(57)【要約】【課題】長時間、過負荷操舵が継続した場合でも、操舵力が急増して操舵フィーリングが悪化し難い電動パワーステアリング装置の提供。【解決手段】操舵補助用のモータ若しくはその駆動制御回路の温度を検出又は推定し、トルクセンサが検出した操舵トルクに基づく電流をモータに流して操舵補助すると共に、検出又は推定した温度が、閾値を超えるときは、モータに流す電流の最大値を制限する電動パワーステアリング装置。前記温度が、閾値より低い第１温度を超えているか否かを判定する温度判定手段（Ｓ４，８）と、前記温度の上昇率を演算する手段（Ｓ１４）と、演算した上昇率が所定値を超えているか否かを判定する上昇率判定手段（Ｓ１６）とを備え、温度判定手段（Ｓ４，８）が第１温度を超えていると判定し、上昇率判定手段（Ｓ１６）が所定値を超えていると判定したときは、閾値を下げる（Ｓ２４）構成である。【選択図】図３
2007290662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助用のモータと、該モータ若しくは該モータの駆動制御回路の温度を検出する温度検出手段、又は前記モータに流れる電流に基づき前記温度を推定する推定手段とを備え、前記トルクセンサが検出した操舵トルクに基づく電流を前記モータに流して操舵補助すると共に、前記温度検出手段が検出した温度、又は前記推定手段が推定した推定温度が、閾値を超えるときは、前記電流の最大値を制限する電動パワーステアリング装置において、
前記温度又は推定温度が、前記閾値より低い第１温度を超えているか否かを判定する温度判定手段と、前記温度又は推定温度の上昇率を演算する手段と、該手段が演算した上昇率が所定値を超えているか否かを判定する上昇率判定手段とを備え、前記温度判定手段が第１温度を超えていると判定し、前記上昇率判定手段が所定値を超えていると判定したときは、前記閾値を下げるように構成してあ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】
前記温度判定手段が第１温度を超えていると判定し、前記上昇率判定手段が所定値を超えていると判定した状態が継続する時間を測定する手段を更に備え、該手段が測定した時間が所定時間に達したときは、前記閾値を下げるように構成してある請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記閾値を下げるときは、操舵補助力への衝撃を防止する為に、前記温度判定手段又は上昇率判定手段が所定回数判定する時間を掛けて下げるように構成してある請求項１又は２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】
【０００１】
本発明は、トルクセンサが検出した操舵トルクに基づく電流を操舵補助用モータに流して操舵補助すると共に、操舵補助用のモータ若しくはモータの駆動制御回路の温度又はその推定温度が、閾値を超えるときは、モータに流す電流の最大値を制限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】
運転者の負担を軽減する電動パワーステアリング装置は、操舵部材（ステアリングホイール、ハンドル）に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結する連結軸とを備え、連結軸に生じる捩れ角度によって、トルクセンサが入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出した操舵トルク値に基づき、出力軸に連動する操舵補助用のモータを駆動制御するものである。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置では、過剰な電流消費を避けてモータ及びモータ駆動回路の発熱による故障を未然に防ぐ為、過熱保護制御及び高負荷継続時制御の２つの電流制限制御を備えたものがある。
高負荷継続時制御では、ステアリングホイールのエンド位置付近等で高負荷状態になったときに、一時的にモータの電流指示値を制限し、高負荷状態でなくなれば、電流指示値の制限を速やかに解除して、高負荷時の過剰な電流消費を避けて発熱を防ぎ、早期に過熱防止制御に至らないようにすることを目的としている。
