JPWO2013118339A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】モータリレーに流れる大電流の連続通電時間を制限し、大電流を減少させるように制御し、大容量リレーをモータリレーとして用いる必要がなくなり、安価な小容量電磁式リレーをモータリレーとして用いることによって安価なシステム構成が可能になる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】演算された操舵補助指令値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子で構成されるモータ駆動回路を介してモータをＰＷＭ駆動して操舵系をアシスト制御すると共に、モータ駆動回路とモータの間にモータリレーが介挿されている電動パワーステアリング装置において、操向ハンドルの操舵状態を検出し、長時間保舵状態と検出された時に長時間保舵信号を出力し、通常操舵状態と検出された時に通常操舵信号を出力する操舵状態検出部と、長時間保舵信号又は通常操舵信号に応じて、モータリレーを流れるモータ電流を制御するモータ電流制御値を決定するモータ電流制御部とを設ける。
【選択図】図９

Description

本発明は、車両の操舵系にブラシレスＤＣモータによるアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に、ブラシレスＤＣモータに電流を供給する電磁式モータリレーに流れる大電流の連続通電時間を制限し、また、モータリレーに流れるその大電流を徐々に減少させるように制御することで、トルク変動を低く抑えるようにした電動パワーステアリング装置に関する。
更に、本発明は、ブラシレスＤＣモータに電流を供給する電磁式モータリレーのリレーバネ温度若しくはリレーコイル部温度を推定し、推定された温度を所定温度（スレッショルド）と比較し、その比較結果に従ってリレー電流を制御（減少又は増加）するようにした電動パワーステアリング装置に関する。
車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト）を付与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操舵補助力を付与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、操舵補助力の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、操舵補助指令値（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流を調整するものであり、モータ印加電流の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、操向ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト）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、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸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を介してコラム軸２に連結されている。電動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１００には、バッテリ１３から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入力される。コントロールユニット１００は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｒと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の操舵補助指令値の演算を行い、操舵補助指令値に補償等を施した電流制御値Ｅによってモータ２０に供給する電流を制御する。なお、車速ＶｅｌはＣＡＮ（Controller Area Network）等から受信することも可能である。
コントロールユニット１００は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）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２のようになっている。
図２を参照してコントロールユニット１００の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｒ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌは操舵補助指令値演算部１０１に入力され、アシストマップを用いて操舵補助指令値Ｉｒｅｆが演算される。演算された操舵補助指令値Ｉｒｅｆは過熱保護条件等に基づいて最大出力制限部１０２で出力を制限され、最大出力を制限された電流指令値Ｉは減算部１０３に入力される。
なお、操舵補助指令値演算部１０１での操舵補助指令値Ｉｒｅｆの演算は、操舵トルクＴ及び車速Ｖｅｌに加えて更に操舵角を用いて演算することも可能である。
減算部１０３は、電流指令値Ｉとフィードバックされているモータ２０のモータ電流ｉとの偏差ΔＩ（＝Ｉ−ｉ）を求め、偏差ΔＩはＰＩ等の電流制御部１０４で制御され、制御された電流制御値ＥはＰＷＭ制御部１０５に入力されてデューティを演算され、デューティを演算されたＰＷＭ信号ＰＳによってモータ駆動回路１０６を介してモータ２０を駆動する。モータ２０のモータ電流ｉはモータ電流検出回路１０７で検出され、モータ電流ｉが減算部１０３に入力されてフィードバックされる。
電流制御値Ｅでモータ電流を制御し、モータを駆動するモータ駆動回路には、半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）とモータとをブリッジ接続したブリッジ回路を使用し、電流制御値Ｅに基づいて決定されたＰＷＭ信号のデューティにより半導体スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御してモータ電流を制御するように構成されたモータ駆動回路が広く使用されており、最近はモータにブラシレスＤＣモータが使用されている。以下、３相ブラシレスＤＣモータのモータ駆動回路を簡単に説明する。
ブラシレスＤＣモータは、ステータに電機子コイルが巻回され、ロータが永久磁石で構成されており、永久磁石の回転位置に従い、永久磁石の磁界と電機子コイルの作る磁界が直交するように永久磁石の位置に対応した磁極のコイルに流す直流電流のタイミングをとるように構成されている。永久磁石の回転位置を検出する回転センサはステータに配置されており、センサの検出素子の個数はモータの相数に比例し、３相ブラシレスＤＣモータであれば検出素子は３個必要である。回転センサの検出素子には、安価なホール素子などが使用される。
