JP4135437B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特にそのモータの出力を制御する電子制御回路の発熱状態等を監視する温度検出回路の異常を検出できる電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電動パワーステアリング装置は、操向ハンドルの操作によりステアリングシヤフトに発生する操舵トルクと車速を検出し、その検出信号に基づいてモータを駆動して操向ハンドルの操舵力を補助するものである。このような電動式パワーステアリング装置の制御は電子制御回路で実行されるが、その制御の概要は、トルクセンサで検出された操舵トルクと車速センサで検出された車速に基づいてモータに供給する電流の制御目標値である電流指令値を演算し、その演算結果に基づいてモータに供給する電流を制御する。
【０００３】
即ち、電子制御回路は、操向ハンドルが操作されて操舵トルクが発生しているときに、検出された車速が零あるいは低速の場合は大きな操舵補助力を供給し、検出された車速が速い場合は小さな操舵補助力を供給するように操向ハンドルの操舵力と車速に応じてモータに供給する電流を制御することで、走行状態に応じた最適の操舵補助力を与えることができる。
【０００４】
このような電子制御回路は、モータに供給する電流の制御目標値である電流指令値を演算するＣＰＵで構成される制御回路部と、その演算結果に基づいてモータに供給する電流を制御する複数の半導体素子から構成されるモータ駆動回路部とから構成され、両者を１枚の回路基板（プリント基板）上に配置して構成されたものがある。
【０００５】
また、電動パワーステアリング装置では、モータの過熱焼損を未然に防止するため、モータにサーミスタ等の温度検出素子を取付けて温度を検出し、所定の限界温度を越えたとき、モータの過熱焼損の危険があるとしてモータに供給する電流を制限するモータ電流制限手段を備えたものがある（一例として特開平７−１１２６６６号公報参照）。
【０００６】
しかし上記した温度検出素子が故障すると、モータの過熱状態を検出できないためモータ電流を適切に制限できず、モータを焼損させてしまう不都合が発生する。この対策として、モータに２個の温度検出素子を取付け、２つの温度検出素子の出力を比較して故障を判定する方法などが提案されているが、製造コストを上昇させるほか、モータ側の温度検出素子と電子制御回路との間に信号線を設ける必要があり、これも製造コストを上昇させるので、モータに温度検出素子を設けることなく、モータ電流値からモータ温度を推定するものがある。
【０００７】
このほか、回路基板はモータ駆動回路部を構成する半導体スイッチング素子に流れるモータ電流に基づいて発熱するから、過大なモータ電流が流れると半導体スイッチング素子付近の回路基板が過熱して焼損するおそれがある。この対策として回路基板の半導体スイッチング素子の近傍にサーミスタ等の温度検出素子を取付けて温度を検出し、検出温度を電子制御回路において処理して、モータ電流を制限して回路基板の過熱焼損を未然に防止するものがある。
【０００８】
しかし、温度検出素子が故障すると回路基板の温度を検出することができず、過熱焼損するおそれがある。そこで、回路基板上のモータ駆動回路部の半導体スイッチング素子に流れるモータ電流値に基づいて回路基板上の発熱部の温度（モータ温度にも関連する）を推定し、所定の時点における温度から一定温度以上変化したか否かを判定する。そして前記発熱部の温度が所定温度以上の変化を示したにも拘らず、前記した温度検出素子で検出した回路基板の温度が所定温度以上の変化を示さないとき、温度検出素子が故障であると判定する手法が提案されている（特開２００１−１３０４３２号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した温度検出素子の故障判定手法では、温度検出素子が完全に故障している場合には、温度検出素子からは変化のない一定値の検出信号しか出力されないから、温度検出素子の故障を正確に判定することができる。
【００１０】
しかしながら、温度検出素子自体にクラック等が生じて抵抗値が増大した場合や、温度検出素子と信号線との接続部の接触不良による抵抗値の増大や、接続部がショートして抵抗値が減少するなどの異常（以下、中途故障という）が生じた場合は、温度検出素子から出力された検出信号は、温度検出素子が正常な状態で出力された検出信号か、或いは中途故障した温度検出素子から出力された検出信号かを識別することができない。このため、実際の温度とは異なる温度が回路基板温度として認識され、回路基板やモータが焼損するおそれがある。
【００１１】
図８は、温度検出素子としてサーミスタを使用した温度検出回路の一例で、サーミスタＳＲは抵抗Ｒと直列に接続されて電源に接続され、サーミスタＳＲに一定の電流を流してサーミスタＳＲの両端間の電圧降下を検出回路ＤＣで検出し、検出されたサーミスタＳＲの抵抗値を温度データに変換している。
【００１２】
このとき、サーミスタＳＲ或いは周辺回路に上記した中途故障が生じて抵抗値が増大、或いは減少した場合は、サーミスタＳＲが正常な状態における抵抗値に基づく温度データであるか、或いは中途故障したサーミスタＳＲの抵抗値に基づく温度データであるかを識別することができない。
【００１３】
