JP4720965B2

JP4720965B2 - Electric power steering device

Info

Publication number: JP4720965B2
Application number: JP2001179031A
Authority: JP
Inventors: 富久男福留
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: JP2002370660A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータにより操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置において、操舵補助力発生用の電動モータが過負荷により過熱するのを防止するため、そのモータへの指示電流の上限値を予め設定した制限条件に従って制限することが行われている。
【０００３】
例えば、その制限条件として制限開始時におけるモータの連続駆動時間や通電電流の積算値等のモータ負荷に対応する変量の設定値を予め定め、その変量が設定値に至ったならば、その指示電流の上限値を低減することで、そのモータや制御装置の過熱を防止している。その制限条件の決定に際しては、モータの負荷時における雰囲気温度の上昇分を推定し、モータが過熱することのない連続駆動時間や通電電流の積算値を予め定めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、その制限条件を決定するに際しては、その雰囲気温度をモータの仕様上の最高温度であると想定していた。そうすると、実際の雰囲気温度が、制限条件を決定するために用いられた想定雰囲気温度よりも低い場合、モータへの指示電流値が過度に制限されることになる。そのため、操舵補助力が不足して操舵フィーリングが低下する。
【０００５】
そこで、そのモータの雰囲気温度を検出可能な温度センサを設け、その制限条件を、その雰囲気温度が低い程に緩和することが本件発明者により提案されている。しかし、その温度センサをモータの制御装置のハウジング内のような閉じた空間に配置した場合、制御装置の発熱により温度センサの配置空間に熱が蓄積されてしまう。そうすると、その温度センサの検出温度が、車両の通常走行状態において雰囲気温度がとり得る値を超えてしまい、雰囲気温度を正確に検出することができなくなり、温度センサを設けた意味がなくなってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動パワーステアリング装置は、車両の操舵補助力発生用の電動モータへの指示電流の上限値を、予め設定した制限条件に従って制限する制御装置と、その電動モータの雰囲気温度を検出する温度センサと、その温度センサによる検出温度が予め定めた設定値を超えるか否かを判断する手段と、車両が予め定めた設定時間を超えて走行しているか否かを判断する手段とを備え、その温度センサによる検出温度が前記設定値を超え、且つ、車両が前記設定時間を超えて走行している場合、その検出温度よりも低く設定される仮想雰囲気温度が前記雰囲気温度として設定され、その温度センサによる検出温度が前記設定値を超え、且つ、車両が予め定めた設定時間を超えて走行していない場合、および、その温度センサによる検出温度が予め定めた設定値以下の場合、その検出温度が前記雰囲気温度として設定され、その制限条件は、その設定された雰囲気温度が低い程に緩和されるように設定されることを特徴とする。
本発明の構成によれば、電動モータへの指示電流の上限値を過負荷防止のために制限する際に、その制限を設定された雰囲気温度に応じて行うことができる。これにより、その指示電流が過度に制限されるのを防止し、操舵フィーリングの低下を抑制できる。
そして、車両が予め定めた設定時間を超えて走行しているにも関わらず、温度センサによる検出温度が予め定めた設定値を超えた場合は、その検出温度よりも低い仮想雰囲気温度を雰囲気温度とみなして制限条件が設定される。これにより、温度センサによる検出温度が、車両の通常走行状態においてとり得る雰囲気温度を超えた場合でも、適正に制限条件を緩和することができる。
【０００７】
その仮想雰囲気温度は前記設定値とされるのが好ましい。これにより、その制限条件を確実に車両の通常走行状態においてとり得る雰囲気温度に基づき緩和できる。
【０００８】
その予め定めた設定時間は零とされ、その仮想雰囲気温度は時間の経過に伴って減少するように設定されるのが好ましい。これにより、車両が僅かの時間でも走行していれば制限条件を緩和でき、また、設定される雰囲気温度を時間の経過に伴って減少させるので、その制限条件を過度に緩和することもない。
【０００９】
前記温度センサは前記制御装置のハウジング内に配置されているのが好ましい。これにより、制御装置が発熱しても適正に制限条件を緩和することができる。
【００１０】
その制限条件として、その制限開始時におけるモータの通電電流の積算値に対応する基準電流、その指示電流の上限値の最小値、および、その指示電流の上限値を低下させた後に最大値まで増大させる際の増大速度が予め設定され、その通電電流の積算値が基準電流の二乗値を超えた時に、その指示電流の上限値の最大値からの低減が開始され、その通電電流の積算値が指示電流の上限値の最小値の二乗値を超えた時に、その指示電流の上限値は最小値とされ、しかる後に、その増大速度で最大値まで増大され、その基準電流は設定された雰囲気温度が低い程に大きくされ、その指示電流の上限値の最小値は、その設定された雰囲気温度が低い程に大きくされ、その増大速度は、その設定された雰囲気温度が低い程に速くされるのが好ましい。
これにより、そのモータへの指示電流の上限値の過負荷防止のための制限を、確実に設定された雰囲気温度に応じた適正なものにできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示す電動パワーステアリング装置１においては、車両のステアリングホイールＨに連結されるステアリングシャフト２が、ステアリングギヤ３を介して車輪４に連結されている。そのステアリングギヤ３は、本実施形態ではラックピニオン式とされ、そのステアリングシャフト２はユニバーサルジョイント５を介してピニオン６に接続され、そのピニオン６に噛み合うラック７にリンク機構を介して車輪４が連結される。これにより、ステアリングホイールＨの回転がステアリングシャフト２およびピニオン６を介してラック７に伝達され、そのラック７の移動により車輪４のトー角が変化することで操舵がなされる。そのステアリングギヤ３は、ドライバーの操舵により作動する部材の動きを舵角が変化するように車輪に伝達できるものであればよく、例えばボールスクリュー式としてもよい。
