(57)【要約】【課題】サーミスタ等の通常用いられる温度検出手段が故障した場合であっても、制御装置内部の電子部品の過熱保護を実施することのできる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】通常は、モータ駆動回路部１３に設置したサーミスタ１３２と温度検出回路ブロック１４からなる温度検出手段でパワーＦＥＴ１３１の温度を検出することにより過熱保護を実施する。温度検出手段が故障した場合は、ＦＥＴ駆動回路部１２が通常備える異常検出回路１２１の内部抵抗からゲートドライバＩＣの温度を推定し、これが予め設定した閾値を超えた場合に、電流指令値を変更してモータ２に供給される電流を制限し、ＥＣＵ１を構成する部品を過熱から保護する。【選択図】図１
2009051255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング機構に操舵アシスト力を付与するため、モータに供給する電流の制御値を生成する制御手段と、駆動素子により前記モータを駆動するモータ駆動手段と、半導体素子により構成されて、前記制御値に基づいて前記駆動素子を制御する駆動素子制御手段と、を備える電動パワーステアリング装置の制御装置において、
さらに、
前記制御装置の内部の温度を検出するための第１の温度検出手段と、
前記制御装置の内部の温度を推定するための第２の温度検出手段と、
を備え、そして
前記制御手段は、
通常状態では、前記第１の温度検出手段に基づき出力された温度値が第１の閾値を超えた場合に、
前記モータに供給する電流を制限するように、前記制御値を変更し、
前記第１の温度検出手段が故障した状態では、前記第２の温度検出手段に基づき出力された温度値が第２の閾値を超えた場合に、
前記モータに供給する電流を制限するように、前記制御値を変更する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
前記第１の温度検出手段は、
前記駆動素子の温度と相関する温度が検出し得る位置に配設される
ことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項３】
前記第２の温度検出手段は、
前記駆動素子制御手段が通常備える異常検出手段を用いて、前記半導体素子の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段を備え、そして
前記制御手段は、
前記検出した内部抵抗に基づいて、前記制御装置の内部の温度を推定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
マイクロコンピュータで構成される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等車両の操舵機構に対してモータによる操舵アシスト力を付与する電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に当該制御装置に実装される電子部品の温度保護機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両では、操舵者の操舵に際してモータの補助トルクによりステアリング機構にアシスト力を付与して、操舵者の操向ハンドルの操舵を補助する電動パワーステアリング装置が広く用いられている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置は、モータが所望の補助トルクを発生するように、モータに供給する電流を制御するための制御装置（以下、ＥＣＵともいう。）を備え、制御された電流で発生するモータトルクを、減速機と、ギア又はベルト等の伝動機構を介して操舵ハンドルに直結するステアリングシャフトとラック軸に伝えることで、ステアリング機構に操舵アシスト力を付勢している。
【０００４】
図４は、従来の電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図である。電動パワーステアリング装置は、制御装置であるＥＣＵ５と、モータ６と、ＥＣＵ５に電源を供給するバッテリ７と、イグニッションスイッチ８と、から構成される。
【０００５】
ＥＣＵ５は、不図示のセンサによって検出される、操向ハンドルに発生する操舵トルクと車両の車速とに基づいてモータ６に供給する電流の制御値を生成する、制御手段としてのマイコン（マイクロコンピュータ）５１と、生成した電流の制御値に基づいてＦＥＴ（駆動素子）５３１のゲートに電圧を供給するＦＥＴ駆動回路部５２と、６個のＦＥＴ５３１でＨブリッジ回路を構成してモータ６に供給する電流を制御するモータ駆動回路部５３と、バッテリ７の電源電圧を降圧して制御回路部５１に供給するための電圧を生成する電源回路部５５と、を備えて構成されている。
【０００６】
このように構成された電動パワーステアリング装置は、ＥＣＵ５を構成する電子部品、例えばマイコン５１、ＦＥＴ駆動回路部５２、モータ駆動回路部５３などを構成する素子が、印加される電流によって発熱し、このため温度が上昇して過熱状態になるとその電子部品が焼損する虞がある。
【０００７】