図３は、３相ブラシレスＤＣモータ２０を駆動するモータ駆動回路１０６の概略構成を示す結線図である。モータ駆動回路１０６は、６個の半導体スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６で構成されるインバータ回路であり、バッテリ１３から電力が供給され、スイッチング素子ＳＷ１及びＳＷ２の直列接続（Ａ相）、スイッチング素子ＳＷ３及びＳＷ４の直列接続（Ｂ相）、スイッチング素子ＳＷ５及びＳＷ６の直列接続（Ｃ相）から構成される。また、モータ２０の電気角を検出する回転センサは３個の検出素子（ホール素子）Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３で構成され、検出素子Ｈ１〜Ｈ３は各相の中性軸と６０°位相がずれて配置されており、各相の相電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３はモータ２０の電気角を検出する検出素子Ｈ1、Ｈ２、Ｈ３の立ち上がり、立ち下がりに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御される。
図４は、回転センサとしての検出素子Ｈ１〜Ｈ３の立ち上がり、立ち下がりのタイミングと、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のＯＮ／ＯＦＦ制御のタイミングを示しており、検出素子Ｈ１の立ち上がりでスイッチング素子ＳＷ１がＯＮ、検出素子Ｈ２の立ち上がりでスイッチング素子ＳＷ１がＯＦＦとなり、Ａ相が励磁される。検出素子Ｈ１の立ち上がりから６０°回転するまではスイッチング素子ＳＷ４がＯＮ、６０°回転以降はスイッチング素子ＳＷ６がＯＮとなり、Ｂ相、Ｃ相がそれぞれ逆極性になるように励磁される。このように同時に２相が励磁されるので、効率良くモータ２０を駆動することができる。モータ２０を逆転させるときは、検出素子Ｈ１〜Ｈ３の立ち上がり、立ち下がりに対応するスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のＯＮ／ＯＦＦ制御の関係を逆にすればよい。
このようなモータ駆動回路１０６のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に絶縁破壊が発生した場合は、モータ２０に異常電流が流れ、モータ２０が焼損したり、モータ２０が電磁ブレーキとして作動するなどの問題がある。このため、モータ駆動回路１０６には、モータ端子をスイッチング素子から開放するモータリレーが介挿されている。
しかし、モータリレーを装着すると、リレー接点に異物が付着したり、酸化被膜に覆われてリレー接点が接触不良を起こし、モータリレーは励磁されても、リレー接点は開放状態になってしまうという故障が発生する場合がある。また、モータ電流検出回路が故障した場合は、正確なモータ電流を検出することができず、適切な電流制御値が出力されなくなり、この結果、必要以上の電流がモータに流れて過大な操舵補助力を供給したり、或いはモータに必要なだけの電流が流れずに十分な操舵補助力を供給できないという不都合が発生することになる。
このような故障による不測の事態を回避するため、コントロールユニットには初期診断機能が組み込まれており、エンジンを起動するときに初期診断機能を実行し、強制的にモータ電流を流してモータ電流検出回路や、モータリレーのリレー接点の動作を確認するようになっている（例えば特開平８−９１２３９号公報）。
初期診断機能では、リレー接点のオープン故障が発生すると、モータ回路の天絡或いは地絡が生じた場合と類似した異常状態が発生するので、発生した異常状態からリレー接点のオープン故障の発生を推測していた。しかし、リレー接点のオープン故障は、再現性に乏しい場合が多く、故障解析に困難が伴う。また、リレー接点のオープン故障の検出では、どのリレーがオープン故障を生じたのかを特定することができれば、故障解析をより迅速に行うことができるが、従来の診断機能ではリレー接点のオープン故障を生じたリレーを特定することはできない。
一方、リレー接点のオープン故障の原因は、リレー接点に絶縁性の異物が付着することが原因の１つとされているが、突入電流（リレー接点が閉じる瞬間に流れる電流）が流れるような状態でリレー接点が閉じるような使用形態においては、リレー接点のオープン故障は発生せず、リレー接点が閉じた瞬間には電流が流れないような使用形態においては、リレー接点のオープン故障は一定の頻度で発生することが経験的に知られている。これは、突入電流が流れるような状態でリレー接点が閉じるような使用形態においては、接点に付着した異物が突入電流により除去されるのに対し、リレー接点が閉じた時には電流が流れず、閉じた状態のリレー接点に電流が流れるような使用形態では、電流による異物除去ができないためと推測される。従って、リレー接点が閉じた瞬間に電流が流れるような動作を行うことで接点に付着した異物を除去することで、リレー接点のオープン故障の発生も抑えられるという効果を期待することができる。
このような問題を解決するものとして、特開２０１０−１３２２０６号公報（特許文献２）に示すものがある。即ち、図５に示すようにＡ相モータリレー４２及びＢ相モータリレー４４を強制励磁すると共に、モータ駆動回路１０６のスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号ＰＳのデューティを異常診断用の特定デューティに設定してＡ相モータ電流を検出し、Ａ相モータ電流の絶対値が予め設定されたスレッショルド以上か否かを判定し、Ａ相モータリレー４２のリレー接点４２ａ及びＢ相モータリレーのリレー接点４４ａの正常／異常を判定する。異常と判定されたときは、予め設定された判定回数だけ正常／異常の判定を繰り返し、複数回の判定でも異常の場合は、異常判定を確定してフェールセーフ処理を行うようになっている。
特開平８−９１２３９号公報 特開２０１０−１３２２０６号公報
電動パワーステアリング装置の通常の使用条件では、モータリレーは短時間の通電に耐えられる容量があればよいが、操向ハンドル（ステアリングホイール）を保持することなどにより、長時間モータが回転しない状態で保舵されると、モータリレーに大電流が長時間流れることになる。このような状況に対応するためには、容量の大きなリレーを使用せざるを得ないが、高価になってしまう問題がある。
また、大容量リレーは高価になるだけでなく、サイズも大きくなる問題がある。しかしながら、電動パワーステアリング装置に実装できるリレーの大きさは、ある程度小型（コンパクト）であることが必要である。
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、電動パワーステアリング装置に使用されるブラシレスＤＣモータの巻線に接続されるリレー（モータリレー）に流れる大電流の連続通電時間を制限し、また、モータリレーに流れるその大電流を徐々に緩やかに減少させるように制御することでトルク変動を低く抑えるようにすることにより、高価な大容量リレーをモータリレーとして用いる必要がなくなり、安価な小容量電磁式リレーをモータリレーとして用いることによって安価なシステム構成が可能になると共に、電動パワーステアリング装置のアシストが徐々に下がることにより操舵の違和感を抑え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にある。
また、本発明の他の目的は、半導体リレー等の高価な素子を用いることなく、安価な電磁式リレーを用いることによってコスアップを招くことなく、リレーバネ温度若しくはリレーコイル部温度を推定すると共に、推定されたリレーバネ温度若しくはリレーコイル部温度を所定温度と比較し、その比較結果に基づいてリレー電流を制御（減少、増加）することにより、安価なシステム構成が可能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。