【００１２】
操舵補助力発生用の電動モータ１０の出力が、出力伝達機構を介して車輪４に伝達される。その出力伝達機構は、そのステアリングシャフト２に設けられる従動ギヤ１１と、この従動ギヤ１１に噛み合う駆動ギヤ１２とを有し、その駆動ギヤ１２がモータ１０により駆動されることで操舵補助力が発生する。その出力伝達機構はモータ１０の出力を舵角が変化するように車輪４に伝達できればよく、例えば、ラックピニオン式ステアリングギヤのラックに一体化されるスクリューと、そのスクリューにねじ合わされるナットとを有し、そのナットがモータ１０により駆動されるものでもよい。
【００１３】
その操舵補助力を決定するための操舵補助基準値として、ステアリングシャフト２により伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサ２１と、車速を検出する車速センサ２２が、車載制御装置２３に接続されている。なお、その操舵補助基準値は操舵補助力を決定するための基準となるものであれば特に限定されず、例えば舵角を採用してもよい。
【００１４】
その制御装置２３に、モータ１０の電流値を検出する電流検出センサ２５と、モータ１０の雰囲気温度を検出可能な温度センサ２６とが接続されている。その温度センサ２６は、本実施形態では、その制御装置２３のハウジング２３ａ内に配置しているが、モータ１０の雰囲気温度を検出可能な位置に配置すればよい。
【００１５】
その制御装置２３は、上記トルクセンサ２１により検出された操舵トルクと車速センサ２２により検出された車速とに応じた指示電流値を演算する。すなわち制御装置２３は、その操舵トルクと車速と指示電流値との間の予め設定された関係を記憶し、その記憶した関係と検出された操舵トルクと車速とから指示電流値を演算する。その記憶される関係は、例えば、操舵トルクが大きく車速が小さい程に操舵補助力が大きくなるように定められる。制御装置２３は、そのモータ１０へのバッテリーからの電力供給路を開閉するスイッチング素子を内蔵し、その電流検出センサ２５により検出された電流値と演算した指示電流値との偏差を演算し、その偏差をなくすように指示電圧を求め、スイッチング素子をＰＷＭ制御することで求められた指示電流に応じた指示電圧をモータ１０へ出力する。
【００１６】
その制御装置２３は、そのモータ１０への指示電流の上限値を制限するための制限条件を記憶し、その制限条件に従ってモータ１０への指示電流の上限値を制限する。その制限条件は、モータ１０の過負荷による過熱を防止できるように予め設定される。
【００１７】
本実施形態では、そのモータ１０の通電電流Ｉｍの積算値が予め定めた基準電流Ｉａの二乗値を超えた時に、その指示電流の上限値を最大値Imaxから最小値Iminまで減少させることを開始する。また、その積算値が予め定めた指示電流の上限値の最小値Iminの二乗未満になった時に、その指示電流の上限値を最小値Iminから最大値Imaxまで増大させることを開始する。その制限条件として、その基準電流Ｉａ、その指示電流の上限値の最小値Imin、および、その指示電流の上限値を最小値Iminから最大値Imaxまで増大させる際の増大速度が予め設定される。その指示電流の上限値の最大値Imaxは、電動パワーステアリング装置１が必要とする最大操舵補助力に応じたモータ１０の仕様から予め定められる。それら制限条件と指示電流の上限値の最大値Imaxは制御装置２３に記憶される。
【００１８】
ここで、その通電電流Ｉｍの積算値はモータ１０の発熱量に相関し、そのモータ１０の発熱量は通電電流Ｉｍの二乗に相関する。よって、Ｍを通電電流Ｉｍの積算値、ｓをラプラス演算子、Ｇ（ｓ）を伝達関数として、Ｍ＝Ｇ（ｓ）・Ｉｍ² により通電電流Ｉｍの積算値を近似的に求めることができる。本実施形態においては、Ｇ（ｓ）＝１／｛（１０００＋ｓ）・ｓ｝として通電電流Ｉｍの積算値Ｍ＝Ｉｍ² ／｛（１０００＋ｓ）・ｓ｝を求め、その積算値Ｍが上記基準電流Ｉａの二乗値を超えた時、すなわちＩｍ² ／｛（１０００＋ｓ）・ｓ｝＞Ｉａ² となった時に、その指示電流の上限値の制限を開始する。なお、その伝達関数Ｇ（ｓ）は一例であり、通電電流Ｉｍの積算値を近似的に求めることができるものであればよい。
その基準電流Ｉａの二乗値は、予め定めた雰囲気温度において、その指示電流の上限値の最大値Imaxを通電した状態で、モータ１０を許容される時間ｔａだけ連続駆動した場合におけるモータ１０の通電電流の積算値に対応するように定められる。
その指示電流の上限値の最小値Iminは、予め定めた雰囲気温度において、その最小値Iminを通電した状態でモータ１０の連続駆動が許容されるように設定される。その予め定めた雰囲気温度において、その指示電流の上限値が最小値Iminとされた状態においては、モータ１０の発熱量に相関する通電電流Ｉｍの二乗値が指示電流の上限値の最小値Iminの二乗値よりも小さくなれば、モータ１０を連続駆動することができる。よって、本実施形態においては、そのモータ１０の発熱量に相関する通電電流Ｉｍの積算値Ｍが、その指示電流の上限値の最小値Iminの二乗未満になった時に、指示電流の上限値の制限を解除するために、その指示電流の上限値を最小値Iminから最大値Imaxまで増大させることを開始する。
【００１９】
その制限条件は、モータ１０の設定された雰囲気温度が低い程に緩和されるように設定される。すなわち、そのモータ１０の許容連続駆動時間ｔａに対応する基準電流Ｉａと、その指示電流の上限値の最小値Iminとは、その設定された雰囲気温度が低い程に大きくされる。また、その増大速度は、その設定された雰囲気温度が低い程に速くされる。
【００２０】
図２は、その記憶される制限条件の一例を示すもので、本実施形態においては、その制限条件は、設定された雰囲気温度が２５℃未満、２５℃〜３０℃、３０℃〜３５℃、３５℃〜４０℃、４０℃〜４５℃、４５℃〜５０℃、５０℃〜５５℃、５５℃〜６０℃、６０℃〜６５℃、６５℃〜７０℃、７０℃以上の各基準温度範囲毎に、予め設定されて制御装置２３に記憶される。すなわち、モータ１０への指示電流の上限値の最大値Imax（本実施形態では６５アンペア）でのモータ１０の許容連続駆動時間ｔａに対応付けられた基準電流Ｉａ、そのモータ１０への指示電流の上限値の最小値Imin、その指示電流の上限値を最小値Iminから最大値Imaxまで増大させる時の増大速度Ｖｉとが、設定された雰囲気温度の各基準温度範囲毎に記憶される。
