JP4046005B2

JP4046005B2 - 電動モータ駆動装置及び電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP4046005B2
Application number: JP2003133671A
Authority: JP
Inventors: 二郎林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: US20040227481A1; KR20040097917A; JP2004336975A; CN1551485A; KR100688447B1; DE602004019357D1; CN1330086C; US7164248B2; EP1477386A2; EP1477386B1; EP1477386A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータを駆動させるための電動モータ駆動装置及びステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来のステアリングの操舵力を補助するために、電動モータ駆動装置を具備した電動パワーステアリング装置において、電動モータを駆動する出力段の温度が危険値を超えたときに、出力段に流す電流の上限値を低減させて電動モータに大電流が流れることを防止している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２５５４４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、例えば出力段に流れる電流が小さい状態から急激に大きく変化したとしても、出力段の温度は、即座に上昇しないため、上述の電動パワーステアリング装置のように、出力段の温度が危険値を超えてから電動モータに流す上限値を低減させていたのでは、出力段の温度が上昇し始めて危険値を超えるまでの間に、電動モータに大きな電流が流れ続けて悪影響を与えてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、電動モータに悪影響を与えることを確実に防止できる電動モータ駆動装置及び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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、通電により駆動する電動モータと、電動モータに流れる電流を制御するための駆動素子を有する制御部とを備えた電動モータ駆動装置において、制御部は、所定時間毎に駆動素子の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段で検出した温度と前回検出した温度との偏差を所定時間毎に求め、これら求められた前記偏差を積算した積算値が所定値以上のとき電動モータに流れる電流を制限する電流制限手段と、を有していることを特徴としている。
【０００７】
この構成により、制御部は、温度検出手段で検出した温度とこれまで検出した温度との偏差に基づいて電流制限手段で電動モータに流れる電流を制限することから、駆動素子の温度の変化量（上昇量）によって電動モータに大きな電流が流れているか判定できるため、例えば駆動素子に流れる電流が小さい状態から急激に大きく変化した場合、従来の如く、駆動素子の温度が危険値を超えてから電動モータに大きな電流が流れることを制限することなく、駆動素子の温度が危険値を超えるまでの間に、電動モータに大きな電流が流れ続けることを抑制でき、電動モータに悪影響を与えることを確実に防止できる。また、温度検出手段で検出した温度と前回検出した温度との偏差を求め、これら求められた偏差を所定時間毎に積算していくことで、温度検出手段が駆動素子の温度を検出し始めてからの駆動素子の温度の上昇量を検出することができる。よって、積算値が所定値以上のときに、電流制限手段で電動モータに流れる電流を制限することで、電動モータに大きな電流が流れることを確実に抑制できる。
【００１０】
また、請求項２では、電流制限手段は、さらに温度検出手段で検出した温度が所定値以上のときに、電動モータに流れる電流を制限することを特徴としている。
【００１１】
この構成により、温度検出手段で検出した温度と前回検出した温度との偏差が所定値以下であるときには、電流制限手段が電動モータに流れる電流を制限しないため、例えば温度検出手段で検出した温度と前回検出した温度との偏差が所定値以下である状態が続くと、実際の駆動素子及び電動モータの温度は、少しずつ上昇していく。このことから、温度検出手段で検出した温度が所定値以上のときに、電流制限手段で電動モータに流れる電流を制限することで、電動モータの発熱を抑制することができる。
【００１４】
また、請求項３では、電動モータに流れる電流の制限は、電動モータに流す上限値を徐々に低減させることを特徴としている。
【００１５】
この構成により、電流制限手段によって電動モータに流す上限値を徐々に低減させることで、上限値よりも大きい電流が電動モータに流れることがないため、電動モータに流れる電流を制限することができる。さらに、上限値を徐々に低減させることから、電動モータに流れる電流を徐々に低減させることができ、例えば電動パワーステアリング装置において、ステアリングの操舵補助動作を安定させることができる。
【００１６】
また、請求項４では、制御部は、所定時間毎に決定した温度検出手段で検出した温度と前回検出した温度との偏差の大きさに応じて電動モータに流す上限値を所定時間毎に決定する上限値決定手段を有していることを特徴としている。
【００１７】
この構成により、制御部は、例えば温度検出手段で検出した温度と前回検出した温度との偏差が大きい場合に、上限値決定手段によって上限値を小さい値に決定することで、電動モータに流れる電流を即座に制限することができる。
【００１８】
また、請求項５では、さらに、電動モータに流す目標電流値が上限値よりも小さく、且つ目標電流値と上限値との差が所定値以下のときに、上限値を低減させることを特徴としている。
