JP4474662B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に電源停止後も電源を自己保持し、温度推定を継続させるようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を、減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク(操舵補助トルク)を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
【0003】
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図4に示して説明すると、操向ハンドル1の軸2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5を経て操向車輪のタイロッド6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10が設けられており、操向ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介して軸2に結合されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット30には、バッテリ14からイグニションキー11を経て電力が供給され、コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTと車速センサ12で検出された車速Vとに基いてアシスト指令の操舵補助指令値Iの演算を行い、演算された操舵補助指令値Iに基いてモータ20に供給する電流を制御する。
【0004】
コントロールユニット30は主としてCPUで構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図5のようになる。例えば位相補償器31は独立したハードウェアとしての位相補償器を示すものではなく、CPUで実行される位相補償機能を示している。
【0005】
コントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出されて入力される操舵トルクTは、操舵系の安定性を高めるために位相補償器31で位相補償され、位相補償された操舵トルクTAが操舵補助指令値演算器32に入力される。また、車速センサ12で検出された車速Vも操舵補助指令値演算器32に入力される。操舵補助指令値演算器32は、入力された操舵トルクTA及び車速Vに基いてモータ20に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Iを決定する。操舵補助指令値Iは減算器30Aに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償器34に入力され、減算器30Aの偏差(I−i)は比例演算器35に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算器36に入力される。微分補償器34及び積分補償器36の出力も加算器30Bに加算入力され、加算器30Bでの加算結果である電流制御値Eが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路37に入力される。
【0006】
モータ駆動回路37は、駆動素子としての4個のFET(電界効果トランジスタ)をH状に結線したHブリッジ回路で構成されている。モータ20のモータ電流値iはモータ電流検出回路38で検出され、モータ電流値iは減算器30Aに入力されてフィードバックされる。
【0007】
このような電動パワーステアリング装置において、長時間の車庫入れの繰り返し等で、モータ20に大電流が流れ続けるような過度のモータ使用によりモータ20が過熱し、発煙、更にはモータ20が焼損する危険性がある。このような問題に対して、モータ20に温度センサを配設し、温度保護制御を行うことが容易に考えられるが、乗用車用の電動パワーステアリング装置においては、コストやレイアウト性により安易にモータ20に温度センサを取付けることができない。
【0008】
このため従来は、特開平10−100913号に示すようにモータの巻き線温度を推定し、この温度推定値に基づいてモータの温度保護制御を行っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の巻き線温度推定は相対的な精度は高いが、絶対的な精度が劣っているという問題がある。つまり、一度推定を始め、そのまま推定を続ければ、比較的安定した推定を行うことができるが、推定開始後に中断、再開を繰り返すと、推定精度が著しく悪くなるという問題がある。
【0010】
これを実際の使用状況に置き換えて説明すると、電源投入後、通常の操舵を行い、全ての操作が終了した状態で電源を停止すれば、温度推定によっても意図した温度保護制御を行うことができる。しかしながら、電源投入後、頻繁な車庫入れのような操舵を行い、温度保護制御が作動し、その状態で電源停止、電源再投入、再び車庫入れのような操舵を行い、それにより温度保護制御が作動、その状態でまた電源停止、電源再投入、再び操舵を繰り返したような場合、温度保護制御が充分に働かないという問題があった。
【0011】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、電源停止後も電源を自己保持し、温度推定を継続させ、温度保護制御を継続できるようにした電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基いて演算された操舵補助指令値と、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電流検出値とから演算した電流指令値に基いて、前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関するもので、本発明の上記目的は、電源投入された後に自らの電源停止を制御できる電源自己保持手段と、前記モータの温度を推定し、その温度推定値で温度制御を行う温度推定手段とを具備し、電源停止信号が入力された時、前記温度推定値が異常、正常に関わらず前記電源自己保持手段によって電源を自己保持し、操舵補助制御を中止して前記温度推定出手段による温度推定のみを継続させると共に、前記温度推定値が所定値以下になった時に、前記自己保持手段を停止することによって達成される。
