JP4135437B2

JP4135437B2 - Electric power steering device

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Publication number: JP4135437B2
Application number: JP2002251066A
Authority: JP
Inventors: 久賀小岩井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP2004090683A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特にそのモータの出力を制御する電子制御回路の発熱状態等を監視する温度検出回路の異常を検出できる電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電動パワーステアリング装置は、操向ハンドルの操作によりステアリングシヤフトに発生する操舵トルクと車速を検出し、その検出信号に基づいてモータを駆動して操向ハンドルの操舵力を補助するものである。このような電動式パワーステアリング装置の制御は電子制御回路で実行されるが、その制御の概要は、トルクセンサで検出された操舵トルクと車速センサで検出された車速に基づいてモータに供給する電流の制御目標値である電流指令値を演算し、その演算結果に基づいてモータに供給する電流を制御する。
【０００３】
即ち、電子制御回路は、操向ハンドルが操作されて操舵トルクが発生しているときに、検出された車速が零あるいは低速の場合は大きな操舵補助力を供給し、検出された車速が速い場合は小さな操舵補助力を供給するように操向ハンドルの操舵力と車速に応じてモータに供給する電流を制御することで、走行状態に応じた最適の操舵補助力を与えることができる。
【０００４】
このような電子制御回路は、モータに供給する電流の制御目標値である電流指令値を演算するＣＰＵで構成される制御回路部と、その演算結果に基づいてモータに供給する電流を制御する複数の半導体素子から構成されるモータ駆動回路部とから構成され、両者を１枚の回路基板（プリント基板）上に配置して構成されたものがある。
【０００５】
また、電動パワーステアリング装置では、モータの過熱焼損を未然に防止するため、モータにサーミスタ等の温度検出素子を取付けて温度を検出し、所定の限界温度を越えたとき、モータの過熱焼損の危険があるとしてモータに供給する電流を制限するモータ電流制限手段を備えたものがある（一例として特開平７−１１２６６６号公報参照）。
【０００６】
しかし上記した温度検出素子が故障すると、モータの過熱状態を検出できないためモータ電流を適切に制限できず、モータを焼損させてしまう不都合が発生する。この対策として、モータに２個の温度検出素子を取付け、２つの温度検出素子の出力を比較して故障を判定する方法などが提案されているが、製造コストを上昇させるほか、モータ側の温度検出素子と電子制御回路との間に信号線を設ける必要があり、これも製造コストを上昇させるので、モータに温度検出素子を設けることなく、モータ電流値からモータ温度を推定するものがある。
【０００７】
このほか、回路基板はモータ駆動回路部を構成する半導体スイッチング素子に流れるモータ電流に基づいて発熱するから、過大なモータ電流が流れると半導体スイッチング素子付近の回路基板が過熱して焼損するおそれがある。この対策として回路基板の半導体スイッチング素子の近傍にサーミスタ等の温度検出素子を取付けて温度を検出し、検出温度を電子制御回路において処理して、モータ電流を制限して回路基板の過熱焼損を未然に防止するものがある。
【０００８】
しかし、温度検出素子が故障すると回路基板の温度を検出することができず、過熱焼損するおそれがある。そこで、回路基板上のモータ駆動回路部の半導体スイッチング素子に流れるモータ電流値に基づいて回路基板上の発熱部の温度（モータ温度にも関連する）を推定し、所定の時点における温度から一定温度以上変化したか否かを判定する。そして前記発熱部の温度が所定温度以上の変化を示したにも拘らず、前記した温度検出素子で検出した回路基板の温度が所定温度以上の変化を示さないとき、温度検出素子が故障であると判定する手法が提案されている（特開２００１−１３０４３２号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した温度検出素子の故障判定手法では、温度検出素子が完全に故障している場合には、温度検出素子からは変化のない一定値の検出信号しか出力されないから、温度検出素子の故障を正確に判定することができる。
【００１０】
しかしながら、温度検出素子自体にクラック等が生じて抵抗値が増大した場合や、温度検出素子と信号線との接続部の接触不良による抵抗値の増大や、接続部がショートして抵抗値が減少するなどの異常（以下、中途故障という）が生じた場合は、温度検出素子から出力された検出信号は、温度検出素子が正常な状態で出力された検出信号か、或いは中途故障した温度検出素子から出力された検出信号かを識別することができない。このため、実際の温度とは異なる温度が回路基板温度として認識され、回路基板やモータが焼損するおそれがある。
【００１１】
図８は、温度検出素子としてサーミスタを使用した温度検出回路の一例で、サーミスタＳＲは抵抗Ｒと直列に接続されて電源に接続され、サーミスタＳＲに一定の電流を流してサーミスタＳＲの両端間の電圧降下を検出回路ＤＣで検出し、検出されたサーミスタＳＲの抵抗値を温度データに変換している。
【００１２】
このとき、サーミスタＳＲ或いは周辺回路に上記した中途故障が生じて抵抗値が増大、或いは減少した場合は、サーミスタＳＲが正常な状態における抵抗値に基づく温度データであるか、或いは中途故障したサーミスタＳＲの抵抗値に基づく温度データであるかを識別することができない。
【００１３】
この発明は、上記課題を解決することを目的とし、温度検出素子を備えた温度検出回路の中途故障を正確に判定し、回路基板やモータの焼損を未然に防止できる電動パワーステアリング装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、車両の操舵力に応じた電流をモータに供給して補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置において、少なくとも操舵トルク信号に基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記電流指令値に基づいてモータ電流を制御するモータ駆動手段と、モータの温度を推定するモータ温度推定手段と、前記モータ温度推定手段で推定されたモータ温度が所定温度を越えたときモータ電流を制限する電流制限機能を備えたモータ電流制限手段と、前記温度検出回路の異常を判定する温度検出回路異常判定手段とを備えた電子制御回路と、前記電子制御回路の発熱部分付近に配置され、発熱部分付近の温度を抵抗値として検出する温度検出素子を備えた温度検出回路とを備え、前記温度検出回路異常判定手段は、前記温度検出素子が温度の上昇に応じて抵抗値が減少する負特性の素子であるときは、以下の条件式（１）及び（２）が同時に満されたとき温度検出回路が異常であると判定すること
Ｒ＜Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（２）
但し、Ｒ：温度を検出したときの温度検出回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当する温度検出回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度、
を特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１５】
請求項２の発明は、車両の操舵力に応じた電流をモータに供給して補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置において、少なくとも操舵トルク信号に基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記電流指令値に基づいてモータ電流を制御するモータ駆動手段と、モータの温度を推定するモータ温度推定手段と、前記モータ温度推定手段で推定されたモータ温度が所定温度を越えたときモータ電流を制限する電流制限機能を備えたモータ電流制限手段と、前記温度検出回路の異常を判定する温度検出回路異常判定手段とを備えた電子制御回路と、前記電子制御回路の発熱部分付近に配置され、発熱部分付近の温度を抵抗値として検出する温度検出素子を備えた温度検出回路とを備え、前記温度検出回路異常判定手段は、前記温度検出素子が温度の上昇に応じて抵抗値が増加する正特性の素子であるときは、以下の条件式（３）及び（４）が同時に満されたとき温度検出回路が異常であると判定すること
Ｒ＞Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（４）
但し、Ｒ：温度を検出したときの温度検出回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当する温度検出回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度、
を特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１６】
そして、前記電子制御回路は、前記温度検出回路異常判定手段により温度検出回路の異常が判定されたときは、前記モータ電流制限手段を作動させてモータに供給する電流指令値を制限する。
【００１７】
また、前記電子制御回路は、前記温度検出回路異常判定手段により温度検出回路の異常が判定されたときは、前記モータ電流制限手段を作動させてモータに供給する電流指令値の出力を遮断するようにしてもよい。
【００１８】
そして、前記モータ温度推定手段は、モータに流れる電流値に基づいてモータ温度を推定するモータ温度推定手段である。
【００１９】
さらに、前記温度検出回路異常判定手段は、温度検出回路の異常が判定されたときはその事実を記憶する記憶手段を備えるとよい。
【００２０】
