JP2002078379A - 電動パワーステアリング装置の保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動パワーステアリング装置の保護装置にお
いて、熱時定数の小さい焼損の危険の高い部品とそうで
ない部品の保護を両立させるとともに、操舵時の過剰な
電流保護によるアシスト力の低下による操舵フィーリン
グの悪化を防ぐ。 【解決手段】 電動パワーステアリング装置の保護装置
は、操舵アシスト用の電動機の通電電流の経時履歴に応
じて第１及び第２の制御条件で該通電電流の最大値を制
限して、前記制御回路或いは前記電動機の過熱を防止
し、前記第１の制御条件は、前記制御回路或いは前記電
動機の長時間の熱時定数の部品に対応して定められた第
１の電流制限値を含み、前記第２の制御条件は、前記制
御回路或いは前記電動機の短時間の熱時定数の部品に対
応して定められた第２の電流制限値を含み、前記第１及
び第２の電流制限値の低い方の電流値で、前記電動機へ
通電する電流を制限して前記制御回路或いは前記電動機
の過熱を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車等の車両
用の電動パワーステアリング装置に関し、特に、電動機
に流れる電流を制限して電動機及びその制御回路の過熱
を防止して、熱による劣化、故障から保護する保護装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用の電動パワーステアリン
グ装置の電動機及びその制御回路の過熱を防止する技術
としては、 例えば、本出願人による特開平７−３１１
８９号公報に記載されているものが知られている。

【０００３】図６は上述したような従来の電動パワース
テアリング装置の保護装置を示す構成図である。図６に
おいて、電動パワーステアリング装置の保護装置は、例
えば自動車の電動パワーステアリング装置などの駆動源
を構成する電流サーボモータ等よりなる、制御対象であ
る電動機１と、電動機１に流れるモータ電流値Ｉｍを検
出するモータ電流検出手段２と、電動機１の絶対定格値
によって決定される判定電流値Ｉｈを設定する判定電流
値設定手段３と、モータ電流検出手段２の出力であるモ
ータ電流検出値Ｉｍと判定電流値設定手段３の出力であ
る判定電流値Ｉｈとを受け取り、モータ電流検出値Ｉｍ
と判定電流値Ｉｈとの偏差を求め、この偏差に電動機１
の絶対定格値より決定された所定の定数Ｋを乗じて重み
付けされた偏差（以下、上記偏差と区別するために、重
み付き偏差と称する）を演算するモータ電流偏差演算手
段４と、を備える。この定数Ｋは、モータ電流検出値Ｉ
ｍが判定電流値Ｉｈ以上の場合にＫ１とし、モータ電流
検出値Ｉｍが判定電流値Ｉｈ未満の場合にＫ２とするこ
とにより、後述する最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）の増減
パターンを電動機１の特性あるいは電動機１の駆動方法
に応じて設定可能となる。

【０００４】電動パワーステアリング装置の保護装置
は、さらに、モータ電流偏差演算手段４の出力としての
重み付き偏差を受け取って積算するモータ電流偏差積算
手段５と、モータ電流偏差積算手段５の出力としての重
み付き偏差の積算値を受け取り、この重み付き偏差の積
算値に応じて最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）を決定する最
大電流決定手段６と、例えば自動車の電動パワーステア
リング装置では電動機１に流すべきモータ電流指示値Ｉ
ｏｂｊとして操舵トルクに応じて決定されるモータ電流
指示値Ｉｏｂｊを指示するモータ電流指示手段７と、最
大電流決定手段６の出力としての最大電流制限値Ｉｍｘ
（ｎ）とモータ電流指示手段７の出力としてのモータ電
流指示値Ｉｏｂｊとを受け取り、このモータ電流指示値
Ｉｏｂｊと最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）を比較し、モー
タ電流指示値Ｉｏｂｊが最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）よ
りも小さければ、電動機１に供給するモータ電流値をモ
ータ電流指示値Ｉｏｂｊに決定し、また、モータ電流指
示値Ｉｏｂｊが最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）よりも大き
ければ、電動機１に供給するモータ電流値を最大電流制
限値Ｉｍｘ（ｎ）に決定するモータ電流比較決定手段８
と、モータ電流比較決定手段８の出力としてのモータ電
流値を受け取り、このモータ電流値に応じた電流を電動
機１に供給して電動機１を駆動するモータ駆動手段９
と、を備える。

【０００５】一方、上記モータ電流偏差演算手段４とモ
ータ電流偏差積算手段５と最大電流決定手段６とモータ
電流指示手段７及びモータ電流比較決定手段８はマイク
ロプロセッサにて構成され、判定電流値設定手段３は電
動機１の絶対定格値によって決定した判定電流値Ｉｈを
記憶するメモリによって構成され、モータ駆動手段９は
上記マイクロプロセッサに接続された入出力インターフ
ェースの出力ポートと電動機１の入力端とに接続したモ
ータドライブ回路にて構成され、モータ電流検出手段２
は上記モータドライブ回路から電動機１に供給される電
力系統を流れる電流を検出する電流センサにて構成さ
れ、この電流センサの出力端が上記入出力インターフェ
ースの入力ポートに接続されている。

