JPH1159444A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置Info
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- JPH1159444A JPH1159444A JP9221772A JP22177297A JPH1159444A JP H1159444 A JPH1159444 A JP H1159444A JP 9221772 A JP9221772 A JP 9221772A JP 22177297 A JP22177297 A JP 22177297A JP H1159444 A JPH1159444 A JP H1159444A
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Abstract
し、電動機ならびに電動機駆動部の電力用半導体素子を
保護する。 【解決手段】 電動機10の近傍に電動機周囲温度検出
器26を設ける。電動機駆動回路45の近傍に電動機駆
動部周囲温度検出器27を設ける。電動機電流IMに基
づいて電動機発熱量54aならびに電動機駆動部発熱量
55aを推定する。電動機発熱量制限部52は、電動機
周囲温度TMと電動機発熱量54aとに基づいて電動機
10の温度上昇を予測し、過熱する場合は電流制限値5
2aを出力する。電動機駆動部発熱量制限部53は、電
動機駆動部周囲温度TDと電動機駆動部発熱量55aと
に基づいて電動機駆動回路45の温度上昇を予測し、過
熱する場合は電流制限値53aを出力する。電流制限部
51は、電動機駆動部40へ供給する電動機駆動制御信
号ITHが各電流制限値52a、53a以下となるよう
制限する。
Description
操舵系に作用させて運転者の操舵力を軽減する電動パワ
ーステアリング装置に係り、詳しくは、電動機ならびに
電動機駆動部の過熱を防止できるようにした電動パワー
ステアリング装置に関するものである。
例を示す模式構造図である。電動パワーステアリング装
置1は、ステアリング系に電動機10を備え、電動機1
0から供給する動力を制御装置20を用いて制御するこ
とによって、運転者の操舵力を軽減している。
に一体的に設けられたステアリング軸3は、自在継ぎ手
4a,4bを有する連結軸4を介してラック&ピニオン
機構5のピニオン6へ連結される。ラック軸7はピニオ
ン6と噛合するラック歯7aを備える。ラック&ピニオ
ン機構5は、ピニオン6の回動をラック7軸の方向への
往復運動へ変換する。ラック軸7の両端にタイロッド8
を介して転動輪としての左右の前輪9が連結される。ス
テアリングホイール2を操舵すると、ラック&ピニオン
機構5ならびにタイロッド8を介して前輪(操向車輪)
9が揺動される。これにより車両の向きを変えることが
できる。
(アシストトルク)を供給する電動機10をラック軸7
と同軸的に配置し、ラック軸7にほぼ平行に設けられた
ボールねじ機構11を介して電動機10の回動出力を推
力に変換して、ラック軸7に作用させている。電動機1
0のロータには、駆動側ヘリカルギア10aが一体的に
設けられている。ボールねじ機構11のねじ軸11aの
軸端に一体的に設けられたヘリカルギア11bと駆動側
ヘリカルギア10aとを噛合させている。ボールねじ機
構11のナット11cはラック軸7に連結されている。
けられた操舵トルク検出器(操舵トルクセンサ)12に
よってピニオン6に作用する手動操舵トルクを検出し、
検出した操舵トルクに応じた操舵トルク信号Tpを制御
装置20へ供給している。制御装置20は、操舵トルク
信号Tpを主信号として電動機10の運転を行い、電動
機10の出力パワー(操舵補助トルク)を制御する。
ク構成図である。従来の制御装置20Aは、電動機駆動
制御部30と、電動機駆動部40とからなる。符号BA
Tはバッテリ電源、符号25は電動機10に流れる電流
を検出して電動機電流信号(以下、電動機電流と記す)
IMを出力する電動機電流検出器である。
器12から出力される操舵トルク信号Tpに基づいて、
操舵トルクに応じた操舵補助トルクを電動機10から発
