JP2012148629A

JP2012148629A - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP2012148629A
Application number: JP2011007616A
Authority: JP
Inventors: Satoru Mikamo; 悟三鴨
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2012-08-09

Abstract

【課題】電動モータの推定温度が実際の温度より高くなり、過熱状態でないにも関わらず、電動モータの電流制限制御が行われることを防止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。
【解決手段】基板温度センサの今回値と前回値の差を絶えず検出し、基板温度センサの今回値が前回値に比較して大きく変化したときには、大きく変化する前の前回値を基板温度センサの基準値として記憶する。そして、基板温度センサ異常検出手段が検出した基板温度センサ異常が所定時間以上継続するまで、基板温度センサの基準値として記憶した基板温度センサの前回値を、基板温度の推定演算に使用する。
【選択図】図７

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来、パワーステアリング装置には、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置がある。このような電動パワーステアリング装置では、例えば、連続した据え切り操舵状態や、ステアリングホイールにトルクを加えた状態で保持する保舵状態が継続する場合、モータに大電流が流れ、モータやスイッチング素子が異常高温状態となる。このような状態になると、モータやスイッチング素子が故障に至る場合がある。
このため、常時モータの温度を測定または推定し、モータの温度異常の発生を検出した場合には、速やかにモータ制御を停止してフェールセーフを図る構成が一般的となっている。

このようなモータの温度を推定する方法として、モータに流れる電流の２乗値に比例したモータの発熱量、及びモータの放熱量を考慮した温度変動分を初期温度に加算して、モータの作動時におけるモータの温度を推定する方法がある。この初期温度として、外気温度が極めて高い最悪の温度条件下を想定した所定温度を採用している（特許文献１）。

また、イグニッションオン時に、モータの温度を推定（推定温度）する算出開始時の初期温度として、温度センサにより検出したモータ又は発熱体の周囲温度と、イグニッションオフ時に不揮発性メモリに記憶した前回の推定温度のうちの高温の方を採用する方法がある（特許文献２）。

特開２００４−０８２７５７号公報特開２００５−２６３０１０号公報

ところが、このようなモータの温度の推定する方法において、前記初期温度に、外気温度が極めて高い最悪の温度条件下を想定した所定温度を採用した場合や、温度センサにより検出したモータ又は発熱体の周囲温度と、イグニッションオフ時に不揮発性メモリに記憶した前回の推定温度のうちの高温の方を採用した場合には、実際の温度より高くなってしまう場合がある。

そのような場合には、モータ又は発熱体の安全性を考慮する余り、実際に過熱状態でないにも関わらずモータが過熱状態と判定され、尚早なタイミングでモータの電流制限制御が行われしまい、アシスト力が低減して操舵フィーリングが低下することが考えられる。この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、モータの推定温度が実際の温度より高くなり、過熱状態でないにも関わらず、モータの電流制限制御が行われることを防止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。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータ（１２）と、前記モータ（１２）に流れる電流を検出する電流検出器（５２u、５２v、５２w）と、前記モータ（１２）を駆動するコントローラ（ＥＣＵ、１１）と、前記コントローラ（ＥＣＵ、１１）内の基板温度を検出する基板温度センサ（３９）と、前記基板温度センサ（３９）の異常を検出する基板温度センサ異常検出手段（マイコン、３０）と、前記基板温度センサ（３９）から検出した基板温度を記憶する記憶手段（ＥＥＰＲＯＭ、３４）と、前記電流検出器（５２u、５２v、５２w）から検出した各相モータ電流（Ｉu、Ｉv、Ｉw）からモータ推定発熱量（Ｑs）を推定演算するモータ発熱量推定演算手段（マイコン、３０）と、前記基板温度センサ（３９）から検出された基板温度を基準として、前記モータ発熱量推定演算手段（マイコン、３０）から演算したモータ推定発熱量（Ｑs）を加算するモータ温度推定演算手段（マイコン、３０）と、前記モータ温度推定演算手段（マイコン、３０）から演算したモータ推定温度（Ｔs）により、前記モータ（１２）を電流制限制御する制御手段（マイコン、３０）とを、備えた電動パワーステアリング装置（１）において、前記制御手段（マイコン、３０）は、イグニッション（２２）がオン後、初めて前記基板温度センサ（３９）の今回値（Ｔk（n））と前回値（Ｔk（n-1））の差が所定の閾値（Ｔkrs）より大きくなった場合には、前記基板温度センサ（３９）の前回値（Ｔk（n-1））を前記記憶手段（ＥＥＰＲＯＭ、３４）に記憶し、前記基板温度センサ異常検出手段（マイコン、３０）が異常を検出した後、基板温度センサ異常が所定時間以上継続していない場合には、前記記憶手段（ＥＥＰＲＯＭ、３４）に記憶した前記基板温度センサの前回値（Ｔk（n-1））に基づき、前記モータ（１２）の電流制限制御をおこなうこと、を要旨とする。

上記構成によれば、基板温度センサの今回値と前回値の差を絶えず検出し、基板温度センサの今回値が前回値に比較して大きく変化したときには、大きく変化する前の前回値を基板温度センサの基準値として記憶する。そして、基板温度センサ異常検出手段が検出した基板温度センサ異常が所定時間以上継続するまで、基板温度センサの基準値として記憶した基板温度センサの前回値を、基板温度の推定演算に使用するようにした。

請求項２に記載の発明は、前記モータ温度推定演算手段（マイコン、３０）は、前記基板温度センサ異常検出手段（マイコン、３０）が検出した基板温度センサ異常が所定時間以上継続している場合には、前記基板温度として記憶した前記基板温度センサの前回値（Ｔk（n-1））から所定値（基板温度センサ正常時最大温度）へ漸近処理した温度を使用すること、を要旨とする。