過熱保護制御では、モータに流れる電流の積算量から、モータ及びモータ駆動回路の温度を推定し、推定した温度が所定温度を超えたときに、比較的長時間、モータの電流指示値を制限し、電流の制限を解除するときは徐々に解除するようにしている。
【０００４】
高負荷継続時制御では、高負荷状態の判定条件として、アシスト電流値（電流指示値）を用いる方法、及び操舵トルク値を用いる方法等類がある。
特許文献１には、モータ駆動制御部のスイッチング素子が有するジャンクションの温度を推定し、推定した温度が所定の上限値に達すると、この推定温度及び温度勾配に基づいて、ステアリングモータの最大電流を所定の制限電流値まで低下するように設定する電気式パワーステアリング制御装置及びそのモータ電流制御方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２０７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した過熱保護制御では、通常想定されている時間以上に、過負荷操舵が継続した場合（例えば、長距離の山坂道を連続して走行した場合等）は、電流制限により操舵力が急増し、操舵フィーリングが悪化するという問題がある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、長時間、過負荷操舵が継続した場合でも、操舵力が急増して操舵フィーリングが悪化し難い電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助用のモータと、該モータ若しくは該モータの駆動制御回路の温度を検出する温度検出手段、又は前記モータに流れる電流に基づき前記温度を推定する推定手段とを備え、前記トルクセンサが検出した操舵トルクに基づく電流を前記モータに流して操舵補助すると共に、前記温度検出手段が検出した温度、又は前記推定手段が推定した推定温度が、閾値を超えるときは、前記電流の最大値を制限する電動パワーステアリング装置において、前記温度又は推定温度が、前記閾値より低い第１温度を超えているか否かを判定する温度判定手段と、前記温度又は推定温度の上昇率を演算する手段と、該手段が演算した上昇率が所定値を超えているか否かを判定する上昇率判定手段とを備え、前記温度判定手段が第１温度を超えていると判定し、前記上昇率判定手段が所定値を超えていると判定したときは、前記閾値を下げるように構成してあることを特徴とする。
【０００７】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記温度判定手段が第１温度を超えていると判定し、前記上昇率判定手段が所定値を超えていると判定した状態が継続する時間を測定する手段を更に備え、該手段が測定した時間が所定時間に達したときは、前記閾値を下げるように構成してあることを特徴とする。
【０００８】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記閾値を下げるときは、操舵補助力への衝撃を防止する為に、前記温度判定手段又は上昇率判定手段が所定回数判定する時間を掛けて下げるように構成してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、モータ若しくはモータの駆動制御回路の温度又は推定温度が、閾値より低い第１温度を超えていると判定し、前記温度又は推定温度の演算した上昇率が所定値を超えていると判定したときは、前記閾値を下げるので、長時間、過負荷操舵が継続した場合でも、通常よりも早めに電流制限を開始でき、操舵力が急増して操舵フィーリングが悪化し難く、操舵力急増をより長時間回避できる電動パワーステアリング装置を実現することができる。
【００１０】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、第１温度を超えていると判定し、所定値を超えていると判定した状態が継続する時間を測定し、測定した時間が所定時間に達したときは、閾値を下げるので、過負荷操舵継続を誤判定することなく、長時間、過負荷操舵が継続した場合でも、通常よりも早めに電流制限を開始でき、操舵力が急増して操舵フィーリングが悪化し難く、操舵力急増をより長時間回避できる電動パワーステアリング装置を実現することができる。