そして、前記温度検出素子にはサーミスタを使用する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明を実施するに適した電動パワーステアリング装置の構成の概略を説明する図で、操向ハンドル１の軸２は減速ギア４、ユニバーサルジョイント５ａ、５ｂ、ピニオンラツク機構７を経て操向車輪のタイロツド８に結合されている。軸２には操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ３が設けられており、また、操舵力を補助するモータ１０がクラッチ９、減速ギア４を介して軸２に結合している。
【００２２】
パワーステアリング装置を制御する電子制御回路１３は、バッテリ１４からイグニッションキー１１を経て電力が供給される。電子制御回路１３は、トルクセンサ３で検出された操舵トルクと車速センサ１２で検出された車速に基づいて電流指令演算を行い、演算された電流指令値に基づいてモータ１０に供給する電流を制御する。
【００２３】
クラッチ９は電子制御回路１３により制御される。クラッチ９は通常の動作状態では結合しており、電子制御回路１３によりパワーステアリング装置の故障と判断された時、及び電源がＯＦＦとなっている時に切離される。
【００２４】
図２は、電子制御回路１３のブロツク図である。電子制御回路１３は制御ＣＰＵからなる演算制御部２１とモータ駆動回路４１から構成されている。なお、演算制御部２１の各構成要素は制御ＣＰＵで実行される機能を示すもので、例えば電流指令値演算部２２は制御ＣＰＵで実行される演算機能を示している。
【００２５】
以下、電子制御回路１３の構成と動作を説明する。電流指令値演算手段を構成する電流指令値演算部２２は、トルクセンサ３から入力された操舵トルク信号、及び車速センサ１２から入力された車速信号に基づいて、操舵補助力を発生させるモータ１０に供給する電流の大きさを指示する電流指令値Ｉを演算する。
【００２６】
モータ電流制限手段を構成するモータ電流制限部２３は、演算された電流指令値Ｉの大きさを制限するもので、正常な状態では電流指令値演算部２２で演算された電流指令値Ｉは制限されることなく、後述する変換部２７及びＦＥＴゲート駆動回路２８を経てモータ駆動回路４１に出力されるが、モータ１０や電子制御回路１３に過大な電流が流れて焼損の危険性が検出されたときは、電流指令値Ｉを制限又は遮断して、モータ１０やモータ駆動回路４１及び電子制御回路１３の焼損を未然に防止するものである。
【００２７】
モータ電流制限部２３による電流指令値Ｉの制限処理は、後述する異常判定部２５から出力される異常判定信号に応答して電流指令値Ｉを時間経過と共に徐々に減少させてモータ電流を減少させる処理、或いは電流指令値Ｉを零としてモータ電流を遮断する処理であり、これらの電流指令値Ｉの制限処理は公知の手法によるものとする。
【００２８】
モータ電流制限部２３で制限され或いは制限されなかった電流指令値Ｉは、変換部２７に入力され、ＰＷＭ信号と電流方向信号とに分離変換される。ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）はＨブリツジ接続されたＦＥＴ1 〜ＦＥＴ2 のゲートを駆動する信号で、電流指令値Ｉの絶対値によりＰＷＭ信号のデユーテイ比（ＦＥＴのゲートをＯＮ／ＯＦＦする時間比）が決定される。電流方向信号はモータ電流の方向、即ちモータ１０の回転方向を指示する信号で、電流指令値Ｉの符号（正負）により決定される。
【００２９】
モータ駆動手段を構成するモータ駆動回路４１は、半導体スイッチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 から構成される。ＦＥＴ1 とＦＥＴ2 は前記したＰＷＭ信号のデユーテイ比に基づいてゲートがＯＮ／ＯＦＦされるスイッチング素子で、モータ１０に流れる電流の大きさを制御するためのスイッチング素子である。また、ＦＥＴ3 とＦＥＴ4 は前記した電流方向信号に基づいてゲートがＯＮ或いはＯＦＦされる（一方がＯＮの時、他方はＯＦＦとなる）スイッチング素子で、モータ１０に流れる電流の方向、即ちモータ１０の回転方向を切換えるスイッチング素子である。
【００３０】
ＦＥＴ3 が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ1 、モータ１０、ＦＥＴ3 、抵抗Ｒ1 を経て流れ、モータ１０に正方向の電流が流れる。また、ＦＥＴ4 が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ2 、モータ１０、ＦＥＴ4 、抵抗Ｒ2 を経て流れ、モータ１０に負方向の電流が流れる。
【００３１】
モータ電流検出回路４２は、抵抗Ｒ1 の両端における電圧降下に基づいて正方向電流の大きさを検出し、また、抵抗Ｒ2 の両端における電圧降下に基づいて負方向電流の大きさを検出する。検出された実際のモータ電流値ｉは電流指令値演算部２２にフィードバックされる。
【００３２】
モータ駆動回路４１を構成するスイッチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 の付近には、温度検出回路として、温度検出素子であるサーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１が配置されている。温度により変化するサーミスタ３１ａの抵抗値Ｒはサーミスタ処理回路３１で電圧値に変換され、演算制御部２１の温度検出部２６で読み取られて温度データに変換され、電子制御回路１３の温度Ａe として異常判定部２５に入力される。
【００３３】
スイッチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 はその内部を流れるモータ電流により発熱するから、前記検出された温度Ａe は、電子制御回路１３の発熱部分（スイッチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 ）の温度であると共に、モータ１０の温度に強い相関のある温度として認識することができる。
【００３４】
モータ温度推定手段を構成するモータ温度推定部２４は、モータ電流検出回路４２で検出されたモータ電流値ｉを積分し、電流積分値に温度変換係数ｋを乗算してモータ温度の温度上昇推定値ΔＴを演算する。モータ温度の温度上昇推定値ΔＴは制御ＣＰＵによる制御動作が継続する間は、一定時間毎に常に更新されてゆく。なお、温度変換係数ｋは、多様な走行モードでの走行を繰り返す実験に基づいて予め決定しておくものとする。
【００３５】
温度検出回路異常判定手段を構成する異常判定部２５は、サーミスタ処理回路３１で検出された電子制御回路１３の温度Ａe が、予め設定されている電子制御回路１３の許容限界温度Ｔlmt （例えば１００℃）を越えている（Ａe ＞Ｔlmt ）か否かを判定し、電子制御回路１３の温度Ａe が許容限界温度Ｔlmt を越えている場合は、電子制御回路１３は過熱状態にあると判定し、異常判定信号をモータ電流制限部２３に出力し、モータ電流制限部２３に電流制限機能を設定する。即ち、電流制限機能スイッチをＯＮにする（制御ＣＰＵのプログラム処理においてはフラグを立てる）。
【００３６】
さらに異常判定部２５では、モータ電流制限部２３に電流制限機能が設定されていないときは、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１が異常（中途故障を含む）か否かを判定する。その異常判定手法は後で詳細に説明する。サーミスタ処理回路３１が異常であると判定されたときは異常判定信号がモータ電流制限部２３に出力され、電流指令値Ｉの大きさが制限される。またサーミスタ処理回路３１が異常でないと判定されたときは電流指令値Ｉは制限されない。
【００３７】
次に、この発明によるサーミスタ処理回路３１の異常検出及び検出結果に基づく電流指令値Ｉの制限処理について説明する。
【００３８】
まず、サーミスタの中途故障について説明する。温度検出素子であるサーミスタには温度が上昇すると抵抗値が低下する負の温度特性を有するものと、温度が上昇すると抵抗値が高くなる正の温度特性を有するものとがある。
【００３９】
図３は負の温度特性のサーミスタ特性曲線の一例で、横軸は温度、縦軸は抵抗値であり、サーミスタが正常な場合は特性曲線Ａに示すように温度の変化に対して抵抗値が変化する。また、図５に示すように、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１を構成した場合で、例えばサーミスタ３１ａに中途故障が発生して抵抗値が減少すると、正常な場合の特性曲線Ａが下側にオフセットし、線Ｂに示すような特性曲線になる。
【００４０】
図３において、サーミスタ３１ａが正常な場合に、電子制御回路１３の過熱保護のために電流指令値Ｉを制限する限界温度は特性曲線Ａの上の温度Ｔa に設定され、このときの抵抗値はＲa であるとする。サーミスタ３１ａに中途故障が発生して特性曲線Ｂに示すような特性に変化した場合は、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１で抵抗値Ｒa が検出され、サーミスタ処理回路３１では抵抗値Ｒa に対応する温度Ｔe として認識される。また、サーミスタ３１ａが正常であってもサーミスタ３１ａの周辺のサーミスタ処理回路３１に異常（中途故障）が発生した場合は、サーミスタ３１ａの特性が変化した場合と同様に、サーミスタ処理回路３１では温度Ｔe として認識されてしまう。
【００４１】
即ち、サーミスタ３１ａの中途故障を含むサーミスタ処理回路３１に異常が発生すると、電子制御回路１３の発熱部の温度が、実際には温度Ｔa であるにも拘らずこれよりも低い温度Ｔe であると誤って認識されてしまい、電子制御回路１３の過熱を検出できないという危険性がある。
【００４２】
図４は正の温度特性のサーミスタ特性曲線の一例で、横軸は温度、縦軸は抵抗値であり、サーミスタ３１が正常な場合は特性曲線Ｃに示すように温度の変化に対して抵抗値が変化する。また、図５に示すように、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１を構成した場合で、例えばサーミスタ３１ａに中途故障が発生して抵抗値が増加すると、正常な場合の特性曲線Ｃが上側にオフセットし、線Ｄに示すような特性曲線になる。
【００４３】