【０００６】次に、上記従来の電動パワーステアリング
装置の保護装置の動作を図７及び図８のフローチャート
を用いて説明する。図７に示す最大電流制限制御が始ま
ると、ステップ１０１でモータ電流検出値Ｉｍを読み込
み、ステップ１０２でモータ電流検出値Ｉｍと判定電流
値Ｉｈとを比較し、モータ電流検出値Ｉｍが大きいかま
たは等しいときステップ１０３へ進み、モータ電流検出
値Ｉｍが小さいときステップ１０４に進む。ステップ１
０３ではモータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの差
を求め、その差に電動機１の絶対定格値より決定された
所定の係数Ｋ１を乗じた結果を前回の最大電流制限値Ｉ
ｍｘ（ｎ−１）から減じる（Ｉｍｘ（ｎ）＝Ｉｍｘ（ｎ
−１）−（Ｉｍ−Ｉｈ）×Ｋ１）。ステップ１０４で
は、モータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの差を求
め、その差に電動機１の絶対定格値より決定された所定
の係数Ｋ２を乗じた結果を前回の最大電流制限値Ｉｍｘ
（ｎ−１）から減じる（Ｉｍｘ（ｎ）＝Ｉｍｘ（ｎ−
１）−（Ｉｍ−Ｉｈ）×Ｋ２）。但し、モータ電流検出
値Ｉｍと判定電流値Ｉｈを比較すると、判定電流値Ｉｈ
の方が大きいので、差（Ｉｍ−Ｉｈ）は負の数となる。
つまり、上式は、Ｉｍｘ（ｎ）＝Ｉｍｘ（ｎ−１）＋
（Ｉｈ−Ｉｍ）×Ｋ２と置き換えられる。上記最大電流
制限値Ｉｍｘ（ｎ）はメモリに記憶されていてこの図７
に示す処理を繰り返すごとに更新されるので、ｎ−１回
目の処理で求めた最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）が最大電
流制限値Ｉｍｘ（ｎ−１）となる。

【０００７】ステップ１０５ではステップ１０３あるい
はステップ１０４で計算した最大電流制限値Ｉｍｘ
（ｎ）の上限を制限するために、最大電流制限値Ｉｍｘ
（ｎ）と上限値ＩＨＬＩＭとを比較し、最大電流制限値
Ｉｍｘ（ｎ）が上限値ＩＨＬＩＭよりも大きいかまたは
等しいときステップ１０６で最大電流制限値Ｉｍｘ
（ｎ）を上限値ＩＨＬＩＭに書き換えてステップ１０７
に進む。ステップ１０７では、ステップ１０４で計算し
た最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）の下限を制限するため
に、ステップ１０３またはステップ１０５で計算した最
大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）またはステップ１０６で書き
換えた最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）＝上限値ＩＨＬＩＭ
を下限値ＩＬＬＩＭと比較し、最大電流制限値Ｉｍｘ
（ｎ）がＩＬＬＩＭよりも小さいかまたは等しいときス
テップ１０８で電流値制限データＬＩＭＴに下限値ＩＬ
ＬＩＭをセットし、最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）がＩＬ
ＬＩＭよりも大きいとき１０９で電流値制限データＬＩ
ＭＴに電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）をセットする。上記上限
値ＩＨＬＩＭは例えば電動機１の絶対定格より最大電流
の通電可能時間を求め、この最大電流の通電可能時間の
３０％は通電できるように設定するためのものである。
上記ステップ１０３の計算式において、モータ電流検出
値Ｉｍを最大電流に固定すると、Ｉｍ，Ｉｈ，Ｋがそれ
ぞれ固定値となり、最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）の減少
率は一定となる。そこで、最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）
がモータ制御電流最大値ＭＡＸ以下になるまでの時間
（最大電流を通電できる時間）を最大通電可能時間の例
えば３０％となように上限値ＩＨＬＩＭを設定する。ま
た、下限値ＩＬＬＩＭは電動機１の連続通電可能電流に
設定する。

【０００８】要するに、上記ステップ１０５〜１０９の
処理を行うことによって、ステップ１０３，１０４のい
ずれかで求めた最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）が上限値Ｉ
ＨＬＩＭから下限値ＩＬＬＩＭまでの間に存在するとき
は、ステップ１０３，１０４のいずれかで求めた最大電
流制限値Ｉｍｘ（ｎ）を電流制限値データＬＩＭＴとし
てメモリに記憶する。これとは異なり、ステップ１０
３，１０４のいずれかで求めた最大電流制限値Ｉｍｘ
（ｎ）が上限値ＩＨＬＩＭ以上のときは、その上限値Ｉ
ＨＬＩＭを電流制限値データＬＩＭＴとしてメモリに記
憶する。逆に、ステップ１０３，１０４のいずれかで求
めた最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）が下限値ＩＬＬＩＭ以
下のときは、その下限値ＩＬＬＩＭを電流制限値データ
ＬＩＭＴとしてメモリに記憶する。結果として、ステッ
プ１０５，１０６の処理よって最大電流通電可能時間の
制限を行うことができ、ステップ１０７〜１０９の処理
によって電動機１への連続通電可能電流を最大電流制限
値Ｉｍｘ（ｎ）の下限に制限し、電動機１を効率よく制
御することができる。

【０００９】次に、図８に示す出力電流制限制御が始ま
ると、ステップ２０１でモータ電流指示値Ｉｏｂｊが読
み込まれ、このモータ電流指示値Ｉｏｂｊがこのモータ
電流指示値Ｉｏｂｊの上限としてのモータ制御電流最大
値ＭＡＸ以上かをステップ２０２で判定し、モータ電流
指示値Ｉｏｂｊがモータ制御電流最大値ＭＡＸ以上のと
きモータ電流指示値Ｉｏｂｊをモータ制御電流最大値Ｍ
ＡＸで制限するステップ２０３に進む。さらに、ステッ
プ２０４ではモータ電流指示値Ｉｏｂｊが電流制限デー
タＬＩＭＴ以上かを判定し、モータ電流指示値Ｉｏｂｊ
が電流制限データＬＩＭＴ以上のときモータ電流指示値
Ｉｏｂｊを電流制限データＬＩＭＴで制限するステップ
２０５に進む。

