JP3605349B2

JP3605349B2 - 電動パワーステアリング装置の保護装置

Info

Publication number: JP3605349B2
Application number: JP2000261416A
Authority: JP
Inventors: 俊一和田; 勇永井; 昌弘田戸
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2020-08-30
Also published as: JP2002078379A; DE10115480A1; DE10115480B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の車両用の電動パワーステアリング装置に関し、特に、電動機に流れる電流を制限して電動機及びその制御回路の過熱を防止して、熱による劣化、故障から保護する保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用の電動パワーステアリング装置の電動機及びその制御回路の過熱を防止する技術としては、例えば、本出願人による特開平７−３１１８９号公報に記載されているものが知られている。
【０００３】
図６は上述したような従来の電動パワーステアリング装置の保護装置を示す構成図である。図６において、電動パワーステアリング装置の保護装置は、例えば自動車の電動パワーステアリング装置などの駆動源を構成する電流サーボモータ等よりなる、制御対象である電動機１と、電動機１に流れるモータ電流値Ｉｍを検出するモータ電流検出手段２と、電動機１の絶対定格値によって決定される判定電流値Ｉｈを設定する判定電流値設定手段３と、モータ電流検出手段２の出力であるモータ電流検出値Ｉｍと判定電流値設定手段３の出力である判定電流値Ｉｈとを受け取り、モータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの偏差を求め、この偏差に電動機１の絶対定格値より決定された所定の定数Ｋを乗じて重み付けされた偏差（以下、上記偏差と区別するために、重み付き偏差と称する）を演算するモータ電流偏差演算手段４と、を備える。この定数Ｋは、モータ電流検出値Ｉｍが判定電流値Ｉｈ以上の場合にＫ１とし、モータ電流検出値Ｉｍが判定電流値Ｉｈ未満の場合にＫ２とすることにより、後述する最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）の増減パターンを電動機１の特性あるいは電動機１の駆動方法に応じて設定可能となる。
【０００４】
電動パワーステアリング装置の保護装置は、さらに、モータ電流偏差演算手段４の出力としての重み付き偏差を受け取って積算するモータ電流偏差積算手段５と、モータ電流偏差積算手段５の出力としての重み付き偏差の積算値を受け取り、この重み付き偏差の積算値に応じて最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）を決定する最大電流決定手段６と、例えば自動車の電動パワーステアリング装置では電動機１に流すべきモータ電流指示値Ｉｏｂｊとして操舵トルクに応じて決定されるモータ電流指示値Ｉｏｂｊを指示するモータ電流指示手段７と、最大電流決定手段６の出力としての最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）とモータ電流指示手段７の出力としてのモータ電流指示値Ｉｏｂｊとを受け取り、このモータ電流指示値Ｉｏｂｊと最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）を比較し、モータ電流指示値Ｉｏｂｊが最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）よりも小さければ、電動機１に供給するモータ電流値をモータ電流指示値Ｉｏｂｊに決定し、また、モータ電流指示値Ｉｏｂｊが最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）よりも大きければ、電動機１に供給するモータ電流値を最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）に決定するモータ電流比較決定手段８と、モータ電流比較決定手段８の出力としてのモータ電流値を受け取り、このモータ電流値に応じた電流を電動機１に供給して電動機１を駆動するモータ駆動手段９と、を備える。
【０００５】
一方、上記モータ電流偏差演算手段４とモータ電流偏差積算手段５と最大電流決定手段６とモータ電流指示手段７及びモータ電流比較決定手段８はマイクロプロセッサにて構成され、判定電流値設定手段３は電動機１の絶対定格値によって決定した判定電流値Ｉｈを記憶するメモリによって構成され、モータ駆動手段９は上記マイクロプロセッサに接続された入出力インターフェースの出力ポートと電動機１の入力端とに接続したモータドライブ回路にて構成され、モータ電流検出手段２は上記モータドライブ回路から電動機１に供給される電力系統を流れる電流を検出する電流センサにて構成され、この電流センサの出力端が上記入出力インターフェースの入力ポートに接続されている。
【０００６】