【００１９】
この構成により、電動モータに流す目標電流値が上限値よりも小さく、目標電流値と上限値との差が所定値以下のときには、制御部が電動モータに上限値に近い大きな電流が流れるように制御するため、上限値を低減させることが望ましい。
【００２０】
また、請求項６では、上限値を低減させている場合において、制御部は、目標電流値が上限値よりも小さく、且つ目標電流値と上限値との差が所定値以上となると、直ちに上限値をなくすことを特徴としている。
【００２１】
この構成により、目標電流値が上限値よりも小さく、且つ目標電流値と上限値との差が所定値以上となると、制御部が電動モータに大きな電流を流れるように制御しないため、直ちに上限値をなくすことで、電動モータに通常流れる電流を直ちに流すことができるため、例えば電動パワーステアリング装置において、ステアリングの操舵力を補助させることができ、目標電流値が上限値よりも小さく、且つ目標電流値と上限値との差が所定値以上となった後、直ちにステアリングに操舵力が加わったとしても、運転者にステアリング操作を重く感じさせることなく、ステアリングの操舵力を確実に補助させることができる。
【００２２】
また、請求項７では、ステアリングの操舵力を検出するトルクセンサを有し、ステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータ駆動装置であって、電流制限手段は、トルクセンサで検出したトルクが所定値以上のときのみに、電動モータに流れる電流を制限することを特徴としている。
【００２３】
この構成により、トルクセンサで検出したトルクが大きくなると制御部が電動モータに大きな電流が流れるように制御するため、トルクセンサで検出したトルクが所定値以上のときのみに、電流制限手段が電動モータに流れる電流を制限することで、トルクセンサで検出したトルクが所定値よりも小さいときには、電流制限手段が電動モータに流れる電流を制限するか否かを判定する必要がなく、電流制限手段の判定処理を低減させることができる。
【００２４】
また、請求項８では、上限値を低減させている場合において、制御部は、トルクセンサで検出したトルクが所定値以下となると、直ちに上限値をなくすことを特徴としている。
【００２５】
この構成により、トルクセンサで検出したトルクが所定値以下となると、制御部が電動モータに大きな電流を流れるように制御しないため、上限値をなくすことで、電動モータに通常流れる電流を直ちに流すことができ、例えば電動パワーステアリング装置において、ステアリングの操舵力を補助させることができ、目標電流値が上限値よりも小さく、且つ目標電流値と上限値との差が所定値以上となった後、直ちにステアリングに操舵力が加わったとしても、運転者にステアリング操作を重く感じさせることなく、ステアリングの操舵力を確実に補助させることができる。
【００２６】
また、請求項９では、駆動素子が固定されるヒートシンクを有し、温度検出手段は、ヒートシンクに設けられるサーミスタであることを特徴としている。
【００２７】
この構成により、温度検出手段であるサーミスタは、駆動素子が固定されるヒートシンクに設けられているため、サーミスタがヒートシンクの温度を検出することができる。そのため、駆動素子が発熱すると、その熱がヒートシンクに伝わることから、サーミスタがヒートシンクの温度を検出することで、駆動素子の温度を検出することができる。
【００２８】
また、請求項１０では、通電により駆動する電動モータと、ステアリングの操舵力を検出するトルクセンサと、トルクセンサで検出したトルクに基づいて電動モータに流れる電流を制御するための駆動素子を有する制御部とを備えた電動パワーステアリング装置おいて、制御部は、所定時間毎に駆動素子の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段で検出した温度及びトルクセンサで検出したトルクに基づいて、電動モータに流れる電流を制限する電流制限手段と、を有し、前記電動モータに流れる電流の制限は、前記トルクセンサで検出したトルクが所定値以上のときに、前記温度検出手段で検出した温度とこれまで検出した温度との偏差に基づいて、前記電動モータに流す上限値を低減させることを特徴としている。
【００２９】
この構成により、トルクセンサで検出したトルクが大きいときには、制御部が電動モータに大きな電流が流れるように制御するため、例えば温度検出手段で検出した温度及びトルクセンサで検出したトルクに基づいて、電動モータに流れる電流を制限することで、従来の如く、駆動素子の温度が危険値を超えてから電動モータに流れる電流を制限することなく、駆動素子の温度が危険値を超えるまでの間に、電動モータに大きな電流が流れ続けることを抑制でき、電動モータに悪影響を与えることを確実に防止できる。
【００３１】
この構成により、従来の如く、駆動素子の温度が危険値を超えてから電動モータに大きな電流が流れることを制限することなく、駆動素子の温度が危険値を超えるまでの間に、電動モータに大きな電流が流れ続けることを抑制できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態について説明する。
【００３３】
［第１実施形態］
本実施形態では、ステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータ駆動装置について説明する。
【００３４】
図１は、電動パワーステアリング装置１の全体構成図である。図２は、電動パワーステアリング装置１の制御部３の構成を示した断面図である。図３は、電動パワーステアリング装置１の電動モータ４を駆動させるための駆動回路を示した図である。図４は、温度検出手段３９が検出する温度の一例を示したグラフである。図５は、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させるための制御部３のブロック図である。図６は、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させる際の制御部３での処理手順を示したフローチャートである。図７は、制御部３が電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させる際の上限値Ｉｍａｘの変化を示したグラフである。