本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子で構成されるモータ駆動回路を介してモータをＰＷＭ駆動して操舵系をアシスト制御すると共に、モータ駆動回路と前記モータの間にモータリレーが介挿されている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、操向ハンドルの操舵状態を検出し、長時間保舵状態と検出された時に長時間保舵信号を出力し、通常操舵状態と検出された時に通常操舵信号を出力する操舵状態検出部と、前記操舵状態検出部から出力された長時間保舵信号又は通常操舵信号に応じて、前記モータリレーを流れるモータ電流を制御するためのモータ電流制御値を決定するモータ電流制御部とを具備することにより達成される。
本発明の上記目的は、前記モータリレーが電磁式リレーであることにより、或いは前記操舵状態検出部では、保舵状態であると検出された時点から所定時間が経過した時点での操舵状態を前記長時間保舵状態として検出することにより、或いは前記長時間保舵信号が前記操舵状態検出部から前記モータ電流制御部に入力されると、前記モータ電流制御部を介して、前記長時間保舵信号に応じたモータ電流制御値により、前記モータ電流を所定の減少率に基づいてモータ電流減少時間内に最大制限目標値までに減少させるように制御し、前記通常操舵信号が前記操舵状態検出部から前記モータ電流制御部に入力されると、前記モータ電流制御部を介して、前記通常操舵信号に応じたモータ電流制御値により、前記最大制限目標値までに減少させたモータ電流を増加させて復帰するように制御することにより、或いは前記モータ電流の制御における増加率を通常時よりも大きくすることにより、或いは前記モータが３相のブラシレスＤＣモータであることにより、より効果的に達成される。
また、本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子で構成されるモータ駆動回路を介してモータをＰＷＭ駆動して操舵系をアシスト制御すると共に、モータ駆動回路と前記モータの間にモータリレーが介挿されている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータリレーのリレーバネ部若しくはリレーコイル部の温度を推定する温度推定部と、前記温度推定部で推定された温度推定値を所定温度と比較する比較部と、前記比較部の比較結果に従って前記モータリレーを流れるモータ電流を制御するモータ電流制御部とを具備することにより達成される。
本発明の上記目的は、前記モータが３相のブラシレスＤＣモータであり、前記モータリレーが電磁式リレーであることにより、或いは前記モータ電流の制御における減少率を通常時の１／２とし、増加率を２倍とすることにより、或いは前記モータリレーを装着する基板の温度を検出する基板温度センサを具備し、前記基板温度を前記温度推定部に入力するようになっていることにより、或いは前記温度推定部がリレーバネ部温度推定部であり、前記リレーバネ部温度推定部が、前記モータの各相電流検出値を積算する各相毎電流積算部と、前記各相電流検出値の積算値の最大値を選択する最大値選択部と、前記最大値及びリレーコイル部温度推定値の加算値に基づいてリレーバネ部温度を算出するリレーバネ部温度算出部と、前記基板温度及び前記リレーバネ部温度を加算して前記リレーバネ部温度推定値を出力する加算部とで構成されていることにより、或いは前記温度推定部がリレーコイル部温度推定部であり、前記リレーコイル部温度推定部が、前記モータの各相電流検出値を積算する各相毎電流積算部と、前記各相電流検出値の積算値の最大値を選択する最大値選択部と、前記最大値及びリレーバネ部温度推定値の加算値に基づいてリレーコイル部温度を算出するリレーコイル部温度算出部と、前記基板温度及び前記リレーコイル部温度を加算して前記リレーコイル部温度推定値を出力する加算部とで構成されていることにより、より効果的に達成される。
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、電動パワーステアリング装置に搭載されるブラシレスＤＣモータに使用されるモータリレーに流れる大電流の連続通電時間を制限し、また、モータリレーに流れるその大電流を徐々に減少させるように制御することで、トルク変動を低く抑えるようにしている。これにより、高価な大容量リレーをモータリレーとして用いる必要がなくなり、安価な小容量の電磁式リレーを電動パワーステアリング装置のモータリレーとして用いることができると共に、電動パワーステアリング装置のアシストが徐々に下がり、操舵の違和感を抑えることができる。
更に、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、リレーバネ部若しくはリレーコイル部の温度推定を行い、リレーバネ部温度推定値若しくはリレーコイル部温度推定値がスレッショルドである所定温度以上となったときに、モータリレーに流れるモータ電流を減少して制限するようにしている。また、リレーバネ部温度推定値若しくはリレーコイル部温度推定値が低下して所定温度よりも小さくなった場合には、モータ電流を増加させて復帰するように制御している。これにより大容量のリレーを用いることなく、安価で小容量の電磁式リレーを使用することができる利点がある。
電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 コントロールユニットの一般的な構成例を示すブロック図である。 ３相ブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動回路の構成例を示す結線図である。 回転センサの検出素子の立ち上がり／立ち下がりのタイミングとスイッチング素子のオン／オフ制御のタイミングの動作例を示すタイムチャートである。 モータ駆動回路系統の一例を示す結線図である。 本発明に用いる電磁式リレーの構造例を示す正面図である。 リレーのバネ部の構造例を一部断面構造図である。 本発明（第１実施形態）によるモータ駆動回路系統の一例を示す結線図である。 本発明（第１実施形態）に係る電動パワーステアリング装置の構成例を示すブロック図である。 本発明（第１実施形態）の動作例を示す特性図である。 本発明（第１実施形態）の動作例を示すフローチャートの一部である。 本発明（第２実施形態）によるモータ駆動回路系統の一例を示す結線図である。 本発明（第２実施形態）に係るリレーバネ部温度推定部の構成例を示すブロック図である。 リレーバネ部温度算出部の算出例を示す特性図である。 リレーコイル部温度算出部の算出例を示す特性図である。 本発明（第２実施形態）の動作例を示すフローチャートの一部である。 本発明（第２実施形態）の動作例を示すフローチャートの一部である。 本発明（第３実施形態）に係るリレーコイル部温度推定部の構成例を示すブロック図である。 リレーコイル部温度算出部の算出例を示す特性図である。 リレーバネ部温度算出部の算出例を示す特性図である。 本発明（第３実施形態）の動作例を示すフローチャートの一部である。 本発明（第３実施形態）の動作例を示すフローチャートの一部である。
電動パワーステアリング装置では、操舵補助力を付与するブラシレスＤＣモータをＰＷＭのデューティ（即ち、パルス幅１００％に対して変調した結果の通電周期（時間）率）の調整で制御しており、モータ駆動回路はＯＮ／ＯＦＦ制御される半導体スイッチング素子（例えばＦＥＴ）で構成されている。スイッチング素子の異常（故障）等でモータに異常な電流が流れないようにするため、モータ端子をスイッチング素子から開放するモータリレーが介挿されている。