【００１１】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、閾値を下げるときは、操舵補助力への衝撃を防止する為に、温度判定手段又は上昇率判定手段が所定回数判定する時間を掛けて下げるように構成してあるので、電流制限値が変更された場合に、ハンドル操舵トルクが急変して悪影響が出ることを防止でき、長時間、過負荷操舵が継続した場合でも、通常よりも早めに電流制限を開始でき、操舵力が急増して操舵フィーリングが悪化し難く、操舵力急増をより長時間回避できる電動パワーステアリング装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の構成を示す模式図である。この電動パワーステアリング装置は、例えば舵取りの為の操舵部材（ステアリングホイール、ハンドル）２７と、操舵部材２７の操舵に応じて駆動される操舵補助用のモータ６と、モータ６の回転を減速歯車機構１７を介して舵取機構２３，２３に伝える伝動手段２４と、モータ６を駆動制御する駆動制御装置１（駆動制御回路）とを備えている。操舵部材２７は、入力軸２６に連結されている。
【００１３】
伝動手段２４は、入力軸２６に図示しないトーションバーを介して連結される出力軸２９と、出力軸２９にユニバーサルジョイントを介して連結される連結軸３０と、連結軸３０にユニバーサルジョイントを介して連結されるピニオン軸３１と、ピニオン軸３１のピニオンに噛合するラック歯を有し、左右の操向輪Ａ，Ａに舵取機構２３，２３を介して連結されるラック軸３２とを備えている。入力軸２６及び伝動手段２４は操舵軸２５を構成している。
【００１４】
入力軸２６の周りには、操舵部材２７を操作することにより入力軸２６に加わる操舵トルク値を、トーションバーに生じる捩れによって検出するトルクセンサ２１が配置されており、トルクセンサ２１が検出した操舵トルク値に基づいて、駆動制御装置１が操舵補助用のモータ６を駆動制御するように構成してある。
減速歯車機構１７は、モータ６の出力軸に繋がるウォームと、出力軸２９の途中に嵌合されるウォームホイールとを備えており、モータ６の回転をウォーム及びウォームホイールから出力軸２９に伝達するように構成してある。
【００１５】
このような構成の電動パワーステアリング装置では、操舵部材２７の操作による舵取り操作力を入力軸２６、トーションバー（図示せず）、出力軸２９、連結軸３０、及びピニオン軸３１を介してラック軸３２に伝達し、ラック軸３２を軸長方向へ移動させ、舵取機構２３，２３を作動させる。また、それと共に、トルクセンサ２１が検出した操舵トルク値に基づき、駆動制御装置１がモータ６を駆動制御し、モータ６の駆動力を出力軸２９に伝達することにより、運転者の操舵力を補助し労力負担を軽減する。
【００１６】
図２は、図１に示す電動パワーステアリング装置の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、トルクセンサ２１が検出した操舵トルク値が、インタフェース２０によりサンプリングされ、サンプリングされた操舵トルク値が、駆動制御装置１の関数発生部１２に与えられる。関数発生部１２には、車両の走行速度を検出する車速センサ３が検出し、インタフェース４がサンプリングした車速も与えられている。
【００１７】
関数発生部１２では、図中で示すように、操舵トルク信号（トルク）が所定の不感帯を超えると、操舵トルク信号の増加に従って電流指示値Ｉが増加し、さらに操舵トルク信号が所定値以上になると電流指示値Ｉが飽和するような関数が、車速Ｖ（但しＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３…）に応じて可変的に定められている。前記関数は車速Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…が大となるに従って操舵トルク値に対する電流指示値Ｉの比が小となると共に、電流指示値Ｉの飽和値が小となるようになっている。関数発生部１２が定めた電流指示値Ｉは加算手段１３へ与えられる。
【００１８】