【0013】
また、本発明は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基いて演算された操舵補助指令値と、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電流検出値とから演算した電流指令値に基いて、駆動素子を備えたコントロールユニットを介して前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関するもので、本発明の上記目的は、電源投入された後に自らの電源停止を制御できる電源自己保持手段と、前記モータの温度を推定し、その温度推定値で温度制御を行う温度推定出手段と、前記コントロールユニットの温度を測定する温度センサとを具備し、電源停止信号が入力された時、前記温度推定値が異常、正常に関わらず前記電源自己保持手段によって電源を自己保持し、前記温度センサの測定温度と、前記温度推定値の差を演算し、前記差が所定値以内にならない間は前記電源自己保持手段によって電源を保持し、操舵補助制御を中止して前記温度推定出手段による温度推定のみを継続させると共に、前記温度推定値が所定値以下になった時に、前記自己保持手段を停止することによって達成される。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明では、温度推定値が所定値以下になるまでは電源を自己保持し、温度推定を継続し、電源自己保持内の電源(信号)再投入で、温度保護制御を継続できるようにしている。このため、電源投入後、頻繁な車庫入れのような操舵を行い、頻繁に電源のON/OFFが繰り返されても、温度保護制御が不完全になることを防止することができる。
【0015】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
図1は本発明の実施例を示すブロック構成図であり、全体の制御を行うCPU等で成るコントロールユニット(ECU)40には、バッテリ41からキースイッチ42、ダイオードD1を経て電源回路(安定化回路)43から電源が供給されると共に、リレー接点CRA、ダイオードD2を経て電源回路(安定化回路)43から電源が供給される。また、モータ50はドライバ51を介してコントロールユニット40で制御される。モータ50の電流は電流検出器52で検出され、検出電流はコントロールユニット40に入力される。そして、コントロールユニット40には、キースイッチ入力インタフェース44を介してキースイッチ42のON/OFF信号が入力され、リレーCRが駆動手段としてのトランジスタ45を介して接続されている。リレーCRはトランジスタ45を介してコントロールユニット40で駆動され、その駆動/遮断に応じて、リレーCRの接点CRAがON/OFFするようになっている。
【0017】
リレーCR及びその接点CRA、トランジスタ45で電源自己保持手段を構成し、一度電源投入された後に自らの電源停止を制御できるようになっている。また、コントロールユニット40には、モータ50の温度を推定するための温度推定手段が設けられている。
【0018】
このような構成において、その動作を図2のフローチャートを参照して説明する。
【0019】
先ず制御系全体をイニシャライズし(ステップS1)、コントロールユニット40はトルクセンサ(図示せず)からの操舵トルク検出信号の入力を行い(ステップS2)、操舵トルク検出信号に基づく故障診断を行い(ステップS3)、続いて電流検出器52からの電流検出信号の入力を行い(ステップS4)、電流検出信号に基づく故障診断を行い(ステップS5)、所定演算式に基づくモータ制御信号の演算を行う(ステップS6)。これにより、モータ50はドライバ51を介して制御される。これと共に温度推定手段は、特開平10−100913号で示されるような方法でモータ温度の推定を行い(ステップS7)、モータ50が過熱か否かを判定し(ステップS10)、過熱発生の場合は過熱保護電流指令値を計算する(ステップS11)。
【0020】
その後、又は上記ステップS10の判定でモータ過熱でない場合は、キースイッチ入力インタフェース44からキースイッチ検出信号の入力を行い(ステップS12)、キースイッチ42がOFFであるか否かを判定し(ステップS13)、キースイッチ42がOFFでない場合はモータ制御信号の出力を行ってドライバ51を介してモータ50を駆動し(ステップS14)、上記ステップS2にリターンする。
【0021】
一方、上記ステップS13でキースイッチ42のOFFが検出された場合には、コントロールユニット40はモータ制御信号の出力の中止を行うと共に(ステップS15)、その時のモータ温度推定値が所定値以下であるか否かを判定する(ステップS16)。この段階では電源自己保持手段が機能しており、つまりトランジスタ45を介してリレーCRが駆動され、その接点CRAがONしている。従って、バッテリ41の電源はリレー接点CRA、ダイオードD2及び電源回路43を経てコントロールユニット40に供給されている。そして、モータ50の温度推定値が所定値以下となった場合には、トランジスタ45を介してリレーCRをOFFし(ステップS17)、コントロールユニット40に対するバッテリ41からの電源供給を遮断して、電動パワーステアリングの制御を停止する(ステップS18)。
【0022】
次に、コントロールユニット40の温度(例えば駆動素子(FET等))を測定する温度センサを設けた場合の動作を、図3のフローチャートを参照して説明する。
【0023】
