(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータが発生する駆動力を車両のステアリング機構に与えて操舵補助を行う電動パワーステアリング装置のための制御装置であって、
前記電動モータに流れるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、
前記電動モータに流すべき電流値である電流指令値を設定する電流指令値設定手段と、
前記電動モータの駆動状態に基づいて、前記電流指令値設定手段によって設定される電流指令値の制限値を設定する制限値設定手段と、
この制限値設定手段によって制限値が設定され、かつ、前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流が予め定める復帰しきい値以下である状態が所定時間以上継続している状態で、前記電流指令値設定手段によって前記制限値よりも大きい電流指令値が設定された場合に、前記制限値の設定を解除する制限解除手段と
を含むことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項２】
前記制限値設定手段は、前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流が予め定める制限しきい値以上である状態が一定時間継続した場合に、その後にモータ電流が前記制限しきい値以上である状態が継続している時間の増加に対して予め定める最大値と最小値との間で減少するように定められた第１の特性線に従って制限値を設定し、この後に前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流が予め定める復帰しきい値以下になった場合、それ以後は、モータ電流が前記復帰しきい値以下である状態が継続している時間の増加に対して前記復帰しきい値と前記最大値との間で増加するように定められた第２の特性線に従って制限値を設定するものであることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング制御装置。
【請求項３】
前記制限値設定手段は、前記制限解除手段によって制限値の設定が解除された後、前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流が前記制限しきい値以上である状態が一定時間継続した場合に、その後にモータ電流が前記制限しきい値以上である状態が継続している時間の増加に対して予め定める最大値と最小値との間で減少するように定められた第３の特性線に従って制限値を設定するものであり、
前記第３の特性線は、前記第１の特性線よりも、モータ電流が前記制限しきい値以上である状態の継続時間に対する制限値の減少割合が大きく設定されていることを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置のための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両のステアリング機構に電動モータが発生するトルク（操舵補助力）を伝達することにより、操舵の補助を行う電動パワーステアリング装置が用いられている。このような電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクおよび車速に応じて電流指令値が設定され、この設定された電流指令値に基づいて、モータ駆動回路に備えられているパワー素子がフィードバック制御されることにより、電動モータが適切な操舵補助力を発生させるべく駆動制御されるようになっている。
【０００３】
ところが、電動モータの駆動状態にかかわらず、操舵トルクおよび車速に応じて設定された電流指令値の電流を電動モータに流し続けていたのでは、モータ駆動回路内のパワー素子や電動モータの異常発熱を生じるおそれがある。
そこで、従来、電動モータに予め定める制限しきい値以上の電流が一定時間以上通電され続けたときには、電流指令値が、図５に示す特性線に従って設定される制限値以下に制限されるようになっている。そして、この電流指令値の制限開始後に電動モータに実際に流れる電流（モータ電流）が予め定める復帰しきい値Ａ以下になると、電流指令値の制限値が図６に示す特性線に従って徐々に大きな値に戻されていき、モータ電流が復帰しきい値Ａ以下である状態が所定時間Ｔだけ継続した時点で、電動モータに最大電流値Ｈを供給できる状態（制限が解除されている状態）に復帰するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような安全対策が操舵フィーリングの悪化を招いているという問題がある。