JP5575205B2

JP5575205B2 - 電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法

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Publication number: JP5575205B2
Application number: JP2012242089A
Authority: JP
Inventors: 英司岩見; 崇後藤; 享錢谷; 大輔田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2032-11-01
Also published as: CN103802883A; US20140118866A1; DE102013215439A1; US9013122B2; CN103802883B; JP2014093832A; DE102013215439B4

Description

本発明は、電動モータによりハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法に関するもので、特に、制御装置の熱対策に関するものである。

従来の電動パワーステアリング制御装置においてモータを駆動する場合には、必要な電流を流して必要なアシストトルクを発生させているため、各部位の発熱対策が必要であった。その中でも、制御装置は、モータ電流供給のために多数の部品が介在しており、それぞれの部品の放熱性を向上させるばかりでなく、電流制限を行って制御量を可変とすることによっても、熱対策を行っていた。

従来装置として、モータ制限電流を、電流の単なる１乗、２乗の式ではなく、それらの組合せより、実部品の放熱状況により近い対応式として利用するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、別の従来装置として、モータに供給する制御回路に使用されている部品に応じて、その熱時定数を長・短時間に分類し、この２種類の電流制限値を有し、両者の値の低い方を選択して、電流制限を付加するものがある（例えば、特許文献２参照）。

特許第４０６４６００号公報特許第３６０５３４９号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来装置は、電流制限が可能であり、熱対策も実行できるものではある。しかしながら、安全面を優先するあまり、モータ電流を制限しすぎる傾向となっていた。そのため、モータ電流に大電流が流れると早めに制限し、モータ電流が減った、あるいは駆動停止した後も、制限が比較的長く継続され、操舵力のアシストの低減につながっていた。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、モータ電流供給のために使用する部品の熱特性に応じてより適切な熱対策を実現できるとともに、従来と比較してより多くのアシストトルクを発生させることが可能な電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法を得ることを目的とする。

本発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、電動モータを駆動するための電流を供給する制御ユニットを備え、車両のハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置であって、制御ユニットは、制御ユニット内に搭載されたそれぞれの部品ごとに、それぞれの部品の発熱源電流値と、電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定する過熱保護特性として、自部品の発熱放熱に対応する第１の過熱保護特性と、前記自部品に熱的な影響を及ぼす周囲部品の発熱放熱に対応する第２の過熱保護特性の２種類をあらかじめ記憶部に記憶しておき、第１の過熱保護特性および第２の過熱保護特性の両特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って電動モータを駆動するための電流に制限をかけて電動モータの電流制御を継続するものである。

また、本発明に係る電動パワーステアリング制御方法は、電動モータを駆動するための電流を供給する制御ユニットを備え、車両のハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置に適用され、制御ユニット内に搭載されたそれぞれの部品の熱特性に応じた電流上限値に従って電動モータの電流制御を行う電動パワーステアリング制御方法であって、それぞれの部品ごとに、それぞれの部品の発熱源電流値と、電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定する過熱保護特性として、自部品の発熱放熱に対応する第１の過熱保護特性と、前記自部品に熱的な影響を及ぼす周囲部品の発熱放熱に対応する第２の過熱保護特性の２種類をあらかじめ記憶部に記憶させておくステップと、制御ユニットにおいて、第１の過熱保護特性および第２の過熱保護特性の両特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って電流制御を継続するステップとを備えたものである。

本発明によれば、制御装置に使用される部品毎に、自己発熱特性および周囲温度特性の２つの熱特性を考慮して各部品について加熱保護のための電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値を選択して電流制御を行うことで、モータ電流供給のために使用する部品の熱特性に応じてより適切な熱対策を実現できるとともに、従来と比較してより多くのアシストトルクを発生させることが可能な電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１における電動パワーステアリング制御装置の全体構成図である。本発明の実施の形態１における熱特性図である。本発明の実施の形態１における熱特性図である。本発明の実施の形態１における部品毎の過熱保護特性図である。本発明の実施の形態２における過熱保護特性図である。本発明の実施の形態３における過熱保護特性図である。本発明の実施の形態４における過熱保護特性図である。