先ず制御系全体をイニシャライズし(ステップS20)、コントロールユニット40はトルクセンサ(図示せず)からの操舵トルク検出信号の入力を行い(ステップS21)、操舵トルク検出信号に基づく故障診断を行い(ステップS22)、続いて電流検出器52からの電流検出信号の入力を行い(ステップS23)、電流検出信号に基づく故障診断を行い(ステップS24)、所定演算式に基づくモータ制御信号の演算を行う(ステップS25)。これにより、モータ50はドライバ51を介して制御される。これと共に温度推定手段はモータ温度の推定を行い(ステップS26)、モータ50が過熱か否かを判定し(ステップS27)、過熱発生の場合は過熱保護電流指令値を計算する(ステップS28)。
【0024】
その後、又は上記ステップS27の判定でモータ過熱でない場合は、温度センサからの測定温度を入力し(ステップS30)、続いてキースイッチ入力インタフェース44からキースイッチ検出信号の入力を行い(ステップS31)、キースイッチ42がOFFであるか否かを判定し(ステップS32)、キースイッチ42がOFFでない場合はモータ制御信号の出力を行ってドライバ51を介してモータ50を駆動し(ステップS33)、上記ステップS21にリターンする。
【0025】
一方、上記ステップS32でキースイッチ42のOFFが検出された場合には、コントロールユニット40はモータ制御信号の出力の中止を行い(ステップS34)、モータ温度推定値と温度センサからの測定温度との差を求め(ステップS35)、その差が所定値以下であるか否かを判定する(ステップS36)。この段階では電源自己保持手段が機能しており、トランジスタ45を介してリレーCRが駆動され、その接点CRAがONしている。従って、バッテリ41の電源はリレー接点CRA、ダイオードD2及び電源回路43を経てコントロールユニット40に供給されている。そして、上記差が所定値以下となった場合には、トランジスタ45を介してリレーCRをOFFし(ステップS37)、コントロールユニット40に対するバッテリ41からの電源供給を遮断して、電動パワーステアリングの制御を停止する(ステップS38)。
【0026】
本発明は、コラム式及びピニオン式電動パワーステアリング装置に適用できることは勿論、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置にも適用可能である。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、温度推定値が所定値以下になるまで、或はコントロールユニットの温度を測定する温度センサを設けた場合は、温度推定値と測定温度との差が所定値以下になるまで電源を自己保持し、温度推定を継続し、電源自己保持内の電源(信号)再投入で、温度保護制御を継続できるようにしている。このため、頻繁な電源のON/OFFにより、温度保護制御が不完全になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の動作例を示すフローチャートである。
【図3】本発明の他の動作例を示すフローチャートである。
【図4】一般的なパワーステアリング装置の構成例を示す図である。
【図5】コントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 操向ハンドル
5 ピニオンラック機構
20、50 モータ
30、40 コントロールユニット
31 位相補償器
32 操舵補助指令値演算器
37 モータ駆動回路
38 モータ電流検出回路
41 バッテリ
42 キースイッチ
43 電源回路(安定化回路)
45 トランジスタ
51 ドライバ
52 電流検出器
Claims (3)
- ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基いて演算された操舵補助指令値と、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電流検出値とから演算した電流指令値に基いて、前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、電源投入された後に自らの電源停止を制御できる電源自己保持手段と、前記モータの温度を推定し、その温度推定値で温度制御を行う温度推定手段とを具備し、電源停止信号が入力された時、前記温度推定値が異常、正常に関わらず前記電源自己保持手段によって電源を自己保持し、操舵補助制御を中止して前記温度推定出手段による温度推定のみを継続させると共に、前記温度推定値が所定値以下になった時に、前記自己保持手段を停止するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
- ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基いて演算された操舵補助指令値と、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電流検出値とから演算した電流指令値に基いて、駆動素子を備えたコントロールユニットを介して前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、電源投入された後に自らの電源停止を制御できる電源自己保持手段と、前記モータの温度を推定し、その温度推定値で温度制御を行う温度推定手段と、前記コントロールユニットの温度を測定する温度センサとを具備し、電源停止信号が入力された時、前記温度推定値が異常、正常に関わらず前記電源自己保持手段によって電源を自己保持し、前記温度センサの測定温度と、前記温度推定値の差を演算し、前記差が所定値以内にならない間は前記電源自己保持手段によって電源を保持し、操舵補助制御を中止して前記温度推定出手段による温度推定のみを継続させると共に、前記温度推定値が所定値以下になった時に、前記自己保持手段を停止するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
- 前記温度センサが前記駆動素子の温度を測定するようになっている請求項2に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
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