JP2940958B2 - 電気モータを用いた動力舵取装置 - Google Patents

電気モータを用いた動力舵取装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、電気モータを用いた自動車の動力舵取装置
に関する。
【従来技術】
一般に、自動車の動力舵取装置はステアリングシャフ
トとピニオン軸の間の弾性部材(トーションバー)にて
結合し、この弾性部材のねじれによって生じるステアリ
ングシャフトとピニオン軸の相対回転に基づいて作動す
るサーボバルブによりアシスト力を与えるパワーシリン
ダへの作動流体の給排を制御している。即ち、自動車の
ハンドルからステアリングシャフトに入力されるマニュ
アルトルクの大きさに比例して弾性部材がねじれてステ
アリングシャフトとピニオン軸が相対回転することでア
シストトルク(補助操舵力)を発生させて操舵に必要な
マニュアルトルクを減少させる装置である。 そして、上記作動流体のサーボバルブへの供給はエン
ジン動力を利用してポンプを回転させることにより達成
している。
【発明が解決しようとする課題】
ここで、フロント側にエンジンを載置していない自動
車(例えば、ミッドシップ車等)ではエンジンとステア
リングシャフト等との間が相当離れており、その距離を
配管接続することは構成が複雑となり適切でない。 そこで、特開昭56−99859号公報に開示されているよ
うに、ステアリングシャフト等の近辺に電気モータを配
設し、そのモータ動力を利用して作動流体を供給するポ
ンプにてステアリングシャフト等にアシストトルクを発
生させることが考えられる。 ところが、例えば、低速時においてハンドル操作が連
続する場合のように、上記ポンプを回転駆動する電気モ
ータに高電流が流れっぱなしになると、電気モータが過
熱し最終的に電気モータの損傷を招く恐れがある。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、電気モータの損傷等
を予防して電気モータを用いた動力舵取装置において電
気モータの損傷等を予防した電気ポンプ式動力舵取装置
を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための発明の構成は、第1図にそ
の概念を示したように、自動車に搭載された電動モータ
の回転によりステアリングシャフト等に加えるアシスト
トルクを制御する動力舵取装置において、前記電気モー
タ1を流れる負荷電流を検出する電流検出手段2と、前
記電気モータ1に流れる負荷電流と、その負荷電流によ
って生じる単位時間当たりの発熱量に対応する温度変化
量との関係を定めた温度特性を記憶した温度特性記憶手
段3と、前記温度特性記憶手段3に記憶された温度特性
から前記電流検出手段2により検出された負荷電流に対
する温度変化量を求めて、この温度変化量を積算するこ
とにより現在の前記電気モータ1の温度を求める温度積
算手段4と、前記温度積算手段4により求められた現在
の電気モータ1の温度と予め設定された上限温度及び下
限温度とを比較して判定信号を出力する温度判定手段5
と、前記温度判定手段5から出力された判定信号に基づ
き、前記電気モータ1を回転・停止制御するモータ制御
手段6とを備えたことを特徴とする。
【作用】
電流検出手段2により電気モータ1を流れる負荷電流
が検出される。 一方、温度特性記憶手段3には上記電気モータ1に流
れる負荷電流と、その負荷電流によって生じる単位時間
当たりの発熱量に対応する温度変化量との関係を定めた
温度特性が記憶されている。 次に、温度積算手段4は上記温度特性記憶手段3に記
憶された温度特性から上記電流検出手段2により検出さ
れた負荷電流に対する温度変化量を求めて積算すること
により現在の電気モータ1の温度を求める。 そして、温度判定手段5はその求められた現在の電気
モータ1の温度と予め設定された上限温度及び下限温度
とを比較して判定信号を出力する。 その出力された判定信号に基づき、モータ制御手段6
は上記電気モータ1を回転・停止制御する。
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 第2図は本発明に係る電動ポンプ式動力舵取装置の構
成を示した構成図である。 11は自動車の車速を検出する車速センサ、12はハンド
ル13が操舵されているか否かを検出するステアリングセ
ンサである。 14は制御装置であり、制御装置14はバッテリBから電
源供給され車速センサ11及びステアリングセンサ12から
の出力信号が入力されている。 又、Pは電気モータMにより回転されるポンプであ
り、電気モータMと一体的に配設されたポンプPとから
電動ポンプは構成され、ポンプPから送り出された作動
流体はサーボバルブ16に供給される。 更に、電気モータMを流れる負荷電流が電流検出手段
を達成する電流検出器15により検出され、その出力信号
が制御装置14に入力されている。 21はラック&ピニオンギヤにより構成されるギヤハウ
ジングである。 そして、22は補助操舵力を発生させるパワーシリンダ
であり、前述したようにサーボバルブ16によりパワーシ
リンダ22への作動流体の給排が制御され、そのパワーシ
リンダ22のピストン23の左右のステアリングロッド24を
