WO2011090165A1 - 電動油圧式パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

電動油圧式パワーステアリング装置の制御装置 Download PDF

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WO2011090165A1
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electric motor
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speed
control device
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将人 久永
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富士通テン株式会社
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/065—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by specially adapted means for varying pressurised fluid supply based on need, e.g. on-demand, variable assist
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    • B62D5/061—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle provided with effort, steering lock, or end-of-stroke limiters

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an electrohydraulic power steering apparatus that generates hydraulic pressure to assist steering by an oil pump driven by an electric motor.
  • an electro-hydraulic power steering device that reduces the operating force of a steering wheel by rotating an oil pump with an electric motor and supplying hydraulic oil from the oil pump to a power cylinder is known.
  • Such an electrohydraulic power steering device is provided with a control device that controls the electric motor based on the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor and the steering angular velocity detected by the steering angular velocity sensor.
  • the control device is an electronic control unit that controls the rotation speed of the electric motor based on the vehicle speed and the steering angular velocity in order to change the assist force at the time of the steering operation according to the vehicle speed, and an inverter circuit for driving the electric motor A motor drive circuit is provided.
  • the electronic control unit is often installed in an engine room where the environmental temperature is high, and since it is necessary to supply a large current to the electric motor in order to drive the oil pump, a motor drive circuit is provided. There is a possibility that the heat generated by the constituent elements becomes large and the elements are thermally destroyed.
  • the oil pump load is maximum and the maximum current continues to flow to the electric motor.
  • the end contact state is a state in which a steering force is applied while the steering wheel has reached the mechanical operation limit.
  • problems such as an increase in parts cost and a space for installing the electronic control unit will occur.
  • the fuel consumption of the engine deteriorates to supplement the battery power consumed at that time.
  • a temperature sensor such as a thermistor is provided in the vicinity of the motor drive circuit, and the temperature rise of the element is monitored by the electronic control unit.
  • the monitored temperature exceeds a predetermined threshold temperature, the rotational speed of the electric motor is reduced or the upper limit is set. Measures such as limiting the number of revolutions are taken.
  • Patent Document 1 discloses a steering torque detecting means for detecting a steering torque applied to the steering system, and a steering assist force for the steering system.
  • a current control means for outputting a current command value for the motor based on the steering torque detection value of the steering torque detection means, and a current limiting means for limiting the current command value output from the current control means at the time of abnormality
  • a maximum turning angle steering state detecting means for detecting that the steering system has reached the maximum turning angle, a maximum turning angle is detected by the maximum turning angle steering state detecting means, and a steering torque detecting means is provided.
  • An electric power steering apparatus is proposed that includes current command value correction means for reducing the current command value calculated by the current control means when the detected steering torque detection value is equal to or greater than a predetermined value.
  • the electric power steering apparatus disclosed in Patent Document 1 described above is an expensive steering device in which the lower end portion of the steering shaft and the upper end portion of the pinion are connected by a torsion bar, and a steering torque sensor is disposed on the outer periphery thereof. It is a device that needs to be controlled based on a torque detection mechanism. In such an electro-hydraulic power steering apparatus that does not essentially require a steering torque detection mechanism, it is difficult to provide a steering torque detection mechanism solely for detecting the contact state.
  • an object of the present invention is to provide a control device capable of appropriately detecting a contact state without providing a new sensor in an existing electrohydraulic power steering device and suppressing an abnormal temperature rise in a drive circuit.
  • a control device for a power steering device that generates hydraulic pressure for assisting operation of a steering wheel of a vehicle by an oil pump driven by an electric motor,
  • Target rotational speed setting means for setting a target rotational speed of the electric motor based on a vehicle speed detected by a vehicle speed sensor and a steering angular speed of the steering wheel detected by a steering angular speed sensor;
  • Motor control means for controlling the electric motor so that the rotational speed of the electric motor becomes the target rotational speed;
  • the processing means monitors the driving load and the steering angular velocity of the electric motor, detects the end state of the steering wheel based on these, and performs a protective operation so as not to increase the target rotational speed of the electric motor. Therefore, the end contact state can be detected appropriately without providing a separate sensor, and an abnormal temperature rise in the motor drive circuit can be suppressed.
  • an electrohydraulic power steering apparatus 10 includes a steering shaft 12, a steering wheel 11 connected to one end side of the steering shaft 12, and a pinion gear 13 attached to the other end side of the steering shaft 12. And a rack shaft 14 on which a rack gear that meshes with the pinion gear 13 is formed.
  • the rack shaft 14 extends in the vehicle width direction, and both ends are connected to the steered wheels 16 via tie rods 15 (the right end is not shown).
  • the electrohydraulic power steering apparatus 10 further includes a power cylinder 20 including a piston 21 connected to the rack shaft 14 and a pair of cylinder chambers 22 and 23 formed by the piston 21.
  • a hydraulic control valve 26 is connected to the cylinder chambers 22 and 23 via oil supply passages 24 and 25.
  • the hydraulic control valve 26 is interposed in the oil circulation path 27.
  • the hydraulic oil stored in the reservoir tank 28 is pumped out by the oil pump 29. After the pumped hydraulic oil is discharged from the oil pump 29, the hydraulic oil is supplied to the hydraulic control valve 26 and returned to the reservoir tank 28 again. .
  • a synchronous electric motor M is provided as a drive source of the oil pump 29. When the oil pump 29 is driven, the hydraulic oil circulates through the oil circulation path 27, and when the oil pump 29 stops, the circulation of the hydraulic oil stops.
  • the opening degree of the hydraulic control valve 26 changes according to the direction and magnitude of torque applied to the steering shaft 12, and the supply state of hydraulic oil to the power cylinder 20 changes.
  • the piston 21 moves in any direction along the vehicle width direction to urge the movement of the rack shaft 14. Thereby, an auxiliary steering force is applied in the operation direction of the steering wheel 11.
  • the steering shaft 12 is provided with a rotary encoder as a steering angular velocity sensor 8 that detects an operation speed and an operation direction of the steering wheel 11.
  • the operation speed and the operation direction of the steering wheel 11 can be discriminated based on the frequency and phase difference between the two-phase signals A and B output from the rotary encoder.
  • the electrohydraulic power steering control apparatus 1 (hereinafter referred to as “electronic control unit 1”) that drives and controls the electric motor M to generate hydraulic pressure that assists steering by the oil pump 29. .) Is incorporated.
  • the electronic control unit 1 includes a microcomputer 2 having a CPU, a ROM, and a RAM, and a peripheral circuit for input / output.
  • a motor drive circuit 3 composed of a three-phase inverter circuit for driving the electric motor M, a pre-driver 4 provided between the microcomputer 2 and the motor drive circuit 3, and a signal required for control are input.
  • An input circuit provided with a buffer is included.
  • the microcomputer 2 includes a pulse signal from a rotational position sensor 5 that is a Hall element that detects the rotor position of the electric motor M, a temperature signal from a temperature sensor 6 such as a thermistor that detects the temperature of the motor drive circuit 3, and the electric motor M.
  • a current signal from the current sensor 7 for detecting the current flowing in the vehicle, a steering angular velocity signal from the steering angular velocity sensor 8, a vehicle speed signal from the vehicle speed sensor, a signal from the engine speed sensor, and the like are input to the control signal to the pre-driver 4. And output control signals to the display device.
  • a fuse 9 is provided on the power supply line from the battery to the motor drive circuit 3.