【００２１】
図３は、そのモータ１０の許容連続駆動時間ｔａとモータ１０への指示電流の上限値との関係の一例を示し、図示例では設定された雰囲気温度が２５℃未満、モータ１０への指示電流の上限値の最大値Imaxは６５アンペアとされている。
【００２２】
図４は、モータ１０への指示電流の上限値と通電電流の積算値Ｍとの関係の一例を示し、その積算値Ｍが基準電流Ｉａの二乗値である時に上限値は最大値Imaxであり、その積算値Ｍが上限値の最小値Iminの二乗値である時に上限値は最小値Iminとなる。本実施形態では、その積算値Ｍが基準電流Ｉａの二乗値を超えて上限値の最小値Iminの二乗値に至るまでの間においては、その指示電流の上限値は直線補間により求められ、その指示電流の上限値が漸減するものとされている。図示例では設定された雰囲気温度が２５℃未満、その最大値Imaxは６５アンペアとされている。なお、図２の一例においては、雰囲気温度が６５℃以上では基準電流Ｉａよりも指示電流の上限値の最小値Iminを小さくしている。このような場合、その積算値Ｍが基準電流Ｉａの二乗値を超えると、その指示電流の上限値は最大値Imaxから漸減するのではなく、即座に最小値Iminとなる。
【００２３】
図５は、モータ１０への指示電流の上限値を最小値Iminから最大値Imaxまで増大させる時の、その指示電流の上限値と時間との関係の一例を示し、図示例では設定された雰囲気温度が２５℃未満、その最大値Imaxは６５アンペアとされている。
【００２４】
その制御装置２３によるモータ１０の制御手順を、図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、上記モータ１０の雰囲気温度の設定（図２の基準温度範囲の設定）を行い（ステップ１）、電流検出センサ２５により検出したモータ１０の通電電流Ｉｍの値を読み込む（ステップ２）。次に、その通電電流Ｉｍの積算値Ｍ＝Ｉｍ² ／｛（１０００＋ｓ）・ｓ｝を演算し（ステップ３）、その積算値Ｍが基準電流Ｉａの二乗値以下か否を判断する（ステップ４）。その積算値Ｍが基準電流Ｉａの二乗値以下であればステップ１に戻る。その積算値Ｍが基準電流Ｉａの二乗値を超える場合、例えば上記図４に示すように、設定された雰囲気温度に対応する指示電流の上限値の最小値Iminと最大値Imaxとの間における通電電流Ｉｍの積算値Ｍと指示電流の上限値との関係に従って、モータ１０の指示電流の上限値を減少させる（ステップ５）。次に、その指示電流の上限値が最小値Iminに到達したか否かを判断し（ステップ６）、到達していなければステップ５に戻る。その指示電流の上限値が最小値Iminに到達すれば、設定された雰囲気温度に対応する上記増大速度Ｖｉで、モータ１０への指示電流の上限値を最小値Iminから最大値Imaxへ増大させる（ステップ７）。次に、その指示電流の上限値が最大値Imaxに到達したか否かを判断し（ステップ８）、最大値Imaxに到達していなければステップ７に戻る。その指示電流の上限値が最大値Imaxに到達すれば、制御を終了するか否かを判断し（ステップ９）、終了しなければステップ１に戻る。なお、その制御終了は、例えば車両のイグニッションキースイッチがオフか否かにより判断する。
【００２５】
上記モータ１０の制御ステップ１におけるモータ１０の雰囲気温度の設定手順を、図７のフローチャートを参照して説明する。
まず、温度センサ２６の検出温度Ｔを読み込む（ステップ１０１）。
次に、その温度センサ２６による検出温度Ｔが予め定めて制御装置２３に記憶された設定値αを超えるか否かを判断する（ステップ１０２）。その設定値αは、車両の通常走行状態において雰囲気温度がとり得る値の上限値に設定される。例えば、車両の通常走行状態においては、車両の窓を開放して外気を取り込んだり空調装置を作動させることで、車室内の温度を乗員が耐えることができる温度以下にするため、その雰囲気温度も車室内の温度に対応するものになる。よって、その設定値αは人間が活動可能な温度の上限に基づき定められ、例えば５５℃とされる。
ステップ１０２において検出温度Ｔが設定値αを超える場合、予め定めて制御装置２３に記憶した設定時間ｔ１を超えて車両が走行しているか否かを判断する（ステップ１０３）。その設定時間ｔ１は、本実施形態では、停車中における制御装置２３の発熱によりモータ１０の雰囲気温度が設定値αを超えて上昇した場合に、その雰囲気温度が車両の通常走行状態において上記設定値αまで低下するのに要する時間に基づき定められ、例えば１５分とされる。車両が走行しているか否かは、本実施形態では車速センサ２２により検出される車速Ｖが零を超えるか否かにより判断しているが、これに限定されるものではなく、例えばエンジン回転数と、エンジンから車輪への動力伝達用クラッチが接続状態か否かを検出したり、車輪速を検出して走行しているか否かを判断してもよい。
ステップ１０３において車両が設定時間ｔ１を超えて走行している場合、その検出温度Ｔよりも低く設定される仮想雰囲気温度が、そのモータ１０の雰囲気温度として設定される。本実施形態では、その仮想雰囲気温度は上記設定値αとされる（ステップ１０４）。
ステップ１０２において検出温度Ｔが設定値α以下の場合、および、ステップ１０３において検出温度Ｔが設定値αを超え且つ車両が設定時間ｔ１を超えて走行していない場合、その検出温度Ｔがモータ１０の雰囲気温度として設定される（ステップ１０５）。
【００２６】
上記構成によれば、モータ１０への指示電流の上限値を過負荷防止のために制限する際に、その制限を設定された雰囲気温度に応じて行うことができる。これにより、その指示電流が過度に制限されるのを防止し、操舵フィーリングの低下を抑制できる。そして、車両が設定時間ｔ１を超えて走行しているにも関わらず、温度センサ２６による検出温度Ｔが設定値αを超えた場合は、その検出温度Ｔよりも低い仮想雰囲気温度をモータ１０の雰囲気温度であると見做して制限条件が設定される。これにより、温度センサ２６による検出温度Ｔが、車両の通常走行状態においてとり得る雰囲気温度を超えた場合でも、適正に制限条件を緩和することができる。さらに、その仮想雰囲気温度が設定値αとされることで、その制限条件を確実に車両の通常走行状態においてとり得る雰囲気温度に基づき緩和できる。その温度センサ２６が制御装置２３のハウジング２３ａ内に配置されることで、制御装置２３が発熱しても適正に制限条件を緩和することができる。
【００２７】
本発明は上記実施形態に限定されない。