次に、上記従来の電動パワーステアリング装置の保護装置の動作を図７及び図８のフローチャートを用いて説明する。図７に示す最大電流制限制御が始まると、ステップ１０１でモータ電流検出値Ｉｍを読み込み、ステップ１０２でモータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈとを比較し、モータ電流検出値Ｉｍが大きいかまたは等しいときステップ１０３へ進み、モータ電流検出値Ｉｍが小さいときステップ１０４に進む。ステップ１０３ではモータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの差を求め、その差に電動機１の絶対定格値より決定された所定の係数Ｋ１を乗じた結果を前回の最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ−１）から減じる（Ｉｍｘ（ｎ）＝Ｉｍｘ（ｎ−１）−（Ｉｍ−Ｉｈ）×Ｋ１）。ステップ１０４では、モータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの差を求め、その差に電動機１の絶対定格値より決定された所定の係数Ｋ２を乗じた結果を前回の最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ−１）から減じる（Ｉｍｘ（ｎ）＝Ｉｍｘ（ｎ−１）−（Ｉｍ−Ｉｈ）×Ｋ２）。但し、モータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈを比較すると、判定電流値Ｉｈの方が大きいので、差（Ｉｍ−Ｉｈ）は負の数となる。つまり、上式は、Ｉｍｘ（ｎ）＝Ｉｍｘ（ｎ−１）＋（Ｉｈ−Ｉｍ）×Ｋ２と置き換えられる。上記最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）はメモリに記憶されていてこの図７に示す処理を繰り返すごとに更新されるので、ｎ−１回目の処理で求めた最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）が最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ−１）となる。
【０００７】
ステップ１０５ではステップ１０３あるいはステップ１０４で計算した最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）の上限を制限するために、最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）と上限値ＩＨＬＩＭとを比較し、最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）が上限値ＩＨＬＩＭよりも大きいかまたは等しいときステップ１０６で最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）を上限値ＩＨＬＩＭに書き換えてステップ１０７に進む。ステップ１０７では、ステップ１０４で計算した最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）の下限を制限するために、ステップ１０３またはステップ１０５で計算した最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）またはステップ１０６で書き換えた最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）＝上限値ＩＨＬＩＭを下限値ＩＬＬＩＭと比較し、最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）がＩＬＬＩＭよりも小さいかまたは等しいときステップ１０８で電流値制限データＬＩＭＴに下限値ＩＬＬＩＭをセットし、最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）がＩＬＬＩＭよりも大きいとき１０９で電流値制限データＬＩＭＴに電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）をセットする。上記上限値ＩＨＬＩＭは例えば電動機１の絶対定格より最大電流の通電可能時間を求め、この最大電流の通電可能時間の３０％は通電できるように設定するためのものである。上記ステップ１０３の計算式において、モータ電流検出値Ｉｍを最大電流に固定すると、Ｉｍ，Ｉｈ，Ｋがそれぞれ固定値となり、最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）の減少率は一定となる。そこで、最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）がモータ制御電流最大値ＭＡＸ以下になるまでの時間（最大電流を通電できる時間）を最大通電可能時間の例えば３０％となように上限値ＩＨＬＩＭを設定する。また、下限値ＩＬＬＩＭは電動機１の連続通電可能電流に設定する。
【０００８】