たとえば、車両を車庫から出す際にステアリングホイールの据え切りを行うと、電動モータに電流が一定時間以上継続して流れ、これにより電流指令値に制限が加えられることになるが、その後すぐに交差点を曲がるような場合、十分な操舵補助が行われないのでステアリングホイールが重たく、そのために運転者に不快感を与えてしまう。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、電動モータなどの異常発熱に対する安全性を保持しつつ、操舵フィーリングを向上することができる電動パワーステアリング制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、電動モータ（Ｍ）が発生する駆動力を車両のステアリング機構（３）に与えて操舵補助を行う電動パワーステアリング装置のための制御装置（６）であって、前記電動モータに流れるモータ電流を検出するモータ電流検出手段（６５）と、前記電動モータに流すべき電流値である電流指令値を設定する電流指令値設定手段（６１）と、前記電動モータの駆動状態に基づいて、前記電流指令値設定手段によって設定される電流指令値の制限値（電動モータに流れるモータ電流の制限値）を設定する制限値設定手段（６２）と、この制限値設定手段によって制限値が設定され、かつ、前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流が予め定める復帰しきい値以下である状態が所定時間（Ｔ４）以上継続している状態で、前記電流指令値設定手段によって前記制限値よりも大きい電流指令値が設定された場合に、（前記制限値を予め定める最大値（Ｈ）に変更して）前記制限値の設定を解除する制限解除手段（６２）とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置である。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じである。
この発明によれば、電動モータの駆動状態に基づいて電流指令値に制限値が設定されることにより、電動モータなどの異常発熱を防止することができる。
また、前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流が予め定める復帰しきい値以下である状態が所定時間以上継続している状態で、電流指令値設定手段によって制限値よりも大きい電流指令値が設定された場合には、制限値が予め定める最大値に変更されることにより制限値の設定が解除される。これにより、電動モータには、電流指令値設定手段によって設定された電流指令値の電流が供給されることになる。したがって、車両を車庫から出した後すぐに交差点を曲がるような場合に、電動モータから十分なトルクを発生させるために電流指令値が大きく設定された際に、これが制限されることはなく、ステアリングホイールが重たいといった不快感を運転者に与えることを防止できる。
【０００８】
なお、請求項２に記載のように、前記制限値設定手段は、前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流が予め定める制限しきい値以上である状態が一定時間（Ｔ１：零であってもよい。）継続した場合に、その後にモータ電流が前記制限しきい値（Ｌ）以上である状態が継続している時間の増加に対して予め定める最大値（Ｈ）と最小値（Ｌ）との間で減少するように定められた第１の特性線に従って制限値を設定し、この後に前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流が予め定める復帰しきい値以下になった場合、それ以後は、モータ電流が前記復帰しきい値以下である状態が継続している時間の増加に対して前記復帰しきい値（Ａ１）と前記最大値との間で増加するように定められた第２の特性線に従って制限値を設定するものであることが好ましい。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、前記制限値設定手段は、前記制限解除手段によって制限値の設定が解除された後、前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流が前記制限しきい値以上である状態が一定時間（Ｔ１：零であってもよい。）継続した場合に、その後にモータ電流が前記制限しきい値以上である状態が継続している時間の増加に対して予め定める最大値（Ｈ）と最小値（Ｌ）との間で減少するように定められた第３の特性線に従って制限値を設定するものであり、前記第３の特性線は、前記第１の特性線よりも、モータ電流が前記制限しきい値以上である状態の継続時間に対する制限値の減少割合が大きく設定されていることを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング制御装置である。
【００１０】