【００１０】ここで、上記電動機１の出力軸が回転しな
いように固定し、電動機１に常時最大電流を通電した場
合、最大電流の通電と無通電とを交互に繰り返した場
合、電流をサイン波にした場合において、電動機１の発
熱状態（温度変化）を測定した。この測定結果を図９及
び図１０に示す。

【００１１】図９は電動機１に常時最大の電流Ｉａを通
電した場合と、電動機１に判定電流値Ｉｈ以上で最大電
流値未満のある値に固定した電流Ｉｂを通電した場合と
における電流制限データＬＩＭＴを作図したものであっ
て、同図において、最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）が上限
値ＩＨＬＩＭに設定されると下限値ＩＬＬＩＭまで徐々
に減少して保持されることがわかる。

【００１２】図１０は電動機１に判定電流値Ｉｈ以下で
下限値ＩＬＬＩＭ以上の値に固定した電流Ｉｃ，Ｉｄ
（Ｉｃ＜Ｉｄ）を通電した場合における電流制限データ
ＬＩＭＴを作図したものであって、同図において、モー
タ電流が所定時間以上流れ最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）
が下限値ＩＬＬＩＭ値に設定されると上限値ＩＨＬＩＭ
まで徐々に増加して保持されることがわかる。

【００１３】これら図９及び図１０を考察すると、最大
のモータ電流指示値Ｉｏｂｊが所定の値で制限されるま
での時間は電動機１に大きな電流が流れる程短くなる。
つまり、モータ電流値に応じて、最大のモータ電流指示
値Ｉｏｂｊが所定値に制限されるまでの時間は変化す
る。よって、電動パワーステアリング装置の場合におい
て、係数Ｋを操作することによって最大のモータ電流指
示値Ｉｏｂｊの制限によるモータ電流の変化を滑らかに
することができ、モータ電流の変化による操舵アシスト
トルクの変化が滑らかとなり、操作フィーリングの違和
感を抑えられる。

【００１４】すなわち、この従来例では、実験で求めた
図９及び図１０に示すような電動機の電流制限が必要な
最大値の経時履歴による低減率が、初期に大きな電流が
流れるほど大きいことから、低減率をモータ電流検出値
に基づいて操作することにより、電流制限によるフィー
リング悪化を防止している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電動機
１の温度上昇に対する保護を考えた場合には、熱時定数
の短い部品、例えば電動機１のブラシ及びＦＥＴチップ
は、短時間で温度上昇し、通電を停止すれば直に短時間
で冷却されるが、熱時定数の長い部品、例えば、電動機
１のアマチュアコイル、ベアリング等の電動機１の内部
部品及びＦＥＴのヒートシンクや発熱の少ないエンジン
制御ユニット（ＥＣＵ）の内部部品は、長時間で温度上
昇する代わりに、通電を停止しても直には冷却されな
い。

【００１６】一般的に、電流制限制御における制限及び
復帰時の電流の時間当たりの変化率を一種類しか持たな
い場合、温度上昇の制限のための最大電流の制限側は熱
時定数の短い部品で決定されるために、大電流を長く持
続できず、更には、放熱による電流制限値の復帰も、熱
時定数の長い部品により制限されて決定されるために、
復帰が遅くなるという問題点がある。すなわち、必要時
間以上に電流制限されて運転者の操舵力に対する電動機
１によるアシスト力が不足して、操舵フィーリングの悪
化を招く。

【００１７】但し、低速での操舵が頻繁に繰り返される
ような場合には、熱時定数の短い部品は、操舵の周期内
で十分に過熱、冷却が行われるが、熱時定数の長い部品
の保護の面からは、電流制限の復帰を早くしない方が好
ましい。

【００１８】そこで、本発明は上記問題点を解消しよう
とするもので、熱時定数の小さい焼損の危険の高い部品
とそうでない部品の保護を両立させるとともに、操舵時
の過剰な電流保護による操舵アシスト力の低下による操
舵フィーリングの悪化を防ぐことができる電動パワース
テアリング装置の保護装置の保護装置を提供することを
目的とするものである。

【００１９】

【課題が解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る電動パワーステアリング装置の保護装
置は、操向ハンドルと操向車輪とを連結するステアリン
グ系に操舵補助力を発生する電動機を設け、該電動機に
通電する電流を操舵情報に応じて制御回路で制御して前
記操向ハンドルの操舵を助勢する電動パワーステアリン
グ装置において、前記電動機の通電電流の経時履歴に応
じて第１及び第２の制御条件で該通電電流の最大値を制
限して、前記制御回路或いは前記電動機の過熱を防止
し、前記第１の制御条件は、前記制御回路或いは前記電
動機の長時間の熱時定数の部品に対応して定められた第
１の電流制限値を含み、前記第２の制御条件は、前記制
御回路或いは前記電動機の短時間の熱時定数の部品に対
応して定められた第２の電流制限値を含み、前記第１及
び第２の電流制限値の低い方の電流値で、前記電動機へ
通電する電流を制限して前記制御回路或いは前記電動機
の過熱を防止することを特徴とするものである。

【００２０】好ましくは、前記第２の制御条件は、前記
制御回路の制御情報或いは操舵情報に応じて電流制限を
設定或いは解除することを含むことを特徴とするもので
ある。

【００２１】好ましくは、前記第２の制御条件は、前記
電動機が停止している状態が所定時間以上継続した時
に、電流制限を設定することを含むことを特徴とするも
のである。

