JP3163934B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置Info
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
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Description
テアリング装置に関するものである。
ステアリングシャフトに取り付けられたトルクセンサに
より操舵トルクを検出し、この操舵トルクの大きさに応
じてステアリングシャフト等に取り付けられたモータに
電流を流すことにより、操舵補助力を発生する。このよ
うに操舵補助を行うアシスト特性は、操舵補助力とモー
タ電流の関係がリニアと考えられるので、操舵トルクと
モータ電流の関係で表され、図1に示すようになる。こ
のため、例えば図2(a)に示すように、操舵端当て操
作時には連続して大電流がモータに流れるが、モータの
平均電流が所定値以上になったことを検出し、モータの
最大電流を制限することにより、モータの温度上昇を抑
えることができる。それに対して、図2(b)に示すよ
うに、車庫入れ操作を行った場合等には、大きな操舵補
助力が必要な操作を長時間、繰り返すことになり、それ
に見合った大きな電流がモータに長時間、断続的に流れ
ることになり、モータ温度が上昇してモータの破壊に至
る恐れがある。
られているモータの発熱対策は、所定時間毎のモータの
平均電流が所定値以上になったことを検出してモータの
最大電流を制限する方法であるので、上記のように車庫
入れ操作を行った時のように断続的に大電流を流す場合
においては、所定時間内に平均電流が規定値を越えない
状態があり、モータの最大電流の制限が解除されること
となり、結果的に断続的ではあっても大きな電流が流れ
ることになる。この状態を繰り返すと、モータには熱が
蓄積され、モータの破壊に至る恐れがあるのである。ま
た、モータ温度を温度センサにより検出してモータが異
常温度上昇した場合、モータへの供給電流を制限するも
のが知られているが、温度センサを別個に必要とすると
共にその配線も必要であり、コスト高となる。本発明
は、上述した問題点を解決するためになされたものであ
り、モータに流れる電流を監視し、このモータ電流から
モータ内部の発熱による温度上昇を推定すると共に蓄熱
による温度上昇を考慮することにより、温度センサを用
いることなく、断続的に大電流を流した場合においても
モータの温度上昇を的確に検出でき、モータが異常過熱
により破壊しないようにした電動パワーステアリング装
置を提供することを目的とする。
に請求項1の発明は、操舵を行うハンドルと、ハンドル
に加えられた操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ
と、ハンドルの回転に必要な操舵力の補助を行うモータ
と、操舵トルクセンサからの信号を受けてモータへ供給
する電流を制御するコントロールユニットとを備えた電
動パワーステアリング装置において、コントロールユニ
ットは、モータ電流とモータの発熱部位における電気抵
抗値とから発熱部位の発熱量を算出する発熱量演算手段
と、モータを構成する蓄熱部材と発熱部位との間の熱伝
導率及び蓄熱部材の熱容量を予め記憶した記憶手段と、
発熱量演算手段より算出された発熱部位の発熱量と記憶
手段に記憶されている熱伝導率及び熱容量からモータの
温度上昇を算出するモータ温度上昇演算手段と、モータ
温度上昇演算手段により算出されたモータ温度に基づい
てモータへの供給電流を制御するモータ電流制御手段と
を備えたものである。また、請求項2の発明は、請求項
1に記載の構成におけるモータ電流制御手段は、モータ
温度が許容温度範囲内になるようにモータ電流を低下さ
せるものである。また、請求項3の発明は、請求項1の
構成におけるモータ電流制御手段は、モータ温度が許容
温度範囲内になるようにモータの最大電流値を制限する
ものである。また、請求項4の発明は、操舵ハンドルに
加えられる操舵トルクに応じて操舵補助力を発生するモ
ータへの供給電流を制御す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において、モータに流れる電
流とモータの発熱部位における電気抵抗値とから発熱部
位の発熱量を算出する発熱量演算手段と、モータを構成
する蓄熱部材と発熱部位との間の熱伝導率及び蓄熱部材
の熱容量を予め記憶した記憶手段と、発熱量演算手段よ
り算出された発熱部位の発熱量と記憶手段に記憶されて
いる熱伝導率及び熱容量からモータの温度上昇を算出す
るモータ温度上昇演算手段と、モータ温度上昇演算手段
により算出されたモータ温度に基づいて前記モータへの
供給電流を制御するモータ電流制御手段とを備えたもの
である。
ステアリング装置又はそのコントロールユニットにおい
ては、操舵トルクセンサによりハンドルに加えられた操
舵トルクを検出し、コントロールユニットは操舵トルク
センサからの信号を受けて操舵力の補助を行うモータへ
供給する電流を制御する。その際に、コントロールユニ
ットにおける発熱量演算手段は、モータ電流とモータの
発熱部位の発熱量を算出し、モータ温度上昇演算手段
は、算出された発熱量と記憶されている熱伝導率及び熱
容量からモータの温度上昇を算出し、モータ電流制御手
段は、算出されたモータの温度上昇に基づいてモータへ
の供給電流を制御する。これにより、モータに断続的に
大電流が流れて発熱したような場合においても、モータ
を構成する部材の蓄熱分を考慮したモータ電流制御が可
能となる。また、請求項2の電動パワーステアリング装
置においては、モータ電流制御手段はモータ温度が許容
温度範囲内になるようにモータ電流を低下させ、異常過