図８のフローチャートを参照して、上記実施形態におけるモータ１０の制御ステップ１におけるモータ１０の雰囲気温度の設定手順の変形例を説明する。なお、上記実施形態と同様部分は同一符号で示す。
まず、温度センサ２６の検出温度Ｔを読み込む（ステップ２０１）。
次に、その温度センサ２６による検出温度Ｔが予め定めて制御装置２３に記憶された設定値αを超えるか否かを判断する（ステップ２０２）。その設定値αは上記実施形態と同様に設定される。
その検出温度Ｔが設定値αを超える場合、予め定めた設定時間を超えて車両が走行しているか否かを判断する（ステップ２０３）。その設定時間は、本変形例では零とされる。車両が走行しているか否かは上記実施形態と同様に判断される。ステップ２０３において車両が走行している場合、補正フラグがオンか否かが判断される（ステップ２０４）。
ステップ２０４において補正フラグがオンでない場合、予め設定して制御装置２３に記憶した補正温度δｔを検出温度Ｔから差し引いた値を検出温度Ｔに置き換える（ステップ２０５）。これにより、検出温度Ｔが最初に設定値αを超えてから１回目の補正が行われ、その補正温度δｔだけ検出温度Ｔが低下したものと見做される。その補正温度δｔは、モータ１０の雰囲気温度が補正温度δｔだけ低下したとしても、上記制限条件が急激に変化しないように設定され、本変形例では５℃とされる。
ステップ２０４において補正フラグがオンである場合、予め設定して制御装置２３に記憶した所定時間γだけ経過したか否かが判断される（ステップ２０６）。
その所定時間γは、停車中における制御装置２３の発熱によりモータ１０の雰囲気温度が上昇した後に、車両が走行し、車両の通常走行状態においてモータ１０の雰囲気温度が上記補正温度δｔだけ低下するのに要する時間に基づき定められ、例えば５分とされる。
その所定時間γが経過したならば、上記補正温度δｔを現在設定されている雰囲気温度から差し引いた値を検出温度Ｔに置き換える（ステップ２０７）。これにより、検出温度Ｔが最初に設定値αを超えてから２回目以降の補正が行われ、各補正により補正温度δｔだけ検出温度Ｔが低下するものと見做される。すなわち、検出温度Ｔは設定値αを超えると、時間の経過に伴って低減するように補正される。
ステップ２０５またはステップ２０７において検出温度Ｔが補正されると、その補正後の検出温度Ｔが設定値α以下か否かが判断される（ステップ２０８）。
ステップ２０８において補正後の検出温度Ｔが設定値α以下であれば、検出温度Ｔよりも低く設定される仮想雰囲気温度として設定値αが、モータ１０の雰囲気温度として設定され（ステップ２０９）、しかる後に補正フラグがオンされる（ステップ２１０）。
ステップ２０８において補正後の検出温度Ｔが設定値αを超えれば、検出温度Ｔよりも低く設定される仮想雰囲気温度として補正後の検出温度Ｔが、モータ１０の雰囲気温度として設定され（ステップ２１１）、しかる後に補正フラグがオンされる（ステップ２１０）。これにより、仮想雰囲気温度は時間の経過に伴って減少するように設定され、本変形例では所定時間γ毎に補正温度δｔずつ減少する。
ステップ２０２において検出温度Ｔが設定値α以下の場合、および、ステップ２０３において車両が走行していない場合、補正フラグがオフされ（ステップ２１２）、その検出温度Ｔがモータ１０の雰囲気温度として設定される（ステップ２１３）。他は上記実施形態と同様とされる。
【００２８】
上記変形例によれば、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができ、さらに、温度センサによる検出温度が設定値を超えている場合に車両が僅かの時間でも走行してれば制限条件を緩和でき、また、設定される雰囲気温度を時間の経過に伴って減少させるので制限条件を過度に緩和することもない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、操舵補助力発生用モータへの指示電流を過負荷防止のために制限する際に、雰囲気温度に応じて適度に制限することで良好な操舵フィーリングを維持できる電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における制御装置に記憶される制限条件の一例を示す図
【図３】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるモータへの指示電流の上限値の制限開始時におけるモータの連続駆動時間の設定値とモータへの指示電流の上限値との関係の一例を示す図
【図４】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるモータの通電電流値の積算値とモータへの指示電流の上限値との関係の一例を示す図
【図５】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるモータへの指示電流の上限値を増大させる時の指示電流の上限値と時間との関係の一例を示す図
【図６】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるモータの制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における雰囲気温度の設定手順を示すフローチャート
【図８】本発明の変形例の電動パワーステアリング装置における雰囲気温度の設定手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１０電動モータ
２３制御装置
２３ａハウジング
２６温度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering apparatus that generates a steering assist force by an electric motor.
[0002]
[Prior art]
In an electric power steering apparatus, in order to prevent an electric motor for generating a steering assist force from being overheated due to an overload, an upper limit value of an instruction current to the motor is limited according to a preset limit condition. .