図４において、サーミスタ３１が正常な場合に、電子制御回路１３の過熱保護のために電流指令値Ｉを制限する限界温度は特性曲線Ｃの上の温度Ｔa に設定され、このときの抵抗値はＲa であるとすると、サーミスタ３１が中途故障して特性曲線Ｄに示すような特性に変化した場合は、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１で抵抗値Ｒa が検出され、サーミスタ処理回路３１では抵抗値Ｒa に対応する温度Ｔe として認識される。また、サーミスタ３１ａが正常であってもサーミスタ３１ａの周辺のサーミスタ処理回路３１に異常（中途故障）が発生した場合は、サーミスタ３１ａの特性が変化した場合と同様に、サーミスタ処理回路３１では温度Ｔe として認識されてしまう。
【００４４】
即ち、サーミスタ３１ａの中途故障を含むサーミスタ処理回路３１に異常が発生すると、電子制御回路１３の発熱部の温度が、実際には温度Ｔa であるにも拘らずこれよりも低い温度Ｔe であると誤って認識されてしまい、電子制御回路１３の過熱を検出できないという危険性がある。
【００４５】
そこで、この実施の形態では、図５に示すような、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１の抵抗値Ｒと、モータ１０の温度の温度上昇推定値ΔＴとに基づいてサーミスタ処理回路３１の異常を判定するようにした。
【００４６】
以下の説明では、サーミスタ処理回路３１にはサーミスタ３１ａが含まれ、サーミスタ処理回路３１の異常にはサーミスタ３１ａの中途故障とその周辺のサーミスタ処理回路３１の中途故障が含まれるものとする。
【００４７】
温度検出素子として［負の温度特性］を有するサーミスタ３１ａを使用する場合は、以下の条件式（１）及び（２）を同時に満たしたとき、サーミスタ処理回路３１が異常であると判定する。
【００４８】
Ｒ＜Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（２）
但し、Ｒ：温度検出したときのサーミスタ処理回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当するサーミスタ処理回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度。
【００４９】
条件式（１）が成立するのは、温度検出したときのサーミスタ処理回路３１の抵抗値Ｒが電子制御回路の過熱保護のための限界温度に相当する抵抗値Ｒa よりも小さい場合である。この場合、電子制御回路の過熱保護のために、モータ最大電流を制限したとしても、サーミスタ３１ａが中途故障して、電子制御回路の過熱保護のためモータ最大電流を制限する限界温度に相当するサーミスタ処理回路の抵抗値Ｒa が、前記特性曲線Ａ（図３参照）の上の温度Ｔa ではなく特性曲線Ｂ上の温度Ｔe （Ｔa ＞Ｔe ）として認識されるから、温度Ｔa とＴe との差分の温度（Ｔa −Ｔe ）の分だけ電子制御回路は温度が上昇、即ち過熱してしまい、焼損の可能性がある。
【００５０】
そこで、更に条件式（２）を付加し、モータ温度の温度上昇推定値ΔＴがモータ温度の最高限界温度Ｔmax と電流制限する限界温度Ｔa との差より大きい条件（ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ））を満たされることを条件とし、温度（Ｔa −Ｔe ）の分だけ電子制御回路の温度上昇を抑制し、過熱を防止する。
【００５１】
即ち、条件式（１）及び（２）が同時に成立するとき、電子制御回路１３の過熱保護のために、電流指令値Ｉを制限してモータ最大電流を制限する。
【００５２】
温度検出素子として［正の温度特性］を有するサーミスタを使用する場合は、以下の条件式（３）及び（４）を同時に満たしたとき、サーミスタ処理回路が異常であると判定する。
【００５３】
Ｒ＞Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（４）
但し、Ｒ：温度検出したときのサーミスタ処理回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当するサーミスタ処理回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度。
【００５４】
条件式（３）が成立するのは、温度検出したときのサーミスタ処理回路３１の抵抗値Ｒが電子制御回路の過熱保護のための限界温度に相当する抵抗値Ｒa よりも大きい場合である。この場合、電子制御回路の過熱保護のために、モータ最大電流を制限したとしても、サーミスタ３１ａが中途故障して、電子制御回路の過熱保護のためモータ最大電流を制限する限界温度に相当するサーミスタ処理回路の抵抗値Ｒa が、前記特性曲線Ｃ（図４参照）の上の温度Ｔa ではなく特性曲線Ｄ上の温度Ｔe （Ｔa ＞Ｔe ）として認識されるから、温度Ｔa とＴe との差分の温度（Ｔa −Ｔe ）の分だけ電子制御回路は温度が上昇、即ち過熱してしまい、焼損の可能性がある。
【００５５】
そこで、更に条件式（４）を付加し、モータ温度の温度上昇推定値ΔＴがモータ温度の最高限界温度Ｔmax と電流制限する限界温度Ｔa との差より大きい条件（ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ））を満たされることを条件とし、温度（Ｔa −Ｔe ）の分だけ電子制御回路の温度上昇を抑制し、過熱を防止する。
【００５６】
即ち、条件式（３）及び（４）が同時に成立するとき、電子制御回路１３の過熱保護のために、電流指令値Ｉを制限してモータ最大電流を制限する。
【００５７】
次に、電子制御回路１３の制御ＣＰＵで実行される制御動作の概略と、サーミスタ処理回路３１の異常検出、及びモータへ供給される電流の制限処理について説明する。図６は電子制御回路の制御ＣＰＵで実行される制御動作の概略を説明するフローチャート、図７は、図６のフローチャートの中の電流制限機能スイッチ処理の詳細を説明するフローチャートである。
【００５８】
図６のフローチャートを参照して制御動作の概略を説明する。まず、イグニッションキー１１のＯＮを確認し（ステップＰ１）、制御ＣＰＵの自己診断を行う（ステップＰ２）。制御ＣＰＵが正常か否かを判定し（ステップＰ３）、正常でないときはステップＰ１９に移り、異常時の処理を実行して処理を終了する。
【００５９】
ステップＰ３の判定で正常の場合は、サーミスタ処理回路３１で検出された温度Ａe を取り込み（ステップＰ４）、電子制御回路１３の温度の初期値Ａ0 としてサーミスタ処理回路３１で検出された温度初期値Ａe を設定（Ａ0 ＝Ａe ）する（ステップＰ５）。
【００６０】
温度上昇推定値メモリの内容ΔＴを零（０）にリセットし（ステップＰ６）、電流制限機能スイッチをＯＦＦにリセットする（ステップＰ７）。
【００６１】
トルクセンサ３で検出された操舵トルク及び車速センサ１２で検出された車速に基づいて操舵補助力を発生させるモータ１０に供給する電流の大きさを指示する電流指令値Ｉを演算する（ステップＰ８）。
【００６２】
電流制限機能スイッチの処理を実行し（ステップＰ９）、電流制限機能スイッチがＯＮか否かを判定する（ステップＰ１０）。機能スイッチがＯＮであれば電流指令値の制限処理を実行し（ステップＰ１１）、電流指令値Ｉを制限値に抑える。また、機能スイッチがＯＦＦであれば電流指令値Ｉの制限処理は実行しない。ステップＰ１２に移り、制限され或いは制限されない電流指令値Ｉをモータ駆動回路４１に出力し（テップＰ１２）、モータ１０の駆動を実行する。
【００６３】
以上の処理のうち、ステップＰ８からステップＰ１２までは制御ＣＰＵの演算速度その他の要因で決定される所定の時間間隔で繰り返し実行されるものであるから、所定時間の経過を待ち（テップＰ１３）、ステップＰ８に移る。
【００６４】
次に、図６のフローチャートのステップＰ９で示した電流制限機能スイッチの処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。なお、図７のフローチャートは温度特性が負特性のサーミスタを使用した場合についての処理である。温度特性が正特性のサーミスタを使用した場合は、ステップＰ２４の判定の内容（Ｒ＜Ｒa ）を（Ｒ＞Ｒa ）に変更したものとなる。
【００６５】
まず、サーミスタ処理回路３１で検出された電子制御回路１３の温度Ａe を取り込む（ステップＰ２１）。検出されたモータ電流値ｉに基づいて温度上昇推定値ΔＴを演算する（ステップＰ２２）。温度上昇推定値ΔＴは、モータ電流値ｉの積分値に多様な走行モードでの走行を繰り返す実験結果に基づいて予め決定した温度変換係数ｋを乗算して求める。
【００６６】
電子制御回路１３の温度Ａe が、予め設定されている許容限界温度Ｔlmt （例えば１００℃）を越えている（Ａe ＞Ｔlmt ）か否かを判定し（ステップＰ２３）、許容限界温度Ｔlmt を越えている（Ａe ＞Ｔlmt ）の場合は電子制御回路１３は過熱状態にあることを意味するから、ステップＰ２６に移り、電流制限機能スイッチをＯＮとして主ルーチンに戻る。
【００６７】
ステップＰ２３の判断で、電子制御回路１３の温度Ａe が許容限界温度Ｔlmt を越えていないと判定（否の判定）されたときは、前記した条件式（１）（２）が成立するか否かを判定する。即ち、温度検出したときのサーミスタ処理回路３１の抵抗値Ｒが、電子制御回路１３の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当するサーミスタ抵抗値Ｒa よりも小さいか否か（Ｒ＜Ｒa ）を判定し（ステップＰ２４）、（Ｒ＜Ｒa ）が成立する場合は、さらにモータ温度上昇推定値ΔＴが、モータ温度の最高限界温度Ｔmax から電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度Ｔa を差し引いた値（Ｔmax −Ｔa ）よりも大きいか否か（ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ））を判定する（ステップＰ２５）。
【００６８】
ステップＰ２５の判定が成立するときは、条件式（１）（２）が共に成立したことになり、電子制御回路１３の過熱及びモータ１０の過熱を意味するから、電流制限機能スイッチをＯＮとし、モータに供給する電流の制限を実行する（ステップＰ２６）。
【００６９】
