JP2020078184A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冗長系を構成する２系統巻線を有するモータの各巻線に対して、それぞれ逆方向に且つ同一値の検出電流を供給し、ハンドル挙動を抑制してモータが停止した状態でモータ温度を推定可能な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵで演算された電流指令値に基づいて、インバータを介してモータを駆動制御し、モータにより車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置において、モータが２系統モータ巻線であり、２系統巻線毎にインバータを有する２系統駆動系を具備すると共に、２系統巻線にそれぞれ逆方向に且つ同一値の検出電流を供給し、モータの温度推定を行う。
【選択図】図９

Description

本発明は、操舵指令となる電流指令値に基づいてインバータを介してモータを駆動制御し、モータにより車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置に関し、特にモータが冗長系の２系統モータ巻線であり、モータの系統巻線毎にインバータを含むＧＤＭ（Gate Drive Module）を具備して２系統の駆動系を構成し、モータ温度の推定値が必要なとき（例えばイグニションキーのＯＮ時、初期診断時、イグニションキーのＯＮで走行中又は停車（停止）時における運転者の非操舵時など）に、２系統巻線のそれぞれに逆方向に且つ同一値の検出電流を供給し、ハンドル挙動を抑制してモータ抵抗値の測定に基づいてモータ温度を推定する（更に回路異常を検出する）電動パワーステアリング装置に関する。

モータを制御するモータ制御装置を搭載した装置として電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、ギア等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御のデューティの調整で行っており、モータとしては保守性に優れたブラシレスモータが一般的に使用されている。

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ(Electronic Control Unit)）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニション（ＩＧ）キー１１を経てイグニションキー（ＩＧ）信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）制御の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。

なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサから操舵角を取得することも可能である。また、モータ２０とインバータ３７との間には、モータ２０を駆動系から遮断するためのモータリレー（接点式又は半導体式）が接続され、インバータ３７には電源供給を遮断する電源リレー（接点式又は半導体式）が接続されている。

コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）４０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。

コントロールユニット３０は主としてＭＣＵ(Micro controller Unit)（ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＭＰＵ(Micro Processor Unit)等も含む）で構成されるが、そのＭＣＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。

図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ４０からの）車速Ｖｓは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。インバータ３７は駆動素子としてＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。

加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４−３と慣性３４−２を加算部３４−４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４−１を加算部３４−５で加算し、加算部３４−５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。

このような電動パワーステアリング装置において、長時間の車庫入れの繰り返し等で、モータ２０に大電流が流れ続けるような過度のモータ使用によりモータ２０が過熱し、発煙、更にはモータ２０が焼損する場合がある。このような問題に対して、モータ２０に温度センサを配設し、温度保護制御を行うことが容易に考えられるが、特に乗用車用の電動パワーステアリング装置においては、コストやレイアウト性により、安易にモータ２０に温度センサを取付けることができない。

従来のモータ温度推定制御は例えば特開２００２−３６２３９３号公報（特許文献１）に示すようになっており、図３に示すように先ず制御系全体をイニシャライズし（ステップＳ１）、コントロールユニット３０はトルクセンサ１０からの操舵トルクＴｓの入力を行い（ステップＳ２）、操舵トルクＴｓに基づく故障診断を行い（ステップＳ３）、続いて電流検出系からの電流検出信号の入力を行い（ステップＳ４）、電流検出信号に基づく故障診断を行い（ステップＳ５）、所定演算式に基づくモータ制御のための電流指令値の演算を行う（ステップＳ６）。これにより、モータ２０はインバータ３７を介して制御される。これと共に例えば特開平１０−１００９１３号公報（特許文献２）で示されるようなモータ温度の推定（モータの電流値及び端子間抵抗値の各検出値より、巻線温度を推定）を行い（ステップＳ７）、モータ２０が過熱か否かを判定し（ステップＳ１０）、過熱発生の場合は過熱保護電流指令値を計算する（ステップＳ１１）。

その後、又は上記ステップＳ１０の判定でモータ過熱でない場合は、イグニションキー１１からのイグニションキー信号の入力を行い（ステップＳ１２）、イグニションキー１１がＯＦＦであるか否かを判定し（ステップＳ１３）、イグニションキー１１がＯＦＦでない場合は電流指令値の出力を行い、インバータ３７を介してモータ２０を駆動し（ステップＳ１４）、上記ステップＳ２にリターンして上記動作を繰り返す。

