(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントロールユニットのモータ駆動部に取付けられた温度センサに基づいてモータ電流を制限する機能と、イグニションスイッチを投入した際の前記コントロールユニットの温度をモータの初期温度として、前記初期温度に、前記モータ電流に基づいて算出した上昇温度を加算してモータ推定温度とし、前記モータ推定温度に基づいて前記モータ電流を制限する機能とを具備した電動パワーステアリング装置において、前記温度センサの異常又は故障を検出する温度センサ異常検出手段と、前記温度センサに基づいて過熱保護動作を行うコントロールユニット過熱保護手段と、前記コントロールユニット過熱保護手段に基づき前記モータ電流を制限する電流指令制限値発生手段と、前記モータ電流を制限する異常又は故障時の電流指令制限値発生手段と、前記温度センサ異常検出手段の出力に基づいて前記電流指令制限値発生手段或いは前記故障時の電流指令制限値発生手段を切替える切替手段とを具備し、前記温度センサ異常検出手段により前記温度センサが異常又は故障と判断されたとき、前記切替手段により前記電流指令制限値発生手段から前記故障時の電流指令制限値発生手段へ切替え、前記コントロールユニット又はモータの連続定格電流の小さい方を最大値とする異常又は故障発生時のアシスト特性に基づいて、前記モータに対する電流出力を行う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】
前記温度センサがサーミスタで成っている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
コントロールユニットのモータ駆動部に取付けられた温度センサに基づいてモータ電流を制限する機能と、イグニションスイッチを投入した際の前記コントロールユニットの温度をモータの初期温度として、前記初期温度に、前記モータ電流に基づいて算出した上昇温度を加算してモータ推定温度とし、前記モータ推定温度に基づいて前記モータ電流を制限する機能とを具備した電動パワーステアリング装置において、前記温度センサの異常又は故障を検出する温度センサ異常検出手段と、前記温度センサに基づいて過熱保護動作を行うコントロールユニット過熱保護手段と、前記コントロールユニット過熱保護手段に基づき前記モータ電流を制限する電流指令制限値発生手段と、前記モータ電流を演算する操舵補助指令値演算器にマップ特性を供給する正常時特性マップ及び温度センサ異常時特性マップと、前記温度センサ異常検出手段の出力に基づいて前記正常時特性マップ或いは前記温度センサ異常時特性マップを切替える切替手段とを具備し、前記温度センサ異常検出手段により前記温度センサが異常又は故障と判断されたとき、前記切替手段により前記正常時特性マップから前記温度センサ異常時特性マップへ切替え、前記コントロールユニット又はモータの連続定格電流の小さい方を最大出力電流の制限値として、モータ電流指令値を制限す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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、特にコントロールユニット及びモータの過熱保護の機能において、温度センサに異常又は故障が発生した際の代替制御に関する機能を具備した電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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操舵力を印加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印加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、電流指令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−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図７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の操舵力を補助するモータ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。
【０００４】
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図８のようになっている。
【０００５】
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に基いて特性マップ（ルックアップテーブル）３３を参照して、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を決定する。
【０００６】
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で求められる偏差（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及び積分演算器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指令値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はモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流検出値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされる。
【０００７】
ここにおいて、一般的には温度センサを適宜配設してモータ２０及びコントロールユニット３０の過熱を防ぐようになっている。そして、初期温度をイグニションスイッチを投入した際のコントロールユニットの温度をモータの初期温度とし、この初期温度にモータ電流に基づいて算出した上昇温度を加算することによりモータ推定温度とし、このモータ推定温度に基づいてモータ電流を制限している。
【０００８】