ステップＰ２４の判定で（Ｒ＜Ｒa ）が成立しない場合、及びステップＰ２５の判定で（ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ））が成立しない場合は、電子制御回路１３は過熱状態になく、モータ１０も過熱状態にないことを意味するから電流制限機能スイッチをＯＦＦとする（ステップＰ２７）。
【００７０】
なお、前記ステップＰ２５の判定が成立したとき（ＹＥＳのとき）、直ちに電流制限機能スイッチをＯＮとし、モータ１０に供給する電流の制限を実行することなく、ステップＰ２５の判定が複数回、例えば１０回成立したとき、電流制限機能スイッチをＯＮとし、モータ１０に供給する電流の制限を実行するようにすれば、電子制御回路１３の過熱とモータ１０の過熱を確実に検出することができる。
【００７１】
また、ステップＰ２５の判定が成立したときは、サーミスタ処理回路３１が異常（中途故障）していると推定されるから、ステップＰ２５の判定が成立した事実を制御ＣＰＵの特定の記憶領域に記憶させておけば、車両点検の際に記憶領域をチェックすることでサーミスタ処理回路３１の異常を容易に探知することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、電子制御回路の回路基板の温度を検出する温度検出素子（サーミスタ）にクラック等が生じて抵抗値が増大した場合や、温度検出回路と信号線との接続部に緩みが生じる等の接触不良による抵抗値の増大や、接続部のショートによる抵抗値が減少する等の温度検出回路に異常（中途故障）が生じても、電子制御回路とモータの過熱焼損を発生させることのないように異常を未然に検出することができる。
【００７３】
また、この発明によれば、電子制御回路の回路基板の温度の検出を１個の温度検出素子を使用して行い、温度検出回路に異常（中途故障）が発生した場合でもその異常発生により懸念される電子制御回路とモータの過熱焼損を防止できるから、過熱焼損に対する信頼性を維持しながら、製造コストを低減することができる。
【００７４】
さらに、温度検出素子の異常発生の事実を記憶装置に記憶しておけば、保守点検の際に電子制御回路の点検をするとき、容易に温度検出素子の異常を知ることができ、保守点検作業を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の構成の概略を説明する図。
【図２】電子制御回路１３のブロツク図。
【図３】負の温度特性のサーミスタ特性曲線の一例を示す図。
【図４】正の温度特性のサーミスタ特性曲線の一例を示す図。
【図５】サーミスタ処理回路の一例を説明する図。
【図６】電子制御回路の制御ＣＰＵで実行される制御動作の概略を説明するフローチャート。
【図７】電流制限機能スイッチ処理を説明するフローチャート。
【図８】サーミスタ処理回路と異常の状態を説明する図。
【符号の説明】
３トルクセンサ
１０モータ
１１イグニッションキー
１２車速センサ
１３電子制御回路
１４バッテリ
２１演算制御部
２２電流指令値演算部
２３モータ電流制限部
２４モータ温度推定部
２５異常判定部
２６温度検出部
３１サーミスタ処理回路
３１ａサーミスタ（温度検出素子）
４１モータ駆動回路
４２モータ電流検出回路[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly to an electric power steering apparatus that can detect an abnormality of a temperature detection circuit that monitors a heat generation state of an electronic control circuit that controls the output of the motor.
[0002]
[Prior art]
An electric power steering device for a vehicle detects a steering torque and a vehicle speed generated in a steering shaft by operating a steering handle, and drives a motor based on the detection signal to assist a steering force of the steering handle. is there. Such an electric power steering apparatus is controlled by an electronic control circuit. The outline of the control is as follows: current supplied to the motor based on the steering torque detected by the torque sensor and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor. The current command value that is the control target value is calculated, and the current supplied to the motor is controlled based on the calculation result.
[0003]
That is, when the steering wheel is operated and steering torque is generated, the electronic control circuit supplies a large steering assist force when the detected vehicle speed is zero or low, and the detected vehicle speed is high. By controlling the current supplied to the motor in accordance with the steering force of the steering wheel and the vehicle speed so as to supply a small steering assist force, the optimum steering assist force according to the running state can be provided.
[0004]
Such an electronic control circuit includes a control circuit unit configured by a CPU that calculates a current command value that is a control target value of the current supplied to the motor, and a plurality of currents that control the current supplied to the motor based on the calculation result. And a motor drive circuit unit composed of these semiconductor elements, and both are arranged on a single circuit board (printed circuit board).
[0005]
In addition, in electric power steering systems, in order to prevent overheating of the motor, a temperature detection element such as a thermistor is attached to the motor to detect the temperature. When the temperature exceeds a specified limit temperature, there is a risk of overheating of the motor. For example, there is a motor current limiting means for limiting the current supplied to the motor (see JP-A-7-112666 as an example).
[0006]
However, if the temperature detection element described above fails, the motor overheat state cannot be detected, so that the motor current cannot be properly limited, and the motor is burned out. As a countermeasure, a method has been proposed in which two temperature detection elements are attached to the motor, and the failure is determined by comparing the outputs of the two temperature detection elements. Since it is necessary to provide a signal line between the detection element and the electronic control circuit, which also increases the manufacturing cost, there are some which estimate the motor temperature from the motor current value without providing a temperature detection element in the motor.