[0003]
For example, as a limiting condition, a set value of a variable corresponding to a motor load such as a continuous driving time of the motor at the start of the limit or an integrated value of energization current is determined in advance, and if the variable reaches the set value, the indicated current By reducing the upper limit value, the motor and the control device are prevented from overheating. In determining the limiting conditions, the amount of increase in the ambient temperature when the motor is loaded is estimated, and the continuous drive time during which the motor does not overheat and the integrated value of the energization current are determined in advance.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, when determining the limiting conditions, the ambient temperature is assumed to be the maximum temperature in the motor specifications. Then, when the actual ambient temperature is lower than the assumed ambient temperature used for determining the limiting condition, the instruction current value to the motor is excessively limited. Therefore, the steering assist force is insufficient and the steering feeling is reduced.
[0005]
In view of this, the present inventor has proposed that a temperature sensor capable of detecting the ambient temperature of the motor is provided, and the restriction condition is relaxed as the ambient temperature is lower. However, when the temperature sensor is arranged in a closed space such as in the housing of the motor control device, heat is accumulated in the temperature sensor arrangement space due to heat generated by the control device. Then, the temperature detected by the temperature sensor exceeds the value that the ambient temperature can take in the normal driving state of the vehicle, and the ambient temperature cannot be detected accurately, and the meaning of providing the temperature sensor is lost.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering device according to the present invention includes a control device that limits an upper limit value of an instruction current to an electric motor for generating a steering assist force of a vehicle according to a preset restriction condition, and a temperature that detects an ambient temperature of the electric motor. A sensor, means for determining whether the temperature detected by the temperature sensor exceeds a predetermined set value, and means for determining whether the vehicle is traveling beyond a predetermined set time; When the temperature detected by the temperature sensor exceeds the set value and the vehicle is running beyond the set time, a virtual atmosphere temperature set lower than the detected temperature is set as the atmosphere temperature, When the temperature detected by the temperature sensor exceeds the set value and the vehicle has not traveled beyond a predetermined set time, and the temperature detected by the temperature sensor is For the following set value determined because, set the detected temperature as the ambient temperature, the limiting conditions is characterized in that the set ambient temperature is set so as to be relaxed enough low.
According to the configuration of the present invention, when the upper limit value of the instruction current to the electric motor is limited to prevent overload, the limitation can be performed according to the set ambient temperature. Thereby, it is possible to prevent the command current from being excessively limited, and to suppress a decrease in steering feeling.
If the temperature detected by the temperature sensor exceeds a preset value even though the vehicle has traveled beyond a preset set time, a virtual ambient temperature lower than the detected temperature is set to the ambient temperature. It is assumed that the restriction condition is set. Thereby, even when the temperature detected by the temperature sensor exceeds the atmospheric temperature that can be taken in the normal running state of the vehicle, the restriction condition can be relaxed appropriately.
[0007]
The virtual atmospheric temperature is preferably set to the set value. Thereby, the restriction condition can be surely relaxed based on the atmospheric temperature that can be taken in the normal running state of the vehicle.
[0008]
The predetermined setting time is preferably zero, and the virtual atmosphere temperature is preferably set so as to decrease with the passage of time. As a result, if the vehicle is traveling even for a short time, the restriction condition can be relaxed, and the set atmospheric temperature is decreased with the passage of time, so that the restriction condition is not excessively relaxed.
[0009]
The temperature sensor is preferably arranged in the housing of the control device. Thereby, even if a control apparatus heat | fever-generates, a restriction | limiting condition can be eased appropriately.
[0010]
As the limiting conditions, the reference current corresponding to the integrated value of the energization current of the motor at the start of the limitation, the minimum value of the upper limit value of the indicated current, and the maximum value after increasing the upper limit value of the indicated current are increased. When the accumulated speed of the energizing current exceeds the square value of the reference current, a reduction from the maximum value of the upper limit value of the indicated current is started, and the accumulated value of the energizing current is When the square value of the minimum value of the upper limit value of the indicated current is exceeded, the upper limit value of the indicated current is set to the minimum value, and then increased to the maximum value at the increasing speed, and the reference current is set to the set ambient temperature. The minimum value of the upper limit value of the indicated current is increased as the set ambient temperature is lower, and the increase rate is increased as the set ambient temperature is lower. preferable
Thereby, the limitation for preventing overload of the upper limit value of the instruction current to the motor can be appropriately set according to the set atmospheric temperature.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the electric power steering apparatus 1 shown in FIG. 1, a steering shaft 2 connected to a steering wheel H of a vehicle is connected to wheels 4 via a steering gear 3. The steering gear 3 is of a rack and pinion type in this embodiment, the steering shaft 2 is connected to a pinion 6 via a universal joint 5, and a wheel 4 is connected to a rack 7 meshing with the pinion 6 via a link mechanism. Is done. Thereby, the rotation of the steering wheel H is transmitted to the rack 7 via the steering shaft 2 and the pinion 6, and steering is performed by changing the toe angle of the wheel 4 by the movement of the rack 7. The steering gear 3 may be of any type as long as it can transmit the movement of the member operated by the driver's steering to the wheels so that the steering angle changes. For example, the steering gear 3 may be a ball screw type.
[0012]
The output of the electric motor 10 for generating the steering assist force is transmitted to the wheels 4 through the output transmission mechanism. The output transmission mechanism includes a driven gear 11 provided on the steering shaft 2 and a drive gear 12 that meshes with the driven gear 11. The drive gear 12 is driven by the motor 10 to generate a steering assist force. To do. The output transmission mechanism only needs to be able to transmit the output of the motor 10 to the wheel 4 so that the steering angle changes. For example, a screw integrated with a rack of a rack and pinion type steering gear and a nut screwed to the screw are provided. And the nut may be driven by the motor 10.
[0013]
A torque sensor 21 that detects a steering torque transmitted by the steering shaft 2 and a vehicle speed sensor 22 that detects a vehicle speed are connected to the in-vehicle controller 23 as a steering assist reference value for determining the steering assist force. . The steering assist reference value is not particularly limited as long as it becomes a reference for determining the steering assist force, and for example, a steering angle may be adopted.