  • the current sensor 7 includes a resistor connected between the motor drive circuit 3 and the ground, and an amplifier circuit that amplifies the voltage across the resistor, and the value of the current flowing through the electric motor M via the motor drive circuit 3 is electronically controlled.
  • the unit 1 is input.
  • the electro-hydraulic power steering apparatus 1 is sensitive to changes in the axle reaction force caused by the frictional force generated between the road surface and the steered wheels 16 and the opening of the hydraulic control valve 26 during steering via the steering wheel 11. Due to the accompanying resistance of the oil passage, the pressure oil supplied to the cylinder chamber varies and the assist force varies.
  • the electronic control unit 1 feedback-controls the rotational speed of the electric motor M to the target rotational speed in order to suppress this fluctuation.
  • the electronic control unit 1 uses the electric motor M based on the engine speed, the vehicle speed, the steering angular velocity, the rotational position of the electric motor M, the temperature of the motor drive circuit 3, and the current flowing through the electric motor M input via the input circuit.
  • a control signal that is pulse width modulated with a predetermined duty ratio is output to the pre-driver 4 so that the number of rotations becomes a predetermined target rotation number.
  • the pre-driver 4 drives the switching elements constituting the motor drive circuit (inverter circuit) 3 to supply current to the U, V, and W phases of the electric motor M.
  • the oil pump 26 is driven and hydraulic oil is circulated and supplied to the oil circulation path 27.
  • FIG. 3 shows a plurality of functional blocks realized by the microcomputer 2 of the electronic control unit 1. These functional blocks are embodied by a control program stored in the ROM and a CPU that executes the control program.
  • control map information (illustrated in the lower left part of FIG. 2) indicating the relationship between the vehicle speed, the steering angular speed, and the target rotational speed of the electric motor with respect to the vehicle speed.
  • the rotational speed calculation unit 2A sets the target rotational speed of the electric motor M based on the vehicle speed, the steering angular speed, and the control map information stored in the ROM.
  • the rotation speed detector 2E calculates the current rotation speed of the rotor based on the position signal from the rotation position sensor 5.
  • the feedback control unit 2B calculates an operation amount for the electric motor M by performing, for example, PID calculation so that a deviation between the target rotation speed and the current rotation speed becomes small.
  • the duty converter 2C generates a PWM modulated pulse signal based on the calculated operation amount. Based on the duty ratio of the pulse signal and the rotational position of the rotor detected by the rotational position sensor 5, the output processing unit 2D applies the application timing of the current supplied to each phase of the electric motor M, that is, the motor. A signal for controlling the on or off timing for the switching element of the drive circuit (inverter circuit) 3 is output.
  • the failure diagnosis unit 2F monitors the rotation number calculated by the rotation number detection unit 2E, the ambient temperature of the motor drive circuit 3, the current flowing through the electric motor M, and the voltage applied to the electric motor M, thereby rotating the electric motor M. If the temperature of the motor drive circuit 3 exceeds the threshold temperature stored in advance in the ROM, an abnormally high temperature signal is output to the rotational speed calculation unit 2A, and the electric motor M When an abnormality is detected such that the rotational speed greatly deviates from the target rotational speed, a control signal for notifying the display device of the abnormal state is output.
  • a lower fail-safe rotation speed is set as the target rotation speed.
  • the rotational speed calculation unit 2A sets the target rotational speed of the electric motor based on the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor and the steering angular speed detected by the steering angular speed sensor, and the motor drive circuit detected by the temperature sensor. When the temperature exceeds the threshold temperature, it functions as a target rotational speed setting means for maintaining or decreasing the target rotational speed.
  • the feedback control unit 2B, the duty conversion unit 2C, the output processing unit 2D, and the rotation speed detection unit 2E function as a motor control unit that performs feedback control of the electric motor M so that the rotation speed of the electric motor becomes the target rotation speed. .
  • the electronic control unit 1 determines that the engine speed becomes higher than a predetermined idling speed (for example, 600 rpm) based on the input from the engine speed sensor.
  • the drive control of the electric motor M is started in order to start assist control for the steering operation. That is, the motor control means feedback-controls the electric motor M so that the target rotational speed set by the target rotational speed setting means is obtained. Then, when the engine speed decreases below the idling speed, the electric motor M is controlled to stop.
  • the failure diagnosis unit 2F has a state in which the drive current value of the electric motor M detected by the current sensor 7 exceeds a predetermined threshold current and the steering angular velocity is lower than the predetermined threshold angular velocity.
  • the target rotation speed protection process maintains or decreases (does not increase) the target rotational speed before the temperature of the motor drive circuit exceeds the threshold temperature. It is configured to function as a processing means for performing (protection operation in the present invention). That is, the drive current value of the electric motor M is captured as the drive load of the electric motor M.
  • the processing means further calculates the absolute steering amount based on the steering angular velocity, and when the estimated state is estimated based on the calculated absolute steering amount, sets the determination reference time to a second reference time shorter than the first reference time.
  • the processing means is configured to determine whether the end application state is based on the absolute steering angle.
  • the determination reference time is set to a second reference time shorter than the first reference time.
  • an electronic control unit for preventing a skid of a vehicle when mounted, it is necessary to control the attitude of the vehicle based on the absolute steering angle. It is configured so that corners can be detected. In such a case, by receiving an absolute steering angle transmitted from the electronic control unit for preventing skidding via a vehicle network such as CAN, the end-contact protection can be performed more quickly.
  • the first reference time and the second reference time set as the determination reference time are values that are set as appropriate.
  • the first reference time is a few seconds (specifically, 3 seconds)
  • the second reference time is a number. It can be set to 100 msec (specifically, 500 msec). Further, the second reference time may be set to 0.
  • the processing means cancels the determination of the end contact state when the steering angular velocity changes to a threshold angular velocity or more while controlling the electric motor M in a state where the target rotational speed is maintained or decreased after the end contact state is determined.
  • the target rotational speed is returned to the normal value set by the target rotational speed setting means, that is, the end-to-end protection process is terminated.
  • the assist force is quickly restored.
  • the processing means executes the end contact determination process only when the vehicle speed is lower than a predetermined vehicle speed threshold, and the vehicle speed changes to the vehicle speed threshold or more in a state where the end rotational state is determined and the target rotational speed is maintained or decreased. Then, the determination of the contact state is canceled, and the target rotational speed is returned to the normal value set by the target rotational speed setting means.
  • the end contact state is highly likely to occur when the vehicle speed is relatively low, such as in a garage, and rarely occurs during normal driving.Therefore, the end contact determination is activated only when the vehicle speed is lower than the predetermined vehicle speed threshold. Therefore, the accuracy of determining the contact state can be increased.
  • FIG. 4 shows a main flow of electric motor control executed by the electronic control unit 1.
  • the flow is repeatedly executed at a predetermined interval, for example, 1 msec interval.
  • an end contact determination process is executed by the failure diagnosis unit 2F, and it is determined whether or not the end contact state is such that the steering wheel 11 is steered to the gear end of the rack shaft 14 by a user's operation and further a steering force is applied.
  • SA1 if it is determined that it is not in the abutting state (No in SA1), the rotation speed calculation unit 2A calculates the target rotation speed at the normal time based on the vehicle speed, the steering angular velocity, and the control map information (SA2). If it is determined that the end contact state is reached (Yes in SA1), the target rotational speed at the end contact is calculated (SA9).
