(57)【要約】【課題】ＥＣＵを構成するパワー系電子部品および信号系電子部品を、共に過熱から簡単・安価に、且つ精度良く保護する。【解決手段】モータ駆動回路部１３のＦＥＴ１３１の近傍に設置したサーミスタ１３２と温度検出回路ブロック１４によってパワー系電子部品の温度を検出するとともに、ＦＥＴ駆動回路部１２が通常備える異常検出回路１２１の温度に伴う内部抵抗の変化から信号系電子部品の温度を推定する。マイコン１１は、いずれかの温度がそれぞれに設定した閾値を超えた場合に、モータ駆動回路部１３からモータ２に供給する電流を制限するように電流指令値を変更する。【選択図】図１
2009056849.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温度検出手段と、
前記半導体素子の内部抵抗を検出するための内部抵抗検出手段と、
を備え、そして
前記制御手段は、
前記内部抵抗検出手段で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し、
この推定した温度又は前記温度検出手段で検出した温度の少なくともいずれかが、それぞれ個別に設定された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。
【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、ブラシモータであるモータ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、４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マイコン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】
また、このような従来の電動パワーステアリング装置に関し、モータ駆動回路部５３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をさらに設け、検出した温度からＦＥＴ５３１の温度を推定して電流を制限する過熱保護手段と、起動時に検出した温度を基準として推定したモータブラシ温度によって電流を制限するモータ過熱保護手段と、同じく起動時に検出した温度を基準として推定したモータ磁性体の温度によって電流を制限するモータ低温減磁保護手段と、を備えて、いずれか制限の大きいもので電流を制限して、ＥＣＵ５内部に実装される電子部品の過熱保護を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２８６２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、モータ６に供給する電流によって温度が上昇するＦＥＴ（パワー系電子部品）５３１が配置される近傍に、温度検出手段が設けられているので、マイコン５１やＦＥＴ駆動回路部５２のように微弱な信号が入出力される信号系電子部品の温度上昇を十分に把握することができなかった。このため、過熱保護が主にパワー系電子部品を対象にして実施されてしまい、信号系電子部品の過熱保護についてはそれが十分に発揮されないという嫌いがあった。
【０００９】
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、パワー系電子部品および信号系電子部品の両方を考慮した過熱保護を、簡単かつ安価に精度よく実施することのできる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した本発明の目的は、下記の構成により達成される。
【００１１】
（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温度検出手段と、
前記半導体素子の内部抵抗を検出するための内部抵抗検出手段と、
を備え、そして
前記制御手段は、
前記内部抵抗検出手段で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し、
この推定した温度又は前記温度検出手段で検出した温度の少なくともいずれかが、それぞれ個別に設定された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）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。
【００１２】
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によれば、制御装置内部の温度検出手段と半導体素子の内部抵抗検出手段とによって、モータに電流を供給するパワーＦＥＴのようなパワー系電子部品とゲートドライバＩＣのような信号系電子部品との、それぞれの温度を把握することができ、またこれら検出温度に対してそれぞれ個別に閾値を設定して、いずれかの検出温度がその閾値を超えたときに、モータに供給する電流を制限するように制御値を変更するので、パワー系電子部品および信号系電子部品の両方を考慮した過熱保護を、簡単かつ安価に精度よく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、温度検出手段を、例えばモータの駆動素子であるパワー系電子部品（ＦＥＴなど）が配置された近傍に配設するので、パワー系電子部品の過熱保護を精度良く実施することができる。
そして、上記（３）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、パワー系電子部品および信号系電子部品それぞれ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】
【００１３】
本発明によれば、パワー系電子部品および信号系電子部品の両方を考慮した過熱保護を、簡単かつ安価に精度よく実施することのできる電動パワーステアリング装置の制御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】
【００１４】
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。
【００１５】
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ブラシレスモータ（以下、単にモータと称す。）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。
【００１６】
ＥＣＵ１は、不図示のセンサによって検出された操舵トルク及び車速に基づいて、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、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。
【００１７】