以下、本発明の電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電動パワーステアリング制御装置の全体構成図である。本実施の形態１における電動パワーステアリング制御装置は、トルクセンサ１、車速センサ２、モータ３、バッテリ４、および制御ユニット１０を備えて構成されている。なお、モータ３は、３相のブラシレスモータを採用しており、各コイル３ｕ、３ｖ、３ｗを有している状態を例示している。

また、制御ユニット１０は、ＣＰＵ１１、駆動部１２、チョークコイル１３、電源リレー１４、およびモータリレー１５を備えて構成されている。さらに、駆動部１２は、ＦＥＴなどに代表される６個のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６、３個のノイズ防止用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、およびモータに流れている電流を検出するための３個のシャント抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗを含んで構成されている。

トルクセンサ１は、車両のハンドル付近（図示せず）に配置され、運転者の操舵トルクを検出する。また、車速センサ２は、車両の速度を検出する。また、車両のステアリングコラム、あるいはラック軸に搭載されたモータ３の回転により、ハンドルの操舵力がアシストされる。

モータ３への電流供給源は、車両のバッテリ４であり、その制御量の演算、出力は、制御ユニット１０が担っている。制御ユニット１０内のＣＰＵ１１は、演算、処理の中枢となる部分である。そして、駆動部１２は、ＣＰＵ１１の出力信号（Ｓｏｕｔ）に基づいて、モータ３を駆動する駆動回路である。さらに、駆動部１２の元電源部には、ノイズ用チョークコイル１３、および電源リレー１４が配置されている。

このように、ＣＰＵ１１は、トルクセンサ１、および車速センサ２の信号入力に基づいて、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６をスイッチング制御することで、モータ３の各コイル３ｕ、３ｖ、３ｗへ所望の電流を供給するように、モータ３へ供給する制御量を算出する。

一方、シャント抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗにより検出された検出電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、入力信号（Ｓｉｎ）としてＣＰＵ１１へ伝達される。そして、ＣＰＵ１１は、電流値に換算した制御量と、検出電流との偏差による最終電流出力値を算出し、これを電圧値に変換することで、各スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を駆動するための出力信号Ｓｏｕｔを出力する。このようにして、ＣＰＵ１１は、電流によるいわゆるフィードバック制御を行っている。

さらに、ＣＰＵ１１は、電源リレー１４を開閉制御することで、異常時には、モータ電流供給を遮断することもできる。また、モータコイル３ｗとその駆動用のスイッチング素子Ｔ５、Ｔ６との途中には、モータリレー１５（電源リレー１４と区別するため、モータリレー１５と称している）が配設されている。

説明簡略のため、モータコイル３ｗにのみモータリレー１５を配設した場合を例示しているが、その他の相にモータリレー１５を挿入することも可能である。このようなモータリレー１５を設けることで、１相のみ異常が発生した場合に、その相の回路を遮断できるように構成することができる。

なお、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６は、図示していないが放熱体（ヒートシンク）の近傍に搭載されている。また、制御ユニット１０には、温度センサ１６が駆動部１２の発熱部品（例えば、スイッチンング素子）、またはその放熱のためのヒートシンクの近傍に搭載されている。

以上のように構成された制御装置について、過熱保護すべき部品をピックアップすると、上流から、以下の７部品が挙げられる。
（１）チョークコイル１３、
（２）電源リレー１４、
（３）コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、
（４）スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６、
（５）シャント抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗ、
（６）モータリレー１５、
（７）モータコイル３ｕ、３ｖ、３ｗ

また、図１に記載されていない部品としては、モータ３に内蔵された永久磁石、配線、配線同士を接続するターミナル等も存在する。しかしながら、配線、およびターミナルは、その素材と抵抗値より、上述した７部品よりも耐熱性があるため、ここでは無視することにする。

上述した７部品は、その素材、電流値、放熱構造等によって、夫々過熱保護特性が異なっている。そして、これらの個々に異なる特性を、代表するいずれかの特性を用いて上限電流値を決定するためには、より耐熱性の弱い部品の過熱保護特性に合わせざるを得ない。この結果、耐熱性の強い部品にとっては、行き過ぎた対策となってしまう可能性があった。