  • the rotational speed calculated in step SA2 or SA9 is stored in the RAM as the target rotational speed (SA3).
  • the target rotational speed at the time of the end contact is set to the minimum rotational speed necessary for driving the oil pump 29, for example, about 1000 rpm.
  • the current rotational speed of the electric motor M is calculated by the rotational speed detector 2E (SA4), and the difference between the target rotational speed stored in the RAM and the current rotational speed is calculated by the feedback controller 2B (SA5). Based on this, a feedback operation amount for controlling the electric motor M to the target rotational speed is calculated by, for example, PID calculation or the like (SA6).
  • a PWM signal in which the duty ratio is adjusted based on the feedback operation amount is generated by the duty converter 2C (SA7), and a drive signal corresponding to each phase of the electric motor M is output from the PWM signal to the rotor by the output processor 2D. Is output to the pre-driver 4 at a predetermined timing based on the rotation position.
  • FIG. 5 shows details of the end contact determination in step SA1 of FIG.
  • the two-phase pulse signal from the steering angular velocity sensor 8 can be used to determine the operation speed and direction of the steering wheel 11 to grasp the steering state, but the absolute absolute steering angle cannot be grasped.
  • the estimation processing of the absolute steering angle of the two systems is executed.
  • absolute steering angle estimation processing of the first system absolute steering angle initialization processing is executed in step SB1, and absolute steering angle estimation processing is executed in step SB2.
  • step SB3 reception setting processing of the absolute steering angle detected by another electronic control unit is executed. This process will be described in detail with reference to FIG.
  • the processing after step SB4 is end contact determination processing including the case where the absolute steering angle cannot be estimated in steps SB1 to SB3.
  • a predetermined vehicle speed threshold value it is determined whether or not the vehicle speed is lower than a predetermined vehicle speed threshold value. If the vehicle speed is higher than the vehicle speed threshold value, it is determined that the vehicle is not in the applied state (No in SB4), and the normal state or the applied state is changed to the normal state. It is determined that it has returned to (SB12). Since the end contact state is usually generated when a large steering operation is performed, for example, when entering a garage, the vehicle speed threshold is set to a value sufficient to detect the low speed state at that time, for example, about 4 km / h. ing.
  • the steering direction and the steering speed are calculated based on the two-phase pulse signal input from the steering angular velocity sensor 8 (SB6).
  • the steering direction is determined based on the phase difference between the two phases, and the steering speed is calculated from the frequency of the pulse signal.
  • step SB7 it is determined whether or not the calculated motor current is larger than a predetermined threshold current and the calculated steering angular velocity is lower than a predetermined steering threshold angular velocity.
  • the threshold current is set to, for example, a current value that is 80% of the maximum current value
  • the steering threshold angular speed is set to, for example, a steering angular speed that is several percent of the maximum steering angular speed.
  • the end contact determination counter whose initial value is reset to zero is incremented (SB8).
  • the end contact threshold value is set (SB9), and it is determined whether the value of the end contact determination counter is larger than a predetermined end contact threshold value (SB10).
  • SB7 it is determined that the normal state or the contact state has returned to the normal state (SB12).
  • step SB10 it is determined whether or not the duration is longer than the reference time.
  • the end contact threshold value set in step SB9 is the case where the absolute rudder angle estimated in step SB2 becomes a rudder angle corresponding to the end contact state (when an estimated end contact state flag to be described later is set), and When the absolute rudder angle obtained by receiving the absolute rudder angle transmitted from the other electronic control unit in step SB3 becomes the rudder angle corresponding to the end contact state (when the receiving end contact state flag described later is set) ) Is set to a value corresponding to the second reference time as the determination reference time, and in other cases, a value corresponding to the first reference time longer than the second reference time is set as the determination reference time.
  • the “corresponding value” is a value obtained by dividing each determination reference time by the execution period of the main flow.
  • the failure diagnosis unit 2F determines that the temperature of the motor drive circuit 3 detected by the temperature sensor 8 has exceeded a predetermined threshold temperature during the end contact determination.
  • the target rotational speed set by the rotational speed calculation unit 2A is limited to the upper limit rotational speed set to a value lower than the target rotational speed calculated based on the control map or the like. It is good also as a structure by which a target rotation speed is maintained.
  • the processing means when the drive current value of the electric motor detected by the current sensor exceeds a predetermined threshold current and the state where the steering angular velocity is lower than the predetermined threshold angular velocity continues for the determination reference time set as the first reference time, It is configured to maintain or decrease the target rotational speed, and is configured to set the determination reference time to a second reference time shorter than the first reference time when it is estimated that the contact state is based on the absolute steering amount.
  • step SB1 The absolute steering angle initialization process in step SB1 will be described.
  • the vehicle speed is higher than the vehicle speed threshold value
  • the steering angular velocity is lower than the steering threshold angular velocity
  • the motor current is smaller than the threshold current value
  • the vehicle travels straight ahead. Is determined to be high (Yes in SC1), the straight-ahead determination counter is incremented (SC2), and if any of the conditions is not satisfied (No in SC1), the value of the straight-ahead determination counter is reset ( SC5).
  • step SC3 the value of the straight-ahead determination counter is compared with a predetermined straight-ahead determination threshold, and if it is determined that the value of the straight-ahead determination counter is larger than the straight-ahead determination threshold, it is determined that the vehicle is in a straight-ahead running state and stored in the RAM.
  • the stored estimated absolute rudder angle is set to an initial value of 0 degrees (SC4).
  • the steering angular velocity is lower than the above-described steering threshold angular velocity, and the motor current is smaller than the above-described threshold current, a straight-ahead state is entered. It is determined that there is, and the estimated absolute steering angle is set to an initial value.
  • step SB2 The absolute rudder angle estimation process in step SB2 will be described.
  • an estimated absolute rudder angle integration process is performed in which the product of the steering angular velocity detected by the steering angular velocity sensor 8 and a predetermined measurement time is added to the estimated absolute rudder angle after being initialized in step SC4. This is executed (SD1), and the steering angle by the steering operation is accumulated from the straight traveling state.
  • the product of the steering angular velocity and the predetermined measurement time is calculated as a positive value.
  • the product of the steering angular velocity and the predetermined measurement time is negative. It is calculated as a value, and the absolute steering angle is estimated by cumulatively adding these values to the estimated absolute steering angle.
  • step SD2 it is determined whether or not the accumulated absolute value of the estimated absolute rudder angle is larger than the estimated end-pointing rudder angle threshold value, and the absolute value of the estimated absolute rudder angle is determined as the estimated end-pointing rudder angle threshold value (present invention). Is greater than (the threshold angle in) (Yes in SD2), the estimated end contact state flag is set (SD3), and the absolute value of the estimated absolute rudder angle is less than or equal to the estimated end strut angle threshold ( No in SD2), the estimated contact state flag is reset (SD4).
  • the absolute steering angle reception setting process in step SB3 will be described.
  • an absolute steering angle transmitted from another electronic control unit for example, an electronic control unit for preventing skidding
  • a vehicle communication network such as CAN (SE1)
  • the received absolute steering angle It is determined whether or not the absolute value of the absolute reception rudder angle
  • the reception end contact steering angle threshold value threshold angle in the present invention
  • the receiving end contact state flag is set (SE3), and if the absolute value of the absolute reception rudder angle is less than or equal to the receiving end strut angle threshold (No in SE2), the receiving end The contact state flag is reset (SE4).
