JP4070489B2 - 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】
この発明は、モータにより操舵をアシストする電気式動力舵取装置に関し、特に、検出した操舵状態を温度センサにより求めた温度で補正した値に基づきモータを駆動して操舵方向へアシストする電気式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気式動力舵取装置として、ステアリングホイールが固定された入力軸に、操舵トルクを検出するトルクセンサを取り付け、トルクセンサで検出した操舵トルクに応じたアシストトルクを電動モータにより発生させ操舵力を軽減するものが一般的に知られている。電気式動力舵取装置においては、アシストトルクを発生させる際にのみにモータを付勢すればよいため、常に油圧ポンプを駆動する必要がある油圧式舵取装置に対して、エネルギー消費が少ないという利点がある。
【０００３】
ここで、電気式動力舵取装置においては、温度センサが設けられ、高温が検出された際には、モータへの通電電流値を下げることでモータ及び通電制御素子の加熱保護が図られている。更に、温度センサの検出温度に応じて補正を行うことで、温度により変化するトルクセンサ、ギヤー等の特性に影響されない安定した操舵感を得ている。ここで、温度センサは、一般的に、加熱保護が迅速に計れるようにするため、高温時の検出精度が高くなるように低温で高抵抗、高温で低抵抗となるサーミスタを用い、当該サーミスタの電位に基づき温度を検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように温度センサは、サーミスタの電位に基づき温度を検出しており、当該サーミスタのオープン故障も電位に基づき判断している。このため、サーミスタが高抵抗状態（例えば極低温）なのかオープン故障になって抵抗が無限大になっているかの判別が付き難く、ノイズ等の外乱によって高抵抗状態（極低温）を故障であるとの誤判定を行うことがあった。
【０００５】
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、温度センサの故障を適切に判断することができる電気式動力舵取装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するため、検出した操舵状態に基づき操舵方向へアシストするモータと、モータを駆動するモータ駆動手段と、抵抗の変化により温度を測定する温度センサと、前記モータ駆動手段とこのモータ駆動手段の近傍に設けられた前記温度センサを含む制御装置を備える電気式動力舵取装置において、
前記温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、
前記モータへ印加する電流の積算値から推定した温度が所定温度よりも高い場合、前記温度センサのオープン故障と判断することを技術的特徴とする。
【０００７】
請求項１の電気式動力舵取装置では、温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、モータへ印加する電流の積算値から温度を推定し、推定した温度が所定温度よりも高い場合、温度センサのオープン故障と判断する。このため、温度センサのオープン故障を適切に判断することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、操舵方向へアシストするモータと、モータを駆動するモータ駆動手段と、低温になるに従って高抵抗となる温度センサと、前記モータ駆動手段とこのモータ駆動手段の近傍に設けられた前記温度センサを含む制御装置を備える電気式動力舵取装置において、
前記温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、
前記モータへ印加する電流の積算値から推定した温度上昇値が第２の所定値よりも高い場合に、前記温度センサがオープン故障であると判断することを技術的特徴とする。
【０００９】
請求項２の電気式動力舵取装置では、温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、モータへ印加する電流の積算値から温度上昇値を推定し、温度上昇値が第２の所定値よりも高い場合に、温度センサがオープン故障であると判断する。このため、例え、ノイズ等の影響により、温度センサの出力に基づき温度センサが異常であると判断したとしても、直ちに、故障であると断定することが無くなり、温度センサのオープン故障を確実に判断することが可能になる。更に、温度上昇値が所定値よりも高い際に、温度センサが故障であると判断するので、外気温度が低く、装置が高温に達する以前にも、温度センサのオープン故障を迅速に判断することができる。
【００１０】
請求項３の発明は、操舵方向へアシストするモータと、モータを駆動するモータ駆動手段と、低温になるに従って高抵抗となる温度センサと、前記モータ駆動手段とこのモータ駆動手段の近傍に設けられた前記温度センサを含む制御装置を備える電気式動力舵取装置において、
前記温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、