上記構成によれば、基板温度センサの異常が確定した場合には、基板温度が異常となる前の前回値を基板温度センサの基準値として、所定値（基板温度センサ正常時最大温度）へ漸近処理した基板温度をモータ温度推定演算に使用するようにした。

本発明によれば、モータの推定温度が実際の温度より高くなり、過熱状態でないにも関わらず、フェールセーフ機能が開始することを防止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。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。ＥＰＳの電気的構成を示すブロック図。基板温度センサの出力をＥＣＵに取り込む電気的構成を示すブロック図。本発明の実施形態のモータコイル過熱保護制御プログラムのフローチャート図。本発明の実施形態のモータコイル過熱保護制御プログラムで使用する電流制限値算出用マップ図。本発明の実施形態の基板温度異常検出と処理プログラムのフローチャート図。本発明の実施形態の基板温度異常検出と処理プログラムのフローチャート図。本発明の実施形態の基板温度異常検出時の異常状態の遷移を示す具体的な実施例１。本発明の実施形態の基板温度異常検出時の異常状態の遷移を示す具体的な実施例２。本発明の実施形態の基板温度異常検出時の異常状態の遷移を示す具体的な実施例３。

以下、コラム型の電動パワーステアリング装置１（以下、ＥＰＳという）に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のＥＰＳ１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。

尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角が変更される。

また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１３と、ＥＰＳアクチュエータ１３の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１３は、コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ１２は、減速機構１４を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。ＥＰＳアクチュエータ１３は、モータ１２の回転を減速機構１４により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する。

ＥＣＵ１１には、車速センサ１６、トルクセンサ１５、及びモータ回転角センサ１８が接続されている。ＥＣＵ１１は、これら各センサの出力信号に基づいて、車速Ｖ、操舵トルクτ、及びモータ回転角θを検出する。例えば、本実施形態のトルクセンサ１５は、一対のレゾルバが図示しないトーションバーの両端に設けられたツインレゾルバ型のトルクセンサである。また、ＥＣＵ１１は、これらの検出される各状態量に基づいて目標アシスト力を演算し、モータ１２への駆動電力の供給を通じて、ＥＰＳアクチュエータ１３の作動、即ち、操舵系に付与するアシスト力を制御する。

次に、本実施形態のＥＰＳ１における電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態のＥＰＳ１の制御ブロック図である。同図に示すように、ＥＰＳ１は、バッテリ２０、ヒューズ２１、イグニッションスイッチ（ＩＧ）２２、ＥＣＵ１１及びモータ１２を備える。

モータ１２は、ブラシレスモータであり、モータ回転角θを検出するためのモータ回転角センサ１８を有する。ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するマイコン３０と、そのモータ制御信号に基づいて、モータ１２に三相の駆動電力を供給するモータ駆動回路４０と、モータ１２に通電される各相モータ電流値Ｉu、Ｉv、Ｉwを検出するための各相電流検出器５２u、５２v、５２wとを備える。

モータ駆動回路４０（図示しない）の回路基板（以下、「基板」という）上には、直列に接続された一対のスイッチング素子（ＦＥＴ）５０ｕ，５０ｖ，５０ｗ，５１ｕ，５１ｖ,５１ｗを基本単位（アーム）として各相に対応する３つのアームを並列接続してなる公知のＰＷＭインバータが構成されている。

また、ＥＣＵ１１は、モータ１２に三相の駆動電力を供給するモータ駆動回路４０の供給電源となるバッテリ２０からの電源路をオン/オフするリレー３７と、電源路に乗るノイズを遮断するノイズフィルタ３８を有する。

更に、ＥＣＵ１１は、モータ駆動回路４０を構成するＦＥＴ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗ，５１ｕ，５１ｖ,５１ｗの温度を測定するために、モータ駆動回路４０の基板上に設けられた基板温度センサ（例えばサーミスタ）３９を有し、この基板温度センサ３９からの情報によってモータ１２をＰＷＭ制御する。

マイコン３０は、プログラムや演算処理で使用するパラメータを記憶するメモリ（ＲＯＭ）３２と、演算処理されたデータを一時記憶するメモリ（ＲＡＭ）３３と、演算処理又は検出されたデータを一時記憶する不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）３４を有する。また、マイコン３０は、後述する各種制御プログラムが記憶された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）３２に記述されたプログラムを処理する中央演算処理部（ＣＰＵ）３１を有する。

また、マイコン３０は、外部のアナログ信号をデジタル信号に変換してマイコン３０に取り込むＡ/Ｄ変換器３５及びＣＰＵ３１で演算したモータ制御信号（ＰＷＭ信号：パルス幅変調用信号）をモータ駆動回路４０に出力するＰＷＭポート３６を有している。

そして、マイコン３０は、上記各相電流検出器５２u、５２v、５２w、モータ回転角センサ１８、トルクセンサ１５、車速センサ１６の各出力信号に基づき検出されたモータ１２の各相モータ電流値Ｉu、Ｉv、Ｉw、及びモータ回転角θ、並びに上記操舵トルクτ、及び車速Ｖに基づいて、電流フィードバック制御を実行する。

