JP4534784B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Description

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、特にコントロールユニット内のモータ温度推定手段の継続と停止を制御するための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ある。

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操舵補助力を付与するようになっている。

ここで先ず、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図３に示して説明する。

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に連結されている。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に連結されている。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、コントロールユニット３０に内蔵されている電源リレー１３を経て電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が供給され、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とに基づ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に基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。

このような電動パワーステアリング装置の制御装置では、車庫入れ操作のようなこまめな操舵が長時間繰り返されたりすると、モータに大電流が連続して流れることになり、モータが過熱して発煙したり、匂いを出したり、更には焼損するなどといった不具合発生の可能性もあった。

このようなモータの過度の使用等による発熱を防止したり、モータを保護する目的から、モータ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の制御装置においては、取り付け場所等の問題により、安易にモータに温度センサを取り付けることは難しかった。

このため従来は、特許文献１に示すようにコントロールユニット内の駆動素子等を測定する温度センサによりモータ温度を推定し、イグニションキーをＯＦＦにした後も制御用電源をＯＮさせ続け、終了条件を判定して温度推定を継続させるようにして、温度保護制御を継続できるようにしていた。

イグニションキーＯＮ後の動作例は図４に示すようになっており、イグニションキーがＯＮになるまで待機状態にあり（ステップＳ１）、イグニションキーがＯＮになるとアシストに必要な所定の初期診断を実行する（ステップＳ２）。そして、初期診断がＯＫであれば（ステップＳ３）、アシストを実行すると共に、温度推定を行う（ステップＳ４）。その後、イグニションキーがＯＦＦになるのを待ち（ステップＳ５）、イグニションキーがＯＦＦになるとアシスト終了（アシスト漸減）処理（ステップＳ６）を経て、そのアシスト制御量が０に到達したか否かの制御終了条件成立の判定を行い（ステップＳ）、制御終了条件が成立していれば次に説明する動作終了条件判定の動作を実行する（ステップＳ１０）。

図５は従来の動作終了条件判定の動作例を示しており、先ずモータ温度推定値からサーミスタ温度を引いた値が０℃以上か否かを判定し（ステップＳ１１）、そうであれば電源リレーをＯＦＦし、そうでなければ次にモータ温度推定値が“モータ温度推定値の初期値＋所定値（例えば２５℃）”以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。そして、モータ温度推定値が“モータ温度推定値の初期値＋所定値（例えば２５℃）”以下であれば電源リレーをＯＦＦし、そうでなければ次にイグニションキーＯＦＦ後、所定時間（例えば１５分）が経過したか否かを判定し（ステップＳ１３）、所定時間が経過するまで温度推定を継続し、所定時間が経過すれば電源リレーをＯＦＦする。
特開２００２−３６２３９３号公報

上述のように従来は、イグニションキーＯＦＦ後のモータ温度推定を停止する判断時において、ＣＰＵの演算によるモータ温度推定の結果だけで下がったと判断し、制御用電源を停止させていたため、確実な温度保護制御を行い得るとは言えず、また、モータ温度推定を長時間継続させることで、制御用電源を不必要にＯＮさせ続けなくてはならず、効率的でなかった。

本発明は上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、モータ温度が確実に低下したことを監視し、その後に電源リレーをＯＦＦするようにし、制御用電源を不必要にＯＮさせ続けない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。

本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータを有し、ハンドルの操舵力を検出するトルクセンサの出力値等によって演算された電流指令値に基づいて前記モータ制御する電流制御部をコントロールユニットに備え、前記コントロールユニットに装着された温度検出素子と、前記モータの温度を推定してモータ推定温度を出力する温度推定手段とを備え、前記温度検出素子及び温度推定手段の温度に基づいて電源リレーを遮断したり、前記温度推定手段の推定を継続又は停止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し、本発明の目的は、
前記モータ温度推定値≦前記温度検出素子の温度
前記モータ温度推定値≦前記モータ温度推定値の初期値＋所定値
の条件１に加え、前記温度検出素子の温度≦βの条件２となるまで前記温度推定手段の温度推定を継続することによって達成される。