要するに、上記ステップ１０５〜１０９の処理を行うことによって、ステップ１０３，１０４のいずれかで求めた最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）が上限値ＩＨＬＩＭから下限値ＩＬＬＩＭまでの間に存在するときは、ステップ１０３，１０４のいずれかで求めた最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）を電流制限値データＬＩＭＴとしてメモリに記憶する。これとは異なり、ステップ１０３，１０４のいずれかで求めた最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）が上限値ＩＨＬＩＭ以上のときは、その上限値ＩＨＬＩＭを電流制限値データＬＩＭＴとしてメモリに記憶する。逆に、ステップ１０３，１０４のいずれかで求めた最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）が下限値ＩＬＬＩＭ以下のときは、その下限値ＩＬＬＩＭを電流制限値データＬＩＭＴとしてメモリに記憶する。結果として、ステップ１０５，１０６の処理よって最大電流通電可能時間の制限を行うことができ、ステップ１０７〜１０９の処理によって電動機１への連続通電可能電流を最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）の下限に制限し、電動機１を効率よく制御することができる。
【０００９】
次に、図８に示す出力電流制限制御が始まると、ステップ２０１でモータ電流指示値Ｉｏｂｊが読み込まれ、このモータ電流指示値Ｉｏｂｊがこのモータ電流指示値Ｉｏｂｊの上限としてのモータ制御電流最大値ＭＡＸ以上かをステップ２０２で判定し、モータ電流指示値Ｉｏｂｊがモータ制御電流最大値ＭＡＸ以上のときモータ電流指示値Ｉｏｂｊをモータ制御電流最大値ＭＡＸで制限するステップ２０３に進む。さらに、ステップ２０４ではモータ電流指示値Ｉｏｂｊが電流制限データＬＩＭＴ以上かを判定し、モータ電流指示値Ｉｏｂｊが電流制限データＬＩＭＴ以上のときモータ電流指示値Ｉｏｂｊを電流制限データＬＩＭＴで制限するステップ２０５に進む。
【００１０】
ここで、上記電動機１の出力軸が回転しないように固定し、電動機１に常時最大電流を通電した場合、最大電流の通電と無通電とを交互に繰り返した場合、電流をサイン波にした場合において、電動機１の発熱状態（温度変化）を測定した。この測定結果を図９及び図１０に示す。
【００１１】
図９は電動機１に常時最大の電流Ｉａを通電した場合と、電動機１に判定電流値Ｉｈ以上で最大電流値未満のある値に固定した電流Ｉｂを通電した場合とにおける電流制限データＬＩＭＴを作図したものであって、同図において、最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）が上限値ＩＨＬＩＭに設定されると下限値ＩＬＬＩＭまで徐々に減少して保持されることがわかる。
【００１２】
図１０は電動機１に判定電流値Ｉｈ以下で下限値ＩＬＬＩＭ以上の値に固定した電流Ｉｃ，Ｉｄ（Ｉｃ＜Ｉｄ）を通電した場合における電流制限データＬＩＭＴを作図したものであって、同図において、モータ電流が所定時間以上流れ最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）が下限値ＩＬＬＩＭ値に設定されると上限値ＩＨＬＩＭまで徐々に増加して保持されることがわかる。
【００１３】
これら図９及び図１０を考察すると、最大のモータ電流指示値Ｉｏｂｊが所定の値で制限されるまでの時間は電動機１に大きな電流が流れる程短くなる。つまり、モータ電流値に応じて、最大のモータ電流指示値Ｉｏｂｊが所定値に制限されるまでの時間は変化する。よって、電動パワーステアリング装置の場合において、係数Ｋを操作することによって最大のモータ電流指示値Ｉｏｂｊの制限によるモータ電流の変化を滑らかにすることができ、モータ電流の変化による操舵アシストトルクの変化が滑らかとなり、操作フィーリングの違和感を抑えられる。
【００１４】
すなわち、この従来例では、実験で求めた図９及び図１０に示すような電動機の電流制限が必要な最大値の経時履歴による低減率が、初期に大きな電流が流れるほど大きいことから、低減率をモータ電流検出値に基づいて操作することにより、電流制限によるフィーリング悪化を防止している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動機１の温度上昇に対する保護を考えた場合には、熱時定数の短い部品、例えば電動機１のブラシ及びＦＥＴチップは、短時間で温度上昇し、通電を停止すれば直に短時間で冷却されるが、熱時定数の長い部品、例えば、電動機１のアマチュアコイル、ベアリング等の電動機１の内部部品及びＦＥＴのヒートシンクや発熱の少ないエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）の内部部品は、長時間で温度上昇する代わりに、通電を停止しても直には冷却されない。
【００１６】
一般的に、電流制限制御における制限及び復帰時の電流の時間当たりの変化率を一種類しか持たない場合、温度上昇の制限のための最大電流の制限側は熱時定数の短い部品で決定されるために、大電流を長く持続できず、更には、放熱による電流制限値の復帰も、熱時定数の長い部品により制限されて決定されるために、復帰が遅くなるという問題点がある。すなわち、必要時間以上に電流制限されて運転者の操舵力に対する電動機１によるアシスト力が不足して、操舵フィーリングの悪化を招く。
【００１７】
但し、低速での操舵が頻繁に繰り返されるような場合には、熱時定数の短い部品は、操舵の周期内で十分に過熱、冷却が行われるが、熱時定数の長い部品の保護の面からは、電流制限の復帰を早くしない方が好ましい。
【００１８】