前記モータへの電流印加開始時の温度及び前記モータへ印加する電流の積算値から求めた温度上昇値から推定した現在の推定した温度が所定温度よりも高い場合に、前記温度センサがオープン故障であると判断することを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項３の電気式動力舵取装置では、温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、モータへの電流印加開始時の温度及びモータへ印加する電流の積算値から求めた温度上昇値から現在の温度を推定し、推定した温度が所定温度よりも高い場合に、温度センサがオープン故障であると判断する。このため、例え、ノイズ等の影響により、温度センサの出力に基づき温度センサが異常であると判断したとしても、直ちに、故障であると断定することが無くなり、温度センサの故障を確実に判断することが可能になる。更に、推定した温度が所定温度よりも高い際に、温度センサがオープン故障であると判断するため、装置が高温になることがなく、保護を適切に図ることができる。
【００１２】
請求項４の発明は、操舵方向へアシストするモータと、モータを駆動するモータ駆動手段と、低温になるに従って高抵抗となる温度センサと、前記モータ駆動手段とこのモータ駆動手段の近傍に設けられた前記温度センサを含む制御装置を備える電気式動力舵取装置において、
前記温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、
前記モータへ印加する電流の積算値から推定した温度上昇値が第２の所定値よりも高い場合、又は、前記モータへの電流印加開始時の温度及び前記モータへ印加する電流の積算値から求めた温度上昇値から推定した現在の温度が所定温度よりも高い場合に、前記温度センサがオープン故障であると判断することを技術的特徴とする。
【００１３】
請求項４の電気式動力舵取装置では、温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、モータへ印加する電流の積算値から温度上昇値を推定し、温度上昇値が第２の所定値よりも高い場合、又は、モータへの電流印加開始時の温度及びモータへ印加する電流の積算値から求めた温度上昇値から現在の温度を推定し、推定した温度が所定温度よりも高い場合に、温度センサがオープン故障であると判断する。このため、例え、ノイズ等の影響により、温度センサの出力に基づき温度センサが異常であると判断したとしても、直ちに、故障であると断定することが無くなり、温度センサの故障を確実に判断することが可能になる。更に、温度上昇値が所定値よりも高い際、又は、推定した温度が所定温度よりも高い際に、温度センサがオープン故障であると判断するので、外気温度が低いときも高いときにも、温度センサのオープン故障を迅速に判断することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置について図を参照して説明する。
図１は第１実施態様の電気式動力舵取装置１０の構成を示すブロック図である。電気式動力舵取装置１０は、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ２２と、トルクセンサ２２からの操舵トルク、車速センサ２４からの車速、エンジン回転数センサ２８からのエンジン回転に基づきモータ指令トルク（操舵アシスト量）を演算し、モータ指令トルクに応じた電流指令値を求めてモータＭへの通電を制御する制御装置３０とを備える。
【００１５】
トルクセンサ２２は、車両の操舵ステアリング１４に連結された入力軸１２に配設されている。モータＭの出力は、減速機１６により減速され、前輪を操舵するためのラック・ピニオンギア１８に伝達される。
【００１６】
制御装置３０の構成について図２のブロック図を参照して説明する。
制御装置３０は、マイクロコンピュータ５０を備える。トルクセンサ２２からの出力（操舵トルク）は、インターフェース２６ａ、２６ｂ、トルク信号入力回路３８、抵抗Ｒ及びコンデンサＣからなるフィルタを介してマイクロコンピュータ５０のＡ／Ｄ端子へ入力される。同様に、車速センサ２４からの出力（車速信号）は、インターフェイス４０を介してマイクロコンピュータ５０のＩ／Ｏ端子へ入力される。また、エンジン回転数センサ２８からの出力（エンジン回転信号）は、インターフェイス４２を介してマイクロコンピュータ５０のＩ／Ｏ端子へ入力される。
【００１７】
バッテリーＢからの電力は、電源回路３６を介してマイクロコンピュータ５０へ電位Ｖｃｃとして供給され、また、リレー３２，電流検出回路５２を介してモータ駆動回路６４へ供給される。マイクロコンピュータ５０は、異常事態が発生した際には、リレー駆動回路３４によりリレー３２を遮断し、モータ駆動回路６４への通電を停止する。電流検出回路５２では、電流検出抵抗Ｒi1に印加された電圧がモータ電流値として抵抗Ｒ及びコンデンサＣから成るフィルタを介してマイクロコンピュータ５０のＡ／Ｄ端子へ出力される。同様に、モータ駆動回路６４のアース側に接続された電流検出回路６６では、電流検出抵抗Ｒi2に印加された電圧がモータ電流値として抵抗Ｒ及びコンデンサＣから成るフィルタを介してマイクロコンピュータ５０のＡ／Ｄ端子へ出力される。
【００１８】
基板温度モニタ回路５６は、定電圧源ＶccとアースＥとの間に、分圧用の抵抗ＲsとサーミスタＴＨとが接続されて成り、サーミスタＴＨの電位（基板温度）が、抵抗Ｒ及びコンデンサＣから成るフィルタを介してマイクロコンピュータ５０のＡ／Ｄ端子へ入力される。
【００１９】
