御すべく複数のスイッチング素子（ＦＥＴ１６）を有する駆動手段（駆動回路１７）をケーシング２０内に設けてなる制御手段１３とを有する電動パワーステアリング装置において、スイッチング素子の表面温度を非接触に検出する温度検出手段（赤外線感熱センサ２１）をケーシング内に設けるものとする。【選択図】図３
2005324723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング系にトルクを付与する電動機と、少なくともステアリング系に入力する手動操舵トルクに基づいて前記電動機に与える目標電流値を算出する演算手段および前記電動機に入力する電流を制御すべく複数のスイッチング素子を有する駆動手段をケーシング内に設けてなる制御手段とを有する電動パワーステアリング装置であって、
前記スイッチング素子の表面温度を非接触に検出する温度検出手段を前記ケーシング内に設けてなることを特徴とする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】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に過熱からの回路保護手段を備えた通電制御装置を有する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の電動パワーステアリング装置においては、電動機に供給する駆動電流を制御する通電制御装置に設けられたスイッチング素子（ＦＥＴや電磁リレー）の過熱を防止するために、スイッチング素子の温度をサーミスタ等で検出し、この温度が規定値を超えた時に電動機への駆動電流を制限するようにしている（特許文献１を参照されたい）。
【特許文献１】特開２００１−２０６２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の従来技術に用いられるサーミスタは、発熱体に直接接触して温度を計測するものであるが、スイッチング素子に感熱素子を直接取り付けることは実質的に不可能なので、実際には、スイッチング素子が実装された基板、或いは基板が取り付けられるヒートシンクやケーシングなどに感熱素子を配置し、その出力値から測定対象体であるスイッチング素子の温度を推定することが一般的である。
【０００４】
このような間接的な測温によると、感熱素子の取付部位のヒートマスの影響を受けるため、図４に示すように、測定対象体自体（ＦＥＴ等）と感熱素子の取付部位（ヒートシンク等）との昇温曲線が不一致となる。つまりスイッチング素子とサーミスタの取付部位との昇温特性が互いに異なると、飽和状態時には実値と推定値との間の誤差が補正可能であっても、特に起動初期においては補正が困難である。そのため、このような誤差の介入を考慮して電流制限制御を実行する規定値を設定する必要があり、一般的には、安全を見込んで規定温度を低めに設定して対処していた。
【０００５】
つまり従来技術によると、実値と推定値との間の誤差を考慮してマージンを大きめに取らないと定格動作の信頼性を確保し得ないので、駆動電動機の定格時間を短めに設定したり、或いは必要以上に大きなヒートシンクを設けたり、必要以上に電流容量の大きなスイッチング素子を用いたりしなければならなかった。このことは、パワーステアリング装置の製造コストを低減する上での一つの障害となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような従来技術の課題を解決し、より一層適切な温度管理が可能なパワーステアリング装置用の通電制御装置を比較的安価に構成するため、本発明は、電動パワーステアリング装置における電動機９に入力する電流を制御するスイッチング素子の温度を検出するために、スイッチング素子（ＦＥＴ５）の表面温度を非接触に検出する温度検出手段（赤外線感熱センサ６）を通電制御装置１３のケーシング２０内に設けるものとした。
【発明の効果】
【０００７】
このような本発明によれば、例えば赤外線センサを用いて測定対象体の表面温度を直接的に検出し得るので、応答遅れや誤差の介入がなくなり、その分、異常検知精度の向上を企図することができる上、センサ配置の自由度も高められる。従って、過熱検出に関わるマージンを余計に取らずに済むことから、ヒートシンクの熱容量やスイッチング素子の電流容量および電動機の定格時間を最適に設定することができるので、サーミスタと組み合わせる従来の構成に比してソフトやハードの構成及び基板のレイアウトを単純化し得ることと相俟って、電動パワーステアリング装置の製造コストの低減を実現し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成図である。この電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１に一体結合されたステアリングシャフト２に自在継手を有する連結軸３を介して連結されたピニオン４と、ピニオン４に噛合して車幅方向に往復動し得ると共にタイロッド５を介して左右の前輪６のナックルアームにその両端が連結されたラック軸８とを有するラック・アンド・ピニオン機構からなる手動操舵機構（ステアリング系）を有している。そしてラック・アンド・ピニオン機構に加えられる手動操舵力に対して補助操舵トルクを加えるための電動機９が、ラック軸８の中間部に同軸的に配設されている。