[0007]
In addition, since the circuit board generates heat based on the motor current flowing through the semiconductor switching element constituting the motor drive circuit unit, if an excessive motor current flows, the circuit board near the semiconductor switching element may overheat and burn out. . As a countermeasure, a temperature detection element such as a thermistor is installed in the vicinity of the semiconductor switching element on the circuit board, the temperature is detected, the detected temperature is processed in an electronic control circuit, and the motor current is limited to prevent overheating of the circuit board. There is something to prevent.
[0008]
However, if the temperature detecting element fails, the temperature of the circuit board cannot be detected and there is a risk of overheating and burning. Therefore, the temperature of the heat generating part on the circuit board (also related to the motor temperature) is estimated on the basis of the value of the motor current flowing in the semiconductor switching element of the motor driving circuit part on the circuit board, and a constant temperature from the temperature at a predetermined time point. It is determined whether or not the above has changed. When the temperature of the circuit board detected by the temperature detecting element does not show a change of the predetermined temperature or more even though the temperature of the heat generating part shows a change of the predetermined temperature or higher, the temperature detecting element is faulty. Has been proposed (see JP 2001-130432 A).
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the temperature detection element failure determination method described above, when the temperature detection element has completely failed, the temperature detection element outputs only a constant value detection signal that does not change, so the temperature detection element failure is accurately detected. Can be determined.
[0010]
However, when the resistance value increases due to a crack or the like in the temperature detection element itself, the resistance value increases due to poor contact at the connection portion between the temperature detection element and the signal line, or the resistance value decreases due to a short circuit of the connection portion. When an abnormality such as a failure occurs (hereinafter referred to as a halfway failure), the detection signal output from the temperature detection element is a detection signal output in a normal state of the temperature detection element, or a temperature detection element that has failed halfway It is not possible to identify whether the detection signal is output from. For this reason, a temperature different from the actual temperature is recognized as the circuit board temperature, and the circuit board and the motor may be burned out.
[0011]
FIG. 8 shows an example of a temperature detection circuit using a thermistor as a temperature detection element. The thermistor SR is connected in series with a resistor R and connected to a power source, and a constant current is passed through the thermistor SR between both ends of the thermistor SR. The voltage drop is detected by the detection circuit DC, and the detected resistance value of the thermistor SR is converted into temperature data.
[0012]
At this time, when the above-mentioned halfway failure occurs in the thermistor SR or the peripheral circuit and the resistance value increases or decreases, the thermistor SR is the temperature data based on the resistance value in a normal state, or the thermistor SR that has failed halfway. It is impossible to identify whether the temperature data is based on the resistance value.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of accurately determining an intermediate failure of a temperature detection circuit including a temperature detection element and preventing a circuit board and a motor from being burned out. Is.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems. The invention according to claim 1 is an electric power steering apparatus that generates an auxiliary torque by supplying a current corresponding to a steering force of a vehicle to a motor, based on at least a steering torque signal. Current command value calculation means for calculating a current command value, motor drive means for controlling motor current based on the current command value, motor temperature estimation means for estimating the temperature of the motor, and motor temperature estimation means An electronic control circuit comprising: a motor current limiting means having a current limiting function for limiting the motor current when the motor temperature exceeds a predetermined temperature; and a temperature detection circuit abnormality determining means for determining abnormality of the temperature detection circuit; And a temperature detection circuit provided with a temperature detection element disposed near the heat generating portion of the electronic control circuit and detecting a temperature near the heat generating portion as a resistance value. The temperature detection circuit abnormality determination means satisfies the following conditional expressions (1) and (2) simultaneously when the temperature detection element is a negative characteristic element whose resistance value decreases as the temperature rises. When the temperature detection circuit is abnormal
R <Ra ・・・・・・・・・・・・・・・・ (1)
ΔT> (Tmax−Ta) (2)
Where R is the resistance value of the temperature detection circuit when the temperature is detected,
Ra: resistance value of the temperature detection circuit corresponding to the limit temperature for limiting the current for overheating protection of the electronic control circuit,
ΔT: Estimated temperature rise of motor temperature,
Tmax: Maximum limit temperature of motor temperature,
Ta: limit temperature for current limiting for overheating protection of electronic control circuit,
An electric power steering device characterized by the above.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric power steering device for generating an auxiliary torque by supplying a current corresponding to a steering force of a vehicle to a motor, and a current command value calculating means for calculating a current command value based on at least a steering torque signal. Motor driving means for controlling the motor current based on the current command value, motor temperature estimating means for estimating the temperature of the motor, and when the motor temperature estimated by the motor temperature estimating means exceeds a predetermined temperature, the motor An electronic control circuit having a motor current limiting means having a current limiting function for limiting current, a temperature detection circuit abnormality determining means for determining abnormality of the temperature detection circuit, and disposed near a heat generating portion of the electronic control circuit And a temperature detection circuit including a temperature detection element that detects a temperature in the vicinity of the heat generation portion as a resistance value, and the temperature detection circuit abnormality determination means includes: When the temperature detection element is a positive characteristic element whose resistance value increases as the temperature rises, it is assumed that the temperature detection circuit is abnormal when the following conditional expressions (3) and (4) are satisfied simultaneously: To judge
R> Ra (3)
ΔT> (Tmax−Ta) (4)
Where R is the resistance value of the temperature detection circuit when the temperature is detected,
Ra: resistance value of the temperature detection circuit corresponding to the limit temperature for limiting the current for overheating protection of the electronic control circuit,
ΔT: Estimated temperature rise of motor temperature,
Tmax: Maximum limit temperature of motor temperature,
Ta: limit temperature for current limiting for overheating protection of electronic control circuit,
An electric power steering device characterized by the above.
[0016]
When the temperature detection circuit abnormality determination unit determines that the temperature detection circuit is abnormal, the electronic control circuit operates the motor current limiting unit to limit the current command value supplied to the motor.
[0017]
The electronic control circuit operates the motor current limiting means to shut off the output of the current command value supplied to the motor when the temperature detection circuit abnormality determination means determines that the temperature detection circuit is abnormal. It may be.
[0018]
And the said motor temperature estimation means is a motor temperature estimation means which estimates a motor temperature based on the electric current value which flows into a motor.
[0019]
Further, the temperature detection circuit abnormality determination means may include storage means for storing the fact when abnormality of the temperature detection circuit is determined.
[0020]
A thermistor is used as the temperature detecting element.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of the configuration of an electric power steering apparatus suitable for carrying out the present invention. A shaft 2 of a steering handle 1 passes through a reduction gear 4, universal joints 5a and 5b, and a pinion rack mechanism 7. Coupled to the steering wheel tyrod 8. A torque sensor 3 that detects the steering torque of the steering handle 1 is provided on the shaft 2, and a motor 10 that assists the steering force is coupled to the shaft 2 via a clutch 9 and a reduction gear 4.
[0022]
The electronic control circuit 13 that controls the power steering device is supplied with electric power from the battery 14 via the ignition key 11. The electronic control circuit 13 performs a current command calculation based on the steering torque detected by the torque sensor 3 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12, and controls the current supplied to the motor 10 based on the calculated current command value. To do.
[0023]
The clutch 9 is controlled by an electronic control circuit 13. The clutch 9 is engaged in a normal operation state, and is disconnected when it is determined by the electronic control circuit 13 that the power steering device has failed and when the power is turned off.
[0024]
FIG. 2 is a block diagram of the electronic control circuit 13. The electronic control circuit 13 includes an arithmetic control unit 21 composed of a control CPU and a motor drive circuit 41. In addition, each component of the calculation control part 21 shows the function performed by control CPU, for example, the electric current command value calculation part 22 has shown the calculation function performed by control CPU.
[0025]
Hereinafter, the configuration and operation of the electronic control circuit 13 will be described. The current command value calculation unit 22 that constitutes the current command value calculation means causes the motor 10 that generates a steering assist force based on the steering torque signal input from the torque sensor 3 and the vehicle speed signal input from the vehicle speed sensor 12. A current command value I that indicates the magnitude of the supplied current is calculated.