マイクロコンピュータ５０は、トルクセンサ２２からのトルク値を、基板温度モニタ回路５６からの温度値で補正すると共に、車速センサ２４からの車速、エンジン回転数センサ２８からのエンジン回転により補償し、操舵を補助するためのアシストトルク指令値を演算し、モータＭの制御指令をプリドライブ回路６２を介してモータ駆動回路６４に与える。モータＭへ印加される端子電圧は、モー端子電圧検出回路６８の検出抵抗Ｒv1、Ｒv2の電圧値として、抵抗Ｒ及びコンデンサＣから成るフィルタを介してＡ／Ｄ端子へ出力され、マイクロコンピュータ５０内でモータＭのフィードバック制御がなされる。
【００２０】
ここで、マイクロコンピュータ５０による基板温度モニタ回路５６のサーミスタＴＨのオープン故障検出処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。このオープン故障検出処理は、８０msの割り込み周期で繰り返される。
マイクロコンピュータ５０は、まず、イグニッションがオンされたか否か判断する（Ｓ１２）。ここで、イグニッションが既にオンされている時には（Ｓ１２：Ｎｏ）、イグニッションがオフされたか否かを判断する（Ｓ１８）。ここで、イグニッションがオフされた際には（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、イグニッションがオフされた時の温度モニタ回路の出力値（終期温度Ｔe）を保持して処理を終了する（Ｓ２０）。
【００２１】
一方、イグニッションがオンされてた時には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、イグニッションがオンされた時の温度モニタ回路の出力値（初期温度Ｔs）を保持し（Ｓ１４）、上述した前回のイグニッションがオフした際の温度Ｔeと今回イグニッションをオンした際の温度Ｔsからマップを検索して温度推定の際の補正値Ｋ２を求め（Ｓ１６）、処理を終了する。即ち、イグニッションがオフした際の温度Ｔeから今回イグニッションをオンした際の温度Ｔsまでの下がり方に基づき、周囲温度を推測し、これに応じた補正値Ｋ２を求める。
【００２２】
通常の運転時、即ち、イグニッションのオン時でもなく（Ｓ１２：Ｎｏ）、イグニッションのオフ時でもないときには（Ｓ１８：Ｎｏ）、次式より、モータＭへの通電電流による割り込み周期毎の温度上昇値δtを演算する（Ｓ２２）。
【数１】
δt＝Ｋ１・Ｉ2・Ｒ−Ｋ２
ここで、Ｉはモータ電流、Ｒはモータの巻線抵抗、Ｋ１は常数、Ｋ２は上記Ｓ１６でマップを検索して求めた補正値である。
【００２３】
次に、割り込み周期毎の温度上昇推定値δtを加算することで、イグニッションのオン時からの温度上昇推定値ΔＴを求める（Ｓ２４）。引き続き、イグニッションがオンされた時の初期温度Ｔsに温度上昇推定値ΔＴを加えることで、現在の推定温度Ｔを求める（Ｓ２６）。
【００２４】
そして、温度センサ（サーミスタＴＨ）のオープン故障判断を開始する。まず、基板温度モニタ回路５６からのＡ／Ｄ入力値が、４．９５Ｖ以上である状態が所定時間（例えば２秒）継続するかを判断する（Ｓ２８）。ここで、本実施形態の基板温度モニタ回路５６は、−５０℃〜１９０℃までの範囲を測定できるように設計されており、−５０℃で温度センサ（サーミスタＴＨ）の抵抗値が数百ＫΩになって最大値の５Ｖを出力する。反対に、１９０℃で温度センサ（サーミスタＴＨ）の抵抗値が数Ωになって最小値の０Ｖを出力する。４．９５Ｖ以上である状態が継続しない場合には（Ｓ２８：Ｎｏ）、温度センサがオープンになっておらず、正常であるため処理を終了する。
【００２５】
一方、基板温度モニタ回路５６からのＡ／Ｄ入力値が、４．９５Ｖ以上である状態が所定時間継続する場合でも（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、ノイズ等の影響によりオープン故障と判断する場合もあるため、まず、上記Ｓ２４にてモータ電流に基づき求めたイグニッションのオン時からの温度上昇推定値ΔＴが６０℃以上であるか否かを判断する（Ｓ３０）。６０℃以上温度上昇しながら（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、−５０℃を検出している場合には明らかに温度センサ（サーミスタＴＨ）のオープン故障であるため、温度センサの異常処理を行う（Ｓ３４）。ここでは、基板温度モニタ回路５６の出力ではなく、予め設定された固定温度（８０℃）で、マイクロコンピュータ５０は、温度補償を行う。ここで、固定温度を８０℃に設定している理由は、制御装置が配置される場所での想定使用温度（６５℃）よりも安全率を見て少し高く設定してあるためである。
【００２６】
温度上昇推定値ΔＴが６０℃未満である場合には（Ｓ３０：Ｎｏ）、更に、上記Ｓ２６にてモータＭへの電流に基づき求めた現在の推定温度Ｔが１４０℃を越えるか否かを判断する。推定温度Ｔが１４０℃を越えない場合には（Ｓ３２：Ｎｏ）、温度センサ（サーミスタＴＨ）のオープン故障ではないとして処理を続ける。
【００２７】
他方、推定温度Ｔが１４０℃を越えながら（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、−５０℃を検出している場合には明らかに温度センサ（サーミスタＴＨ）のオープン故障であるため、温度センサの異常処理を行う（Ｓ３４）。
【００２８】