一方、上記ステップＳ１３でイグニションキー１１のＯＦＦが検出された場合には、コントロールユニット３０は電流指令値の出力の中止を行うと共に（ステップＳ１５）、その時のモータ温度推定値が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。この段階では電源はリレー及びモータリレーはＯＮされている。そして、モータ２０の温度推定値が所定値（ＥＣＵ温度）以下となった場合には、電源リレー（モータリレー）をＯＦＦし（ステップＳ１７）、コントロールユニット３０に対するバッテリ１３からの電源供給を遮断して、電動パワーステアリングの制御を停止する（ステップＳ１８）。つまり、モータ推定温度がＥＣＵ温度まで下がった時点で、モータ温度は十分に冷えたと判断して、ＥＣＵをＯＦＦしている。

上記従来方法は、モータ温度を監視するためにイグニッションキー１１のＯＦＦ後もＥＣＵのＯＮを継続しており、暗電流の増加に繋がる問題がある。

一方、近年、電動パワーステアリング装置は、安全性やＥＰＳ故障時の機能持続性等の観点から、冗長系の２系統制御が求められている。２系統制御の構成は、ＭＣＵと、２つのＧＤＭと、スター結線（Ｙ結線）又はデルタ結線（Δ結線）の２系統巻線を有した１つのモータを備えている。

図４はスター結線の３相モータを示しており、１系統がＵ相巻線ＵＷ１、Ｖ相巻線ＶＷ１、Ｗ相巻線ＷＷ１で構成され、他の１系統がＵ相巻線ＵＷ２、Ｖ相巻線ＶＷ２、Ｗ相巻線ＷＷ２で構成されている。巻線ＵＷ１〜ＷＷ１及び巻線ＵＷ２〜ＷＷ２に３相電流を流すことによってモータが駆動される。また、図５はデルタ結線の３相モータを示しており、１系統がＵ相巻線ＵＷ１、Ｖ相巻線ＶＷ１、Ｗ相巻線ＷＷ１で構成され、他の１系統がＵ相巻線ＵＷ２、Ｖ相巻線ＶＷ２、Ｗ相巻線ＷＷ２で構成されている。巻線ＵＷ１〜ＷＷ１及び巻線ＵＷ２〜ＷＷ２に３相電流を流すことによってモータが駆動される。

図６は２系統巻線モータの一般的な制御装置の構成例を示しており、２系統モータ巻線を有するモータ２００を駆動制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）１００Ａは、図７に示すような不感帯を有する電流指令値特性に基づいて、各駆動系毎に操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２の演算等を行うと共に、左右操舵を判定し、各種補償機能を有するＭＣＵ１１０Ａと、各駆動系を個別にアシスト制御する２系統のＧＤＭ１２１及び１２２とを備えている。ＥＣＵ１００Ａには、操舵トルクＴｓ、舵角θ、車速Ｖｓ、イグニション信号ＩＧが入力され、電源＋Ｖｃ、ＣＡＮ、非ＣＡＮが接続されている。ＧＤＭ１２１及び１２２にはそれぞれ電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２が入力され、ＧＤＭ１２１はモータ２００の１系統（第１系統）を駆動し、ＧＤＭ１２２はモータ２００の他の１系統（第２系統）を駆動する。また、ＧＤＭ１２１及び１２２は、モータリレー（接点式又は半導体式）、モニタ及び診断用インタフェース、インバータ、モータリレー等を含んでおり、ＭＣＵ１１０Ａは、電流制御部、バランス調整機能（ソフト、ハード）等を含み、更に電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２の間の補正機能を具備している。更に、ＥＣＵ１００Ａには、モータ２００に接続されたレゾルバ等の回転センサ２０１からモータ回転信号ＲＳが入力されている。