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、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、温度を検出するためのサーミスタ１３２が設置されている。
なお、サーミスタ１３２は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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、即ち信号系電子部品の温度を推定することが可能となる。
【００２２】
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。
【００２３】
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、過熱保護を実施するための温度検出動作について説明する。
【００２４】
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に検出温度が出力される。これにより、パワー系電子部品の温度が検出されることとなる。
【００２５】
一方、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て、ゲートドライバＩＣの温度、即ち信号系電子部品の温度を推定する。
【００２６】
マイコン１１は、この推定によって得られた信号系電子部品の温度と、検出されたパワー系電子部品の温度と、のいずれかが、それぞれ個別に設定された閾値を超えた場合に、モータ駆動回路部１３からモータ２に供給する電流を制限するように電流指令値を変更してＥＣＵ１の過熱保護を実施する。
【００２７】
以下、そのＥＣＵ１の過熱保護動作について図面を参照しながら、具体的に説明する。
なお、図２は検出したパワー系電子部品の温度が先に閾値を超えた場合の過熱保護動作を説明するための模式図であり、図３は推定によって得られた信号系電子部品の温度が先に閾値を超えた場合の過熱保護動作を説明するための模式図である。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、サーミスタ１３２と温度検出回路ブロック１４とによって検出されたパワー系電子部品の温度Ａ（図２（ａ）中、実線で示す曲線）は、時間ｔ１でパワー系電子部品の温度に対して設定された閾値Ｔ１を超えている。
なお、このとき、異常検出回路１２１の出力信号に基づき推定された信号系電子部品の温度Ｂ（図２（ａ）中、一点鎖線で示す曲線）は、信号系電子部品の温度に対して設定された閾値Ｔ２を超えてはいない。
【００２９】
このように、パワー系電子部品の温度Ａが先に閾値Ｔ１を超えると、マイコン１１はモータ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。
【００３０】
これにより、パワー系電子部品および信号系電子部品の各温度は、図２（ａ）で示すように、共に漸次下降するので、パワー系電子部品および信号系電子部品のいずれをも精度よく過熱から保護することができる。
【００３１】
一方、図３（ａ）に示すように、ゲートドライバＩＣなど信号系電子部品の温度Ｂ´（図３（ａ）中、一点鎖線で示す曲線）は、時間ｔ２で信号系電子部品の温度に対して設定された閾値Ｔ２を超えている。
なお、このとき、パワー系電子部品の温度Ａ´（図３（ａ）中、実線で示す曲線）はパワー系電子部品の温度に対して設定された閾値Ｔ１を超えてはいない。
【００３２】
このように、信号系電子部品の温度Ｂ´が先に閾値を超えると、マイコン１１はモータ２に供給する電流を、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。
【００３３】
これにより、パワー系電子部品および信号系電子部品の各温度は、図３（ａ）で示すように、共に漸次下降するので、パワー系電子部品および信号系電子部品のいずれをも精度よく過熱から保護することができる。
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。
【００３４】
以上説明したように、このような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によれば、モータ駆動回路部１３のＦＥＴ１３１の近傍に設置したサーミスタ１３２と温度検出回路ブロック１４によってパワー系電子部品の温度を検出するとともに、ＦＥＴ駆動回路部１２が通常備える異常検出回路１２１の温度に伴う内部抵抗の変化から信号系電子部品の温度を推定する。
【００３５】
そして、マイコン１１は、いずれかの温度がそれぞれ個別に設定された閾値を超えた場合に、モータ駆動回路部１３からモータ２に供給する電流を制限するように電流指令値を変更する。
【００３６】
これにより、モータ電流が減少してパワー系電子部品および信号系電子部品の各温度が共に下降するので、パワー系電子部品および信号系電子部品の双方を過熱から簡単・安価に、且つ精度良く保護することができる。
【００３７】
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。
【００３８】
また、前述した閾値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。
【００３９】
また、上記実施形態ではモータとしてブラシレスモータを採用したものを説明したが、これに限らず、本発明をブラシモータなどにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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、パワー系電子部品の温度が先に閾値を超えた場合におけるパワー系電子部品の検出温度と信号系電子部品の推定温度の変化を模式的に示す図であり、  （ｂ）は、パワー系電子部品の温度が先に閾値を超えた場合のパワー系電子部品および信号系電子部品の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、信号系電子部品の温度が先に閾値を超えた場合におけるパワー系電子部品の検出温度と信号系電子部品の推定温度の変化を模式的に示す図であり、（ｂ）は、信号系電子部品の温度が先に閾値を超えた場合のパワー系電子部品および信号系電子部品の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】
【００４１】
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
１３２  サーミスタ
【図１】
2009056849.tif 000003
【図２】
2009056849.tif 000004
【図３】
2009056849.tif 000005
【図４】
2009056849.tif 000006