この発明は、上記課題を解決することを目的とし、温度検出素子を備えた温度検出回路の中途故障を正確に判定し、回路基板やモータの焼損を未然に防止できる電動パワーステアリング装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、車両の操舵力に応じた電流をモータに供給して補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置において、少なくとも操舵トルク信号に基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記電流指令値に基づいてモータ電流を制御するモータ駆動手段と、モータの温度を推定するモータ温度推定手段と、前記モータ温度推定手段で推定されたモータ温度が所定温度を越えたときモータ電流を制限する電流制限機能を備えたモータ電流制限手段と、前記温度検出回路の異常を判定する温度検出回路異常判定手段とを備えた電子制御回路と、前記電子制御回路の発熱部分付近に配置され、発熱部分付近の温度を抵抗値として検出する温度検出素子を備えた温度検出回路とを備え、前記温度検出回路異常判定手段は、前記温度検出素子が温度の上昇に応じて抵抗値が減少する負特性の素子であるときは、以下の条件式（１）及び（２）が同時に満されたとき温度検出回路が異常であると判定すること
Ｒ＜Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（２）
但し、Ｒ：温度を検出したときの温度検出回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当する温度検出回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度、
を特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１５】
請求項２の発明は、車両の操舵力に応じた電流をモータに供給して補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置において、少なくとも操舵トルク信号に基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記電流指令値に基づいてモータ電流を制御するモータ駆動手段と、モータの温度を推定するモータ温度推定手段と、前記モータ温度推定手段で推定されたモータ温度が所定温度を越えたときモータ電流を制限する電流制限機能を備えたモータ電流制限手段と、前記温度検出回路の異常を判定する温度検出回路異常判定手段とを備えた電子制御回路と、前記電子制御回路の発熱部分付近に配置され、発熱部分付近の温度を抵抗値として検出する温度検出素子を備えた温度検出回路とを備え、前記温度検出回路異常判定手段は、前記温度検出素子が温度の上昇に応じて抵抗値が増加する正特性の素子であるときは、以下の条件式（３）及び（４）が同時に満されたとき温度検出回路が異常であると判定すること
Ｒ＞Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（４）
但し、Ｒ：温度を検出したときの温度検出回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当する温度検出回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度、
を特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１６】
そして、前記電子制御回路は、前記温度検出回路異常判定手段により温度検出回路の異常が判定されたときは、前記モータ電流制限手段を作動させてモータに供給する電流指令値を制限する。
【００１７】
また、前記電子制御回路は、前記温度検出回路異常判定手段により温度検出回路の異常が判定されたときは、前記モータ電流制限手段を作動させてモータに供給する電流指令値の出力を遮断するようにしてもよい。
【００１８】
そして、前記モータ温度推定手段は、モータに流れる電流値に基づいてモータ温度を推定するモータ温度推定手段である。
【００１９】
さらに、前記温度検出回路異常判定手段は、温度検出回路の異常が判定されたときはその事実を記憶する記憶手段を備えるとよい。
【００２０】
そして、前記温度検出素子にはサーミスタを使用する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明を実施するに適した電動パワーステアリング装置の構成の概略を説明する図で、操向ハンドル１の軸２は減速ギア４、ユニバーサルジョイント５ａ、５ｂ、ピニオンラツク機構７を経て操向車輪のタイロツド８に結合されている。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３が設けられており、また、操舵力を補助するモータ１０がクラッチ９、減速ギア４を介して軸２に結合している。
【００２２】
パワーステアリング装置を制御する電子制御回路１３は、バッテリ１４からイグニッションキー１１を経て電力が供給される。電子制御回路１３は、トルクセンサ３で検出された操舵トルクと車速センサ１２で検出された車速に基づいて電流指令演算を行い、演算された電流指令値に基づいてモータ１０に供給する電流を制御する。
【００２３】
クラッチ９は電子制御回路１３により制御される。クラッチ９は通常の動作状態では結合しており、電子制御回路１３によりパワーステアリング装置の故障と判断された時、及び電源がＯＦＦとなっている時に切離される。
【００２４】
図２は、電子制御回路１３のブロツク図である。電子制御回路１３は制御ＣＰＵからなる演算制御部２１とモータ駆動回路４１から構成されている。なお、演算制御部２１の各構成要素は制御ＣＰＵで実行される機能を示すもので、例えば電流指令値演算部２２は制御ＣＰＵで実行される演算機能を示している。
【００２５】
以下、電子制御回路１３の構成と動作を説明する。電流指令値演算手段を構成する電流指令値演算部２２は、トルクセンサ３から入力された操舵トルク信号、及び車速センサ１２から入力された車速信号に基づいて、操舵補助力を発生させるモータ１０に供給する電流の大きさを指示する電流指令値Ｉを演算する。
