JP3838499B2 - アクチュエータの温度検出方法および電気式動力舵取装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの温度検出方法および電気式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
サーミスタ等の温度センサを用いることなく、アクチュエータの温度を検出するものとして、例えば、特開平１０−１００９１３号公報に開示される「電動パワーステアリング装置の制御装置」がある。これは、操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータにより発生させて操舵をアシストする電気式動力舵取装置において、操舵トルクを検出するトルクセンサによって当該モータの巻線温度を推定するものである。
【０００３】
ところが、このような電気式動力舵取装置に用いられるトルクセンサの場合、トーションバー等のねじれ量をセンサリングと電磁結合するセンサコイルのインダクタンス変化量として測定することによりトルクを検出し得る構成を採ることが多い（特開２０００−１４６７２２号公報による「トルクセンサ」参照）。そのため、このような１コイル構成のトルクセンサにより操舵角を検出しようとしても相対的な操舵角を検出し得るにとどまることから、トルク検出に加えて絶対角の検出も求められるアプリケーションにおいては、このようなトルクセンサに代わって、絶対角度も検出可能なレゾルバが用いられるようになってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように１コイル構成のトルクセンサに代わってレゾルバが用いられるようになると、今度は温度を測定する温度センサやその温度検出回路が別個に必要となる。そのため、レゾルバによりトルクや角度を検出するような構成を採ると、部品点数の増加に伴う製品コストの増大や故障発生率の上昇を招くという新たな問題を生じる。
【０００５】
また、前述したような１コイル構成のトルクセンサを電気式動力舵取装置に用いる場合には、操舵トルクを検出する必要から、通常、ステアリングホイールの近傍に設けられる反面、アシスト力を発生するモータから物理的に離れたところに位置する構成を採る場合が多い。そのため、温度検出の対象となる当該モータから離れたところにあるトルクセンサを用いて温度を検出しようとすると、ある程度の検出誤差が発生し得るという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、温度センサを用いることなく、アクチュエータやモータの温度を正確に検出し得るアクチュエータの温度検出方法および電気式動力舵取装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１のアクチュエータの温度検出方法では、レゾルバにより制御角度を検出されるアクチュエータの温度を検出するアクチュエータの温度検出方法であって、前記アクチュエータから離隔して位置する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を、請求項１に記載の式 (1) 、 (2) により表したとき、式 (1) のφｓおよび式 (2) のφｃに基づいて、前記 sin 相の振幅ａ０および前記 cos 相の振幅ｂ０を算出し、これらの振幅ａ０、ｂ０から算出される位相ずれφと温度との関係から、当該第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を、求める第１ステップと、前記第１のレゾルバと前記アクチュエータとの間に位置する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を上式 (1) 、 (2) により表したとき、上式 (1) のφｓおよび上式 (2) のφｃに基づいて、前記 sin 相の振幅ａ０および前記 cos 相の振幅ｂ０を算出し、これらの振幅ａ０、ｂ０から算出される位相ずれφと温度との関係から、当該第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を、求める第２ステップと、「前記第１ステップによる第１レゾルバ温度」、「前記第２ステップによる第２レゾルバ温度」および「前記第１、第２のレゾルバ、前記アクチュエータの３者間の熱伝導距離」に基づいて、前記アクチュエータの温度を求める第３ステップと、を含むことを技術的特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明では、第１ステップにより、アクチュエータから離隔して位置する第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を求め、第２ステップにより、第１のレゾルバとアクチュエータとの間に位置する第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を求め、第３ステップにより、第１レゾルバ温度、第２レゾルバ温度および第１、第２のレゾルバ、アクチュエータの３者間の熱伝導距離に基づいて、アクチュエータの温度を求める。これにより、第１レゾルバ温度および第２レゾルバ温度といった２箇所の温度データと、第１、第２のレゾルバ、アクチュエータの３者間の熱伝導距離とに基づいてアクチュエータの温度を求めることから、３者間の単位熱伝導距離当たりの温度傾斜に求めることにより、アクチュエータの温度を容易かつ正確に求めることができる。したがって、温度センサを用いることなく、アクチュエータの温度を正確に検出することができる。
【０００９】
また、請求項２のレゾルバにより制御角度を検出されるアクチュエータの温度を検出するアクチュエータの温度検出方法であって、前記アクチュエータから離隔して位置する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を、請求項２に記載の式 (1) 、 (2) により表したとき、式 (1) のＫｓまたは式 (2) のＫｃに基づいて、前記Ｋｓの変化と温度との関係または前記Ｋｃの変化と温度との関係から、当該第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を、求める第１ステップと、前記第１のレゾルバと前記アクチュエータとの間に位置する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を上式 (1) 、 (2) により表したとき、上式 (1) のＫｓまたは上式 (2) のＫｃに基づいて、前記Ｋｓの変化と温度との関係または前記Ｋｃの変化と温度との関係から、当該第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を、求める第２ステップと、「前記第１ステップによる第１レゾルバ温度」、「前記第２ステップによる第２レゾルバ温度」および「前記第１、第２のレゾルバ、前記アクチュエータの３者間の熱伝導距離」に基づいて、前記アクチュエータの温度を求める第３ステップと、を含むことを技術的特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明では、第１ステップにより、アクチュエータから離隔して位置する第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を求め、第２ステップにより、第１のレゾルバとアクチュエータとの間に位置する第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を求め、第３ステップにより、第１レゾルバ温度、第２レゾルバ温度および第１、第２のレゾルバ、アクチュエータの３者間の熱伝導距離に基づいて、アクチュエータの温度を求める。これにより、第１レゾルバ温度および第２レゾルバ温度といった２箇所の温度データと、第１、第２のレゾルバ、アクチュエータの３者間の熱伝導距離とに基づいてアクチュエータの温度を求めることから、３者間の単位熱伝導距離当たりの温度傾斜に求めることにより、アクチュエータの温度を容易かつ正確に求めることができる。したがって、温度センサを用いることなく、アクチュエータの温度を正確に検出することができる。
【００１１】
さらに、請求項３の電気式動力舵取装置では、操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータにより発生させて操舵をアシストする電気式動力舵取装置であって、前記操舵状態を検出する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を、請求項２に記載の式 (1) 、 (2) により表したとき、式 (1) のφｓおよび式 (2) のφｃに基づいて、前記 sin 相の振幅ａ０および前記 cos 相の振幅ｂ０を算出し、これらの振幅ａ０、ｂ０から算出される位相ずれφと温度との関係から、当該第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を、求める第１レゾルバ温度検出手段と、前記モータの回転状態を検出する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を上式 (1) 、 (2) により表したとき、上式 (1) のφｓおよび上式 (2) のφｃに基づいて、前記 sin 相の振幅ａ０および前記 cos 相の振幅ｂ０を算出し、これらの振幅ａ０、ｂ０から算出される位相ずれφと温度との関係から、当該第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を、求める第２レゾルバ温度検出手段と、「前記第１レゾルバ温度検出手段による第１レゾルバ温度」、「前記第２レゾルバ温度検出手段による第２レゾルバ温度」および「前記第１、第２のレゾルバ、前記モータの３者間の熱伝導距離」に基づいて、前記モータの温度を求めるモータ温度検出手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明では、第１レゾルバ温度検出手段により、操舵状態を検出する第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を求め、第２レゾルバ温度検出手段により、モータの回転状態を検出する第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を求め、モータ温度検出手段により、第１レゾルバ温度、第２レゾルバ温度および第１、第２のレゾルバ、モータの３者間の熱伝導距離に基づいて、モータの温度を求める。これにより、第１レゾルバ温度および第２レゾルバ温度といった２箇所の温度データと、第１、第２のレゾルバ、モータの３者間の熱伝導距離とに基づいてモータの温度を求めることから、３者間の単位熱伝導距離当たりの温度傾斜に求めることにより、モータの温度を容易かつ正確に求めることができる。したがって、温度センサを用いることなく、モータの温度を正確に検出することができる。
【００１３】
