JP2005319824A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動パワーステアリング装置において、温度センサの個数を増やすことなく、複数の保護対象に対する過熱保護を行い、または過熱保護と共に温度補償を行う。
【解決手段】雰囲気温度演算部１６は、温度センサ２１の温度検出値Ｔから、モータ駆動電流検出値Ｉｓに基づき算出される温度センサ２１の温度上昇分を減ずることにより、雰囲気温度推定値Ｔａを算出する。過熱保護演算部１７は、その雰囲気温度推定値Ｔａ（または温度検出値Ｔ）とモータ駆動電流検出値Ｉｓとに基づき複数の過熱保護対象の温度推定値を算出し、それらの温度推定値に基づきモータ駆動の目標電流の上限値ＩＬｉｍを決定する。また、温度補償演算部１８は、所定部位の温度特性を補償するために目標電流値Ｉｔに加算すべき温度補償電流値ΔＩ_Tcを雰囲気温度推定値Ｔａに基づき算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、電動パワーステアリング装置内の過熱防止および温度補償に関する。

従来より、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置では、操舵のための操作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられており、そのトルクセンサで検出される操舵トルクに基づき電動モータに流すべき電流の目標値が設定される。そして、その目標値に基づいて電動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成され、その指令値に応じた電圧が電動モータに印加される。この電圧印加によって電動モータに電流が供給される。

上述の動作においては、電動モータに電流が流れるだけではなく、電子制御ユニット（ＥＣＵ）内部でも電流が流れる。このように電流が流れることにより装置内では発熱が生じる。その発熱の結果、装置を構成する各部品の温度は次第に上昇し、所定の温度以上になると部品が破損するおそれが生じてくる。このような過熱に起因する部品の破損を防止するため、従来より、モータを駆動するための電流値に上限が定められている。例えば、ＥＣＵの過熱を防止するため、ＥＣＵ内の部品であるパワートランジスタ等の上昇温度を推定し、それら部品の推定上昇温度に基づいて各部品の推定温度を算出している。また、各部品の推定温度とモータに供給可能な電流値とが対応づけられている。そして、各部品の推定温度に基づいてモータに供給する電流値を制限することにより、ＥＣＵの過熱を抑制している。
特開２００３−２８４３７５号公報 実用新案登録第２５８６０２０号公報

上記従来の技術では、過熱保護対象は、通常、最弱となる部位を特定して保護を行う。しかし、操舵状況に基づく電流出力条件により、温度が最も上昇する部位が異なる場合は、過熱保護対象が複数となる。このような場合、複数の過熱保護対象それぞれに温度センサを配置する必要があるため、コスト増の要因となる。また、温度センサは過熱保護対象部の近傍に配置する必要がある為、制御装置の設計における自由度を低下させていた。

また、温度センサは、所定部位の温度特性を補償したい場合にも必要となる。例えば、電動モータの発生する操舵補助力をステアリングシャフトに伝達するために使用される減速ギヤのグリース粘性は温度特性を有しており、この温度特性を補償するには、減速ギヤの温度を検出するための温度センサが必要となる。

そこで本発明は、温度センサの個数を増やすことなく、複数の保護対象に対する過熱保護を行ったり、過熱保護と共に温度補償を行ったりすることができる電動パワーステアリング装置を提供する事を目的とする。

第１の発明は、車両操舵のための操作に応じてモータを駆動することにより、当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータの駆動に起因する発熱による過熱から保護すべき部位である第１および第２保護対象の温度の推定値をそれぞれ算出する第１および第２温度算出手段と、
前記第１保護対象の近傍に配置された温度検出手段と、
前記発熱による前記温度検出手段の温度上昇分である第１温度変化量を算出し、当該第１温度変化量を前記温度検出手段による温度検出値から減算することにより雰囲気温度の推定値を算出する雰囲気温度算出手段と、
前記第１および第２保護対象の温度の推定値に基づき、前記電動モータに流すべき電流を制限する電流制限手段とを備え、
前記第２温度算出手段は、前記発熱による前記第２保護対象の温度上昇分である第２温度変化量を算出し、当該第２温度変化量と前記雰囲気温度の推定値とに基づき前記第２保護対象の温度の推定値を算出することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記雰囲気温度算出手段は、前記電動モータの駆動のために前記第１保護対象またはその近傍に流れる電流に起因する発熱による前記温度検出手段の温度上昇分を前記第１温度変化量として算出し、
前記第２温度算出手段は、前記電動モータの駆動のために前記第２保護対象またはその近傍に流れる電流に起因する発熱による前記第２保護対象の温度上昇分を前記第２温度変化量として算出することを特徴とする。