[0014]
A current detection sensor 25 that detects the current value of the motor 10 and a temperature sensor 26 that can detect the ambient temperature of the motor 10 are connected to the control device 23. In the present embodiment, the temperature sensor 26 is disposed in the housing 23a of the control device 23. However, the temperature sensor 26 may be disposed at a position where the ambient temperature of the motor 10 can be detected.
[0015]
The control device 23 calculates an instruction current value according to the steering torque detected by the torque sensor 21 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 22. That is, the control device 23 stores a preset relationship among the steering torque, the vehicle speed, and the command current value, and calculates a command current value from the stored relationship, the detected steering torque, and the vehicle speed. The stored relationship is determined such that, for example, the steering assist force increases as the steering torque increases and the vehicle speed decreases. The control device 23 incorporates a switching element that opens and closes a power supply path from the battery to the motor 10, calculates a deviation between the current value detected by the current detection sensor 25 and the calculated indicated current value, An instruction voltage is obtained so as to eliminate the deviation, and an instruction voltage corresponding to the instruction current obtained by PWM control of the switching element is output to the motor 10.
[0016]
The control device 23 stores a restriction condition for restricting the upper limit value of the instruction current to the motor 10 and restricts the upper limit value of the instruction current to the motor 10 according to the restriction condition. The limiting condition is set in advance so that overheating due to overload of the motor 10 can be prevented.
[0017]
In this embodiment, when the integrated value of the energization current Im of the motor 10 exceeds a predetermined square value of the reference current Ia, the upper limit value of the indicated current is started to be reduced from the maximum value Imax to the minimum value Imin. To do. In addition, when the integrated value becomes less than the square of the minimum value Imin of the predetermined upper limit value of the command current, it starts to increase the upper limit value of the command current from the minimum value Imin to the maximum value Imax. As the limiting conditions, the reference current Ia, the minimum value Imin of the upper limit value of the command current, and the increasing speed when the upper limit value of the command current is increased from the minimum value Imin to the maximum value Imax are set in advance. The maximum value Imax of the upper limit value of the command current is determined in advance from the specifications of the motor 10 corresponding to the maximum steering assist force required by the electric power steering device 1. These limiting conditions and the maximum value Imax of the upper limit value of the command current are stored in the control device 23.
[0018]
Here, the integrated value of the energization current Im correlates with the heat generation amount of the motor 10, and the heat generation amount of the motor 10 correlates with the square of the energization current Im. Therefore, the integrated value of the energizing current Im can be approximately obtained from M = G (s) · Im ^{2 where} M is the integrated value of the energizing current Im, s is the Laplace operator, and G (s) is the transfer function. . In the present embodiment, the integrated value M = Im ² / {(1000 + s) · s} of the energization current Im is obtained as G (s) = 1 / {(1000 + s) · s}, and the integrated value M is the reference current. When the square value of Ia is exceeded, that is, when Im ² / {(1000 + s) · s}> Ia ² , restriction of the upper limit value of the indicated current is started. The transfer function G (s) is merely an example, and any transfer function G (s) may be used as long as the integrated value of the energization current Im can be obtained approximately.
The square value of the reference current Ia is the energization of the motor 10 when the motor 10 is continuously driven for the allowable time ta in a state where the maximum value Imax of the upper limit value of the instruction current is energized at a predetermined ambient temperature. It is determined to correspond to the integrated value of current.
The minimum value Imin of the upper limit value of the instruction current is set so that continuous driving of the motor 10 is allowed at a predetermined ambient temperature while the minimum value Imin is energized. In the state where the upper limit value of the command current is the minimum value Imin at the predetermined ambient temperature, the square value of the energizing current Im correlated with the heat generation amount of the motor 10 is the minimum value Imin of the upper limit value of the command current. If it becomes smaller than the square value, the motor 10 can be continuously driven. Therefore, in the present embodiment, when the integrated value M of the energization current Im correlated with the amount of heat generated by the motor 10 is less than the square of the minimum value Imin of the upper limit value of the indicated current, the upper limit value of the indicated current is reduced. In order to release the restriction, the upper limit value of the instruction current is started to increase from the minimum value Imin to the maximum value Imax.
[0019]
The restriction condition is set so as to be relaxed as the set atmospheric temperature of the motor 10 is lower. That is, the reference current Ia corresponding to the allowable continuous drive time ta of the motor 10 and the minimum value Imin of the upper limit value of the command current are increased as the set ambient temperature is lower. Further, the increasing speed is increased as the set ambient temperature is lower.
[0020]
FIG. 2 shows an example of the stored limiting conditions. In the present embodiment, the limiting conditions are set at an ambient temperature of less than 25 ° C., 25 ° C. to 30 ° C., 30 ° C. to 35 ° C., Reference temperature ranges of 35 ° C to 40 ° C, 40 ° C to 45 ° C, 45 ° C to 50 ° C, 50 ° C to 55 ° C, 55 ° C to 60 ° C, 60 ° C to 65 ° C, 65 ° C to 70 ° C, 70 ° C or more Each time, it is preset and stored in the control device 23. That is, the reference current Ia associated with the allowable continuous drive time ta of the motor 10 at the maximum value Imax (65 amperes in the present embodiment) of the upper limit value of the instruction current to the motor 10, and the instruction current to the motor 10 The minimum value Imin of the upper limit value and the increasing speed Vi when the upper limit value of the indicated current is increased from the minimum value Imin to the maximum value Imax are stored for each reference temperature range of the set ambient temperature.
[0021]
FIG. 3 shows an example of the relationship between the allowable continuous drive time ta of the motor 10 and the upper limit value of the instruction current to the motor 10. In the illustrated example, the set ambient temperature is less than 25 ° C., and the instruction current to the motor 10 is shown. The maximum value Imax of the upper limit value is 65 amperes.