本実施形態では、温度センサＴＨの出力に基づき温度センサが異常であると判断し（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、更に、モータＭへ印加する電流の積算値から推定した温度上昇推定値ΔＴが所定値（６０℃）よりも高い際に（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、又は、推定した温度Ｔが所定温度（１４０℃）よりも高い際に（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、温度センサが故障した際の処理を開始する（Ｓ３４）。このため、例え、ノイズ等の影響により、温度センサの出力に基づき温度センサが異常であると判断したとしても、直ちに、故障であると断定することが無くなり、温度センサの故障を確実に判断することが可能になる。
【００２９】
更に、温度上昇推定値ΔＴが所定値（６０℃）よりも高い際に、温度センサが故障であると判断するので、外気温度が低く、装置が高温に達する以前にも、温度センサの故障を迅速に判断することができる。一方、推定した温度Ｔが所定温度（１４０℃）よりも高い際、例えば、イグニッションのオン時点で温度が１００℃なら４０℃温度上昇した時点で温度センサが故障であると判断するため、装置が高温になることがなく、保護を適切且つ迅速に図ることができる。
【００３０】
ここで、上記Ｓ３０にて、比較対照となる温度上昇推定値の所定値を６０℃に設定した理由について、図４のグラフを参照して説明する。
本実施形態では、加熱保護が迅速に計れるようにするため、高温時の検出精度が高くなるように低温で高抵抗、高温で低抵抗となるサーミスタＴＨを用い、当該サーミスタの電位に基づき温度を検出している。上述したように基板温度モニタ回路５６は、−５０℃〜１９０℃までの範囲を測定できるように設計されており、−５０℃で温度センサ（サーミスタＴＨ）の抵抗値が数百ＫΩになって最大値の５Ｖを出力する。
【００３１】
図４のグラフは、縦軸にマイクロコンピュータ５０のＡ／Ｄ入力電圧を取り、横軸に測定温度を取ってある。ここで、折れ線で、黒丸はＡ／Ｄ入力電圧の最大値を、黒四角は最小値を、黒菱形は平均値を表し、３本の折れ線でサーミスタの特性のばらつきを示している。ここで、ノイズ等の重畳により１Ｖ程度の誤差を予想した際には、−５０℃の状態からは６０℃の温度誤差が生じることになる。このため、本実施形態では、比較対照となる所定値を６０℃に設定してある。
【００３２】
次に、上記Ｓ３２にて、比較対照となる所定温度を１４０℃に設定した理由について図５のグラフを参照して説明する。
図５は、サーミスタ異常による電流制御素子の加熱破壊試験の結果を示すグラフである。縦軸にモータのブラシ温度を、横軸に経過時間を取っている。ここで、ブラシ推定温度は、上記数１に基づいて推定した温度を、ブラシ測定温度は、ブラシに熱電対を取り付け実際に測定した温度を示している。ブラシ推定温度は、ブラシ測定温度とほぼ一致しており、上述した方法で適正に温度が推定できることが分かる。
【００３３】
ブラシ推定温度が１４０℃に達してから、モータの最大電流（４５Ａ）を２２秒間流し続けると、ブラシが１９０℃に達し、モータの巻線内での絶縁性が低下すると共に、モータへの通電制御素子の故障が発生する。ここで、図３を参照して上述したように、基板温度モニタ回路５６からのＡ／Ｄ入力値が４．９５Ｖ以上である状態が２秒間継続した後、Ｓ３２でブラシ推定温度が１４０℃に達したかを判断する。このため、１４０℃に達してから、１９０℃に達するまで最短でも２０秒間の余裕がある。この２０秒間で、モータ電流を下げる等の処理を行うことで、上述したモータ、制御素子の故障につながる温度上昇を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る電気式動力舵取装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施態様に係る電気式動力舵取装置の制御装置を示すブロック図である。
【図３】制御装置の温度センサの故障検出処理のフローチャートである。
【図４】基板温度モニター回路の温度−Ａ／Ｄ出力電圧を示すグラフである。
【図５】サーミスタ異常による電流制御素子の加熱破壊試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 電気式動力舵取装置
２２ トルクセンサ
２４ 車速センサ
２８ エンジン回転数センサ
３０ 制御装置
５０ マイクロコンピュータ
５２ 基板温度モニター回路
ＴＨ サーミスタ（温度センサ）
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータにより操舵をアシストする電気式動力舵取装置に関し、特に、検出した操舵状態を温度センサにより求めた温度で補正した値に基づきモータを駆動して操舵方向へアシストする電気式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気式動力舵取装置として、ステアリングホイールが固定された入力軸に、操舵トルクを検出するトルクセンサを取り付け、トルクセンサで検出した操舵トルクに応じたアシストトルクを電動モータにより発生させ操舵力を軽減するものが一般的に知られている。電気式動力舵取装置においては、アシストトルクを発生させる際にのみにモータを付勢すればよいため、常に油圧ポンプを駆動する必要がある油圧式舵取装置に対して、エネルギー消費が少ないという利点がある。
【０００３】