【００２６】
モータ電流制限手段を構成するモータ電流制限部２３は、演算された電流指令値Ｉの大きさを制限するもので、正常な状態では電流指令値演算部２２で演算された電流指令値Ｉは制限されることなく、後述する変換部２７及びＦＥＴゲート駆動回路２８を経てモータ駆動回路４１に出力されるが、モータ１０や電子制御回路１３に過大な電流が流れて焼損の危険性が検出されたときは、電流指令値Ｉを制限又は遮断して、モータ１０やモータ駆動回路４１及び電子制御回路１３の焼損を未然に防止するものである。
【００２７】
モータ電流制限部２３による電流指令値Ｉの制限処理は、後述する異常判定部２５から出力される異常判定信号に応答して電流指令値Ｉを時間経過と共に徐々に減少させてモータ電流を減少させる処理、或いは電流指令値Ｉを零としてモータ電流を遮断する処理であり、これらの電流指令値Ｉの制限処理は公知の手法によるものとする。
【００２８】
モータ電流制限部２３で制限され或いは制限されなかった電流指令値Ｉは、変換部２７に入力され、ＰＷＭ信号と電流方向信号とに分離変換される。ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）はＨブリツジ接続されたＦＥＴ1 〜ＦＥＴ2 のゲートを駆動する信号で、電流指令値Ｉの絶対値によりＰＷＭ信号のデユーテイ比（ＦＥＴのゲートをＯＮ／ＯＦＦする時間比）が決定される。電流方向信号はモータ電流の方向、即ちモータ１０の回転方向を指示する信号で、電流指令値Ｉの符号（正負）により決定される。
【００２９】
モータ駆動手段を構成するモータ駆動回路４１は、半導体スイッチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 から構成される。ＦＥＴ1 とＦＥＴ2 は前記したＰＷＭ信号のデユーテイ比に基づいてゲートがＯＮ／ＯＦＦされるスイッチング素子で、モータ１０に流れる電流の大きさを制御するためのスイッチング素子である。また、ＦＥＴ3 とＦＥＴ4 は前記した電流方向信号に基づいてゲートがＯＮ或いはＯＦＦされる（一方がＯＮの時、他方はＯＦＦとなる）スイッチング素子で、モータ１０に流れる電流の方向、即ちモータ１０の回転方向を切換えるスイッチング素子である。
【００３０】
ＦＥＴ3 が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ1 、モータ１０、ＦＥＴ3 、抵抗Ｒ1 を経て流れ、モータ１０に正方向の電流が流れる。また、ＦＥＴ4 が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ2 、モータ１０、ＦＥＴ4 、抵抗Ｒ2 を経て流れ、モータ１０に負方向の電流が流れる。
【００３１】
モータ電流検出回路４２は、抵抗Ｒ1 の両端における電圧降下に基づいて正方向電流の大きさを検出し、また、抵抗Ｒ2 の両端における電圧降下に基づいて負方向電流の大きさを検出する。検出された実際のモータ電流値ｉは電流指令値演算部２２にフィードバックされる。
【００３２】
モータ駆動回路４１を構成するスイッチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 の付近には、温度検出回路として、温度検出素子であるサーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１が配置されている。温度により変化するサーミスタ３１ａの抵抗値Ｒはサーミスタ処理回路３１で電圧値に変換され、演算制御部２１の温度検出部２６で読み取られて温度データに変換され、電子制御回路１３の温度Ａe として異常判定部２５に入力される。
【００３３】
スイッチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 はその内部を流れるモータ電流により発熱するから、前記検出された温度Ａe は、電子制御回路１３の発熱部分（スイッチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 ）の温度であると共に、モータ１０の温度に強い相関のある温度として認識することができる。
【００３４】
モータ温度推定手段を構成するモータ温度推定部２４は、モータ電流検出回路４２で検出されたモータ電流値ｉを積分し、電流積分値に温度変換係数ｋを乗算してモータ温度の温度上昇推定値ΔＴを演算する。モータ温度の温度上昇推定値ΔＴは制御ＣＰＵによる制御動作が継続する間は、一定時間毎に常に更新されてゆく。なお、温度変換係数ｋは、多様な走行モードでの走行を繰り返す実験に基づいて予め決定しておくものとする。
【００３５】
温度検出回路異常判定手段を構成する異常判定部２５は、サーミスタ処理回路３１で検出された電子制御回路１３の温度Ａe が、予め設定されている電子制御回路１３の許容限界温度Ｔlmt （例えば１００℃）を越えている（Ａe ＞Ｔlmt ）か否かを判定し、電子制御回路１３の温度Ａe が許容限界温度Ｔlmt を越えている場合は、電子制御回路１３は過熱状態にあると判定し、異常判定信号をモータ電流制限部２３に出力し、モータ電流制限部２３に電流制限機能を設定する。即ち、電流制限機能スイッチをＯＮにする（制御ＣＰＵのプログラム処理においてはフラグを立てる）。
【００３６】
さらに異常判定部２５では、モータ電流制限部２３に電流制限機能が設定されていないときは、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１が異常（中途故障を含む）か否かを判定する。その異常判定手法は後で詳細に説明する。サーミスタ処理回路３１が異常であると判定されたときは異常判定信号がモータ電流制限部２３に出力され、電流指令値Ｉの大きさが制限される。またサーミスタ処理回路３１が異常でないと判定されたときは電流指令値Ｉは制限されない。