生させるために電動機10に供給すべき基本電流値を求
めるとともに、図示しない車速センサによって検出され
た車速に応じて基本電流値を補正し、補正して得た電動
機に供給すべき電流に係る信号を電動機駆動制御信号
(目標電流信号)ITとして出力する。電動機駆動制御
信号(目標電流信号)ITは電動機駆動部40へ供給さ
れる。
PID制御部42と、PWM信号生成部43と、ゲート
駆動回路部44と、4個の電力用電界効果トランジスタ
をH型ブリッジ接続した電動機駆動回路45とを備え
る。
(目標電流信号)ITと電動機電流検出器25で検出し
た電動機電流IMとの偏差を求め偏差信号41aを出力
する。偏差信号41aはPID制御部42へ供給され
る。
して比例、積分、微分等の処理を施して偏差がゼロに近
づくように電動機10に供給する電流を制御するための
駆動制御信号42aを生成して出力する。駆動制御信号
42aはPWM信号生成部43へ供給される。
2aに基づいて電動機10をPWM運転するためのPW
M(パルス幅変調)信号43aを生成して出力する。P
WM信号43aは、ゲート駆動回路部44へ供給され
る。ゲート駆動回路部44は、PWM信号43aに基づ
いて各電界効果トランジスタのゲートを駆動して各電界
効果トランジスタをスイッチング駆動する。
Aは、操舵トルク検出部12によって検出された操舵ト
ルクTpに基づいてバッテリ電源BATから電動機10
へ供給する電力をPWM制御し、電動機10の出力パワ
ー(操舵補助トルク)を制御する。
ング装置にあっては、電動機10に比較的大きな電流が
通電されるため、この電動機10および電動機10へ電
流を通電する電動機駆動回路45の発熱量が大きく、電
動機10および電動機駆動回路45が高温になることが
ある。
おける機器の保護を目的とする電動機式動力舵取装置
(電動パワーステアリング装置)が、実開昭61−91
465号公報で提案されている。実開昭61−9146
5号公報に記載された電動機式動力舵取装置は、操舵状
態で操舵力を補助する電動機の温度を検出し、所定温度
を越える過熱状態となったときに、電動機の駆動電流値
を正常時に比較して制限するようにしている。これによ
り、雰囲気温度に影響されず正確な電動機温度を検出し
て電動機の過熱による焼損を防止するとともに、電動機
の容量を不必要に大きな安全率で設定する必要をなくし
ている。
7号公報で、操舵補助力発生用の電動機へ通電される電
流値の所定時間における平均値を算出し、この平均値に
応じて電動機へ通電される電流の最大値を制限すること
により、電動機を過熱から保護するようにした電動機式
動力舵取装置(電動パワーステアリング装置)を提案し
ている。
61−91465号公報に記載された電動機式動力舵取
装置では、電動機が所定温度を越える過熱状態になった
ときに電動機の駆動電流値を正常時に比較して制限する
構成であるため、電動機が一時的に過熱状態となる虞れ
がある。
報で提案した電動機式動力舵取装置では、電動機の周囲
温度が比較的高温の状態を想定して、電動機へ通電され
る電流値の所定時間における平均値に応じて電動機へ通
電される電流の最大値を制限するようにしているため
に、電動機の周囲温度が比較的低温の状態で電動機が過
熱するに至らない状態であっても、電動機へ通電される
電流の最大値が制限されてしまい、電動機から所望の操
舵補助力が供給できなくなることがある。
給する電動機駆動部においても過熱防止を図るのが望ま
しい。特に、電動機駆動回路を構成する電界効果トラン
ジスタ等の電力用半導体素子は、過熱よって素子特性の
劣化が生ずることがあるので、過熱状態になる前に電力
用半導体素子に供給する電流を制限するのが望ましい。
なされたもので、電動機の周囲温度と電動機に通電する
電流による発熱量とに基づいて電動機の温度上昇を推定
して、電動機が過熱状態になる前に電動機に供給する電
流を制限できるようにした電動パワーステアリング装置
を提供することを目的とする。
る電動機駆動部の周囲温度と電動機駆動部に通電する電
流による発熱量とに基づいて電動機駆動部の温度上昇を
推定して、電動機駆動部が過熱状態になる前に電動機駆
動部に通電する電流を制限できるようにした電動パワー