ここで、電気式動力舵取装置においては、温度センサが設けられ、高温が検出された際には、モータへの通電電流値を下げることでモータ及び通電制御素子の加熱保護が図られている。更に、温度センサの検出温度に応じて補正を行うことで、温度により変化するトルクセンサ、ギヤー等の特性に影響されない安定した操舵感を得ている。ここで、温度センサは、一般的に、加熱保護が迅速に計れるようにするため、高温時の検出精度が高くなるように低温で高抵抗、高温で低抵抗となるサーミスタを用い、当該サーミスタの電位に基づき温度を検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように温度センサは、サーミスタの電位に基づき温度を検出しており、当該サーミスタのオープン故障も電位に基づき判断している。このため、サーミスタが高抵抗状態（例えば極低温）なのかオープン故障になって抵抗が無限大になっているかの判別が付き難く、ノイズ等の外乱によって高抵抗状態（極低温）を故障であるとの誤判定を行うことがあった。
【０００５】
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、温度センサの故障を適切に判断することができる電気式動力舵取装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するため、検出した操舵状態に基づき操舵方向へアシストするモータと、モータを駆動するモータ駆動手段と、抵抗の変化により温度を測定する温度センサと、前記モータ駆動手段とこのモータ駆動手段の近傍に設けられた前記温度センサを含む制御装置を備える電気式動力舵取装置において、
前記温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、
前記モータへ印加する電流の積算値から推定した温度が所定温度よりも高い場合、前記温度センサのオープン故障と判断することを技術的特徴とする。
【０００７】
請求項１の電気式動力舵取装置では、温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、モータへ印加する電流の積算値から温度を推定し、推定した温度が所定温度よりも高い場合、温度センサのオープン故障と判断する。このため、温度センサのオープン故障を適切に判断することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、操舵方向へアシストするモータと、モータを駆動するモータ駆動手段と、低温になるに従って高抵抗となる温度センサと、前記モータ駆動手段とこのモータ駆動手段の近傍に設けられた前記温度センサを含む制御装置を備える電気式動力舵取装置において、
前記温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、
前記モータへ印加する電流の積算値から推定した温度上昇値が第２の所定値よりも高い場合に、前記温度センサがオープン故障であると判断することを技術的特徴とする。
【０００９】
請求項２の電気式動力舵取装置では、温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、モータへ印加する電流の積算値から温度上昇値を推定し、温度上昇値が第２の所定値よりも高い場合に、温度センサがオープン故障であると判断する。このため、例え、ノイズ等の影響により、温度センサの出力に基づき温度センサが異常であると判断したとしても、直ちに、故障であると断定することが無くなり、温度センサのオープン故障を確実に判断することが可能になる。更に、温度上昇値が所定値よりも高い際に、温度センサが故障であると判断するので、外気温度が低く、装置が高温に達する以前にも、温度センサのオープン故障を迅速に判断することができる。
【００１０】
請求項３の発明は、操舵方向へアシストするモータと、モータを駆動するモータ駆動手段と、低温になるに従って高抵抗となる温度センサと、前記モータ駆動手段とこのモータ駆動手段の近傍に設けられた前記温度センサを含む制御装置を備える電気式動力舵取装置において、
前記温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、
前記モータへの電流印加開始時の温度及び前記モータへ印加する電流の積算値から求めた温度上昇値から推定した現在の推定した温度が所定温度よりも高い場合に、前記温度センサがオープン故障であると判断することを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項３の電気式動力舵取装置では、温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、モータへの電流印加開始時の温度及びモータへ印加する電流の積算値から求めた温度上昇値から現在の温度を推定し、推定した温度が所定温度よりも高い場合に、温度センサがオープン故障であると判断する。このため、例え、ノイズ等の影響により、温度センサの出力に基づき温度センサが異常であると判断したとしても、直ちに、故障であると断定することが無くなり、温度センサの故障を確実に判断することが可能になる。更に、推定した温度が所定温度よりも高い際に、温度センサがオープン故障であると判断するため、装置が高温になることがなく、保護を適切に図ることができる。
【００１２】
請求項４の発明は、操舵方向へアシストするモータと、モータを駆動するモータ駆動手段と、低温になるに従って高抵抗となる温度センサと、前記モータ駆動手段とこのモータ駆動手段の近傍に設けられた前記温度センサを含む制御装置を備える電気式動力舵取装置において、
前記温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、
前記モータへ印加する電流の積算値から推定した温度上昇値が第２の所定値よりも高い場合、又は、前記モータへの電流印加開始時の温度及び前記モータへ印加する電流の積算値から求めた温度上昇値から推定した現在の温度が所定温度よりも高い場合に、前記温度センサがオープン故障であると判断することを技術的特徴とする。