  • the estimated end contact steering angle threshold value and the reception end contact steering angle threshold value are set to 95% of the absolute steering angle at which the end contact state is set, they are not limited to these values.
  • any physical value other than the drive current value can be used as long as it is a physical value that can capture the drive load of the electric motor. It may be a value. For example, it may be captured by the driving torque of the electric motor instead of the driving current value, or may be captured by the power consumption of the electric motor.
  • the drive load of the electric motor may be captured by the duty ratio of the PWM signal for controlling the electric motor.
  • whether or not the duty ratio of the PWM signal exceeds a predetermined duty threshold may be used as a determination factor.
  • the same control as described with reference to FIGS. 4 to 8 is executed, and the process relating to the drive current value may be replaced with the process relating to the duty ratio of the PWM signal.
  • the threshold duty ratio may be set as appropriate, for example, a value between 95% and 100%.
  • the absolute steering angle is estimated by receiving the absolute steering angle detected by the resolver from the electronic control unit for preventing skid in the absolute steering angle reception setting process.
  • the absolute steering angle is not necessarily limited to the absolute steering angle detected by the resolver, and other physical values may be received to estimate the absolute steering angle. For example, a lateral acceleration sensor value, a yaw rate sensor value, or the like can be used.
  • the target rotational speed of the electric motor at the time of the end contact is set to the minimum rotational speed necessary for driving the oil pump 29, for example, about 1000 rpm. Based on this, the target rotational speed of the electric motor at the time of end contact may be variably set.
  • the higher the temperature detected by the temperature sensor the lower the target rotational speed at the end contact determination, continuously or stepwise, so that the temperature increase at the end contact can be effectively suppressed.
  • the reference time is variable based on the temperature detected by the temperature sensor. May be set.
  • the end contact control can be executed more reliably before the temperature of the motor drive circuit exceeds the threshold temperature. This is because it can be determined that the contact state is earlier as the temperature detected by the temperature sensor approaches the threshold temperature.
  • control program is configured so that the processing unit is realized as one function of the failure diagnosis unit 2F has been described, but the processing unit is configured as a functional block different from the failure diagnosis unit 2F. It may be the case.

Abstract

　電動モータで駆動するオイルポンプにより車両のステアリングホイールの操作を補助する油圧を発生させるパワーステアリング装置の制御装置は、目標回転数設定手段と、モータ制御手段と、処理手段を備える。目標回転数設定手段は、車速センサで検知される前記車両の車速と操舵角速度センサで検知される前記ステアリングホイールの操舵角速度に基づいて前記電動モータの目標回転数を設定する。モータ制御手段は、　前記電動モータの回転数が前記目標回転数となるように前記電動モータを制御する。処理手段は、　前記電動モータの駆動負荷が閾値負荷を超え、且つ、前記操舵角速度が閾値角速度より低い状態が成立している時間が閾値時間に達すると、前記ステアリングホイールが機械的操作限界に達していながら操舵力が加えられている端当て状態を検出して、前記目標回転数設定手段に前記目標回転数を上昇させないようにする保護動作を行なう。

Description

電動油圧式パワーステアリング装置の制御装置
　本発明は、電動モータで駆動するオイルポンプにより操舵を補助する油圧を発生させる電動油圧式パワーステアリング装置の制御装置に関する。
　従来から、電動モータによりオイルポンプを回転させ、オイルポンプからパワーシリンダに作動油を供給することで、ステアリングホイールの操作力を軽減させる電動油圧式パワーステアリング装置が知られている。
　このような電動油圧式パワーステアリング装置には、車速センサで検知される車速と操舵角速度センサで検知される操舵角速度に基づいて電動モータを制御する制御装置が備えられている。