【００３７】
次に、この発明によるサーミスタ処理回路３１の異常検出及び検出結果に基づく電流指令値Ｉの制限処理について説明する。
【００３８】
まず、サーミスタの中途故障について説明する。温度検出素子であるサーミスタには温度が上昇すると抵抗値が低下する負の温度特性を有するものと、温度が上昇すると抵抗値が高くなる正の温度特性を有するものとがある。
【００３９】
図３は負の温度特性のサーミスタ特性曲線の一例で、横軸は温度、縦軸は抵抗値であり、サーミスタが正常な場合は特性曲線Ａに示すように温度の変化に対して抵抗値が変化する。また、図５に示すように、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１を構成した場合で、例えばサーミスタ３１ａに中途故障が発生して抵抗値が減少すると、正常な場合の特性曲線Ａが下側にオフセットし、線Ｂに示すような特性曲線になる。
【００４０】
図３において、サーミスタ３１ａが正常な場合に、電子制御回路１３の過熱保護のために電流指令値Ｉを制限する限界温度は特性曲線Ａの上の温度Ｔa に設定され、このときの抵抗値はＲa であるとする。サーミスタ３１ａに中途故障が発生して特性曲線Ｂに示すような特性に変化した場合は、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１で抵抗値Ｒa が検出され、サーミスタ処理回路３１では抵抗値Ｒa に対応する温度Ｔe として認識される。また、サーミスタ３１ａが正常であってもサーミスタ３１ａの周辺のサーミスタ処理回路３１に異常（中途故障）が発生した場合は、サーミスタ３１ａの特性が変化した場合と同様に、サーミスタ処理回路３１では温度Ｔe として認識されてしまう。
【００４１】
即ち、サーミスタ３１ａの中途故障を含むサーミスタ処理回路３１に異常が発生すると、電子制御回路１３の発熱部の温度が、実際には温度Ｔa であるにも拘らずこれよりも低い温度Ｔe であると誤って認識されてしまい、電子制御回路１３の過熱を検出できないという危険性がある。
【００４２】
図４は正の温度特性のサーミスタ特性曲線の一例で、横軸は温度、縦軸は抵抗値であり、サーミスタ３１が正常な場合は特性曲線Ｃに示すように温度の変化に対して抵抗値が変化する。また、図５に示すように、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１を構成した場合で、例えばサーミスタ３１ａに中途故障が発生して抵抗値が増加すると、正常な場合の特性曲線Ｃが上側にオフセットし、線Ｄに示すような特性曲線になる。
【００４３】
図４において、サーミスタ３１が正常な場合に、電子制御回路１３の過熱保護のために電流指令値Ｉを制限する限界温度は特性曲線Ｃの上の温度Ｔa に設定され、このときの抵抗値はＲa であるとすると、サーミスタ３１が中途故障して特性曲線Ｄに示すような特性に変化した場合は、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１で抵抗値Ｒa が検出され、サーミスタ処理回路３１では抵抗値Ｒa に対応する温度Ｔe として認識される。また、サーミスタ３１ａが正常であってもサーミスタ３１ａの周辺のサーミスタ処理回路３１に異常（中途故障）が発生した場合は、サーミスタ３１ａの特性が変化した場合と同様に、サーミスタ処理回路３１では温度Ｔe として認識されてしまう。
【００４４】
即ち、サーミスタ３１ａの中途故障を含むサーミスタ処理回路３１に異常が発生すると、電子制御回路１３の発熱部の温度が、実際には温度Ｔa であるにも拘らずこれよりも低い温度Ｔe であると誤って認識されてしまい、電子制御回路１３の過熱を検出できないという危険性がある。
【００４５】
そこで、この実施の形態では、図５に示すような、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１の抵抗値Ｒと、モータ１０の温度の温度上昇推定値ΔＴとに基づいてサーミスタ処理回路３１の異常を判定するようにした。
【００４６】
以下の説明では、サーミスタ処理回路３１にはサーミスタ３１ａが含まれ、サーミスタ処理回路３１の異常にはサーミスタ３１ａの中途故障とその周辺のサーミスタ処理回路３１の中途故障が含まれるものとする。
【００４７】
温度検出素子として［負の温度特性］を有するサーミスタ３１ａを使用する場合は、以下の条件式（１）及び（２）を同時に満たしたとき、サーミスタ処理回路３１が異常であると判定する。
【００４８】
Ｒ＜Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（２）
但し、Ｒ：温度検出したときのサーミスタ処理回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当するサーミスタ処理回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度。
【００４９】
条件式（１）が成立するのは、温度検出したときのサーミスタ処理回路３１の抵抗値Ｒが電子制御回路の過熱保護のための限界温度に相当する抵抗値Ｒa よりも小さい場合である。この場合、電子制御回路の過熱保護のために、モータ最大電流を制限したとしても、サーミスタ３１ａが中途故障して、電子制御回路の過熱保護のためモータ最大電流を制限する限界温度に相当するサーミスタ処理回路の抵抗値Ｒa が、前記特性曲線Ａ（図３参照）の上の温度Ｔa ではなく特性曲線Ｂ上の温度Ｔe （Ｔa ＞Ｔe ）として認識されるから、温度Ｔa とＴe との差分の温度（Ｔa −Ｔe ）の分だけ電子制御回路は温度が上昇、即ち過熱してしまい、焼損の可能性がある。