第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記第１温度算出手段は、前記発熱による前記第１保護対象の温度上昇分を算出し、前記第１保護対象の温度上昇分と前記温度検出手段による温度検出値とに基づき前記第１保護対象の温度の推定値を算出することを特徴とする。

第４の発明は、車両操舵のための操作に応じて決定される目標値に基づき電動モータを駆動することにより、当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータの駆動に起因する発熱による過熱から保護すべき部位である保護対象の近傍に配置された温度検出手段と、
前記発熱による前記温度検出手段の温度上昇分である第１温度変化量を算出し、当該第１温度変化量を前記温度検出手段による温度検出値から減算することにより雰囲気温度の推定値を算出する雰囲気温度算出手段と、
所定部位の温度特性を補償するために修正すべき前記目標値の修正量を前記雰囲気温度の推定値に基づき算出する温度補償演算手段と、
前記修正量に応じて前記目標値を修正する目標値修正手段と、
前記発熱による前記保護対象の温度上昇分である第２温度変化量を算出し、当該第２温度変化量と前記雰囲気温度の推定値または前記温度検出値とに基づき前記保護対象の温度の推定値を算出する温度算出手段と、
前記保護対象の温度の推定値に基づき、前記電動モータに流すべき電流を制限する電流制限手段とを備えることを特徴とする。

上記第１の発明によれば、電動モータの駆動に起因する発熱によって温度検出手段の検出値が雰囲気温度と異なる状態となっても、当該検出値と当該発熱による温度上昇分とに基づき雰囲気温度の推定値が得られ、その雰囲気温度の推定値と前記発熱による第２保護対象の温度上昇分である第２温度変化量とに基づき、第２保護対象の温度の推定値が算出される。したがって、過熱保護対象が複数であっても、温度センサを過熱保護対象の数だけ配備する必要がなく、過熱保護対象の温度の推定が可能となる。よって、低コストで効果的な過熱保護を行うことができる。

上記第２の発明によれば、過熱保護対象の発熱の原因となる電流がモータ駆動電流そのものではなく第１保護対象と第２保護対象とで異なっていても、各過熱保護対象（第１および第２保護対象）の温度を正しく推定することができる。

上記第３の発明によれば、第１保護対象の温度推定値は、第１保護対象近傍に配置された温度検出手段による温度検出値に基づいて算出されるので、雰囲気温度推定値に基づいて算出される第２保護対象の温度推定値よりも精度よく算出することができる。したがって、複数の過熱保護対象のうち過熱により破損する可能性の高い部位を第１保護対象とすることで、より確実な過熱保護が可能となる。

上記第４の発明によれば、過熱保護のための温度検出手段の検出値が、電動モータの駆動に起因する発熱によって雰囲気温度と異なる状態となっても、当該検出値と当該発熱による温度上昇分とに基づき雰囲気温度の推定値が得られ、その雰囲気温度の推定値に基づいて所定部位の温度補償が行われる。したがって、温度センサの数を増やすことなく、過熱保護と共に温度補償を行うことができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜１．全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル（ステアリングホイール）１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、当該車両の走行速度を検出する車速センサ４と、ハンドル操作における運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる電動モータ６と、そのモータ６の発生する操舵補助力をステアリングシャフト１０２に伝達する減速ギヤ７と、車載バッテリ８から電源の供給を受けて、トルクセンサ３や車速センサ４からのセンサ信号に基づきモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。

このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル１００を操作すると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ３によって検出され、その操舵トルクＴｓの検出値と車速センサ４によって検出された車速Ｖｓとに基づいてＥＣＵ５によりモータ６が駆動される。これによりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に加えられることにより、操舵操作における運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクＴｓとモータ６の発生する操舵補助力によるトルクＴａｓとの和が、出力トルクＴｂとして、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームからなる連結部材１０６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。