通常の使用条件では、モータリレーは短時間の通電に耐えられる容量があればよいが、操向ハンドルを保持することなどにより、長時間モータが回転しない状態で保舵されると、モータリレーに大電流が長時間流れることになる。このような状況に対応するためには、容量の大きなリレーを使用せざるを得ないが、高価で大型になってしまう問題がある。また、半導体リレーは高価であり、コストダウンを強く要請される車両に用いることはできない。
また、モータリレーのバネ部は過熱し易く冷め易い特性があり、バネ部にはモータ電流が流れるので、電流を流すと直ぐにかなりの高温となる。そのため、高速度の制御が必要となる。また、リレーの接点は、接触する所が点で抵抗が大きく、急に発熱して１０００℃以上になってしまう。これに対してコイル部は電磁石駆動の電流だけであるが、バネ部からの熱の影響を受ける。そして、容量も大きいので徐々に温度が上がり、被覆耐熱温度もバネに比べて高くないので、両者をバランス良くすることは非常に難しいのが実情である。
本発明では、半導体リレー等の高価なスイッチング素子を用いることなく、小型で安価な電磁式リレーを用いることによってコストアップを招くことなく、リレーバネ部温度若しくはリレーコイル部温度を温度推定部で推定すると共に、推定されたリレーバネ部温度若しくはリレーコイル部温度が各スレッショルド（所定温度）以上となった場合には、リレー電流を制限することにより、安価なシステム構成を可能としている。即ち、モータリレーに大電流を連続で通電するとリレーバネ部若しくはリレーコイル部が発熱するので、本発明ではリレーバネ部若しくはリレーコイル部の温度推定を行い、その推定温度が所定温度以上になったときに、モータリレーに流れる電流を制限（減少）するようにしている。また、リレーバネ部推定温度若しくはリレーコイル部推定温度が所定温度より小さくなったときに、モータリレーに流れる電流を増加するように制御している。これにより、安価で小容量の電磁式リレーをモータリレーとして使用することができる。
以下に、本発明を、図面を参照して詳細に説明する。
図６は、本発明の電動パワーステアリング装置に使用される電磁式リレーであるモータリレー２００の構造例を示しており、電磁石駆動のコイルに電流を流して励磁するリレーコイル部２０１と、リレーコイル部２０１の励磁／非励磁によって接点２１０及び２１１をＯＮ／ＯＦＦし、モータへの電流の供給／遮断を行うリレーバネ部２０２と、装着用のコネクタ２０３とで構成され、モータリレー２００はコネクタ２０３を介して基板に装着される。
リレーバネ部２０１の詳細は図７に示すように、リレーコイル部２０１の導通片２０１Ｍの下側表面に半球状の接点２１０が設けられており、底辺部には弾性導電体で成るバネ片２０２Ｍが配置されると共に、バネ片２０２Ｍの上側表面に半球状の接点２１１が接点２１０と対向するように設けられている。そして、図８に示されるコイル電流制御部１１０からリレー電流が流されるとバネ片２０２Ｍが図の上方に吸引され、接点２１０及び２１１が接触することによってモータ電流が流される。
ところで、電動パワーステアリング装置の通常の使用条件では、モータリレーは短時間の通電に耐えられる容量があればよいが、操向ハンドルを保持することなどにより、モータが回転しない状態で長時間保舵されると、モータリレーに大電流が長時間流れることになる。このような状況に対応するためには、容量の大きなリレーを使用せざるを得ないが、大容量リレーが高価で大型になってしまう問題があるため、コストダウンを強く要請される電動パワーステアリング装置に用いることはできない。
本発明（第１実施形態）に係る電動パワーステアリング装置は、モータが回転しない状態で長時間保舵されるという場合（即ち、保舵状態が一定時間以上続く場合）に生じるモータリレーに大電流が長時間流れること、に対応するためになされたものである。モータリレーに大電流が長時間流れる場合は、例えば次のような場合である。
（１）Ｕターンする時の長時間直進車が切れるのを待っている間に、ステアリングを回し終えて、ラックエンド手前付近で運転手が操向ハンドルに手をかけながら（即ち、トルクをかけながら）保舵している場合。
（２）開かずの踏み切りや、貨物車両の多い踏み切りなどの踏み切りを、線路に平行した道路から右左折で渡りたいため、運転手が操向ハンドルに手をかけながら（即ち、トルクをかけながら）保舵して待っている場合。
（３）急な上り坂の始まりとなる交差点で右折待ちしている際に、ラックエンド手前付近で、運転手が操向ハンドルに手をかけながら（即ち、トルクをかけながら）保舵している場合。
（４）旋回タワー式の駐車場で、一定旋回して保舵しながら上がり下がりしている（即ち、旋回保舵走行する）場合。

モータが回転しない状態で長時間保舵されるという場合（本発明では、「長時間保舵状態」とも言う）は、切り増し時のアシストと違い、アシストが殆ど要らないからステアリングされないので、つまりモータが動かないので、モータのある相にだけ大電流が流れると、その相のモータリレーの発熱が増えてしまう問題が生じる。
このような問題を解決するために、本発明（第１実施形態）では、保舵状態が所定時間以上続いたという長時間保舵状態を検出した場合（即ち、保舵によって大電流となってしまうモータリレーに流れるモータ電流の連続通電時間を制限し、連続通電時間がモータリレーの容量によって決定される所定の制限時間に達した場合）に、モータリレーに流れるモータ電流を徐々に減少させるように制御することで、トルク変動を低く抑える。これにより、高価な大容量リレーを用いることなく、安価で小容量の電磁式リレーを用いることによってコストアップを招くことなく、安価なシステム構成を可能にすると共に、モータリレーの発熱量が過度に大きくなることを抑えることが可能になり、更に、電動パワーステアリング装置のアシストが徐々に下がることで操舵の違和感を抑えることをもできる。
即ち、保舵状態が所定時間以上続くという長時間保舵状態になると、モータリレーに大電流が連続で長時間に流れることになり、モータリレーの発熱量が過度に大きくなってしまう。このため、本発明（第１実施形態）では、このような長時間保舵状態を検出した場合に、運転手に操舵の違和感を与えないようにアシストを減らすことにより、図１０に示さる特性のように、モータリレーに流れるモータ電流を徐々に減少させていくように制御する。これにより、ハンドル操舵の時間としては長時間とし、トルクを滑らかに変化させることで、操舵の違和感を生じさせることがない。
図８は本発明（第１実施形態）によるモータ駆動回路系統の結線例を、図５に対応させて示しており、電流制御部１０４からの電流制御値Ｅと、後述するモータ電流制御部３１０からのモータ電流制御値ＭＬはＰＷＭ制御部１０５に入力され、ＰＷＭ制御部１０５では、モータ２０をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ信号ＰＳＭを生成してモータ駆動回路１０６に入力している。
第１実施形態のポイントは、後述する操舵状態検出部３００により操向ハンドルの操舵状態を検出し、検出された操舵状態が保舵状態である場合に、所定時間（所定の制限時間）以上続く保舵状態を長時間保舵状態として検出し、操向ハンドルの操舵状態が長時間保舵状態であることを示す長時間保舵信号ＬＨに基づいて決定されるモータ電流制御値ＭＬにより、モータリレーに流れるモータ電流を所定の減少率に基づいて、徐々に最大制限目標値まで減少させるように制御することである。或いは、検出された操舵状態が通常操舵状態である場合に、操向ハンドルの操舵状態が通常操舵状態であることを示す通常操舵信号ＮＳに基づいて決定されるモータ電流制御値ＭＬにより、最大制限目標値まで減少させたモータ電流を、迅速に増加させて復帰するように制御することである。