【００１３】
請求項４の電気式動力舵取装置では、温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、モータへ印加する電流の積算値から温度上昇値を推定し、温度上昇値が第２の所定値よりも高い場合、又は、モータへの電流印加開始時の温度及びモータへ印加する電流の積算値から求めた温度上昇値から現在の温度を推定し、推定した温度が所定温度よりも高い場合に、温度センサがオープン故障であると判断する。このため、例え、ノイズ等の影響により、温度センサの出力に基づき温度センサが異常であると判断したとしても、直ちに、故障であると断定することが無くなり、温度センサの故障を確実に判断することが可能になる。更に、温度上昇値が所定値よりも高い際、又は、推定した温度が所定温度よりも高い際に、温度センサがオープン故障であると判断するので、外気温度が低いときも高いときにも、温度センサのオープン故障を迅速に判断することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置について図を参照して説明する。
図１は第１実施態様の電気式動力舵取装置１０の構成を示すブロック図である。電気式動力舵取装置１０は、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ２２と、トルクセンサ２２からの操舵トルク、車速センサ２４からの車速、エンジン回転数センサ２８からのエンジン回転に基づきモータ指令トルク（操舵アシスト量）を演算し、モータ指令トルクに応じた電流指令値を求めてモータＭへの通電を制御する制御装置３０とを備える。
【００１５】
トルクセンサ２２は、車両の操舵ステアリング１４に連結された入力軸１２に配設されている。モータＭの出力は、減速機１６により減速され、前輪を操舵するためのラック・ピニオンギア１８に伝達される。
【００１６】
制御装置３０の構成について図２のブロック図を参照して説明する。
制御装置３０は、マイクロコンピュータ５０を備える。トルクセンサ２２からの出力（操舵トルク）は、インターフェース２６ａ、２６ｂ、トルク信号入力回路３８、抵抗Ｒ及びコンデンサＣからなるフィルタを介してマイクロコンピュータ５０のＡ／Ｄ端子へ入力される。同様に、車速センサ２４からの出力（車速信号）は、インターフェイス４０を介してマイクロコンピュータ５０のＩ／Ｏ端子へ入力される。また、エンジン回転数センサ２８からの出力（エンジン回転信号）は、インターフェイス４２を介してマイクロコンピュータ５０のＩ／Ｏ端子へ入力される。
【００１７】
バッテリーＢからの電力は、電源回路３６を介してマイクロコンピュータ５０へ電位Ｖｃｃとして供給され、また、リレー３２，電流検出回路５２を介してモータ駆動回路６４へ供給される。マイクロコンピュータ５０は、異常事態が発生した際には、リレー駆動回路３４によりリレー３２を遮断し、モータ駆動回路６４への通電を停止する。電流検出回路５２では、電流検出抵抗Ｒi1に印加された電圧がモータ電流値として抵抗Ｒ及びコンデンサＣから成るフィルタを介してマイクロコンピュータ５０のＡ／Ｄ端子へ出力される。同様に、モータ駆動回路６４のアース側に接続された電流検出回路６６では、電流検出抵抗Ｒi2に印加された電圧がモータ電流値として抵抗Ｒ及びコンデンサＣから成るフィルタを介してマイクロコンピュータ５０のＡ／Ｄ端子へ出力される。
【００１８】
基板温度モニタ回路５６は、定電圧源ＶccとアースＥとの間に、分圧用の抵抗ＲsとサーミスタＴＨとが接続されて成り、サーミスタＴＨの電位（基板温度）が、抵抗Ｒ及びコンデンサＣから成るフィルタを介してマイクロコンピュータ５０のＡ／Ｄ端子へ入力される。
【００１９】
マイクロコンピュータ５０は、トルクセンサ２２からのトルク値を、基板温度モニタ回路５６からの温度値で補正すると共に、車速センサ２４からの車速、エンジン回転数センサ２８からのエンジン回転により補償し、操舵を補助するためのアシストトルク指令値を演算し、モータＭの制御指令をプリドライブ回路６２を介してモータ駆動回路６４に与える。モータＭへ印加される端子電圧は、モー端子電圧検出回路６８の検出抵抗Ｒv1、Ｒv2の電圧値として、抵抗Ｒ及びコンデンサＣから成るフィルタを介してＡ／Ｄ端子へ出力され、マイクロコンピュータ５０内でモータＭのフィードバック制御がなされる。
【００２０】
ここで、マイクロコンピュータ５０による基板温度モニタ回路５６のサーミスタＴＨのオープン故障検出処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。このオープン故障検出処理は、８０msの割り込み周期で繰り返される。
マイクロコンピュータ５０は、まず、イグニッションがオンされたか否か判断する（Ｓ１２）。ここで、イグニッションが既にオンされている時には（Ｓ１２：Ｎｏ）、イグニッションがオフされたか否かを判断する（Ｓ１８）。ここで、イグニッションがオフされた際には（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、イグニッションがオフされた時の温度モニタ回路の出力値（終期温度Ｔe）を保持して処理を終了する（Ｓ２０）。
【００２１】