一方、トルクセンサ２１が検出し、インタフェース２０によりサンプリングされた操舵トルク値は、駆動制御装置１の微分演算部１４へも与えられる。微分演算部１４には、車速センサ３が検出し、インタフェース４によりサンプリングされた車速も与えられる。微分演算部１４は、操舵トルク値を微分し、微分して得た操舵トルク値に、車速に応じて定められた係数を乗じて、微分電流値として加算手段１３へ与え、モータ６及び舵取機構２３，２３（図１）の慣性補償を行う。加算手段１３は、関数発生部１２及び微分演算部１４より与えられた電流指示値Ｉ及び前記微分電流値を加算し、その加算結果を減算手段１５へ与える。
【００１９】
操舵トルク値及び電流指示値Ｉは制御部へも与えられ、制御部８は、与えられた操舵トルク値及び電流指示値Ｉに基づき、高負荷状態であるか否かを判定し、その判定結果に応じて、関数発生部１２が出力する電流指示値Ｉを制限する高負荷継続時制御を実行する。また、後述するモータ電流検出回路７が出力したモータ電流検出値Ｉｓの積算量から、モータ６及び駆動制御装置１の温度を推定し、推定した温度が所定値を超えたときに、所定の計算方法により、モータの電流指示値を徐々に制限する過熱保護制御を実行する。
【００２０】
温度センサ２が駆動制御装置１の温度を検出し、検出した温度は制御部８に与えられる。
温度センサ１８がモータ６の温度を検出し、検出した温度は、インタフェース１９によりサンプリングされて制御部８に与えられる。
制御部８は、上述した高負荷継続時制御及び過熱保護制御の他に、温度センサ２，１８から与えられた温度に基づき、高負荷が長時間継続するときの為に、図６に示すように、モータの電流指示値の通常の最大値から更に制限する高負荷長時間継続時保護制御を実行する。尚、モータの電流指示値の最大値を制限する場合、最大から２０％程度に迄制限する。
【００２１】
減算手段１５には、操舵補助を行うモータ６に流れる電流を検出するモータ電流検出回路７が出力したモータ電流検出値も与えられている。減算手段１５は、加算手段１３での電流指示値Ｉ及び微分電流値の加算結果からモータ電流検出値を減算し、その減算結果を、モータ電圧演算部１６に与える。モータ電圧演算部１６は、与えられた減算結果に対してＰＩ演算を行い、その演算結果に基づくＰＷＭ信号をモータ駆動回路５へ与える。モータ駆動回路５は、与えられたＰＷＭ信号によりモータ６を駆動する。
上述した各部、各回路のうち、トルクセンサ２１、インタフェース２０、車速センサ３、インタフェース４、温度センサ１８、インタフェース１９及びモータ６の他は、駆動制御装置１を構成している。
【００２２】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の高負荷長時間継続時保護制御の動作を、それを示す図３，４のフローチャートを参照しながら説明する。
制御部８は、起動時にパラメータＣＥ，ＣＭを０に初期化するものとする。
制御部８は、先ず、温度センサ２からの駆動制御装置１の温度ＴＥ、及び温度センサ１８からのモータ６の温度ＴＭを読込み（サンプリング）（Ｓ２）、読込んだ駆動制御装置１の温度ＴＥが、所定温度ＴＥｃ（例えば６５度）を超えているか否かを判定する（Ｓ４）。
【００２３】
制御部８は、温度ＴＥが所定温度ＴＥｃを超えていなければ（Ｓ４）、パラメータＣＥを０にした（Ｓ６）後、読込んだモータ６の温度ＴＭが、所定温度ＴＭｃ（例えば６５度）を超えているか否かを判定する（Ｓ８）。
制御部８は、温度ＴＭが所定温度ＴＭｃを超えていなければ（Ｓ８）、パラメータＣＭを０にした（Ｓ１０）後、図６に示す通常の電流制限マップを選択して、関数発生部１２に通知し（Ｓ１２）、リターンする。関数発生部１２は選択された通常の電流制限マップを用いて、操舵トルク信号に基づき電流指示値Ｉを定めて出力する。
【００２４】
ここで、関数発生部１２は、図６に示す高負荷長時間継続時の電流制限マップから通常の電流制限マップへ切替える場合は、フィルタ演算処理等を用いて、サンプリング周期（数十ミリ秒）の所定回数分に相当する時間を掛けて徐々に切替える。
尚、図６に示す通常の電流制限マップでは、例えば１２０度を超えると、温度に応じて電流を制限して行き、最大から２０％程度に迄制限する。一方、高負荷長時間継続時の電流制限マップでは、例えば７０度を超えると、通常時と同様の比率で温度に応じて電流を制限して行き、最大から２０％程度に迄制限する。