【００５０】
そこで、更に条件式（２）を付加し、モータ温度の温度上昇推定値ΔＴがモータ温度の最高限界温度Ｔmax と電流制限する限界温度Ｔa との差より大きい条件（ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ））を満たされることを条件とし、温度（Ｔa −Ｔe ）の分だけ電子制御回路の温度上昇を抑制し、過熱を防止する。
【００５１】
即ち、条件式（１）及び（２）が同時に成立するとき、電子制御回路１３の過熱保護のために、電流指令値Ｉを制限してモータ最大電流を制限する。
【００５２】
温度検出素子として［正の温度特性］を有するサーミスタを使用する場合は、以下の条件式（３）及び（４）を同時に満たしたとき、サーミスタ処理回路が異常であると判定する。
【００５３】
Ｒ＞Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（４）
但し、Ｒ：温度検出したときのサーミスタ処理回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当するサーミスタ処理回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度。
【００５４】
条件式（３）が成立するのは、温度検出したときのサーミスタ処理回路３１の抵抗値Ｒが電子制御回路の過熱保護のための限界温度に相当する抵抗値Ｒa よりも大きい場合である。この場合、電子制御回路の過熱保護のために、モータ最大電流を制限したとしても、サーミスタ３１ａが中途故障して、電子制御回路の過熱保護のためモータ最大電流を制限する限界温度に相当するサーミスタ処理回路の抵抗値Ｒa が、前記特性曲線Ｃ（図４参照）の上の温度Ｔa ではなく特性曲線Ｄ上の温度Ｔe （Ｔa ＞Ｔe ）として認識されるから、温度Ｔa とＴe との差分の温度（Ｔa −Ｔe ）の分だけ電子制御回路は温度が上昇、即ち過熱してしまい、焼損の可能性がある。
【００５５】
そこで、更に条件式（４）を付加し、モータ温度の温度上昇推定値ΔＴがモータ温度の最高限界温度Ｔmax と電流制限する限界温度Ｔa との差より大きい条件（ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ））を満たされることを条件とし、温度（Ｔa −Ｔe ）の分だけ電子制御回路の温度上昇を抑制し、過熱を防止する。
【００５６】
即ち、条件式（３）及び（４）が同時に成立するとき、電子制御回路１３の過熱保護のために、電流指令値Ｉを制限してモータ最大電流を制限する。
【００５７】
次に、電子制御回路１３の制御ＣＰＵで実行される制御動作の概略と、サーミスタ処理回路３１の異常検出、及びモータへ供給される電流の制限処理について説明する。図６は電子制御回路の制御ＣＰＵで実行される制御動作の概略を説明するフローチャート、図７は、図６のフローチャートの中の電流制限機能スイッチ処理の詳細を説明するフローチャートである。
【００５８】
図６のフローチャートを参照して制御動作の概略を説明する。まず、イグニッションキー１１のＯＮを確認し（ステップＰ１）、制御ＣＰＵの自己診断を行う（ステップＰ２）。制御ＣＰＵが正常か否かを判定し（ステップＰ３）、正常でないときはステップＰ１９に移り、異常時の処理を実行して処理を終了する。
【００５９】
ステップＰ３の判定で正常の場合は、サーミスタ処理回路３１で検出された温度Ａe を取り込み（ステップＰ４）、電子制御回路１３の温度の初期値Ａ0 としてサーミスタ処理回路３１で検出された温度初期値Ａe を設定（Ａ0 ＝Ａe ）する（ステップＰ５）。
【００６０】
温度上昇推定値メモリの内容ΔＴを零（０）にリセットし（ステップＰ６）、電流制限機能スイッチをＯＦＦにリセットする（ステップＰ７）。
【００６１】
トルクセンサ３で検出された操舵トルク及び車速センサ１２で検出された車速に基づいて操舵補助力を発生させるモータ１０に供給する電流の大きさを指示する電流指令値Ｉを演算する（ステップＰ８）。
【００６２】
電流制限機能スイッチの処理を実行し（ステップＰ９）、電流制限機能スイッチがＯＮか否かを判定する（ステップＰ１０）。機能スイッチがＯＮであれば電流指令値の制限処理を実行し（ステップＰ１１）、電流指令値Ｉを制限値に抑える。また、機能スイッチがＯＦＦであれば電流指令値Ｉの制限処理は実行しない。ステップＰ１２に移り、制限され或いは制限されない電流指令値Ｉをモータ駆動回路４１に出力し（テップＰ１２）、モータ１０の駆動を実行する。
【００６３】
以上の処理のうち、ステップＰ８からステップＰ１２までは制御ＣＰＵの演算速度その他の要因で決定される所定の時間間隔で繰り返し実行されるものであるから、所定時間の経過を待ち（テップＰ１３）、ステップＰ８に移る。
【００６４】
次に、図６のフローチャートのステップＰ９で示した電流制限機能スイッチの処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。なお、図７のフローチャートは温度特性が負特性のサーミスタを使用した場合についての処理である。温度特性が正特性のサーミスタを使用した場合は、ステップＰ２４の判定の内容（Ｒ＜Ｒa ）を（Ｒ＞Ｒa ）に変更したものとなる。
【００６５】
まず、サーミスタ処理回路３１で検出された電子制御回路１３の温度Ａe を取り込む（ステップＰ２１）。検出されたモータ電流値ｉに基づいて温度上昇推定値ΔＴを演算する（ステップＰ２２）。温度上昇推定値ΔＴは、モータ電流値ｉの積分値に多様な走行モードでの走行を繰り返す実験結果に基づいて予め決定した温度変換係数ｋを乗算して求める。