具体的には、マイコン３０は、モータ駆動回路４０を構成する各ＦＥＴ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗ，５１ｕ，５１ｖ,５１ｗのオンデューティ比を規定するＰＷＭ信号をモータ駆動回路４０に出力する。ＰＷＭ信号が印加されると、モータ駆動回路４０では、ＰＷＭ信号に応答して、各ＦＥＴ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗ，５１ｕ，５１ｖ,５１ｗがオン/オフする。これによりモータ駆動回路４０は、バッテリ２０の電源電圧に基づく三相のモータ駆動電力を生成して、モータ１２へ出力する。

次に、モータ駆動回路４０を構成する各ＦＥＴ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗ，５１ｕ，５１ｖ,５１ｗの周辺温度を測定する基板温度センサ３９の電気的構成について説明する。
図３は、基板温度センサ３９の出力を、ＥＣＵ１１に取り込む一般的な電気的構成を示している。基板温度センサ３９の正端子Ａ１は、ＥＣＵ１１の中に設けられたコンデンサＣ１，抵抗Ｒ２から構成されるノイズフィルタ４１、及びバッテリ２０の電圧を分圧する抵抗Ｒ１、Ｒ２から構成される分圧器４２の一端と接続され、マイコン３０へ入力される。
また、基板温度センサ３９の負端子Ａ２は、上記ＥＣＵ１１の中に設けられたコンデンサＣ１，抵抗Ｒ２から構成されるノイズフィルタ４１とともにＧＮＤに接続されている。

次に、上記のように構成した電動パワーステアリング装置１のＥＣＵ１１の作用を、図４〜図１０を参照して説明する。図４は、図２に示すＩＧ２２がオン時にて実行処理されるモータコイル（図略）の過熱を保護するためのモータコイル過熱保護制御プログラムのフローチャートであり、図５はモータコイル過熱保護制御プログラムにおいてモータ電流の制限値を算出の際に用いるモータ電流制限値算出用マップ６０である。なお、このモータ電流制限値算出用マップ６０は、予め設定しＲＯＭ３２に記憶しておく。

そして、図６、図７は基板温度センサ３９によるモータ駆動回路４０の異常な温度を検出する、基板温度異常検出と処理のプログラムのフローチャートであり、図８〜図１０は基板温度異常検出時の異常状態の遷移を示す具体的な実施例である。

まず、モータコイル過熱保護制御プログラムの概要について説明する。
マイコン３０は、モータ１２の過熱状態をモータコイルの発熱量から推定する。この推定した発熱量であるモータコイル推定発熱量（Ｑs）は、モータ１２のモータコイルに流れる各相電流（Ｉu、Ｉv、Ｉw）の２乗和（Ｗt）に基づき算出する。そして、モータ１２が過熱状態の場合には、モータ１２のモータコイルに流すモータ電流を制限することで、モータ１２の過熱を防止する。

このモータ電流の制限値であるモータ電流制限値(Ｉlim)は、モータ１２のモータコイル推定発熱量（Ｑs）と基板温度（Ｔk）とから算出されたモータコイル推定温度（Ｔs）と、図５に示すモータ電流制限値算出用マップ６０から導出される。

図５のモータ電流制限値算出用マップ６０は、横軸に上記モータコイル推定温度（Ｔs）を、縦軸にモータ電流制限値(Ｉlim)を取って表している。マイコン３０は、モータコイル推定温度（Ｔs）がＴa以下の場合には、モータ電流制限値(Ｉlim)を、モータ駆動回路４０を構成する各ＦＥＴに流すことができる最大電流値（ＭＡＸ）にする。

そして、マイコン３０は、モータコイル推定温度（Ｔs）がＴb以上の場合には、モータ電流制限値(Ｉlim)はモータ駆動回路４０を構成する各ＦＥＴに流すことができる最小電流値（ＭＩＮ）にして、モータ１２の温度上昇を防止する。また、マイコン３０は、モータコイル推定温度（Ｔs）がＴa以上、Ｔb以下の場合には、アシスト力が急変しないように、モータ電流制限値(Ｉlim)を漸減する。

次に、基板温度異常検出と処理プログラムの概要について説明する。
まず、マイコン３０は、基板温度（Ｔk）の今回値（Ｔk（n））と前回値（Ｔk（n-1））を比較する。そして、マイコン３０は、今回値（Ｔk（n））が前回値（Ｔk（n-1））に比較して、急激に大きくなっていれば、基板温度センサ３９又は基板温度センサ３９の周辺部品に何らかの異常が起きたと判断し、マイコン３０に内蔵しているＥＥＰＲＯＭ３４に前回値（Ｔk（n-1））を記憶温度（Ｔmem）として書き込む。ここで前回値（Ｔk（n-1））を書き込むことが重要となる。

次に、マイコン３０は、基板温度センサ３９に異常が起きたかどうかを判定する。ここで、基板温度センサ異常には、例えば、基板温度センサ３９としてサーミスタを用いた場合、センサ素子自身のオープン故障である基板温度センサオープン故障や、基板温度センサ自身の短絡故障である基板温度センサショート故障等が考えられる。

そして、基板温度センサ３９に異常が発生した場合には、マイコン３０は、基板温度センサ異常確定用タイマ（Ｔr1）をカウントして異常が確定するか否かを判定する。基板温度センサ３９の異常が確定した場合には、マイコン３０は、基板温度（Ｔk）をＥＥＰＲＯＭ３４に書き込まれている前回値（Ｔk（n-1））である記憶温度（Ｔmem）から、基板温度センサ正常時限界値に設定された所定値（正常時最大温度）まで漸増する。

そして、まだ基板温度センサ異常が確定していない場合には、マイコン３０は、基板温度（Ｔk）としてＥＥＰＲＯＭ３４に書き込まれている記憶温度（Ｔmem）を使用する。
その結果、基板温度センサ３９に基板温度センサ異常が発生した時点では、モータのモータ電流制限値(Ｉlim)は、取りうる最大電流値（ＭＡＸ）で、モータ電流制限制御が行われる。