一方、イグニッションがオンされてた時には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、イグニッションがオンされた時の温度モニタ回路の出力値（初期温度Ｔs）を保持し（Ｓ１４）、上述した前回のイグニッションがオフした際の温度Ｔeと今回イグニッションをオンした際の温度Ｔsからマップを検索して温度推定の際の補正値Ｋ２を求め（Ｓ１６）、処理を終了する。即ち、イグニッションがオフした際の温度Ｔeから今回イグニッションをオンした際の温度Ｔsまでの下がり方に基づき、周囲温度を推測し、これに応じた補正値Ｋ２を求める。
【００２２】
通常の運転時、即ち、イグニッションのオン時でもなく（Ｓ１２：Ｎｏ）、イグニッションのオフ時でもないときには（Ｓ１８：Ｎｏ）、次式より、モータＭへの通電電流による割り込み周期毎の温度上昇値δtを演算する（Ｓ２２）。
【数１】
δt＝Ｋ１・Ｉ2・Ｒ−Ｋ２
ここで、Ｉはモータ電流、Ｒはモータの巻線抵抗、Ｋ１は常数、Ｋ２は上記Ｓ１６でマップを検索して求めた補正値である。
【００２３】
次に、割り込み周期毎の温度上昇推定値δtを加算することで、イグニッションのオン時からの温度上昇推定値ΔＴを求める（Ｓ２４）。引き続き、イグニッションがオンされた時の初期温度Ｔsに温度上昇推定値ΔＴを加えることで、現在の推定温度Ｔを求める（Ｓ２６）。
【００２４】
そして、温度センサ（サーミスタＴＨ）のオープン故障判断を開始する。まず、基板温度モニタ回路５６からのＡ／Ｄ入力値が、４．９５Ｖ以上である状態が所定時間（例えば２秒）継続するかを判断する（Ｓ２８）。ここで、本実施形態の基板温度モニタ回路５６は、−５０℃〜１９０℃までの範囲を測定できるように設計されており、−５０℃で温度センサ（サーミスタＴＨ）の抵抗値が数百ＫΩになって最大値の５Ｖを出力する。反対に、１９０℃で温度センサ（サーミスタＴＨ）の抵抗値が数Ωになって最小値の０Ｖを出力する。４．９５Ｖ以上である状態が継続しない場合には（Ｓ２８：Ｎｏ）、温度センサがオープンになっておらず、正常であるため処理を終了する。
【００２５】
一方、基板温度モニタ回路５６からのＡ／Ｄ入力値が、４．９５Ｖ以上である状態が所定時間継続する場合でも（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、ノイズ等の影響によりオープン故障と判断する場合もあるため、まず、上記Ｓ２４にてモータ電流に基づき求めたイグニッションのオン時からの温度上昇推定値ΔＴが６０℃以上であるか否かを判断する（Ｓ３０）。６０℃以上温度上昇しながら（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、−５０℃を検出している場合には明らかに温度センサ（サーミスタＴＨ）のオープン故障であるため、温度センサの異常処理を行う（Ｓ３４）。ここでは、基板温度モニタ回路５６の出力ではなく、予め設定された固定温度（８０℃）で、マイクロコンピュータ５０は、温度補償を行う。ここで、固定温度を８０℃に設定している理由は、制御装置が配置される場所での想定使用温度（６５℃）よりも安全率を見て少し高く設定してあるためである。
【００２６】
温度上昇推定値ΔＴが６０℃未満である場合には（Ｓ３０：Ｎｏ）、更に、上記Ｓ２６にてモータＭへの電流に基づき求めた現在の推定温度Ｔが１４０℃を越えるか否かを判断する。推定温度Ｔが１４０℃を越えない場合には（Ｓ３２：Ｎｏ）、温度センサ（サーミスタＴＨ）のオープン故障ではないとして処理を続ける。
【００２７】
他方、推定温度Ｔが１４０℃を越えながら（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、−５０℃を検出している場合には明らかに温度センサ（サーミスタＴＨ）のオープン故障であるため、温度センサの異常処理を行う（Ｓ３４）。
【００２８】
本実施形態では、温度センサＴＨの出力に基づき温度センサが異常であると判断し（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、更に、モータＭへ印加する電流の積算値から推定した温度上昇推定値ΔＴが所定値（６０℃）よりも高い際に（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、又は、推定した温度Ｔが所定温度（１４０℃）よりも高い際に（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、温度センサが故障した際の処理を開始する（Ｓ３４）。このため、例え、ノイズ等の影響により、温度センサの出力に基づき温度センサが異常であると判断したとしても、直ちに、故障であると断定することが無くなり、温度センサの故障を確実に判断することが可能になる。
【００２９】
更に、温度上昇推定値ΔＴが所定値（６０℃）よりも高い際に、温度センサが故障であると判断するので、外気温度が低く、装置が高温に達する以前にも、温度センサの故障を迅速に判断することができる。一方、推定した温度Ｔが所定温度（１４０℃）よりも高い際、例えば、イグニッションのオン時点で温度が１００℃なら４０℃温度上昇した時点で温度センサが故障であると判断するため、装置が高温になることがなく、保護を適切且つ迅速に図ることができる。
【００３０】
ここで、上記Ｓ３０にて、比較対照となる温度上昇推定値の所定値を６０℃に設定した理由について、図４のグラフを参照して説明する。
本実施形態では、加熱保護が迅速に計れるようにするため、高温時の検出精度が高くなるように低温で高抵抗、高温で低抵抗となるサーミスタＴＨを用い、当該サーミスタの電位に基づき温度を検出している。上述したように基板温度モニタ回路５６は、−５０℃〜１９０℃までの範囲を測定できるように設計されており、−５０℃で温度センサ（サーミスタＴＨ）の抵抗値が数百ＫΩになって最大値の５Ｖを出力する。