そこで、一般的な制御装置には、この過熱に起因する部品の焼損を防止するために、サーミスタ等の温度センサ５３２と温度検出回路ブロック５４からなる温度検出手段でモータ駆動回路部５３の温度を検出し、検出した温度を制御回路５１にフィードバックしている。
即ち、マイコン５１は、検出した温度が設定した閾値を超えた場合に、モータ６に供給する電流を制限するように制御値を変更することとなる。これにより、モータ６に供給する電流が減少して温度が低下し、ＥＣＵ５を構成する電子部品の過熱による焼損を未然に防止することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１３０４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来の電動パワーステアリング装置では、温度センサ５３２又は温度検出回路ブロック５４のいずれかが故障すると温度を検出することができなくなり、例えばワーニングランプが点灯して車両を停止させるまでの間モータ電流を制限することができず、このためＥＣＵ５を構成する部品の温度が更に上昇し、過熱から保護することができない虞があった。
【００１０】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、サーミスタ等の通常用いられる温度検出手段が故障した場合であっても、制御装置内部の電子部品の過熱保護を実施することのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した本発明は、下記の構成により達成される。
【００１２】
（１）  ステアリング機構に操舵アシスト力を付与するため、モータに供給する電流の制御値を生成する制御手段と、駆動素子により前記モータを駆動するモータ駆動手段と、半導体素子により構成されて、前記制御値に基づいて前記駆動素子を制御する駆動素子制御手段と、を備える電動パワーステアリング装置の制御装置において、
さらに、
前記制御装置の内部の温度を検出するための第１の温度検出手段と、
前記制御装置の内部の温度を推定するための第２の温度検出手段と、
を備え、そして
前記制御手段は、
通常状態では、前記第１の温度検出手段に基づき出力された温度値が第１の閾値を超えた場合に、
前記モータに供給する電流を制限するように、前記制御値を変更し、
前記第１の温度検出手段が故障した状態では、前記第２の温度検出手段に基づき出力された温度値が第２の閾値を超えた場合に、
前記モータに供給する電流を制限するように、前記制御値を変更する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
（２）  前記第１の温度検出手段は、
前記駆動素子の温度と相関する温度が検出し得る位置に配設される
ことを特徴とする上記（１）に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
（３）  前記第２の温度検出手段は、
前記駆動素子制御手段が通常備える異常検出手段を用いて、前記半導体素子の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段を備え、そして
前記制御手段は、
前記検出した内部抵抗に基づいて、前記制御装置の内部の温度を推定する
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
（４）  前記制御手段は、
マイクロコンピュータで構成される
ことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【００１３】
上記（１）に記載の構成によれば、制御装置内部の電子部品の過熱保護を行うため通常用いられる第１の温度検出手段が故障した状態であっても、第２の温度検出手段により制御装置内部の温度を推定して制御装置を構成する電子部品の過熱保護を実施することができる。
また、上記（２）に記載の構成によれば、制御装置内部の電子部品の過熱保護を行うため通常用いられる第１の温度検出手段を、例えば主な発熱原因とされるモータの駆動素子などのパワー系電子部品（ＦＥＴなど）が配置された近傍に配設するので、通常状態において過熱保護を精度良く実施することができる。
さらに、上記（３）に記載の構成によれば、制御値を変更して制御装置内部の電子部品の過熱保護を行うため通常用いられる第１の温度検出手段が故障した状態であっても、第２の温度検出手段により、駆動素子制御手段が通常備える異常検出手段を用いて半導体素子の内部抵抗を検出して、制御装置内部の温度を推定することができるので、既存の手段をそのまま活用できて、電子部品の過熱保護を簡単且つ安価に実施することができる。
そして、上記（４）に記載の構成によれば、制御手段をマイクロコンピュータで構成することで、制御装置内部の電子部品の過熱保護を簡単かつ安価、更に精度良く実施することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、サーミスタ等の通常用いられる温度検出手段が故障した場合であっても、制御装置内部の電子部品の過熱保護を実施することのできる電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、図１は本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリング機構に操舵アシスト力を付与するモータ２と、モータ２が所望のトルクを発生するようにモータ２に供給する電流を制御するＥＣＵ１と、ＥＣＵ１に電源を供給するバッテリ３と、ＥＣＵ１に電源を投入するイグニッションスイッチ４と、を備えて構成される。