【００３５】
先ず、電動パワーステアリング装置１の全体構成及び作動について図１に基づいて説明する。本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、トルクセンサ２、制御部３及び電動モータ４から構成されている。
【００３６】
トルクセンサ２は、ステアリング５と連結された入力軸６と、ステアリングボックス８内に設けられたピニオン（図示しない）と連結された出力軸７との間に設けられ、ステアリング５に加わる操舵力を検出するものである。
【００３７】
制御部３は、トルクセンサ２で検出した操舵力が入力され、入力された操舵力に基づいて、電動モータ４に流す電流を決定するものである。
【００３８】
電動モータ４は、制御部３で決定された電流が流れることによって回転し、この回転力を出力軸７に与えるものである。
【００３９】
また、ステアリングボックス８内に設けられたピニオンがラック９に噛合されている。ラック９の両端には、それぞれ図示しないタイロッド及びアームを介して転舵輪１０が接続されている。
【００４０】
このように、運転者がステアリング５を回転させると、トルクセンサ２でステアリング５に加えられた操舵力を検出する。そして、トルクセンサ２で検出した操舵力に基づいて、制御部３が電動モータ４に流す電流を決定し、この決定された電流が電動モータ４に流れることによって、電動モータ４が回転する。そして、電動モータ４の回転力が出力軸７に与えられることで、ステアリング５の操舵力が補助され、運転者の行うステアリング５の回転操作が軽くなる。
【００４１】
次に、図２及び図３に基づいて、制御部３の構成及び回路構成について説明する。
【００４２】
制御部３の制御基板３１には、マイコン３２、シャント抵抗３３、コンデンサ３４、リレー３５及びコイル３６が設けられ、制御部３の金属基板３７には、スイッチングトランジスタ３８及びサーミスタ３９が設けられている。また、制御基板３１と金属基板３７とがターミナル３７ａを介して電気的に接続されている。さらに、制御基板３１と金属基板３７とは、ハウジング１２に固定されている。
【００４３】
マイコン３２は、トルクセンサ２からの操舵力に応じて、電動モータ４に流す電流を決定し、スイッチングトランジスタ３８をデューティー制御するためのＰＷＭ駆動信号を生成する。また、マイコン３２は、シャント抵抗３３の電圧降下分に相当する電圧値が入力され、電動モータ４に流れている電流を検出し、フィードバック制御する。コンデンサ３４及びコイル３６は、バッテリ１１から流れる電流のノイズの発生を抑制するものである。リレー３５は、イグニッションスイッチ（図示しない）がオン及びオフされることで電動モータ４へ流れる電流を通電及び遮断させるものである。
【００４４】
スイッチングトランジスタ３８は、駆動素子を成し、４つ用いられ、ブリッジ回路を構成しており、マイコン３２からのＰＷＭ駆動信号により動作し、電動モータ４に流れる電流をデューティー制御することで、電動モータ４を駆動させる。
【００４５】
サーミスタ３９は、温度検出手段を成し、金属基板３７の４つのスイッチングトランジスタ３８が固定される面に設けられ、且つ４つのスイッチングトランジスタ３８に近接した位置に設けられている。また、サーミスタ３９は、スイッチングトランジスタ３８から発生する熱が伝わる金属基板３７及びハウジング１２の温度を所定時間毎に検出し、検出した温度をマイコン３２に入力している。また、マイコン３２は、スイッチングトランジスタ３８の温度として、金属基板３７及びハウジング１２の温度をサーミスタ３９で検出している。
【００４６】
また、バッテリ１１の＋端子は、リレー３５及びコイル３６を介してコンデンサ３４の一端とスイッチングトランジスタ３８とに接続されている。コンデンサ３４の他端は、バッテリ１１の−端子と接続されている。さらに、スイッチングトランジスタ３８は、シャント抵抗３３を介してバッテリ１１の−端子と接続されている。
【００４７】
さらに、マイコン３２は、図５に示すように、電動モータ４に流す上限値Ｉｍａｘを低減させるために、温度記憶手段３１１、偏差演算手段３１２、電流制限判定手段３１３、電流制限手段３１４、電流復帰判定手段３１５及び電流復帰手段３１６を有している。なお、所定時間毎にサーミスタ３９で温度Ｔを検出するが、その時にサーミスタ３９で検出した温度をＴ_mとし、次回サーミスタ３９で検出する温度をＴ_m+1とする。
【００４８】
温度記憶手段３１１は、トルクセンサ２で検出した操舵力Ｎが入力され、その操舵力Ｎが所定値（６Ｎｍ）以上のときに、その時のサーミスタ３９で検出した温度Ｔ_mを記憶する。そして、温度記憶手段３１１は、記憶した温度Ｔ_mを偏差演算手段３１２に出力する。
【００４９】
偏差演算手段３１２は、温度記憶手段３１１から温度Ｔ_mが入力されると、次回サーミスタ３９で検出した温度Ｔ_m+1と温度記憶手段３１１から入力された温度Ｔ_mとの偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mを演算する。
【００５０】
電流制限判定手段３１３は、偏差演算手段３１２にて演算した偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが入力され、入力された偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが所定値以上である場合に、電流制限手段３１４に制限信号Ｓを送る。また、電流制限判定手段３１３は、電流制限手段３１４に制限信号Ｓを送ってから入力された偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが所定値未満となると、電流復帰判定手段３１５に復帰信号Ｆを送る。
【００５１】