介してボール継手25を作動させ図示しない操舵輪を回動
させる。 次に、電気モータMに印加すべき電圧Eを求めるため
の制御装置14の処理手順を示した第3図のフローチャー
トに基づき、車速Vと電圧Eとの関係を示した特性図
〔マップ1〕である第5図を参照して説明する。 先ず、ステップ100では電気モータMの制御に関する
フラグであるMotorが通常制御のMotor=1となっている
か否かが判定される。ここで、制御の最初では電気モー
タMは通常制御されるようにフラグMotorは初期値Motor
=1であるのでステップ100の判定はYESとなり、ステッ
プ102に移行する。 ステップ102ではハンドル13による操舵が有るか否
か、即ち、ステアリングセンサ12から出力信号が出力さ
れているか否かが判定される。 ステップ102でステアリングセンサ12から出力信号が
出力され、操舵有りと判定されると、ステップ104に移
行し、車速センサ11からその時の車速Vが読み込まれ
る。 次にステップ106に移行して、〔マップ1〕である第
5図の特性図から、ステップ104で読み込まれた車速V
に対応して電気モータMに印加すべき電圧を算出する。 次にステップ108に移行して、ステップ106で算出され
た電圧Eを電気モータMに出力し、本プログラムを終了
する。この様にして、車速が低い程アシストトルクが大
きくなるように制御される。 尚、上述のステップ100で電気モータMの制御に関す
るフラグMotorが0となっており通常制御から逸脱して
いる場合、或いは、ステップ102でステアリングセンサ1
2から出力信号が出力されておらず操舵無しの場合に
は、ステップ110に移行し、電気モータMに印加すべき
電圧E=0として、上述のステップ108に移行し、即
ち、電気モータMを停止させる。 次に、電気モータMをモータ温度により制御するため
の制御装置14の処理手順を示した第4図のフローチャー
トに基づき、電気モータMを流れる負荷電流IMとこの負
荷電流IMが所定時間連続して流れたときの温度変化量Tm
との関係を示した特性図〔マップ2〕である第6図、負
荷電流IMの変化を示したタイムチャートである第7図
(a)及び負荷電流IMの変化に対するモータ温度MTHの
変化を示したタイムチャートである第7図(b)を参照
して説明する。 先ず、ステップ200で電気モータMに流れる負荷電流I
Mを電気検出器15から読み込む。 次にステップ202に移行して、〔マップ2〕である第
6図の特性図から、ステップ200で読み込まれた負荷電
流IMに対する温度変化量Tmを算出する。 そして、温度積算手段を達成するステップ204に移行
し、現在の擬似的なモータ温度MTHはステップ202で算出
した温度変化量Tmを次式にて積算して求める。 MTH=MTH+Tm 尚、モータ温度MTHには初期値として所定の擬似環境
温度が設定されている。 次にステップ206に移行して、電気モータMの正常・
異常状態を示すフラグMFが正常状態のMF=0であるか否
かが判定される。制御の最初では電気モータMは正常状
態でありフラグMFは初期値MF=0であるのでステップ20
6の判定はYESとなり、ステップ208に移行する。 ステップ208では、MTH≦Hであるか否かが判定され
る。即ち、ステップ204で積算して求められたモータ温
度MTHと予め設定された電気モータMの損傷等しない上
限温度Hとが比較される。 そして、モータ温度MTHが上限温度Hを越えていなけ
れば、ステップ208における不等式が成立し、電気モー
タMは損傷等する温度に達していないので、その判定は
YESとなり、本プログラムを終了する。 上述のステップ208でMTH≦Hの不等式が成立しなくな
る時点(第7図(a),(b)における時間t1)では、
電気モータMが過熱して損傷する可能性があり、ステッ
プ208の判定はNOとなり、ステップ210に移行する。そし
て、ステップ210で電気モータMの正常・異常状態を示
すフラグMFをMF=1の異常状態とする。 次に、上述のステップ206でMF=1であると、判定はN
Oとなり、ステップ212に移行する。 ステップ212では、MTH≧Lであるか否かが判定され
る。即ち、ステップ204で積算して求められたモータ温
度MTHが予め設定された下限温度Lと比較される。この
下限温度Lは過熱した電気モータMの温度が十分に冷却
されポンプの回転再開が可能と判断できる温度である。 そして、ステップ212の不等式が成立すると判定はYES
であり、ステップ214に移行し、電気モータMの制御に
関するフラグMotorを停止であるMotor=0とする。する
と、上述した第3図のフローチャートにおけるステップ
100の判定により、過熱による損傷等を防止するために
電気モータMを停止させる。 そして、電気モータMが停止されると負荷電流IMは零
であり、〔マップ2〕である第6図の特性図から、その
時の温度変化量Tmは負の値となるので第4図のステップ
204における温度積算では、そのモータ温度MTHが温度変
化量Tmだけ徐々に低下し(第7図(b)における時間t1
〜t2の間)、ステップ212におけるMTH≧Lの不等式が成
立しなくなる時点(第7図(a),(b)における時間
t2)では、判定はNOとなり、ステップ216に移行する。
ステップ216では、電気モータMのフラグMFを正常状態