そこで、モータ電流供給のために使用する個々の部品の熱特性に応じてより適切な熱対策を実現できる本発明による過熱保護判断手法について、以下に、詳細に説明する。なお、この過熱保護判断は、ＣＰＵ１１により実行される。

一般的には、対象部品の温度が、部品の定格（上限）温度を越えないように、電流値を決定する必要がある。ここで、部品の電流に対する過熱保護のための特性は、通電時の部品の温度上昇特性に依存する。部品は、放熱性向上のために、ヒートシンクに装着する場合も多く、ここでは、ヒートシンクも含めた部品の特性として考える。

一般的に、発熱量Ｗで発熱を開始した部品のｔ時間後の温度上昇は、下式（１）で表される。
△Ｔ１＝ＲＷ１＊Ｗ１＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝（１）
但し、△Ｔ１：部品の発熱による温度上昇値（℃）、
ＲＷ１：熱抵抗（℃／Ｗ）、
Ｗ１：発熱量（Ｗ）、
τ１：時定数（ｓｅｃ、部品から周囲への熱抵抗＊熱容量）

発熱量Ｗ１は、部品の抵抗値Ｒ１（Ω）、流れる電流Ｉ１（Ａ）を使用し、下式（２）で表される。
Ｗ１＝Ｒ１＊Ｉ１^２（２）

上式（２）を上式（１）に代入すると、下式（３）が得られる。
Ｔ１＝Ｋ１＊Ｉ１^２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝（３）
但し、Ｋ１＝ＲＷ１＊Ｒ１

ここで、部品の周囲温度が初期の周辺温度Ｔｉ（℃）から変化しないものとすると、部品の温度Ｔ１は、下式（４）で表される。
Ｔ１＝△Ｔ１＋Ｔｉ（４）

しかしながら、実際には、部品の周囲温度は、他の部品からの放熱に伴って変化するため、基本的には、部品の周囲温度も上昇するものと考えられる。この周囲温度は、様々な部品からの発熱に影響を受けるが、基本的には、支配的な部品の発熱を考慮し、上式（３）と同等の式を、周囲温度算出の式として使用する。すなわち、部品温度は、下式（５）のように表すことができる。
Ｔ１＝Ｋ１＊Ｉ１^２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝
＋Ｋ２＊Ｉ２^２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｔｉ（５）

ここで、上式（５）に基づき、各部品の温度変化について、詳細に考察する。
［スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６について］
まず、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６としてＦＥＴを使用した際の、ｕ相のＦＥＴ（スイッチング素子Ｔ１、Ｔ２に相当）を代表にして考える。ＦＥＴは、制御ユニット１０内でヒートシンクに装着されている。そのため、他の相のＦＥＴの発熱の影響を受け、ヒートシンクの温度も変化する。

ＦＥＴは、すべて同一仕様部品であり、ヒートシンクへの放熱の際の熱抵抗が同一、さらにヒートシンクの熱分布は均一とすると、ｕ相のＦＥＴは、下式（６）〜（９）のように表すことができる。
Ｔｆｅｔ＿ｕ＝Ｋ１＊Ｉｕ^２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝
＋Ｋ２＊Ｉｕ^２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｋ２＊Ｉｖ^２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｋ２＊Ｉｗ^２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｔｉ（６）
Ｔｆｅｔ＿ｕ＝Ｋ１＊Ｉｕ^２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝
＋Ｋ２＊（Ｉｕ^２＋Ｉｖ^２＋Ｉｗ^２）＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｔｉ（７）
Ｔｆｅｔ＿ｕ＝Ｋ１＊Ｉｕ^２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝
＋Ｋ２＊Ｉｍ^２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｔｉ（８）
Ｔｆｅｔ＿ｕ＝Ｋ１＊Ｉｕ^２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１）｝
＋Ｋ２＊Ｋｍ＊Ｉｕ^２＊｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ２）｝
＋Ｔｉ（９）
但し、Ｉｕ：ｕ相ＦＥＴを流れる電流［Ａ］、
Ｉｖ：ｖ相を流れる電流［Ａ］、
Ｉｗ：ｗ相を流れる電流［Ａ］、
Ｉｍ：モータ電流［Ａｒｍｓ］
（Ｉｍ^２＝√（Ｉｕ^２＋Ｉｖ^２＋Ｉｗ^２）／３＝Ｋｍ＊Ｉｕ^２）、
Ｋｍ：モータ駆動状態により決まる係数