ＭＣＵ１１０Ａは、入力される操舵トルクＴｓ、舵角θ、車速Ｖｓ等に基づいて左右操舵の判別を行うと共に、電流指令値特性に基づいて操舵トルクＴｓ、車速Ｖｓからそれぞれ電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２を演算し、演算した電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２をＧＤＭ１２１及び１２２に入力する。ＧＤＭ１２１は、モータ２００の第１系統のモータ巻線ＵＷ１，ＶＷ１，ＷＷ１の駆動によってアシスト制御し、ＧＤＭ１２２は、モータ２００の第２系統のモータ巻線ＵＷ２，ＶＷ２，ＷＷ２の駆動によってアシスト制御する。また、ＧＤＭ１２１で計測された電流や電圧等のモニタ値ＤＴ１はＭＣＵ１１０Ａにフィードバックされ、ＧＤＭ１２２で計測された電流や電圧等のモニタ値ＤＴ２はＭＣＵ１１０Ａにフィードバックされる。

２系統の構成にすることで、１系統が故障した場合であっても、残りの１系統によりある程度アシストを維持することが可能となる。このような２系統制御の電動パワーステアリング装置においても、当然モータ保護のためにモータ温度の推定は必要である。

特開２００２−３６２３９３号公報 特開平１０−１００９１３号公報 特開２０１４−１７６２１５号公報

モータ過熱時にイグニッションキーのＯＦＦ操作により直ちにＥＣＵが停止する場合、モータの推定温度がリセットされてしまう。このため、短時間のイグニッションキーのＯＦＦからＯＮへの操作によってモータ初期温度を正確に推定できなくなることがあり、その後の走行時の温度測定にも狂いが生じるという問題がある。従来はこのような問題を解消するため、特許文献１に示されるように、イグニッションキーをＯＦＦにした後もモータ温度を監視し、モータ温度がＥＣＵ温度とほぼ等しくなるまで監視を続けていた。モータ温度がＥＣＵ温度と略等しいことを確認した後にＥＣＵを停止し、モータ温度の推定を停止させている。停止以後の外気温等による温度変動に対しても、モータ温度はＥＣＵ温度に略等しいという関係は維持される。

そして、次回のイグニッションキーＯＮ時には、モータの初期温度として、ＥＣＵの電源をＯＮにしたときのＥＣＵ温度を初期値として使っていた。しかしながら、この従来方法によればイグニッションキーＯＦＦ後にもＥＣＵ温度の監視のため、ＥＣＵの電源をＯＮにした状態を続けなければならず、暗電流の増加に繋がるという問題があった。

電動パワーステアリング装置では、イグニションキーがＯＮにされると、正常に機能できる状態にあるかを判断する初期診断が行われる。この初期診断では、電動パワーステアリング装置の電源がＯＮになった直後のモータの温度（初期温度）の推定が行われる。この初期温度を基準に走行中のモータの温度を監視することで、走行中に電動モータが過熱することを防止している。従って、この基準となる初期温度の推定の精度は極めて重要であり、前述の方式以外の実現手段として、例えば、初期診断時にモータに電圧を印加し、検出された電流値とモータ抵抗値を基に推定する温度推定手段等が用いられている。

また、近年２系統のモータ制御系を備えることで、ショート、オープン等の故障診断が発生した場合でも正常なモータ駆動回路でモータの駆動を継続させることができる電動パワーステアリング装置が開発されている（例えば特開２０１４-１７６２１５号公報（特許文献３））。このような２系統のモータ制御系を備えたパワーステアリング装置においても、上記従来の１系統システムと同様に、モータの初期温度をどのように推定するかは重要な課題であった。

更に、モータ初期温度の推定に当たっては温度センサを用いることなく、ハンドル挙動を抑制して正確に推定したいという要請がある。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、冗長系を構成する２系統巻線を有するモータの各巻線に対して、モータ温度推定必要時にそれぞれ逆方向に且つ同一値の検出電流を供給し、ハンドル挙動を抑制してモータが停止した状態でモータ温度を推定可能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、ＥＣＵで演算された電流指令値に基づいて、インバータを介してモータを駆動制御し、前記モータにより車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータが２系統モータ巻線であり、前記２系統巻線毎に前記インバータを有する２系統駆動系を具備すると共に、前記２系統巻線にそれぞれ逆方向に且つ同一値の検出電流を供給し、前記モータの温度推定を行うことにより達成される。