そこで、本発明は上記問題点を解消しようとするもので、熱時定数の小さい焼損の危険の高い部品とそうでない部品の保護を両立させるとともに、操舵時の過剰な電流保護による操舵アシスト力の低下による操舵フィーリングの悪化を防ぐことができる電動パワーステアリング装置の保護装置の保護装置を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【課題が解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る電動パワーステアリング装置の保護装置は、操向ハンドルと操向車輪とを連結するステアリング系に操舵補助力を発生する電動機を設け、該電動機に通電する電流を操舵情報に応じて制御回路で制御して前記操向ハンドルの操舵を助勢する電動パワーステアリング装置において、前記電動機の通電電流の経時履歴に応じて第１及び第２の制御条件で該通電電流の最大値を制限して、前記制御回路或いは前記電動機の過熱を防止し、前記第１の制御条件は、前記制御回路或いは前記電動機の長時間の熱時定数の部品に対応して定められた第１の電流制限値を含み、前記第２の制御条件は、前記制御回路或いは前記電動機の短時間の熱時定数の部品に対応して定められた第２の電流制限値を含み、前記第１及び第２の電流制限値の低い方の電流値で、前記電動機へ通電する電流を制限して前記制御回路或いは前記電動機の過熱を防止することを特徴とするものである。
【００２０】
好ましくは、前記第２の制御条件は、前記制御回路の制御情報或いは操舵情報に応じて電流制限を設定或いは解除することを含むことを特徴とするものである。
【００２１】
好ましくは、前記第２の制御条件は、前記電動機が停止している状態が所定時間以上継続した時に、電流制限を設定することを含むことを特徴とするものである。
【００２２】
好ましくは、前記第２の制御条件は、前記電動機の通電電流が、前記制御回路で制御する最大値の状態が所定時間以上継続した時に、電流制限を設定することを含むことを特徴とするものである。
【００２３】
好ましくは、前記第２の制御条件は、前記電動機が回転したとき、或いはモータ電流が所定値以下に低下した時に、電流制限を解除することを含むことを特徴とするものである。
【００２４】
好ましくは、前記電動機の通電電流が所定の電流値以上で、且つ、前記第２の制御条件の電流制限の設定及び復帰の切替を行うための電流の時間当たりの変化率が、前記第１の制御条件の電流制限の設定及び復帰の切替を行うための電流の時間当たりの変化率より大きいことを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の他の側面に係る電動パワーステアリング装置の保護装置は、車両の操舵系に接続された電動機と、前記電動機に供給するモータ電流値を指示するモータ電流指示手段と、前記電動機に流れるモータ電流値を検出するモータ電流検出手段と、前記電動機に供給するモータ電流値の大小判定の基準となる判定電流値を設定する判定電流値設定手段と、前記判定電流値設定手段により設定された判定電流値と前記モータ電流検出手段で検出されたモータ電流検出値との偏差を求めて、この偏差に、熱時定数が小さな部品用の重み付けをして第１の重み付け偏差を求める第１モータ電流偏差演算手段と、前記第１モータ電流偏差演算手段で求めた第１の重み付け偏差に、前記電動機の絶対定格電流値に基づいて決定する所定の係数を乗じた値を積算する第１モータ電流偏差積算手段と、前記判定電流値設定手段により設定された判定電流値と前記モータ電流検出手段で検出されたモータ電流検出値との偏差を求めて、この偏差に、熱時定数が大きな部品用の重み付けをして第２の重み付け偏差を求める第２モータ電流偏差演算手段と、前記第２モータ電流偏差演算手段で求めた第２の重み付け偏差に、前記電動機の絶対定格電流値に基づいて決定する所定の係数を乗じた値を積算する第２モータ電流偏差積算手段と、前記第１及び第２モータ電流偏差積算手段で求めた積算値の小さい方を選択する最小値選択手段と、前記最小値選択手段の出力に基づいて前記電動機に供給する最大電流制限値を決定する最大電流決定手段と、前記最大電流決定手段で決定された最大電流制限値と前記モータ電流指示手段で指示されたモータ電流指示値とによりモータ電流供給値を決定するモータ電流比較決定手段と、前記モータ電流比較決定手段で決定されたモータ電流供給値に基づくモータ電流を前記電動機に供給するモータ駆動手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００２６】
好ましくは、前記制御回路の制御情報或いは操舵情報に応じて電流制限を設定或いは解除する電流制限設定解除手段を更に備えることを特徴とするものである。
【００２７】
好ましくは、前記電流制限設定解除手段は、前記電動機が停止している状態が所定時間以上継続した時に、電流制限を設定することを特徴とするものである。
【００２８】
好ましくは、前記電流制限設定解除手段は、前記電動機の通電電流が、前記最大電流決定手段で決定された最大値の状態が所定時間以上継続した時に、電流制限を設定することを特徴とするものである。
【００２９】
好ましくは、前記電流制限設定解除手段は、前記電動機が回転した時、或いはモータ電流が所定値以下に低下した時に、電流制限を解除することを特徴とするものである。
【００３０】
好ましくは、前記電流制限設定解除手段は、前記電動機の通電電流が所定の電流値以上で、且つ、前記第２モータ電流偏差演算手段に対する電流制限の設定及び復帰の切替を行うためのモータ電流の時間当たりの変化率が、前記モータ電流偏差演算手段の電流制限の設定及び復帰の切替を行うためのモータ電流の時間当たりの変化率より大きいことを特徴とするものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。以下の説明において、上記従来例と同一或いは対応する部分には、同一の符号を付して説明する。
実施の形態１．