ここで、上式（６）は、ｕ相ＦＥＴ（Ｔ１、Ｔ２）の自己発熱による温度上昇＋ｕ相ＦＥＴ発熱によるヒートシンクの温度上昇＋ｖ相ＦＥＴ発熱によるヒートシンクの温度上昇＋ｗ相ＦＥＴ発熱によるヒートシンクの温度上昇となっている。また、上式（８）、（９）は、同様に、部品の自己発熱による温度上昇＋周囲部品による温度上昇を表している。ここで、ヒートシンクは、ＦＥＴよりも熱容量が大きく、熱時定数も長いため、下式(１０)の関係となる。
τ１＜τ２（１０）

図２、図３は、本発明の実施の形態１における熱特性図である。図２は、自己発熱のみで許容温度を超えてしまうほどの大電流領域で、継続してＦＥＴに電流を流した場合の熱特性に相当する。この場合には、自己発熱が支配的であるといえる。一方、図３は、周囲部品による温度上昇が加わることにより許容温度を超えてしまうような小電流領域で、継続してＦＥＴに電流を流した場合の熱特性に相当する。この場合には、周囲部品による温度上昇が支配的といえる。

以上より、Ｉｕが大電流領域では、自己発熱（上式（９）の第１項）が、Ｉｕが小電流領域では、周囲温度（式（９）の第２項）が、夫々支配的となる傾向となる。図４は、本発明の実施の形態１における部品毎の過熱保護特性図である。

ここで、本発明で採用する過熱保護特性とは、その部品自身に流れる電流値あるいはその部品に熱的な影響を最も及ぼす部品の電流値（以下、これらの電流値を総称して発熱源電流値と称す）と、モータ３を電流制御する際に用いられる電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定するものである。そして、図４においては、１部品としてＦＥＴを例にした過熱保護特性として、自己発熱特性２０と周囲温度特性２１の２種類が示されている。

ＦＥＴの温度上昇特性に対する過熱保護特性（係数）は、概ね、この図４に示したように、自己発熱に依存する特性２０と、周囲温度に依存する特性２１を加算したものとなる。

例えば、ＦＥＴに流れる電流（発熱源電流、単位はアンペア（Ａ））が、少ない電流領域（０〜Ｃ１、あるいは０〜Ｃ２）の場合、過熱保護係数は、最大値Ａ１、Ａ２からＢ１、Ｂ２を介してＣ１、Ｃ２までは減少していき、係数値が０となる。一方、Ｃ１、Ｃ２以上の大電流領域では、過熱保護係数は０から負の値への漸減方向の値となり、過熱保護制限を付加しなければならないこととなる。

このような大電流領域では、自己発熱による特性２０は、周囲温度による特性２１に比較して急な漸減を示す。この特性２０は、過熱保護係数として使用でき、その単位は、電流上限値の単位時間当たりの増減量として規定することができ、アンペア／秒（Ａ／ｓ）となる。

図４の特性（係数）についてさらに説明すると、ＦＥＴに流れている電流がＣ１以下であれば、この特性は、あまり必要がない。しかし、もし大電流要求（Ｅ）が算出され、この電流を流し出すと、漸減係数は、Ｎ（Ａ／ｓ）となっている。そのため、過熱保護制限を行わなければならない。このときの係数Ｎに従って、ＣＰＵ１１は、上限電流値を、１秒間にＮアンペア（Ａ）の割合で減少させることとなる。