【００２２】好ましくは、前記第２の制御条件は、前記
電動機の通電電流が、前記制御回路で制御する最大値の
状態が所定時間以上継続した時に、電流制限を設定する
ことを含むことを特徴とするものである。

【００２３】好ましくは、前記第２の制御条件は、前記
電動機が回転したとき、或いはモータ電流が所定値以下
に低下した時に、電流制限を解除することを含むことを
特徴とするものである。

【００２４】好ましくは、前記電動機の通電電流が所定
の電流値以上で、且つ、前記第２の制御条件の電流制限
の設定及び復帰の切替を行うための電流の時間当たりの
変化率が、前記第１の制御条件の電流制限の設定及び復
帰の切替を行うための電流の時間当たりの変化率より大
きいことを特徴とするものである。

【００２５】また、本発明の他の側面に係る電動パワー
ステアリング装置の保護装置は、車両の操舵系に接続さ
れた電動機と、前記電動機に供給するモータ電流値を指
示するモータ電流指示手段と、前記電動機に流れるモー
タ電流値を検出するモータ電流検出手段と、前記電動機
に供給するモータ電流値の大小判定の基準となる判定電
流値を設定する判定電流値設定手段と、前記判定電流値
設定手段により設定された判定電流値と前記モータ電流
検出手段で検出されたモータ電流検出値との偏差を求め
て、この偏差に、熱時定数が小さな部品用の重み付けを
して第１の重み付け偏差を求める第１モータ電流偏差演
算手段と、前記第１モータ電流偏差演算手段で求めた第
１の重み付け偏差に、前記電動機の絶対定格電流値に基
づいて決定する所定の係数を乗じた値を積算する第１モ
ータ電流偏差積算手段と、前記判定電流値設定手段によ
り設定された判定電流値と前記モータ電流検出手段で検
出されたモータ電流検出値との偏差を求めて、この偏差
に、熱時定数が大きな部品用の重み付けをして第２の重
み付け偏差を求める第２モータ電流偏差演算手段と、前
記第２モータ電流偏差演算手段で求めた第２の重み付け
偏差に、前記電動機の絶対定格電流値に基づいて決定す
る所定の係数を乗じた値を積算する第２モータ電流偏差
積算手段と、前記第１及び第２モータ電流偏差積算手段
で求めた積算値の小さい方を選択する最小値選択手段
と、前記最小値選択手段の出力に基づいて前記電動機に
供給する最大電流制限値を決定する最大電流決定手段
と、前記最大電流決定手段で決定された最大電流制限値
と前記モータ電流指示手段で指示されたモータ電流指示
値とによりモータ電流供給値を決定するモータ電流比較
決定手段と、前記モータ電流比較決定手段で決定された
モータ電流供給値に基づくモータ電流を前記電動機に供
給するモータ駆動手段と、を備えることを特徴とするも
のである。

【００２６】好ましくは、前記制御回路の制御情報或い
は操舵情報に応じて電流制限を設定或いは解除する電流
制限設定解除手段を更に備えることを特徴とするもので
ある。

【００２７】好ましくは、前記電流制限設定解除手段
は、前記電動機が停止している状態が所定時間以上継続
した時に、電流制限を設定することを特徴とするもので
ある。

【００２８】好ましくは、前記電流制限設定解除手段
は、前記電動機の通電電流が、前記最大電流決定手段で
決定された最大値の状態が所定時間以上継続した時に、
電流制限を設定することを特徴とするものである。

【００２９】好ましくは、前記電流制限設定解除手段
は、前記電動機が回転した時、或いはモータ電流が所定
値以下に低下した時に、電流制限を解除することを特徴
とするものである。

【００３０】好ましくは、前記電流制限設定解除手段
は、前記電動機の通電電流が所定の電流値以上で、且
つ、前記第２モータ電流偏差演算手段に対する電流制限
の設定及び復帰の切替を行うためのモータ電流の時間当
たりの変化率が、前記モータ電流偏差演算手段の電流制
限の設定及び復帰の切替を行うためのモータ電流の時間
当たりの変化率より大きいことを特徴とするものであ
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。以下の説明において、
上記従来例と同一或いは対応する部分には、同一の符号
を付して説明する。 実施の形態１．

【００３２】図１は本発明の実施の形態１に係る電動パ
ワーステアリング装置の保護装置の構成を表すブロック
図である。図１に示すように、本発明の電動パワーステ
アリング装置の保護装置は、上記従来例と同様に、モー
タ電流検出手段２、判定電流値設定手段３、最大電流決
定手段６、操舵情報を入力するモータ電流指示手段７、
モータ電流比較決定手段８、操舵系に接続された電動機
１を駆動するモータ駆動手段９を備えており、この外
に、第１及び第２モータ電流重み付き偏差演算手段１１
ａ、１１ｂ、第１及び第２モータ電流偏差積算手段１２
ａ、１２ｂ、最小値選択手段１３を備えている。

【００３３】第１モータ電流偏差演算手段１１ａは、判
定電流値設定手段３により設定された判定電流値とモー
タ電流検出手段２で検出されたモータ電流検出値との偏
差を求めて、この偏差に、熱時定数が小さな部品用の重
み付けをして第１の重み付け偏差を求める。第１モータ
電流偏差積算手段１２ａは、第１モータ電流偏差演算手
段１１ａで求めた第１の重み付け偏差に、電動機１の絶
対定格電流値に基づいて決定する所定の係数を乗じた値
を積算する。

【００３４】第２モータ電流偏差演算手段１１ｂは、判
定電流値設定手段３により設定された判定電流値とモー
タ電流検出手段２で検出されたモータ電流検出値との偏
差を求めて、この偏差に、熱時定数が大きな部品用の重
み付けをして第２の重み付け偏差を求める。第２モータ
電流偏差積算手段１２ｂは、第２モータ電流偏差演算手
段１１ｂで求めた第２の重み付け偏差に、電動機１の絶
対定格電流値に基づいて決定する所定の係数を乗じた値
を積算する。