次に、基板温度センサ３９が正常と判定された場合には、マイコン３０は、基板温度センサ３９の異常確定からの正常復帰か否かを判定する。そして、基板温度センサ３９の異常確定からの正常復帰の場合には、マイコン３０は、基板温度センサ正常復帰確定用タイマ（Ｔr2）をカウントして、基板温度センサ３９の正常復帰が確定するか否かを判定する。

基板温度センサ３９の正常復帰が確定していない場合には、基板温度（Ｔk）をＥＥＰＲＯＭ３４に書き込まれている記憶温度（Ｔmem）から、基板温度センサ正常時限界値に設定された所定値（正常時最大温度）まで漸増する。

そして、基板温度センサ３９の正常復帰が確定した場合は、マイコン３０は、基板温度センサ３９の正常復帰後の処理が完了しているか否かを判定する。基板温度センサ３９の正常復帰後の処理が完了していない場合には、マイコン３０は、基板温度（Ｔk）を、基板温度センサ３９の正常復帰後の処理後の基板温度（Ｔk）から基板温度センサ３９の今回温度へ漸近処理した温度を使用する。

そして、基板温度センサ３９の正常復帰後の処理が完了した場合には、マイコン３０は、基板温度（Ｔk）として基板温度の今回値（Ｔk（n））を使用する。その結果、基板温度（Ｔk）がスムーズに継続され、操舵フィーリングが滑らかに変化していく。

前述した基板温度センサ３９の異常状態の遷移を図８〜図１０の具体的な実施例で説明する。図８〜図１０の全ての横軸は時間軸（ｔ）、縦軸は基板温度（℃）を表す。また、図中の太い実線は基板温度（Ｔk）を、細い実線は基板温度センサ３９による検出温度を表す。そして、細い実線で表された基板温度センサ３９上の黒丸は、マイコン３０での各サンプリング点を表す。

図８は、基板温度異常検出時の異常状態の遷移を示す具体的な実施例１として、基板温度センサ３９が正常な状態から異常状態を経て、基板温度センサ３９の異常確定後の処理完了までを示す。

図９は、基板温度異常検出時の異常状態の遷移を示す具体的な実施例２として、基板温度センサ３９が正常な状態から異常状態を経て、正常状態に復帰後の処理完了までを示す。

また、図１０は、基板温度異常検出時の異常状態の遷移を示す具体的な実施例３として、基板温度センサ３９が異常状態から基板温度センサ３９の異常確定を経て、正常状態に復帰後の処理完了までを示す。

まず、基板温度センサ３９が正常な状態から異常状態を経て、基板温度センサ３９の異常確定後の処理完了までを示す図８について詳細に説明する。この状態は、４つのゾーンに分けて説明する。ゾーンＡ１は基板温度センサ３９が正常な状態である。次に、ゾーンＢ１は基板温度センサ３９に異常が発生して、その異常が確定するまでの状態である。ゾーンＣ１は基板温度センサ３９が異常状態にあり、その異常が確定した直後の処理中の状態である。そして、最後のゾーンＤ１は、基板温度センサ３９が異常状態にあり、その異常が確定した直後の処理が完了した後の状態である。

ゾーンＡ１では、温度センサ検出温度（Ｌ１）は正常値を示している（例えば、Ｔk（n-2）、Ｔk（n-1））。そして、次サンプリング点Ｔk（n）で温度センサ検出温度が急激に上昇し、その時の温度センサ検出温度変化量ΔＴk（ΔＴk＝Ｔk（n）-Ｔk（n-1））が基板温度変化量閾値（Ｔkrs）以上の場合には、マイコン３０は、基板温度センサ３９に異常が発生したと判断して、基板温度の前回値（Ｔk（n-1））を記憶温度（Ｔmem）として、ＥＥＰＲＯＭ３４に書き込む。

ゾーンＢ１では、マイコン３０は、基板温度センサ３９の異常を確定する処理（基板温度センサ３９の異常確定タイマＴr1のタイムアップ待ち）を行なう。この時点で、温度センサ検出温度（Ｌ１）は上昇を続けている。また、基板温度（Ｌ１１）は、ＥＥＰＲＯＭ３４に書き込まれた記憶温度（Ｔmem）を維持する。その結果、モータ電流制限値(Ｉlim)を小さくするモータコイル推定温度（Ｔa、図５参照）までは余裕があり、モータ電流制限値(Ｉlim)を小さくすることによる、急激な操舵フィーリングの低下を防止できる。

ゾーンＣ１では、マイコン３０は、基板温度センサ３９の異常確定後の処理を行なう。基板温度センサ３９の異常確定後の処理は、（１）式を用いて実行する。
今回温度＝（正常時最大温度-前回温度）×Ｇain1+前回温度（１）式
但し、Ｇain1は１次ローパスフィルタのカットオフ周波数から決まる固有値である。
その結果、モータ電流制限値(Ｉlim)は緩やかに小さくなるので、急激な操舵フィーリングの低下を防止できる。

ゾーンＤ１では、マイコン３０は、基板温度センサ３９の異常確定で処理完了後の処理を行なう。具体的には、基板温度（Ｌ１１）は正常時最大温度を継続する。
その結果、モータ電流制限値(Ｉlim)は取りうる最小電流値（ＭＩＮ）でアシスト力を発生するので、ＥＣＵ１１の構成部品やモータ１２の焼損を防止できる。