また、第１実施形態では、ＰＷＭ制御部１０５でデューティを制御されたＰＷＭ信号ＰＳＭがモータ駆動回路１０６に入力され、モータ駆動回路１０６からブラシレスＤＣモータ２０にＡ相、Ｂ相、Ｃ相のＯＦ／ＯＦＦ電流が供給され、Ａ相の供給線にモータリレー１１１Ａ（接点１１１ＡＳ）が介挿され、Ｂ相の供給線にモータリレー１１１Ｂ（接点１１１ＢＳ）が介挿され、Ａ相にはＡ相抵抗Ｒａを介してＡ相モータ電流検出回路１１２Ａが接続され、Ｃ相にはＣ相抵抗Ｒｃを介してＣ相モータ電流検出回路１１２Ｃが接続され、検出されたモータ電流（検出されたＡ相電流ＩＡ、検出されたＣ相電流ＩＣ、及びＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＝０に基づいて検出されたＢ相電流ＩＢ）は、後述する図９の減算部１０３に入力されてフィードバックされる。
なお、図８ではモータリレーをＡ相及びＢ相に介挿しているが、他の組み合わせであってもよい。モータ電流の検出についても同様である。
図９は第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成例を示しており、図１０は第１実施形態の動作例を示す特性図であり、また、図１１は第１実施形態の電動パワーステアリング装置の動作例を示すフローチャートの一部を示す。図９、図１０及び図１１を参照して、第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の機能及び動作を詳細に説明する。
第１実施形態の電動パワーステアリング装置では、操向ハンドルの操舵状態を検出し、長時間保舵状態と検出された時に長時間保舵信号ＬＨを出力し、通常操舵状態と検出された時に通常操舵信号ＮＳを出力する操舵状態検出部３００と、操舵状態検出部３００から出力された長時間保舵信号ＬＨ又は通常操舵信号ＮＳに応じて、モータリレーを流れるモータ電流を制御するためのモータ電流制御値ＭＬを決定し、決定されたモータ電流制御値ＭＬをＰＷＭ制御部１０５に出力するモータ電流制御部３１０とを備えている。
第１実施形態では、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｒ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌは操舵補助指令値演算部１０１に入力され、アシストマップを用いて操舵補助指令値Ｉｒｅｆが演算される。演算された操舵補助指令値Ｉｒｅｆは過熱保護条件等に基づいて最大出力制限部１０２で出力を制限され、最大出力を制限された電流指令値Ｉは減算部１０３に入力される。
操舵状態検出部３００には、操舵トルクＴｒ、車速Ｖｅｌ、最大出力制限部１０２からの電流指令値Ｉ、及び、モータ２０に取り付けられているロータ位置検出センサ３２０で検出されたモータ回転速度ωが入力される（図１１のステップＳ１）。操舵状態検出部３００は、これらの入力に基づいて、操向ハンドルの操舵状態が保舵状態であるか否かを判定し（図１１のステップＳ２）、操舵状態が保舵状態であると判定した場合に、保舵状態であると判定した時点から所定時間が経過したか否かを判定し（図１１のステップＳ３）、所定時間が経過したと判定した場合、操舵状態が長時間保舵状態であることを検出し（図１１のステップＳ４）、長時間保舵信号ＬＨをモータ電流制御部３１０に出力する。
そして、操舵状態検出部３００から長時間保舵信号ＬＨがモータ電流制御部３１０に入力されると、モータ電流制御部３１０を介して、長時間保舵信号ＬＨに応じたモータ電流制御値ＭＬをＰＷＭ制御部１０５に入力して、モータリレーに流れるモータ電流を所定の減少率に基づいて徐々に最大制限目標値まで減少させるように制御する（図１１のステップＳ５）。
一方、操舵状態検出部３００は、操舵状態が保舵状態でないと判定した場合に（図１１のステップＳ２）、操舵状態が通常操舵状態であるか否かを判定し（図１１のステップＳ１０）、操舵状態が通常操舵状態であると判定した場合に、操舵状態が通常操舵状態であることを検出し（図１１のステップＳ１１）、通常操舵信号ＮＳをモータ電流制御部３１０に出力する。
そして、操舵状態検出部３００から通常操舵信号ＮＳがモータ電流制御部３１０に入力されると、モータ電流制御部３１０を介して、通常操舵信号ＮＳに応じたモータ電流制御値ＭＬをＰＷＭ制御部１０５に入力して、最大制限目標値まで減少させたモータ電流を、迅速に増加させて復帰するように制御する（図１１のステップＳ１２）。
本第１実施形態では、例えば、図１０の特性に従って、操舵状態が長時間保舵状態であることを検出し、モータ電流をモータ電流減少時間内に最大制限目標値まで減少させるようにしている。
また、本第１実施形態では、ハンドル操作に違和感なく、かつモータ電流を迅速に復帰させるため、例えば下記表１に示すように、モータ電流の増加率を通常時よりも大きくする（例えば、１００％／秒を超える値にする）ことができる。勿論、モータ電流を復帰させる際に、電流の増加率は任意に設定可能である。また、本第１実施形態では、長時間保舵状態を検出した場合に、モータ電流を、例えば定格最大電流に対し１０%／sec以下の比率で、徐々に減少させていくように制御することができる。即ち、モータ電流の減少と増加処理は、例えば下記表１に従って行う。また、長時間保舵状態を判定するために、必要なパラメータである所定時間（表１の判定継続時間）は、例えば５sec以内とすることができる。
Figure 2013118339
 次に、リレーバネ部の温度推定を行い、その推定温度が所定温度Ｔ０以上になったときに、モータリレーに流れる電流を制限（減少）し、リレーバネ部推定温度が所定温度Ｔ０より小さくなったときに、モータリレーに流れる電流を増加するように制御する第２実施形態について説明する
図１２は第２実施形態に係るモータ駆動回路系統の結線例を、図８に対応させて示しており、電流制御値ＥはＰＷＭ制御部１０５に入力され、モータ２０をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ信号ＰＳＭを生成してモータ駆動回路１０６に入力している。本第２実施形態では、リレーバネ部温度推定値ＲＳＥがスレッショルドの所定温度Ｔ０以上となったときにモータ電流を制限（減少）するため、或いはリレーバネ部温度推定値ＲＳＥが低下して所定温度Ｔ０よりも小さくなったときにモータ電流を増加させるように制御するため、モータ電流制御値ＭＬをＰＷＭ制御部１０５に入力している。
ＰＷＭ制御部１０５でデューティを制御されたＰＷＭ信号ＰＳＭがモータ駆動回路１０６に入力され、モータ駆動回路１０６からブラシレスＤＣモータ２０にＡ相、Ｂ相、Ｃ相のＯＦ／ＯＦＦ電流が供給され、Ａ相の供給線にモータリレー１１１Ａが介挿され、Ｂ相の供給線にモータリレー１１１Ｂが介挿され、Ａ相にはＡ相抵抗Ｒａを介してＡ相モータ電流検出回路１１２Ａが接続され、Ｃ相にはＣ相抵抗Ｒｃを介してＣ相モータ電流検出回路１１２Ｃが接続され、検出されたＡ相電流ＩＡ及びＣ相電流ＩＣは後述するリレーバネ部温度推定部に入力されると共に、Ｂ相電流検出回路１１２Ｂに入力される。Ｂ相電流検出回路１１２Ｂは、ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＝０に基づいて、Ｂ相電流ＩＢ＝−（ＩＡ＋ＩＣ）を検出してリレーバネ部温度推定部に入力する。また、モータリレー１１１Ａ及び１１１Ｂの励磁電流は、コイル電流制御部１１０によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。