また、本発明の上記目的は、前記条件２の代わりに条件３として、前記温度検出素子の温度≦前記温度検出素子の初期温度＋αとすることにより、或いは前記条件２の代わりに条件４として、前記温度検出素子の温度≦周囲温度＋γとすることにより、或いは前記条件２の代わりに条件４として、前記温度検出素子の温度変化率≦ΔＴ／秒とすることにより、或いは前記条件３のαを０とすることによって、より効果的に達成される。

本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、モータ温度推定を停止するための条件に、前記モータ温度推定値≦前記温度検出素子の温度、前記モータ温度推定値≦前記モータ温度推定値の初期値＋２５℃の他に、温度検出素子の温度≦β、或いは温度検出素子の温度≦周囲温度＋γ、或いは温度検出素子の温度変化率≦ΔＴ／秒という条件を課すことで、より確実な温度保護制御が可能となり、モータが冷えたことをより確実に確認することができ、制御用電源を不必要にＯＮさせ続けないようにすることができるので、経済性においても優れており、節電効果がある。

本発明は、イグニションキーのオフ時又は制御終了条件の成立時も、所定条件の判定により、電源リレーをＯＦＦ（遮断）せずにモータ温度の監視を継続するようにしたものである。従来に比べ、より確実にモータが冷却されたことを確認し、モータ温度推定値に大きな誤差が含まれていても、モータが冷却されるまでの必要十分な温度監視を継続するようにしている。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例を図３に対応させて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）３０には、バッテリ１４からイグニションキー１１、ダイオードＤ１を経て電源回路（安定化回路）１７から電源が供給されると共に、電源リレー１３の接点ＣＲＡ、ダイオードＤ２を経て電源回路（安定化回路）１７から電源が供給される。また、モータ２０は制御部３１で制御されるドライバ３５を介して制御され、モータ２０の電流は電流検出器３４で検出され、検出電流は制御部３１に入力されると共に、モータ温度推定部３３に入力される。制御部３１には、温度検出素子（例えばサーミスタ）３２からの温度信号が入力されている。温度検出素子３２は、制御回路の発熱体近傍に取付けられている。

また、コントロールユニット３０には、キースイッチ入力インタフェース１６を介してイグニションキー１１のＯＮ／ＯＦＦ信号が入力され、電源リレー（ＣＲ）１３が駆動手段としてのトランジスタ１５を介して接続されている。電源リレー１３はトランジスタ１５を介してコントロールユニット３０で駆動され、その駆動／遮断に応じて、電源リレー１３の接点ＣＲＡがＯＮ／ＯＦＦするようになっている。電源リレー１３及びその接点ＣＲＡ、トランジスタ１５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。

このような構成において、その動作終了条件判定の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。なお、図２に示す動作終了条件判定は、図４で説明したイグニションキーＯＮ後の動作例におけるステップＳ１０の動作終了条件判定に相当し、図５で説明した従来例に代わるものである。

図４におけるステップＳ７において制御終了条件が成立したと判定されると、温度検出素子３２からの検出温度を入力すると共に（ステップＳ１６）、モータ温度推定部３３からの温度推定値を入力する（ステップＳ１７）。なお、イグニションキー１１のＯＦＦと終了条件成立の判定の順番、検出温度と推定温度の入力の順番はいずれも任意であり、終了条件成立の判定を先に行い、温度推定値を先に入力しても良い。