＜２．制御装置の構成および動作＞
図２は、上記電動パワーステアリング装置を制御的観点から見た構成を示すブロック図である。上記電動パワーステアリング装置の制御装置であるＥＣＵ５は、目標電流演算部１２と、目標電流修正部１３と、減算器１４と、ＰＩ制御部１５と、雰囲気温度演算部１６と、過熱保護演算部１７と、温度補償演算部１８と、モータ駆動部２０と、電流検出器１９と、温度センサ２１とを備えており、目標電流演算部１２には、トルクセンサ３によって検出された操舵トルクＴｓの検出値を示す信号と、車速センサ４によって検出された車速Ｖｓの検出値を示す信号とが入力される。このようなＥＣＵ５の構成要素のうち、目標電流演算部１２、目標電流修正部１３、減算器１４、ＰＩ制御部１５、雰囲気温度演算部１６、過熱保護演算部１７、および温度補償演算部１８は、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）１０が所定のプログラムを実行することによりソフトウェア的に実現される。

目標電流演算部１２は、トルクセンサ３からの信号の示す操舵トルクＴｓの検出値と車速センサ４からの信号の示す車速Ｖｓの検出値とに基づき、モータ６に供給すべき目標電流の値を算出し、その算出された値を目標電流値Ｉｔとして出力する。目標電流修正部１３は、目標電流演算部１２から出力される目標電流値Ｉｔを、後述の過熱保護演算部１７から出力される目標電流上限値ＩＬｉｍおよび温度補償演算部１８から出力される温度補償電流値ΔＩＴｃに基づいて修正することにより、修正後目標電流値Ｉｔｒを生成する。この修正後目標電流値Ｉｔｒの生成の詳細は後述する。

電流検出器１９は、モータ６に実際に供給される電流を検出し、その電流を示す電流検出値（モータ電流値）Ｉｓを出力する。減算器１４は、目標電流修正部１３から出力される修正後目標電流値Ｉｔｒと電流検出器１９から出力される電流検出値Ｉｓとの偏差Ｉｔｒ−Ｉｓを算出する。ＰＩ制御部１５は、この偏差Ｉｔｒ−Ｉｓに基づき比例積分制御演算によって電圧指令値Ｖを生成する。モータ駆動部２０は、スイッチング素子としての複数のパワーＭＯＳトランジスタ（以下「ＦＥＴ」と略記する）を用いて構成される駆動回路を含んでおり、上記電圧指令値Ｖに応じたパルス幅（デューティ比）のＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）によってそれらのＦＥＴをオン／オフさせることにより、当該指令値Ｖに応じた電圧をモータ６に印加する。

温度センサ２１は、モータ駆動部２０の近傍に配置されており、その配置位置の温度を示す温度検出値Ｔを出力する。

雰囲気温度演算部１６は、以下のようにして、電流検出値Ｉｓと温度検出値Ｔとに基づきＥＣＵ５の雰囲気温度推定値Ｔａを算出する。温度検出値Ｔは、雰囲気温度に発熱部からの熱伝導による温度センサ２１の温度上昇分を加えた値である。ここで、発熱部からの熱伝導による温度上昇分は、モータ駆動に起因する発熱による温度センサ２１の温度上昇分であって、電流検出値Ｉｓの二乗値の一次遅れで近似することができる。よって、雰囲気温度推定値Ｔａは、次式により算出される。
Ｔａ＝Ｔ−Ｇａ・Ｉｓ／（１＋τａ・Ｓ） …（１）
ここで、Ｇａは上記熱伝導を模擬する一次遅れ要素のゲイン定数を、τａは当該一次遅れ要素の時定数をそれぞれ示しており、Ｇａとτａの具体的な値は実測データに基づき決定される。また、Ｉｓ²は電流検出値Ｉｓの二乗値であり、Ｓはラプラス変換による複素変数である（以下同様）。このようにして算出された雰囲気温度推定値Ｔａは、過熱保護演算部１７および温度補償演算部１８に入力される。なお、上記式（１）はラプラス演算子関数についての式であり、実際には、マイコン１０による上記式（１）に対応する数値計算により、温度検出値Ｔおよび電流検出値Ｉｓの時系列データから雰囲気温度推定値Ｔａが時系列的に繰り返し算出される。