【００３５】最小値選択手段１３は、第１及び第２モー
タ電流偏差積算手段１２ａ、１２ｂで求めた積算値の小
さい方を選択し、また、最大電流決定手段６は、前記最
小値選択手段の出力に基づいて前記電動機に供給する最
大電流制限値を決定する。

【００３６】次に、図２のフローチャートを参照して、
本実施の形態１の作用について説明する。本実施の形態
１の動作は、ステップ１０１、１０２、１０５〜１０９
までが図７に示した上記従来例の動作と同様であるが、
ステップ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１
１０において相違している。ステップ１０３ａ、１０４
ａは時定数が大きな部品用のもので、ステップ１０３
ｂ、１０４ｂは時定数が小さな部品用のものである。

【００３７】そこで、主として上記従来例と相違してい
るステップ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂに
ついて説明する。ステップ１０２において、第１モータ
電流偏差演算手段１１ａによりモータ電流検出値Ｉｍと
判定電流値Ｉｈとを比較し、モータ電流検出値Ｉｍが大
きいかまたは等しいときステップ１０３ａ及び１０３ｂ
へ進み、モータ電流検出値Ｉｍが小さいときステップ１
０４ａ及び１０４ｂに進む。

【００３８】ステップ１０３ａでは、モータ電流検出値
Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの差を求め、その差に電動機１
の絶対定格値より決定された所定の係数Ｋ１ｂを乗じた
結果を前回の最大電流制限値Ｉｍｘｂ（ｎ−１）から減
じる（Ｉｍｘｂ（ｎ）＝Ｉｍｘｂ（ｎ−１）−（Ｉｍ−
Ｉｈ）×Ｋ１ｂ）。

【００３９】ステップ１０４ａでは、モータ電流検出値
Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの差を求め、その差に電動機１
の絶対定格値より決定された所定の係数Ｋ２ｂを乗じた
結果を前回の最大電流制限値Ｉｍｘｂ（ｎ−１）から減
じる（Ｉｍｘｂ（ｎ）＝Ｉｍｘｂ（ｎ−１）−（Ｉｍ−
Ｉｈ）×Ｋ２ｂ）。但し、モータ電流検出値Ｉｍと判定
電流値Ｉｈを比較すると、判定電流値Ｉｈの方が大きい
ので、差（Ｉｍ−Ｉｈ）は負の数となる。つまり、上式
は、Ｉｍｘｂ（ｎ）＝Ｉｍｘｂ（ｎ−１）＋（Ｉｈ−Ｉ
ｍ）×Ｋ２ｂと置き換えられる。上記最大電流制限値Ｉ
ｍｘｂ（ｎ）はメモリに記憶されていてこの図２に示す
処理を繰り返すごとに更新されるので、ｎ−１回目の処
理で求めた最大電流制限値Ｉｍｘｂ（ｎ）が最大電流制
限値Ｉｍｘｂ（ｎ−１）となる。

【００４０】また、ステップ１０３ｂでは、モータ電流
検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの差を求め、その差に電
動機１の絶対定格値より決定された所定の係数Ｋ１ａを
乗じた結果を前回の最大電流制限値Ｉｍｘａ（ｎ−１）
から減じる（Ｉｍｘａ（ｎ）＝Ｉｍｘａ（ｎ−１）−
（Ｉｍ−Ｉｈ）×Ｋ１ａ）。

【００４１】ステップ１０４ｂでは、モータ電流検出値
Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの差を求め、その差に電動機１
の絶対定格値より決定された所定の係数Ｋ２ａを乗じた
結果を前回の最大電流制限値Ｉｍｘａ（ｎ−１）から減
じる（Ｉｍｘａ（ｎ）＝Ｉｍｘａ（ｎ−１）−（Ｉｍ−
Ｉｈ）×Ｋ２ａ）。但し、モータ電流検出値Ｉｍと判定
電流値Ｉｈを比較すると、判定電流値Ｉｈの方が大きい
ので、差（Ｉｍ−Ｉｈ）は負の数となる。つまり、上式
は、Ｉｍｘａ（ｎ）＝Ｉｍｘａ（ｎ−１）＋（Ｉｈ−Ｉ
ｍ）×Ｋ２ａと置き換えられる。上記最大電流制限値Ｉ
ｍｘａ（ｎ）はメモリに記憶されていてこの図２に示す
処理を繰り返すごとに更新されるので、ｎ−１回目の処
理で求めた最大電流制限値Ｉｍｘａ（ｎ）が最大電流制
限値Ｉｍｘａ（ｎ−１）となる。

【００４２】ステップ１１０では、上記ステップ１０３
ａ乃至１０４ｂで求めた最大電流制限値Ｉｍｘａ
（ｎ）、Ｉｍｘｂ（ｎ）の最小値を最大電流制限値Ｉｍ
ｘ（ｎ）として選択する。ステップ１０５からステップ
１０９は上述した図７のフローチャートでの説明と同様
である。

【００４３】本実施の形態１によれば、電動機１の通電
電流の経時履歴に応じてモータ電流の最大値を制限する
ことにより、とりわけ第１及び第２の制御条件でモータ
電流の最大値を制限することにより制御回路或いは電動
機１の過熱を防止することができる。