この発明によれば、制限解除手段によって制限値の設定が解除された後、モータ電流が予め定める制限しきい値以上である状態が一定時間以上継続した場合には、モータ電流が前記制限しきい値以上である状態の継続時間に対する制限値の減少割合が第１の特性線よりも大きく設定された第３の特性線に従って制限値が設定される。これにより、電流指令値（電動モータに流れるモータ電流）には比較的大きな制限が加えられることになるから、電動モータなどの異常発熱を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。ステアリングホイール１に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト２を介してステアリング機構３に機械的に伝達され、このとき、ステアリング機構３に電動モータＭからトルク（操舵補助力）が与えられることによって操舵補助が達成されるようになっている。
【００１２】
ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１側に結合された入力軸２Ａと、ステアリング機構３側に結合された出力軸２Ｂとに分割されていて、これらの入力軸２Ａおよび出力軸２Ｂは、トーションバー４によって互いに連結されている。トーションバー４は、操舵トルクに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ５によって検出されるようになっている。
【００１３】
トルクセンサ５は、たとえば、入力軸２Ａと出力軸２Ｂとの回転方向の位置関係の変化に応じて変化する磁気抵抗を検出する磁気式のもので構成されている。このトルクセンサ５の出力信号は、コントローラ６（ＥＣＵ）に入力されている。このコントローラ６には、さらに、車速センサ７からの信号も入力されるようになっている。
コントローラ６は、マイクロコンピュータなどを有しており、ソフトウエア処理によって、図１に二点鎖線で示す枠内の機能手段を実現する。この機能手段には、トルクセンサ５および車速センサ７の出力信号に基づいて、電動モータＭに流れるべき電流値である電流指令値を設定する電流指令値設定部６１と、この電流指令値設定部６１によって設定された電流指令値に、電動モータＭに実際に流れている電流に基づく制限を加える電流制限部６２と、電流制限部６２が出力する電流と電動モータＭに実際に流れている電流との偏差を求める減算部６３と、この減算部６３が出力する偏差に基づいて、ＰＩ（Proportional-Integral：比例積分）制御演算によって電動モータＭに印加すべき制御電圧値を演算するＰＩ制御部６４とが含まれる。電動モータＭに実際に流れている電流であるモータ電流は、モータ電流検出手段としての電流検出回路６５によって検出される。そして、ＰＩ制御部６４が出力する制御電圧値に基づいて、ＦＥＴなどのパワー素子を備えたモータ駆動回路６６が制御され、これにより、電動モータＭに適当な電圧が印加されて、電動モータＭから操舵補助に必要なトルクが発生される。
【００１４】
図２、図３および図４は、電流制限部６２による電流指令値の制限について説明するための図である。電流制限部６２は、電流検出回路６５によって検出されるモータ電流が予め定める制限しきい値Ｌ（たとえば、６アンペア）以上である状態が一定時間Ｔ１（たとえば、１分間）以上継続すると、電動モータＭやモータ駆動回路６６内のパワー素子の異常発熱を防止するために、図２に示す特性線に従って、電流指令値設定部６１によって設定される電流指令値に制限を加える。
【００１５】
すなわち、電流制限部６２は、モータ電流が予め定める制限しきい値Ｌ以上である状態が一定時間Ｔ１以上継続すると、その後にモータ電流が制限しきい値Ｌ以上である状態が継続している時間が長くなるほど二次関数的に減少するように制限値を設定し、電流指令値設定部６１によって設定された電流指令値が制限値よりも大きい場合に、その電流指令値を制限値に制限する。なお、モータ電流が制限しきい値Ｌ以上である状態が一定時間Ｔ２（たとえば、１０分間）以上継続すると、それ以後は、モータ電流が予め定める復帰しきい値Ａ１（たとえば、４アンペア）以下になるまで制限値が下限値（制限しきい値Ｌに等しい。）に固定される。
【００１６】
このような電流制限部６２による電流指令値の制限処理が開始された後に、電流検出回路６５によって検出されるモータ電流が予め定める復帰しきい値Ａ１以下になると、その後は、図３に示すように、モータ電流が復帰しきい値Ａ１以下である状態が継続している間、電流制限部６２によって設定される電流指令値の制限値が経過時間に伴ってリニアに増やされていく。そして、モータ電流が復帰しきい値Ａ１以下である状態が一定時間Ｔ３（たとえば、１０分間）だけ継続すると、電動モータに最大電流値Ｈを供給できる状態（制限が解除されている状態）に復帰する。
【００１７】