　制御装置は、車速に応じてステアリング操作時のアシスト力を変化させるために、車速と操舵角速度に基づいて電動モータの回転数を制御する電子制御ユニットであり、電動モータを駆動するためのインバータ回路でなるモータ駆動回路を備えている。
　当該電子制御ユニットは、環境温度が高温になるエンジンルーム内に設置される場合が多く、また、オイルポンプを駆動するために電動モータに大電流を通電する必要があることから、モータ駆動回路を構成する素子の発熱が大きくなり、素子の熱破壊を招く虞があった。
　特にステアリングホイールの操作によりラックギアのギアエンドまで操舵され、さらに操舵力が加えられている端当て状態では、オイルポンプの負荷が最大となり、電動モータに最大電流が流れ続けるため、モータ駆動回路の発熱が非常に大きくなる。端当て状態は、ステアリングホイールが機械的操作限界に達していながら操舵力が加えられている状態であるとも言える。このような状況に対処すべく、モータ駆動回路に大型のヒートシンクを取り付け、耐熱温度の高い高価なスイッチング素子を用いると、部品コストの増大や、電子制御ユニットの設置スペース確保といった問題が発生するばかりか、その際に消費されるバッテリの電力を補うためにエンジンの燃費が悪化するという二次的な問題も発生する。
　そこで、モータ駆動回路の近傍にサーミスタ等の温度センサを備えて、電子制御ユニットにより素子の温度上昇を監視し、監視温度が所定の閾値温度を超えると電動モータの回転数を低下させ、或いは上限回転数を制限する等の対策が講じられている。
　しかし、素子の温度上昇により電動モータの回転数を低下させ、或いは上限回転数を制限すると、素子温度が低下するまで最大能力で電動モータを駆動することができなくなり、その後のステアリング操作時にアシスト力が低下してステアリングの操作性能が低下するという問題が発生する。
　また、端当て状態ではそれ以上ラック軸が移動できないにも拘らず電動モータを駆動して負荷を掛け続けるため、ラック軸やコラム軸に過負荷がかかり、機械的に破損を招く虞があるという問題もあった。
　電動式パワーステアリング装置でも同様の問題がある。この問題を解決するために、日本国特許出願公開１１－１２９９２５号公報（特許文献１）には、操舵系に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵系に対して操舵補助力を付加する電動機と、操舵トルク検出手段の操舵トルク検出値に基づいて電動機に対する電流指令値を出力する電流制御手段と、電流制御手段から出力される電流指令値を異常時に制限する電流制限手段とを備え、操舵系が最大転舵角に達したことを検出する最大転舵角操舵状態検出手段と、最大転舵角操舵状態検出手段で最大転舵角を検出し、且つ操舵トルク検出手段で検出した操舵トルク検出値が所定値以上であるときに電流制御手段で算出された電流指令値を低下させる電流指令値補正手段とを備えた電動式パワーステアリング装置が提案されている。
　しかし、上述した特許文献１に開示された電動式パワーステアリング装置は、本来的にステアリング軸の下端部とピニオンの上端部をトーションバーで連結し、その外周に操舵トルクセンサを配置した高価な操舵トルク検出機構に基づいて制御する必要がある装置である。このような、本来操舵トルク検出機構を必須としない電動油圧式パワーステアリング装置に、専ら端当て状態を検知するためだけに操舵トルク検出機構を設けるのはコスト的に困難であった。
　本発明の目的は、上述した問題に鑑み、既存の電動油圧式パワーステアリング装置に新たなセンサを備えることなく適切に端当て状態を検知して、駆動回路の異常な温度上昇を抑制できる制御装置を提供する点にある。
　上述の目的を達成するため、本発明によれば、電動モータで駆動するオイルポンプにより車両のステアリングホイールの操作を補助する油圧を発生させるパワーステアリング装置の制御装置であって、
　車速センサで検知される前記車両の車速と操舵角速度センサで検知される前記ステアリングホイールの操舵角速度に基づいて前記電動モータの目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
　前記電動モータの回転数が前記目標回転数となるように前記電動モータを制御するモータ制御手段と、
　前記電動モータの駆動負荷が閾値負荷を超え、且つ、前記操舵角速度が閾値角速度より低い状態が成立している時間が閾値時間に達すると、前記ステアリングホイールが機械的操作限界に達していながら操舵力が加えられている端当て状態を検出して、前記目標回転数設定手段に前記目標回転数を上昇させないようにする保護動作を行なう処理手段と、
を備えている制御装置が提供される。
　上述の構成によれば、処理手段が電動モータの駆動負荷と操舵角速度を監視し、これらに基づいてステアリングホイールの端当て状態を検出し、電動モータの目標回転数を上昇させないように保護動作を行なうため、別途のセンサを備えずとも適切に端当て状態を検知することができ、モータ駆動回路の異常な温度上昇を抑制することができるようになる。
電動油圧式パワーステアリング装置の説明図である。 本発明に係る制御装置の一部を示す回路図である。 本発明に係る制御装置の一部を示す機能ブロック構成図である。 本発明に係る制御装置が行なう電動モータ制御を示すフローチャートである。 本発明に係る制御装置が行なう端当て判定処理を示すフローチャートである。 本発明に係る制御装置が行なう絶対舵角初期化処理を示すフローチャートである。 本発明に係る制御装置が行なう絶対舵角推定処理を示すフローチャートである。 本発明に係る制御装置が行なう絶対舵角受信処理を示すフローチャートである。
　添付の図面を参照しつつ、本発明に係る電動油圧式パワーステアリング装置の制御装置について以下詳細に説明する。
　図１に示すように、電動油圧式パワーステアリング装置１０は、ステアリング軸１２と、ステアリング軸１２の一端側に連結されたステアリングホイール１１と、ステアリング軸１２の他端側に取り付けられたピニオンギア１３と、ピニオンギア１３と噛合するラックギアが形成されたラック軸１４を備えている。ラック軸１４は車幅方向に延設され、両端部がタイロッド１５を介して転舵輪１６と連結されている（右端部は図示を省略している）。
　ステアリングホイール１１が操作され、その回転力がステアリング軸１２に伝達されると、その先端部のピニオンギア１３が回転し、これに伴ってラック軸１４が車幅方向に移動する。その結果、ラック軸１４の移動がタイロッド１５に伝達され、左右の転舵輪１６の向きが変わる。
　さらに電動油圧式パワーステアリング装置１０は、ラック軸１４に連結されたピストン２１と、このピストン２１によって形成される一対のシリンダ室２２，２３を備えたパワーシリンダ２０を備えている。各シリンダ室２２，２３には、オイル供給路２４，２５を介して油圧制御弁２６が接続されている。
　油圧制御弁２６は、オイル循環路２７に介装されている。リザーバタンク２８に貯留されている作動油がオイルポンプ２９により汲み出され、この汲み出された作動油がオイルポンプ２９から吐出された後、油圧制御弁２６に供給され、再びリザーバタンク２８に戻る。オイルポンプ２９の駆動源として同期式の電動モータＭが設けられ、オイルポンプ２９が駆動されると作動油がオイル循環路２７を循環し、オイルポンプ２９が停止すると作動油の循環が停止する。
　ステアリング軸１２に加えられるトルクの方向および大きさに応じて油圧制御弁２６の開度が変化し、作動油のパワーシリンダ２０への供給状態が変化する。パワーシリンダ２０の何れかのシリンダ室２２，２３に作動油が供給されると、ピストン２１が車幅方向に沿って何れかの方向に移動して、ラック軸１４の移動を付勢する。これによりステアリングホイール１１の操作方向に補助的な操舵力が付与される。
　ステアリング軸１２には、ステアリングホイール１１の操作速度及び操作方向を検知する操舵角速度センサ８として、ロータリエンコーダが設けられている。ロータリエンコーダから出力されるＡ相、Ｂ相の二相の信号の周波数及び位相差により、ステアリングホイール１１の操作速度及び操作方向が判別可能になる。