[0022]
FIG. 4 shows an example of the relationship between the upper limit value of the command current to the motor 10 and the integrated value M of the energized current. When the integrated value M is the square value of the reference current Ia, the upper limit value is the maximum value Imax. When the integrated value M is a square value of the minimum value Imin of the upper limit value, the upper limit value becomes the minimum value Imin. In the present embodiment, the upper limit value of the indicated current is obtained by linear interpolation until the integrated value M exceeds the square value of the reference current Ia and reaches the square value of the minimum value Imin of the upper limit value. It is assumed that the upper limit value of the command current gradually decreases. In the illustrated example, the set ambient temperature is less than 25 ° C., and its maximum value Imax is 65 amperes. In the example of FIG. 2, the minimum value Imin of the upper limit value of the instruction current is made smaller than the reference current Ia when the atmospheric temperature is 65 ° C. or higher. In such a case, when the integrated value M exceeds the square value of the reference current Ia, the upper limit value of the indicated current does not gradually decrease from the maximum value Imax but immediately becomes the minimum value Imin.
[0023]
FIG. 5 shows an example of the relationship between the upper limit value of the command current and time when the upper limit value of the command current to the motor 10 is increased from the minimum value Imin to the maximum value Imax. In the example shown in FIG. The temperature is less than 25 ° C., and its maximum value Imax is 65 amperes.
[0024]
The control procedure of the motor 10 by the control device 23 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the setting of the ambient temperature of the motor 10 (setting of the reference temperature range in FIG. 2) is performed (step 1), and the value of the energization current Im of the motor 10 detected by the current detection sensor 25 is read (step 2). Next, an integrated value M = Im ² / {(1000 + s) · s} of the energizing current Im is calculated (step 3), and it is determined whether or not the integrated value M is less than or equal to the square value of the reference current Ia (step 4). ). If the integrated value M is less than or equal to the square value of the reference current Ia, the process returns to step 1. When the integrated value M exceeds the square value of the reference current Ia, for example, as shown in FIG. 4, the energization between the minimum value Imin and the maximum value Imax of the upper limit value of the indicated current corresponding to the set ambient temperature In accordance with the relationship between the integrated value M of the current Im and the upper limit value of the command current, the upper limit value of the command current of the motor 10 is decreased (step 5). Next, it is determined whether or not the upper limit value of the indicated current has reached the minimum value Imin (step 6), and if not, the process returns to step 5. If the upper limit value of the command current reaches the minimum value Imin, the upper limit value of the command current to the motor 10 is increased from the minimum value Imin to the maximum value Imax at the increase speed Vi corresponding to the set ambient temperature ( Step 7). Next, it is determined whether or not the upper limit value of the command current has reached the maximum value Imax (step 8). If the maximum value Imax has not been reached, the process returns to step 7. If the upper limit value of the command current reaches the maximum value Imax, it is determined whether or not to end the control (step 9). If not, the process returns to step 1. Note that the end of the control is determined based on, for example, whether or not the ignition key switch of the vehicle is off.
[0025]
The procedure for setting the ambient temperature of the motor 10 in the control step 1 of the motor 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the detected temperature T of the temperature sensor 26 is read (step 101).
Next, it is determined whether or not the temperature T detected by the temperature sensor 26 exceeds a preset value α that is predetermined and stored in the control device 23 (step 102). The set value α is set to an upper limit value that can be taken by the ambient temperature in the normal running state of the vehicle. For example, in the normal running state of the vehicle, the temperature of the passenger compartment can be kept below the temperature that the occupant can withstand by opening the vehicle window and taking in outside air or operating the air conditioner. It corresponds to the temperature in the passenger compartment. Therefore, the set value α is determined based on the upper limit of the temperature at which a human can act, and is set to 55 ° C., for example.
When the detected temperature T exceeds the set value α in step 102, it is determined whether or not the vehicle is running for a set time t1 that is predetermined and stored in the control device 23 (step 103). In the present embodiment, the set time t1 is equal to the set value when the ambient temperature of the motor 10 exceeds the set value α due to heat generated by the control device 23 while the vehicle is stopped. It is determined based on the time required to decrease to α, for example, 15 minutes. In this embodiment, whether or not the vehicle is traveling is determined based on whether or not the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 22 exceeds zero. However, the present invention is not limited to this. Then, it may be determined whether or not the power transmission clutch from the engine to the wheels is in a connected state, or whether or not the vehicle is traveling by detecting the wheel speed.
When the vehicle is traveling beyond the set time t1 in step 103, a virtual ambient temperature set lower than the detected temperature T is set as the ambient temperature of the motor 10. In the present embodiment, the virtual ambient temperature is set to the set value α (step 104).
If the detected temperature T is less than or equal to the set value α in step 102, and if the detected temperature T exceeds the set value α and the vehicle has not traveled beyond the set time t1 in step 103, the detected temperature T is the motor 10 (Step 105).
[0026]
According to the above configuration, when the upper limit value of the instruction current to the motor 10 is limited to prevent overload, the limitation can be performed according to the set ambient temperature. Thereby, it is possible to prevent the command current from being excessively limited, and to suppress a decrease in steering feeling. If the detected temperature T detected by the temperature sensor 26 exceeds the set value α even though the vehicle has traveled beyond the set time t1, a virtual ambient temperature lower than the detected temperature T is set to the motor 10 The restriction condition is set assuming that the temperature is the ambient temperature. Thereby, even when the temperature T detected by the temperature sensor 26 exceeds the atmospheric temperature that can be taken in the normal running state of the vehicle, the restriction condition can be relaxed appropriately. Furthermore, by setting the virtual atmosphere temperature to the set value α, the restriction condition can be surely relaxed based on the ambient temperature that can be taken in the normal running state of the vehicle. By arranging the temperature sensor 26 in the housing 23a of the control device 23, even if the control device 23 generates heat, the restriction condition can be relaxed appropriately.
[0027]
The present invention is not limited to the above embodiment.
With reference to the flowchart of FIG. 8, a modified example of the setting procedure of the ambient temperature of the motor 10 in the control step 1 of the motor 10 in the above embodiment will be described. In addition, the same part as the said embodiment is shown with the same code | symbol.
First, the detected temperature T of the temperature sensor 26 is read (step 201).