また、請求項４の電気式動力舵取装置では、操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータにより発生させて操舵をアシストする電気式動力舵取装置であって、前記操舵状態を検出する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を、請求項４に記載の式 (1) 、 (2) により表したとき、式 (1) のＫｓまたは式 (2) のＫｃに基づいて、前記Ｋｓの変化と温度との関係または前記Ｋｃの変化と温度との関係から、当該第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を、求める第１レゾルバ温度検出手段と、前記モータの回転状態を検出する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を上式 (1) 、 (2) により表したとき、上式 (1) のＫｓまたは上式 (2) のＫｃに基づいて、前記Ｋｓの変化と温度との関係または前記Ｋｃの変化と温度との関係から、当該第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を、求める第２レゾルバ温度検出手段と、「前記第１レゾルバ温度検出手段による第１レゾルバ温度」、「前記第２レゾルバ温度検出手段による第２レゾルバ温度」および「前記第１、第２のレゾルバ、前記モータの３者間の熱伝導距離」に基づいて、前記モータの温度を求めるモータ温度検出手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明では、第１レゾルバ温度検出手段により、操舵状態を検出する第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を求め、第２レゾルバ温度検出手段により、モータの回転状態を検出する第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を求め、モータ温度検出手段により、第１レゾルバ温度、第２レゾルバ温度および第１、第２のレゾルバ、モータの３者間の熱伝導距離に基づいて、モータの温度を求める。これにより、第１レゾルバ温度および第２レゾルバ温度といった２箇所の温度データと、第１、第２のレゾルバ、モータの３者間の熱伝導距離とに基づいてモータの温度を求めることから、３者間の単位熱伝導距離当たりの温度傾斜に求めることにより、モータの温度を容易かつ正確に求めることができる。したがって、温度センサを用いることなく、モータの温度を正確に検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレゾルバを用いた温度検出方法、アクチュエータの温度検出方法および電気式動力舵取装置の実施形態について図を参照して説明する。なお、以下の各実施形態では、本発明の電気式動力舵取装置を自動車等の車両の電気式動力舵取装置に適用した例を挙げて説明する。
【００１６】
まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置１０の主な構成を図１に基づいて説明する。図１に示すように、電気式動力舵取装置１０は、主に、ステアリングホイール１１、ステアリング軸１２、ピニオン軸１３、トーションバー１４、第１角度センサ１５用のレゾルバ１５ｓ、第２角度センサ１６用のレゾルバ１６ｓ、減速機１７、ラックピニオン１８、モータ回転角センサ１９用のレゾルバ１９ｓ、モータＭ、ＥＣＵ２０等から構成されており、ステアリングホイール１１による操舵状態を検出し、その操舵状態に応じたアシスト力をモータＭにより発生させて運転者による操舵をアシストするものである。なお、ラックピニオン１８の両側には、それぞれタイロッド等を介して図略の車輪が連結されている。
【００１７】
即ち、ステアリングホイール１１にはステアリング軸１２の一端側が連結され、このステアリング軸１２の他端側にはトーションバー１４の一端側が連結されている。またこのトーションバー１４の他端側にはピニオン軸１３の一端側が連結され、このピニオン軸１３の他端側にはラックピニオン１８のピニオンギアが連結されている。またステアリング軸１２およびピニオン軸１３には、それぞれの回転角（操舵角θ1 、θ2 ）を絶対的に検出可能なレゾルバ１５ｓ、１６ｓがそれぞれ設けられており、各々ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。
【００１８】
これにより、ステアリング軸１２とピニオン軸１３とをトーションバー１４により相対回転可能に連結することができるとともに、ステアリング軸１２の回転角（操舵角θ1 ）をレゾルバ１５ｓによる第１角度センサ１５によって、またピニオン軸１３の回転角（操舵角θ2 ）をレゾルバ１６ｓによる第２角度センサ１６によって、それぞれ検出することができる。そのため、ステアリング軸１２の回転角を第１角度センサ１５によって操舵角θ1 として検出することができるとともに、第１角度センサ１５によるステアリング軸１２の操舵角θ1 と第２角度センサ１６によるピニオン軸１３の操舵角θ2 との角度差（または偏差）や、角度比等からトーションバー１４のねじれ量（操舵トルクに対応するもの）をねじれ角として検出することができる。
【００１９】
また、このピニオン軸１３の途中には、モータＭにより発生する駆動力を所定の減速比で伝達する減速機１７が図略のギアを介して噛合されており、当該減速機１７介してモータＭの駆動力、つまりアシスト力をピニオン軸１３に伝え得るように構成されている。さらにこのモータＭにも、その回転角（モータ回転角θM ）を検出し得るレゾルバ１９ｓによるモータ回転角センサ１９が設けられており、このレゾルバ１９ｓもＥＣＵ２０に電気的に接続されている。
【００２０】
なお、電気式動力舵取装置１０に用いられるレゾルバ１５ｓ、１６ｓ、１９ｓ（以下「レゾルバ１５ｓ等」という。）は、いずれも、１相の励磁コイルに励磁信号を与えることにより、２相の出力コイルから検出角度（電気角）に応じたレゾルバ出力信号を得ることができる構成を採る、いわゆる１相励磁２相出力（電圧検出）型のものである。
【００２１】
即ち、レゾルバ１５ｓ等は、回転子に固定された１相の励磁コイルと、電気角が９０度ずれるように巻回された２相の出力コイルとにより構成され、当該回転子は２相の出力コイルに対して回転可能に支持されている。そして、励磁コイルの一端は接地され、他端は後述するＡＭＰ３２を介してＣＰＵ３０に電気的に接続されている。また２相の出力コイルは、それぞれの一端がともに接地され、それぞれの他端は独立して出力信号を出力し得るように、後述するＡＭＰ３４、３６を介してＣＰＵ３０のＡ／Ｄ変換器に電気的に接続されている。
【００２２】
レゾルバ１５ｓ等をこのように構成することにより、ＣＰＵ３０により生成され、ＡＭＰ３２を介して出力される励磁信号は、励磁コイルに入力されるため、２相の出力コイルはそれぞれ励磁され、出力信号ＳＳ、ＳＣが誘起される。この出力信号は、次の式(3) 、(4) のように表すことができるので、当該出力信号がＡＭＰ３４、３６およびＡ／Ｄ変換器を介してＣＰＵ３０に入力されることで、ＣＰＵ３０による所定の演算処理により回転子の回転角度（電気角）θ、即ち、検出対象の回転角を演算することができる。
【００２３】
Ｓｓ ＝ Ｅ・Ｋｓ・sinθ・sin(ωｔ＋φｓ)＋Ｂｓ・・・(3)
Ｓｃ ＝ Ｅ・Ｋｃ・cosθ・sin(ωｔ＋φｃ)＋Ｂｃ・・・(4)
なお、上式(3) 、(4) において、Ｓｓは sin相における出力信号電圧、Ｓｃは cos相における出力信号電圧、Ｅは励磁信号の振幅、Ｋｓは sin相における励磁コイルと出力コイルとの間の変圧比、Ｋｃは cos相における励磁コイルと出力コイルとの間の変圧比、θは電気角、ωは励磁信号の角速度、ｔは時間、φｓは sin相における励磁コイルと出力コイルとの位相ずれ、φｃは cos相における励磁コイルと出力コイルとの位相ずれ、Ｂｓは sin相における出力信号のオフセット電圧、Ｂｃは cos相における出力信号のオフセット電圧である。
【００２４】
次に、電気式動力舵取装置１０を構成するＥＣＵ２０等の電気的構成および動作を図２および図３に基づいて説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ２０は、主に、第１角度センサ１５、第２角度センサ１６、アシストトルク決定手段２１、電流制御手段２３、モータ回転角センサ１９等により構成されており、具体的には図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器を内蔵したＣＰＵ３０（マイクロコンピュータ）、ＡＭＰ３２、３４、３６や図略のメモリ、各種インタフェイス回路等から構成されている。
【００２５】
なお、これらのＡＭＰ３２、３４、３６は、電圧または電流を増幅する機能を有する緩衝増幅器で、レゾルバ１５ｓ等とＣＰＵ３０との間に介在している。これにより、ＡＭＰ３２はＣＰＵ３０の出力ポートＰｏからレゾルバ１５ｓ等に出力される１相励磁信号を増幅する役割を果たし、またＡＭＰ３４、３６はレゾルバ１５ｓ等からＣＰＵ３０のＡ／Ｄ変換器に入力される２相レゾルバ出力信号を増幅する役割を果たしている。
【００２６】
これにより、レゾルバ１５ｓ等により検出された電気角（検出角度）、即ち操舵角θ1 、θ2 、モータ回転角θM は、２相レゾルバ出力信号としてそれぞれＥＣＵ２０に入力されるため、ＥＣＵ２０では後述するようにＣＰＵ３０によりこれらの各２相レゾルバ出力信号に基づいて操舵角θ1 、θ2 、モータ回転角θM をそれぞれ算出する。そして、これらの算出された操舵角θ1 、θ2 、モータ回転角θM に基づいて、モータＭにより発生させるアシスト力を次述するように決定する。
【００２７】
第１角度センサ１５は、図１に示すレゾルバ１５ｓの出力に基づき操舵角θ1 を検出する。同様に、第２角度センサ１６は、レゾルバ１６ｓの出力に基づき操舵角θ2 を検出する。
アシストトルク決定手段２１は、第１角度センサ１５により検出された操舵角θ1 と第２角度センサ１６により検出された操舵角θ2 とに基づいて、モータＭにより発生させるアシスト力を決定するものである。例えば、操舵角θ1 、θ2 の角度差（または偏差）や角度比等に対応して予め設定されたアシスト電流指令ＩA *のマップや所定の演算処理等によって、アシスト電流指令ＩA *を求めている。
【００２８】
電流制御手段２３は、アシストトルク決定手段２１により決定されたアシスト電流指令ＩA *をモータＭに流れる実電流ＩA 、および、モータ回転角センサ１９にて検出されたモータＭのモータ回転角θM に基づいて、電圧に変換して電圧指令Ｖ* を出力するものである。即ち、電流制御手段２３では、電流センサ２７により検出されたモータＭに流れる実電流ＩA を負帰還させることによって目標とする電圧指令Ｖ* を出力するように制御している。
【００２９】
モータ駆動手段２５は、ＰＷＭ回路２４とスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４とにより構成されている。ＰＷＭ回路２４は、ＥＣＵ２０とは異なるハードウェアにより実現されるパルス幅変調回路で、電流制御手段２３から出力される電圧指令Ｖ* に応じたパルス幅をもつパルス信号をＵ相、Ｖ相ごとに出力し得るように構成されている。これにより、出力側に接続されるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の各ゲートに対応するＵ相、Ｖ相のパルス信号を与えることができるので、パルス幅に応じてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオンオフ動作させることにより、任意にモータＭを駆動制御することができる。
【００３０】
以上から、電気式動力舵取装置１０は、第１角度センサ１５および第２角度センサ１６により操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータＭにより発生させて運転者による操舵をアシストすることができる。
【００３１】