【００４４】第１の制御条件は、制御回路或いは電動機
１の長時間の熱時定数の部品（熱時定数の大きな部品、
例えば電動機のブラシ）に対応して定められた電流制限
パターンであり、第２の制御条件は、制御回路或いは電
動機１の短時間の熱時定数の部品（熱時定数の小さな部
品、例えば制御回路のＦＥＴ）に対応して定められた電
流制限パターンであり、第１の制御条件により求めた第
１の制限値及び第２の制御条件により求めた第２の制限
値の低い方の電流値で、電動機１へ通電する電流を制限
する。図３はこのような制御の状態を表したものであ
り、縦軸は電流値、横軸は経過時間を各々表している。

【００４５】このような制御により、今第１及び第２の
制限値のどちらで電流制限されているのかが分かるため
に、熱時定数の短い部品で制限されている場合は、熱時
定数の長い部品は未だ温度に余裕があるので、熱時定数
の短い部品が冷えてきた場合には、急速に冷却する結
果、早期に電流制限を解除して通電電流の上昇（復帰）
を行うことができる。すなわち、熱時定数の小さい部品
を熱時定数の大きい部品から区別することにより、熱時
定数の短い焼損の危険の高い部品とそうでない部品の保
護を両立させるとともに、モータ電流の復帰時間を早く
して、過剰な電流保護による操舵アシスト力の低下によ
る操舵フィーリングの悪化を防ぐことができる。 実施の形態２．

【００４６】上記第２の制御条件のうち、特に電動機１
のブラシの過熱防止で電流が制限される場合、電動機１
の停止中にはブラシと対向する整流子の局部は異常に過
熱されるため、急速に電流を制限しないと、ブラシの過
熱が許容値を越えるが、回転中の場合は、平均的に整流
子が加熱されるので、制限を緩めても問題がない。

【００４７】このような場合、制御回路の制御情報或い
は操舵情報に応じてモータ電流の制限の設定或いは解除
を可能とすることにより、操舵により電動機の停止と回
転が頻繁に繰り返されるような場合には、短時間の熱時
定数の部品に対応して定められた電流制限パターンの設
定を電動機１の停止時に設定し、回転時に解除しても、
ブラシの過熱は保護される。

【００４８】電動機１が停止している状態、または電動
機１の通電電流を制御回路で制御する最大値の状態が、
所定時間以上継続した時にモータ電流の制限を設定する
ことにより、ハンドルを最大回転角度まで切って、無意
味に力を入れたような場合を検出して、短時間の熱時定
数の部品の保護を行うことができる。この場合でも、並
行して熱時定数の長い部品の保護のための電流制限の計
算は行われているので、低い方を優先させる。

【００４９】図４は、このような制御を行うことができ
る、本発明の実施の形態２に係る電動式ステアリング装
置の制御回路の構成を表すブロック図で、図５はその動
作を表すフローチャートである。

【００５０】本実施の形態２の構成は、図４に示すよう
に、モータ電流検出手段２の出力信号或いは電動機１の
回転を検出する回転センサ（図示せず）の出力等の操舵
情報を表す信号を入力して、電動機１の停止状態や制御
回路の状態（モータ電流状態）を判定して、その判定結
果により第２モータ電流偏差演算手段１１ｂの演算動作
を制御する電流制限設定解除手段１４を備えた点を除け
ば、図１に示した上記実施の形態１の構成と同様であ
る。

【００５１】電流制限設定解除手段１４は、回転センサ
の出力等の操舵情報から、電動機１が停止している状態
が所定時間以上継続したと判定したとき、或いはモータ
電流検出手段２の出力から、電動機１の通電電流が、制
御回路で制御する最大値となる状態が所定時間以上継続
したと判定したとき、第２モータ電流偏差演算手段１１
ｂの演算動作を設定（許容）し、それ以外の時には、第
２モータ電流偏差積算手段の演算動作を解除（無効）に
する。

【００５２】本実施の形態２の動作は、図５のフローチ
ャートに示すように、ステップ１１１乃至１１３を除け
ば、上記実施の形態１と同様である。本実施の形態２で
は、ステップ１０３ａ乃至１０４ｂに続いて、ステップ
１１１において、電流制限設定解除手段１４により電動
機１が所定時間以上停止しているか否か判定し、電動機
１が所定時間以上停止していれば、ステップ１１０で上
記実施の形態１のステップ１１０と同様の処理を行い、
また電動機１が所定時間以上停止していなければ、ステ
ップ１１２で第２モータ電流偏差演算手段１１ｂの演算
動作を停止させてＩｍｘ（ｎ）をＩｍｘａ（ｎ）に更新
してから、ステップ１０５に進む。ステップ１０５乃至
１０９は、上記実施の形態１の図２や上記従来例の図７
と同様である。

【００５３】また、ステップ１１１において、電動機１
が所定時間以上停止しているか否か判定する代わりに、
電動機１の通電電流が、制御回路で制御する最大値とな
る状態が所定時間以上継続したか否か判定し、この状態
が所定時間以上継続したとき、ステップ１１０へ進み、
そうでなければ、ステップ１１２へ進むようにしてもよ
い。

【００５４】さらに、第２の制限条件に適応する部品の
グループの中で、例えばブラシのように、部品によって
は、加熱時の発熱量と放熱時の熱抵抗の違いで、部品の
温度上昇値が許容される連続電流が高い値でもよい場
合、この部品には余裕があるのに、他の部品で電流の復
帰が制限されて、有効に電流を上げられない欠点が上記
従来例では有ったが、第２の制御条件を、モータ電流が
所定値以下に低下した時に電流制限を解除することで、
有効に電流を復帰させることができる。