Next, it is determined whether or not the temperature T detected by the temperature sensor 26 exceeds a preset value α that is predetermined and stored in the control device 23 (step 202). The set value α is set similarly to the above embodiment.
When the detected temperature T exceeds the set value α, it is determined whether or not the vehicle is traveling for a predetermined set time (step 203). The set time is zero in this modification. Whether the vehicle is running is determined in the same manner as in the above embodiment. If the vehicle is traveling in step 203, it is determined whether the correction flag is on (step 204).
If the correction flag is not on in step 204, the value obtained by subtracting the correction temperature δt preset and stored in the control device 23 from the detected temperature T is replaced with the detected temperature T (step 205). Thus, the first correction is performed after the detected temperature T first exceeds the set value α, and the detected temperature T is considered to have decreased by the corrected temperature δt. The correction temperature δt is set so that the limiting condition does not change abruptly even if the ambient temperature of the motor 10 decreases by the correction temperature δt, and is set to 5 ° C. in the present modification.
If the correction flag is ON in step 204, it is determined whether or not the predetermined time γ previously set and stored in the control device 23 has elapsed (step 206).
During the predetermined time γ, the vehicle travels after the ambient temperature of the motor 10 rises due to heat generated by the control device 23 while the vehicle is stopped, and the ambient temperature of the motor 10 decreases by the correction temperature δt in the normal travel state of the vehicle. For example, 5 minutes.
If the predetermined time γ has elapsed, the value obtained by subtracting the correction temperature δt from the currently set ambient temperature is replaced with the detected temperature T (step 207). Thus, the second and subsequent corrections are performed after the detected temperature T first exceeds the set value α, and it is considered that the detected temperature T decreases by the corrected temperature δt by each correction. That is, when the detected temperature T exceeds the set value α, it is corrected so as to decrease with the passage of time.
When the detected temperature T is corrected in step 205 or 207, it is determined whether or not the corrected detected temperature T is equal to or lower than the set value α (step 208).
If the corrected detected temperature T is equal to or lower than the set value α in step 208, the set value α is set as the virtual ambient temperature set lower than the detected temperature T as the ambient temperature of the motor 10 (step 209). Later, the correction flag is turned on (step 210).
If the corrected detected temperature T exceeds the set value α in step 208, the corrected detected temperature T is set as the ambient temperature of the motor 10 as a virtual ambient temperature set lower than the detected temperature T (step 211). Thereafter, the correction flag is turned on (step 210). As a result, the virtual atmosphere temperature is set so as to decrease with the passage of time, and in the present modification, the virtual ambient temperature decreases by a correction temperature δt every predetermined time γ.
When the detected temperature T is equal to or lower than the set value α in step 202 and when the vehicle is not traveling in step 203, the correction flag is turned off (step 212), and the detected temperature T is set as the ambient temperature of the motor 10. (Step 213). The rest is the same as in the above embodiment.
[0028]
According to the above modified example, the same operational effects as in the above embodiment can be obtained. Further, if the temperature detected by the temperature sensor exceeds the set value, the restriction condition is satisfied if the vehicle travels even for a short time. Moreover, since the set atmospheric temperature is decreased with the passage of time, the limiting condition is not excessively relaxed.
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the command current to the steering assist force generation motor is limited to prevent overload, the electric power steering can maintain a good steering feeling by appropriately limiting the current according to the ambient temperature. Equipment can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of limiting conditions stored in a control device in the electric power steering apparatus according to the embodiment of the present invention. The figure which shows an example of the relationship between the setting value of the continuous drive time of a motor at the time of the restriction | limiting start of the upper limit of the instruction current to the motor in the electric power steering device of embodiment of this invention, and the upper limit of the instruction current to a motor. FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the integrated value of the motor energization current value and the upper limit value of the instruction current to the motor in the electric power steering apparatus of the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the upper limit value of the instruction current and the time when the upper limit value of the instruction current to the motor in the power steering device is increased. FIG. 7 is a flowchart showing the control procedure of the motor in the steering apparatus. FIG. 7 is a flowchart showing the procedure for setting the ambient temperature in the electric power steering apparatus according to the embodiment of the present invention. Flow chart showing the setting procedure
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric motor 23 Control apparatus 23a Housing 26 Temperature sensor

Claims

A control device that limits the upper limit value of the instruction current to the electric motor for generating the steering assist force of the vehicle according to a preset limit condition;
A temperature sensor for detecting the ambient temperature of the electric motor;
Means for determining whether the temperature detected by the temperature sensor exceeds a predetermined set value;
Means for determining whether or not the vehicle is traveling beyond a predetermined set time,
When the temperature detected by the temperature sensor exceeds the set value and the vehicle is running beyond the set time, a virtual ambient temperature set lower than the detected temperature is set as the ambient temperature,
When the temperature detected by the temperature sensor exceeds the set value and the vehicle has not traveled beyond a predetermined set time, and when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than the set value, An electric power steering apparatus in which a detected temperature is set as the ambient temperature, and the restriction condition is set so as to be relaxed as the set ambient temperature is lower.

The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the virtual atmospheric temperature is set to the set value.

The predetermined set time is zero,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the virtual atmosphere temperature is set so as to decrease with the passage of time.

The electric power steering device according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature sensor is disposed in a housing of the control device.

As the limiting conditions, the reference current corresponding to the integrated value of the energization current of the motor at the start of the limitation, the minimum value of the upper limit value of the indicated current, and the maximum value after increasing the upper limit value of the indicated current are increased. The speed of increase is set in advance,
When the accumulated value of the energized current exceeds the square value of the reference current, the reduction of the upper limit value of the indicated current starts from the maximum value, and the accumulated value of the energized current becomes the square of the minimum value of the upper limit value of the indicated current. When the value is exceeded, the upper limit value of the indicated current is set to the minimum value, and then increased to the maximum value at the increasing speed,
The reference current is increased as the set ambient temperature is lower,
The minimum value of the upper limit value of the indicated current is increased as the set ambient temperature is lower.
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the increasing speed is increased as the set ambient temperature is lower.