【００３２】
図１は本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の保護装置の構成を表すブロック図である。図１に示すように、本発明の電動パワーステアリング装置の保護装置は、上記従来例と同様に、モータ電流検出手段２、判定電流値設定手段３、最大電流決定手段６、操舵情報を入力するモータ電流指示手段７、モータ電流比較決定手段８、操舵系に接続された電動機１を駆動するモータ駆動手段９を備えており、この外に、第１及び第２モータ電流重み付き偏差演算手段１１ａ、１１ｂ、第１及び第２モータ電流偏差積算手段１２ａ、１２ｂ、最小値選択手段１３を備えている。
【００３３】
第１モータ電流偏差演算手段１１ａは、判定電流値設定手段３により設定された判定電流値とモータ電流検出手段２で検出されたモータ電流検出値との偏差を求めて、この偏差に、熱時定数が小さな部品用の重み付けをして第１の重み付け偏差を求める。第１モータ電流偏差積算手段１２ａは、第１モータ電流偏差演算手段１１ａで求めた第１の重み付け偏差に、電動機１の絶対定格電流値に基づいて決定する所定の係数を乗じた値を積算する。
【００３４】
第２モータ電流偏差演算手段１１ｂは、判定電流値設定手段３により設定された判定電流値とモータ電流検出手段２で検出されたモータ電流検出値との偏差を求めて、この偏差に、熱時定数が大きな部品用の重み付けをして第２の重み付け偏差を求める。第２モータ電流偏差積算手段１２ｂは、第２モータ電流偏差演算手段１１ｂで求めた第２の重み付け偏差に、電動機１の絶対定格電流値に基づいて決定する所定の係数を乗じた値を積算する。
【００３５】
最小値選択手段１３は、第１及び第２モータ電流偏差積算手段１２ａ、１２ｂで求めた積算値の小さい方を選択し、また、最大電流決定手段６は、前記最小値選択手段の出力に基づいて前記電動機に供給する最大電流制限値を決定する。
【００３６】
次に、図２のフローチャートを参照して、本実施の形態１の作用について説明する。本実施の形態１の動作は、ステップ１０１、１０２、１０５〜１０９までが図７に示した上記従来例の動作と同様であるが、ステップ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１１０において相違している。ステップ１０３ａ、１０４ａは時定数が大きな部品用のもので、ステップ１０３ｂ、１０４ｂは時定数が小さな部品用のものである。
【００３７】
そこで、主として上記従来例と相違しているステップ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂについて説明する。ステップ１０２において、第１モータ電流偏差演算手段１１ａによりモータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈとを比較し、モータ電流検出値Ｉｍが大きいかまたは等しいときステップ１０３ａ及び１０３ｂへ進み、モータ電流検出値Ｉｍが小さいときステップ１０４ａ及び１０４ｂに進む。
【００３８】
ステップ１０３ａでは、モータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの差を求め、その差に電動機１の絶対定格値より決定された所定の係数Ｋ１ｂを乗じた結果を前回の最大電流制限値Ｉｍｘｂ（ｎ−１）から減じる（Ｉｍｘｂ（ｎ）＝Ｉｍｘｂ（ｎ−１）−（Ｉｍ−Ｉｈ）×Ｋ１ｂ）。
【００３９】
ステップ１０４ａでは、モータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの差を求め、その差に電動機１の絶対定格値より決定された所定の係数Ｋ２ｂを乗じた結果を前回の最大電流制限値Ｉｍｘｂ（ｎ−１）から減じる（Ｉｍｘｂ（ｎ）＝Ｉｍｘｂ（ｎ−１）−（Ｉｍ−Ｉｈ）×Ｋ２ｂ）。但し、モータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈを比較すると、判定電流値Ｉｈの方が大きいので、差（Ｉｍ−Ｉｈ）は負の数となる。つまり、上式は、Ｉｍｘｂ（ｎ）＝Ｉｍｘｂ（ｎ−１）＋（Ｉｈ−Ｉｍ）×Ｋ２ｂと置き換えられる。上記最大電流制限値Ｉｍｘｂ（ｎ）はメモリに記憶されていてこの図２に示す処理を繰り返すごとに更新されるので、ｎ−１回目の処理で求めた最大電流制限値Ｉｍｘｂ（ｎ）が最大電流制限値Ｉｍｘｂ（ｎ−１）となる。
【００４０】
また、ステップ１０３ｂでは、モータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの差を求め、その差に電動機１の絶対定格値より決定された所定の係数Ｋ１ａを乗じた結果を前回の最大電流制限値Ｉｍｘａ（ｎ−１）から減じる（Ｉｍｘａ（ｎ）＝Ｉｍｘａ（ｎ−１）−（Ｉｍ−Ｉｈ）×Ｋ１ａ）。
【００４１】
ステップ１０４ｂでは、モータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈとの差を求め、その差に電動機１の絶対定格値より決定された所定の係数Ｋ２ａを乗じた結果を前回の最大電流制限値Ｉｍｘａ（ｎ−１）から減じる（Ｉｍｘａ（ｎ）＝Ｉｍｘａ（ｎ−１）−（Ｉｍ−Ｉｈ）×Ｋ２ａ）。但し、モータ電流検出値Ｉｍと判定電流値Ｉｈを比較すると、判定電流値Ｉｈの方が大きいので、差（Ｉｍ−Ｉｈ）は負の数となる。つまり、上式は、Ｉｍｘａ（ｎ）＝Ｉｍｘａ（ｎ−１）＋（Ｉｈ−Ｉｍ）×Ｋ２ａと置き換えられる。上記最大電流制限値Ｉｍｘａ（ｎ）はメモリに記憶されていてこの図２に示す処理を繰り返すごとに更新されるので、ｎ−１回目の処理で求めた最大電流制限値Ｉｍｘａ（ｎ）が最大電流制限値Ｉｍｘａ（ｎ−１）となる。