　上述した電動油圧式パワーステアリング装置１０には、オイルポンプ２９により操舵を補助する油圧を発生させるべく、電動モータＭを駆動制御する電動油圧式パワーステアリング制御装置１（以下、「電子制御ユニット１」と記す。）が組み込まれている。
　図２に示すように、電子制御ユニット１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータ２と、入出力用の周辺回路を備えている。周辺回路には、電動モータＭを駆動する３相インバータ回路でなるモータ駆動回路３、マイクロコンピュータ２とモータ駆動回路３の間に設けられたプリドライバ４、制御に必要な信号を入力するためのバッファを備えた入力回路等が含まれる。
　マイクロコンピュータ２は、電動モータＭのロータ位置を検知するホール素子でなる回転位置センサ５からのパルス信号、モータ駆動回路３の温度を検知するサーミスタ等の温度センサ６からの温度信号、電動モータＭに流れる電流を検知する電流センサ７からの電流信号、操舵角速度センサ８からの操舵角速度信号、車速センサからの車速信号、エンジン回転数センサからの信号等が入力され、プリドライバ４への制御信号、表示装置への制御信号等を出力する。尚、バッテリからモータ駆動回路３への給電線にはヒューズ９が設けられている。
　電流センサ７は、モータ駆動回路３と接地間に接続された抵抗と、その抵抗の両端電圧を増幅する増幅回路で構成され、モータ駆動回路３を介して電動モータＭに流れる電流値が電子制御ユニット１に入力されるようになっている。
　電動油圧式パワーステアリング装置１には、ステアリングホイール１１を介した操舵時に、路面と転舵輪１６との間に発生する摩擦力に起因する車軸反力や、油圧制御弁２６の開度の変化に伴う油路の抵抗により、シリンダ室に供給される圧油が変動してアシスト力が変動するという特性がある。電子制御ユニット１は、この変動を抑制するべく電動モータＭの回転数を目標回転数にフィードバック制御する。
　電子制御ユニット１は、入力回路を介して入力されたエンジン回転数、車速、操舵角速度、電動モータＭの回転位置、モータ駆動回路３の温度、電動モータＭに流れる電流に基づいて、電動モータＭの回転数が所定の目標回転数となるように、所定のデューティ比でパルス幅変調した制御信号をプリドライバ４に出力する。プリドライバ４は当該制御信号に基づいてモータ駆動回路（インバータ回路）３を構成するスイッチング素子を駆動して電動モータＭのＵ，Ｖ，Ｗの各相に電流を供給する。その結果、オイルポンプ２６が駆動されて、作動油がオイル循環路２７に循環供給される。
　図３には、電子制御ユニット１のマイクロコンピュータ２により実現される複数の機能ブロックが示されている。これらの機能ブロックは、ＲＯＭに格納された制御プログラムと、制御プログラムを実行するＣＰＵにより具現化される。
　さらに、ＲＯＭには、車速と操舵角速度及び車速に対する電動モータの目標回転数の関係を示す制御マップ情報（図２の左下部に例示されている。）が格納されている。
　以下、各機能ブロックを説明する。回転数演算部２Ａは、車速と操舵角速度とＲＯＭに格納された制御マップ情報に基づいて電動モータＭの目標回転数を設定する。回転数検知部２Ｅは、回転位置センサ５からの位置信号に基づいてロータの現在の回転数を算出する。フィードバック制御部２Ｂは、目標回転数と現在の回転数の偏差が小さくなるように、例えばＰＩＤ演算して電動モータＭに対する操作量を算出する。
　デューティ変換部２Ｃは、算出された操作量に基づいてＰＷＭ変調したパルス信号を生成する。出力処理部２Ｄは、パルス信号のデューティ比と回転位置センサ５で検知されるロータの回転位置に基づいて、電動モータＭのＵ，Ｖ，Ｗの各相に供給する電流の印加タイミング、つまりモータ駆動回路（インバータ回路）３のスイッチング素子に対するオンまたはオフタイミングを制御する信号を出力する。
　故障診断部２Ｆは、回転数検知部２Ｅで算出された回転数、モータ駆動回路３の周辺温度、電動モータＭに流れる電流、電動モータＭへの印加電圧をモニタして、電動モータＭの回転状態やモータ駆動回路３の温度状態を監視し、モータ駆動回路３の温度が予めＲＯＭに記憶設定された閾値温度を超えると、回転数演算部２Ａに異常高温信号を出力し、電動モータＭの回転数が目標回転数から大きく逸脱するような異常を検知すると、表示装置に異常状態を報知させるための制御信号を出力する。
　故障診断部２Ｆから異常高温信号が入力された回転数演算部２Ａは、異常高温信号が解除されるまでの間、車速と操舵角速度と制御マップ情報に基づいて設定した電動モータＭの目標回転数よりも低いフェールセーフ用の回転数を目標回転数として設定する。
　つまり、回転数演算部２Ａは、車速センサで検知される車速と操舵角速度センサで検知される操舵角速度に基づいて電動モータの目標回転数を設定するとともに、温度センサで検知されるモータ駆動回路の温度が閾値温度を超えると目標回転数を維持または低下させる目標回転数設定手段として機能する。
　また、フィードバック制御部２Ｂ、デューティ変換部２Ｃ、出力処理部２Ｄ及び回転数検知部２Ｅは、電動モータの回転数が目標回転数となるように電動モータＭをフィードバック制御するモータ制御手段として機能する。
　イグニッションスイッチがオンされてエンジンが始動されると、電子制御ユニット１は、エンジン回転数センサからの入力に基づいて、エンジン回転数が所定のアイドリング回転数（例えば６００ｒｐｍ）より高回転になると、ユーザによるステアリング操作に対するアシスト制御を開始すべく電動モータＭの駆動制御を開始する。つまり、モータ制御手段は目標回転数設定手段で設定された目標回転数となるように、電動モータＭをフィードバック制御する。そして、エンジン回転数がアイドリング回転数以下に低下すると電動モータＭを停止制御する。
　ユーザによるステアリングホイール１１の操作によりラック軸１４のギアエンドまで操舵され、さらに操舵力が加えられている端当て状態では、オイルポンプ２９の負荷が最大となり、電動モータＭに最大電流が流れ続けるため、モータ駆動回路３の発熱が非常に大きくなる。
　このような状況に対処すべく、故障診断部２Ｆは、電流センサ７で検知される電動モータＭの駆動電流値が所定の閾値電流を超え、且つ、操舵角速度が所定の閾値角速度より低い状態が第１基準時間に設定した判定基準時間（本発明における閾値時間）継続すると、モータ駆動回路の温度が閾値温度を超える前に、目標回転数を維持または低下させる（上昇させない）端当て時保護処理（本発明における保護動作）を行なう処理手段として機能するように構成されている。つまり、電動モータＭの駆動電流値を電動モータＭの駆動負荷として捕捉している。
　処理手段は、さらに操舵角速度に基づいて絶対操舵量を算出し、算出した絶対操舵量に基づいて端当て状態と推定すると、判定基準時間を第１基準時間より短い第２基準時間に設定することにより、より迅速に端当て状態と判定ができるように構成されている。
　また、当該処理手段は、舵角センサで検知された絶対舵角に基づいて車両を制御する他の電子制御ユニットから絶対舵角が入力される場合に、絶対舵角に基づいて端当て状態と推定すると、判定基準時間を第１基準時間より短い第２基準時間に設定するように構成されている。
　例えば、車両の横滑り防止用の電子制御ユニットが搭載されている場合には、絶対舵角に基づいて車両の姿勢を制御する必要があるため、ステアリング軸等にレゾルバ等のセンサを備え、絶対舵角が検知できるように構成されている。そのような場合に、横滑り防止用の電子制御ユニットからＣＡＮ等の車両ネットワークを介して送信される絶対舵角を受信することにより、より迅速に端当て保護ができるように構成されている。
　尚、判定基準時間として設定される第１基準時間、第２基準時間は適宜設定される値であり、例えば、第１基準時間を数秒（具体的には３秒）、第２基準時間を数百ｍｓｅｃ（具体的には５００ｍｓｅｃ）に設定することができる。また、第２基準時間を０に設定してもよい。
　そして処理手段は、端当て状態と判定後、目標回転数を維持または低下させた状態で電動モータＭを制御中に、操舵角速度が閾値角速度以上に変化すると、端当て状態との判定を解除して、目標回転数が目標回転数設定手段により設定された通常の値に復帰する、つまり端当て時保護処理を終了するように構成されている。これにより、端当て状態が解消されると迅速にアシスト力が復帰するようになる。