次に、基板温度センサ３９が正常な状態から異常状態を経て、正常状態に復帰後の処理完了までを示す図９について詳細に説明する。この状態も、４つのゾーンに分けて説明する。ゾーンＡ２は基板温度センサ３９が正常な状態である。次に、ゾーンＢ２は基板温度センサ３９に異常が発生して、基板温度センサ３９の異常が確定するまでの未確定状態である。ゾーンＣ２は基板温度センサ３９の異常が確定せず、基板温度センサ３９が正常状態に復帰処理中の状態である。そして、最後のゾーンＤ２は、基板温度センサ３９が正常状態にあり、その正常状態が確定した直後の処理が完了した後の状態である。

ゾーンＡ２では、温度センサ検出温度（Ｌ２）は正常値を示している（例えば、Ｔk（n-2）、Ｔk（n-1））。そして、次サンプリング点Ｔk（n）で温度センサ検出温度が急激に上昇し、その時の温度センサ検出温度変化量ΔＴk（ΔＴk＝Ｔk（n）-Ｔk（n-1））が基板温度変化量閾値（Ｔkrs）以上の場合には、マイコン３０は、基板温度センサ３９に異常が発生したと判断して、基板温度の前回値（Ｔk（n-1））を記憶温度（Ｔmem）としてＥＥＰＲＯＭ３４に書き込む。

ゾーンＢ２では、マイコン３０は、基板温度センサ３９の異常を確定する処理（基板温度センサ３９の異常確定タイマＴr1のタイムアップ待ち）を行なう。温度センサ検出温度（Ｌ２）は、サンプリング点Ｔk（ｍ）の時点で、正常値に復帰している。そのため、温度センサ検出温度（Ｌ２）が正常値に復帰した時点で、基板温度センサ３９の異常確定タイマのカウントは中止され、基板温度センサ３９の異常が確定されることはない。

そして、マイコン３０は、基板温度（Ｌ２２）として、ＥＥＰＲＯＭ３４に書き込まれた記憶温度（Ｔmem）を維持する。
その結果、モータ電流制限値(Ｉlim)を小さくする、モータコイル推定温度（Ｔa、図５参照）までは余裕があり、モータ電流制限値(Ｉlim)を小さくすることによる、急激な操舵フィーリングの低下を防止できる。

ゾーンＣ２では、マイコン３０は、基板温度センサ３９の正常復帰後の処理を行なう。基板温度センサ３９の正常復帰後の処理は、（２）式を用いて実行する。
今回温度＝（今回温度-前回温度）×Ｇain2+前回温度（２）式
但し、Ｇain2は１次ローパスフィルタのカットオフ周波数から決まる固有値である。
その結果、モータ電流制限値(Ｉlim)は緩やかに大きくなるので、アシスト力の急激な増大を防止できる。

ゾーンＤ２では、マイコン３０は、基板温度センサ３９の正常復帰確定で処理完了後の処理を行なう。具体的には、基板温度（Ｌ２２）は温度センサ検出温度（Ｌ２）と同じ値となる。
その結果、基板温度（Ｌ２２）は温度センサ検出温度（Ｌ２）と滑らかに接続され、モータ電流制限値(Ｉlim)も緩やかに増加するので、アシスト力の急激な増大を防止できる。

次に、基板温度センサ３９が異常状態から基板温度センサ３９の異常確定を経て、正常状態に復帰後の処理完了までを示す図１０について詳細に説明する。但し、図１０は図８で基板温度センサ３９の異常が確定した後、温度センサ検出温度（Ｌ３）が正常状態に復帰した実施例である。この状態も、４つのゾーンに分けて説明する。

ゾーンＡ３は基板温度センサ３９の異常が確定し、基板温度センサ３９の異常が継続した状態である。次に、ゾーンＢ３は基板温度センサ３９が正常状態に復帰し、その正常状態が確定するまでの未確定状態である。ゾーンＣ３は基板温度センサ３９の正常状態が確定した後、基板温度センサ３９が正常状態に復帰処理中の状態である。そして、最後のゾーンＤ３は、基板温度センサ３９が正常状態にあり、基板温度センサ３９の正常状態が確定した直後の処理が完了した後の状態である。

ゾーンＡ３では、温度センサ検出温度（Ｌ３）は異常温度を継続している。また、基板温度（Ｌ３３）は正常時最大温度を継続している。そして、温度センサ検出温度（Ｌ３）はサンプリング点Ｔk（ｍ）の時点で正常状態に復帰している。

ゾーンＢ３では、マイコン３０は、基板温度センサ３９の正常状態を確定する処理（基板温度センサ３９の正常状態確定タイマＴr2のタイムアップ待ち）を行なう。この時、温度センサ検出温度（Ｌ３）が急激に低下しても、基板温度（Ｌ３３）は一定時間、正常時最大温度を維持する。

その結果、モータ電流制限値(Ｉlim)の小さいモータコイル推定温度（Ｔb、図５参照）から、モータ電流制限値(Ｉlim)を急激に大きくする、モータコイル推定温度に変化しないので、アシスト力の急激な増大を防止できる。

ゾーンＣ３では、マイコン３０は、基板温度センサ３９の正常復帰後の処理を行なう。基板温度センサ３９の正常復帰後の処理は、（３）式を用いて実行する。
今回温度＝（今回温度-前回温度）×Ｇain3+前回温度（３）式
但し、Ｇain3は１次ローパスフィルタのカットオフ周波数から決まる固有値である。
その結果、モータ電流制限値(Ｉlim)は緩やかに大きくなるので、アシスト力の急激な増大を防止できる。