次に、このような電気式動力舵取装置１０の操舵トルクおよび操舵角を検出する第２角度センサ１６のレゾルバ１６ｓ、またモータＭのモータ回転角を検出するモータ回転角センサ１９のレゾルバ１９ｓを用いて、当該モータＭの温度を演算して検出するモータ温度演算処理１〜３の例を図４〜図７に基づいて説明する。なお、以下説明するモータ温度演算処理１〜３は、いずれもＣＰＵ３０により実行されるプログラムにより演算処理されるものである。
【００３２】
まず、モータ温度演算処理１を図４および図７に基づいて説明する。
図４に示すモータ温度演算処理１は、前述した式(3) のφｓおよび式(4) のφｃに基づいて、レゾルバ１５ｓ等の出力信号Ｓｓ、Ｓｃからレゾルバ１５ｓ等の温度あるいはその周囲の温度を求めることにより、モータＭの温度Ｔ１を検出するものである。
【００３３】
図４に示すように、モータ温度演算処理１では、所定の初期化処理の後、まずステップＳ１０１により、レゾルバ１５ｓ等から出力される出力信号Ｓｓ、ＳｃをＡ／Ｄ変換器を介して取得しディジタル値Ｒ１〜Ｒ８を得る処理が行われる。この処理では、位相１２０°ごとに９点のディジタル値Ｒ１〜Ｒ８を得ている。
【００３４】
続くステップＳ１０３では、ステップＳ１０１により取得したディジタル値Ｒ１〜Ｒ８に基づいて sin近似式の振幅ａ０を最小二乗法による算出する処理が行われる。具体的には次式(5) により求められるが、その詳細は、本願出願人による特願２００２−１２３８６８号に係る出願明細書を参照されたい。
ａ０ ＝ Ｅ・Ｋｓ・sinθ・cos(φｓ)・・・(5)
【００３５】
次のステップＳ１０５では、ステップＳ１０１により取得したディジタル値Ｒ１〜Ｒ８に基づいて cos近似式の振幅ｂ０を最小二乗法による算出する処理が行われる。具体的には次式(6) により求められる。この式(6) の詳細も、式(5) と同様、本願出願人による特願２００２−１２３８６８号に係る出願明細書を参照されたい。
ｂ０ ＝ Ｅ・Ｋｃ・sinθ・sin(φｃ)・・・(6)
【００３６】
このように sin相の振幅ａ０と cos相の振幅ｂ０とが式(5) 、(6) に示すように表されることから、温度依存成分である位相ずれφは次式(7) により求めることができる。つまり、ステップＳ１０７では、 sin相の振幅ａ０と cos相の振幅ｂ０とに基づいて、次式(7) により位相ずれφを算出する処理が行われる。
φ ＝ tan-1（ｂ０／ａ０） ・・・(7)
【００３７】
ステップＳ１０７により位相ずれφが算出されると、続くステップＳ１０９により、位相ずれφに基づいて温度Ｔ１を算出する処理が行われる。具体的には、位相ずれφと温度Ｔ１の直線の近似式を用いるか、あるいは予め作成されている変換テーブルやマップを用いることにより、位相ずれφを温度Ｔ１に変換する。
【００３８】
これにより、レゾルバ１５ｓ等から出力される出力信号Ｓｓ、Ｓｃに基づいて、レゾルバ１５ｓ等あるいはその周囲の温度Ｔ１を求めることができるので、レゾルバ１５ｓ等に近接したところに位置するモータＭの初期温度を検出することができる。つまり、レゾルバ１５ｓ等の温度とモータＭの温度との間に差がない場合、例えば、長期間停止後のエンジン始動時やデッドソーク時等の雰囲気温度の上昇時には、図７(A) に示す第２角度センサ１６のレゾルバ１６ｓから出力される出力信号Ｓｓ、Ｓｃに基づくものであれば、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０９による各処理により得られた温度Ｔ１（図７(A) では９０℃）がそのままモータＭの温度として検出される（図７(A) に示す□（白四角）印）。
【００３９】
一方、例えば、エンジン停止後間もないエンジンの再始動時等においては、熱容量の比較的大きなモータＭに対し熱容量の小さいレゾルバ１５ｓ等の方が急速に冷め易くまた熱し易いので、レゾルバ１５ｓ等から出力される出力信号Ｓｓ、Ｓｃに基づくレゾルバ１５ｓ等あるいはその周囲の温度Ｔ１の算出だけでは、当該モータＭの温度を正確に求めることはできない。そのため、次に説明するステップＳ１１３〜ステップＳ１１７による各処理が必要となる。
【００４０】
そこで、ステップＳ１１１により、放熱量の演算が必要であるか否かを判断し、必要であると判断されれば（Ｓ１１１でＹｅｓ）、ステップＳ１１３に処理を移行、また必要であると判断されなければ（Ｓ１１１でＮｏ）、ステップＳ１０９で求めた温度Ｔ１をモータＭの温度とし、一連の本モータ温度演算処理１を終了する。
【００４１】
ステップＳ１１３では、モータＭの実電流IA と電圧指令値Ｖ* とに基づいて、モータ消費電力Ｐｍを算出する処理が行われる。そして、ステップＳ１１５により、モータ消費電力Ｐｍに基づいて温度ＴＰｍを算出する処理が行われる。このステップＳ１１５による処理は、モータ消費電力Ｐｍと温度データＴＰｍの直線の近似式を用いるか、あるいは予め作成されている変換テーブルやマップを用いることにより、モータ消費電力Ｐｍを温度ＴＰｍに変換する。
【００４２】
ステップＳ１１５により温度ＴＰｍが算出されると、続くステップＳ１１７により放熱量の演算も含めた温度Ｔ１’が算出される。即ち、ステップＳ１１７では、ステップＳ１０９で求めた温度Ｔ１（例えば図７(B) では７０℃）とステップＳ１１５で求めた温度ＴＰｍ（例えば図７(B) では２０℃）との和（Ｔ１’＝Ｔ１＋ＴＰｍ（例えば図７(B) では９０℃＝７０℃＋２０℃））によって、放熱量の演算も含めた温度Ｔ１’がモータＭの温度として検出される（図７(B) に示す□（白四角）印）。
【００４３】
このように、図４に示すモータ温度演算処理１では、前述した式(3) のφｓおよび式(4) のφｃに基づいて、レゾルバ１５ｓ等の出力信号Ｓｓ、Ｓｃからレゾルバ１５ｓ等の温度あるいはその周囲の温度を求めることができる。そのため、温度センサを用いることなく、レゾルバ１５ｓ等およびその周囲の温度、ひいてはモータＭの温度を、正確に検出することができる。
【００４４】
次に、モータ温度演算処理２を図５および図７に基づいて説明する。
図５に示すモータ温度演算処理２は、前述した式(3) のＫｓおよび式(4) のＫｃに基づいて、レゾルバ１５ｓ等の出力信号Ｓｓ、Ｓｃからレゾルバ１５ｓ等の温度あるいはその周囲の温度を求めることにより、モータＭの温度Ｔ２を検出するものである。
【００４５】
図５に示すように、モータ温度演算処理２では、所定の初期化処理の後、まずステップＳ２０１により、レゾルバ１５ｓ等から出力される出力信号ＳｓをＡ／Ｄ変換器を介して取得しディジタル値Ｇ１、また出力信号ＳｃをＡ／Ｄ変換器を介して取得しディジタル値Ｇ２を得る処理が行われる。
【００４６】
続くステップＳ２０３では、ステップＳ２０１により取得したディジタル値Ｇ１、Ｇ２に基づいて、次式(8) によりレゾルバ１５ｓ等の回転子の回転角θを算出する処理が行われる。
θ ＝ tan-1（Ｇ１／Ｇ２） ・・・(8)
【００４７】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０３により算出した回転角θの判定処理が行われる。即ち、回転角θが、４５°＜θ＜１３５°または２２５°＜θ＜３１５°の場合には（Ｓ２０５でＹｅｓ）、ステップＳ２０７に処理を移行し、そうでない場合には（Ｓ２０５でＮｏ）、ステップＳ２０９に処理を移行する。
【００４８】
ステップＳ２０７では、次式(9) により変圧比変化Ｋ１／Ｋ０を算出する。
Ｋ１／Ｋ０ ＝ Ｇ１／Ｇ３ ・・・(9)
ここでＧ３は、予め測定により得ている基準式である次式(10)に、測定時のωｔの値であるωｔ１および測定時のθの値であるθ１を代入した基準値である。
Ｇｓ ＝ Ｅ・Ｋｓ・sin（ωｔ＋φｓ）・sin（θ） ・・・(10)
【００４９】
ステップＳ２０９でも、ステップＳ２０７と同様に、次式(11)により変圧比変化Ｋ１／Ｋ０を算出する。
Ｋ１／Ｋ０ ＝ Ｇ２／Ｇ４ ・・・(11)
ここでＧ４は、予め測定により得ている基準式である次式(12)に、測定時のωｔの値であるωｔ１および測定時のθの値であるθ１を代入した基準値である。
Ｇｃ ＝ Ｅ・Ｋｃ・sin（ωｔ＋φｃ）・cos（θ） ・・・(12)
【００５０】
次のステップ２１１では、ステップＳ２０７あるいはステップＳ２０９により求めた変圧比変化Ｋ１／Ｋ０に基づいて温度Ｔ２を算出する処理が行われる。具体的には、変圧比変化Ｋ１／Ｋ０と温度Ｔ２の直線の近似式を用いるか、あるいは予め作成されている変換テーブルやマップを用いることにより、変圧比変化Ｋ１／Ｋ０を温度Ｔ２に変換する。
【００５１】
これにより、レゾルバ１５ｓ等から出力される出力信号Ｓｓ、Ｓｃに基づいて、レゾルバ１５ｓ等あるいはその周囲の温度Ｔ２を求めることができる。したがって、レゾルバ１５ｓ等に近接したところに位置するモータＭの初期温度を検出することができる。このことは、図４に示すステップＳ１０９のところで、図７(A) を参照して既に説明したのと同様に、レゾルバ１５ｓ等の温度とモータＭの温度との間に差がない場合には、ステップＳ２０１〜ステップＳ２１１による各処理により得られた温度Ｔ２（図７(A) では９０℃）がそのままモータＭの温度として検出される（図７(A) に示す□（白四角）印）。
【００５２】
一方、例えば、エンジン停止後間もないエンジンの再始動時等においては、熱容量の比較的大きなモータＭに対し熱容量の小さいレゾルバ１５ｓ等の方が急速に冷め易くまた熱し易いので、レゾルバ１５ｓ等から出力される出力信号Ｓｓ、Ｓｃに基づくレゾルバ１５ｓ等あるいはその周囲の温度Ｔ１の算出だけでは、当該モータＭの温度を正確に求めることはできない。そのため、ステップＳ２１５〜ステップＳ２１９による各処理が必要となるが、これらの処理は、図４に示すステップＳ１１３〜ステップＳ１１７による各処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５３】
ステップＳ２１３により、放熱量の演算が必要であるか否かを判断し、必要であると判断されれば（Ｓ２１３でＹｅｓ）、ステップＳ２１５に処理を移行してステップＳ２１５〜Ｓ２１９の各処理を行う。また必要であると判断されなければ（Ｓ２１３でＮｏ）、ステップＳ２１１で求めた温度Ｔ２をモータＭの温度とし、一連の本モータ温度演算処理２を終了する。
【００５４】
このように、図５に示すモータ温度演算処理２では、前述した式(3) のＫｓおよび式(4) のＫｃに基づいて、レゾルバ１５ｓ等の出力信号Ｓｓ、Ｓｃからレゾルバ１５ｓ等の温度あるいはその周囲の温度を求めることができる。そのため、図４に示すモータ温度演算処理１により、前述した式(3) のφｓおよび式(4) のφｃに基づいてモータＭの温度Ｔ１を検出するだけでなく、ＫｓおよびＫｃに基づいてもモータＭの温度Ｔ２を検出することにより、異なる側面から二重にモータＭの温度を求めて検出することができる。したがって、温度センサを用いることなく、レゾルバ１５ｓ等およびその周囲の温度、ひいてはモータＭの温度を、さらに正確に検出することができる。
【００５５】
続いて、モータ温度演算処理３を図１、図６および図７に基づいて説明する。図６に示すモータ温度演算処理３は、図４を参照して説明したモータ温度演算処理１または図５を参照して説明したモータ温度演算処理２により、モータＭから離隔して位置するレゾルバ１６ｓの第１レゾルバ温度Ｔφｓを求め、同様にモータ温度演算処理２またはモータ温度演算処理３により、レゾルバ１６ｓとモータＭとの間に位置するレゾルバ１９ｓの第２レゾルバ温度Ｔφｍを求めることによって、第１レゾルバ温度Ｔφｓ、第２レゾルバ温度Ｔφｍおよびレゾルバ１６ｓ、１９ｓ、モータＭの３者間の熱伝導距離に基づいて、モータＭの温度Ｔ３を検出するものである。
【００５６】