【００５５】また、所定の電流値以上の条件で、第２の
制御条件の電流制限の制限及び復帰の電流の時間当たり
の変化率が、第１の制御条件の電流制限の制限及び復帰
の電流の時間当たりの変化率より大きいようにするこ
と、すなわち第２の制御条件の時定数が第１の制御条件
の時定数より短いようにすることにより、過剰な電流保
護に起因する操舵アシスト力の低下による操舵フィーリ
ングの悪化を防ぐことができる。

【００５６】尚、第１、第２の制御パターンだけでは、
未だ不十分の場合には、必要に応じて、第３の制御パタ
ーン或いは更に多くの制御パターンを設けて、これらの
制御パターンにより求めた複数の制限値のうち最低の電
流値を選択して、電動機１へ通電する電流を制限しても
よいことは言うまでもない。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電動パワ
ーステアリング装置の保護装置は、操向ハンドルと操向
車輪とを連結するステアリング系に操舵補助力を発生す
る電動機を設け、該電動機に通電する電流を操舵情報に
応じて制御回路で制御して前記操向ハンドルの操舵を助
勢する電動パワーステアリング装置において、前記電動
機の通電電流の経時履歴に応じて第１及び第２の制御条
件で該通電電流の最大値を制限して、前記制御回路或い
は前記電動機の過熱を防止し、前記第１の制御条件は、
前記制御回路或いは前記電動機の長時間の熱時定数の部
品に対応して定められた第１の電流制限値を含み、前記
第２の制御条件は、前記制御回路或いは前記電動機の短
時間の熱時定数の部品に対応して定められた第２の電流
制限値を含み、前記第１及び第２の電流制限値の低い方
の電流値で、前記電動機へ通電する電流を制限して前記
制御回路或いは前記電動機の過熱を防止するようにした
ので、熱時定数の小さい部品と熱時定数の大きい部品と
を区別することにより、熱時定数の短い焼損の危険の高
い部品とそうでない部品の保護を両立させることができ
るとともに、モータ電流の復帰時間を早くして、過剰な
電流保護による操舵アシスト力の低下による操舵フィー
リングの悪化を防ぐことができる。また、前記制御回路
の制御情報或いは操舵情報に応じて電流制限を設定或い
は解除することにより、必要に応じて電流制限を行うこ
とができ、一層効率よく電流保護を行うことができる。
さらに、前記電動機が停止している状態が所定時間以上
継続した時に、電流制限を設定することにより、操舵に
より電動機の停止と回転が頻繁に繰り返されるような場
合には、電動機のブラシ等の短時間の熱時定数の部品に
対応して定められた電流制限パターンの設定を停止時に
設定し、回転時に解除しても、ブラシ等の熱時定数の部
品の過熱を保護することができるとともに、不必要は電
流保護を行わないことにより操舵アシスト力の低下を減
少させることができる。さらにまた、前記電動機の通電
電流が、前記制御回路で制御する最大値の状態が所定時
間以上継続した時に、電流制限を設定することにより、
ハンドルを最大回転角度まで切って、無意味に力を入れ
たような場合でも、これを検出して、短時間の熱時定数
の部品の保護を行うことができる。また、前記電動機が
回転したとき、或いはモータ電流が所定値以下に低下し
た時に、電流制限を解除することにより、制限されてい
たモータ電流を有効に復帰させることができる。さら
に、前記電動機の通電電流が所定の電流値以上で、且
つ、前記第２の制御条件の電流制限の設定及び復帰の切
替を行うための電流の時間当たりの変化率が、前記第１
の制御条件の電流制限の設定及び復帰の切替を行うため
の電流の時間当たりの変化率より大きいので、過剰な電
流保護を効率よく防止することができ、従って、操舵ア
シスト力の低下による操舵フィーリングの悪化を一層効
率よく防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る電動パワーステ
アリング装置の保護装置の構成を表すブロック図であ
る。

【図２】 実施の形態１の最大電流制限制御を表すフロ
ーチャートである。

【図３】 実施の形態１による最大電流制限制御を表す
グラフである。

【図４】 本発明の実施の形態２に係る電動パワーステ
アリング装置の保護装置の構成を表すブロック図であ
る。

【図５】 実施の形態２の動作を表すフローチャートで
ある。

【図６】 従来の電動パワーステアリング装置の保護装
置の構成を表すブロック図である。

【図７】 その従来例の最大電流制限制御を表すフロー
チャートである。

【図８】 その従来例の出力電流制御を表すフローチャ
ートである。

【図９】 その従来例のモータ電流を判定電流値以上に
固定した場合の最大指示電流の減少を表す制限電流特性
図である。

【図１０】 その従来例のモータ電流を判定電流値以下
に固定した場合の最大指示電流の増加を表す制限電流特
性図である。

【符号の説明】

１ 電動機、２ モータ電流検出手段、３ 判定電流値
設定手段、６ 最大電流決定手段、７ モータ電流指示
手段、８ モータ電流比較決定手段、９ モータ駆動手
段、１１ａ 第１モータ電流偏差演算手段、１１ｂ 第
２モータ電流偏差演算手段、１２ａ 第１モータ電流偏
差積算手段、１２ｂ 第２モータ電流偏差積算手段、１
３ 最小値選択手段、１４ 電流制限設定解除手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田戸 昌弘 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3D033 CA01 5H570 AA21 BB09 CC04 DD01 GG01 JJ03 LL02 MM02