例えば、Ｅ＝５０（Ａ）、Ｎ＝−３（Ａ／ｓ）、Ｃ１＝２０（Ａ）、Ｂ１＝１０（Ａ）、Ａ１＝１（Ａ／ｓ）とし、ＦＥＴに流れる電流値が５０（Ａ）であった場合には、１秒間に３（Ａ）の速度でＦＥＴの電流上限値の減少が始まり、Ｃ１に達することとなる。このように、過熱保護係数を用いて、それぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正することができる。

さらに、Ｂ１、Ａ１の特性が存在する理由は、運転者がハンドル操作を終了した場合に、放熱性を考慮して、Ｂ１からＡ１の間の過熱保護係数を正の係数とすることで、モータの電流上限値を定格電流値に向かって戻すためである。

両特性２０、２１を有し、これらを加算器２５により、該当部品の過熱保護特性（係数Ｌａ）を加算して算出し、この値に応じて電流の上限値を演算する。このようにして、それぞれの部品毎に、電流上限値を求める。

［モータコイル、電源リレー、モータリレー、シャント抵抗について］
次に、モータコイルについて考える。コイルも大電流領域では、コイル自体の発熱が支配的となり、小電流領域では、周囲温度が支配的となる。このため、モータコイルも、先に説明したスイッチング素子と同様に、図４の特性２１と類似の特性を持つ。ただし、モータコイルのこの特性における各値（Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）および漸減曲線は、ＦＥＴとは異なってもよい。

また、電源リレー１４、モータリレー１５が機械的なスイッチ機構を有する構造であれば、スイッチ機構における電位差は、ほとんど生じない。従って、過熱保護は、無視できる場合もある。また、周囲温度の影響のみ（図４の特性２１に相当）を考慮することでもよい。

しかしながら、電源リレー１４、モータリレー１５として電子リレー（例えば、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ）を利用するのであれば、前記のような漸減特性を使用できる。また、シャント抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗも、電流的にはＦＥＴと同等なため、ＦＥＴと同様に扱うことができる。

［コンデンサについて］
次に、コンデンサＣ１〜Ｃ３について説明する。これらのコンデンサは、ＦＥＴのスイッチングによるリップル除去、ＦＥＴへの電力供給用であり、ＦＥＴの近傍に配置される。このため、自己発熱も存在するが多くはなく、主に周囲温度の影響を受け、ＦＥＴとヒートシンクの温度が支配的であり、ほぼヒートシンク温度上昇が大半である。

そのため、全電流領域において、周囲温度（上式（５）の第２項）が支配的である。従って、過熱保護特性（係数）は、先の図４に示した特性２１のようになる。また、発熱源電流は、同一相内の供給電流、つまり、ＦＥＴに流れる電流を利用することができる。

［チョークコイルについて］
次に、チョークコイル１３は、流れる電流に依存し、先の図４に示した特性２１と類似となる。この場合の電流は、正確にはバッテリ電流に依存する。この理由は、モータ電流は、目標値になるようにフィードバック制御されているが、チョークコイル１３は、バッテリ電圧が高ければ、電流は減少し、逆に、バッテリ電圧が低ければ、電流は増加するためである。

なお、推定電流としてバッテリ電流ではなく、下流の各部品に流れている全電流に依存するとしても使用可能である。また、ＣＰＵ１１により算出された制御電流値を利用して、相電流に依存するとしてもよい。つまり、特性２１のＸ軸の電流が異なり、特性２１には類似しているが、各定数（Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）と漸減曲線が異なるものを用いてもよい。

また、制御ユニット１０の外であるが、モータに使用されている永久磁石では、自己発熱がないため、周囲温度で特性は決定され、また、そのときの電流は、チョークコイル１３と同様に全電流に依存する。従って、永久磁石の特性は、先の図４に示した特性２１と同等な特性（係数）となる。ただし、各値（Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）、漸減曲線は、チョークコイル１３とは異なってもよい。

永久磁石は、発熱の多いモータコイル３ｕ、３ｖ、３ｗの近傍に配置されているため、場合によっては、各相電流に依存する可能性と、モータ全体に温度が均等に分布している場合には、全電流に依存する可能性もある。そのため、各相電流と全電流のそれぞれに対する２種類の特性を保有することもできる。