図６に示すように、モータ温度演算処理３では、所定の初期化処理の後、まずステップＳ３０１により、第１レゾルバ温度Ｔφｓを算出する処理が行われる。即ち、図１に示すように、モータＭから離れて位置するレゾルバ１６ｓの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度Ｔφｓを、前述したモータ温度演算処理１のステップＳ１０１〜Ｓ１０９またはモータ温度演算処理２のステップＳ２０１〜Ｓ２１１により算出する処理を行う。これにより、例えば、図７(A) 、(B) に示すような●（黒丸）印の第１レゾルバ温度Ｔφｓが得られる。
【００５７】
次のステップＳ３０３では、第２レゾルバ温度Ｔφｍを算出する処理が行われる。即ち、図１に示すように、レゾルバ１６ｓとモータＭとの間に位置するレゾルバ１９ｓの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度Ｔφｍを、前述したモータ温度演算処理１のステップＳ１０１〜Ｓ１０９またはモータ温度演算処理２のステップＳ２０１〜Ｓ２１１により算出する処理を行う。これにより、例えば、図７(A) 、(B) に示すような▲（黒三角）印の第２レゾルバ温度Ｔφｍが得られる。
【００５８】
続くステップＳ３０５では、ステップＳ３０１で算出した第１レゾルバ温度ＴφｓとステップＳ３０３で算出した第２レゾルバ温度Ｔφｍとに基づいて、モータＭの温度Ｔ３を算出する処理が行われる。具体的には、例えば、レゾルバ１６ｓとレゾルバ１９ｓとの間における単位熱伝導距離当たりの温度傾斜ΔＴを次式(13)により算出し、さらに次式(14)に示すように、レゾルバ１９ｓとモータＭとの熱伝導距離ｄ２に換算した温度増減を第２レゾルバ温度Ｔφｍに加える演算を行うことによりモータＭの温度Ｔ３を算出する。
ΔＴ ＝ （Ｔφｓ−Ｔφｍ）／ｄ１ ・・・(13)
Ｔ３ ＝ ΔＴ・ｄ２＋Ｔφｍ ・・・(14)
ここで、ｄ１はレゾルバ１６ｓとレゾルバ１９ｓとの間の熱伝導距離、ｄ２はレゾルバ１９ｓとモータＭとの間の熱伝導距離である。
【００５９】
また、上式(13)、(14)によることなく、第１レゾルバ温度Ｔφｓ、第２レゾルバ温度Ｔφｍおよびレゾルバ１６ｓ、１９ｓ、モータＭの３者間の熱伝導距離（ｄ１＋ｄ２）から、近似式あるいは予め作成されている変換テーブルやマップを用いることにより、モータＭの温度Ｔ３を求めてもよい。
【００６０】
これにより、図７(A) 、(B) に示すように、第１レゾルバ温度Ｔφｓ（同図中●（黒丸）印）および第２レゾルバ温度Ｔφｍ（同図中▲（黒三角）印）から、モータＭの温度Ｔ３（同図中○（白丸）印）を求めることができる。そのため、図７(A) に示すような、レゾルバ１６ｓ、１９ｓの温度とモータＭの温度との間に差がない場合、例えば、長期間停止後のエンジン始動時やデッドソーク時等の雰囲気温度の上昇時であっても、図４、５を参照して説明したモータ温度演算１、２の場合には（図７(A) に示す□（白四角）印による９０℃）よりも、さらに正確にモータＭの温度あるいはその周囲の温度を検出することができる（図７(A) に示す○（白丸）印による７０℃）。
【００６１】
また例えば、エンジン停止後間もないエンジンの再始動時等においては、熱容量の比較的大きなモータＭに対し熱容量の小さいレゾルバ１６ｓ、１９ｓの方が急速に冷め易くまた熱し易いので、レゾルバ１６ｓ、１９ｓから出力される出力信号Ｓｓ、Ｓｃに基づくレゾルバ１６ｓ、１９ｓあるいはその周囲の温度Ｔ１、Ｔ２の算出だけでは、当該モータＭの温度を正確に求めることはできないときであっても、図４、５を参照して説明したモータ温度演算１、２の場合（図７(B) に示す□（白四角）印による９０℃）よりも、さらに正確にモータＭの温度あるいはその周囲の温度を検出することができる（図７((B) に示す○（白丸）印による８０℃）。
【００６２】
以上説明したように、電気式動力舵取装置１０では、ステップＳ３０１により、操舵トルクを検出するレゾルバ１６ｓの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度Ｔφｓを図４に示すモータ温度演算処理１または図５に示すモータ温度演算処理２により求め、ステップＳ３０３により、モータＭのモータ回転角θM を検出するレゾルバ１９ｓの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度Ｔφｍを図４に示すモータ温度演算処理１または図５に示すモータ温度演算処理２により求め、ステップＳ３０５により、第１レゾルバ温度Ｔφｓ、第２レゾルバ温度Ｔφｍおよびレゾルバ１６ｓ、１９ｓ、モータＭの３者間の熱伝導距離に基づいて、モータＭの温度Ｔ３を求める。これにより、例えば、レゾルバ１６ｓとレゾルバ１９ｓとの間における単位熱伝導距離当たりの温度傾斜ΔＴを上式(13)により算出し、さらに上式(14)に示すように、レゾルバ１９ｓとモータＭとの熱伝導距離ｄ２に換算した温度増減を第２レゾルバ温度Ｔφｍに加える演算を行うことによりモータＭの温度Ｔ３を算出するので、モータＭの温度Ｔ３を容易かつ正確に求めることができる。したがって、温度センサを用いることなく、モータＭの温度を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気式動力舵取装置の主な構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＥＣＵおよびモータ駆動回路の主な構成を示すブロック図である。
【図３】ＥＣＵとレゾルバとの接続構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵにより実行されるモータ温度演算処理１の流れを示すフローチャートである。
【図５】本実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵにより実行されるモータ温度演算処理２の流れを示すフローチャートである。
【図６】本実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵにより実行されるモータ温度演算処理３の流れを示すフローチャートである。
【図７】レゾルバ１６ｓ、レゾルバ１９ｓおよびモータＭの温度関係を３者間の熱伝導距離により示した説明図である。
【符号の説明】
１０ 電気式動力舵取装置
１１ ステアリングホイール
１５ 第１角度センサ
１６ 第２角度センサ
１５ｓ レゾルバ
１６ｓ レゾルバ（第１のレゾルバ）
１９ モータ回転角センサ
１９ｓ レゾルバ（第２のレゾルバ）
２０ ＥＣＵ
３０ ＣＰＵ（第１レゾルバ温度検出手段、第２レゾルバ温度検出手段、モータ温度検出手段）
Ｍ モータ（アクチュエータ）
θ1 、θ2 操舵角
θM モータ回転角（制御角度）
Ｓ３０１（第１ステップ、第１レゾルバ温度検出手段）
Ｓ３０３（第２ステップ、第２レゾルバ温度検出手段）
Ｓ３０５（第３ステップ、モータ温度検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの温度検出方法および電気式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
サーミスタ等の温度センサを用いることなく、アクチュエータの温度を検出するものとして、例えば、特開平１０−１００９１３号公報に開示される「電動パワーステアリング装置の制御装置」がある。これは、操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータにより発生させて操舵をアシストする電気式動力舵取装置において、操舵トルクを検出するトルクセンサによって当該モータの巻線温度を推定するものである。
【０００３】
ところが、このような電気式動力舵取装置に用いられるトルクセンサの場合、トーションバー等のねじれ量をセンサリングと電磁結合するセンサコイルのインダクタンス変化量として測定することによりトルクを検出し得る構成を採ることが多い（特開２０００−１４６７２２号公報による「トルクセンサ」参照）。そのため、このような１コイル構成のトルクセンサにより操舵角を検出しようとしても相対的な操舵角を検出し得るにとどまることから、トルク検出に加えて絶対角の検出も求められるアプリケーションにおいては、このようなトルクセンサに代わって、絶対角度も検出可能なレゾルバが用いられるようになってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように１コイル構成のトルクセンサに代わってレゾルバが用いられるようになると、今度は温度を測定する温度センサやその温度検出回路が別個に必要となる。そのため、レゾルバによりトルクや角度を検出するような構成を採ると、部品点数の増加に伴う製品コストの増大や故障発生率の上昇を招くという新たな問題を生じる。
【０００５】
また、前述したような１コイル構成のトルクセンサを電気式動力舵取装置に用いる場合には、操舵トルクを検出する必要から、通常、ステアリングホイールの近傍に設けられる反面、アシスト力を発生するモータから物理的に離れたところに位置する構成を採る場合が多い。そのため、温度検出の対象となる当該モータから離れたところにあるトルクセンサを用いて温度を検出しようとすると、ある程度の検出誤差が発生し得るという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、温度センサを用いることなく、アクチュエータやモータの温度を正確に検出し得るアクチュエータの温度検出方法および電気式動力舵取装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１のアクチュエータの温度検出方法では、レゾルバにより制御角度を検出されるアクチュエータの温度を検出するアクチュエータの温度検出方法であって、前記アクチュエータから離隔して位置する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を、請求項１に記載の式 (1) 、 (2) により表したとき、式 (1) のφｓおよび式 (2) のφｃに基づいて、前記 sin 相の振幅ａ０および前記 cos 相の振幅ｂ０を算出し、これらの振幅ａ０、ｂ０から算出される位相ずれφと温度との関係から、当該第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を、求める第１ステップと、前記第１のレゾルバと前記アクチュエータとの間に位置する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を上式 (1) 、 (2) により表したとき、上式 (1) のφｓおよび上式 (2) のφｃに基づいて、前記 sin 相の振幅ａ０および前記 cos 相の振幅ｂ０を算出し、これらの振幅ａ０、ｂ０から算出される位相ずれφと温度との関係から、当該第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を、求める第２ステップと、「前記第１ステップによる第１レゾルバ温度」、「前記第２ステップによる第２レゾルバ温度」および「前記第１、第２のレゾルバ、前記アクチュエータの３者間の熱伝導距離」に基づいて、前記アクチュエータの温度を求める第３ステップと、を含むことを技術的特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明では、第１ステップにより、アクチュエータから離隔して位置する第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を求め、第２ステップにより、第１のレゾルバとアクチュエータとの間に位置する第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を求め、第３ステップにより、第１レゾルバ温度、第２レゾルバ温度および第１、第２のレゾルバ、アクチュエータの３者間の熱伝導距離に基づいて、アクチュエータの温度を求める。これにより、第１レゾルバ温度および第２レゾルバ温度といった２箇所の温度データと、第１、第２のレゾルバ、アクチュエータの３者間の熱伝導距離とに基づいてアクチュエータの温度を求めることから、３者間の単位熱伝導距離当たりの温度傾斜に求めることにより、アクチュエータの温度を容易かつ正確に求めることができる。したがって、温度センサを用いることなく、アクチュエータの温度を正確に検出することができる。