図１３は第２実施形態に係るリレーバネ部温度推定部の構成例を示しており、Ａ相電流検出値ＩＡ〜Ｃ相電流検出値ＩＣは各相毎電流積算部１２０に入力され、各相毎に積算されたＡ相電流積算値ＩＡＳ〜Ｃ相電流積算値ＩＣＳは最大値選択部１２１に入力される。最大値選択部１２１で選択された積算値の最大値ＩＭＳは加算部１２２に入力され、加算部１２２の加算値である基準温度ＲＴがリレーバネ部温度算出部１２３に入力される。
また、基板にはサーミスタ等の基板温度センサ１４０が装着されており、基板温度センサ１４０で検出された基板温度ＰＴが加算部１２４及び１３１に入力されており、リレーバネ部温度算出部１２３で算出された温度ＲＳＴが加算部１２４で基板温度ＰＴと加算され、リレーバネ部温度推定値ＲＳＥが求められる。リレーバネ部温度推定値ＲＳＥは比較部１２５で所定温度Ｔ０と比較され、リレーバネ部温度推定値ＲＳＥが所定温度Ｔ０以上となったときに、モータ電流制御部１５０を介してモータ電流制御値ＭＬをＰＷＭ制御部１０５に入力してモータ電流を制限（減少）する。また、リレーバネ部温度推定値ＲＳＥが所定温度Ｔ０以上となった後、リレーバネ部温度推定値ＲＳＥが低下して所定温度Ｔ０より小さくなったときには、モータ電流制御部１５０からのモータ電流制御値ＭＬによりモータ電流を増加させて復帰する。
リレーバネ部温度算出部１２３からの温度ＲＳＴはリレーコイル部温度算出部１３０に入力され、算出されたリレーコイル温度ＲＣＴは加算部１３１で基板温度ＰＴと加算され、リレーコイル部温度推定値ＲＬＴとして出力されると共に、加算部１２２に入力される。
リレーバネ部温度算出部１２３は例えば図１４に示す特性であり、リレーコイル部温度算出部１３０は例えば図１５に示す特性である。
このような構成において、その動作例を図１６及び図１７のフローチャートを参照して説明する。
イグニションキーがＯＮされると（ステップＳ２０）、通常の診断やアシスト制御が実行されるが、ここでは本第２実施形態に関連する動作のみを示して説明する。本第２実施形態ではイグニションキーがＯＮされると（ステップＳ２０）、Ａ相モータ電流検出回路１１２Ａ〜Ｃ相電流検出回路１１２Ｃは各相電流を検出して入力し（ステップＳ２１）、各相毎電流積算部１２０は各相毎にモータ電流の積算を行う（ステップＳ２２）。各相の電流積算値ＩＡＳ〜ＩＣＳは最大値選択部１２１に入力され、最大値選択部１２１で電流積算値ＩＡＳ〜ＩＣＳの中から最大値ＩＭＳが選択され（ステップＳ２３）、加算部１２２でリレーコイル部温度推定値ＲＬＴの初期値と加算され（ステップＳ２４）、加算値である基準温度ＲＴがリレーバネ部温度算出部１２３に入力される。
リレーバネ部温度算出部１２３は図１４の特性に従ってリレーバネ部温度ＲＳＴを算出し（ステップＳ２５）、加算部１２４及びリレーコイル部温度算出部１３０に入力する。基板温度センサ１４０は基板温度ＰＴを検出して入力し（ステップＳ２６）、加算部１２４でリレーバネ部温度ＲＳＴ及び基板温度ＰＴを加算し（ステップＳ４０）、加算で得られたリレーバネ部温度推定値ＲＳＥを比較部１２５に入力する（ステップＳ４１）。比較部１２５は、スレッショルドとしての所定温度Ｔ０とリレーバネ部温度推定値ＲＳＥとを比較し（ステップＳ４２）、リレーバネ部温度推定値ＲＳＥが所定温度Ｔ０以上となったときにモータ電流制御部１５０よりモータ電流制御値ＭＬを出力し、ＰＷＭ制御部１０５に入力することによってモータ電流を制限（減少）する（ステップＳ５０）。減少率は任意であるが、本例では通常電流の１／２（５０％）としている。リレーバネ部温度推定値ＲＳＥが所定温度Ｔ０より小さい場合には、上記ステップＳ２１にリターンして上記動作を繰り返す。
また、上記ステップＳ２５においてリレーバネ部温度ＲＳＴが算出されると、リレーバネ部温度ＲＳＴはリレーコイル部温度算出部１３０に入力され、図１５に示す特性に従ってリレーコイル部温度ＲＣＴを算出する（ステップＳ３０）。リレーコイル部温度ＲＣＴは加算部１３１に入力され、基板温度ＰＴと加算され（ステップＳ３１）、加算されたリレーコイル部温度推定値ＲＬＴが加算部１２２に入力されて加算される（ステップＳ２４）。
一方、上記ステップＳ５０によるモータ電流の減少は、リレーバネ部温度推定値ＲＳＥが所定温度Ｔ０より小さくなるまで継続され（ステップＳ５１）、温度低下によりリレーバネ部温度推定値ＲＳＥが所定温度Ｔ０より小さくなったときには、モータ電流を増加するように制御する（ステップＳ５２）。ハンドル操作に違和感なく、かつ迅速に復帰させるため、本例では２倍（２００％）の増加率としているが、任意に設定可能である。モータ電流の減少と増加処理は、例えば下記表２に従って行う。
Figure 2013118339
 そして、イグニションキーがＯＦＦされても、所定時間が経過するまでは上記ステップＳ２１にリターンして上記動作を繰り返す。所定時間は、基板温度センサとリレーバネ部の温度が変わらない程度に安定するまでの時間である。
また、突然のバッテリ交換や他部分の異常により電源変動が起こって、ＣＰＵがストップ（リセット）しても支障が生じないように、ＥＥＰＲＯＭに温度情報を記録しておき、その記録情報から演算を開始したり、異常から復帰時の温度推定の場合は、初期値を予め決められた温度から演算するようにしても良い。これは、温度が高いときに異常が起こった場合、推定値が低いところから始まって大電流を流してしまうとリレーを破壊してしまったり、或いは推定値が高いところから始めて電流制限を余計にかけることで、暫く必要なアシスト力が出ない（ハンドルが重い）ということにならないようにするためである。
次に、リレーコイル部の温度推定を行い、その推定温度が所定温度Ｔ１以上になったときに、モータリレーに流れる電流を制限（減少）し、リレーコイル部推定温度が所定温度Ｔ１より小さくなったときに、モータリレーに流れる電流を増加するように制御する第３実施形態について説明する
この場合のモータ駆動回路系統の結線例は第２実施形態の図１２と全く同様であり、電流制御値ＥはＰＷＭ制御部１０５に入力され、モータ２０をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ信号ＰＳＭを生成してモータ駆動回路１０６に入力している。本第３実施形態では、リレーコイル部温度推定値ＲＬＴがスレッショルドの所定温度Ｔ１以上となったときにモータ電流を制限（減少）するため、或いはリレーコイル部温度推定値ＲＬＴが低下して所定温度Ｔ１よりも小さくなったときにモータ電流を増加させるように制御するため、モータ電流制御値ＭＬをＰＷＭ制御部１０５に入力している。
また、第２実施形態と全く同様に、ＰＷＭ制御部１０５でデューティを制御されたＰＷＭ信号ＰＳＭがモータ駆動回路１０６に入力され、モータ駆動回路１０６からブラシレスＤＣモータ２０にＡ相〜Ｃ相のＯＦ／ＯＦＦ電流が供給され、Ａ相の供給線にモータリレー１１１Ａが介挿され、Ｂ相の供給線にモータリレー１１１Ｂが介挿され、Ａ相にはＡ相抵抗Ｒａを介してＡ相モータ電流検出回路１１２Ａが接続され、Ｃ相にはＣ相抵抗Ｒｃを介してＣ相モータ電流検出回路１１２Ｃが接続され、検出されたＡ相電流ＩＡ及びＣ相電流ＩＣは後述するリレーコイル部温度推定部に入力されると共に、Ｂ相電流検出回路１１２Ｂに入力される。また、モータリレー１１１Ａ及び１１１Ｂの励磁電流は、コイル電流制御部１１０によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。
図１８は本第３実施形態に係るリレーコイル部温度推定部の構成例を示しており、Ａ相電流検出値ＩＡ〜Ｃ相電流検出値ＩＣは各相毎電流積算部１２０に入力され、各相毎に積算されたＡ相電流積算値ＩＡＳ〜Ｃ相電流積算値ＩＣＳは最大値選択部１２１に入力される。最大値選択部１２１で選択された積算値の最大値ＩＭＳは加算部１２２に入力され、加算部１２２の加算値である基準温度ＲＴがリレーコイル部温度算出部１３０に入力される。