以上のように、実施の形態１によれば、自己発熱特性と周囲温度特性の２種類の特性を保有し、発熱源電流に対する過熱保護係数を部品毎に算出している。そして、最終的には、その算出結果に基づいて、それぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、その中から最小のものを選択することにより、電流制限を実施してモータ制御を継続している。

そのため、モータに供給される電流の上限値は、最小値となるが、部品毎に自己発熱特性と周囲温度特性を考慮して決定された電流上限値に対応しているため、従来装置に比較してできる限り行き過ぎた過熱保護対策をしないような制御となる。これにより、制御の継続性が図れ、操舵力アシストを有効的に付加できる電動パワーステアリング制御装置を実現できる。

実施の形態２．
先の実施の形態１においては、自己発熱の大きな部品については、自己発熱依存分と周囲温度依存分の両方を加味して、該当部品の過熱保護特性（係数）を算出する場合について説明した。これに対して、本実施の形態２では、両方の特性を１つの特性として扱う場合について説明する。

先の図４をみると、小電流領域（Ａ１〜Ｃ１、およびＡ２〜Ｃ２）では、両者の特性に大きな差異があるものではなく、大電流領域（Ｃ１以上、およびＣ２以上）では、明らかに両者の特性に差異があることがわかる。

図５は、本発明の実施の形態２における過熱保護特性図である。図５に示すように、大電流領域以下では、統一された値（Ａ３、Ｂ３、Ｃ３）を用い、大電流領域（Ｃ３以上）について２種類の漸減曲線を合せたものとすることで、両方の特性を１つの特性としている。

より具体的には、例えば、大電流領域の途中の値Ｄまでは、周囲温度特性に依存した漸減曲線２１を使用し、Ｄ値以上では、自己発熱特性に依存した曲線２０を使用する。つまり、このようにして統合された漸減曲線２２は、周囲温度特性と自己発熱特性の２種類の特性を合わせて１本の特性としたものに相当する。

以上のように、実施の形態２によれば、自己発熱特性と周囲温度特性を併せ持った１つの特性に統合し、部品毎に１本の過熱保護特性を保有するようにしている。この結果、先の実施の形態１と同様の効果を得た上で、ＣＰＵのメモリ容量、処理時間を減らすことができる。

なお、上述した実施の形態２では、大電流領域におけるそれぞれの特性の漸減状態において、１点（Ｄ）で特性を変更して統合する場合を説明したが、特性を変更する点は、１点に限ったことではなく、複数の点であってもよい。

すなわち、それぞれの部品の発熱、放熱性を考慮して、特性を変更する点の数を適切に設定し、現実の状況に最も近い特性とすることが望ましい。なお、この特性は、数式で表すことも可能であるが、複数の特性を可変するのであれば、マップ化してＣＰＵに保有してもよい。

実施の形態３．
本実施の形態３では、１つの部品について、雰囲気温度に応じて複数の特性を持たせる場合について説明する。先の図１に示した制御ユニット１０には、駆動部１２の発熱部品（例えば、スイッチンング素子Ｔ１〜Ｔ６）、または、その放熱のためのヒートシンクの近傍に、温度センサ１６が搭載されている。

この温度センサ１６は、サーミスタのような温度感応素子であってもよい。ＣＰＵ１１は、温度センサ１６が検出した温度情報を読み取ることで、温度センサ１６の搭載場所付近の温度を把握できる。

図６は、本発明の実施の形態３における過熱保護特性図である。図６の特性図において、実線の特性２３は、該当部品についての基本特性２３に相当している。本実施の形態３では、この基本特性２３に対して、ほぼ相似の特性を複数本（特性２３ｂ、２３ｃ）有しており、温度情報に応じて（特に、温度上昇に応じて）特性２３から２３ａ、２３ｂと変更して使用することを技術的特徴としている。

例えば、特性２３は、温度センサ１６の搭載場所付近の温度が３０度における特性としてあらかじめ設定されている。同様に、特性２３ａは、当該温度が４０度、特性２３ｂは、当該温度が５０度における特性としてあらかじめ設定されている。そして、ＣＰＵ１１は、温度センサ１６の測定結果に応じて、現在の温度に応じて適切な特性を選択して使用する。