【０００９】
また、請求項２のレゾルバにより制御角度を検出されるアクチュエータの温度を検出するアクチュエータの温度検出方法であって、前記アクチュエータから離隔して位置する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を、請求項２に記載の式 (1) 、 (2) により表したとき、式 (1) のＫｓまたは式 (2) のＫｃに基づいて、前記Ｋｓの変化と温度との関係または前記Ｋｃの変化と温度との関係から、当該第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を、求める第１ステップと、前記第１のレゾルバと前記アクチュエータとの間に位置する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を上式 (1) 、 (2) により表したとき、上式 (1) のＫｓまたは上式 (2) のＫｃに基づいて、前記Ｋｓの変化と温度との関係または前記Ｋｃの変化と温度との関係から、当該第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を、求める第２ステップと、「前記第１ステップによる第１レゾルバ温度」、「前記第２ステップによる第２レゾルバ温度」および「前記第１、第２のレゾルバ、前記アクチュエータの３者間の熱伝導距離」に基づいて、前記アクチュエータの温度を求める第３ステップと、を含むことを技術的特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明では、第１ステップにより、アクチュエータから離隔して位置する第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を求め、第２ステップにより、第１のレゾルバとアクチュエータとの間に位置する第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を求め、第３ステップにより、第１レゾルバ温度、第２レゾルバ温度および第１、第２のレゾルバ、アクチュエータの３者間の熱伝導距離に基づいて、アクチュエータの温度を求める。これにより、第１レゾルバ温度および第２レゾルバ温度といった２箇所の温度データと、第１、第２のレゾルバ、アクチュエータの３者間の熱伝導距離とに基づいてアクチュエータの温度を求めることから、３者間の単位熱伝導距離当たりの温度傾斜に求めることにより、アクチュエータの温度を容易かつ正確に求めることができる。したがって、温度センサを用いることなく、アクチュエータの温度を正確に検出することができる。
【００１１】
さらに、請求項３の電気式動力舵取装置では、操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータにより発生させて操舵をアシストする電気式動力舵取装置であって、前記操舵状態を検出する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を、請求項２に記載の式 (1) 、 (2) により表したとき、式 (1) のφｓおよび式 (2) のφｃに基づいて、前記 sin 相の振幅ａ０および前記 cos 相の振幅ｂ０を算出し、これらの振幅ａ０、ｂ０から算出される位相ずれφと温度との関係から、当該第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を、求める第１レゾルバ温度検出手段と、前記モータの回転状態を検出する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を上式 (1) 、 (2) により表したとき、上式 (1) のφｓおよび上式 (2) のφｃに基づいて、前記 sin 相の振幅ａ０および前記 cos 相の振幅ｂ０を算出し、これらの振幅ａ０、ｂ０から算出される位相ずれφと温度との関係から、当該第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を、求める第２レゾルバ温度検出手段と、「前記第１レゾルバ温度検出手段による第１レゾルバ温度」、「前記第２レゾルバ温度検出手段による第２レゾルバ温度」および「前記第１、第２のレゾルバ、前記モータの３者間の熱伝導距離」に基づいて、前記モータの温度を求めるモータ温度検出手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明では、第１レゾルバ温度検出手段により、操舵状態を検出する第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を求め、第２レゾルバ温度検出手段により、モータの回転状態を検出する第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を求め、モータ温度検出手段により、第１レゾルバ温度、第２レゾルバ温度および第１、第２のレゾルバ、モータの３者間の熱伝導距離に基づいて、モータの温度を求める。これにより、第１レゾルバ温度および第２レゾルバ温度といった２箇所の温度データと、第１、第２のレゾルバ、モータの３者間の熱伝導距離とに基づいてモータの温度を求めることから、３者間の単位熱伝導距離当たりの温度傾斜に求めることにより、モータの温度を容易かつ正確に求めることができる。したがって、温度センサを用いることなく、モータの温度を正確に検出することができる。
【００１３】
また、請求項４の電気式動力舵取装置では、操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータにより発生させて操舵をアシストする電気式動力舵取装置であって、前記操舵状態を検出する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を、請求項４に記載の式 (1) 、 (2) により表したとき、式 (1) のＫｓまたは式 (2) のＫｃに基づいて、前記Ｋｓの変化と温度との関係または前記Ｋｃの変化と温度との関係から、当該第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を、求める第１レゾルバ温度検出手段と、前記モータの回転状態を検出する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を上式 (1) 、 (2) により表したとき、上式 (1) のＫｓまたは上式 (2) のＫｃに基づいて、前記Ｋｓの変化と温度との関係または前記Ｋｃの変化と温度との関係から、当該第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を、求める第２レゾルバ温度検出手段と、「前記第１レゾルバ温度検出手段による第１レゾルバ温度」、「前記第２レゾルバ温度検出手段による第２レゾルバ温度」および「前記第１、第２のレゾルバ、前記モータの３者間の熱伝導距離」に基づいて、前記モータの温度を求めるモータ温度検出手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明では、第１レゾルバ温度検出手段により、操舵状態を検出する第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を求め、第２レゾルバ温度検出手段により、モータの回転状態を検出する第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を求め、モータ温度検出手段により、第１レゾルバ温度、第２レゾルバ温度および第１、第２のレゾルバ、モータの３者間の熱伝導距離に基づいて、モータの温度を求める。これにより、第１レゾルバ温度および第２レゾルバ温度といった２箇所の温度データと、第１、第２のレゾルバ、モータの３者間の熱伝導距離とに基づいてモータの温度を求めることから、３者間の単位熱伝導距離当たりの温度傾斜に求めることにより、モータの温度を容易かつ正確に求めることができる。したがって、温度センサを用いることなく、モータの温度を正確に検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレゾルバを用いた温度検出方法、アクチュエータの温度検出方法および電気式動力舵取装置の実施形態について図を参照して説明する。なお、以下の各実施形態では、本発明の電気式動力舵取装置を自動車等の車両の電気式動力舵取装置に適用した例を挙げて説明する。
【００１６】
まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置１０の主な構成を図１に基づいて説明する。図１に示すように、電気式動力舵取装置１０は、主に、ステアリングホイール１１、ステアリング軸１２、ピニオン軸１３、トーションバー１４、第１角度センサ１５用のレゾルバ１５ｓ、第２角度センサ１６用のレゾルバ１６ｓ、減速機１７、ラックピニオン１８、モータ回転角センサ１９用のレゾルバ１９ｓ、モータＭ、ＥＣＵ２０等から構成されており、ステアリングホイール１１による操舵状態を検出し、その操舵状態に応じたアシスト力をモータＭにより発生させて運転者による操舵をアシストするものである。なお、ラックピニオン１８の両側には、それぞれタイロッド等を介して図略の車輪が連結されている。
【００１７】
即ち、ステアリングホイール１１にはステアリング軸１２の一端側が連結され、このステアリング軸１２の他端側にはトーションバー１４の一端側が連結されている。またこのトーションバー１４の他端側にはピニオン軸１３の一端側が連結され、このピニオン軸１３の他端側にはラックピニオン１８のピニオンギアが連結されている。またステアリング軸１２およびピニオン軸１３には、それぞれの回転角（操舵角θ1 、θ2 ）を絶対的に検出可能なレゾルバ１５ｓ、１６ｓがそれぞれ設けられており、各々ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。
【００１８】
これにより、ステアリング軸１２とピニオン軸１３とをトーションバー１４により相対回転可能に連結することができるとともに、ステアリング軸１２の回転角（操舵角θ1 ）をレゾルバ１５ｓによる第１角度センサ１５によって、またピニオン軸１３の回転角（操舵角θ2 ）をレゾルバ１６ｓによる第２角度センサ１６によって、それぞれ検出することができる。そのため、ステアリング軸１２の回転角を第１角度センサ１５によって操舵角θ1 として検出することができるとともに、第１角度センサ１５によるステアリング軸１２の操舵角θ1 と第２角度センサ１６によるピニオン軸１３の操舵角θ2 との角度差（または偏差）や、角度比等からトーションバー１４のねじれ量（操舵トルクに対応するもの）をねじれ角として検出することができる。
【００１９】