【００６６】
電子制御回路１３の温度Ａe が、予め設定されている許容限界温度Ｔlmt （例えば１００℃）を越えている（Ａe ＞Ｔlmt ）か否かを判定し（ステップＰ２３）、許容限界温度Ｔlmt を越えている（Ａe ＞Ｔlmt ）の場合は電子制御回路１３は過熱状態にあることを意味するから、ステップＰ２６に移り、電流制限機能スイッチをＯＮとして主ルーチンに戻る。
【００６７】
ステップＰ２３の判断で、電子制御回路１３の温度Ａe が許容限界温度Ｔlmt を越えていないと判定（否の判定）されたときは、前記した条件式（１）（２）が成立するか否かを判定する。即ち、温度検出したときのサーミスタ処理回路３１の抵抗値Ｒが、電子制御回路１３の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当するサーミスタ抵抗値Ｒa よりも小さいか否か（Ｒ＜Ｒa ）を判定し（ステップＰ２４）、（Ｒ＜Ｒa ）が成立する場合は、さらにモータ温度上昇推定値ΔＴが、モータ温度の最高限界温度Ｔmax から電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度Ｔa を差し引いた値（Ｔmax −Ｔa ）よりも大きいか否か（ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ））を判定する（ステップＰ２５）。
【００６８】
ステップＰ２５の判定が成立するときは、条件式（１）（２）が共に成立したことになり、電子制御回路１３の過熱及びモータ１０の過熱を意味するから、電流制限機能スイッチをＯＮとし、モータに供給する電流の制限を実行する（ステップＰ２６）。
【００６９】
ステップＰ２４の判定で（Ｒ＜Ｒa ）が成立しない場合、及びステップＰ２５の判定で（ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ））が成立しない場合は、電子制御回路１３は過熱状態になく、モータ１０も過熱状態にないことを意味するから電流制限機能スイッチをＯＦＦとする（ステップＰ２７）。
【００７０】
なお、前記ステップＰ２５の判定が成立したとき（ＹＥＳのとき）、直ちに電流制限機能スイッチをＯＮとし、モータ１０に供給する電流の制限を実行することなく、ステップＰ２５の判定が複数回、例えば１０回成立したとき、電流制限機能スイッチをＯＮとし、モータ１０に供給する電流の制限を実行するようにすれば、電子制御回路１３の過熱とモータ１０の過熱を確実に検出することができる。
【００７１】
また、ステップＰ２５の判定が成立したときは、サーミスタ処理回路３１が異常（中途故障）していると推定されるから、ステップＰ２５の判定が成立した事実を制御ＣＰＵの特定の記憶領域に記憶させておけば、車両点検の際に記憶領域をチェックすることでサーミスタ処理回路３１の異常を容易に探知することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、電子制御回路の回路基板の温度を検出する温度検出素子（サーミスタ）にクラック等が生じて抵抗値が増大した場合や、温度検出回路と信号線との接続部に緩みが生じる等の接触不良による抵抗値の増大や、接続部のショートによる抵抗値が減少する等の温度検出回路に異常（中途故障）が生じても、電子制御回路とモータの過熱焼損を発生させることのないように異常を未然に検出することができる。
【００７３】
また、この発明によれば、電子制御回路の回路基板の温度の検出を１個の温度検出素子を使用して行い、温度検出回路に異常（中途故障）が発生した場合でもその異常発生により懸念される電子制御回路とモータの過熱焼損を防止できるから、過熱焼損に対する信頼性を維持しながら、製造コストを低減することができる。
【００７４】
さらに、温度検出素子の異常発生の事実を記憶装置に記憶しておけば、保守点検の際に電子制御回路の点検をするとき、容易に温度検出素子の異常を知ることができ、保守点検作業を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の構成の概略を説明する図。
【図２】電子制御回路１３のブロツク図。
【図３】負の温度特性のサーミスタ特性曲線の一例を示す図。
【図４】正の温度特性のサーミスタ特性曲線の一例を示す図。
【図５】サーミスタ処理回路の一例を説明する図。
【図６】電子制御回路の制御ＣＰＵで実行される制御動作の概略を説明するフローチャート。
【図７】電流制限機能スイッチ処理を説明するフローチャート。
【図８】サーミスタ処理回路と異常の状態を説明する図。
【符号の説明】
３ トルクセンサ
１０ モータ
１１ イグニッションキー
１２ 車速センサ
１３ 電子制御回路
１４ バッテリ
２１ 演算制御部
２２ 電流指令値演算部
２３ モータ電流制限部
２４ モータ温度推定部
２５ 異常判定部
２６ 温度検出部
３１ サーミスタ処理回路
３１ａ サーミスタ（温度検出素子）
４１ モータ駆動回路
４２ モータ電流検出回路
【発明が属する技術分野】
この発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特にそのモータの出力を制御する電子制御回路の発熱状態等を監視する温度検出回路の異常を検出できる電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電動パワーステアリング装置は、操向ハンドルの操作によりステアリングシヤフトに発生する操舵トルクと車速を検出し、その検出信号に基づいてモータを駆動して操向ハンドルの操舵力を補助するものである。このような電動式パワーステアリング装置の制御は電子制御回路で実行されるが、その制御の概要は、トルクセンサで検出された操舵トルクと車速センサで検出された車速に基づいてモータに供給する電流の制御目標値である電流指令値を演算し、その演算結果に基づいてモータに供給する電流を制御する。