[0026]
The motor current limiting unit 23 constituting the motor current limiting unit limits the magnitude of the calculated current command value I. In a normal state, the current command value I calculated by the current command value calculating unit 22 is limited. However, although it is output to the motor drive circuit 41 via the conversion unit 27 and the FET gate drive circuit 28 which will be described later, an excessive current flows through the motor 10 and the electronic control circuit 13, and the risk of burning is detected. In some cases, the current command value I is limited or cut off to prevent the motor 10, the motor drive circuit 41, and the electronic control circuit 13 from being burned out.
[0027]
In the current command value I limiting process by the motor current limiting unit 23, the current command value I is gradually decreased over time in response to an abnormality determination signal output from an abnormality determination unit 25 described later, thereby reducing the motor current. This process is a process for cutting off the motor current by setting the current command value I to zero. The current command value I is limited by a known method.
[0028]
The current command value I that is limited or not limited by the motor current limiting unit 23 is input to the conversion unit 27 and separated and converted into a PWM signal and a current direction signal. The PWM signal (pulse width modulation signal) is a signal that drives the gates of FET1 to FET2 that are H-bridge connected, and the duty ratio of the PWM signal (the time ratio at which the FET gate is turned ON / OFF) by the absolute value of the current command value I Is determined. The current direction signal is a signal that indicates the direction of the motor current, that is, the rotation direction of the motor 10, and is determined by the sign (positive or negative) of the current command value I.
[0029]
The motor drive circuit 41 constituting the motor drive means is composed of semiconductor switching elements FET1 to FET4. FET1 and FET2 are switching elements whose gates are turned ON / OFF based on the duty ratio of the PWM signal, and are switching elements for controlling the magnitude of the current flowing through the motor 10. Further, FET3 and FET4 are switching elements whose gates are turned on or off based on the current direction signal described above (one is turned on when the other is turned off), and the direction of the current flowing through the motor 10, that is, the motor 10 It is a switching element that switches the rotation direction.
[0030]
When FET3 is in a conducting state, current flows through FET1, motor 10, FET3, and resistor R1, and a positive current flows through motor 10. When the FET 4 is in a conductive state, the current flows through the FET 2, the motor 10, the FET 4, and the resistor R 2, and a negative current flows through the motor 10.
[0031]
The motor current detection circuit 42 detects the magnitude of the positive current based on the voltage drop across the resistor R1, and detects the magnitude of the negative current based on the voltage drop across the resistor R2. The detected actual motor current value i is fed back to the current command value calculation unit 22.
[0032]
A thermistor processing circuit 31 including a thermistor 31a, which is a temperature detection element, is disposed as a temperature detection circuit in the vicinity of the switching elements FET1 to FET4 constituting the motor drive circuit 41. The resistance value R of the thermistor 31a, which changes with temperature, is converted into a voltage value by the thermistor processing circuit 31, read by the temperature detection unit 26 of the arithmetic control unit 21, converted into temperature data, and abnormal as the temperature Ae of the electronic control circuit 13. Input to the determination unit 25.
[0033]
Since the switching elements FET1 to FET4 generate heat due to the motor current flowing through the switching elements FET1 to FET4, the detected temperature Ae is the temperature of the heat generating portion (switching elements FET1 to FET4) of the electronic control circuit 13 and the temperature of the motor 10. It can be recognized as a strongly correlated temperature.
[0034]
The motor temperature estimation unit 24 constituting the motor temperature estimation means integrates the motor current value i detected by the motor current detection circuit 42 and multiplies the current integration value by the temperature conversion coefficient k to estimate the temperature rise of the motor temperature. ΔT is calculated. The estimated temperature rise value ΔT of the motor temperature is constantly updated at regular intervals while the control operation by the control CPU continues. Note that the temperature conversion coefficient k is determined in advance based on experiments in which traveling in various traveling modes is repeated.
[0035]
The abnormality determination unit 25 constituting the temperature detection circuit abnormality determination means is configured such that the temperature Ae of the electronic control circuit 13 detected by the thermistor processing circuit 31 is a preset allowable limit temperature Tlmt (for example, 100 ° C.) of the electronic control circuit 13. ) Exceeds (Ae> Tlmt), and if the temperature Ae of the electronic control circuit 13 exceeds the allowable limit temperature Tlmt, it is determined that the electronic control circuit 13 is in an overheated state, and an abnormality is detected. The determination signal is output to the motor current limiting unit 23, and a current limiting function is set in the motor current limiting unit 23. That is, the current limiting function switch is turned on (a flag is set in the program processing of the control CPU).
[0036]
Furthermore, when the current limiting function is not set in the motor current limiting unit 23, the abnormality determination unit 25 determines whether or not the thermistor processing circuit 31 including the thermistor 31a is abnormal (including an intermediate failure). The abnormality determination method will be described later in detail. When it is determined that the thermistor processing circuit 31 is abnormal, an abnormality determination signal is output to the motor current limiting unit 23, and the magnitude of the current command value I is limited. When it is determined that the thermistor processing circuit 31 is not abnormal, the current command value I is not limited.
[0037]
Next, the abnormality detection of the thermistor processing circuit 31 according to the present invention and the current command value I limiting process based on the detection result will be described.
[0038]
First, an intermediate failure of the thermistor will be described. Some thermistors that are temperature detection elements have a negative temperature characteristic in which the resistance value decreases as the temperature rises, and some have a positive temperature characteristic in which the resistance value increases as the temperature rises.
[0039]
FIG. 3 shows an example of a thermistor characteristic curve having a negative temperature characteristic. The horizontal axis represents temperature, and the vertical axis represents resistance value. When the thermistor is normal, the resistance value with respect to temperature change is shown in the characteristic curve A. Change. Further, as shown in FIG. 5, when the thermistor processing circuit 31 including the thermistor 31a is configured, for example, when an intermediate failure occurs in the thermistor 31a and the resistance value decreases, the characteristic curve A in the normal state is lower. And a characteristic curve as shown by line B is obtained.
[0040]
In FIG. 3, when the thermistor 31a is normal, the limit temperature for limiting the current command value I for overheat protection of the electronic control circuit 13 is set to the temperature Ta on the characteristic curve A, and the resistance value at this time is Let Ra be. When a halfway failure occurs in the thermistor 31a and the characteristic changes as shown in the characteristic curve B, the resistance value Ra is detected by the thermistor processing circuit 31 including the thermistor 31a, and the thermistor processing circuit 31 corresponds to the resistance value Ra. Is recognized as the temperature Te. Further, even if the thermistor 31a is normal, if an abnormality (intermediate failure) occurs in the thermistor processing circuit 31 around the thermistor 31a, the thermistor processing circuit 31 uses the temperature Te in the same manner as when the thermistor 31a changes its characteristic. It will be recognized as.
[0041]
That is, when an abnormality occurs in the thermistor processing circuit 31 including an intermediate failure of the thermistor 31a, the temperature of the heat generating portion of the electronic control circuit 13 is actually a temperature Te lower than this even though it is the temperature Ta. There is a risk that the electronic control circuit 13 cannot be detected as being overheated.
[0042]
FIG. 4 shows an example of a thermistor characteristic curve having a positive temperature characteristic. The horizontal axis represents temperature, the vertical axis represents resistance value, and when the thermistor 31 is normal, the resistance value with respect to temperature change as indicated by the characteristic curve C. Changes. In addition, as shown in FIG. 5, when the thermistor processing circuit 31 including the thermistor 31a is configured, for example, when a halfway failure occurs in the thermistor 31a and the resistance value increases, the characteristic curve C in a normal state is on the upper side. The offset results in a characteristic curve as shown by line D.
[0043]
In FIG. 4, when the thermistor 31 is normal, the limit temperature for limiting the current command value I for overheat protection of the electronic control circuit 13 is set to the temperature Ta on the characteristic curve C, and the resistance value at this time is Assuming that Ra, when the thermistor 31 fails in the middle and changes to the characteristic shown in the characteristic curve D, the thermistor processing circuit 31 including the thermistor 31a detects the resistance value Ra, and the thermistor processing circuit 31 Recognized as the temperature Te corresponding to the value Ra. Further, even if the thermistor 31a is normal, if an abnormality (intermediate failure) occurs in the thermistor processing circuit 31 around the thermistor 31a, the thermistor processing circuit 31 uses the temperature Te in the same manner as when the thermistor 31a changes its characteristic. It will be recognized as.