【００４２】
ステップ１１０では、上記ステップ１０３ａ乃至１０４ｂで求めた最大電流制限値Ｉｍｘａ（ｎ）、Ｉｍｘｂ（ｎ）の最小値を最大電流制限値Ｉｍｘ（ｎ）として選択する。ステップ１０５からステップ１０９は上述した図７のフローチャートでの説明と同様である。
【００４３】
本実施の形態１によれば、電動機１の通電電流の経時履歴に応じてモータ電流の最大値を制限することにより、とりわけ第１及び第２の制御条件でモータ電流の最大値を制限することにより制御回路或いは電動機１の過熱を防止することができる。
【００４４】
第１の制御条件は、制御回路或いは電動機１の長時間の熱時定数の部品（熱時定数の大きな部品、例えば電動機のブラシ）に対応して定められた電流制限パターンであり、第２の制御条件は、制御回路或いは電動機１の短時間の熱時定数の部品（熱時定数の小さな部品、例えば制御回路のＦＥＴ）に対応して定められた電流制限パターンであり、第１の制御条件により求めた第１の制限値及び第２の制御条件により求めた第２の制限値の低い方の電流値で、電動機１へ通電する電流を制限する。図３はこのような制御の状態を表したものであり、縦軸は電流値、横軸は経過時間を各々表している。
【００４５】
このような制御により、今第１及び第２の制限値のどちらで電流制限されているのかが分かるために、熱時定数の短い部品で制限されている場合は、熱時定数の長い部品は未だ温度に余裕があるので、熱時定数の短い部品が冷えてきた場合には、急速に冷却する結果、早期に電流制限を解除して通電電流の上昇（復帰）を行うことができる。すなわち、熱時定数の小さい部品を熱時定数の大きい部品から区別することにより、熱時定数の短い焼損の危険の高い部品とそうでない部品の保護を両立させるとともに、モータ電流の復帰時間を早くして、過剰な電流保護による操舵アシスト力の低下による操舵フィーリングの悪化を防ぐことができる。
実施の形態２．
【００４６】
上記第２の制御条件のうち、特に電動機１のブラシの過熱防止で電流が制限される場合、電動機１の停止中にはブラシと対向する整流子の局部は異常に過熱されるため、急速に電流を制限しないと、ブラシの過熱が許容値を越えるが、回転中の場合は、平均的に整流子が加熱されるので、制限を緩めても問題がない。
【００４７】
このような場合、制御回路の制御情報或いは操舵情報に応じてモータ電流の制限の設定或いは解除を可能とすることにより、操舵により電動機の停止と回転が頻繁に繰り返されるような場合には、短時間の熱時定数の部品に対応して定められた電流制限パターンの設定を電動機１の停止時に設定し、回転時に解除しても、ブラシの過熱は保護される。
【００４８】
電動機１が停止している状態、または電動機１の通電電流を制御回路で制御する最大値の状態が、所定時間以上継続した時にモータ電流の制限を設定することにより、ハンドルを最大回転角度まで切って、無意味に力を入れたような場合を検出して、短時間の熱時定数の部品の保護を行うことができる。この場合でも、並行して熱時定数の長い部品の保護のための電流制限の計算は行われているので、低い方を優先させる。
【００４９】
図４は、このような制御を行うことができる、本発明の実施の形態２に係る電動式ステアリング装置の制御回路の構成を表すブロック図で、図５はその動作を表すフローチャートである。
【００５０】
本実施の形態２の構成は、図４に示すように、モータ電流検出手段２の出力信号或いは電動機１の回転を検出する回転センサ（図示せず）の出力等の操舵情報を表す信号を入力して、電動機１の停止状態や制御回路の状態（モータ電流状態）を判定して、その判定結果により第２モータ電流偏差演算手段１１ｂの演算動作を制御する電流制限設定解除手段１４を備えた点を除けば、図１に示した上記実施の形態１の構成と同様である。
【００５１】
電流制限設定解除手段１４は、回転センサの出力等の操舵情報から、電動機１が停止している状態が所定時間以上継続したと判定したとき、或いはモータ電流検出手段２の出力から、電動機１の通電電流が、制御回路で制御する最大値となる状態が所定時間以上継続したと判定したとき、第２モータ電流偏差演算手段１１ｂの演算動作を設定（許容）し、それ以外の時には、第２モータ電流偏差積算手段の演算動作を解除（無効）にする。
【００５２】
本実施の形態２の動作は、図５のフローチャートに示すように、ステップ１１１乃至１１３を除けば、上記実施の形態１と同様である。本実施の形態２では、ステップ１０３ａ乃至１０４ｂに続いて、ステップ１１１において、電流制限設定解除手段１４により電動機１が所定時間以上停止しているか否か判定し、電動機１が所定時間以上停止していれば、ステップ１１０で上記実施の形態１のステップ１１０と同様の処理を行い、また電動機１が所定時間以上停止していなければ、ステップ１１２で第２モータ電流偏差演算手段１１ｂの演算動作を停止させてＩｍｘ（ｎ）をＩｍｘａ（ｎ）に更新してから、ステップ１０５に進む。ステップ１０５乃至１０９は、上記実施の形態１の図２や上記従来例の図７と同様である。
【００５３】
また、ステップ１１１において、電動機１が所定時間以上停止しているか否か判定する代わりに、電動機１の通電電流が、制御回路で制御する最大値となる状態が所定時間以上継続したか否か判定し、この状態が所定時間以上継続したとき、ステップ１１０へ進み、そうでなければ、ステップ１１２へ進むようにしてもよい。
【００５４】