【０００３】
即ち、電子制御回路は、操向ハンドルが操作されて操舵トルクが発生しているときに、検出された車速が零あるいは低速の場合は大きな操舵補助力を供給し、検出された車速が速い場合は小さな操舵補助力を供給するように操向ハンドルの操舵力と車速に応じてモータに供給する電流を制御することで、走行状態に応じた最適の操舵補助力を与えることができる。
【０００４】
このような電子制御回路は、モータに供給する電流の制御目標値である電流指令値を演算するＣＰＵで構成される制御回路部と、その演算結果に基づいてモータに供給する電流を制御する複数の半導体素子から構成されるモータ駆動回路部とから構成され、両者を１枚の回路基板（プリント基板）上に配置して構成されたものがある。
【０００５】
また、電動パワーステアリング装置では、モータの過熱焼損を未然に防止するため、モータにサーミスタ等の温度検出素子を取付けて温度を検出し、所定の限界温度を越えたとき、モータの過熱焼損の危険があるとしてモータに供給する電流を制限するモータ電流制限手段を備えたものがある（一例として特開平７−１１２６６６号公報参照）。
【０００６】
しかし上記した温度検出素子が故障すると、モータの過熱状態を検出できないためモータ電流を適切に制限できず、モータを焼損させてしまう不都合が発生する。この対策として、モータに２個の温度検出素子を取付け、２つの温度検出素子の出力を比較して故障を判定する方法などが提案されているが、製造コストを上昇させるほか、モータ側の温度検出素子と電子制御回路との間に信号線を設ける必要があり、これも製造コストを上昇させるので、モータに温度検出素子を設けることなく、モータ電流値からモータ温度を推定するものがある。
【０００７】
このほか、回路基板はモータ駆動回路部を構成する半導体スイッチング素子に流れるモータ電流に基づいて発熱するから、過大なモータ電流が流れると半導体スイッチング素子付近の回路基板が過熱して焼損するおそれがある。この対策として回路基板の半導体スイッチング素子の近傍にサーミスタ等の温度検出素子を取付けて温度を検出し、検出温度を電子制御回路において処理して、モータ電流を制限して回路基板の過熱焼損を未然に防止するものがある。
【０００８】
しかし、温度検出素子が故障すると回路基板の温度を検出することができず、過熱焼損するおそれがある。そこで、回路基板上のモータ駆動回路部の半導体スイッチング素子に流れるモータ電流値に基づいて回路基板上の発熱部の温度（モータ温度にも関連する）を推定し、所定の時点における温度から一定温度以上変化したか否かを判定する。そして前記発熱部の温度が所定温度以上の変化を示したにも拘らず、前記した温度検出素子で検出した回路基板の温度が所定温度以上の変化を示さないとき、温度検出素子が故障であると判定する手法が提案されている（特開２００１−１３０４３２号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した温度検出素子の故障判定手法では、温度検出素子が完全に故障している場合には、温度検出素子からは変化のない一定値の検出信号しか出力されないから、温度検出素子の故障を正確に判定することができる。
【００１０】
しかしながら、温度検出素子自体にクラック等が生じて抵抗値が増大した場合や、温度検出素子と信号線との接続部の接触不良による抵抗値の増大や、接続部がショートして抵抗値が減少するなどの異常（以下、中途故障という）が生じた場合は、温度検出素子から出力された検出信号は、温度検出素子が正常な状態で出力された検出信号か、或いは中途故障した温度検出素子から出力された検出信号かを識別することができない。このため、実際の温度とは異なる温度が回路基板温度として認識され、回路基板やモータが焼損するおそれがある。
【００１１】
図８は、温度検出素子としてサーミスタを使用した温度検出回路の一例で、サーミスタＳＲは抵抗Ｒと直列に接続されて電源に接続され、サーミスタＳＲに一定の電流を流してサーミスタＳＲの両端間の電圧降下を検出回路ＤＣで検出し、検出されたサーミスタＳＲの抵抗値を温度データに変換している。
【００１２】
このとき、サーミスタＳＲ或いは周辺回路に上記した中途故障が生じて抵抗値が増大、或いは減少した場合は、サーミスタＳＲが正常な状態における抵抗値に基づく温度データであるか、或いは中途故障したサーミスタＳＲの抵抗値に基づく温度データであるかを識別することができない。
【００１３】
この発明は、上記課題を解決することを目的とし、温度検出素子を備えた温度検出回路の中途故障を正確に判定し、回路基板やモータの焼損を未然に防止できる電動パワーステアリング装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、車両の操舵力に応じた電流をモータに供給して補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置において、少なくとも操舵トルク信号に基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記電流指令値に基づいてモータ電流を制御するモータ駆動手段と、モータの温度を推定するモータ温度推定手段と、前記モータ温度推定手段で推定されたモータ温度が所定温度を越えたときモータ電流を制限する電流制限機能を備えたモータ電流制限手段と、前記温度検出回路の異常を判定する温度検出回路異常判定手段とを備えた電子制御回路と、前記電子制御回路の発熱部分付近に配置され、発熱部分付近の温度を抵抗値として検出する温度検出素子を備えた温度検出回路とを備え、前記温度検出回路異常判定手段は、前記温度検出素子が温度の上昇に応じて抵抗値が減少する負特性の素子であるときは、以下の条件式（１）及び（２）が同時に満されたとき温度検出回路が異常であると判定すること