ゾーンＤ３では、マイコン３０は、基板温度センサ３９の正常復帰確定で処理完了後の処理を行なう。具体的には、基板温度（Ｌ３３）は温度センサ検出温度（Ｌ３）と同じ値となる。
その結果、基板温度（Ｌ３３）は温度センサ検出温度（Ｌ３）と滑らかに接続され、モータ電流制限値(Ｉlim)も緩やかに増加するので、アシスト力の急激な増大を防止できる。

上記内容を図４、図６、図７のフローチャートを用いて詳述する。
まず、図４のモータコイル過熱保護制御プログラムの詳細について説明する。
ステップ１０１では、マイコン３０は、モータ電流二乗和（Ｗt）演算を実行する。モータ電流二乗和（Ｗt）は、各相電流検出器５２u、５２v、５２wによって検出した、各相モータ電流値Ｉu、Ｉv、Ｉwの二乗和から求める（Ｗt＝Ｉu²+Ｉv²+Ｉw²）。

次に、ステップ１０２では、マイコン３０は、モータコイル推定発熱量（Ｑs）演算を実行する。モータコイル推定発熱量（Ｑs）はモータ電流二乗和（Ｗt）に所定のゲイン（Ｇ0）を乗算することによって求める（Ｑs＝Ｗt×Ｇ0）。なお、所定のゲイン（Ｇ0）の単位は℃/Ａ^２である。このゲイン（Ｇ0）によって、モータコイル推定発熱量（Ｑs）の単位は℃に変換される。

次に、ステップ１０３では、マイコン３０は、モータコイル推定温度（Ｔs）演算を実行する。モータコイル推定温度（Ｔs）は、モータコイル推定発熱量（Ｑs）と基板温度（Ｔk）を加算することによって求める（Ｔｓ＝Ｑs+Ｔk）。

最後に、ステップ１０４では、マイコン３０は、モータ電流制限値（Ｉlim）演算を実行する。モータ電流制限値（Ｉlim）は、ステップ１０３で求めたモータコイル推定温度Ｔsと、図５で示したモータ電流制限値算出用マップ６０からモータ電流制限値（Ｉlim）を求めて、この処理を終わる。

次に、図６、図７の基板温度異常検出と処理プログラムの詳細について説明する。
ステップ２０１では、マイコン３０は、初回完了フラグ（ＦＬＧ1）の内容をＲＡＭ３３から読み出す。次に、ステップ２０２では、基板温度の前回値（Ｔk（n-1））を同じくＲＡＭ３３から読み出す。そして、ステップ２０３では、基板温度の今回値（Ｔk（n））を基板温度センサ３９から取り込む。また、ステップ２０４では、基板温度変化量閾値（Ｔkrs）をＲＯＭ３２から読み出す。

次に、マイコン３０は、基板温度の今回値（Ｔk（n））と基板温度の前回値（Ｔk（n-1））との差が、基板温度変化量閾値（Ｔkrs）より大きいか否かを判定する（ステップ２０５）。これは、基板温度センサ３９による検出値が急激に変化したか、しなかったかを判定するものである。そして、基板温度の今回値（Ｔk（n））と基板温度の前回値（Ｔk（n-1））との差が、基板温度変化量閾値（Ｔkrs）より大きい場合（Ｔk（n）-Ｔk（n-1）＞Ｔkrs、ステップ２０５：ＹＥＳ）には、ステップ２０６に移行する。

ステップ２０６では、マイコン３０は、ＲＡＭ３３から読み出した初回完了フラグ（ＦＬＧ1）の内容が「０」か否かを判定する。そして、ＲＡＭ３３から読み出した初回完了フラグ（ＦＬＧ1）の内容が「０」の場合（ＦＬＧ1＝０、ステップ２０６：ＹＥＳ）には、ステップ２０７に移行する。

ステップ２０７では、マイコン３０は、基板温度の前回値（Ｔk（n-1））を記憶温度（Ｔmem）としてＥＥＰＲＯＭ３４に記憶（Ｔmem＝Ｔk（n-1））し、ステップ２０８に移行する。ステップ２０８では、初回完了フラグ（ＦＬＧ1）をオンし、ＲＡＭ３３に「１」を書き込む（ＦＬＧ1＝１、ステップ２０８）。

次に、ステップ２０９では、マイコン３０は、基板温度センサ３９が異常（オープン故障又はショート故障）か否かを判定する。基板温度センサ３９が異常の場合（ステップ２０９：ＹＥＳ）には、ステップ２１０に移行する。ステップ２１０では、基板温度センサ異常確定タイマＴr1をインクリメントする（Ｔr1＝Ｔr1+Ｔrc1、ステップ２１０）。そして、ステップ２１１に移行する。

ステップ２１１では、基板温度センサ異常確定タイマＴr1がタイムアップしたか否か、即ち、基板温度センサ３９の異常が確定したか否かを判定する（ステップ２１１）。そして、基板温度センサ３９の異常が確定した場合（Ｔr1≧Ｔrcs1、ステップ２１１：ＹＥＳ）には、ステップ２１２に移行する。

ステップ２１２では、マイコン３０は、基板温度（Ｔk）を、ＥＥＰＲＯＭ３４に記憶された記憶温度（Ｔmem）を起点として、正常時最大温度へ漸近処理した温度（（１）式参照）より導く。そして、ステップ２１３に移行し、基板温度の今回値（Ｔk（n））を基板温度の前回値（Ｔk（n-1））に置き換えて処理を終わる。