本発明の上記目的は、前記モータの温度推定を行う温度推定機能を具備し、前記温度推定機能は、前記モータの抵抗値の測定に基づいて前記モータの温度推定を行うようになっていることにより、或いは前記モータの抵抗値に対する温度特性のデータテーブルを具備していることにより、或いは前記抵抗値に対して前記検出電流を大きく設定して、前記モータの温度を正確に推定するようになっていることにより、或いは前記ＥＣＵが、前記温度推定が必要か否かを判定するモータ推定判定部と、前記温度推定が必要と判断された温度推定必要時に、前記２系統モータ巻線に供給する電流値を設定する電流値設定部と、電流値設定部で設定された電流値を第１系統と第２系統とで逆に、かつ同一値となるように分配して前記検出電流を供給する電流制御部と、前記モータへの電流供給で検出された電圧及び電流と前記データテーブルからモータ温度を推定する温度推定部と、推定された前記モータ温度を記憶する記憶部とで構成されていることにより、或いは前記モータがスター結線若しくはデルタ結線の２系統巻線であることにより、より効果的に達成される。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、冗長系を構成する２系統巻線を有するモータに対して、モータ温度推定必要時に、互いに逆方向で且つ同一値の電流を供給することによって、大電流を流してもモータの発生トルクがほぼ相殺されて発生トルクがほぼ０となる状態で、モータ温度の推定を行うことができる。大きな電流を流しても発生トルクがほぼ０となる状態を維持できるので、モータ抵抗値を精度よく算出でき、モータ温度推定の精度（特に、起動時のモータ温度推定の精度）も高めることができる。

起動時などのモータ温度推定必要時に、モータ温度（初期温度）を精度良く推定できるので、アシスト制御の通常診断やイグニションキーが頻繁にＯＮ／ＯＦＦされるような状況においても、モータ温度推定の精度を低下させることもない。

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置のコントロールユニット（ＥＣＵ）の構成例を示すブロック図である。 従来のモータ温度推定の動作例を示すフローチャートである。 ２系統モータの巻線構造（スター結線）を示す模式図である。 ２系統モータの巻線構造（デルタ結線）を示す模式図である。 ２系統巻線を有するモータの従来の一般的な構成例を示すブロック図である。 電流指令値の特性例を示す特性図である。 本発明の動作例を従来例と比較して示すタイムチャートである。 本発明の構成例を示すブロック図である。 本発明によるモータ温度推定時のモータ電流（スター結線）の供給例を示す模式図である。 本発明によるモータ温度推定時のモータ電流（デルタ結線）の供給例を示す模式図である。 本発明のＭＣＵの機能構成例を示すブロック図である。 本発明の動作例を示すフローチャートである。 モータ抵抗値の測定を説明するための線図である。 モータ抵抗値の温度特性の一例を示す特性図である。

本発明は、操舵指令となる電流指令値に基づいて、インバータを含むＧＤＭを介してモータを駆動制御し、モータにより車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置であり、特にモータが冗長系を構成する２系統モータ巻線の電動パワーステアリング装置である。モータの各系統巻線毎にインバータを含むＧＤＭを具備して、２系統の駆動系を構成している。本発明は、ステータに２系統となる第１モータ巻線及び第２モータ巻線が巻装された３相モータであって、イグニションキーがＯＮされた後の初期診断等のモータ温度推定必要時に、モータに発生するトルクが釣り合う方向に（即ち、２系統のトルクが相殺されて０となるように）、第１モータ巻線及び第２モータ巻線に逆方向で且つ同一値の電流を供給してモータ抵抗値を測定し、モータ抵抗値の温度特性からモータ温度を推定したり、或いは回路系の異常（故障を含む）を検出する。

本発明と従来技術（特許文献１）とのモータ温度推定の時間関係を図示すると図８のようになっており、本例では、時点ｔ１にイグニションキーがＯＮされ、時点ｔ２にイグニションキーがＯＦＦされ、時点ｔ４にイグニションキーが再ＯＮされた場合を示している。従来技術ではイグニションキーがＯＮされてもモータ温度の推定を行わないか、若しくはＥＣＵ温度Ｔ２の測定（温度センサ）を行ってモータ温度Ｔ１を推定しているが、本発明では、モータ温度推定必要時として、イグニションキーがＯＮされると（時点ｔ１及びｔ４）、その都度、モータコイルの抵抗値の測定と温度特性の関係からモータ温度を推定し、モータの初期温度としている。従来技術では、イグニションキーがＯＦＦされる時点ｔ２では、イグニションキーがＯＦＦであるにも拘わらずＥＣＵはＯＮ状態であり、モータ温度Ｔ１がＥＣＵ温度Ｔ２とほぼ等しくなった時点ｔ３にＥＣＵをＯＦＦする。これに対し、本発明ではイグニションキーがＯＦＦされる時点ｔ２において、ＥＣＵもＯＦＦしている。