であるMF=0に戻し、ステップ218に移行し、電気モー
タMの制御に関するフラグMotorを通常制御であるMotor
=1とする。すると、上述した第3図のフローチャート
において、通常制御に復帰してMotor=1であるので、
ステップ100の判定はYESとなり、上述と同様にステップ
102以降の処理が実行される。 ここで、温度特性記憶手段は制御装置14内のメモリに
て構成される。そして、温度判定手段はステップ208及
びステップ212にて達成され、モータ達成手段はステッ
プ214及びステップ218にて達成される。 尚、第7図(a),(b)において、時間t1までは、
操舵有りで車速Vが一定(低速)で負荷電流IMが一定の
場合のモータ温度MTHの変化が示されている。 又、第7図(b)におけるT0は電気モータMが置かれ
た擬似環境温度である。 上述したように、電動ポンプを利用した動力舵取装置
において、電動ポンプを駆動する電気モータMに高電流
が流れっぱなしになることがないので、その電気モータ
Mは過熱することがなく損傷等を防止される。 尚、第6図の特性図〔マップ2〕において、負荷電流
と温度変化量との関係は単位時間当たりの放熱量が現在
のモータ温度と擬似環境温度との温度差に応じて変化す
るので、第8図に示したように温度差をパラメータとし
た特性図となる。従って、予測されるモータ温度と擬似
環境温度との温度差を求めて、その温度差に応じた特性
から温度変化量を決定するようにしても良い。
【発明の効果】
本発明は、温度特性記憶手段に記憶された温度特性か
ら電流検出手段により検出された電気モータを流れる負
荷電流に対する温度変化量を求めて積算することにより
現在の電気モータの温度を求める温度積算手段と、その
求められた現在の電気モータの温度と予め設定された上
限温度及び下限温度とを比較して判定信号を出力する温
度判定手段と、その出力された判定信号に基づき、電気
モータを回転・停止制御するモータ制御手段とを備えて
おり、電気モータは積算し求められた現在の温度が予め
設定された上限温度を越えると停止され、予め設定され
た下限温度より低くなると回転再開されるという回転・
停止制御が実行されるので、電気モータが過熱して損傷
等を起こすことがない電気モータを用いた動力舵取装置
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の概念を示したブロックダイヤグラム。
第2図は本発明の具体的な一実施例に係る電動ポンプ式
動力舵取装置の構成を示した構成図。第3図及び第4図
は同実施例に係る制御装置の処理手順を示したフローチ
ャート。第5図は同実施例に係る車速Vと電圧Eとの関
係を示した特性図。第6図は同実施例に係る負荷電流IM
と温度変化量Tmとの関係を示した特性図。第7図(a)
は同実施例に係る負荷電流IMの変化を示したタイムチャ
ート。第7図(b)は第7図(a)における負荷電流IM
の変化に対するモータ温度MTHの変化を示したタイムチ
ャート。第8図は温度差をパラメータとした時の負荷電
流IMと温度変化量Tmとの関係を示した特性図である。 11……車速センサ、12……ステアリングセンサ 14……制御装置、15……電流検出器 16……サーボバルブ、17……リザーバタンク 21……ギヤハウジング、22……パワーシリンダ 25……ボール継手 B……バッテリ、M……電気モータ、P……ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 佳治 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B62D 6/00 - 6/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】自動車に搭載された電気モータの回転によ
    りステアリングシャフト等に加えるアシストトルクを制
    御する電気モータを用いた動力舵取装置において、 前記電気モータを流れる負荷電流を検出する電流検出手
    段と、 前記電気モータに流れる負荷電流と、その負荷電流によ
    って生じる単位時間当たりの発熱量に対応する温度変化
    量との関係を定めた温度特性を記憶した温度特性記憶手
    段と、 前記温度特性記憶手段に記憶された温度特性から前記電
    流検出手段により検出された負荷電流に対する温度変化
    量を求めて、この温度変化量を積算することにより現在
    の前記電気モータの温度を求める温度積算手段と、 前記温度積算手段により求められた現在の電気モータの
    温度と予め設定された上限温度及び下限温度とを比較し
    て判定信号を出力する温度判定手段と、 前記温度判定手段から出力された判定信号に基づき、前
    記電気モータを回転・停止制御するモータ制御手段と を備えたことを特徴とする電気モータを用いた動力舵取
    装置。
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DE4418118C1 (de) * 1994-05-24 1995-07-06 Daimler Benz Ag Servosteuerung bzw. -lenkung

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