過熱保護演算部１７は、電流検出器１９から出力される電流検出値Ｉｓと、温度センサ２１から出力される温度検出値Ｔとを受け取り、過熱保護の対象となっている各部位の温度推定値を雰囲気温度推定値Ｔａと電流検出値Ｉｓとに基づいて算出する（ただし本実施形態では、温度センサ２１の近傍に位置する過熱保護の対象の温度推定値は、温度検出値Ｔと電流検出値Ｉｓとに基づいて算出される）。さらに過熱保護演算部１７は、過熱保護対象としての各部位の温度推定値に基づいて、モータ６に供給可能な最大の電流値（電流上限値）を部位毎に算出する。そして、部位毎に算出された電流上限値のうち最小の値が目標電流上限値ＩＬｉｍとして過熱保護演算部１７から出力される。この目標電流上限値ＩＬｉｍは、目標電流修正部１３に入力され、修正後目標電流値Ｉｔｒの生成に使用される。

温度補償演算部１８は、雰囲気温度演算部１６から出力される雰囲気温度推定値Ｔａに基づき、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置における所定部位の温度特性を補償するために目標電流値Ｉｔに加算すべき電流値（以下「温度補償電流値」という）ΔＩ_Tcを求める。具体的には、所定部位の温度特性を補償するための温度補償電流値と雰囲気温度との関係を定めた関数またはマップを温度補償演算部１８内に保持しており、この関数またはマップに基づき、雰囲気温度推定値Ｔａに対応する温度補償電流値ΔＩ_Tcを求める。例えば減速ギヤ７に使用されるグリース粘性の温度特性を補償する場合には、その温度補償のための温度補償電流値ΔＩ_Tcと雰囲気温度との関係を定めた図３に示すようなマップに基づき、雰囲気温度推定値Ｔａに対応する温度補償電流値ΔＩ_Tcを求めればよい。この場合、雰囲気温度が低いほどグリース粘性が大きくなるので、雰囲気温度推定値Ｔａが低いほどモータ電流が増大するように温度補償電流値ΔＩ_Tcが決定される。このようにして決定された温度補償電流値ΔＩ_Tcも、目標電流修正部１３に入力され、修正後目標電流値Ｉｔｒの生成に使用される。

＜３．過熱保護および温度補償のための構成および動作＞
図４は、この電動パワーステアリング装置における過熱保護演算部１７の構成を示す機能ブロック図である。以下、図４を参照して過熱保護演算部１７の詳細を説明する。なお以下では、モータ６の駆動に起因する発熱による過熱から保護すべき部位として第１〜第ｎ保護対象のｎ個の部位が存在し、そのうち第１保護対象はモータ駆動部２０であるものとするが、モータ駆動部２０の構成要素（例えば各ＦＥＴ）やマイコン１０等をそれぞれ１つの保護対象として扱ってもよい。また、モータ駆動部２０に加えて、モータ６内のコイルやブラシ等を保護対象としてもよいが、以下では、ＥＣＵ５内の構成要素を保護対象とするものとして説明する。

過熱保護演算部１７は、第１〜第ｎ保護対象の温度推定値Ｔ１〜Ｔｎを算出する温度推定演算部１０１０と、それらの温度推定値Ｔ１〜Ｔｎに基づき第１〜第ｎ保護対象を過熱から保護するための第１〜第ｎ電流上限値ＩＬ１〜ＩＬｎを算出する電流制限演算部１０２０とからなる。温度推定演算部１０１０は、第１〜第ｎ温度算出部１０１１〜１０１ｎを備えており、電流制限演算部１０２０は、第１〜第ｎ電流上限値算出部１０２１〜１０２ｎと、目標電流上限値算出部１００２とを備えている。ここで、第１〜第ｎ温度算出部１０１１〜１０１ｎは、第１〜第ｎ保護対象の温度推定値Ｔ１〜Ｔｎをそれぞれ算出し、第１〜第ｎ電流上限値算出部１０２１〜１０２ｎは、第１〜第ｎ電流上限値ＩＬ１〜ＩＬｎをそれぞれ算出する。