ステアリング装置を提供することを目的とする。
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動機
の周辺温度を検出する電動機周囲温度検出器と、電動機
駆動制御信号または電動機に供給される電流に基づいて
電動機の発熱量を推定する電動機発熱量推定部と、電動
機周囲温度検出器によって検出された電動機の周辺温度
と電動機発熱量推定部によって推定された電動機の発熱
量とに基づいて電動機駆動制御信号を制限する発熱量制
限部とを備えて構成される。
ング装置は、電動機駆動部の周辺温度を検出する電動機
駆動部周囲温度検出器と、電動機駆動制御信号または電
動機に供給される電流に基づいて電動機駆動部の発熱量
を推定する電動機駆動部発熱量推定部と、電動機駆動部
周囲温度検出器によって検出された電動機駆動部の周辺
温度と電動機駆動部発熱量推定部によって推定された電
動機駆動部の発熱量とに基づいて電動機駆動制御信号を
制限する発熱量制限部と備えて構成される。
置は、電動機周囲温度検出器によって検出された電動機
の周辺温度と電動機発熱量推定部によって推定された電
動機の発熱量とに基づいて電動機の温度変化を予測し、
電動機が過熱状態になる前に電動機に供給する電流を制
限する。よって、電動機の過熱を防止できる。
ング装置は、電動機駆動部周囲温度検出器によって検出
された電動機駆動部の周辺温度と電動機駆動部発熱量推
定部によって推定された電動機駆動部の発熱量とに基づ
いて電動機駆動部の温度変化を予測し、電動機駆動部は
電動機が過熱状態になる前に電動機駆動部から電動機へ
供給する電流を制限する。よって、電動機駆動部の過熱
を防止できる。
図面に基づいて説明する。電動パワーステアリング装置
の構造は、図1に示したものと基本的に同じであり、そ
の構造ならびに動作については前述した通りである。
ング装置の制御装置のブロック構成図である。図3に示
す制御装置20Bは、電動機駆動制御部30と、過熱防
止部50と、電動機駆動部40とからなる。符号BAT
はバッテリ電源、符号25は電動機10に流れる電流を
検出して電動機電流信号(以下、電動機電流と記す)I
Mを出力する電動機電流検出器である。
を検出する電動機周囲温度検出器26を設けている。電
動機周囲温度検出器26で検出された電動機周囲温度に
係る信号(以下、電動機周囲温度と記す)TMは、過熱
防止部50内の電動機発熱量制限部52へ供給される。
路45の周辺温度を検出する電動機駆動部周囲温度検出
器27を設けている。電動機駆動部周囲温度検出器27
で検出された電動機駆動部周囲温度に係る信号(以下、
電動機駆動部周囲温度と記す)TDは、過熱防止部50
内の電動機駆動部発熱量制限部53へ供給される。
器12から出力される操舵トルク信号Tpに基づいて、
操舵トルクに応じた操舵補助トルクを電動機10から発
生させるために電動機10に供給すべき基本電流値を求
めるとともに、図示しない車速センサによって検出され
た車速に応じて基本電流値を補正し、補正して得た電動
機10に供給すべき電流に係る信号を電動機駆動制御信
号(目標電流信号)ITとして出力する。電動機駆動制
御信号(目標電流信号)ITは、過熱防止部50を介し
て電動機駆動部40へ供給される。
動機発熱量制限部52と、電動機駆動部発熱量制限部5
3と、電動機発熱量推定部54と、電動機駆動部発熱量
推定部55とを備える。電流制限部51と電動機発熱量
制限部52とで請求項1に記載した発熱量制限部と構成
している。電流制限部51と電動機駆動部発熱量制限部
53とで請求項2に記載した発熱量制限部を構成してい
る。
出器25で検出された電動機電流IMに基づいて電動機
10の発熱量を推定し、推定した電動機発熱量54aを
電動機発熱量制限部52へ供給する。電動機発熱量推定
部54は、所定時間の電動機電流IMの平均値を求め、
求めた所定時間の電動機電流IMの平均値に基づいて電
動機10の発熱量を推定する。電動機発熱量推定部54
は、予め登録した電動機発熱量演算式に基づいて発熱量
を求める構成としている。なお、電動機発熱量推定部5
4は、所定時間の電動機電流IMの平均値と発熱量との
関係を予め登録した電動機電流IM−電動機発熱量変換