また、基板にはサーミスタ等の基板温度センサ１４０が装着されており、基板温度センサ１４０で検出された基板温度ＰＴが加算部１２４及び１３１に入力されており、リレーコイル部温度算出部１３０Ａで算出された温度ＲＣＴが加算部１３１で基板温度ＰＴと加算され、リレーコイル部温度推定値ＲＬＴが求められる。リレーコイル部温度推定値ＲＬＴは比較部１２５で所定温度Ｔ１と比較され、リレーコイル部温度推定値ＲＬＴが所定温度Ｔ１以上となったときに、モータ電流制御部１５０を介してモータ電流制御値ＭＬをＰＷＭ制御部１０５に入力してモータ電流を制限（減少）する。また、リレーコイル部温度推定値ＲＬＴが所定温度Ｔ１以上となった後、リレーコイル部温度推定値ＲＬＴが低下して所定温度Ｔ１より小さくなったときには、モータ電流制御部１５０からのモータ電流制御値ＭＬによりモータ電流を増加させて復帰する。
リレーコイル部温度算出部１３０Ａからの温度ＲＣＴはリレーバネ部温度算出部１２３Ａに入力され、算出されたリレーバネ温度ＲＳＴは加算部１２４で基板温度ＰＴと加算され、リレーバネ部温度推定値ＲＳＥとして出力されると共に、加算部１２２に入力される。
リレーコイル部温度算出部１３０Ａは例えば図１９に示す特性であり、リレーバネ部温度算出部１２３Ａは例えば図２０に示す特性である。
このような構成において、その動作例を図２１及び図２２のフローチャートを参照して説明する。
イグニションキーがＯＮされると（ステップＳ６０）、通常の診断やアシスト制御が実行されるが、ここでは本第３実施形態に関連する動作のみを示して説明する。本第３実施形態ではイグニションキーがＯＮされると（ステップＳ５０）、Ａ相モータ電流検出回路１１２Ａ〜Ｃ相電流検出回路１１２Ｃは各相電流を検出して入力し（ステップＳ６１）、各相毎電流積算部１２０は各相毎にモータ電流の積算を行う（ステップＳ６２）。各相の電流積算値ＩＡＳ〜ＩＣＳは最大値選択部１２１に入力され、最大値選択部１２１で電流積算値ＩＡＳ〜ＩＣＳの中から最大値ＩＭＳが選択され（ステップＳ６３）、加算部１２２でリレーバネ部温度推定値ＲＳＥの初期値と加算され（ステップＳ６４）、加算値である基準温度ＲＴがリレーコイル部温度算出部１３０Ａに入力される。
リレーコイル部温度算出部１３０Ａは図１９の特性に従ってリレーコイル部温度ＲＣＴを算出し（ステップＳ６５）、加算部１３１及びリレーバネ部温度算出部１２３Ａに入力する。基板温度センサ１４０は基板温度ＰＴを検出して入力し（ステップＳ６６）、加算部１３１でリレーコイル部温度ＲＣＴ及び基板温度ＰＴを加算し（ステップＳ７０）、加算で得られたリレーコイル部温度推定値ＲＬＴを比較部１２５に入力する（ステップＳ７１）。比較部１２５はスレッショルドとしての所定温度Ｔ１とリレーコイル部温度推定値ＲＬＴとを比較し（ステップＳ７２）、リレーコイル部温度推定値ＲＬＴが所定温度Ｔ１以上となったときにモータ電流制御部１５０よりモータ電流制御値ＭＬを出力し、ＰＷＭ制御部１０５に入力することによってモータ電流を制限（減少）する（ステップＳ７３）。減少率は任意であるが、本例では通常電流の１／２（５０％）としている。リレーコイル部温度推定値ＲＬＴが所定温度Ｔ１より小さい場合には、上記ステップＳ６１にリターンして上記動作を繰り返す。
また、上記ステップＳ６５においてリレーコイル部温度ＲＣＴが算出されると、リレーコイル部温度ＲＣＴはリレーバネ部温度算出部１２３Ａに入力され、図２０に示す特性に従ってリレーバネ部温度ＲＳＴを算出する（ステップＳ８０）。リレーバネ部温度ＲＳＴは加算部１２４に入力され、基板温度ＰＴと加算され（ステップＳ８１）、加算されたリレーバネ部温度推定値ＲＳＥが加算部１２２に入力されて加算される（ステップＳ６４）。
一方、上記ステップＳ７３によるモータ電流の減少は、リレーコイル部温度推定値ＲＬＴが所定温度Ｔ１より小さくなるまで継続され（ステップＳ７４）、温度低下によりリレーコイル部温度推定値ＲＬＴが所定温度Ｔ１より小さくなったときには、モータ電流を増加するように制御する（ステップＳ７５）。迅速に復帰させるため、本例では２倍（２００％）の増加率としているが、任意に設定可能である。モータ電流の減少と増加処理は、例えば前述の表２に従って行う。
そして、イグニションキーがＯＦＦされても、所定時間が経過するまでは上記ステップＳ６１にリターンして上記動作を繰り返す。所定時間は、基板温度センサとリレーバネ部の温度が変わらない程度に安定するまでの時間である。
また、突然のバッテリ交換や他部分の異常により電源変動が起こって、ＣＰＵがストップ（リセット）しても支障が生じないように、ＥＥＰＲＯＭに温度情報を記録しておき、その記録情報から演算を開始したり、異常から復帰時の温度推定の場合は、初期値を予め決められた温度から演算するようにしても良い。これは、温度が高いときに異常が起こった場合、推定値が低いところから始まって大電流を流してしまうとリレーを破壊してしまったり、或いは推定値が高いところから始めて電流制限を余計にかけることで、暫く必要なアシスト力が出ない（ハンドルが重い）ということにならないようにするためである。
なお、上述の各実施形態では３相ブラシレスＤＣモータについて説明しているが、他の相数についても同様に適用できる。
１ 操向ハンドル（ステアリングホイール）
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
２０ モータ（ブラシレスＤＣモータ）
１００ コントロールユニット
１０１ 操舵補助指令値演算部
１０２ 最大出力制限部
１０４ 電流制御部
１０５ ＰＷＭ制御部
１０６ モータ駆動回路
１０７ モータ電流検出回路
１１０ コイル電流制御部
１１１Ａ，１１１Ｂ モータリレー
１１２Ａ Ａ相モータ電流検出回路
１１２Ｃ Ｃ相モータ電流検出回路
１２０ 各相毎電流積算部
１２１ 最大値選択部
１２３、１２３Ａ リレーバネ部温度算出部
１３０、１３０Ａ リレーコイル部温度算出部
１４０ 基板温度センサ
１５０、３１０ モータ電流制御部
２００ 電磁式リレー（モータリレー）
２０１ リレーコイル部
２０２ リレーバネ部
２０３ コネクタ
２１０，２１１ 接点
３００ 操舵状態検出部
３２０ ロータ位置検出センサ
本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、スイッチンッグ素子で構成されるモータ駆動回路を介してモータをＰＷＭ駆動して操舵系をアシスト制御すると共に、前記モータ駆動回路と前記モータの間にモータリレーが介挿されている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータリレーのリレーバネ部の温度を推定するリレーバネ部温度推定部と、前記リレーバネ部温度推定部で推定されたリレーバネ部温度推定値を所定温度と比較する比較部と、前記比較部の比較結果に従って前記モータリレーを流れるモータ電流を減少又は増加するモータ電流制御部と、前記モータリレーを装着する基板の温度を検出する基板温度センサとを具備し、前記リレーバネ部温度推定部が、前記モータの各相電流検出値を積算する各相毎電流積算部と、前記各相電流検出値の積算値の最大値を選択する最大値選択部と、前記最大値及びリレーコイル部温度推定値の加算値に基づいてリレーバネ部温度を算出するリレーバネ部温度算出部と、前記基板温度及び前記リレーバネ部温度を加算して前記リレーバネ部温度推定値を出力する加算部とで構成されていることにより、或いは前記モータリレーのリレーバネ部の温度を推定するリレーバネ部温度推定部と、前記リレーコイル部温度推定部で推定されたリレーコイル部温度推定値を所定温度と比較する比較部と、前記比較部の比較結果に従って前記モータリレーを流れるモータ電流を減少又は増加するモータ電流制御部と、前記モータリレーを装着する基板の温度を検出する基板温度センサとを具備し、前記リレーコイル部温度推定部が、前記モータの各相電流検出値を積算する各相毎電流積算部と、前記各相電流検出値の積算値の最大値を選択する最大値選択部と、前記最大値及び前記リレーバネ部温度推定値の加算値に基づいてリレーコイル部温度を算出するリレーコイル部温度算出部と、前記基板温度及び前記リレーコイル部温度を加算して前記リレーコイル部温度推定値を出力する加算部とで構成されていることにより達成される。