また、ステップ２１１において、マイコン３０は、基板温度センサ異常確定タイマＴr1がタイムアップしていない（基板温度センサ３９の異常が確定していない）場合（Ｔr1＜Ｔrcs1、ステップ２１１：ＮＯ）には、ステップ２１４に移行する。そして、ステップ２１４では、基板温度として、ＥＥＰＲＯＭ３４に記憶された記憶温度（Ｔmem）を使用する（Ｔk＝Ｔmem、ステップ２１４）。そして、ステップ２１３に移行後、ステップ２１３を実行し、処理を終わる。

また、ステップ２０９において、マイコン３０は、基板温度センサ３９が異常でない場合（ステップ２０９：ＮＯ）には、ステップ２１５に移行する。ステップ２１５では、基板温度センサ３９の異常が確定してからの正常復帰か否かを判定する。

そして、マイコン３０は、基板温度センサ３９の異常が確定してからの正常復帰の場合（ステップ２１５：ＹＥＳ）には、ステップ２１６に移行する。ステップ２１６では、基板温度センサ異常確定からの正常復帰タイマＴr2をインクリメントする（Ｔr2＝Ｔr2+Ｔrc2、ステップ２１６）。

そして、ステップ２１７に移行する。ステップ２１７では、基板温度センサ異常確定からの正常復帰タイマＴr2がタイムアップしたか否か、即ち、基板温度センサ３９の正常復帰が確定したか否かを判定する（ステップ２１７）。そして、基板温度センサ３９の正常復帰が確定した場合（Ｔr2≧Ｔrcs2、ステップ２１７：ＹＥＳ）には、ステップ２１８に移行する。

次に、ステップ２１８では、マイコン３０は、基板温度センサ３９の正常復帰処理が完了したか否かを判定する。そして、基板温度センサ３９の正常復帰処理が完了した場合（ステップ２１８：ＹＥＳ）には、ステップ２１９に移行する。そして、ステップ２１９では、基板温度として基板温度センサ３９で測定された今回温度を使用する（Ｔk＝Ｔk（n）、ステップ２１９）。そして、ステップ２１３に移行後、ステップ２１３を実行し処理を終わる。

また、マイコン３０は、基板温度センサ３９の正常復帰処理が完了していない場合（ステップ２１８：ＮＯ）には、ステップ２２０に移行する。そして、ステップ２２０では、基板温度（Ｔk）を、基板温度センサ３９の正常復帰処理後基板温度を起点として、今回温度へ漸近処理した温度（（２）式参照）より導く。そして、ステップ２２１に移行し、ステップ２２１では、初回完了フラグ（ＦＬＧ1）をオフし、ＲＡＭ３３に「０」を書き込む（ＦＬＧ1＝０、ステップ２２１）。そして、ステップ２１３に移行後、ステップ２１３を実行し、処理を終わる。

また、ステップ２１７において、マイコン３０は、基板温度センサ異常確定からの正常復帰タイマＴr2がタイムアップしていない（基板温度センサ３９の異常確定からの正常復帰が確定していない）場合（Ｔr2＜Ｔrcs2、ステップ２１７：ＮＯ）には、ステップ２１２に移行する。そして、ステップ２１２、ステップ２１３の処理を実行し、処理を終わる。

また、マイコン３０は、基板温度センサ３９の異常が確定してからの正常復帰がされていない場合（ステップ２１５：ＮＯ）には、ステップ２１６、ステップ２１７を実行せず、ステップ２１８に移行する。

次に、ステップ２０５において、マイコン３０は、基板温度の今回値（Ｔk（n））と基板温度の前回値（Ｔk（n-1））との差ΔＴkが、基板温度変化量閾値（Ｔkrs）以下の場合（Ｔk（n）-Ｔk（n-1）≦Ｔkrs、ステップ２０５：ＮＯ）、又は、ステップ２０６において、ＲＡＭ３３から読み出した初回完了フラグ（ＦＬＧ1）の内容が「０」でない場合（ＦＬＧ1＝１、ステップ２０６：ＮＯ）には、ステップ２０７、ステップ２０８を実行せず、ステップ２０９に移行する。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
モータを用いてステアリングシャフトを回転駆動する操舵装置では、常時モータの温度を測定または推定し、モータの温度異常の発生を検出した場合には、速やかにモータ制御を停止してフェールセーフを図る構成が一般的となっている。

そして、モータの温度を推定する場合においては、外気温度が極めて高い最悪の温度条件下を想定した所定温度を採用したり、常時２つある温度データ値の高温のデータ値を採用して雰囲気温度に設定することで、多くの場合、その温度推定により算出される温度もまた、実際の温度より高くなってしまう。その結果、実際には過熱状態でないにも関わらず、尚早なタイミングでフェールセーフ機能が開始されてしまう場合がある。

この点、本実施形態のＥＣＵ１１は、基板温度センサ３９の今回値と前回値の差を絶えず検出し、基板温度センサ３９の今回値が前回値に比較して大きく変化したときには、大きく変化する前の前回値を基板温度センサ３９の基準値として、基板温度センサ異常検出手段が検出した基板温度センサ異常が所定時間以上継続するまで基板温度の推定演算に、使用するようにした。

また、基板温度センサ３９の異常が確定した場合には、基板温度が異常となる前の前回値を基板温度センサ３９の基準値として、所定値（基板温度センサ正常時最大温度）へ漸近処理した基板温度をモータ温度推定演算に使用するようにした。

このような構成にすれば、基板温度センサ異常が確定するまでは、基板温度センサ３９のモータ温度に近い低温の値を、モータ温度推定演算に使用できる。また、基板温度センサ異常が確定後は滑らかにモータ温度を推定できる。