さらに、第２の制限条件に適応する部品のグループの中で、例えばブラシのように、部品によっては、加熱時の発熱量と放熱時の熱抵抗の違いで、部品の温度上昇値が許容される連続電流が高い値でもよい場合、この部品には余裕があるのに、他の部品で電流の復帰が制限されて、有効に電流を上げられない欠点が上記従来例では有ったが、第２の制御条件を、モータ電流が所定値以下に低下した時に電流制限を解除することで、有効に電流を復帰させることができる。
【００５５】
また、所定の電流値以上の条件で、第２の制御条件の電流制限の制限及び復帰の電流の時間当たりの変化率が、第１の制御条件の電流制限の制限及び復帰の電流の時間当たりの変化率より大きいようにすること、すなわち第２の制御条件の時定数が第１の制御条件の時定数より短いようにすることにより、過剰な電流保護に起因する操舵アシスト力の低下による操舵フィーリングの悪化を防ぐことができる。
【００５６】
尚、第１、第２の制御パターンだけでは、未だ不十分の場合には、必要に応じて、第３の制御パターン或いは更に多くの制御パターンを設けて、これらの制御パターンにより求めた複数の制限値のうち最低の電流値を選択して、電動機１へ通電する電流を制限してもよいことは言うまでもない。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電動パワーステアリング装置の保護装置は、操向ハンドルと操向車輪とを連結するステアリング系に操舵補助力を発生する電動機を設け、該電動機に通電する電流を操舵情報に応じて制御回路で制御して前記操向ハンドルの操舵を助勢する電動パワーステアリング装置において、前記電動機の通電電流の経時履歴に応じて第１及び第２の制御条件で該通電電流の最大値を制限して、前記制御回路或いは前記電動機の過熱を防止し、前記第１の制御条件は、前記制御回路或いは前記電動機の長時間の熱時定数の部品に対応して定められた第１の電流制限値を含み、前記第２の制御条件は、前記制御回路或いは前記電動機の短時間の熱時定数の部品に対応して定められた第２の電流制限値を含み、前記第１及び第２の電流制限値の低い方の電流値で、前記電動機へ通電する電流を制限して前記制御回路或いは前記電動機の過熱を防止するようにしたので、熱時定数の小さい部品と熱時定数の大きい部品とを区別することにより、熱時定数の短い焼損の危険の高い部品とそうでない部品の保護を両立させることができるとともに、モータ電流の復帰時間を早くして、過剰な電流保護による操舵アシスト力の低下による操舵フィーリングの悪化を防ぐことができる。
また、前記制御回路の制御情報或いは操舵情報に応じて電流制限を設定或いは解除することにより、必要に応じて電流制限を行うことができ、一層効率よく電流保護を行うことができる。
さらに、前記電動機が停止している状態が所定時間以上継続した時に、電流制限を設定することにより、操舵により電動機の停止と回転が頻繁に繰り返されるような場合には、電動機のブラシ等の短時間の熱時定数の部品に対応して定められた電流制限パターンの設定を停止時に設定し、回転時に解除しても、ブラシ等の熱時定数の部品の過熱を保護することができるとともに、不必要は電流保護を行わないことにより操舵アシスト力の低下を減少させることができる。
さらにまた、前記電動機の通電電流が、前記制御回路で制御する最大値の状態が所定時間以上継続した時に、電流制限を設定することにより、ハンドルを最大回転角度まで切って、無意味に力を入れたような場合でも、これを検出して、短時間の熱時定数の部品の保護を行うことができる。
また、前記電動機が回転したとき、或いはモータ電流が所定値以下に低下した時に、電流制限を解除することにより、制限されていたモータ電流を有効に復帰させることができる。
さらに、前記電動機の通電電流が所定の電流値以上で、且つ、前記第２の制御条件の電流制限の設定及び復帰の切替を行うための電流の時間当たりの変化率が、前記第１の制御条件の電流制限の設定及び復帰の切替を行うための電流の時間当たりの変化率より大きいので、過剰な電流保護を効率よく防止することができ、従って、操舵アシスト力の低下による操舵フィーリングの悪化を一層効率よく防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の保護装置の構成を表すブロック図である。
【図２】実施の形態１の最大電流制限制御を表すフローチャートである。
【図３】実施の形態１による最大電流制限制御を表すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置の保護装置の構成を表すブロック図である。
【図５】実施の形態２の動作を表すフローチャートである。
【図６】従来の電動パワーステアリング装置の保護装置の構成を表すブロック図である。
【図７】その従来例の最大電流制限制御を表すフローチャートである。
【図８】その従来例の出力電流制御を表すフローチャートである。
【図９】その従来例のモータ電流を判定電流値以上に固定した場合の最大指示電流の減少を表す制限電流特性図である。
【図１０】その従来例のモータ電流を判定電流値以下に固定した場合の最大指示電流の増加を表す制限電流特性図である。
【符号の説明】
１電動機、２モータ電流検出手段、３判定電流値設定手段、６最大電流決定手段、７モータ電流指示手段、８モータ電流比較決定手段、９モータ駆動手段、１１ａ第１モータ電流偏差演算手段、１１ｂ第２モータ電流偏差演算手段、１２ａ第１モータ電流偏差積算手段、１２ｂ第２モータ電流偏差積算手段、１３最小値選択手段、１４電流制限設定解除手段。

Claims