図２に示すように温度センサ２１は、第１保護対象としてのモータ駆動部２０の近傍に配置されており、第１温度算出部１０１１は、従来と同様にして、電流検出値Ｉｓと温度検出値Ｔとに基づき第１保護対象の温度推定値Ｔ１を算出する。例えば、特許文献２（実用新案登録第２５８６０２０号公報）に記載の電動パワーステアリング装置における保護部のように、モータ駆動に起因する発熱（ジュール熱）による温度上昇を一次遅れ要素によって模擬することができる。この場合、モータ駆動に起因する発熱による第１保護対象の温度上昇分ΔＴ１は次式で表され、この温度上昇分ΔＴ１を温度センサ２１による温度検出値Ｔに加算することにより、第１保護対象の温度推定値Ｔ１が算出される。
ΔＴ１＝Ｇ１・Ｉｓ／（１＋τ１・Ｓ） …（２）
ここで、Ｇ１は上記一次遅れ要素のゲイン定数を、τ１は上記一次遅れ要素の時定数をそれぞれ示しており、Ｇ１とτ１の具体的な値は実測データに基づき決定される。なお、上記式（２）はラプラス演算子関数についての式であり、実際には、マイコン１０による上記式（２）に対応する数値計算により、温度上昇分ΔＴ１および第１保護対象の温度推定値Ｔ１が時系列的に繰り返し算出される。

第２〜第ｎ温度算出部１０１２〜１０１ｎは、以下のようにして、上記の雰囲気温度推定値Ｔａと電流検出値Ｉｓに基づき、第２〜第ｎ保護対象の温度推定値Ｔ２〜Ｔｎをそれぞれ算出する。第ｊ保護対象の温度は、雰囲気温度にモータ駆動に起因する発熱（ジュール熱）による第ｊ保護対象の温度上昇分を加えた値である（ｊは２≦ｊ≦ｎを満たす整数とする）。ここで、ジュール熱に基づく温度上昇分は、電流検出値Ｉｓの二乗値の一次遅れで近似することができる。よって、第ｊ保護対象の温度推定値Ｔｊは、次式により算出される。
Ｔｊ＝Ｔａ＋Ｇｊ・Ｉｓ／（１＋τｊ・Ｓ） …（３）
ここで、Ｇｊはジュール熱による第ｊ保護対象の温度上昇を近似するための一次遅れ要素のゲイン定数を、τｊは当該一次遅れ要素の時定数をそれぞれ示しており、Ｇｊとτｊの具体的な値は実測データに基づき決定される。なお、上記式（３）はラプラス演算子関数についての式であり、実際には、マイコン１０による上記式（３）に対応する数値計算により、雰囲気温度推定値Ｔａおよび電流検出値Ｉｓの時系列データから第ｊ保護対象の温度推定値Ｔｊが時系列的に繰り返し算出される。

以上のようにして算出された第１〜第ｎ保護対象の温度推定値Ｔ１〜Ｔｎは、第１〜第ｎ電流上限値算出部１０２１〜１０２ｎにそれぞれ入力される。第１〜第ｎ電流上限値算出部１０２１〜１０２ｎは、それらの温度推定値Ｔ１〜Ｔｎに基づき、過熱保護の観点から第１〜第ｎ保護対象が許容できるモータ駆動電流の上限値（以下、単に「電流上限値」という）ＩＬ１〜ＩＬｎをそれぞれ求める。すなわち第ｋ電流上限値算出部１０２ｋは、第ｋ保護対象の温度と第ｋ保護対象が過熱により破壊されない電流上限値である第ｋ電流上限値との関係を定めた関数またはマップを保持しており、その関数またはマップに基づき、第ｋ温度算出部１０１ｋからの温度推定値Ｔｋに対応する電流上限値ＩＬｋを出力する。例えば各電流上限値算出部１０２ｋは、それに対応する保護対象（第ｋ保護対象）の温度と電流上限値との関係を示すマップ（以下「過熱保護マップ」という）として図５に示すようなマップを保持していて、この過熱保護マップにより第ｋ保護対象の温度推定値Ｔｋに対応づけられる電流上限値を第ｋ電流上限値ＩＬｋとして出力する（ｋは１≦ｋ≦ｎを満たす整数とする）。このようにして第１〜第ｎ電流上限値算出部１０２１〜１０２ｎから出力される電流上限値ＩＬ１〜ＩＬｎは、目標電流上限値算出部１００２に入力される。目標電流上限値算出部１００２は、これらの第１〜第ｎ電流上限値ＩＬ１〜ＩＬｎの中で最小の値を目標電流上限値ＩＬｉｍとして出力する。