検出温度及び推定温度が入力されると、次にモータ温度推定値から検出温度を引いた値が０℃以上か否かを判定し（ステップＳ２０）、そうであれば電源リレー１３をＯＦＦし、そうでなければ次にモータ温度推定値が“モータ温度推定値の初期値＋所定値（例えば２５℃）”以下であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。そして、モータ温度推定値が“モータ温度推定値の初期値＋所定値（例えば２５℃）”以下であれば電源リレー１３をＯＦＦし、そうでなければ次に検出温度が“検出温度の初期値＋α”よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ２２）、検出温度が“検出温度の初期値＋α”よりも小さい場合には電源リレー１３をＯＦＦする。上記ステップＳ２２で検出温度が“検出温度の初期値＋α”以上の場合には、更に検出温度の変化量がΔＴ℃／秒よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２３）。検出温度の変化量がΔＴ℃／秒よりも小さい場合には電源リレー１３をＯＦＦし、検出温度の変化量がΔＴ℃／秒以上の場合には、イグニションキーＯＦＦ後、所定時間（例えば１５分）が経過したか否かを判定し（ステップＳ２４）、所定時間が経過するまで温度推定を継続し、所定時間が経過すれば電源リレー１３をＯＦＦする。

なお、上記所定値α及びＴは制御回路系、モータ２０の温度特性等によって決定する。また、上記判定条件の他に、検出温度の絶対値が所定値β以下に下がるまでモータ温度推定を継続するようにしても良く、検出温度が“周囲温度＋γ”以下に下がるまでモータ温度推定を継続するようにしても良い。周囲温度は車内LANによって取得することも可能である。

また、上記各判定条件はオア（ＯＲ）条件で実施しても良いし、アンド（ＡＮＤ）条件で実施しても良い。

更に、本発明の温度推定は、特許文献１に示すようにコントロールユニット内の駆動素子等を測定する温度センサによりモータ温度を推定しても良く、或いは特開平１０−１００９１３号公報に示されるように、下記（１）式を用いても良い。

ｔ＝（Ｒ−Ｒ_２０）／α＋２０（℃） …（１）

ただし、Ｒはモータ端子間抵抗、Ｒ_２０は２０℃におけるモータ端子間抵抗、αはモータ巻線の温度係数であり、上記（１）式は基準温度を２０℃にしているが、任意の温度を基準温度として求めることもできる。

本発明の実施例を示すブロック構成図である。 本発明の動作終了条件判定の動作例を示すフローチャートである。 一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。 イグニションキーＯＮ後の動作例を示すフローチャートである。 従来の動作終了条件判定の動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 操向ハンドル
２ 軸
３ 減速ギア
４Ａ、４Ｂ ユニバーサルジョイント
５ ピニオンラック機構
６ タイロッド
１０ トルクセンサ
１１ イグニションキー
１２ 車速センサ
１３ 電源リレー
１４ バッテリ
１５ トランジスタ
１６ キースイッチ入力インタフェース
１７ 電源回路（安定化回路）
２０ モータ
３０ コントロールユニット
３１ 制御部
３２ 温度検出素子
３３ モータ温度推定部
３４ 電流検出器
３５ ドライバ

Claims (5)

1. 車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータを有し、ハンドルの操舵力を検出するトルクセンサの出力値等によって演算された電流指令値に基づいて前記モータ制御する電流制御部をコントロールユニットに備え、前記コントロールユニットに装着された温度検出素子と、前記モータの温度を推定してモータ推定温度を出力する温度推定手段とを備え、前記温度検出素子及び温度推定手段の温度に基づいて電源リレーを遮断したり、前記温度推定手段の推定を継続又は停止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、
   前記モータ温度推定値≦前記温度検出素子の温度
   前記モータ温度推定値≦前記モータ温度推定値の初期値＋所定温度
   の条件１に加え、
   前記温度検出素子の温度≦β
   の条件２となるまで前記温度推定手段の温度推定を継続する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。
2. 前記条件２の代わりに下記条件３
   前記温度検出素子の温度≦前記温度検出素子の初期温度＋α
   としている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
3. 前記条件２の代わりに下記条件４
   前記温度検出素子の温度≦周囲温度＋γ
   としている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
4. 前記条件２の代わりに下記条件４
   前記温度検出素子の温度変化率≦ΔＴ／秒
   としている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
5. 前記条件３のαが０である請求項２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。

Images