【００１７】
ＥＣＵ１は、不図示のセンサによって検出された、操向ハンドルに発生する操舵トルク及び車両の車速に基づいて、モータ２に供給する電流の制御目標値である電流指令値を生成する、制御手段としてのマイコン（マイクロコンピュータ）１１と、信号系電子部品であって、ゲートドライバＩＣ（半導体素子）により構成されて、電流指令値に基づいて後述するパワーＦＥＴ（パワー系電子部品）１３１のゲートを駆動するＦＥＴ駆動回路部１２と、モータ２に供給する電流を制御するためのＨブリッジ回路を構成する６つのパワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１３１を備えたモータ駆動回路部１３と、後述するサーミスタ１３２の出力に基づいて、パワーＦＥＴ１３１の温度を検出する温度検出回路ブロック１４と、バッテリ３の電源電圧を降圧してマイコン１１に供給するための電圧を生成する電源回路部１５と、を有して構成される。
なお、ＥＣＵ１は、このような回路部を構成するため、その内部にパワーＦＥＴ１３をはじめ、抵抗素子、コンデンサ素子など多数の電子部品を有している。
【００１８】
モータ駆動回路部１３では、Ｈブリッジ回路を構成してモータ２が駆動するための電力を供給するパワーＦＥＴ１３１がアルミニウム等の放熱板上に実装されるとともに、主なＥＣＵ１発熱の原因とされるパワーＦＥＴ１３１の温度を精度よく検出するため、当該パワーＦＥＴ１３１の温度と相関する温度が検出し得る位置、より具体的には同じ放熱板上に、サーミスタ１３２が配設されている。
なお、サーミスタ１３２はその抵抗値が温度によって変化する特性を有した素子であり、この特性を利用して温度が検出可能である。
【００１９】
また、ＦＥＴ駆動回路部１２を構成するゲートドライバＩＣは、ＦＥＴ１３１のゲートに電圧を供給する機能の他に、通常、ＦＥＴ駆動回路部１２の出力信号を基にしてＨブリッジ回路における通電経路の異常を検出する異常検出回路１２１を備えており、異常が検出されると、その異常が発生した旨を外部に出力する機能を有している。
【００２０】
この異常検出回路１２１は、オープンドレイン構成のＭＯＳＦＥＴ１２２から構成され、通常はオン状態となって２値信号“０”を出力している。
なお、本実施形態における異常検出回路１２１の出力端子は、プルアップ抵抗１６を介してマイコン１１に接続されている。
【００２１】
ここで、ゲートドライバＩＣなどの半導体の導通時における内部抵抗は、一般に温度変化とともにリニア（線形）に増加、或いは減少する特性を有している。ＦＥＴ駆動回路部１２を構成するゲートドライバＩＣは、モータ２の駆動に伴って温度が上昇するが、このとき異常検出回路１２１のＭＯＳＦＥＴ１２２も同様に導通時の内部抵抗（ドレイン・ソース間の抵抗）が変化する。
【００２２】
温度によってＭＯＳＦＥＴ１２２の内部抵抗が変化するのに伴い、プルアップ抵抗１４を介して流れる電流も変化する。即ち、これに伴って、ドレイン電圧が変化するので、これがマイコン１１に送信されて処理されることにより、マイコン１１は、ＦＥＴ駆動回路部１２を構成するゲートドライバＩＣの温度、即ちＥＣＵ１の内部温度を推定することが可能となる。
【００２３】
また、このように構成された電動パワーステアリング装置においては、ＥＣＵ１のマイコン１１は、生成された電流指令値に基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成して出力し、ＦＥＴ駆動回路部１２がこのＰＷＭ信号に応じてモータ駆動回路部１３のパワーＦＥＴ１３１のゲート端子に電圧を供給する。これにより、モータ駆動回路部１３の各パワーＦＥＴ１３１がオン状態となってモータ２が回転して、操舵アシスト制御が実現されている。
【００２４】
次に、本発明の実施形態に係るＥＣＵ１の過熱保護動作について説明する。まず、通常の過熱保護動作について説明する。図２は、通常状態における過熱保護動作を説明するための模式図である。
【００２５】
放熱板上に実装されたパワーＦＥＴ１３１の温度は、同じ放熱板上に設置されたサーミスタ１３２によって検出され、温度検出回路ブロック１４を介してマイコン１１に温度信号が送られる。これにより、主な発熱の原因とされるパワー系電子部品の温度が検出される。
【００２６】
図２（ａ）において、このようにして検出されたパワーＦＥＴ１３１の温度は、実線で示すように時間の経過と共に徐々に上昇する。ここでマイコン１１は、検出された温度が予め設定された閾値Ｔ１を超えたと判断すると、モータ駆動回路部１３からモータ２に供給する電流を、図２（ｂ）に示すように、Ｉ１からＩ２に制限するよう電流指令値を変更する。
【００２７】
これにより、パワーＦＥＴ１３１の温度は、図２（ａ）で示すように漸次下降するので、ＥＣＵ１を過熱から保護することができる。
【００２８】
次に、サーミスタ１３２又は温度検出回路ブロック１４が故障した場合の過熱保護動作について説明する。図３は、サーミスタ１３２又は温度検出回路ブロック１４が故障した場合の過熱保護動作を説明するための模式図である。
【００２９】