モータ温度推定の必要時として、イグニションキーのＯＮ時、初期診断時、イグニションキーのＯＮで走行中又は停車（停止）時における運転者の非操舵時などがある。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図９は本発明の構成例を図６に対応させて示しており、モータ２００はスター結線の２系統巻線であり、ＥＣＵ１００を構成するＭＣＵ１１０には２系統巻線用の２つのＧＤＭ１２１及び１２２が接続されている。ＧＤＭ１２１及び１２２にはＭＣＵ１００から、モータ温度推定用の電流値Ｉｔ１及びＩｔ２、若しくはアシスト制御用の電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２が入力される。それぞれのＧＤＭ１２１及び１２２には、モータリレー（接点式又は半導体式）、モニタ・診断用インタフェース、インバータ等が含まれており、それぞれが個別の指令値演算及び指令を行うことで、アシスト制御用の２系統巻線を備えたモータ２００を駆動している。また、ＭＣＵ１１０には、ＧＤＭ１２１及び１２２からの電圧、電流等のモニタ値ＤＴ１及びＤＴ２が入力されている。

そして、本発明ではモータ温度推定必要時に、図９及び図１０に示すように、２系統巻線に供給する電流をそれぞれ逆方向に且つ同一値としている。例えば、外方からモータ巻線に入る電流を入力電流（→）とし、モータ巻線から外方に出る電流を出力電流（←）とすると、第１系統巻線ＵＷ１の入力電流Ｉｕ１（→）と第２系統巻線ＵＷ２の出力電流Ｉｕ２（←）とは同一値で逆方向となっており、他の巻線についても同様な関係となっており、常に下記数１及び数２の関係を有している。数１の関係を有しているので、大きな電流を供給してもモータの発生トルクが第１系統と第２系統で釣り合い、モータ２００は回転することなく静止した状態で、つまりハンドル挙動を抑制してモータ温度推定を行うことができる。
（数１）
Ｉｕ１（→）＝Ｉｕ２（←）
Ｉｖ１（←）＝Ｉｖ２（→）
Ｉｗ１（←）＝Ｉｗ２（→）
又は
Ｉｕ１（←）＝Ｉｕ２（→）
Ｉｖ１（→）＝Ｉｖ２（←）
Ｉｗ１（←）＝Ｉｗ２（→）
又は
Ｉｕ１（←）＝Ｉｕ２（→）
Ｉｖ１（←）＝Ｉｖ２（→）
Ｉｗ１（→）＝Ｉｗ２（←）

（数２）
Ｉｕ１＋Ｉｖ１＋Ｉｗ１＝０
Ｉｕ２＋Ｉｖ２＋Ｉｗ２＝０

上述した電流Ｉｕ１〜Ｉｗ１及びＩｕ２〜Ｉｗ２の関係は、図１１に示すデルタ結線のモータであっても同様である。

図１２は本発明のＭＣＵ１００の機能構成例を示しており、モータ温度推定が必要か否かを判定する温度推定判定部１１１と、モータ温度推定が必要と判断されたときに、モータ２００に供給するモータ温度推定のための電流値（例えば数Ａ）を設定する電流値設定部１１２と、電流値設定部１１２で設定された電流値を第１系統と第２系統とで逆に、つまり正負（方向）を逆にし、かつ絶対値が同一の値となるように分配して、電流値Ｉｔ１及びＩｔ２を出力する電流制御部１１５と、検出された電圧、電流のモニタ値ＤＴ１及びＤＴ２と温度特性のデータテーブルからモータ温度を推定する温度推定部１１３と、推定された温度推定値を記憶する例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）の不揮発性の記憶部１１４とで構成されている。

このような構成において、本発明に関連する部分の動作例を、図１３のフローチャートを参照して説明する。

イグニションキーがＯＮされて動作スタートになると（ステップＳ２０）、先ずイニシャライズされ（ステップＳ２１）、温度推定判定部１１１はモータ温度推定処理が必要であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。