一方、モータ電流が復帰しきい値Ａ１以下である状態が一定時間Ｔ３継続する前に、その時点で設定されている制限値よりも大きな電流指令値が電流指令値設定部６１によって設定されると、電流制限部６２は、モータ電流が復帰しきい値Ａ１以下である状態が一定時間Ｔ４（たとえば、２分間：Ｔ４＜Ｔ３）以上継続しているか否かを判別する。つまり、電流制限部６２は、電流指令値設定部６１によって設定された電流指令値が、モータ電流が復帰しきい値Ａ１以下である状態が一定時間Ｔ４だけ継続した時点で設定される制限値Ａ２（たとえば、１０アンペア）以上であるか否かを判別する。そして、電流指令値設定部６１によって設定された電流指令値が制限値Ａ２以上である場合（モータ電流が復帰しきい値Ａ１以下である状態が一定時間Ｔ４以上継続している場合）には、参照符号Ｐで示すように、電流指令値の制限値を最大電流値Ｈに設定する。これにより、電動モータＭには、電流指令値設定部６１によって設定された電流指令値の電流が供給されることになる。したがって、車両を車庫から出した後すぐに交差点を曲がるような場合に、電動モータＭから十分なトルクを発生させるために電流指令値が大きく設定された際に、これが制限されることはなく、ステアリングホイールが重たいといった不快感を運転者に与えることを防止できる。
【００１８】
ところが、こうして制限値が最大電流値Ｈに戻された後、電流検出回路６５によって検出されるモータ電流が予め定める制限しきい値Ｌ以上である状態が一定時間Ｔ１以上継続した場合に、図２の特性線に従って電流指令値に制限を加えていたのでは、電動モータＭやモータ駆動回路６６内のパワー素子の異常発熱が問題となるおそれがある。そのため、この実施形態では、上述のような場合（参照符号Ｐで示す復帰制御を行った場合）には、図４に示す特性線に従って電流指令値に制限が加えられるようになっている。図２の特性線は、モータ電流が制限しきい値Ｌ以上である状態が一定時間Ｔ２継続した時点で制限値が下限値Ｌに設定されるような曲線であるのに対し、図４の特性線は、モータ電流が制限しきい値Ｌ以上である状態が一定時間Ｔ２よりも短い時間Ｔ５（たとえば、１分間）継続した時点で制限値が下限値Ｌに設定されるような曲線である。すなわち、図４の特性線は、図２の特性線と比較して、モータ電流が制限しきい値Ｌ以上である状態が継続している時間に対する制限値の減少割合が大きい。したがって、図４の特性線に従って制限値を設定することにより、電流指令値には比較的大きな制限が加えられることになるから、電動モータＭやモータ駆動回路６６内のパワー素子の異常発熱を防止することができる。
【００１９】
一方、制限値よりも大きな電流指令値が設定された時点で、モータ電流が復帰しきい値Ａ１以下である状態の継続時間が一定時間Ｔ４未満である場合には、電流指令値の制限値を最大電流値Ｈに設定するといったことは行われず、それ以後も図３に示す特性線に従って制限値が設定される。これにより、電動モータＭに比較的大きな電流が頻繁に流れることを防止でき、電動モータＭやモータ駆動回路６６内のパワー素子の異常発熱を防止することができる。
【００２０】
以上のようにこの実施形態によれば、電動モータＭやモータ駆動回路６６内のパワー素子などの異常発熱に対する安全性を保持しつつ、操舵フィーリングを向上することができる。
この発明の一実施形態の説明は以上の通りであるが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】モータ電流が予め定める制限しきい値以上である状態が一定時間以上継続した場合における制限値設定処理を説明するための図である。
【図３】モータ電流が予め定める復帰しきい値以下になった後における制限値設定処理を説明するための図である。
【図４】制限値以上の電流指令値が設定されたことに基づいて制限値が最大電流値に戻された後に、モータ電流が予め定める制限しきい値以上である状態が一定時間以上継続した場合における制限値設定処理を説明するための図である。
【図５】従来の電動パワーステアリング装置において、モータ電流が予め定める制限しきい値以上である状態が一定時間以上継続した場合に行われる制限値設定処理を説明するための図である。
【図６】従来の電動パワーステアリング装置において、モータ電流が予め定める復帰しきい値以下になった後に行われる制限値設定処理を説明するための図である。
【符号の説明】
３    ステアリング機構
６    コントローラ
６１  電流指令値設定部（電流指令値設定手段）
６２  電流制限部（制限値設定手段、制限解除手段）
６３  減算部
６４  ＰＩ制御部
６５  電流検出回路（モータ電流検出手段）
６６  モータ駆動回路
【図１】
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【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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