電流制限手段３１４には、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを所定時間毎に低減させる値が予めマップに記憶されている。そして、電流制限手段３１４は、電流制限判定手段３１３からの制限信号Ｓが入力されると、予めマップに記憶されている上限値Ｉｍａｘに基づいて、図７に示すグラフのように、所定時間毎に電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを徐々に低減させる。
【００５２】
電流復帰判定手段３１５は、電流制限判定手段３１３からの復帰信号Ｆが入力されると、電流復帰手段３１６に電流復帰信号Ｆ’を送る。また、電流復帰判定手段３１５は、トルクセンサ２で検出した操舵力Ｎが入力され、この操舵力Ｎが所定値（２Ｎｍ）以下のときにも電流復帰手段３１６にも電流復帰信号Ｆ’を送る。
【００５３】
電流復帰手段３１６は、電流復帰判定手段３１５から電流復帰信号Ｆ’が入力されると、直ちに電動モータ４の上限値Ｉｍａｘをなくす。
【００５４】
ここで、図４に示すように、仮に所定時間毎にサーミスタ３９で検出した温度Ｔｍが以下の表１に示す温度Ｔ０からＴ７に変化していく場合において、本実施形態での電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させる際のマイコン３２の処理手順について、図６のフローチャートに基づいて説明する。なお、Ｔ０〜Ｔ７までの間、トルクセンサ２で検出した操舵力Ｎが所定値以上であると仮定する。
【００５５】
[表１]

ステップＳ１０１では、ｍに初期値０を代入し、ステップＳ１０２に進む。
【００５６】
ステップＳ１０２では、サーミスタ３９で温度Ｔ_m（Ｔ０）を検出し、検出した温度Ｔ_m（Ｔ０）を温度記憶手段３１１が記憶し、ステップＳ１０３に進む。
【００５７】
ステップＳ１０３では、所定時間後、サーミスタ３９で次回の温度Ｔ_m+1（Ｔ１）を検出し、検出した温度Ｔ_m+1（Ｔ１）を温度記憶手段３１１が記憶すると共に、偏差演算手段３１２に入力し、ステップＳ１０４に進む。
【００５８】
ステップＳ１０４では、偏差演算手段３１２がステップＳ１０３にて偏差演算手段３１２に入力された温度Ｔ_m+1（Ｔ１）とステップＳ１０２にて温度記憶手段３１１で記憶した温度Ｔ_m（Ｔ０）との偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mを演算し、演算した偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mを電流制限判定手段３１３に入力する。そして、電流制限判定手段３１３は、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが所定値以上である場合に、電流制限手段３１４に制限信号Ｓを送り、サブルーチンＳＵＢに進む。一方、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが所定値未満である場合には、ステップＳ１０５に進む。なお、本実施形態では、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが１．０以上である場合に、サブルーチンＳＵＢに進む。また、この時の偏差Ｔ_m+1−Ｔ_m（Ｔ１−Ｔ０）は、０．１であるため、ステップＳ１０５に進む。
【００５９】
ステップＳ１０５では、ｍの値をインクリメントしてステップＳ１０３に戻り、上述した処理を繰り返し行う。また、本実施形態では、ｍ＝４の時に、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_m（Ｔ５−Ｔ４）が１．０以上となり、サブルーチンＳＵＢに進む。
【００６０】
以下、サブルーチンＳＵＢの処理手順について説明する。
【００６１】
ステップＳ１０６では、電流制限判定手段３１３が電流制限手段３１４に制限信号Ｓを出力し、ステップＳ１０７に進む。
【００６２】
ステップＳ１０７では、電流制限判定手段３１４が電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを予めマップとして記憶されている制限値にし、ステップＳ１０８に進む。
【００６３】
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０５と同様に、ｍの値をインクリメントしてステップＳ１０９に進む。なお、この時、ｍ＝５である。
【００６４】
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０３と同様に、次回の温度Ｔ_m+1（Ｔ６）を検出し、検出した温度Ｔ_m+1（Ｔ６）を温度記憶手段３１１が記憶すると共に、偏差演算手段３１２に入力し、ステップＳ１１０に進む。
【００６５】
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０４と同様に、偏差演算手段３１２がステップＳ１０９にて偏差演算手段３１２に入力された温度Ｔ_m+1（Ｔ６）とステップＳ１０３にて温度記憶手段３１１で記憶した温度Ｔ_m（Ｔ５）との偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mを演算し、演算した偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mを電流制限判定手段３１３に入力する。そして、電流制限判定手段３１３は、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが所定値（１．０）以上である場合に、ステップＳ１０７に戻り、電流制限判定手段３１４が電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを予めマップとして記憶されている次の制限値とする。そして、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが所定値未満となるまで、電流制限判定手段３１４が電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを順次マップに記憶されている制限値としていく。一方、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが所定値未満である場合には、ステップＳ１１１に進む。なお、この時の偏差Ｔ_m+1−Ｔ_m（Ｔ６−Ｔ５）は、０．１であるため、ステップＳ１１１に進む。