[0044]
That is, when an abnormality occurs in the thermistor processing circuit 31 including an intermediate failure of the thermistor 31a, the temperature of the heat generating portion of the electronic control circuit 13 is actually a temperature Te lower than this even though it is the temperature Ta. There is a risk that the electronic control circuit 13 cannot be detected as being overheated.
[0045]
Therefore, in this embodiment, the abnormality of the thermistor processing circuit 31 is based on the resistance value R of the thermistor processing circuit 31 including the thermistor 31a and the estimated temperature rise ΔT of the temperature of the motor 10 as shown in FIG. Judgment was made.
[0046]
In the following description, it is assumed that the thermistor processing circuit 31 includes a thermistor 31a, and abnormalities in the thermistor processing circuit 31 include an intermediate failure in the thermistor 31a and an intermediate failure in the surrounding thermistor processing circuits 31.
[0047]
When the thermistor 31a having [negative temperature characteristics] is used as the temperature detection element, it is determined that the thermistor processing circuit 31 is abnormal when the following conditional expressions (1) and (2) are satisfied.
[0048]
R <Ra ・・・・・・・・・・・・・・・・ (1)
ΔT> (Tmax−Ta) (2)
Where R: resistance value of the thermistor processing circuit when temperature is detected,
Ra: resistance value of the thermistor processing circuit corresponding to the limit temperature for limiting the current for overheating protection of the electronic control circuit,
ΔT: Estimated temperature rise of motor temperature,
Tmax: Maximum limit temperature of motor temperature,
Ta: Limit temperature for limiting current for overheating protection of electronic control circuit.
[0049]
Conditional expression (1) is satisfied when the resistance value R of the thermistor processing circuit 31 when temperature is detected is smaller than the resistance value Ra corresponding to the limit temperature for overheating protection of the electronic control circuit. In this case, even if the maximum motor current is limited for overheating protection of the electronic control circuit, the thermistor 31a breaks down in the middle, and the thermistor corresponding to the limit temperature that limits the maximum motor current for overheating protection of the electronic control circuit. Since the resistance value Ra of the processing circuit is recognized not as the temperature Ta on the characteristic curve A (see FIG. 3) but as the temperature Te (Ta> Te) on the characteristic curve B, the difference between the temperatures Ta and Te The temperature of the electronic control circuit rises, that is, overheats by the temperature (Ta-Te), and there is a possibility of burning.
[0050]
Therefore, conditional expression (2) is further added, and the condition that the estimated temperature rise ΔT of the motor temperature is greater than the difference between the maximum limit temperature Tmax of the motor temperature and the limit temperature Ta for limiting the current (ΔT> (Tmax−Ta)). As a condition, the temperature rise of the electronic control circuit is suppressed by an amount corresponding to the temperature (Ta−Te), and overheating is prevented.
[0051]
That is, when the conditional expressions (1) and (2) are simultaneously satisfied, the current command value I is limited to limit the motor maximum current in order to protect the electronic control circuit 13 from overheating.
[0052]
When a thermistor having [positive temperature characteristics] is used as the temperature detection element, it is determined that the thermistor processing circuit is abnormal when the following conditional expressions (3) and (4) are satisfied.
[0053]
R> Ra (3)
ΔT> (Tmax−Ta) (4)
Where R: resistance value of the thermistor processing circuit when temperature is detected,
Ra: resistance value of the thermistor processing circuit corresponding to the limit temperature for limiting the current for overheating protection of the electronic control circuit,
ΔT: Estimated temperature rise of motor temperature,
Tmax: Maximum limit temperature of motor temperature,
Ta: Limit temperature for limiting current for overheating protection of electronic control circuit.
[0054]
Conditional expression (3) is satisfied when the resistance value R of the thermistor processing circuit 31 when temperature is detected is larger than the resistance value Ra corresponding to the limit temperature for overheating protection of the electronic control circuit. In this case, even if the maximum motor current is limited for overheating protection of the electronic control circuit, the thermistor 31a breaks down in the middle, and the thermistor corresponding to the limit temperature that limits the maximum motor current for overheating protection of the electronic control circuit. Since the resistance value Ra of the processing circuit is recognized not as the temperature Ta on the characteristic curve C (see FIG. 4) but as the temperature Te (Ta> Te) on the characteristic curve D, the difference between the temperatures Ta and Te The temperature of the electronic control circuit rises, that is, overheats by the temperature (Ta-Te), and there is a possibility of burning.
[0055]
Accordingly, conditional expression (4) is further added, and the condition that the estimated temperature rise ΔT of the motor temperature is larger than the difference between the maximum limit temperature Tmax of the motor temperature and the limit temperature Ta for limiting the current (ΔT> (Tmax−Ta)). As a condition, the temperature rise of the electronic control circuit is suppressed by an amount corresponding to the temperature (Ta−Te), and overheating is prevented.
[0056]
That is, when the conditional expressions (3) and (4) are simultaneously satisfied, the current command value I is limited to limit the motor maximum current in order to protect the electronic control circuit 13 from overheating.
[0057]
Next, an outline of a control operation executed by the control CPU of the electronic control circuit 13, an abnormality detection of the thermistor processing circuit 31, and a process for limiting the current supplied to the motor will be described. FIG. 6 is a flowchart for explaining the outline of the control operation executed by the control CPU of the electronic control circuit, and FIG. 7 is a flowchart for explaining the details of the current limiting function switch processing in the flowchart of FIG.
[0058]
The outline of the control operation will be described with reference to the flowchart of FIG. First, it is confirmed that the ignition key 11 is turned on (step P1), and the control CPU performs self-diagnosis (step P2). It is determined whether or not the control CPU is normal (step P3). If the control CPU is not normal, the process proceeds to step P19, the process at the time of abnormality is executed, and the process ends.
[0059]
If the determination in step P3 is normal, the temperature Ae detected by the thermistor processing circuit 31 is fetched (step P4), and the temperature initial value Ae detected by the thermistor processing circuit 31 is used as the temperature initial value A0 of the electronic control circuit 13. Is set (A0 = Ae) (step P5).
[0060]
The content ΔT of the temperature rise estimated value memory is reset to zero (0) (step P6), and the current limiting function switch is reset to OFF (step P7).
[0061]
Based on the steering torque detected by the torque sensor 3 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12, a current command value I that indicates the magnitude of the current supplied to the motor 10 that generates the steering assist force is calculated (step P8). .
[0062]
Processing of the current limiting function switch is executed (step P9), and it is determined whether or not the current limiting function switch is ON (step P10). If the function switch is ON, a current command value limiting process is executed (step P11), and the current command value I is suppressed to the limit value. If the function switch is OFF, the current command value I limiting process is not executed. In step P12, the current command value I which is restricted or not restricted is outputted to the motor drive circuit 41 (step P12), and the motor 10 is driven.
[0063]
Among the above processes, Step P8 to Step P12 are repeatedly executed at a predetermined time interval determined by the calculation speed of the control CPU and other factors, and therefore wait for the elapse of a predetermined time (Step P13). Move on to step P8.
[0064]
Next, the processing of the current limiting function switch shown in step P9 of the flowchart of FIG. 6 will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the flowchart of FIG. 7 is a process when a thermistor having a negative temperature characteristic is used. When a thermistor having a positive temperature characteristic is used, the determination content (R <Ra) in step P24 is changed to (R> Ra).
[0065]
First, the temperature Ae of the electronic control circuit 13 detected by the thermistor processing circuit 31 is taken in (step P21). Based on the detected motor current value i, a temperature rise estimated value ΔT is calculated (step P22). The estimated temperature rise value ΔT is obtained by multiplying the integral value of the motor current value i by a temperature conversion coefficient k determined in advance based on experimental results of repeated running in various running modes.