熱を防止する。また、請求項3の電動パワーステアリン
グ装置においては、モータ電流制御手段はモータ温度が
許容温度範囲内になるようにモータの最大電流値を制限
し、異常過熱を防止する。
明する。まず、自動車用電動パワーステアリング装置に
用いられるアシスト用DCモータの熱的特性について説
明する。モータは、ブラシ・コイルなどの電流が流れる
ことにより発熱する発熱部位と、ケースなどの蓄熱部位
から構成され、Qはブラシ・コイル等の発熱部位による
発熱量、Rは発熱部位と蓄熱部位との間の熱抵抗(すな
わち熱伝導率=1/R)、Cはケース等の蓄熱部位によ
る熱容量、ΔTはモータの温度上昇、T0 はモータの初
期温度上昇である。このときモータの温度上昇は下記の
式で与えられる。
位の持つ電気抵抗値より消費電力を計算することにより
算出することができる。また、モータの個々の部位に対
して熱抵抗/熱容量を考慮し、上記等価回路を細分化す
ることにより、各部位の温度上昇を推定することができ
る。この温度上昇を用いることにより、モータに蓄積さ
れた過去の温度上昇を考慮することができる。この温度
上昇を用いた自動車用電動パワーステアリング装置の構
成例を以下に示す。
ング装置のブロック構成図である。本装置は、操舵を行
うハンドル(不図示)と、ハンドルに加えられた操舵ト
ルクを検出する操舵トルクセンサ11と、操舵トルクセ
ンサ11からの信号を受けてハンドルの回転に必要な操
舵力の補助を行うモータ15へ供給する電流を制御する
コントロールユニットとを備えている。このコントロー
ルユニットは、CPU、メモリ等で構成され、モータ1
5への電流指令値決定手段12と、モータ電流指令値の
最大値制限手段13と、モータ15をPWM制御するた
めにモータ15への供給電流を制御する電流制御手段1
4と、モータ15の電流を検出するモータ電流検出手段
16と、モータ電流と発熱部位の電気抵抗値とから発熱
部位の発熱量(Q)を演算するモータ発熱量演算手段1
7と、モータ温度上昇演算手段18と、モータを構成す
る発熱部材と蓄熱部材との間の熱伝導率及び蓄熱部材の
熱容量を予め測定して記憶させた記憶手段19と、モー
タ電流指令値の最大値決定手段20とを備えている。な
お、モータ電流指令値の最大値制限手段13、電流制御
手段14、モータ電流指令値の最大値決定手段20等
は、請求項記載のモータ電流制御手段に相当する。
熱量演算手段17により演算された発熱部位の発熱量
(Q)、記憶手段19に記憶されている熱伝導率(1/
R)及び熱容量(C)から、式1を用いてモータの温度
上昇(ΔT)を算出する。これによりモータ温度上昇を
推定できることになる。そして、モータ電流指令値決定
手段12及びモータ電流指令値の最大値制限手段13
は、図4に示すような特性のもとにモータ電流指令値の
最大値を制限する。モータ電流指令値の最大値決定手段
20には、図5に示すような特性を持つテーブル等を用
いればよく、モータ電流指令値の最大値は、モータ温度
上昇の度合いにより制限の度合いを変化させることによ
り、通常、起りうる温度上昇ではあまり制限せず、モー
タ温度上昇が大きくなり危険な状態になった場合のみ大
きく電流制限を行うようにする。これにより、通常では
操舵のフィーリングを損なうことがないようにし、しか
も、モータの温度上昇による制限を意識することなく操
舵を行うことができる。
ルユニットの動作手順を示すフローチャートである。動
作がスタートすると、まず、構成各部の初期設定を行い
(S1)、モータ電流検出手段16によりモータ電流を
読み込み(S2)、それに基きモータ発熱量演算手段1
7によりモータ発熱量(Q)を演算し(S3)、さら
に、式1を用いてモータ温度上昇演算手段18によりモ
ータの温度上昇(ΔT)を演算し(S4)、モータ電流
指令値の最大値決定手段20を用いてモータ電流最大値
を決定する(S5)。さらに、操舵トルクセンサ11の
検出信号よりトルクを読み込み(S6)、それに基きモ
ータ電流指令値決定手段12を用いてモータ電流指令値
を演算する(S7)。次いで、上記により得られた指令
値と最大値とを比較し(S8)、指令値が最大値より大
きければ(S8でYES)、指令値を最大値に制限し
(S9)、モータ電流を制御し(S10)、処理はS2
に戻る。また、指令値が最大値より大きくなければ(S
8でNO)、S9を処理することなくS10に進む。以
上の処理を行うことにより、モータが異常発熱して破壊
するようなことが未然に防止される。
的特性をモデル化することで、モータ電流の検出値より
モータの蓄熱分をも含めたモータの温度上昇を推定でき
るので、モータ温度を検出する温度センサを用いること
なく、過熱による破壊を回避することができる。なお、
上記ではステップS7等において、モータ電流指令値を
演算する場合を説明したが、テーブル等を用いて求める
ようにしてもよい。また、上記では、推定されるモータ
温度に応じて、電流最大値を制限する実施例を示した
が、モータ温度が許容温度範囲内になるようにモータ電
流を低下させるようにしてもよい。また、車速に応じ
て、特に低速時にモータ電流の最大値を制限するように
すれば、モータ保護の効果は大きい。
テアリング装置又はコントロールユニットによれば、モ
ータを構成する発熱部位と蓄熱部材との間の熱伝導率及
びこの蓄熱部材の熱容量を基に、モータの蓄熱分も考慮
してモータの温度上昇を算出しているので、車庫入れ操
作等を行って大きな電流がモータに断続的に流れる場合
においても、精確にモータの温度上昇を算出することが
できる。従って、正確にモータ温度上昇を推定すること
ができ、モータの過熱による破壊を回避することができ
る。また、モータの温度を直接的に推定できるため、モ
ータの許容できる温度上昇範囲内でモータ電流制限を任