【００６６】
ステップＳ１１１では、電流制限判定手段３１３が復帰信号Ｆを電流復帰判定手段３１５に、電流復帰判定手段３１５が電流復帰信号Ｆ’を電流復帰手段３１６に、と順番に出力する。そして、電流復帰手段３１６に電流復帰信号Ｆ’が入力されると、電流復帰手段３１６が直ちに上限値Ｉｍａｘをなくして、メイン処理のステップＳ１０５に戻り、上述した処理を繰り返し行う。
【００６７】
なお、本実施形態では、図７に示すように、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘの定格値が６５Ａであって、電流制限手段３１４にて上限値Ｉｍａｘを所定時間毎にマップに記憶されている制限値としていくことで、６５Ａから１５Ａまで徐々に低減させる。
【００６８】
なお、電流制限判定手段３１３は、マイコン３２が電動モータ４に流す目標電流値が上限値Ｉｍａｘよりも小さく、この目標電流値と上限値Ｉｍａｘとの差が所定値以上である場合にも電流制限手段３１４に制限信号Ｓを送る。逆に、電流制限判定手段３１３は、マイコン３２が電動モータ４に流す目標電流値が上限値Ｉｍａｘよりも小さく、この目標電流値と上限値Ｉｍａｘとの差が所定値以上である場合のときに、電流復帰判定手段３１５に復帰信号Ｆを送る。
【００６９】
［第１実施形態の効果］
以上説明したように、マイコン３２は、所定時間毎にサーミスタ３９で検出した温度をスイッチングトランジスタ３８の温度として検出し、温度記憶手段３１１で記憶した温度Ｔ_mと次回検出した温度Ｔ_m+1との偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが所定値以上のときに、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させている。このことから、スイッチングトランジスタ３８の温度の変化量に基づいて、電動モータの上限値Ｉｍａｘを低減させることができるため、例えば電動モータ４に流れる電流が小さい状態から急激に大きく変化した場合、従来の如く、サーミスタ３９で検出したスイッチングトランジスタ３８の実際の温度Ｔが危険値を超えてから電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させることなく、スイッチングトランジスタ３８の実際の温度Ｔが危険値を超えるまでの間に、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させることができ、電動モータ４に大きな電流が流れ続けることを確実に抑制して悪影響を与えることを防止できる。
【００７０】
また、トルクセンサ２で検出した操舵力Ｎが大きくなると、マイコン３２が電動モータ４に大きな電流が流れるように制御するため、トルクセンサ２で検出した操舵力Ｎが所定値以上である時に、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mに基づいて電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させることで、トルクセンサ２で検出した操舵力Ｎが所定値以下である時に、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mに基づいて電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させるか否かを判定する必要がなく、上限値Ｉｍａｘの制限判定の処理を低減させることができ、ソフト負荷を抑制することができる。
【００７１】
また、電流制限手段３１４にて電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させている場合に、トルクセンサ２で検出した操舵力Ｎが小さくなると、マイコン３２が電動モータ４に大きな電流が流れないように制御するため、トルクセンサ２で検出した操舵力Ｎが所定値以下となったら、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを直ちになくすことで、例えば操舵力Ｎが所定値以下となった後、直ちにステアリング５に大きな操舵力Ｎが加わったとしても、電動モータ４に流れる電流が制限されないため、運転者にステアリング５の操作を重く感じさせることなく、ステアリング５の操舵力を確実に補助させることができる。
【００７２】
さらに、マイコン３２が電動モータ４に流す目標電流値が上限値Ｉｍａｘよりも小さく、この目標電流値と上限値Ｉｍａｘとの差が所定値以上となった時にも、マイコン３２が電動モータ４に大きな電流が流れないように制御するため、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを直ちになくすことで、上記と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
逆に、マイコン３２が電動モータ４に流す目標電流値が上限値Ｉｍａｘよりも小さく、この目標電流値と上限値Ｉｍａｘとの差が所定値以下のときには、マイコン３２が電動モータ４に上限値Ｉｍａｘに近い大きな電流が流れるように制御するため、電流制限手段３１４にて電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させることが望ましい。
【００７４】
さらに、電流制限手段３１４は、上限値Ｉｍａｘを所定時間毎に予めマップに記憶されている制限値としていくことから、電動モータ４に流れる電流を徐々に低減させることができ、運転者のステアリング５の操舵補助動作が安定され、運転者に違和感を生じさせなくすることができる。
【００７５】