また、このピニオン軸１３の途中には、モータＭにより発生する駆動力を所定の減速比で伝達する減速機１７が図略のギアを介して噛合されており、当該減速機１７介してモータＭの駆動力、つまりアシスト力をピニオン軸１３に伝え得るように構成されている。さらにこのモータＭにも、その回転角（モータ回転角θM ）を検出し得るレゾルバ１９ｓによるモータ回転角センサ１９が設けられており、このレゾルバ１９ｓもＥＣＵ２０に電気的に接続されている。
【００２０】
なお、電気式動力舵取装置１０に用いられるレゾルバ１５ｓ、１６ｓ、１９ｓ（以下「レゾルバ１５ｓ等」という。）は、いずれも、１相の励磁コイルに励磁信号を与えることにより、２相の出力コイルから検出角度（電気角）に応じたレゾルバ出力信号を得ることができる構成を採る、いわゆる１相励磁２相出力（電圧検出）型のものである。
【００２１】
即ち、レゾルバ１５ｓ等は、回転子に固定された１相の励磁コイルと、電気角が９０度ずれるように巻回された２相の出力コイルとにより構成され、当該回転子は２相の出力コイルに対して回転可能に支持されている。そして、励磁コイルの一端は接地され、他端は後述するＡＭＰ３２を介してＣＰＵ３０に電気的に接続されている。また２相の出力コイルは、それぞれの一端がともに接地され、それぞれの他端は独立して出力信号を出力し得るように、後述するＡＭＰ３４、３６を介してＣＰＵ３０のＡ／Ｄ変換器に電気的に接続されている。
【００２２】
レゾルバ１５ｓ等をこのように構成することにより、ＣＰＵ３０により生成され、ＡＭＰ３２を介して出力される励磁信号は、励磁コイルに入力されるため、２相の出力コイルはそれぞれ励磁され、出力信号ＳＳ、ＳＣが誘起される。この出力信号は、次の式(3) 、(4) のように表すことができるので、当該出力信号がＡＭＰ３４、３６およびＡ／Ｄ変換器を介してＣＰＵ３０に入力されることで、ＣＰＵ３０による所定の演算処理により回転子の回転角度（電気角）θ、即ち、検出対象の回転角を演算することができる。
【００２３】
Ｓｓ ＝ Ｅ・Ｋｓ・sinθ・sin(ωｔ＋φｓ)＋Ｂｓ・・・(3)
Ｓｃ ＝ Ｅ・Ｋｃ・cosθ・sin(ωｔ＋φｃ)＋Ｂｃ・・・(4)
なお、上式(3) 、(4) において、Ｓｓは sin相における出力信号電圧、Ｓｃは cos相における出力信号電圧、Ｅは励磁信号の振幅、Ｋｓは sin相における励磁コイルと出力コイルとの間の変圧比、Ｋｃは cos相における励磁コイルと出力コイルとの間の変圧比、θは電気角、ωは励磁信号の角速度、ｔは時間、φｓは sin相における励磁コイルと出力コイルとの位相ずれ、φｃは cos相における励磁コイルと出力コイルとの位相ずれ、Ｂｓは sin相における出力信号のオフセット電圧、Ｂｃは cos相における出力信号のオフセット電圧である。
【００２４】
次に、電気式動力舵取装置１０を構成するＥＣＵ２０等の電気的構成および動作を図２および図３に基づいて説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ２０は、主に、第１角度センサ１５、第２角度センサ１６、アシストトルク決定手段２１、電流制御手段２３、モータ回転角センサ１９等により構成されており、具体的には図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器を内蔵したＣＰＵ３０（マイクロコンピュータ）、ＡＭＰ３２、３４、３６や図略のメモリ、各種インタフェイス回路等から構成されている。
【００２５】
なお、これらのＡＭＰ３２、３４、３６は、電圧または電流を増幅する機能を有する緩衝増幅器で、レゾルバ１５ｓ等とＣＰＵ３０との間に介在している。これにより、ＡＭＰ３２はＣＰＵ３０の出力ポートＰｏからレゾルバ１５ｓ等に出力される１相励磁信号を増幅する役割を果たし、またＡＭＰ３４、３６はレゾルバ１５ｓ等からＣＰＵ３０のＡ／Ｄ変換器に入力される２相レゾルバ出力信号を増幅する役割を果たしている。
【００２６】
これにより、レゾルバ１５ｓ等により検出された電気角（検出角度）、即ち操舵角θ1 、θ2 、モータ回転角θM は、２相レゾルバ出力信号としてそれぞれＥＣＵ２０に入力されるため、ＥＣＵ２０では後述するようにＣＰＵ３０によりこれらの各２相レゾルバ出力信号に基づいて操舵角θ1 、θ2 、モータ回転角θM をそれぞれ算出する。そして、これらの算出された操舵角θ1 、θ2 、モータ回転角θM に基づいて、モータＭにより発生させるアシスト力を次述するように決定する。
【００２７】
第１角度センサ１５は、図１に示すレゾルバ１５ｓの出力に基づき操舵角θ1 を検出する。同様に、第２角度センサ１６は、レゾルバ１６ｓの出力に基づき操舵角θ2 を検出する。
アシストトルク決定手段２１は、第１角度センサ１５により検出された操舵角θ1 と第２角度センサ１６により検出された操舵角θ2 とに基づいて、モータＭにより発生させるアシスト力を決定するものである。例えば、操舵角θ1 、θ2 の角度差（または偏差）や角度比等に対応して予め設定されたアシスト電流指令ＩA *のマップや所定の演算処理等によって、アシスト電流指令ＩA *を求めている。
【００２８】
電流制御手段２３は、アシストトルク決定手段２１により決定されたアシスト電流指令ＩA *をモータＭに流れる実電流ＩA 、および、モータ回転角センサ１９にて検出されたモータＭのモータ回転角θM に基づいて、電圧に変換して電圧指令Ｖ* を出力するものである。即ち、電流制御手段２３では、電流センサ２７により検出されたモータＭに流れる実電流ＩA を負帰還させることによって目標とする電圧指令Ｖ* を出力するように制御している。
【００２９】
モータ駆動手段２５は、ＰＷＭ回路２４とスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４とにより構成されている。ＰＷＭ回路２４は、ＥＣＵ２０とは異なるハードウェアにより実現されるパルス幅変調回路で、電流制御手段２３から出力される電圧指令Ｖ* に応じたパルス幅をもつパルス信号をＵ相、Ｖ相ごとに出力し得るように構成されている。これにより、出力側に接続されるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の各ゲートに対応するＵ相、Ｖ相のパルス信号を与えることができるので、パルス幅に応じてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオンオフ動作させることにより、任意にモータＭを駆動制御することができる。
【００３０】
以上から、電気式動力舵取装置１０は、第１角度センサ１５および第２角度センサ１６により操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータＭにより発生させて運転者による操舵をアシストすることができる。
【００３１】
次に、このような電気式動力舵取装置１０の操舵トルクおよび操舵角を検出する第２角度センサ１６のレゾルバ１６ｓ、またモータＭのモータ回転角を検出するモータ回転角センサ１９のレゾルバ１９ｓを用いて、当該モータＭの温度を演算して検出するモータ温度演算処理１〜３の例を図４〜図７に基づいて説明する。なお、以下説明するモータ温度演算処理１〜３は、いずれもＣＰＵ３０により実行されるプログラムにより演算処理されるものである。
【００３２】
まず、モータ温度演算処理１を図４および図７に基づいて説明する。
図４に示すモータ温度演算処理１は、前述した式(3) のφｓおよび式(4) のφｃに基づいて、レゾルバ１５ｓ等の出力信号Ｓｓ、Ｓｃからレゾルバ１５ｓ等の温度あるいはその周囲の温度を求めることにより、モータＭの温度Ｔ１を検出するものである。
【００３３】
図４に示すように、モータ温度演算処理１では、所定の初期化処理の後、まずステップＳ１０１により、レゾルバ１５ｓ等から出力される出力信号Ｓｓ、ＳｃをＡ／Ｄ変換器を介して取得しディジタル値Ｒ１〜Ｒ８を得る処理が行われる。この処理では、位相１２０°ごとに９点のディジタル値Ｒ１〜Ｒ８を得ている。
【００３４】
続くステップＳ１０３では、ステップＳ１０１により取得したディジタル値Ｒ１〜Ｒ８に基づいて sin近似式の振幅ａ０を最小二乗法による算出する処理が行われる。具体的には次式(5) により求められるが、その詳細は、本願出願人による特願２００２−１２３８６８号に係る出願明細書を参照されたい。
ａ０ ＝ Ｅ・Ｋｓ・sinθ・cos(φｓ)・・・(5)
【００３５】
次のステップＳ１０５では、ステップＳ１０１により取得したディジタル値Ｒ１〜Ｒ８に基づいて cos近似式の振幅ｂ０を最小二乗法による算出する処理が行われる。具体的には次式(6) により求められる。この式(6) の詳細も、式(5) と同様、本願出願人による特願２００２−１２３８６８号に係る出願明細書を参照されたい。
ｂ０ ＝ Ｅ・Ｋｃ・sinθ・sin(φｃ)・・・(6)
【００３６】
このように sin相の振幅ａ０と cos相の振幅ｂ０とが式(5) 、(6) に示すように表されることから、温度依存成分である位相ずれφは次式(7) により求めることができる。つまり、ステップＳ１０７では、 sin相の振幅ａ０と cos相の振幅ｂ０とに基づいて、次式(7) により位相ずれφを算出する処理が行われる。
φ ＝ tan-1（ｂ０／ａ０） ・・・(7)
【００３７】
ステップＳ１０７により位相ずれφが算出されると、続くステップＳ１０９により、位相ずれφに基づいて温度Ｔ１を算出する処理が行われる。具体的には、位相ずれφと温度Ｔ１の直線の近似式を用いるか、あるいは予め作成されている変換テーブルやマップを用いることにより、位相ずれφを温度Ｔ１に変換する。
【００３８】
これにより、レゾルバ１５ｓ等から出力される出力信号Ｓｓ、Ｓｃに基づいて、レゾルバ１５ｓ等あるいはその周囲の温度Ｔ１を求めることができるので、レゾルバ１５ｓ等に近接したところに位置するモータＭの初期温度を検出することができる。つまり、レゾルバ１５ｓ等の温度とモータＭの温度との間に差がない場合、例えば、長期間停止後のエンジン始動時やデッドソーク時等の雰囲気温度の上昇時には、図７(A) に示す第２角度センサ１６のレゾルバ１６ｓから出力される出力信号Ｓｓ、Ｓｃに基づくものであれば、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０９による各処理により得られた温度Ｔ１（図７(A) では９０℃）がそのままモータＭの温度として検出される（図７(A) に示す□（白四角）印）。
【００３９】
一方、例えば、エンジン停止後間もないエンジンの再始動時等においては、熱容量の比較的大きなモータＭに対し熱容量の小さいレゾルバ１５ｓ等の方が急速に冷め易くまた熱し易いので、レゾルバ１５ｓ等から出力される出力信号Ｓｓ、Ｓｃに基づくレゾルバ１５ｓ等あるいはその周囲の温度Ｔ１の算出だけでは、当該モータＭの温度を正確に求めることはできない。そのため、次に説明するステップＳ１１３〜ステップＳ１１７による各処理が必要となる。
【００４０】
そこで、ステップＳ１１１により、放熱量の演算が必要であるか否かを判断し、必要であると判断されれば（Ｓ１１１でＹｅｓ）、ステップＳ１１３に処理を移行、また必要であると判断されなければ（Ｓ１１１でＮｏ）、ステップＳ１０９で求めた温度Ｔ１をモータＭの温度とし、一連の本モータ温度演算処理１を終了する。
【００４１】
ステップＳ１１３では、モータＭの実電流IA と電圧指令値Ｖ* とに基づいて、モータ消費電力Ｐｍを算出する処理が行われる。そして、ステップＳ１１５により、モータ消費電力Ｐｍに基づいて温度ＴＰｍを算出する処理が行われる。このステップＳ１１５による処理は、モータ消費電力Ｐｍと温度データＴＰｍの直線の近似式を用いるか、あるいは予め作成されている変換テーブルやマップを用いることにより、モータ消費電力Ｐｍを温度ＴＰｍに変換する。
【００４２】