一方、温度センサが故障した場合にはモータ出力を禁止し、イグニションスイッチがＯＦＦされるまでモータ出力の禁止を保持している。或は、初期温度を最高動作温度などの比較的高い温度とし、この初期温度にモータ電流に基づいて算出した上昇温度を加算することによりモータ推定温度とし、このモータ推定温度に基づいてモータ電流を制限している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、モータ駆動系が正常に動作可能であるにも拘らずアシストを禁止し、温度センサ故障後の操舵に対してアシスト無しで操舵していた。また、初期温度を最高動作温度に設定し、モータ電流を基にモータ温度を推定してモータ電流を制限した場合、モータ電流の大きい据え切り操舵を繰り返した直後にイグニションスイッチをＯＦＦし、再度イグニションスイッチをＯＮして同様な操舵を繰り返したり、駐車時又は低速時に据え切りを連続的に操舵して、モータ電流出力の大きな領域を維持させようとするような操舵をしたときに、モータ温度推定値とモータ実温度との差が大きくなり、モータが過熱する恐れがある。
【００１０】
また、コントロールユニットは温度センサが故障したのに伴って、モータ駆動部の温度が測定できないため保護動作を停止している。従って、上記代替制御によるモータの過熱保護が動作するまでは保護されないで電流出力することになり、モータ同様にコントロールユニットのモータ駆動部が過熱してしまう可能性がある。
【００１１】
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、温度センサが故障した際の代替制御に関する機能を具備し、温度センサが故障した場合でもモータ又はコントロールユニットの連続定格電流を最大出力電流値とすることによりアシストを禁止しない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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コントロールユニットのモータ駆動部に取付けられた温度センサに基づいてモータ電流を制限する機能と、イグニションスイッチを投入した際の前記コントロールユニットの温度をモータの初期温度として、前記初期温度に、前記モータ電流に基づいて算出した上昇温度を加算してモータ推定温度とし、前記モータ推定温度に基づいて前記モータ電流を制限する機能とを具備した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、前記温度センサの異常又は故障を検出する温度センサ異常検出手段と、前記温度センサに基づいて過熱保護動作を行うコントロールユニット過熱保護手段と、前記コントロールユニット過熱保護手段に基づき前記モータ電流を制限する電流指令制限値発生手段と、前記モータ電流を制限する故障時の電流指令制限値発生手段と、前記温度センサ異常検出手段の出力に基づいて前記電流指令制限値発生手段或いは前記故障時の電流指令制限値発生手段を切替える切替手段とを設け、前記温度センサ異常検出手段により前記温度センサが異常又は故障と判断されたとき、前記電流指令制限値発生手段から前記故障時の電流指令制限値発生手段へ前記切替手段により切替え、前記コントロールユニット又はモータの連続定格電流の小さい方を最大値とする異常又は故障発生時のアシスト特性に基づいて、前記モータに対する電流出力を行うことによって達成される。
【００１３】
故障発生時のアシスト特性は、特性マップにゲインを乗算して実現しても良い。又は、前記コントロールユニット又はモータの連続定格電流の小さい方を最大出力電流制限値として、モータ電流指令値を制限することでも、上記目的は達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
モータもコントロールユニットも、それぞれ連続で電流を流しても破損する恐れのない連続定格電流が存在する。そこで、温度センサが故障した場合には、最大出力電流値を、モータ又はコントロールユニットの連続定格温度のうち、低い温度の方に設定したアシスト特性に切り替えて（又は特性マップにゲインをかけて）、温度センサ故障後も継続してアシストさせるようにする。
【００１５】
これによって、従来温度センサが故障した際にアシストをＯＦＦしたりしていたが、その必要もなく、連続定格電流でアシストを継続することができる。従って、アシストを継続しても、モータやコントロールユニットを焼損する可能性もない。
【００１６】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施例を図８に対応させて示すブロック図であり、モータ駆動回路３７（又はモータ２０）の近辺に温度センサ３００が設けられている。温度センサ３００はサーミスタで構成され、図２に示すような特性を有しており、実線が正常領域であり、上下の斜線部が異常領域となっている。温度センサ３００の検知信号ＴＳはコントロールユニット過熱保護手段３０１に入力されると共に、温度センサ異常検出手段３０２に入力される。温度センサ異常検出手段３０２の異常検出信号ＡＳは切換手段３０３を切換え、切換手段３０３の出力は加算器３０４に加算される。加算器３０４は操舵補助指令値演算器３２と減算器３０Ａとの間に配設されており、切換手段３０３には電流指令制限値発生手段３１０及び故障時の電流指令制限値発生手段３１１の各出力が入力されている。
【００１８】
温度センサ３００は図２に示す特性となっており、正常動作の場合にはサーミスタ電圧が実線（約０．４Ｖ〜４．７Ｖ）のように動作し、この領域ではコントロールユニット過熱保護手段３０１の動作に基づく過熱保護動作（図３の特性Ａ１）による電流制御が行われる。つまり、コントロールユニット過熱保護手段３０１で制御される電流指令制限値発生手段３１０の出力が、切換手段３０３の接点ａを経て加算器３０４に印加される。
【００１９】
また、サーミスタ電圧が斜線領域の０．１Ｖ以下、又は４．９Ｖ以上となったときには、これが温度センサ異常検出手段３０２で検出され、異常検出信号ＡＳによって切換手段３０３を接点ａから接点ｂに切換える。接点ａから接点ｂに切換えることにより、加算器３０４に印加される信号が、電流指令制限値発生手段３１０の出力から故障時の電流指令制限値発生手段３１１の出力に切換えられ、図３の特性Ｂ１となる。なお、図３のIcontはモータ２０又はコントロールユニット３０の連続定格電流（いずれかの低い方）を示しており、この出力電流Icontであればモータ２０を連続して駆動しても、モータ２０及びコントロールユニット３０が過熱状態となることはない。