本発明の上記目的は、前記モータ電流の減少を徐々に行い、前記モータ電流の増加を迅速に行うようになっていることにより、或いは前記モータが３相のブラシレスＤＣモータであり、前記モータリレーが電磁式リレーであることにより、或いは前記モータ電流の減少率を通常時の１／２とし、増加率を２倍とすることにより、より効果的に達成される。
リレーバネ部２０２の詳細は図７に示すように、リレーコイル部２０１の導通片２０１Ｍの下側表面に半球状の接点２１０が設けられており、底辺部には弾性導電体で成るバネ片２０２Ｍが配置されると共に、バネ片２０２Ｍの上側表面に半球状の接点２１１が接点２１０と対向するように設けられている。そして、図８に示されたコイル電流制御部１１０からリレー電流が流されるとバネ片２０２Ｍが図の上方に吸引され、接点２１０及び２１１が接触することによってモータ電流が流される。
即ち、保舵状態が所定時間以上続いたという長時間保舵状態になると、モータリレーに大電流が連続で長時間に流れることになり、モータリレーの発熱量が過度に大きくなってしまうので、本発明（第１実施形態）では、このような長時間保舵状態を検出した場合に、運転手に違和感を与えないようにアシストを減らすことにより、つまり、図１０に示される特性のように、モータリレーに流れるモータ電流を徐々に減少させていくように制御する。これにより、ハンドル操舵の時間としては長時間とし、トルクを滑らかに変化させることで、操舵違和感を生じさせないようにしている。

Claims (12)

  1. 操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子で構成されるモータ駆動回路を介してモータをＰＷＭ駆動して操舵系をアシスト制御すると共に、モータ駆動回路と前記モータの間にモータリレーが介挿されている電動パワーステアリング装置において、
    操向ハンドルの操舵状態を検出し、長時間保舵状態と検出された時に長時間保舵信号を出力し、通常操舵状態と検出された時に通常操舵信号を出力する操舵状態検出部と、
    前記操舵状態検出部から出力された長時間保舵信号又は通常操舵信号に応じて、前記モータリレーを流れるモータ電流を制御するためのモータ電流制御値を決定するモータ電流制御部と、
    を具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 前記モータリレーが電磁式リレーである請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
  3. 前記操舵状態検出部では、保舵状態であると検出された時点から所定時間が経過した時点での操舵状態を前記長時間保舵状態として検出する請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
  4. 前記長時間保舵信号が前記操舵状態検出部から前記モータ電流制御部に入力されると、前記モータ電流制御部を介して、前記長時間保舵信号に応じたモータ電流制御値により、前記モータ電流を所定の減少率に基づいてモータ電流減少時間内に最大制限目標値までに減少させるように制御し、
    前記通常操舵信号が前記操舵状態検出部から前記モータ電流制御部に入力されると、前記モータ電流制御部を介して、前記通常操舵信号に応じたモータ電流制御値により、前記最大制限目標値までに減少させたモータ電流を増加させて復帰するように制御する請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  5. 前記モータ電流の制御における増加率を通常時よりも大きくする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
  6. 前記モータが３相のブラシレスＤＣモータである請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  7. 操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子で構成されるモータ駆動回路を介してモータをＰＷＭ駆動して操舵系をアシスト制御すると共に、モータ駆動回路と前記モータの間にモータリレーが介挿されている電動パワーステアリング装置において、
    前記モータリレーのリレーバネ部若しくはリレーコイル部の温度を推定する温度推定部と、前記温度推定部で推定された温度推定値を所定温度と比較する比較部と、前記比較部の比較結果に従って前記モータリレーを流れるモータ電流を制御するモータ電流制御部とを具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  8. 前記モータが３相のブラシレスＤＣモータであり、前記モータリレーが電磁式リレーである請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
  9. 前記モータ電流の制御における減少率を通常時の１／２とし、増加率を２倍とする請求項７又は８に記載の電動パワーステアリング装置。
  10. 前記モータリレーを装着する基板の温度を検出する基板温度センサを具備し、前記基板温度を前記温度推定部に入力するようになっている請求項７乃至９のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  11. 前記温度推定部がリレーバネ部温度推定部であり、
    前記リレーバネ部温度推定部が、
    前記モータの各相電流検出値を積算する各相毎電流積算部と、前記各相電流検出値の積算値の最大値を選択する最大値選択部と、前記最大値及びリレーコイル部温度推定値の加算値に基づいてリレーバネ部温度を算出するリレーバネ部温度算出部と、前記基板温度及び前記リレーバネ部温度を加算して前記リレーバネ部温度推定値を出力する加算部とで構成されている請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置。
  12. 前記温度推定部がリレーコイル部温度推定部であり、
    前記リレーコイル部温度推定部が、
    前記モータの各相電流検出値を積算する各相毎電流積算部と、前記各相電流検出値の積算値の最大値を選択する最大値選択部と、前記最大値及びリレーバネ部温度推定値の加算値に基づいてリレーコイル部温度を算出するリレーコイル部温度算出部と、前記基板温度及び前記リレーコイル部温度を加算して前記リレーコイル部温度推定値を出力する加算部とで構成されている請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置。
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