モータ温度推定処理が必要であると判定された場合には、電流値設定部１１２はモータ温度推定のための電流値を設定し（ステップＳ２３）、電流制御部１１５は前記数１及び数２を満たす電流値Ｉｔ１及びＩｔ２を生成してモータ２００の２系統巻線に供給する（ステップＳ２４）。モータ２００に電流値Ｉｔ１及びＩｔ２を供給することにより、モータ電流及び電圧が測定され、ＧＤＭ１２１及び１２２からモニタ値ＤＴ１及びＤＴ２がＭＣＵ１００に入力され（ステップＳ２５）、温度推定部１１３が後述する手法でモータ温度を推定する（ステップＳ２６）。

モータ温度の推定は、以下のように実施される。

ＥＣＵ１１０の起動時にモータ温度を推定するに当たり、原理的には、一方の系統のモータ巻線のＵ相に例えば＋0.5Ｖを印加し、同時に他方のモータ巻線のＵ相に−0.5Ｖの電圧を印加し、そのときの検出された電流値からモータ抵抗値を算出する。図１４（Ａ）に示すように、Ｖ相端子Ｖｖ＝ＯＦＦとしてＵ相端子ＶｕからＷ相端子Ｖｗに電流を流すと、下記数３が成立する。
（数３）
（Ｒｕ＋Ｒｗ）・Ｉｕｗ＝Ｖｕ−Ｖｗ

次に、Ｖｖ−Ｖｕ＝Ｖｖ−Ｖｗとして図１４（Ｂ）に示すように電流を流すと、下記数４が成立する。
（数４）
Ｖｖ−Ｖｕ＝Ｉｖ・Ｒｖ−Ｉｕ・Ｒｕ
Ｖｖ−Ｖｗ＝Ｉｖ・Ｒｖ−Ｉｗ・Ｒｗ
Ｒｗ・Ｉｗ＝Ｉｕ・Ｒｕ

数３及び数４より、下記数５が導かれる。
（数５）
Ｒｕ＝（Ｖｕ−Ｖｗ）／Ｉｕｗ（１＋Ｉｕ／Ｉｗ）

上記数５において、電圧Ｖｕ，Ｖｗ、電流Ｉｕｗ，Ｉｕ，Ｉｗは測定可能であるので、モータ抵抗値Ｒｕを求めることができる。モータ抵抗値Ｒｖ、Ｒｗについても同様に求めることができる。モータ抵抗値の温度による変化特性は、モータ巻線の材質の電気抵抗率の温度係数αを使って次の数６で計算できる。
（数６）
Ｒ（Ｔ）＝Ｒ_０[１＋α（Ｔ−Ｔ_０）)]
ただし、Ｒ_０は基準温度Ｔ_０における電気抵抗である。

図１５は、基準温度Ｔ_０を２０℃とし、モータ巻線が銅で成り、温度係数αを0.393％としたとき温度変化特性である。即ち、数７で表わされる。
（数７）
Ｒ’（Ｔ）＝Ｒ_２０°Ｃ[１＋0.393/100（Ｔ−２０）)]


従って、数６若しくは数７より、電気抵抗Ｒ_０若しくはＲ_２０°Ｃは既知であり、モータ抵抗値Ｒ（Ｔ）若しくはＲ’（ｔ）を測定すれば、逆算によってそのときの温度Ｔを推定（算出）することができる。そして、図１５に示す温度特性を予めデータテーブル化しておけば、モータ抵抗値から容易に温度Ｔを推定することができる。なお、基準温度Ｔ_０を２０℃としているが、任意の温度を基準温度として求めることもできる。

上述のように温度推定部１１３は、測定されたモータ抵抗値からモータ温度を推定し、このモータ推定温度をモータの初期温度として記憶部１１４に記憶する（ステップＳ２７）。以後はこの初期温度を基準として、走行時のモータ温度を監視していく。

モータ温度の推定後、電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２に基づいてアシスト制御を実施し（ステップＳ３０）、記憶されたモータ初期温度に基づいてアシスト制御中のモータ温度の常時推定を行う（ステップＳ３１）。そして、モータ過熱が判定された場合には（ステップＳ３２）、過熱保護電流指令値の計算を行って過熱保護を実施する（ステップＳ３３）。別途検出若しくは推定されるＥＣＵ１００の温度が入力される（ステップＳ３４）。