図６は、本実施形態における目標電流修正部１３の構成を示す機能ブロック図である。この目標電流修正部１３は加算器１３２と電流制限器１３４とを備え、加算器１３２には目標電流値Ｉｔおよび温度補償電流値ΔＩ_Tcが入力され、電流制限器１３４には目標電流上限値ＩＬｉｍが入力される。加算器１３２は、目標値修正手段に相当するものであって、目標電流値Ｉｔと温度補償電流値ΔＩ_Tcとを加算し、その加算結果Ｉｔ＋ΔＩ_Tcを補償後目標電流値Ｉｔｃとして出力する。この補償後目標電流値Ｉｔｃは電流制限器１３４に入力される。電流制限器１３４は、補償後目標電流値Ｉｔｃが目標電流上限値ＩＬｉｍ以下である場合には補償後目標電流値Ｉｔｃをそのまま修正後目標電流値Ｉｔｒとして出力し、補償後目標電流値Ｉｔｃが目標電流上限値ＩＬｉｍを超える場合には目標電流上限値ＩＬｉｍを修正後目標電流値Ｉｔｒとして出力する。

上記のように加算器１３２にて目標電流値Ｉｔに温度補償電流値ΔＩ_Tcが加算されることにより、所定部位、例えば減速ギヤ７（のグリース粘性）の温度特性が補償される。また、電流制限器１３４において上記目標電流上限値ＩＬｉｍに基づき補償後目標電流値Ｉｔｃに制限が加えられ、これにより、モータ６の駆動制御のための電流指令値である修正後目標電流値Ｉｔｒは、第１〜第ｎ保護対象にそれぞれ対応する第１〜第ｎ電流上限値ＩＬ１〜ＩＬｎのいずれをも超えることがない。このようにして本実施形態では、第１〜第ｎ保護対象を過熱から保護すべく、それらの温度推定値Ｔ１〜Ｔｎに基づきモータ６に流すべき電流が制限され、そのための電流制限手段が過熱保護演算部１７内の電流制限演算部１０２０と目標電流修正部１３内の電流制限器１３４とによって実現されている。

＜４．効果＞
以上のような本実施形態によれば、図２に示すように雰囲気温度演算部１６において、温度検出値Ｔと電流検出値Ｉｓに基づき雰囲気温度推定値Ｔａが算出され、図４に示すように過熱保護演算部１７において、その雰囲気温度推定値Ｔａおよび電流検出値Ｉｓに基づき第２〜第ｎ保護対象の温度推定値Ｔ２〜Ｔｎが算出されると共に、温度検出値Ｔおよび電流検出値Ｉｓに基づき第１保護対象の温度推定値Ｔ１が算出される。そして、それらの温度推定値Ｔ１〜Ｔｎに基づいて第１〜第ｎ保護対象についての電流上限値ＩＬ１〜ＩＬｎが算出され、それらの電流上限値ＩＬ１〜ＩＬｎのうちの最小値が目標電流上限値ＩＬｉｍとして使用される。したがって、電動パワーステアリング装置の各部位のうち過熱によって最も破損し易い部位（以下「最弱部位」という）が当該装置の動作状態等によって変わっても、最弱部位となる可能性のある複数の部位を上記の第１〜第ｎ保護対象とすることで、電動パワーステアリング装置の各部位の過熱による破損を確実に防止することができる。しかも本実施形態によれば、第１保護対象近傍に配置された温度センサ２１からの温度検出値Ｔと電流検出値Ｉｓとに基づき算出される雰囲気温度推定値Ｔａを用いて第２〜第ｎ保護対象の温度推定値Ｔ１〜Ｔｎが算出されるので、第２〜第ｎ保護対象の近傍には温度センサを配置する必要がない。すなわち、最弱部位となり得る部位が複数存在する場合であっても、温度センサの個数を増やすことなく（最低限１個の温度センサで）過熱による破損を防止することができる。