【００３１】
図４のグラフは、縦軸にマイクロコンピュータ５０のＡ／Ｄ入力電圧を取り、横軸に測定温度を取ってある。ここで、折れ線で、黒丸はＡ／Ｄ入力電圧の最大値を、黒四角は最小値を、黒菱形は平均値を表し、３本の折れ線でサーミスタの特性のばらつきを示している。ここで、ノイズ等の重畳により１Ｖ程度の誤差を予想した際には、−５０℃の状態からは６０℃の温度誤差が生じることになる。このため、本実施形態では、比較対照となる所定値を６０℃に設定してある。
【００３２】
次に、上記Ｓ３２にて、比較対照となる所定温度を１４０℃に設定した理由について図５のグラフを参照して説明する。
図５は、サーミスタ異常による電流制御素子の加熱破壊試験の結果を示すグラフである。縦軸にモータのブラシ温度を、横軸に経過時間を取っている。ここで、ブラシ推定温度は、上記数１に基づいて推定した温度を、ブラシ測定温度は、ブラシに熱電対を取り付け実際に測定した温度を示している。ブラシ推定温度は、ブラシ測定温度とほぼ一致しており、上述した方法で適正に温度が推定できることが分かる。
【００３３】
ブラシ推定温度が１４０℃に達してから、モータの最大電流（４５Ａ）を２２秒間流し続けると、ブラシが１９０℃に達し、モータの巻線内での絶縁性が低下すると共に、モータへの通電制御素子の故障が発生する。ここで、図３を参照して上述したように、基板温度モニタ回路５６からのＡ／Ｄ入力値が４．９５Ｖ以上である状態が２秒間継続した後、Ｓ３２でブラシ推定温度が１４０℃に達したかを判断する。このため、１４０℃に達してから、１９０℃に達するまで最短でも２０秒間の余裕がある。この２０秒間で、モータ電流を下げる等の処理を行うことで、上述したモータ、制御素子の故障につながる温度上昇を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る電気式動力舵取装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施態様に係る電気式動力舵取装置の制御装置を示すブロック図である。
【図３】制御装置の温度センサの故障検出処理のフローチャートである。
【図４】基板温度モニター回路の温度−Ａ／Ｄ出力電圧を示すグラフである。
【図５】サーミスタ異常による電流制御素子の加熱破壊試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 電気式動力舵取装置
２２ トルクセンサ
２４ 車速センサ
２８ エンジン回転数センサ
３０ 制御装置
５０ マイクロコンピュータ
５２ 基板温度モニター回路
ＴＨ サーミスタ（温度センサ）
Claims (4)
- 検出した操舵状態に基づき操舵方向へアシストするモータと、モータを駆動するモータ駆動手段と、抵抗の変化により温度を測定する温度センサと、前記モータ駆動手段とこのモータ駆動手段の近傍に設けられた前記温度センサを含む制御装置を備える電気式動力舵取装置において、
前記温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、
前記モータへ印加する電流の積算値から推定した温度が所定温度よりも高い場合、前記温度センサのオープン故障と判断することを特徴とする電気式動力舵取装置。 - 操舵方向へアシストするモータと、モータを駆動するモータ駆動手段と、低温になるに従って高抵抗となる温度センサと、前記モータ駆動手段とこのモータ駆動手段の近傍に設けられた前記温度センサを含む制御装置を備える電気式動力舵取装置において、
前記温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、
前記モータへ印加する電流の積算値から推定した温度上昇値が第２の所定値よりも高い場合に、前記温度センサがオープン故障であると判断することを特徴とする電気式動力舵取装置。 - 操舵方向へアシストするモータと、モータを駆動するモータ駆動手段と、低温になるに従って高抵抗となる温度センサと、前記モータ駆動手段とこのモータ駆動手段の近傍に設けられた前記温度センサを含む制御装置を備える電気式動力舵取装置において、
前記温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、
前記モータへの電流印加開始時の温度及び前記モータへ印加する電流の積算値から求めた温度上昇値から推定した現在の温度が所定温度よりも高い場合に、前記温度センサがオープン故障であると判断することを特徴とする電気式動力舵取装置。 - 操舵方向へアシストするモータと、モータを駆動するモータ駆動手段と、低温になるに従って高抵抗となる温度センサと、前記モータ駆動手段とこのモータ駆動手段の近傍に設けられた前記温度センサを含む制御装置を備える電気式動力舵取装置において、
前記温度センサの出力が、予め設定した、オープン故障となる手前の高抵抗状態にあることを示す抵抗値に相当する第１の所定値よりも高い場合であって、更に、
前記モータへ印加する電流の積算値から推定した温度上昇値が第２の所定値よりも高い場合、又は、前記モータへの電流印加開始時の温度及び前記モータへ印加する電流の積算値から求めた温度上昇値から推定した現在の温度が所定温度よりも高い場合に、前記温度センサがオープン故障であると判断することを特徴とする電気式動力舵取装置。
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