さらに、サーミスタ３９は、金属基板３７の４つのスイッチングトランジスタ３８が固定される面に設けられ、且つ４つのスイッチングトランジスタ３８に近接した位置に設けられていることから、サーミスタ３９が金属基板３７の温度を検出することができる。そのため、スイッチングトランジスタ３８が発熱すると、その熱が金属基板３７及びハウジング１２に伝わることから、サーミスタ３９が金属基板３７の温度をスイッチングトランジスタ３９の温度Ｔとして検出することができる。
【００７６】
なお、本実施形態での金属基板３７及びハウジング１２は、特許請求の範囲のヒートシンクに相当する。
【００７７】
なお、本実施形態でのサーミスタ３９は、金属基板３７に設けられているが、スイッチングトランジスタ３８の温度Ｔを検出可能な位置に設けられていればよい。
【００７８】
なお、本実施形態でのスイッチングトランジスタ３８は、金属基板３７を介してハウジング１２に固定されているが、ハウジング１２に直接固定させていてもよい。
【００７９】
なお、本実施形態では、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが所定値以上のときに、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させているが、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが所定値以下である場合が連続して続いた場合には、上限値Ｉｍａｘが低減されない。しかし、例えばスイッチングトランジスタ３８の温度が徐々に上昇した場合、実際のスイッチングトランジスタ３８の温度は、少しずつ上昇していく。このことから、マイコン３２がサーミスタ３９で検出した温度Ｔが所定値以上のときにも、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させることで、電動モータ４の発熱を抑制できる。
【００８０】
なお、所定時間毎に記憶された偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mの大きさに応じて低減幅を決定し、その後、決定した低減幅によって、新たな上限値Ｉｍａｘを決定し、この上限値Ｉｍａｘで電動モータ４に流れる電流を制限するようにしてもよい。また、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mの大きさに応じて決定される低減幅は、予めマップに記憶している。このことにより、例えば偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mの大きさが大きい場合に、低減幅を大きくすることで、電動モータ４に流れる電流を即座に制限させることができる。
【００８１】
［第２実施形態］
図８は、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させる際の制御部３での処理手順を示したフローチャートである。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００８２】
本実施形態でのマイコン３２の基本的な処理手順は、第１実施形態と同様であるが、電流制限手段３１４で電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを制限するために、図８に示すように、第１実施形態のサブルーチンＳＵＢのステップ１０７がステップＳ２０１及びステップＳ１０２に変更されている。
【００８３】
そして、本実施形態の制御部３での処理手順を図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００８４】
ステップＳ２０１では、図示しない最大電流決定手段によって偏差演算手段３１２で演算した偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mの大きさに応じて上限値Ｉｍａｘを制限するための制限値Ｉｓを決定し、ステップＳ２０２に進む。なお、本実施形態での最大電流決定手段は、例えば、マイコン３２が偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mの大きさに応じた制限値Ｉｓを予めマップとして記憶している。また、このマップには、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mの大きさが大きいほど制限値Ｉｓが小さくなるように記憶されている。
【００８５】
ステップＳ２０２では、電動モータ４の上限値ＩｍａｘをステップＳ２０１で決定した制限値Ｉｓとし、ステップＳ１０８に進む。
【００８６】
本実施形態では、偏差演算手段３１２で演算した偏差Ｔ_m−Ｔ_m-1の大きさに応じて制限値Ｉｓを決定していることから、サーミスタ３９で検出した温度Ｔ_mの変化量の大きさに応じて上限値Ｉｍａｘを低減させることができるため、例えばサーミスタ３９で検出した温度Ｔ_mの変化量が大きい場合に、制限値Ｉｓを小さくすることで、上限値Ｉｍａｘを小さくでき、電動モータ４に流れる電流を即座に制限させることができる。
【００８７】
［第３実施形態］
図９は、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させるための制御部３のブロック図である。図１０は、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させる際の制御部３での処理手順を示したフローチャートである。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００８８】
本実施形態では、偏差演算手段３１２で演算した偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mを所定時間毎に積算し、その積算値Ｔｓに基づいて、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させる。このため、図９に示すように、マイコン３２は、偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mを積算する積算演算手段３１７を有している。