なお、第１〜第ｎ保護対象のうち最弱部位となる可能性（確率）の最も高い保護対象近傍に温度センサ２１を配置するのが（最弱部位の温度の推定精度の観点から）好ましいが、その最弱部位近傍への温度センサ２１の配置が困難な場合、その最弱部位に相当する保護対象（上記実施形態では第１保護対象）近傍に代えて、他の保護対象（第２〜第ｎ保護対象）のうち配置の容易な保護対象の近傍に温度センサ２１を配置することもできる。したがって本実施形態は、最弱部位近傍に温度センサを配置していた従来例に比べ、温度センサの配置の自由度という点でも有利である。

また、本実施形態では、図２に示すように、温度検出値Ｔと電流検出値Ｉｓとから算出される雰囲気温度推定値Ｔａに基づいて温度補償電流値ΔＩ_Tcが算出される。そして、この温度補償電流値ΔＩ_Tcが目標電流値Ｉｔに加算されることで温度補償が行われる。したがって、過熱保護のために設けられた温度センサ２１は温度補償にも利用されることになるので、温度センサの個数を増やすことなく過熱保護と共に温度補償を行うことができ、これにより温度補償のためのコストを低減できる。

＜５．変形例＞
上記実施形態では、第１〜第ｎ保護対象における温度上昇は、いずれも、電流検出値Ｉｓの示すモータ駆動電流による発熱（ジュール熱）に起因するものとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１〜第ｎ保護対象における温度上昇の原因となるジュール熱を生じさせる電流がそれらの保護対象によって異なっていてもよい。例えば、第１保護対象の温度上昇の原因となるジュール熱を生じさせる電流は上記駆動電流であるが、第２保護対象の温度上昇の原因となるジュール熱を生じさせる電流が上記駆動電流とは異なる電流（例えば駆動回路を構成する特定のスイッチング素子にのみ流れる電流）であってもよい。この場合、第２温度算出部は、当該異なる電流の値と雰囲気温度演算部１６からの雰囲気温度推定値Ｔａとに基づいて第２保護対象の温度推定値Ｔ２を算出することになる。

また、上記実施形態では、第１保護対象の温度推定値Ｔ１は、その近傍に配置された温度センサ２１からの温度検出値Ｔと電流検出値Ｉｓとに基づいて算出されているが、これに代えて、雰囲気温度演算部１６からの雰囲気温度推定値Ｔａと電流検出値Ｉｓとに基づいて算出されるようにしてもよい（図４において点線で示された信号線参照）。

さらに、上記実施形態では、過熱から保護すべき部位として第１〜第ｎ保護対象が存在し、そのうち第１保護対象の近傍にのみ温度センサ２１が配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、温度検出手段が近傍に配置された保護対象と温度検出手段が近傍に配置されていない保護対象とを含む複数の保護対象が存在する構成であれば本発明の適用が可能である。

なお、上記実施形態では、モータ駆動部２０を１つの保護対象（第１保護対象）としているが、モータ駆動部２０が例えばパワーＭＯＳトランジスタ（ＦＥＴ）等の実装された複数の回路基板を含んでいる場合には、それらの回路基板のうち１つの回路基板を第１保護対象として当該１つの基板にのみ温度センサを配置し、他の回路基板を別の保護対象（第２保護対象、第３保護対象、…）として扱ってもよい。さらに、１つの回路基板に複数のＦＥＴが実装されている場合には、それらのＦＥＴのうち１個のＦＥＴを第１保護対象として当該１個のＦＥＴの近傍に温度センサを配置し、当該１つの回路基板における他のＦＥＴを別の保護対象（第２保護対象、第３保護対象、…）として扱ってもよい。

本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構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。 上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置を制御的観点から見た構成を示すブロック図である。 上記実施形態において所定部位の温度特性を補償するために目標電流値に加算すべき温度補償電流値と雰囲気温度との関係を示す温度補償マップの一例を示す図である。 上記実施形態における過熱保護演算部の詳細を示すブロック図である。 上記実施形態において過熱から保護すべき保護対象の温度とモータ駆動のための駆動電流の上限値との関係を示す過熱保護マップの一例を示す図である。 上記実施形態における目標電流修正部の構成を示すブロック図である。