【００２０】
図４は本発明の動作例を示すフローチャートであり、正常時には切換手段３０３は接点ａに接続されており、コントロールユニット過熱保護手段３０１で制御される電流指令制限値発生手段３１０の出力が加算器３０４に印加され、操舵補助指令値演算器３２からの操舵指令値が電流制御されている。そして、温度センサ異常検出手段３０２は常時温度センサ３００の検知信号ＴＳを読込んでおり（ステップＳ１）、入力された値が正常範囲か否か、つまりサーミスタ電圧が図２の実線範囲に入っているか否かを判断し（ステップＳ２）、正常範囲であればコントロールユニット過熱保護手段３０１は、温度センサ３００の検知信号ＴＳから温度を算出する（ステップＳ３）。コントロールユニット過熱保護手段３０１からの温度算出値（検出温度）に従い、電流指令制限値発生手段３１０は検出温度に従って操舵補助指令値演算器３２からの電流指令値を制限する（ステップＳ４）。つまり、電流指令制限値発生手段３１０の出力が切換手段３０３を経て加算器３０４に印加されることにより、入力トルクと出力電流との関係は図３の特性Ａ１となる。その後、計測時間のカウントをクリアして（ステップＳ５）、上記ステップＳ１にリターンする。
【００２１】
一方、上記ステップＳ２において、入力された値が正常でないと判断された場合、所定時間継続したか否かを判断し（ステップＳ１）、所定時間を経過していない場合には計測時間のカウントをカウントアップして（ステップＳ７）、上記ステップＳ１にリターンする。
【００２２】
また、上記ステップＳ６において、所定時間を経過した場合には温度センサ検出手段３０２は異常検出信号ＡＳを出力し、切換手段３０３を接点ａから接点ｂに切換え、故障時の電流指令制限値発生手段３１１の出力を加算器３０４に印加する（ステップＳ８）。これにより、入力トルクと出力電流との関係は図３の特性Ｂ１となり、入力トルクの大きい領域では、出力電流は一定の連続定格電流Icontに制限される。
【００２３】
図５は、本発明の第２実施例を図１に対応させて示しており、本実施例では電流指令制限値発生手段３１０の出力がそのまま加算器３０４に印加されている。また、マップとして正常時特性マップ３３１と温度センサ異常時特性マップ３３２とを設け、切換手段３０３を介して操舵補助指令値演算器３２に供給するようになっており、切換手段３０３は温度センサ異常検出手段３０２によって接点ａ，ｂを切換えるようになっている。正常時特性マップ３３１は図６の特性Ａ２のような正常時特性をマップとして保持しており、温度センサ異常時特性マップ３３２は図６の特性Ｂ２のような異常時特性をマップとして保持している。
【００２４】
このような構成において、正常時には切換手段３０３は接点ａに接続されており、操舵補助指令値演算器３２は正常時特性マップ３３１に従って電流指令値を生成する。また、電流指令制限値発生手段３１０はコントロールユニット過熱保護手段３０１に従って、操舵補助指令値演算器３２からの電流指令値を制限する。一方、温度センサ異常検出手段３０２によって温度センサ３００の異常が検出されると、異常検出信号ＡＳで切換手段３０３の接点ａを接点ｂに切換え、温度センサ異常時特性マップ３３２の特性Ｂ２を操舵補助指令値演算器３２に供給する。操舵補助指令値演算器３２は、温度センサ異常時特性マップ３３２からの特性Ｂ２に従って電流指令値を生成する。これにより、入力トルクと出力電流との関係は図６の特性Ｂ２となり、入力トルクの大きい領域では、出力電流は一定の連続定格電流Icontに制限される。
【００２５】
本発明は、コラム式及びピニオン式電動パワーステアリング装置に適用できることは勿論、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置にも適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明では、温度センサが故障と判断されたとき、コントロールユニット又はモータの連続定格電流の小さい方を最大値とする故障発生時のアシスト特性に基づいて、モータに対する電流出力を行う。或は、コントロールユニット又はモータの連続定格電流の小さい方を最大出力電流制限値として、モータ電流指令値を制限する。このため、温度センサが故障してもアシストを禁止する必要もなく、コントロールユニットやモータの過熱を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明で使用する温度センサの特性例を示す図である。
【図３】本発明の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の動作例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の動作を説明するための図である。
【図７】電動パワーステアリング装置の概略構成を示す構造図である。
【図８】電動パワーステアリング装置の制御装置の一例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１         操向ハンドル
５         ピニオンラック機構
１０       トルクセンサ
１２       車速センサ
２０       モータ
３０       コントロールユニット
３１       位相補償器
３２       操舵補助指令値演算器
３３       特性マップ
３７       モータ駆動回路
３８       モータ電流検出回路
３０１     コントロールユニット過熱保護手段
３０２     温度センサ異常検出手段
３０３     切換手段
３１０     電流指令制限値発生手段
３１１     故障時の電流指令制限値発生手段
【図１】
0003938472.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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【図８】
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