イグニションキーがＯＦＦされると（ステップＳ３５）、電流指令値の出力を停止し（ステップＳ４０）、電源リレー及びモータリレーをＯＦＦし（ステップＳ４１）、ＥＰＳを停止する（ステップＳ４２）。イグニションキーがＯＦＦされなければ電流指令値を出力し（ステップＳ３６）、上記ステップＳ３０に移行してアシスト制御を継続する。

従来は、モータ過熱時にイグニッションキーのＯＦＦ操作により直ちにＥＣＵが停止する場合、モータの推定温度がリセットされてしまうため、短時間のイグニッションキーのＯＦＦからＯＮ操作によってモータ初期温度を正確に推定できなくなることがあり、その後の走行時の温度測定にも狂いが生じるという問題があった。このような問題を解消するため、従来はイグニッションキーをＯＦＦにした後もモータ温度を監視し、モータ温度がＥＣＵ温度とほぼ等しくなるまで監視を続けていた。モータ温度がＥＣＵ温度とほぼ等しくなったことを確認した後にＥＣＵを停止し、温度推定値を停止させ、次回のイグニッションキーＯＮ時にモータの初期温度として、ＥＣＵの電源をＯＮにしたときのＥＣＵ温度を初期値として使っていた。しかしながら、この従来方法によればイグニッションキーＯＦＦ後にもＥＣＵ温度の監視のためＥＣＵの電源をＯＮにした状態を続けなければならず、暗電流の増加に繋がるという問題があった。しかしながら、本発明によれば、モータに温度センサを設けることなく、モータの初期温度を測定することができ、イグニッションキーをＯＦＦにした時点でＥＣＵもＯＦＦにすることができるため、従来のように暗電流を増加させるということはない。

なお、上述では、温度推定を達成するために、２系統巻線のモータに逆方向の電流を流すようにしているが、温度推定に限らず、初期診断時にモータに電流を流して回路の異常検出やキャリブレーションを実行する際にも、同様に適用可能である。また、本発明は図１に示すようなコラムアシスト型に限定されるものではなく、ラックアシスト型やピニオンアシスト型でも良い。モータで車両の操舵系にアシスト力を付与するものであれば、何でも適用可能である。

１ ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
２０ モータ
３０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
１００、１００Ａ ＥＣＵ
１１０、１１０Ａ ＭＣＵ
１１１ 温度推定判定部
１１２ 電流値設定部
１１３ 温度推定部
１１４ 記憶部
１１５ 電流制御部
１２１，１２２ ＧＤＭ
２００ ２系統モータ巻線のモータ
２０１ 回転センサ

Claims (7)

1. ＥＣＵで演算された電流指令値に基づいて、インバータを介してモータを駆動制御し、前記モータにより車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置において、
   前記モータが２系統モータ巻線であり、前記２系統巻線毎に前記インバータを有する２系統駆動系を具備すると共に、前記２系統巻線にそれぞれ逆方向に且つ同一値の検出電流を供給し、前記モータの温度推定を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記モータの温度推定を行う温度推定機能を具備し、前記温度推定機能は、前記モータの抵抗値の測定に基づいて前記モータの温度推定を行うようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記モータの抵抗値に対する温度特性のデータテーブルを具備している請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記抵抗値に対して前記検出電流を大きく設定して、前記モータの温度を正確に推定するようになっている請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記ＥＣＵが、
   前記温度推定が必要か否かを判定するモータ推定判定部と、前記温度推定が必要と判断された温度推定必要時に、前記２系統モータ巻線に供給する電流値を設定する電流値設定部と、電流値設定部で設定された電流値を第１系統と第２系統とで逆に、かつ同一値となるように分配して前記検出電流を供給する電流制御部と、前記モータへの電流供給で検出された電圧及び電流と前記データテーブルからモータ温度を推定する温度推定部と、推定された前記モータ温度を記憶する記憶部とで構成されている請求項３又は４に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記モータがスター結線の２系統巻線である請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記モータがデルタ結線の２系統巻線である請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
   

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