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操向ハンドルと操向車輪とを連結するス
   テアリング系に操舵補助力を発生する電動機を設け、該
   電動機に通電する電流を操舵情報に応じて制御回路で制
   御して前記操向ハンドルの操舵を助勢する電動パワース
   テアリング装置において、 前記電動機の通電電流の経時履歴に応じて第１及び第２
   の制御条件で該通電電流の最大値を制限して、前記制御
   回路或いは前記電動機の過熱を防止し、 前記第１の制御条件は、前記制御回路或いは前記電動機
   の長時間の熱時定数の部品に対応して定められた第１の
   電流制限値を含み、 前記第２の制御条件は、前記制御回路或いは前記電動機
   の短時間の熱時定数の部品に対応して定められた第２の
   電流制限値を含み、 前記第１及び第２の電流制限値の低い方の電流値で、前
   記電動機へ通電する電流を制限して前記制御回路或いは
   前記電動機の過熱を防止することを特徴とする電動パワ
   ーステアリング装置の保護装置。
2. 【請求項２】 前記第２の制御条件は、前記制御回路の
   制御情報或いは操舵情報に応じて電流制限を設定或いは
   解除することを含む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保護装置の制御装置。
3. 【請求項３】 前記第２の制御条件は、前記電動機が停
   止している状態が所定時間以上継続した時に、電流制限
   を設定することを含むことを特徴とする請求項２に記載
   の電動パワーステアリング装置の保護装置。
4. 【請求項４】 前記第２の制御条件は、前記電動機の通
   電電流が、前記制御回路で制御する最大値の状態が所定
   時間以上継続した時に、電流制限を設定することを含む
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動パワース
   テアリング装置の保護装置。
5. 【請求項５】 前記第２の制御条件は、前記電動機が回
   転したとき、或いはモータ電流が所定値以下に低下した
   時に、電流制限を解除することを含むことを特徴とする
   請求項２乃至４の何れかに記載の電動パワーステアリン
   グ装置の保護装置。
6. 【請求項６】 前記電動機の通電電流が所定の電流値以
   上で、且つ、前記第２の制御条件の電流制限の設定及び
   復帰の切替を行うための電流の時間当たりの変化率が、
   前記第１の制御条件の電流制限の設定及び復帰の切替を
   行うための電流の時間当たりの変化率より大きいことを
   特徴とする請求項１乃至５項の何れかに記載の電動パワ
   ーステアリング装置の保護装置。
7. 【請求項７】 車両の操舵系に接続された電動機と、 前記電動機に供給するモータ電流値を指示するモータ電
   流指示手段と、 前記電動機に流れるモータ電流値を検出するモータ電流
   検出手段と、 前記電動機に供給するモータ電流値の大小判定の基準と
   なる判定電流値を設定する判定電流値設定手段と、 前記判定電流値設定手段により設定された判定電流値と
   前記モータ電流検出手段で検出されたモータ電流検出値
   との偏差を求めて、この偏差に、熱時定数が小さな部品
   用の重み付けをして第１の重み付け偏差を求める第１モ
   ータ電流偏差演算手段と、 前記第１モータ電流偏差演算手段で求めた第１の重み付
   け偏差に、前記電動機の絶対定格電流値に基づいて決定
   する所定の係数を乗じた値を積算する第１モータ電流偏
   差積算手段と、 前記判定電流値設定手段により設定された判定電流値と
   前記モータ電流検出手段で検出されたモータ電流検出値
   との偏差を求めて、この偏差に、熱時定数が大きな部品
   用の重み付けをして第２の重み付け偏差を求める第２モ
   ータ電流偏差演算手段と、 前記第２モータ電流偏差演算手段で求めた第２の重み付
   け偏差に、前記電動機の絶対定格電流値に基づいて決定
   する所定の係数を乗じた値を積算する第２モータ電流偏
   差積算手段と、 前記第１及び第２モータ電流偏差積算手段で求めた積算
   値の小さい方を選択する最小値選択手段と、 前記最小値選択手段の出力に基づいて前記電動機に供給
   する最大電流制限値を決定する最大電流決定手段と、 前記最大電流決定手段で決定された最大電流制限値と前
   記モータ電流指示手段で指示されたモータ電流指示値と
   によりモータ電流供給値を決定するモータ電流比較決定
   手段と、 前記モータ電流比較決定手段で決定されたモータ電流供
   給値に基づくモータ電流を前記電動機に供給するモータ
   駆動手段と、 を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置
   の保護装置。
8. 【請求項８】 前記制御回路の制御情報或いは操舵情報
   に応じて電流制限を設定或いは解除する電流制限設定解
   除手段を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の
   電動パワーステアリング装置の保護装置。
9. 【請求項９】 前記電流制限設定解除手段は、前記電動
   機が停止している状態が所定時間以上継続した時に、電
   流制限を設定することを特徴とする請求項８に記載の電
   動パワーステアリング装置の保護装置。
10. 【請求項１０】 前記電流制限設定解除手段は、前記電
    動機の通電電流が、前記最大電流決定手段で決定された
    最大値の状態が所定時間以上継続した時に、電流制限を
    設定することを特徴とする請求項８又は９に記載の電動
    パワーステアリング装置の保護装置。
11. 【請求項１１】 前記電流制限設定解除手段は、前記電
    動機が回転した時、或いはモータ電流が所定値以下に低
    下した時に、電流制限を解除することを特徴とする請求
    項８乃至１０の何れかに記載の電動パワーステアリング
    装置の保護装置。
12. 【請求項１２】 前記電流制限設定解除手段は、前記電
    動機の通電電流が所定の電流値以上で、且つ、前記第２
    モータ電流偏差演算手段に対する電流制限の設定及び復
    帰の切替を行うためのモータ電流の時間当たりの変化率
    が、前記モータ電流偏差演算手段の電流制限の設定及び
    復帰の切替を行うためのモータ電流の時間当たりの変化
    率より大きいことを特徴とする請求項８乃至１１項の何
    れかに記載の電動パワーステアリング装置の保護装置。