つまり、雰囲気温度が上昇するに従って部品の許容温度上昇範囲が狭くなるので、これを応用して、特性を変更し、図６に示すように、温度が高い場合の特性ほど、漸減曲線による減少割合を多くして、過熱保護特性を厳しくするものである。

以上のように、実施の形態３によれば、雰囲気温度に応じて部品毎に複数の過熱保護特性を有し、雰囲気温度に依存して部品毎に適切な特性を選択している。このため、先の実施の形態１、２と同様の効果を得た上で、より制御装置の実状に応じた過熱保護対策ができる。

なお、本実施の形態３における過熱保護特性は、温度条件に応じて複数の特性を持たせているものである。そして、温度変化は、急激なものではないため、特性の変更、切替えは、頻繁に発生させる必要はない。そこで、頻繁に特性が変わることがないように、変更、切替えの発生を抑制するために、フィルタ、ヒステリシスを挿入するとよい。

実施の形態４．
本実施の形態４では、発熱源の電流値が増加していく場合の過熱保護特性と、発熱源の電流値が減少していく場合の過熱保護特性とを別々に持たせる場合について説明する。図７は、本発明の実施の形態４における過熱保護特性図である。図７においては、周囲温度に対する加熱保護特性を例に、発熱源の電流値が増加していく際には、Ｃ３以降で漸減曲線となる特性２３を採用し、発熱源の電流値が減少していく際には、Ｃ４以降で漸減曲線となる特性２３ｃを採用する場合を例示している。

このように、発熱源の電流が増加傾向にある場合には、特性２３を用いることにより、より厳しい漸減特性に基づく過熱保護係数を設定でき、迅速な過熱保護を図ることができる。一方、発熱源の電流が減少傾向にある場合には、特性２３ｃを用いることにより、より緩やかな漸減特性に基づく過熱保護係数を設定できる。この結果、電流が減少傾向となった後には、制限を緩和して、操舵力のアシストの低減を抑制することができ、行き過ぎた過熱保護とならないようにして、適切な過熱保護を図ることができる。

以上のように、実施の形態４によれば、発熱源の電流値が増加傾向にある場合と減少傾向にある場合のそれぞれに応じて部品毎に別々の過熱保護特性を有し、電流値の増加／減少傾向に依存して部品毎に適切な特性を選択している。このため、先の実施の形態１〜３と同様の効果を得た上で、より制御装置の実状に応じた過熱保護対策ができる。

なお、上述した実施の形態１〜４では、モータを３相ブラシレスタイプとしたが、本発明は、これにこだわるものではなく、ブラシ付きモータ、４相以上のモータであっても適応可能である。さらに、モータ電流の流れる経路にある部品としては、上述した以外の部品についても、上述した内容と同様な考えの下に過熱保護特性を規定することで、適用可能である。

１トルクセンサ、２車速センサ、３モータ４バッテリ、１０制御ユニット、１１ＣＰＵ、１２駆動部、１３チョークコイル、１４電源リレー、１５モータリレー、１６温度センサ。