テーブルを備える構成としてもよい。また、電動機発熱
量推定部54は、所定時間の電動機電流IMの積分値に
基づいて電動機10の発熱量を推定する構成としてもよ
い。
推定部54から供給される電動機発熱量54aと電動機
周囲温度TMとに基づいて、電動機10の温度上昇を予
測する。電動機発熱量制限部52は、電動機10の温度
が予め設定した電動機許容温度を越える場合は、その許
容温度を越えない範囲で電動機10に供給することので
きる電流値を電動機電流制限値52aとして出力する。
この電動機電流制限値52aは電流制限部51へ供給さ
れる。
電流検出器25で検出された電動機電流IMに基づいて
電動機駆動回路45の発熱量を推定し、推定した電動機
駆動部発熱量55aを電動機駆動部発熱量制限部53へ
供給する。電動機駆動部発熱量推定部55は、所定時間
の電動機電流IMの平均値を求め、求めた所定時間の電
動機電流IMの平均値に基づいて電動機駆動回路45の
発熱量を推定する。電動機駆動部発熱量推定部55は、
予め登録した電動機駆動部発熱量演算式に基づいて発熱
量を求める構成としている。なお、電動機駆動部発熱量
推定部55は、所定時間の電動機電流IMの平均値と発
熱量との関係を予め登録した電動機電流IM−電動機駆
動部発熱量変換テーブルを備える構成としてもよい。ま
た、電動機駆動部発熱量推定部55は、所定時間の電動
機電流IMの積分値に基づいて電動機駆動回路45の発
熱量を推定する構成としてもよい。
駆動部発熱量推定部55から供給される電動機駆動部発
熱量55aと電動機駆動部周囲温度TDとに基づいて、
電動機駆動回路45の温度上昇を予測する。電動機駆動
部発熱量制限部53は、電動機駆動回路45の温度が予
め設定した駆動部許容温度を越える場合は、その許容温
度を越えない範囲で電動機駆動回路45に供給すること
のできる電流値を電動機駆動部電流制限値53aとして
出力する。この電動機駆動部電流制限値53aは電流制
限部51へ供給される。
aならびに電動機駆動部電流制限値53aのいずれもが
供給されていない状態では、電動機駆動制御部30から
供給される電動機駆動制御信号(目標電流)ITをその
まま電動機駆動部40へ供給する。
aが供給された場合、電動機駆動制御部30から供給さ
れる電動機駆動制御信号(目標電流)ITと電動機電流
制限値52aとを比較し、電動機駆動制御信号(目標電
流)ITが電動機電流制限値52aを越えていないとき
は、電動機駆動制御信号(目標電流)ITをそのまま電
動機駆動部40へ供給し、電動機駆動制御信号(目標電
流)ITが電動機電流制限値52aを越えているとき
は、電動機電流制限値52aを補正電動機駆動制御信号
(補正目標電流)ITHとして電動機駆動部40へ供給
する。
値53aが供給された場合、電動機駆動制御部30から
供給される電動機駆動制御信号(目標電流)ITと電動
機駆動部電流制限値53aとを比較し、電動機駆動制御
信号(目標電流)ITが電動機電流制限値53aを越え
ていないときは、電動機駆動制御信号(目標電流)IT
をそのまま電動機駆動部40へ供給し、電動機駆動制御
信号(目標電流)ITが電動機駆動部電流制限値53a
を越えているときは、電動機駆動部電流制限値53aを
補正電動機駆動制御信号(補正目標電流)ITHとして
電動機駆動部40へ供給する。
aと電動機駆動部電流制限値53aとが共に供給されて
いる場合、電動機電流制限値52aと電動機駆動部電流
制限値53aとの大小関係を比較し、電流制限値の小さ
い方の値を制限値とする。電流制限部51は、電動機駆
動制御信号(目標電流)ITが上記制限値を越えていな
いときは、電動機駆動制御信号(目標電流)ITをその
まま電動機駆動部40へ供給し、電動機駆動制御信号
(目標電流)ITが上記制限値を越えているときは、上
記制限値を補正電動機駆動制御信号(補正目標電流)I
THとして電動機駆動部40へ供給する。
PID制御部42と、PWM信号生成部43と、ゲート
駆動回路部44と、4個の電力用電界効果トランジスタ
をH型ブリッジ接続した電動機駆動回路45とを備え
る。
電動機電流検出器25で検出した電動機電流IMとの偏
差を求め偏差信号41aを出力する。偏差信号41aは