　さらに処理手段は、車速が所定の車速閾値よりも低い場合に限り端当て判定処理を実行し、端当て状態と判定して目標回転数を維持または低下させた状態で車速が車速閾値以上に変化すると、端当て状態との判定を解除して、目標回転数が目標回転数設定手段により設定された通常の値に復帰するように構成されている。端当て状態は、車庫入れ等、車速が比較的低い場合に発生する確率が高く、通常走行時には殆ど発生しないため、車速が所定の車速閾値よりも低い場合に限り端当て判定が作動することで、端当て状態の判定精度を高めることができる。
　以下、図４から図８のフローチャートに基づいて、電子制御ユニット１により実行される端当て保護処理の手順を説明する。
　図４には、電子制御ユニット１により実行される電動モータ制御のメインフローが示されている。当該フローは所定のインタバル、例えば１ｍｓｅｃのインタバルで繰り返し実行される。
　先ず、故障診断部２Ｆで端当て判定処理が実行され、ユーザによるステアリングホイール１１の操作によりラック軸１４のギアエンドまで操舵され、さらに操舵力が加えられている端当て状態であるか否かが判定され（ＳＡ１）、端当て状態でないと判定されると（ＳＡ１においてＮｏ）、回転数算出部２Ａで車速、操舵角速度及び制御マップ情報に基づいて通常時の目標回転数が算出され（ＳＡ２）、端当て状態であると判定されると（ＳＡ１においてＹｅｓ）、端当て時の目標回転数が算出される（ＳＡ９）。ステップＳＡ２またはＳＡ９で算出された回転数が、目標回転数としてＲＡＭに記憶される（ＳＡ３）。端当て時の目標回転数は、オイルポンプ２９を駆動するために必要な最低回転数、例えば１０００ｒｐｍ程度に設定される。
　回転数検知部２Ｅによって電動モータＭの現在の回転数が算出され（ＳＡ４）、フィードバック制御部２ＢによりＲＡＭに記憶された目標回転数と現在の回転数の差分が算出され（ＳＡ５）、差分に基づいて電動モータＭを目標回転数に制御するためのフィードバック操作量が、例えばＰＩＤ演算等により算出される（ＳＡ６）。
　次に、デューティ変換部２Ｃによってフィードバック操作量に基づいてデューティ比が調整されたＰＷＭ信号が生成され（ＳＡ７）、出力処理部２ＤでＰＷＭ信号から電動モータＭの各相に対応する駆動信号がロータの回転位置に基づく所定のタイミングでプリドライバ４へ出力される。
　図５には、図４のステップＳＡ１の端当て判定の詳細が示されている。操舵角速度センサ８からの二相のパルス信号により、ステアリングホイール１１の操作速度及び操作方向を判別して、操舵状態を把握できるが、正確な絶対舵角を把握することができないため、端当て判定時の精度を高めるため、二系統の絶対舵角の推定処理が実行される。一系統目の絶対舵角推定処理として、ステップＳＢ１では絶対舵角初期化処理が実行され、ステップＳＢ２では絶対舵角推定処理が実行される。これらの処理は図６及び図７の説明で詳述する。
　二系統目の絶対舵角推定処理として、ステップＳＢ３では、他の電子制御ユニットで検知された絶対舵角の受信設定処理が実行される。この処理は図８の説明で詳述する。
　ステップＳＢ４以下の処理は、ステップＳＢ１からＳＢ３の絶対舵角の推定ができない場合をも含めた端当て判定処理である。先ず、車速が所定の車速閾値より低いか否かが判定され、車速閾値よりも高い場合には、端当て状態にないと判定されて（ＳＢ４においてＮｏ）、通常状態または端当て状態から通常状態に復帰したと判定される（ＳＢ１２）。端当て状態は、通常大きなステアリング操作がされる車庫入れ等の際に発生するため、車速閾値はその際の低速状態を検知するのに十分な値に設定され、例えば４ｋｍ／ｈ程度に設定されている。
　車速が車速閾値よりも低い場合には、端当て状態に到る可能性があると判定されて（ＳＢ４においてＹｅｓ）、電動モータＭに供給されている電流が算出される（ＳＢ５）。ここでは、電流センサ７から入力される各相電流の瞬時値の直近の所定時間（具体的には数十ｍｓｅｃから数百ｍｓｅｃ）内の平均値が算出される。
　さらに、操舵角速度センサ８から入力される二相のパルス信号に基づいて、操舵方向と操舵速度が算出される（ＳＢ６）。操舵方向は二相の位相差に基づいて判別され、操舵速度はパルス信号の周波数により算出される。
　ステップＳＢ７では、算出されたモータ電流が所定の閾値電流より大きく、且つ、算出された操舵角速度が所定の操舵閾値角速度より低いか否かが判定される。閾値電流として、例えば最大電流値の８０％の電流値に設定され、操舵閾値角速度として、例えば最大操舵角速度の数％の操舵角速度に設定される。
　これらの条件を満たす場合には（ＳＢ７においてＹｅｓ）、初期値が零にリセットされた端当て判定カウンタがインクリメントされる（ＳＢ８）。次に、端当て閾値が設定され（ＳＢ９）、端当て判定カウンタの値が所定の端当て閾値より大きいか否かが判定される（ＳＢ１０）。これらの条件が満たされない場合には（ＳＢ７においてＮｏ）、通常状態または端当て状態から通常状態に復帰したと判定される（ＳＢ１２）。
　端当て判定カウンタの値が所定の端当て閾値より大きいと判定されると（ＳＢ１０においてＹｅｓ）、端当て状態と判定され（ＳＢ１１）、端当て判定カウンタの値が所定の端当て閾値以下と判定されると（ＳＢ１０においてＮｏ）、通常状態と判定され、端当て判定カウンタの値がリセットされる（ＳＢ１２）。
　端当て判定カウンタは、メインフローの実行周期でインクリメントされるため、メインフローが１ｍｓｅｃで繰り返される場合には、端当て判定カウンタの値×１ｍｓｅｃで、モータ電流が所定の閾値電流より大きく、且つ、操舵角速度が所定の操舵閾値角速度より低い状態の継続時間が計時されることになる。ステップＳＢ１０では、当該継続時間が基準時間より長いか否かが判定されるのである。
　ステップＳＢ９で設定される端当て閾値は、ステップＳＢ２で推定された絶対舵角が端当て状態に相当する舵角となった場合（後述する推定端当て状態フラグがセットされた場合）、及び、ステップＳＢ３で他の電子制御ユニットから送信された絶対舵角の受信により得られた絶対舵角が端当て状態に相当する舵角となった場合（後述する受信端当て状態フラグがセットされた場合）に判定基準時間として第２基準時間に相当する値が設定され、それ以外の場合には判定基準時間として第２基準時間より長い第１基準時間に相当する値が設定される。「相当する値」とは各判定基準時間をメインフローの実行周期で除した値である。
　尚、上述のメインフローには記載していないが、端当て判定中に故障診断部２Ｆにより、温度センサ８で検知されたモータ駆動回路３の温度が所定の閾値温度を超えたと判定されると、回転数演算部２Ａで設定される目標回転数が、制御マップ等に基づいて算出された目標回転数より低い値に設定された上限回転数に制限される。目標回転数が維持される構成としてもよい。
　処理手段は、電流センサで検知される電動モータの駆動電流値が所定の閾値電流を超え、且つ、操舵角速度が所定の閾値角速度より低い状態が第１基準時間に設定した判定基準時間継続すると、目標回転数を維持または低下させるように構成され、絶対操舵量に基づいて端当て状態と推定すると、判定基準時間を第１基準時間より短い第２基準時間に設定するように構成されている。
　ステップＳＢ１の絶対舵角初期化処理を説明する。図６に示すように、車速が上述した車速閾値より速く、操舵角速度が上述した操舵閾値角速度より低く、且つモータ電流が上述した閾値電流より小さい状態である場合には、車両が直進走行している確率が高いと判定して（ＳＣ１においてＹｅｓ）、直進判定カウンタをインクリメントし（ＳＣ２）、何れかの条件が満たされない場合には（ＳＣ１においてＮｏ）、直進判定カウンタの値がリセットされる（ＳＣ５）。
　ステップＳＣ３では、直進判定カウンタの値と所定の直進判定閾値が比較され、直進判定カウンタの値が直進判定閾値より大きいと判定されると、車両が直進走行状態であると判定されて、ＲＡＭに記憶される推定絶対舵角が初期値である０度に設定される（ＳＣ４）。
　つまり、車速が上述した車速閾値より速く、操舵角速度が上述した操舵閾値角速度より低く、且つモータ電流が上述した閾値電流より小さい状態である状態が直進判定閾値に相当する所定時間継続すると直進状態にあると判定して、推定絶対舵角を初期値に設定する。