【００１０】
電動機９は、ピニオン４に作用する手動操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１０、ステアリングホイール１の回転角から操舵角速度を検出するための舵角センサ１１、車速センサ１２等が接続された通電制御装置１３により、各センサの検出値に基づいてその出力トルクが制御されるようになっている。
【００１１】
通電制御装置１３は、その時の自動車の走行状態に最適な補助操舵トルクを電動機９に発生させるために、トルクセンサ１０、舵角センサ１１、車速センサ１２の検出信号に基づいて電動機９に与える電流を算出するためのＣＰＵを含む目標電流演算回路１４と、電動機９に与える電流をデューティ比制御する電流制御回路１５と、スイッチング素子である４個の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１６を電動機９に対してＨブリッジ形に接続してなるＨブリッジ回路を含む駆動回路１７とを備えている。そして電流制御回路１５が出力するＰＷＭ駆動信号によって４個のＦＥＴ１６を動作させることによって電動機９の出力トルクを最適制御するようになっている。
【００１２】
また目標電流演算回路１４は、通常のトルク制御の他に、後記する温度センサの検出値に基づいて回路の異常状態を判定して、電動機電流を通常状態よりも下方修正したり、過電流や回生ロックを回避したりするためのフェールセーフ機能も備えている。
【００１３】
図３は、上述した電動式パワーステアリング装置の通電制御装置１３の概略構成を示す断面図である。この通電制御装置１３は、電磁リレー、コンデンサ、シャント抵抗器、コイル、及びスイッチング素子としてのＦＥＴ１６などが実装されて比較的大電流が流れる駆動回路１７を構成する金属基板１８と、ＣＰＵやメモリなどが実装されて比較的小電流が流れる目標電流演算回路１４を構成する樹脂基板１９とを備えている。これら２つの基板１８・１９は、両者の間に適宜な空隙をおいて互いに平行に２段式にケーシング２０内に収納されている。
【００１４】
金属基板１８に実装されたＦＥＴ１６に対向する樹脂基板１９の下面には、発熱体の表面温度を非接触に計測することができる例えば赤外線感熱センサ２１が配設されている。これにより、ＦＥＴ１６に代表されるスイッチング素子が発熱体となって発する赤外線を感知してＦＥＴ１６の表面温度を検出し、過熱した場合は電動機電流を通常状態よりも下方修正することができるようになっている。
【００１５】
さて、広範囲に渡る温度変化を高精度に計測するには、高価な感熱センサが必要であるが、本発明の目的は、過熱に対して安全装置を作動させねばならない状態に至ったことを高応答かつ高精度に検出することにあるので、出力特性に直線性がない、また計測可能レンジが狭い安価な感熱センサであっても使用に耐えるので、製造コストを増大させずに済む。
【００１６】
また光学的センサは、レンズを用いて集光することによって指向性を高めることができる上、フィルタによって簡単に波長選択性が得られるので感度の設定が容易であり、しかも光ファイバを用いれば取り付け位置の制約を大幅に低減することができる。
【００１７】
つまり、光学的センサは、その受光面を発熱体に向けるだけで測温が可能なので、センサのレイアウト自由度が高く、特に本実施例に示したように目標電流演算回路１４の基板１９と、駆動回路１７の基板１８とを互いに対向配置するものとすれば、感熱センサを目標電流演算回路１４の基板１９側に直接配置することができるので、信号線の引き回しの制約も少なくなり、コストの低減に有為な機構の実現を企図することができる。
【００１８】
また本発明にかかる通電制御装置によれば、測定対象体を選ぶことがなく、しかも従来の間接的測温では計測不可能であった部位も計測可能となり、温度管理システムの適用範囲の拡大にも寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の通電制御装置の概略構成図である。
【図３】電動パワーステアリング装置の通電制御装置の断面図である。
【図４】従来技術の不都合を示すＦＥＴとヒートシンクとの昇温特性線図である。
【符号の説明】
【００２０】
１３  通電制御装置
１４  目標電流演算回路
１６  ＦＥＴ
１７  駆動回路
１８  金属基板
１９  樹脂基板
２０  ケーシング
２１  赤外線感熱センサ
【図１】
2005324723.tif 000003
【図２】
2005324723.tif 000004
【図３】
2005324723.tif 000005
【図４】
2005324723.tif 000006