PID制御部42へ供給される。
して比例、積分、微分等の処理を施して偏差がゼロに近
づくように電動機10に供給する電流を制御するための
駆動制御信号42aを生成して出力する。駆動制御信号
42aはPWM信号生成部43へ供給される。
2aに基づいて電動機10をPWM運転するためのPW
M(パルス幅変調)信号43aを生成して出力する。P
WM信号43aは、ゲート駆動回路部44へ供給され
る。ゲート駆動回路部44は、PWM信号43aに基づ
いて各電界効果トランジスタのゲートを駆動して各電界
効果トランジスタをスイッチング駆動する。
置20Bは、操舵トルク検出部12によって検出された
操舵トルクTpに基づいてバッテリ電源BATから電動
機10へ供給する電力をPWM制御し、電動機10の出
力パワー(操舵補助トルク)を制御するとともに、過熱
防止部50によって電動機10ならびに電動機駆動部4
0が許容温度以上に過熱する可能性があることが検出さ
れると、電動機駆動部40へ供給する補正目標電流IT
Hを減少させることで、電動機10ならびに電動機駆動
部40に通電する電流を減少させ、電動機10ならびに
電動機駆動部40の過熱を防止する。
2は、電動機周囲温度TMと電動機発熱量54aとに基
づいて電動機10の温度上昇を予測する構成であるか
ら、電動機周囲温度TMが低い場合は、電動機10に大
きな電流を長時間に亘って継続的に供給させることがで
きる。同様に、過熱防止部50内の電動機駆動部発熱量
制限部53は、電動機駆動部周囲温度TDと電動機駆動
部発熱量55aとに基づいて電動機駆動回路45の温度
上昇を予測する構成であるから、電動機駆動回路45の
周囲温度TDが低い場合は、電動機駆動回路45に大き
な電流を長時間に亘って継続的に供給させることができ
る。
10の温度が電動機周囲温度TMに対して電動機発熱量
54aに対応した温度分だけ上昇するものとして、電動
機10の温度上昇を予測する構成としてもよいが、電動
機10の温度と電動機周囲温度TMとの温度差による放
熱を考慮して電動機10の温度上昇を予測する構成にす
ることで、電動機10に通電する電流を極力制限しない
ようにしてもよい。同様に、電動機駆動部発熱量制限部
53は、電動機駆動回路45内の電力用半導体素子等の
温度が電動機駆動部周囲温度TDに対して電動機駆動部
発熱量55aに対応した温度分だけ上昇するものとし
て、電動機駆動回路45の温度上昇を予測する構成とし
てもよいが、電動機駆動回路45内の電力用半導体素子
等の温度と電動機駆動部周囲温度TDとの温度差による
放熱を考慮して電動機駆動回路45内の電力用半導体素
子等の温度上昇を予測する構成にすることで、電動機駆
動回路45に通電する電流を極力制限しないようにして
もよい。
54ならびに電動機駆動部発熱量推定部55は、電動機
10に実際に供給された電動機電流IMに基づいて電動
機発熱量54aならびに電動機駆動部発熱量55aを推
定する構成を示したが、電動機発熱量推定部54ならび
に電動機駆動部発熱量推定部55は、電動機駆動制御信
号(目標電流)ITに基づいて電動機発熱量54aなら
びに電動機駆動部発熱量55aを推定する構成としても
よい。
0に供給できる最大電流を制限する電動機電流制限値5
2aを出力し、電流制限部51は電動機電流制限値52
aに基づいて電動機10に通電する最大電流を制限する
構成を示したが、電動機発熱量制限部52は、電動機1
0の温度が予め設定した電動機許容温度を越える場合に
は、1よりも小さい電流制限係数を出力し、電流制限部
51は電動機駆動制御信号(目標電流)ITに電流制限
係数を乗算することで補正電動機駆動制御信号(補正目
標電流)ITHを生成・出力することで、電動機10に
供給する電流を減少させ、電動機10の過熱を防止する
構成としてもよい。さらに、電動機10の温度が予め設
定した電動機許容温度を越える度合が大きい程、電流制
限係数の値をより小さくして、電動機10に供給する電
流をより減少させるようにしてもよい。
電動機駆動回路45に供給できる最大電流を制限する電
動機駆動部電流制限値53aを出力し、電流制限部51
は電動機駆動部電流制限値53aに基づいて電動機駆動