　ステップＳＢ２の絶対舵角推定処理を説明する。図７に示すように、操舵角速度センサ８で検知される操舵角速度と所定の計測時間の積を、ステップＳＣ４で初期化された後の推定絶対舵角に加算処理する推定絶対舵角積分処理が実行され（ＳＤ１）、直進状態からステアリング操作による操舵角が累積される。
　例えば右方向へのステアリング操作がなされると操舵角速度と所定の計測時間の積が正の値として算出され、左方向へのステアリング操作がなされると操舵角速度と所定の計測時間の積が負の値として算出され、それらの値が推定絶対舵角に累積加算されることによって絶対舵角が推定される。
　ステップＳＤ２では、累積加算された推定絶対舵角の絶対値が推定端当て舵角閾値より大であるか否かが判定され、推定絶対舵角の絶対値が推定端当て舵角閾値（本発明における閾値角度）より大である場合には（ＳＤ２においてＹｅｓ）、推定端当て状態フラグがセットされ（ＳＤ３）、推定絶対舵角の絶対値が推定端当て舵角閾値以下である場合には（ＳＤ２においてＮｏ）、推定端当て状態フラグがリセットされる（ＳＤ４）。
　ステップＳＢ３の絶対舵角の受信設定処理を説明する。図８に示すように、他の電子制御ユニット、例えば横滑り防止用の電子制御ユニットからＣＡＮ等の車両通信ネットワークを介して送信される絶対舵角を受信すると（ＳＥ１）、受信した絶対舵角（絶対受信舵角）の絶対値が受信端当て舵角閾値（本発明における閾値角度）より大であるか否かが判定され、絶対受信舵角の絶対値が受信端当て舵角閾値より大である場合には（ＳＥ２においてＹｅｓ）、受信端当て状態フラグがセットされ（ＳＥ３）、絶対受信舵角の絶対値が受信端当て舵角閾値以下である場合には（ＳＥ２においてＮｏ）、受信端当て状態フラグがリセットされる（ＳＥ４）。
　尚、推定端当て舵角閾値及び受信端当て舵角閾値は、端当て状態となる絶対舵角の９５％の値に設定されているが、この値に限るものではない。
　上述した実施形態では、電動モータの駆動負荷を電動モータの駆動電流値で捕捉する態様を説明したが、電動モータの駆動負荷を捕捉することができる物理値であれば、駆動電流値以外の物理値であってもよい。例えば、駆動電流値に替えて電動モータの駆動トルクで捕捉してもよいし、電動モータの消費電力で捕捉してもよい。
　さらに、電動モータを制御するためのＰＷＭ信号のデューティ比で電動モータの駆動負荷を捕捉するようにしてもよい。この場合、端当て判定時に、ＰＷＭ信号のデューティ比が所定のデューティ閾値を超えるか否かを判定要素とすればよい。
　この場合にも、上述した図４から図８で説明したと同様の制御が実行されることは言うまでもなく、駆動電流値に関する処理をＰＷＭ信号のデューティ比に関する処理に置換すればよい。閾値デューティ比は適宜設定すればよく、例えば９５％から１００％の間の値に設定すればよい。
　上述した実施形態では、絶対舵角の受信設定処理で、レゾルバにより検知された絶対舵角を横滑り防止用の電子制御ユニットから受信して絶対舵角を推定する構成を説明したが、絶対舵角の受信設定処理で絶対舵角を推定する場合、必ずしもレゾルバにより検知された絶対舵角に限るものではなく、他の物理値を受信して絶対舵角を推定してもよい。例えば、横方向の加速度センサの値、ヨーレートセンサの値等を用いることができる。
　上述した実施形態では、端当て時の電動モータの目標回転数を、オイルポンプ２９を駆動するために必要な最低回転数、例えば１０００ｒｐｍ程度に設定する例を説明したが、温度センサによる検知温度に基づいて端当て時の電動モータの目標回転数を可変に設定するように構成してもよい。
　例えば、温度センサによる検知温度が高いほど端当て判定時の目標回転数を連続的または段階的に低く設定することにより、端当て時の温度上昇を効果的に抑制できるようになる。
　上述した実施形態では、端当て状態を判定するための基準時間として第１基準時間及び第２基準時間を固定時間に設定する例を説明したが、温度センサによる検知温度に基づいて基準時間を可変に設定してもよい。
　例えば、温度センサによる検知温度が高いほど、第１基準時間または第２基準時間が連続的または段階的に短くなるように可変に設定すれば、端当て時の温度上昇を効果的に抑制できるようになる。この場合、より確実にモータ駆動回路の温度が閾値温度を超える前に端当て制御を実行できるようになる。温度センサによる検知温度が閾値温度に近づくほど早く端当て状態と判定できるからである。
　上述した実施形態では、処理手段が故障診断部２Ｆの一機能として実現されるように制御プログラムが構成されている場合を説明したが、処理手段が故障診断部２Ｆとは異なる機能ブロックとして構成される場合であってもよい。
　尚、上述した各実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成、負荷閾値や閾値角速度等の各制御変数の閾値等を適用する電動油圧式パワーステアリング装置に応じて適宜変更設計できることは言うまでもない。
　本出願は、２０１０年１月２２日に提出された日本特許出願２０１０－０１１５２４に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (9)

  1. 　電動モータで駆動するオイルポンプにより車両のステアリングホイールの操作を補助する油圧を発生させるパワーステアリング装置の制御装置であって、
    　車速センサで検知される前記車両の車速と操舵角速度センサで検知される前記ステアリングホイールの操舵角速度に基づいて前記電動モータの目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
    　前記電動モータの回転数が前記目標回転数となるように前記電動モータを制御するモータ制御手段と、
    　前記電動モータの駆動負荷が閾値負荷を超え、且つ、前記操舵角速度が閾値角速度より低い状態が成立している時間が閾値時間に達すると、前記ステアリングホイールが機械的操作限界に達していながら操舵力が加えられている端当て状態を検出して、前記目標回転数設定手段に前記目標回転数を上昇させないようにする保護動作を行なう処理手段と、
    を備えている制御装置。
  2. 　前記処理手段は、前記端当て状態が検出されると前記目標回転数設定手段に前記目標回転数を低下させる請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記処理手段は、温度センサで検知されるモータ駆動回路の温度が閾値温度を超えると、前記目標回転数設定手段に前記目標回転数を低下させる請求項１または２に記載の制御装置。
  4. 　前記処理手段は、前記操舵角速度に基づいて絶対操舵角を算出し、該絶対操舵角が閾値角度を超えると前記端当て状態を検出し、
    　前記処理手段は、前記絶対操舵角に基づいて前記端当て状態が検出されると前記閾値時間を短くする請求項１から３の何れか１項に記載の制御装置。
  5. 　前記処理手段は、舵角センサで検知された絶対舵角に基づいて車両を制御する電子制御ユニットから入力される絶対舵角が閾値角度を超えると前記端当て状態を検出し、
    　前記処理手段は、前記絶対舵角に基づいて前記端当て状態が検出されると前記閾値時間を短くする請求項１から４の何れか１項に記載の制御装置。
  6. 　前記目標回転数設定手段は、前記保護動作中に前記操舵角速度が前記閾値角速度以上に変化すると、前記処理手段に前記保護動作を終了させる請求項１から５の何れか１項に記載の制御装置。
  7. 　前記処理手段は、前記車速が所定の閾値車速よりも低い場合に限り前記端当て状態の検出を行ない、
    　前記目標回転数設定手段は、前記保護動作中に前記車速が前記閾値車速以上に変化すると、前記処理手段に前記保護動作を終了させる請求項１から６の何れか１項に記載の制御装置。
  8. 　前記モータ制御手段は、前記電動モータをフィードバック制御し、
    　前記駆動負荷は、前記電動モータの駆動電流に関連付けられている請求項１から７の何れか１項に記載の制御装置。
  9. 　前記モータ制御手段は、前記電動モータをＰＷＭ制御し、
    　前記駆動負荷は、前記ＰＷＭ制御のデューティ比に関連付けられている請求項１から７の何れか１項に記載の制御装置。
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