[0066]
It is determined whether or not the temperature Ae of the electronic control circuit 13 exceeds a preset allowable limit temperature Tlmt (eg, 100 ° C.) (Ae> Tlmt) (step P23), and exceeds the allowable limit temperature Tlmt. If (Ae> Tlmt), it means that the electronic control circuit 13 is in an overheated state, so that the routine proceeds to step P26, where the current limiting function switch is turned ON and the routine returns.
[0067]
If it is determined in step P23 that the temperature Ae of the electronic control circuit 13 does not exceed the allowable limit temperature Tlmt (determination of NO), whether or not the conditional expressions (1) and (2) described above are satisfied. Determine. That is, whether or not the resistance value R of the thermistor processing circuit 31 when the temperature is detected is smaller than the thermistor resistance value Ra corresponding to the limit temperature for current limiting for overheating protection of the electronic control circuit 13 (R <Ra). When the determination is made (step P24) and (R <Ra) is satisfied, the estimated motor temperature rise value ΔT further sets the limit temperature Ta for limiting the current for overheating protection of the electronic control circuit from the maximum limit temperature Tmax of the motor temperature. It is determined whether or not (ΔT> (Tmax−Ta)) is greater than the subtracted value (Tmax−Ta) (step P25).
[0068]
When the determination in step P25 is satisfied, both conditional expressions (1) and (2) are satisfied, which means that the electronic control circuit 13 is overheated and the motor 10 is overheated. Limiting the current supplied to the motor is executed (step P26).
[0069]
If (R <Ra) is not satisfied in the determination of step P24, and (ΔT> (Tmax−Ta)) is not satisfied in the determination of step P25, the electronic control circuit 13 is not overheated and the motor 10 is also overheated. Since this means that it is not in the state, the current limiting function switch is turned OFF (step P27).
[0070]
When the determination in step P25 is established (YES), the current limiting function switch is immediately turned ON, and the determination in step P25 is performed a plurality of times, for example, 10 times without limiting the current supplied to the motor 10. If the current limit function switch is turned on and the current supplied to the motor 10 is limited when it is established, the overheating of the electronic control circuit 13 and the overheating of the motor 10 can be reliably detected.
[0071]
When the determination in step P25 is satisfied, it is estimated that the thermistor processing circuit 31 is abnormal (intermediate failure). Therefore, the fact that the determination in step P25 is satisfied is stored in a specific storage area of the control CPU. In this case, the abnormality of the thermistor processing circuit 31 can be easily detected by checking the storage area at the time of vehicle inspection.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the electric power steering device of the present invention, when the temperature detection element (thermistor) for detecting the temperature of the circuit board of the electronic control circuit is cracked and the resistance value is increased, the temperature detection circuit Electronic control even if a temperature detection circuit malfunctions (half-way failure) such as an increase in resistance due to poor contact such as loosening at the connection between the signal line and signal line, or a decrease in resistance due to a short circuit at the connection Abnormalities can be detected in advance so as not to cause overheating of the circuit and the motor.
[0073]
According to the present invention, the temperature of the circuit board of the electronic control circuit is detected by using one temperature detection element, and even when an abnormality (intermediate failure) occurs in the temperature detection circuit, there is a concern due to the occurrence of the abnormality. Since the electronic control circuit and the motor can be prevented from being overheated, the manufacturing cost can be reduced while maintaining the reliability against overheating.
[0074]
Furthermore, if the fact of the abnormality of the temperature detection element is stored in the storage device, the abnormality of the temperature detection element can be easily known when checking the electronic control circuit during maintenance and inspection. Can be performed efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a configuration of an electric power steering apparatus.
FIG. 2 is a block diagram of the electronic control circuit 13;
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a thermistor characteristic curve having a negative temperature characteristic.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a thermistor characteristic curve having a positive temperature characteristic.
FIG. 5 illustrates an example of a thermistor processing circuit.
FIG. 6 is a flowchart for explaining an outline of a control operation executed by a control CPU of the electronic control circuit.
FIG. 7 is a flowchart for explaining current limit function switch processing;
FIG. 8 is a diagram illustrating a thermistor processing circuit and an abnormal state.
[Explanation of symbols]
3 Torque sensor
10 Motor
11 Ignition key
12 Vehicle speed sensor
13 Electronic control circuit
14 battery
21 Calculation control unit
22 Current command value calculator
23 Motor current limiter
24 Motor temperature estimation unit
25 Abnormality judgment part
26 Temperature detector
31 Thermistor processing circuit
31a Thermistor (temperature detection element)
41 Motor drive circuit
42 Motor current detection circuit

Claims

In an electric power steering apparatus for generating an auxiliary torque by supplying a current corresponding to a steering force of a vehicle to a motor,
Current command value calculation means for calculating a current command value based on at least a steering torque signal; motor drive means for controlling a motor current based on the current command value; motor temperature estimation means for estimating the temperature of the motor; Motor current limiting means having a current limiting function for limiting the motor current when the motor temperature estimated by the motor temperature estimating means exceeds a predetermined temperature; temperature detection circuit abnormality determining means for determining abnormality of the temperature detection circuit; An electronic control circuit comprising:
A temperature detection circuit that is disposed near the heat generation portion of the electronic control circuit and includes a temperature detection element that detects a temperature near the heat generation portion as a resistance value;
The temperature detection circuit abnormality determination means satisfies the following conditional expressions (1) and (2) simultaneously when the temperature detection element is an element having a negative characteristic in which a resistance value decreases as the temperature rises: When it is determined that the temperature detection circuit is abnormal, R <Ra (1)
ΔT> (Tmax−Ta) (2)
Where R is the resistance value of the temperature detection circuit when the temperature is detected,
Ra: resistance value of the temperature detection circuit corresponding to the limit temperature for limiting the current for overheating protection of the electronic control circuit,
ΔT: Estimated temperature rise of motor temperature,
Tmax: Maximum limit temperature of motor temperature,
Ta: limit temperature for current limiting for overheating protection of electronic control circuit,
An electric power steering device.

In an electric power steering apparatus for generating an auxiliary torque by supplying a current corresponding to a steering force of a vehicle to a motor,
Current command value calculation means for calculating a current command value based on at least a steering torque signal; motor drive means for controlling a motor current based on the current command value; motor temperature estimation means for estimating the temperature of the motor; Motor current limiting means having a current limiting function for limiting the motor current when the motor temperature estimated by the motor temperature estimating means exceeds a predetermined temperature; temperature detection circuit abnormality determining means for determining abnormality of the temperature detection circuit; An electronic control circuit comprising:
A temperature detection circuit that is disposed near the heat generation portion of the electronic control circuit and includes a temperature detection element that detects a temperature near the heat generation portion as a resistance value;
The temperature detection circuit abnormality determination means satisfies the following conditional expressions (3) and (4) at the same time when the temperature detection element is a positive characteristic element whose resistance value increases as the temperature rises: When it is determined that the temperature detection circuit is abnormal, R> Ra (3)
ΔT> (Tmax−Ta) (4)
Where R is the resistance value of the temperature detection circuit when the temperature is detected,
Ra: resistance value of the temperature detection circuit corresponding to the limit temperature for limiting the current for overheating protection of the electronic control circuit,
ΔT: Estimated temperature rise of motor temperature,
Tmax: Maximum limit temperature of motor temperature,
Ta: limit temperature for current limiting for overheating protection of electronic control circuit,
An electric power steering device.

The electronic control circuit operates the motor current limiting unit to limit a current command value supplied to the motor when the temperature detection circuit abnormality determining unit determines that the temperature detection circuit is abnormal. The electric power steering apparatus according to claim 1 or 2.

When the temperature detection circuit abnormality determination unit determines that the temperature detection circuit is abnormal, the electronic control circuit operates the motor current limiting unit to cut off the output of the current command value supplied to the motor. The electric power steering apparatus according to claim 1 or 2.

3. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the motor temperature estimating unit is a motor temperature estimating unit that estimates a motor temperature based on a value of a current flowing through the motor.

3. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the temperature detection circuit abnormality determination means includes storage means for storing the fact when abnormality of the temperature detection circuit is determined. .

The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the temperature detection element is a thermistor.