回路45に通電する最大電流を制限する構成を示した
が、電動機駆動部発熱量制限部53は、電動機駆動回路
45内の電力用半導体素子等の温度が予め設定した電動
機駆動部許容温度を越える場合には、1よりも小さい電
流制限係数を出力し、電流制限部51は電動機駆動制御
信号(目標電流)ITに電流制限係数を乗算することで
補正電動機駆動制御信号(補正目標電流)ITHを生成
・出力することで、電動機駆動回路45に通電する電流
を減少させ、電動機駆動回路45内の電力用半導体素子
等の過熱を防止する構成としてもよい。さらに、電動機
駆動回路45内の電力用半導体素子等の温度が予め設定
した電動機駆動部許容温度を越える度合が大きい程、電
流制限係数の値をより小さくして、電動機駆動回路45
に通電する電流をより減少させるようにしてもよい。
パワーステアリング装置は、電動機周囲温度検出器によ
って検出された電動機の周辺温度と電動機発熱量推定部
によって推定された電動機の発熱量とに基づいて電動機
の温度変化を予測し、電動機が過熱状態になる前に電動
機に供給する電流を制限する構成としたので、電動機の
過熱を防止できる。
ング装置は、電動機駆動部周囲温度検出器によって検出
された電動機駆動部の周辺温度と電動機駆動部発熱量推
定部によって推定された電動機駆動部の発熱量とに基づ
いて電動機駆動部の温度変化を予測し、電動機駆動部が
電動機が過熱状態になる前に電動機駆動部から電動機へ
供給する電流を制限する構成としたので、電動機駆動部
の過熱を防止できる。
る。
る。
…操舵トルク検出器、20,20A,20B…制御装
置、25…電動機電流検出器、26…電動機周囲温度検
出器、27…電動機駆動部周囲温度検出器、30…電動
機駆動制御部、40…電動機駆動部、45…電動機駆動
回路、50…過熱防止部、51…電流制限部、52…電
動機発熱量制限部、53…電動機駆動部発熱量制限部、
54…電動機発熱量推定部、55…電動機駆動部発熱量
推定部。
Claims (2)
- 【請求項1】 ステアリング系に操舵補助力を付加する
電動機と、 前記ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク
検出器と、 少なくとも前記操舵トルク検出器からの信号に基づいて
前記電動機を駆動するための電動機駆動制御信号を生成
して出力する電動機駆動制御部と、 電動機駆動制御信号に基づいて前記電動機を駆動する電
動機駆動部と、からなる電動パワーステアリング装置に
おいて、 前記電動機の周辺温度を検出する電動機周囲温度検出器
と、 電動機駆動制御信号または前記電動機に供給される電流
に基づいて前記電動機の発熱量を推定する電動機発熱量
推定部と、 電動機周囲温度検出器によって検出された電動機の周辺
温度と前記電動機発熱量推定部によって推定された前記
電動機の発熱量とに基づいて電動機駆動制御信号を制限
する発熱量制限部とを設けたことを特徴とする電動パワ
ーステアリング装置。 - 【請求項2】 ステアリング系に操舵補助力を付加する
電動機と、 前記ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク
検出器と、 少なくとも前記操舵トルク検出器からの信号に基づいて
前記電動機を駆動するための電動機駆動制御信号を生成
して出力する電動機駆動制御部と、 電動機駆動制御信号に基づいて前記電動機を駆動する電
動機駆動部と、からなる電動パワーステアリング装置に
おいて、 前記電動機駆動部の周辺温度を検出する電動機駆動部周
囲温度検出器と、 電動機駆動制御信号または前記電動機に供給される電流
に基づいて前記電動機駆動部の発熱量を推定する電動機
駆動部発熱量推定部と、 前記電動機駆動部周囲温度検出器によって検出された電
動機駆動部の周辺温度と前記電動機駆動部発熱量推定部
によって推定された前記電動機駆動部の発熱量とに基づ
いて電動機駆動制御信号を制限する発熱量制限部とを設
けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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