符号の説明

３ …トルクセンサ
４ …車速センサ
５ …電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６ …モータ
１０ …マイクロコンピュータ（マイコン）
１２ …目標電流演算部
１３ …目標電流修正部
１４ …減算器
１５ …ＰＩ制御部
１６ …雰囲気温度演算部
１７ …過熱保護演算部
１８ …温度補償演算部
１９ …電流検出器
２０ …モータ駆動部
２１ …温度センサ
１３２ …加算器
１３４ …電流制限器
１００２ …目標電流上限値算出部
１０１０ …温度推定演算部
１０２０ …電流制限演算部
１０１１〜１０１ｎ …第１〜第ｎ温度算出部
１０２１〜１０２ｎ …第１〜第ｎ電流上限値算出部
Ｔ …温度検出値
Ｔａ …雰囲気温度推定値
Ｔ１〜Ｔｎ …第１〜第ｎ保護対象の温度推定値
ＩＬ１〜ＩＬｎ …第１〜第ｎ電流上限値
ＩＬｉｍ …目標電流上限値
Ｉｓ …電流検出値
Ｉｔ …目標電流値
ΔＩ_Tc …温度補償電流値
Ｉｔｒ …修正後目標電流値

Claims (4)

1. 車両操舵のための操作に応じて電動モータを駆動することにより、当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
   前記電動モータの駆動に起因する発熱による過熱から保護すべき部位である第１および第２保護対象の温度の推定値をそれぞれ算出する第１および第２温度算出手段と、
   前記第１保護対象の近傍に配置された温度検出手段と、
   前記発熱による前記温度検出手段の温度上昇分である第１温度変化量を算出し、当該第１温度変化量を前記温度検出手段による温度検出値から減算することにより雰囲気温度の推定値を算出する雰囲気温度算出手段と、
   前記第１および第２保護対象の温度の推定値に基づき、前記電動モータに流すべき電流を制限する電流制限手段とを備え、
   前記第２温度算出手段は、前記発熱による前記第２保護対象の温度上昇分である第２温度変化量を算出し、当該第２温度変化量と前記雰囲気温度の推定値とに基づき前記第２保護対象の温度の推定値を算出することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記雰囲気温度算出手段は、前記電動モータの駆動のために前記第１保護対象またはその近傍に流れる電流に起因する発熱による前記温度検出手段の温度上昇分を前記第１温度変化量として算出し、
   前記第２温度算出手段は、前記電動モータの駆動のために前記第２保護対象またはその近傍に流れる電流に起因する発熱による前記第２保護対象の温度上昇分を前記第２温度変化量として算出す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。
3. 前記第１温度算出手段は、前記発熱による前記第１保護対象の温度上昇分を算出し、前記第１保護対象の温度上昇分と前記温度検出手段による温度検出値とに基づき前記第１保護対象の温度の推定値を算出することを特徴とする、請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 車両操舵のための操作に応じて決定される目標値に基づき電動モータを駆動することにより、当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
   前記電動モータの駆動に起因する発熱による過熱から保護すべき部位である保護対象の近傍に配置された温度検出手段と、
   前記発熱による前記温度検出手段の温度上昇分である第１温度変化量を算出し、当該第１温度変化量を前記温度検出手段による温度検出値から減算することにより雰囲気温度の推定値を算出する雰囲気温度算出手段と、
   所定部位の温度特性を補償するために修正すべき前記目標値の修正量を前記雰囲気温度の推定値に基づき算出する温度補償演算手段と、
   前記修正量に応じて前記目標値を修正する目標値修正手段と、
   前記発熱による前記保護対象の温度上昇分である第２温度変化量を算出し、当該第２温度変化量と前記雰囲気温度の推定値または前記温度検出値とに基づき前記保護対象の温度の推定値を算出する温度算出手段と、
   前記保護対象の温度の推定値に基づき、前記電動モータに流すべき電流を制限する電流制限手段と
   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。
   

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