図３（ａ）において、サーミスタ１３２と温度検出回路ブロック１４によって検出されたパワーＦＥＴ１３１の温度Ａ（図３（ａ）中、実線で示す曲線）は、時間の経過と共に上昇するが、時間ｔ０の時点でサーミスタ１３２又は温度検出回路ブロック１４が故障した場合、ある一定以上の温度値を示すこととなるので、この故障を検出するため、閾値Ｔ１よりも大きい閾値Ｔ０を設定し、この閾値Ｔ０を超えた場合に故障と判断する。
【００３０】
故障と判断されると、マイコン１１は、ＦＥＴ駆動回路部１２の異常検出回路１２１から出力される信号を入力し、ＥＣＵ１の温度検出動作と電子部品の過熱保護動作とを継続する。
以下、この異常検出回路１２１から送信される信号に基づく温度検出動作および過熱保護動作について説明する。
【００３１】
図３（ａ）において、ゲートドライバＩＣの温度Ｂ（図３（ａ）中、１点鎖線で示す曲線）が時間ｔ２でゲートドライバＩＣの温度に対して設定された閾値Ｔ２を超えようとすると、マイコン１１はＥＣＵ１の内部温度が過熱状態に達しつつあると推定して、モータ２に供給される電流を、図３（ｂ）に示すように、Ｉ１からＩ２に制限するよう電流指令値を変更する。
【００３２】
これにより、ＦＥＴ駆動回路部１２のゲートドライバＩＣの温度は、図３（ａ）に示すように漸次低下して、パワーＦＥＴ１３１などのＥＣＵ１内部の電子部品は過熱から保護されることとなる。
なお、ここでは、ゲートドライバＩＣは微弱信号が入出力される信号系電子部品であるので、閾値Ｔ２は、パワー系電子部品のパワーＦＥＴ１３１に対する閾値Ｔ１よりも小さな値として設定される。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、通常状態では、モータ駆動回路部１３に設置したサーミスタ１３２と温度検出回路ブロック１４からなる温度検出手段でパワーＦＥＴ１３１の温度を検出することにより過熱保護を実施するが、この温度検出手段が故障した場合は、マイコン１１により、ＦＥＴ駆動回路部１２が通常備える異常検出回路１２１の内部抵抗からゲートドライバＩＣの温度を推定し、これが予め設定した閾値を超えると、ＥＣＵ１内部が過熱状態にあると推定して、電流指令値を変更してモータ２に供給される電流を制限し、ＥＣＵ１を構成する部品を過熱から保護する。
【００３４】
これにより、サーミスタ等の温度検出手段が故障した場合であっても、ＥＣＵ１の内部温度を把握することが可能となるので、ＥＣＵ１を構成する電子部品を過熱から保護することができる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、マイコン１１は、サーミスタ１３２と温度検出回路ブロック１４からなる温度検出手段が故障した際、ＦＥＴ駆動回路部１２が通常備える異常検出回路１２１の内部抵抗からゲートドライバＩＣの温度を推定し、これが予め設定した閾値を超えると、ＥＣＵ１内部が過熱状態にあると推定するので、既存の手段をそのまま活用できて、ＥＣＵ１内部の電子部品の過熱保護を簡単且つ安価に実施することができる。
【００３６】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の様態はこれら実施形態に限られるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。例えば、本実施形態では、第１の温度検出手段としてサーミスタを挙げて説明したが、これに限らず、種々の温度センサを採用することができる。
【００３７】
また、前述した閾値Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２の値は、例えば不揮発性メモリに保持されるなど、設定変更が適宜可能な値であり、また、その値は、所定の関係又は経験則に基づいて決定されるか、或いは実験を通じて決定されるか、など種々の方法により適宜決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、過熱保護動作におけるパワー系電子部品の検出温度の変化を模式的に示す図であり、（ｂ）は、過熱保護動作におけるモータ電流の変化を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）は、サーミスタ等の温度検出手段が故障した場合の過熱保護動作における電子部品の検出温度の変化を模式的に示す図であり、（ｂ）は、サーミスタ等の温度検出手段が故障した場合のモータ電流の変化を模式的に示す図である。
【図４】従来の電動パワーステアリング装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      ＥＣＵ（電動パワーステアリング装置の制御装置）
２      モータ
１１    マイコン（制御手段）
１２    ＦＥＴ駆動回路部（駆動素子制御手段）
１３    モータ駆動回路部（モータ駆動手段）
１４    温度検出回路ブロック
１２１  異常検出回路
１２２  ＭＯＳＦＥＴ
１３１  パワーＦＥＴ（駆動素子）
１３２  サーミスタ
【図１】
2009051255.tif 000003
【図２】
2009051255.tif 000004
【図３】
2009051255.tif 000005
【図４】
2009051255.tif 000006