【００８９】
積算演算手段３１７は、偏差演算手段３１２で演算した偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが所定時間毎に入力され、この入力された偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mを積算し、積算値Ｔｓを電流制限判定手段３１３に出力する。
【００９０】
電流制限判定手段３１３は、積算演算手段３１７にて所定時間毎に積算した積算値Ｔｓが入力され、この入力された積算値Ｔｓが所定値以上である場合に、電流制限手段３１４に制限信号Ｓを送る。
【００９１】
ここで、図４に示すように、所定時間毎にサーミスタ３９で検出した温度Ｔ_mが表２に示す温度Ｔ０からＴ７に変化した場合において、本実施形態での電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させる際のマイコン３２の処理手順について、図１０のフローチャートに基づいて説明する。なお、本実施形態でも第１実施形態と同様に、Ｔ０〜Ｔ７までの間、トルクセンサ２で検出した操舵力Ｎが所定値以上であると仮定する。
【００９２】
[表２]

ステップＳ３０１では、ｍ及び積算値Ｔｓに初期値０を代入し、ステップＳ３０２に進む。
【００９３】
ステップＳ３０２では、サーミスタ３９で温度Ｔ_m（Ｔ０）を検出し、検出した温度Ｔ_m（Ｔ０）を温度記憶手段３１１が記憶し、ステップＳ１０３に進む。なお、本実施形態でのＴ０は、表１に示すように、ｘ℃である。
【００９４】
ステップＳ３０３では、サーミスタ３９で次回の温度Ｔ_m+1（Ｔ１）を検出し、検出した温度Ｔ_m+1（Ｔ１）を温度記憶手段３１１が記憶すると共に、偏差演算手段３１２に入力し、ステップＳ３０４に進む。なお、本実施形態でのＴ１は、表１に示すように、ｘ＋１．０℃である。
【００９５】
ステップＳ３０４では、偏差演算手段３１２がステップＳ３０２にて偏差演算手段３１２に入力された温度Ｔ_m+1（Ｔ１）とステップＳ３０１にて温度記憶手段３１１で記憶した温度Ｔ_m（Ｔ０）との偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mを演算し、演算した偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mを積算演算手段３１７に入力する。そして、積算演算手段３１７が入力された偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mを積算する。なお、この時の積算値Ｔｓは、１．０である。
【００９６】
ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４にて積算した積算値Ｔｓが所定値以上である場合に、電流制限判定手段３１３が電流制限手段３１４に制限信号Ｓを送り、ステップＳ３０７に進む。一方、積算値Ｔｓが所定値未満である場合には、ステップＳ３０６に進む。なお、本実施形態では、積算値Ｔｓが２０以上である場合に、ステップＳ３０７に進む。
【００９７】
ステップＳ３０６では、ｍの値をインクリメントし、ステップＳ３０４に戻り、上述と同様の処理を繰り返し行う。なお、この時のｍの値は、ｍ＝１となる。また、本実施形態では、ｍ＝４の時に、積算値Ｔｓが２０以上となり、ステップＳ３０７に進む。
【００９８】
ステップＳ３０７では、第１実施形態と同様に、電流制限手段３１４が電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを予めマップに記憶されている制限値とし、ステップＳ３０８に進む。
【００９９】
ステップＳ３０８では、上限値Ｉｍａｘの復帰条件を満たしているかどうかを判定し、復帰条件を満たしていれば、ステップＳ３０１に戻り、操舵力Ｎが所定値以上のときに、上述と同様の処理を繰り返し行う。なお、ステップＳ３０１に戻ることで、積算値Ｔｓに０が代入されるため、積算値Ｔｓがリセットされる。一方、復帰条件を満たしていないのであれば、ステップＳ３０６に戻り、電流制限判定手段３１４が上限値Ｉｍａｘを予めマップとして記憶されている次の制限値とする。そして、上限値Ｉｍａｘの復帰条件を満たすまで、電流制限判定手段３１４が電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを順次マップに記憶されている制限値としていく。
【０１００】
本実施形態では、所定時間毎に偏差演算手段３１２で演算された偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mを積算演算手段３１７で積算して積算値Ｔｓを算出することで、スイッチングトランジスタ３８の温度Ｔをサーミスタ３９が検出し始めてから現在までのスイッチングトランジスタ３８の温度Ｔの上昇量がわかる。これにより、このスイッチングトランジスタ３８の温度Ｔの上昇量に基づいて、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させることができる。そのため、例えば電動モータ４に流れる電流が小さい状態から急激に大きく変化した場合、従来の如く、サーミスタ３９で検出したスイッチングトランジスタ３８の実際の温度Ｔが危険値を超えてから電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させることなく、スイッチングトランジスタ３８の実際の温度Ｔが危険値を超えるまでの間に、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させることができ、電動モータ４に大きな電流が流れ続けることを確実に抑制して悪影響を与えることを防止できる。
【０１０１】
また、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘが復帰するときに、積算値Ｔｓがリセットされることから、ステップＳ３０５での判定条件を変えることなく、常に同じ所定値で積算値Ｔｓを判定することができる。