意に行え、操舵のフィーリングを損なわないようにした
上で、モータの温度上昇を制御することができる。さら
には、モータ電流からモータの温度上昇を推定するた
め、モータ温度を検出するための温度センサ等を必要と
せず、省コスト化、小型化、及び省配線を実現すること
ができる。
タのアシスト特性図である。
アリング装置による操舵端当て時、及び車庫入れ時のモ
ータ電流と温度上昇の変化を示す図である。
グ装置のブロック図である。
ク−電流指令値の特性図である。
タ電流最大値決定テーブルを示す図である。
フローチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 操舵を行うハンドルと、前記ハンドルに
加えられた操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、
前記ハンドルの回転に必要な操舵力の補助を行うモータ
と、前記操舵トルクセンサからの信号を受けて前記モー
タへ供給する電流を制御するコントロールユニットとを
備えた電動パワーステアリング装置において、 前記コントロールユニットは、前記モータ電流とモータ
の発熱部位における電気抵抗値とから発熱部位の発熱量
を算出する発熱量演算手段と、前記モータを構成する蓄
熱部材と前記発熱部位との間の熱伝導率及び蓄熱部材の
熱容量を予め記憶した記憶手段と、前記発熱量演算手段
より算出された発熱部位の発熱量と前記記憶手段に記憶
されている熱伝導率及び熱容量からモータの温度上昇を
算出するモータ温度上昇演算手段と、前記モータ温度上
昇演算手段により算出されたモータ温度に基づいて前記
モータへの供給電流を制御するモータ電流制御手段とを
備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 【請求項2】 前記モータ電流制御手段は、モータ温度
が許容温度範囲内になるようにモータ電流を低下させる
ことを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリン
グ装置。 - 【請求項3】 前記モータ電流制御手段は、モータ温度
が許容温度範囲内になるようにモータの最大電流値を制
限することを特徴とする請求項1記載の電動パワーステ
アリング装置。 - 【請求項4】 操舵ハンドルに加えられる操舵トルクに
応じて操舵補助力を発生するモータへの供給電流を制御
する電動パワーステアリング装置のコントロールユニッ
トにおいて、 前記モータに流れる電流とモータの発熱部位における電
気抵抗値とから発熱部位の発熱量を算出する発熱量演算
手段と、 前記モータを構成する蓄熱部材と前記発熱部位との間の
熱伝導率及び蓄熱部材の熱容量を予め記憶した記憶手段
と、 前記発熱量演算手段より算出された発熱部位の発熱量と
前記記憶手段に記憶されている熱伝導率及び熱容量から
モータの温度上昇を算出するモータ温度上昇演 算手段
と、 前記モータ温度上昇演算手段により算出されたモータ温
度に基づいて前記モータへの供給電流を制御するモータ
電流制御手段とを備えたことを特徴とする電動パワース
テアリング装置のコントロールユニット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04338695A JP3163934B2 (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 電動パワーステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04338695A JP3163934B2 (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 電動パワーステアリング装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08207799A JPH08207799A (ja) | 1996-08-13 |
JP3163934B2 true JP3163934B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=12662372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04338695A Expired - Lifetime JP3163934B2 (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 電動パワーステアリング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3163934B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4046005B2 (ja) | 2003-05-12 | 2008-02-13 | 株式会社デンソー | 電動モータ駆動装置及び電動パワーステアリング装置 |
CN110155162B (zh) * | 2019-06-03 | 2020-08-04 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 电动助力转向系统过流保护方法、装置、设备及存储介质 |
-
1995
- 1995-02-07 JP JP04338695A patent/JP3163934B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08207799A (ja) | 1996-08-13 |
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