ステップＳ１１５により温度ＴＰｍが算出されると、続くステップＳ１１７により放熱量の演算も含めた温度Ｔ１’が算出される。即ち、ステップＳ１１７では、ステップＳ１０９で求めた温度Ｔ１（例えば図７(B) では７０℃）とステップＳ１１５で求めた温度ＴＰｍ（例えば図７(B) では２０℃）との和（Ｔ１’＝Ｔ１＋ＴＰｍ（例えば図７(B) では９０℃＝７０℃＋２０℃））によって、放熱量の演算も含めた温度Ｔ１’がモータＭの温度として検出される（図７(B) に示す□（白四角）印）。
【００４３】
このように、図４に示すモータ温度演算処理１では、前述した式(3) のφｓおよび式(4) のφｃに基づいて、レゾルバ１５ｓ等の出力信号Ｓｓ、Ｓｃからレゾルバ１５ｓ等の温度あるいはその周囲の温度を求めることができる。そのため、温度センサを用いることなく、レゾルバ１５ｓ等およびその周囲の温度、ひいてはモータＭの温度を、正確に検出することができる。
【００４４】
次に、モータ温度演算処理２を図５および図７に基づいて説明する。
図５に示すモータ温度演算処理２は、前述した式(3) のＫｓおよび式(4) のＫｃに基づいて、レゾルバ１５ｓ等の出力信号Ｓｓ、Ｓｃからレゾルバ１５ｓ等の温度あるいはその周囲の温度を求めることにより、モータＭの温度Ｔ２を検出するものである。
【００４５】
図５に示すように、モータ温度演算処理２では、所定の初期化処理の後、まずステップＳ２０１により、レゾルバ１５ｓ等から出力される出力信号ＳｓをＡ／Ｄ変換器を介して取得しディジタル値Ｇ１、また出力信号ＳｃをＡ／Ｄ変換器を介して取得しディジタル値Ｇ２を得る処理が行われる。
【００４６】
続くステップＳ２０３では、ステップＳ２０１により取得したディジタル値Ｇ１、Ｇ２に基づいて、次式(8) によりレゾルバ１５ｓ等の回転子の回転角θを算出する処理が行われる。
θ ＝ tan-1（Ｇ１／Ｇ２） ・・・(8)
【００４７】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０３により算出した回転角θの判定処理が行われる。即ち、回転角θが、４５°＜θ＜１３５°または２２５°＜θ＜３１５°の場合には（Ｓ２０５でＹｅｓ）、ステップＳ２０７に処理を移行し、そうでない場合には（Ｓ２０５でＮｏ）、ステップＳ２０９に処理を移行する。
【００４８】
ステップＳ２０７では、次式(9) により変圧比変化Ｋ１／Ｋ０を算出する。
Ｋ１／Ｋ０ ＝ Ｇ１／Ｇ３ ・・・(9)
ここでＧ３は、予め測定により得ている基準式である次式(10)に、測定時のωｔの値であるωｔ１および測定時のθの値であるθ１を代入した基準値である。
Ｇｓ ＝ Ｅ・Ｋｓ・sin（ωｔ＋φｓ）・sin（θ） ・・・(10)
【００４９】
ステップＳ２０９でも、ステップＳ２０７と同様に、次式(11)により変圧比変化Ｋ１／Ｋ０を算出する。
Ｋ１／Ｋ０ ＝ Ｇ２／Ｇ４ ・・・(11)
ここでＧ４は、予め測定により得ている基準式である次式(12)に、測定時のωｔの値であるωｔ１および測定時のθの値であるθ１を代入した基準値である。
Ｇｃ ＝ Ｅ・Ｋｃ・sin（ωｔ＋φｃ）・cos（θ） ・・・(12)
【００５０】
次のステップ２１１では、ステップＳ２０７あるいはステップＳ２０９により求めた変圧比変化Ｋ１／Ｋ０に基づいて温度Ｔ２を算出する処理が行われる。具体的には、変圧比変化Ｋ１／Ｋ０と温度Ｔ２の直線の近似式を用いるか、あるいは予め作成されている変換テーブルやマップを用いることにより、変圧比変化Ｋ１／Ｋ０を温度Ｔ２に変換する。
【００５１】
これにより、レゾルバ１５ｓ等から出力される出力信号Ｓｓ、Ｓｃに基づいて、レゾルバ１５ｓ等あるいはその周囲の温度Ｔ２を求めることができる。したがって、レゾルバ１５ｓ等に近接したところに位置するモータＭの初期温度を検出することができる。このことは、図４に示すステップＳ１０９のところで、図７(A) を参照して既に説明したのと同様に、レゾルバ１５ｓ等の温度とモータＭの温度との間に差がない場合には、ステップＳ２０１〜ステップＳ２１１による各処理により得られた温度Ｔ２（図７(A) では９０℃）がそのままモータＭの温度として検出される（図７(A) に示す□（白四角）印）。
【００５２】
一方、例えば、エンジン停止後間もないエンジンの再始動時等においては、熱容量の比較的大きなモータＭに対し熱容量の小さいレゾルバ１５ｓ等の方が急速に冷め易くまた熱し易いので、レゾルバ１５ｓ等から出力される出力信号Ｓｓ、Ｓｃに基づくレゾルバ１５ｓ等あるいはその周囲の温度Ｔ１の算出だけでは、当該モータＭの温度を正確に求めることはできない。そのため、ステップＳ２１５〜ステップＳ２１９による各処理が必要となるが、これらの処理は、図４に示すステップＳ１１３〜ステップＳ１１７による各処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５３】
ステップＳ２１３により、放熱量の演算が必要であるか否かを判断し、必要であると判断されれば（Ｓ２１３でＹｅｓ）、ステップＳ２１５に処理を移行してステップＳ２１５〜Ｓ２１９の各処理を行う。また必要であると判断されなければ（Ｓ２１３でＮｏ）、ステップＳ２１１で求めた温度Ｔ２をモータＭの温度とし、一連の本モータ温度演算処理２を終了する。
【００５４】
このように、図５に示すモータ温度演算処理２では、前述した式(3) のＫｓおよび式(4) のＫｃに基づいて、レゾルバ１５ｓ等の出力信号Ｓｓ、Ｓｃからレゾルバ１５ｓ等の温度あるいはその周囲の温度を求めることができる。そのため、図４に示すモータ温度演算処理１により、前述した式(3) のφｓおよび式(4) のφｃに基づいてモータＭの温度Ｔ１を検出するだけでなく、ＫｓおよびＫｃに基づいてもモータＭの温度Ｔ２を検出することにより、異なる側面から二重にモータＭの温度を求めて検出することができる。したがって、温度センサを用いることなく、レゾルバ１５ｓ等およびその周囲の温度、ひいてはモータＭの温度を、さらに正確に検出することができる。
【００５５】
続いて、モータ温度演算処理３を図１、図６および図７に基づいて説明する。図６に示すモータ温度演算処理３は、図４を参照して説明したモータ温度演算処理１または図５を参照して説明したモータ温度演算処理２により、モータＭから離隔して位置するレゾルバ１６ｓの第１レゾルバ温度Ｔφｓを求め、同様にモータ温度演算処理２またはモータ温度演算処理３により、レゾルバ１６ｓとモータＭとの間に位置するレゾルバ１９ｓの第２レゾルバ温度Ｔφｍを求めることによって、第１レゾルバ温度Ｔφｓ、第２レゾルバ温度Ｔφｍおよびレゾルバ１６ｓ、１９ｓ、モータＭの３者間の熱伝導距離に基づいて、モータＭの温度Ｔ３を検出するものである。
【００５６】
図６に示すように、モータ温度演算処理３では、所定の初期化処理の後、まずステップＳ３０１により、第１レゾルバ温度Ｔφｓを算出する処理が行われる。即ち、図１に示すように、モータＭから離れて位置するレゾルバ１６ｓの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度Ｔφｓを、前述したモータ温度演算処理１のステップＳ１０１〜Ｓ１０９またはモータ温度演算処理２のステップＳ２０１〜Ｓ２１１により算出する処理を行う。これにより、例えば、図７(A) 、(B) に示すような●（黒丸）印の第１レゾルバ温度Ｔφｓが得られる。
【００５７】
次のステップＳ３０３では、第２レゾルバ温度Ｔφｍを算出する処理が行われる。即ち、図１に示すように、レゾルバ１６ｓとモータＭとの間に位置するレゾルバ１９ｓの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度Ｔφｍを、前述したモータ温度演算処理１のステップＳ１０１〜Ｓ１０９またはモータ温度演算処理２のステップＳ２０１〜Ｓ２１１により算出する処理を行う。これにより、例えば、図７(A) 、(B) に示すような▲（黒三角）印の第２レゾルバ温度Ｔφｍが得られる。
【００５８】
続くステップＳ３０５では、ステップＳ３０１で算出した第１レゾルバ温度ＴφｓとステップＳ３０３で算出した第２レゾルバ温度Ｔφｍとに基づいて、モータＭの温度Ｔ３を算出する処理が行われる。具体的には、例えば、レゾルバ１６ｓとレゾルバ１９ｓとの間における単位熱伝導距離当たりの温度傾斜ΔＴを次式(13)により算出し、さらに次式(14)に示すように、レゾルバ１９ｓとモータＭとの熱伝導距離ｄ２に換算した温度増減を第２レゾルバ温度Ｔφｍに加える演算を行うことによりモータＭの温度Ｔ３を算出する。
ΔＴ ＝ （Ｔφｓ−Ｔφｍ）／ｄ１ ・・・(13)
Ｔ３ ＝ ΔＴ・ｄ２＋Ｔφｍ ・・・(14)
ここで、ｄ１はレゾルバ１６ｓとレゾルバ１９ｓとの間の熱伝導距離、ｄ２はレゾルバ１９ｓとモータＭとの間の熱伝導距離である。
【００５９】
また、上式(13)、(14)によることなく、第１レゾルバ温度Ｔφｓ、第２レゾルバ温度Ｔφｍおよびレゾルバ１６ｓ、１９ｓ、モータＭの３者間の熱伝導距離（ｄ１＋ｄ２）から、近似式あるいは予め作成されている変換テーブルやマップを用いることにより、モータＭの温度Ｔ３を求めてもよい。
【００６０】
これにより、図７(A) 、(B) に示すように、第１レゾルバ温度Ｔφｓ（同図中●（黒丸）印）および第２レゾルバ温度Ｔφｍ（同図中▲（黒三角）印）から、モータＭの温度Ｔ３（同図中○（白丸）印）を求めることができる。そのため、図７(A) に示すような、レゾルバ１６ｓ、１９ｓの温度とモータＭの温度との間に差がない場合、例えば、長期間停止後のエンジン始動時やデッドソーク時等の雰囲気温度の上昇時であっても、図４、５を参照して説明したモータ温度演算１、２の場合には（図７(A) に示す□（白四角）印による９０℃）よりも、さらに正確にモータＭの温度あるいはその周囲の温度を検出することができる（図７(A) に示す○（白丸）印による７０℃）。
【００６１】
また例えば、エンジン停止後間もないエンジンの再始動時等においては、熱容量の比較的大きなモータＭに対し熱容量の小さいレゾルバ１６ｓ、１９ｓの方が急速に冷め易くまた熱し易いので、レゾルバ１６ｓ、１９ｓから出力される出力信号Ｓｓ、Ｓｃに基づくレゾルバ１６ｓ、１９ｓあるいはその周囲の温度Ｔ１、Ｔ２の算出だけでは、当該モータＭの温度を正確に求めることはできないときであっても、図４、５を参照して説明したモータ温度演算１、２の場合（図７(B) に示す□（白四角）印による９０℃）よりも、さらに正確にモータＭの温度あるいはその周囲の温度を検出することができる（図７((B) に示す○（白丸）印による８０℃）。
【００６２】
以上説明したように、電気式動力舵取装置１０では、ステップＳ３０１により、操舵トルクを検出するレゾルバ１６ｓの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度Ｔφｓを図４に示すモータ温度演算処理１または図５に示すモータ温度演算処理２により求め、ステップＳ３０３により、モータＭのモータ回転角θM を検出するレゾルバ１９ｓの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度Ｔφｍを図４に示すモータ温度演算処理１または図５に示すモータ温度演算処理２により求め、ステップＳ３０５により、第１レゾルバ温度Ｔφｓ、第２レゾルバ温度Ｔφｍおよびレゾルバ１６ｓ、１９ｓ、モータＭの３者間の熱伝導距離に基づいて、モータＭの温度Ｔ３を求める。これにより、例えば、レゾルバ１６ｓとレゾルバ１９ｓとの間における単位熱伝導距離当たりの温度傾斜ΔＴを上式(13)により算出し、さらに上式(14)に示すように、レゾルバ１９ｓとモータＭとの熱伝導距離ｄ２に換算した温度増減を第２レゾルバ温度Ｔφｍに加える演算を行うことによりモータＭの温度Ｔ３を算出するので、モータＭの温度Ｔ３を容易かつ正確に求めることができる。したがって、温度センサを用いることなく、モータＭの温度を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気式動力舵取装置の主な構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＥＣＵおよびモータ駆動回路の主な構成を示すブロック図である。