【００２５】
制御部８は、モータ６の温度ＴＭが所定温度ＴＭｃを超えていれば（Ｓ８）、図５に示すような所定時間ｔｏ当たりの温度上昇率ΔＴＭを演算し（Ｓ１４）、演算した温度上昇率ΔＴＭが所定の温度上昇率ΔＴＭｃを超えているか否かを判定する（Ｓ１６）。温度上昇率ΔＴＭが温度上昇率ΔＴＭｃを超えていなければ、パラメータＣＭを０にする（Ｓ１０）。
【００２６】
制御部８は、温度上昇率ΔＴＭが温度上昇率ΔＴＭｃを超えていれば（Ｓ１６）、パラメータＣＭに１を加算した（Ｓ１８）後、パラメータＣＭが所定数ＣＭｃ以上であるか否か（所定時間に達したか否か）を判定する（Ｓ２０）。パラメータＣＭが所定数ＣＭｃ以上でなければ、図６に示す通常の電流制限マップを選択して、関数発生部１２に通知し（Ｓ１２）、リターンする。関数発生部１２は選択された通常の電流制限マップを用いて、操舵トルク信号に基づき電流指示値Ｉを定めて出力する。
【００２７】
制御部８は、パラメータＣＭが所定数ＣＭｃ以上であれば（Ｓ２０）、パラメータＣＭを０にした（Ｓ２２）後、図６に示す高負荷長時間継続時の電流制限マップを選択して、関数発生部１２に通知し（Ｓ２４）、リターンする。関数発生部１２は選択された高負荷長時間継続時の電流制限マップを用いて、操舵トルク信号に基づき電流指示値Ｉを定めて出力する。
ここで、関数発生部１２は、図６に示す通常の電流制限マップから高負荷長時間継続時の電流制限マップへ切替える場合は、フィルタ演算処理等を用いて、サンプリング周期（数十ミリ秒）の所定回数分に相当する時間を掛けて徐々に切替える。
【００２８】
制御部８は、温度ＴＥが所定温度ＴＥｃを超えていれば（Ｓ４）、図５に示すような所定時間ｔｏ当たりの温度上昇率ΔＴＥを演算し（Ｓ２６）、演算した温度上昇率ΔＴＥが所定の温度上昇率ΔＴＥｃを超えているか否かを判定する（Ｓ２８）。温度上昇率ΔＴＥが温度上昇率ΔＴＥｃを超えていなければ、パラメータＣＥを０にする（Ｓ６）。
【００２９】
制御部８は、温度上昇率ΔＴＥが温度上昇率ΔＴＥｃを超えていれば（Ｓ２８）、パラメータＣＥに１を加算した（Ｓ３０）後、パラメータＣＥが所定数ＣＥｃ以上であるか否か（所定時間に達したか否か）を判定する（Ｓ３２）。パラメータＣＥが所定数ＣＥｃ以上でなければ、モータ６の温度ＴＭが、所定温度ＴＭｃ（例えば６５度）を超えているか否かを判定する（Ｓ８）。
【００３０】
制御部８は、パラメータＣＥが所定数ＣＥｃ以上であれば（Ｓ３２）、パラメータＣＥを０にした（Ｓ３４）後、パラメータＣＭを０にし（Ｓ２２）、図６に示す高負荷長時間継続時の電流制限マップを選択して、関数発生部１２に通知し（Ｓ２４）、リターンする。関数発生部１２は選択された高負荷長時間継続時の電流制限マップを用いて、操舵トルク信号に基づき電流指示値Ｉを定めて出力する。
尚、温度ＴＭ，ＴＥは、モータ電流検出回路７が出力したモータ電流検出値Ｉｓの積算量から推定する構成も可能である。その場合、温度センサ２，１８は不要である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す電動パワーステアリング装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の動作を説明する為の説明図である。
【図６】従来の電動パワーステアリング装置の動作を説明する為の説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  駆動制御装置（駆動制御回路）、２，１８  温度センサ（温度検出手段）、５  モータ駆動回路、６  モータ、７  モータ電流検出回路、８  制御部、１２  関数発生部、１６  モータ電圧演算部、２１  トルクセンサ、２７  操舵部材（ステアリングホイール、ハンドル）
【図１】
2007290662.tif 000003
【図２】
2007290662.tif 000004
【図３】
2007290662.tif 000005
【図４】
2007290662.tif 000006
【図５】
2007290662.tif 000007
【図６】
2007290662.tif 000008