操向ハンドルと操向車輪とを連結するステアリング系に操舵補助力を発生する電動機を設け、該電動機に通電する電流を操舵情報に応じて制御回路で制御して前記操向ハンドルの操舵を助勢する電動パワーステアリング装置において、
前記電動機の通電電流の経時履歴に応じて第１及び第２の制御条件で該通電電流の最大値を制限して、前記制御回路或いは前記電動機の過熱を防止し、
前記第１の制御条件は、前記制御回路或いは前記電動機の長時間の熱時定数の部品に対応して定められた第１の電流制限値を含み、
前記第２の制御条件は、前記制御回路或いは前記電動機の短時間の熱時定数の部品に対応して定められた第２の電流制限値を含み、
前記第１及び第２の電流制限値の低い方の電流値で、前記電動機へ通電する電流を制限して前記制御回路或いは前記電動機の過熱を防止することを特徴とする電動パワーステアリング装置の保護装置。
前記第２の制御条件は、前記制御回路の制御情報或いは操舵情報に応じて電流制限を設定或いは解除することを含む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の保護装置の制御装置。
前記第２の制御条件は、前記電動機が停止している状態が所定時間以上継続した時に、電流制限を設定することを含むことを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置の保護装置。
前記第２の制御条件は、前記電動機の通電電流が、前記制御回路で制御する最大値の状態が所定時間以上継続した時に、電流制限を設定することを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置の保護装置。
前記第２の制御条件は、前記電動機が回転したとき、或いはモータ電流が所定値以下に低下した時に、電流制限を解除することを含むことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の電動パワーステアリング装置の保護装置。
前記電動機の通電電流が所定の電流値以上で、且つ、前記第２の制御条件の電流制限の設定及び復帰の切替を行うための電流の時間当たりの変化率が、前記第１の制御条件の電流制限の設定及び復帰の切替を行うための電流の時間当たりの変化率より大きいことを特徴とする請求項１乃至５項の何れかに記載の電動パワーステアリング装置の保護装置。
車両の操舵系に接続された電動機と、
前記電動機に供給するモータ電流値を指示するモータ電流指示手段と、
前記電動機に流れるモータ電流値を検出するモータ電流検出手段と、
前記電動機に供給するモータ電流値の大小判定の基準となる判定電流値を設定する判定電流値設定手段と、
前記判定電流値設定手段により設定された判定電流値と前記モータ電流検出手段で検出されたモータ電流検出値との偏差を求めて、この偏差に、熱時定数が小さな部品用の重み付けをして第１の重み付け偏差を求める第１モータ電流偏差演算手段と、
前記第１モータ電流偏差演算手段で求めた第１の重み付け偏差に、前記電動機の絶対定格電流値に基づいて決定する所定の係数を乗じた値を積算する第１モータ電流偏差積算手段と、
前記判定電流値設定手段により設定された判定電流値と前記モータ電流検出手段で検出されたモータ電流検出値との偏差を求めて、この偏差に、熱時定数が大きな部品用の重み付けをして第２の重み付け偏差を求める第２モータ電流偏差演算手段と、
前記第２モータ電流偏差演算手段で求めた第２の重み付け偏差に、前記電動機の絶対定格電流値に基づいて決定する所定の係数を乗じた値を積算する第２モータ電流偏差積算手段と、
前記第１及び第２モータ電流偏差積算手段で求めた積算値の小さい方を選択する最小値選択手段と、
前記最小値選択手段の出力に基づいて前記電動機に供給する最大電流制限値を決定する最大電流決定手段と、
前記最大電流決定手段で決定された最大電流制限値と前記モータ電流指示手段で指示されたモータ電流指示値とによりモータ電流供給値を決定するモータ電流比較決定手段と、
前記モータ電流比較決定手段で決定されたモータ電流供給値に基づくモータ電流を前記電動機に供給するモータ駆動手段と、
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の保護装置。
前記制御回路の制御情報或いは操舵情報に応じて電流制限を設定或いは解除する電流制限設定解除手段を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング装置の保護装置。
前記電流制限設定解除手段は、前記電動機が停止している状態が所定時間以上継続した時に、電流制限を設定することを特徴とする請求項８に記載の電動パワーステアリング装置の保護装置。
前記電流制限設定解除手段は、前記電動機の通電電流が、前記最大電流決定手段で決定された最大値の状態が所定時間以上継続した時に、電流制限を設定することを特徴とする請求項８又は９に記載の電動パワーステアリング装置の保護装置。
前記電流制限設定解除手段は、前記電動機が回転した時、或いはモータ電流が所定値以下に低下した時に、電流制限を解除することを特徴とする請求項８乃至１０の何れかに記載の電動パワーステアリング装置の保護装置。
前記電流制限設定解除手段は、前記電動機の通電電流が所定の電流値以上で、且つ、前記第２モータ電流偏差演算手段に対する電流制限の設定及び復帰の切替を行うためのモータ電流の時間当たりの変化率が、前記モータ電流偏差演算手段の電流制限の設定及び復帰の切替を行うためのモータ電流の時間当たりの変化率より大きいことを特徴とする請求項８乃至１１項の何れかに記載の電動パワーステアリング装置の保護装置。