Claims

電動モータを駆動するための電流を供給する制御ユニットを備え、車両のハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置であって、
前記制御ユニットは、前記制御ユニット内に搭載されたそれぞれの部品ごとに、それぞれの部品の発熱源電流値と、電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定する過熱保護特性として、自部品の発熱放熱に対応する第１の過熱保護特性と、前記自部品に熱的な影響を及ぼす周囲部品の発熱放熱に対応する第２の過熱保護特性の２種類をあらかじめ記憶部に記憶しておき、前記第１の過熱保護特性および前記第２の過熱保護特性の両特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って前記電動モータを駆動するための電流に制限をかけて前記電動モータの電流制御を継続する
電動パワーステアリング制御装置。
請求項１に記載の電動パワーステアリング制御装置において、
前記制御ユニットは、第１の過熱保護特性と前記第２の過熱保護特性の２種類をあらかじめ前記記憶部に記憶しておく代わりに、前記第１の過熱保護特性および前記第２の過熱保護特性を統合した第３の過熱保護特性をあらかじめ前記記憶部に記憶しておき、前記第３の過熱保護特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って前記電流制御を継続する
電動パワーステアリング制御装置。
請求項１に記載の電動パワーステアリング制御装置において、
前記制御ユニットは、前記第１の過熱保護特性から算出された過熱保護係数と、前記第２の過熱保護特性から算出された過熱保護係数とを加算することにより、それぞれの部品の最終過熱保護係数を算出し、算出した最終過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って前記電動モータを駆動するための電流に制限をかけて前記電動モータの電流制御を継続する
電動パワーステアリング制御装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置において、
前記記憶部に記憶される過熱保護特性は、電流の領域が小電流領域および大電流領域の２区分からなり、前記大電流領域においては、電流値が増えるに従って、前記過熱保護係数が０から負の値への漸減方向に変化し、前記小電流領域においては、電流値が増えるに従って、前記過熱保護係数が正の値から０への漸減方向に変化する
電動パワーステアリング制御装置。
請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置において、
前記記憶部に記憶された前記第３の過熱保護特性は、
電流の領域が小電流領域および大電流領域の２区分からなり、前記大電流領域においては、電流値が増えるに従って、前記過熱保護係数が０から負の値への漸減方向に変化し、前記小電流領域においては、電流値が増えるに従って、前記過熱保護係数が正の値から０への漸減方向に変化するとともに、
前記大電流領域は、第１の大電流領域と、前記第１の大電流領域よりも電流値の大きい領域である第２大電流領域の２区分からなり、自己発熱の多い部品に対する前記第３の過熱保護特性として、前記第１の大電流領域においては周囲部品の発熱放熱に対応する前記第２の過熱保護特性を採用し、前記第２の大電流領域においては自部品の発熱放熱に対応する前記第１の過熱保護特性を採用することで、前記第１の過熱保護特性および前記第２の過熱保護特性が統合されている
電動パワーステアリング制御装置。
請求項１から５のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置において、
前記制御ユニットは、前記制御ユニット内の発熱部品の温度状態に応じて異なる複数の過熱保護特性をあらかじめ前記記憶部に記憶しており、前記発熱部品の近傍に搭載された温度センサの検出結果に基づく温度情報に応じて、前記複数の過熱保護特性の中から１つの過熱保護特性を選択し、選択した前記１つの過熱保護特性を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って前記電動モータを駆動するための電流に制限をかけて前記電動モータの電流制御を継続する
電動パワーステアリング制御装置。
請求項１から６のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置において、
前記記憶部に記憶されるそれぞれの過熱保護特性は、電流値が増加傾向にある場合に過熱保護係数を求めるために使用される電流増加用過熱保護特性と、電流値が減少傾向にある場合に過熱保護係数を求めるために使用される電流減少用過熱保護特性との２種類で構成されており、
前記制御ユニットは、過熱保護係数を求める際に、前記増加傾向においては電流増加用過熱保護特性を採用し、前記減少傾向においては電流減少用過熱保護特性を採用する
電動パワーステアリング制御装置。
電動モータを駆動するための電流を供給する制御ユニットを備え、車両のハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置に適用され、前記制御ユニット内に搭載されたそれぞれの部品の熱特性に応じた電流上限値に従って前記電動モータの電流制御を行う電動パワーステアリング制御方法であって、
前記それぞれの部品ごとに、それぞれの部品の発熱源電流値と、電流上限値の増減量を規定する過熱保護係数との対応関係を特定する過熱保護特性として、自部品の発熱放熱に対応する第１の過熱保護特性と、前記自部品に熱的な影響を及ぼす周囲部品の発熱放熱に対応する第２の過熱保護特性の２種類をあらかじめ記憶部に記憶させておくステップと、
前記制御ユニットにおいて、前記第１の過熱保護特性および前記第２の過熱保護特性の両特性の過熱保護係数を用いてそれぞれの部品から求まる電流上限値を逐次修正し、修正結果の中で最小の電流上限値に従って前記電流制御を継続するステップと
を備えた電動パワーステアリング制御方法。