その結果、モータの推定温度が実際の温度より高くなり、過熱状態でないにも関わらず、モータの電流制限制御が行われることを防止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。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明を、コラム型のＥＰＳに具体化したが、本発明は、ピニオン型やラックアシスト型のＥＰＳに適用してもよい。

・上記実施形態では、本発明を、ブラシレスモータを駆動源とするＥＰＳに具体化
したが、本発明は、ブラシ付の直流モータを駆動源とするＥＰＳに適用してもよい。

・上記実施形態では、本発明を、モータ温度を推定するＥＰＳに具体化したが、本発明
は、ＥＣＵ温度を推定するＥＰＳに適用してもよい。

・上記実施形態では、本発明を、モータ温度を推定するＥＰＳに具体化したが、本発明
はモータ温度を推定及びＥＣＵ温度を推定するＥＰＳに適用してもよい。その場合には、モータ電流制限値算出用マップ及びＥＣＵ電流制限値算出用マップから算出された電流制限値の小さい値を使用するとよい。

・上記実施形態では、本発明のモータ電流二乗和（Ｗt）は、各相電流検出器５２u、５２v、５２wによって検出した各相モータ電流値Ｉu、Ｉv、Ｉwの二乗和から求めた（Ｗt＝Ｉu²+Ｉv²+Ｉw²）。しかし、これに限らず、公知のd/q軸変換により、各相モータ電流値Ｉu、Ｉv、Ｉwを、ｄ軸電流値Iｄ及びｑ軸電流値Ｉqに変換した後、Ｗt＝Ｉd²+Ｉq²で求めてもよい。

１：電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、
２：ステアリング、３：ステアリングシャフト、４：ラックアンドピニオン機構、
５：ラック軸、６：タイロッド、７：転舵輪、８：コラムシャフト、
９：インターミディエイトシャフト、１０：ピニオンシャフト、
１１：コントローラ(ＥＣＵ)、１２：モータ、１３：ＥＰＳアクチュエータ、
１４：減速機構、１５：トルクセンサ、１６：車速センサ、１８：モータ回転角センサ、
２０：バッテリ、２１：ヒューズ、２２：イグニッションスイッチ（ＩＧ）、
３０：マイコン、３１：中央演算処理部（ＣＰＵ）、３２：メモリ（ＲＯＭ）、
３３：メモリ（ＲＡＭ）、３４：不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、
３５：Ａ/Ｄ変換器、３６：ＰＷＭポート、３７：リレー、
３８：ノイズフィルタ１、３９：基板温度センサ、４０：モータ駆動回路、
４１：ノイズフィルタ２、４２：分圧器、
５０u、５０v、５０w、５１u、５１v、５１w：各相スイッチング素子（ＦＥＴ）、
５２u、５２v、５２w：各相電流検出器、６０：モータ電流制限値算出用マップ、
τ：操舵トルク、Ｖ：車速、θ：モータ回転角、Ｉu、Ｉv、Ｉw：各相モータ電流値、
Ａ１：基板温度センサの正端子、Ａ２：基板温度センサの負端子、
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３：温度センサ検出温度、Ｌ１１、Ｌ２２、Ｌ３３：基板温度、
Ｔk：基板温度、Ｔk（n-1）：基板温度の前回値、Ｔk（n）：基板温度の今回値、
Ｔkrs：基板温度変化量閾値、Ｔmem：記憶温度、ΔＴk：温度センサ検出温度変化量、
Ｔr1:基板温度センサ異常確定用タイマ、Ｔr2:基板温度センサ正常復帰確定用タイマ、
Ｇain1、Ｇain2、Ｇain3：１次ローパスフィルタのカットオフ周波数から決まる固有値、Ｗt：モータ電流二乗和、Ｑs：モータコイル推定発熱量、Ｇ0：所定のゲイン、
Ｔs：モータコイル推定温度、Ｉlim：モータ電流制限値、
ＭＡＸ：最大電流値、ＭＩＮ：最小電流値、ＦＬＧ1：初回完了フラグ

Claims

車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータと、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出器と、
前記モータを駆動するコントローラと、
前記コントローラ内の基板温度を検出する基板温度センサと、
前記基板温度センサの異常を検出する基板温度センサ異常検出手段と、
前記基板温度センサから検出した基板温度を記憶する記憶手段と、
前記電流検出器から検出した各相モータ電流からモータ推定発熱量を推定演算するモータ発熱量推定演算手段と、
前記基板温度センサから検出された基板温度を基準として、前記モータ発熱量推定演算手段から演算したモータ推定発熱量を加算するモータ温度推定演算手段と、
前記モータ温度推定演算手段から演算したモータ推定温度により、前記モータを電流制限制御する制御手段とを、備えた電動パワーステアリング装置において、
前記制御手段は、イグニッションがオン後、初めて前記基板温度センサの今回値と前回値の差が所定の閾値より大きくなった場合には、前記基板温度センサの前回値を前記記憶手段に記憶し、前記基板温度センサ異常検出手段が異常を検出した後、基板温度センサ異常が所定時間以上継続していない場合には、前記記憶手段に記憶した前記基板温度センサの前回値に基づき、前記モータの電流制限制御をおこなうことを特徴とした電動パワーステアリング装置。
前記モータ温度推定演算手段は、前記基板温度センサ異常検出手段が検出した基板温度センサ異常が所定時間以上継続している場合には、前記基板温度として記憶した前記基板温度センサの前回値から所定値へ漸近処理した温度を使用することを特徴とした請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。