【０１０２】
なお、第１から第３実施形態では、電動パワーステアリング装置１のみでなく、電動モータを駆動させるための電動モータ駆動装置であれば適用できる。
【０１０３】
さらに、第１及び第２実施形態では、温度記憶手段３１１で記憶した温度Ｔ_mと次回検出した温度Ｔ_m+1との偏差Ｔ_m+1−Ｔ_mが所定値以上のときに、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させているが、温度記憶手段３１１で記憶した温度Ｔ_mとこれまで検出した温度Ｔ（例えばＴ０）との偏差Ｔ_m−Ｔ０が所定値以上のときに、電動モータ４の上限値Ｉｍａｘを低減させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の全体構成図である。（第１実施形態）
【図２】電動パワーステアリング装置の制御部の構成を示した断面図である。（第１実施形態）
【図３】電動パワーステアリング装置の電動モータを駆動させるための駆動回路を示した図である。（第１実施形態）
【図４】温度検出手段が検出する温度の一例を示したグラフである。（第１実施形態）
【図５】電動モータの上限値を低減させるための制御部のブロック図である。（第１実施形態）
【図６】電動モータの上限値を低減させる際の制御部での処理手順を示したフローチャートである。（第１実施形態）
【図７】制御部が電動モータの上限値を低減させる際の上限値の変化を示したグラフである。（第１実施形態）
【図８】電動モータの上限値を低減させる際の制御部での処理手順を示したフローチャートである。（第２実施形態）
【図９】電動モータの上限値を低減させるための制御部のブロック図である。（第３実施形態）
【図１０】電動モータの上限値を低減させる際の制御部での処理手順を示したフローチャートである。（第３実施形態）
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、
２…トルクセンサ、
３…制御部、
４…電動モータ、
３８…スイッチングトランジスタ、
３９…温度検出手段、
３１１…温度記憶手段、
３１２…偏差演算手段、
３１３…電流制限判定手段、
３１４…電流制限手段、
３１５…電流復帰判定手段、
３１６…電流復帰手段、
３１７…積算演算手段。

Claims

通電により駆動する電動モータと、
前記電動モータに流れる電流を制御するための駆動素子を有する制御部とを備えた電動モータ駆動装置において、
前記制御部は、所定時間毎に前記駆動素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出した温度と前回検出した温度との偏差を所定時間毎に求め、これら求められた前記偏差を積算した積算値が所定値以上のとき前記電動モータに流れる電流を制限する電流制限手段と、を有していることを特徴とする電動モータ駆動装置。
前記電流制限手段は、さらに前記温度検出手段で検出した温度が所定値以上のときに、前記電動モータに流れる電流を制限することを特徴とする請求項１記載の電動モータ駆動装置。
前記電動モータに流れる電流の制限は、前記電動モータに流す上限値を徐々に低減させることを特徴とする請求項１又は２記載の電動モータ駆動装置。
前記制御部は、所定時間毎に決定した前記温度検出手段で検出した温度と前回検出した温度との偏差の大きさに応じて前記電動モータに流す上限値を所定時間毎に決定する上限値決定手段を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電動モータ駆動装置。
さらに、前記電動モータに流す目標電流値が前記上限値よりも小さく、且つ前記目標電流値と前記上限値との差が所定値以下のときに、前記上限値を低減させることを特徴とする請求項３又は４記載の電動モータ駆動装置。
前記上限値を低減させている場合において、
前記制御部は、前記目標電流値が前記上限値よりも小さく、且つ前記目標電流値と前記上限値との差が所定値以上となると、直ちに前記上限値をなくすことを特徴とする請求項５記載の電動モータ駆動装置。
ステアリングの操舵力を検出するトルクセンサを有し、ステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータ駆動装置であって、
前記電流制限手段は、前記トルクセンサで検出したトルクが所定値以上のときのみに、前記電動モータに流れる電流を制限することを特徴とする請求項３から６のいずれか１つに記載の電動モータ駆動装置。
前記電動モータに流す上限値を低減させている場合において、
前記制御部は、前記トルクセンサで検出したトルクが所定値以下となると、直ちに前記上限値をなくすことを特徴とする請求項７記載の電動モータ駆動装置。
前記駆動素子が固定されるヒートシンクを有し、
前記温度検出手段は、前記ヒートシンクに設けられるサーミスタであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の電動モータ駆動装置。
通電により駆動する電動モータと、
ステアリングの操舵力を検出するトルクセンサと、
前記トルクセンサで検出したトルクに基づいて前記電動モータに流れる電流を制御するための駆動素子を有する制御部とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記制御部は、所定時間毎に前記駆動素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出した温度及び前記トルクセンサで検出したトルクに基づいて、前記電動モータに流れる電流を制限する電流制限手段と、を有し、
前記電動モータに流れる電流の制限は、前記トルクセンサで検出したトルクが所定値以上のときに、前記温度検出手段で検出した温度とこれまで検出した温度との偏差に基づいて、前記電動モータに流す上限値を低減させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。