【図３】ＥＣＵとレゾルバとの接続構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵにより実行されるモータ温度演算処理１の流れを示すフローチャートである。
【図５】本実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵにより実行されるモータ温度演算処理２の流れを示すフローチャートである。
【図６】本実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵにより実行されるモータ温度演算処理３の流れを示すフローチャートである。
【図７】レゾルバ１６ｓ、レゾルバ１９ｓおよびモータＭの温度関係を３者間の熱伝導距離により示した説明図である。
【符号の説明】
１０ 電気式動力舵取装置
１１ ステアリングホイール
１５ 第１角度センサ
１６ 第２角度センサ
１５ｓ レゾルバ
１６ｓ レゾルバ（第１のレゾルバ）
１９ モータ回転角センサ
１９ｓ レゾルバ（第２のレゾルバ）
２０ ＥＣＵ
３０ ＣＰＵ（第１レゾルバ温度検出手段、第２レゾルバ温度検出手段、モータ温度検出手段）
Ｍ モータ（アクチュエータ）
θ1 、θ2 操舵角
θM モータ回転角（制御角度）
Ｓ３０１（第１ステップ、第１レゾルバ温度検出手段）
Ｓ３０３（第２ステップ、第２レゾルバ温度検出手段）
Ｓ３０５（第３ステップ、モータ温度検出手段）
Claims (4)
- レゾルバにより制御角度を検出されるアクチュエータの温度を検出するアクチュエータの温度検出方法であって、
前記アクチュエータから離隔して位置する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を、次の式 (1) 、 (2) により表したとき、
Ｓｓ ＝ Ｅ・Ｋｓ・ sin θ・ sin( ωｔ＋φｓ ) ＋Ｂｓ・・・ (1)
Ｓｃ ＝ Ｅ・Ｋｃ・ cos θ・ sin( ωｔ＋φｃ ) ＋Ｂｃ・・・ (2)
上式 (1) 、 (2) において、Ｓｓは sin 相における出力信号電圧、Ｓｃは cos 相における出力信号電圧、Ｅは励磁信号の振幅、Ｋｓは sin 相における励磁コイルと出力コイルとの間の変圧比、Ｋｃは cos 相における励磁コイルと出力コイルとの間の変圧比、θは電気角、ωは励磁信号の角速度、ｔは時間、φｓは sin 相における励磁コイルと出力コイルとの位相ずれ、φｃは cos 相における励磁コイルと出力コイルとの位相ずれ、Ｂｓは sin 相における出力信号のオフセット電圧、Ｂｃは cos 相における出力信号のオフセット電圧とすると、上式 (1) のφｓおよび上式 (2) のφｃに基づいて、前記 sin 相の振幅ａ０および前記 cos 相の振幅ｂ０を算出し、これらの振幅ａ０、ｂ０から算出される位相ずれφと温度との関係から、当該第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を、求める第１ステップと、
前記第１のレゾルバと前記アクチュエータとの間に位置する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を上式 (1) 、 (2) により表したとき、上式 (1) のφｓおよび上式 (2) のφｃに基づいて、前記 sin 相の振幅ａ０および前記 cos 相の振幅ｂ０を算出し、これらの振幅ａ０、ｂ０から算出される位相ずれφと温度との関係から、当該第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を、求める第２ステップと、
「前記第１ステップによる第１レゾルバ温度」、「前記第２ステップによる第２レゾルバ温度」および「前記第１、第２のレゾルバ、前記アクチュエータの３者間の熱伝導距離」に基づいて、前記アクチュエータの温度を求める第３ステップと、を含むことを特徴とするアクチュエータの温度検出方法。 - レゾルバにより制御角度を検出されるアクチュエータの温度を検出するアクチュエータの温度検出方法であって、
前記アクチュエータから離隔して位置する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を、次の式 (1) 、 (2) により表したとき、
Ｓｓ ＝ Ｅ・Ｋｓ・ sin θ・ sin( ωｔ＋φｓ ) ＋Ｂｓ・・・ (1)
Ｓｃ ＝ Ｅ・Ｋｃ・ cos θ・ sin( ωｔ＋φｃ ) ＋Ｂｃ・・・ (2)
上式 (1) 、 (2) において、Ｓｓは sin 相における出力信号電圧、Ｓｃは cos 相における出力信号電圧、Ｅは励磁信号の振幅、Ｋｓは sin 相における励磁コイルと出力コイルとの間の変圧比、Ｋｃは cos 相における励磁コイルと出力コイルとの間の変圧比、θは電気角、ωは励磁信号の角速度、ｔは時間、φｓは sin 相における励磁コイルと出力コイルとの位相ずれ、φｃは cos 相における励磁コイルと出力コイルとの位相ずれ、Ｂｓは sin 相における出力信号のオフセット電圧、Ｂｃは cos 相における出力信号のオフセット電圧とすると、上式 (1) のＫｓまたは上式 (2) のＫｃに基づいて、前記Ｋｓの変化と温度との関係または前記Ｋｃの変化と温度との関係から、当該第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を、求める第１ステップと、
前記第１のレゾルバと前記アクチュエータとの間に位置する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を上式 (1) 、 (2) により表したとき、上式 (1) のＫｓまたは上式 (2) のＫｃに基づいて、前記Ｋｓの変化と温度との関係または前記Ｋｃの変化と温度との関係から、当該第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を、求める第２ステップと、
「前記第１ステップによる第１レゾルバ温度」、「前記第２ステップによる第２レゾルバ温度」および「前記第１、第２のレゾルバ、前記アクチュエータの３者間の熱伝導距離」に基づいて、前記アクチュエータの温度を求める第３ステップと、を含むことを特徴と するアクチュエータの温度検出方法。 - 操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータにより発生させて操舵をアシストする電気式動力舵取装置であって、
前記操舵状態を検出する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を、次の式 (1) 、 (2) により表したとき、
Ｓｓ ＝ Ｅ・Ｋｓ・ sin θ・ sin( ωｔ＋φｓ ) ＋Ｂｓ・・・ (1)
Ｓｃ ＝ Ｅ・Ｋｃ・ cos θ・ sin( ωｔ＋φｃ ) ＋Ｂｃ・・・ (2)
上式 (1) 、 (2) において、Ｓｓは sin 相における出力信号電圧、Ｓｃは cos 相における出力信号電圧、Ｅは励磁信号の振幅、Ｋｓは sin 相における励磁コイルと出力コイルとの間の変圧比、Ｋｃは cos 相における励磁コイルと出力コイルとの間の変圧比、θは電気角、ωは励磁信号の角速度、ｔは時間、φｓは sin 相における励磁コイルと出力コイルとの位相ずれ、φｃは cos 相における励磁コイルと出力コイルとの位相ずれ、Ｂｓは sin 相における出力信号のオフセット電圧、Ｂｃは cos 相における出力信号のオフセット電圧とすると、上式 (1) のφｓおよび上式 (2) のφｃに基づいて、前記 sin 相の振幅ａ０および前記 cos 相の振幅ｂ０を算出し、これらの振幅ａ０、ｂ０から算出される位相ずれφと温度との関係から、当該第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を、求める第１レゾルバ温度検出手段と、
前記モータの回転状態を検出する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を上式 (1) 、 (2) により表したとき、上式 (1) のφｓおよび上式 (2) のφｃに基づいて、前記 sin 相の振幅ａ０および前記 cos 相の振幅ｂ０を算出し、これらの振幅ａ０、ｂ０から算出される位相ずれφと温度との関係から、当該第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を、求める第２レゾルバ温度検出手段と、
「前記第１レゾルバ温度検出手段による第１レゾルバ温度」、「前記第２レゾルバ温度検出手段による第２レゾルバ温度」および「前記第１、第２のレゾルバ、前記モータの３者間の熱伝導距離」に基づいて、前記モータの温度を求めるモータ温度検出手段と、
を備えることを特徴とする電気式動力舵取装置。 - 操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータにより発生させて操舵をアシストする電気式動力舵取装置であって、
前記操舵状態を検出する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を、次の式 (1) 、 (2) により表したとき、
Ｓｓ ＝ Ｅ・Ｋｓ・ sin θ・ sin( ωｔ＋φｓ ) ＋Ｂｓ・・・ (1)
Ｓｃ ＝ Ｅ・Ｋｃ・ cos θ・ sin( ωｔ＋φｃ ) ＋Ｂｃ・・・ (2)
上式 (1) 、 (2) において、Ｓｓは sin 相における出力信号電圧、Ｓｃは cos 相における出力信号電圧、Ｅは励磁信号の振幅、Ｋｓは sin 相における励磁コイルと出力コイルとの間の変圧比、Ｋｃは cos 相における励磁コイルと出力コイルとの間の変圧比、θは電気角、ωは励磁信号の角速度、ｔは時間、φｓは sin 相における励磁コイルと出力コイルとの位相ずれ、φｃは cos 相における励磁コイルと出力コイルとの位相ずれ、Ｂｓは sin 相における出力信号のオフセット電圧、Ｂｃは cos 相における出力信号のオフセット電圧とすると、上式 (1) のＫｓまたは上式 (2) のＫｃに基づいて、前記Ｋｓの変化と温度との関係または前記Ｋｃの変化と温度との関係から、当該第１のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第１レゾルバ温度を、求める第１レゾルバ温度検出手段と、
前記モータの回転状態を検出する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号を上式 (1) 、 (2) により表したとき、上式 (1) のＫｓまたは上式 (2) のＫｃに基づいて、前記Ｋｓの変化と温度との関係または前記Ｋｃの変化と温度との関係から、当該第２のレゾルバの温度あるいはその周囲の温度である第２レゾルバ温度を、求める第２レゾルバ温度検出手段と、
「前記第１レゾルバ温度検出手段による第１レゾルバ温度」、「前記第２レゾルバ温度検出手段による第２レゾルバ温度」および「前記第１、第２のレゾルバ、前記モータの３者間の熱伝導距離」に基づいて、前記モータの温度を求めるモータ温度検出手段と、
を備えることを特徴とする電気式動力舵取装置。
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