Ｒ＜Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（２）
但し、Ｒ：温度を検出したときの温度検出回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当する温度検出回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度、
を特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１５】
請求項２の発明は、車両の操舵力に応じた電流をモータに供給して補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置において、少なくとも操舵トルク信号に基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記電流指令値に基づいてモータ電流を制御するモータ駆動手段と、モータの温度を推定するモータ温度推定手段と、前記モータ温度推定手段で推定されたモータ温度が所定温度を越えたときモータ電流を制限する電流制限機能を備えたモータ電流制限手段と、前記温度検出回路の異常を判定する温度検出回路異常判定手段とを備えた電子制御回路と、前記電子制御回路の発熱部分付近に配置され、発熱部分付近の温度を抵抗値として検出する温度検出素子を備えた温度検出回路とを備え、前記温度検出回路異常判定手段は、前記温度検出素子が温度の上昇に応じて抵抗値が増加する正特性の素子であるときは、以下の条件式（３）及び（４）が同時に満されたとき温度検出回路が異常であると判定すること
Ｒ＞Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（４）
但し、Ｒ：温度を検出したときの温度検出回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当する温度検出回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度、
を特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１６】
そして、前記電子制御回路は、前記温度検出回路異常判定手段により温度検出回路の異常が判定されたときは、前記モータ電流制限手段を作動させてモータに供給する電流指令値を制限する。
【００１７】
また、前記電子制御回路は、前記温度検出回路異常判定手段により温度検出回路の異常が判定されたときは、前記モータ電流制限手段を作動させてモータに供給する電流指令値の出力を遮断するようにしてもよい。
【００１８】
そして、前記モータ温度推定手段は、モータに流れる電流値に基づいてモータ温度を推定するモータ温度推定手段である。
【００１９】
さらに、前記温度検出回路異常判定手段は、温度検出回路の異常が判定されたときはその事実を記憶する記憶手段を備えるとよい。
【００２０】
そして、前記温度検出素子にはサーミスタを使用する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明を実施するに適した電動パワーステアリング装置の構成の概略を説明する図で、操向ハンドル１の軸２は減速ギア４、ユニバーサルジョイント５ａ、５ｂ、ピニオンラツク機構７を経て操向車輪のタイロツド８に結合されている。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３が設けられており、また、操舵力を補助するモータ１０がクラッチ９、減速ギア４を介して軸２に結合している。
【００２２】
パワーステアリング装置を制御する電子制御回路１３は、バッテリ１４からイグニッションキー１１を経て電力が供給される。電子制御回路１３は、トルクセンサ３で検出された操舵トルクと車速センサ１２で検出された車速に基づいて電流指令演算を行い、演算された電流指令値に基づいてモータ１０に供給する電流を制御する。
【００２３】
クラッチ９は電子制御回路１３により制御される。クラッチ９は通常の動作状態では結合しており、電子制御回路１３によりパワーステアリング装置の故障と判断された時、及び電源がＯＦＦとなっている時に切離される。
【００２４】
図２は、電子制御回路１３のブロツク図である。電子制御回路１３は制御ＣＰＵからなる演算制御部２１とモータ駆動回路４１から構成されている。なお、演算制御部２１の各構成要素は制御ＣＰＵで実行される機能を示すもので、例えば電流指令値演算部２２は制御ＣＰＵで実行される演算機能を示している。
【００２５】
以下、電子制御回路１３の構成と動作を説明する。電流指令値演算手段を構成する電流指令値演算部２２は、トルクセンサ３から入力された操舵トルク信号、及び車速センサ１２から入力された車速信号に基づいて、操舵補助力を発生させるモータ１０に供給する電流の大きさを指示する電流指令値Ｉを演算する。
【００２６】
モータ電流制限手段を構成するモータ電流制限部２３は、演算された電流指令値Ｉの大きさを制限するもので、正常な状態では電流指令値演算部２２で演算された電流指令値Ｉは制限されることなく、後述する変換部２７及びＦＥＴゲート駆動回路２８を経てモータ駆動回路４１に出力されるが、モータ１０や電子制御回路１３に過大な電流が流れて焼損の危険性が検出されたときは、電流指令値Ｉを制限又は遮断して、モータ１０やモータ駆動回路４１及び電子制御回路１３の焼損を未然に防止するものである。
【００２７】
モータ電流制限部２３による電流指令値Ｉの制限処理は、後述する異常判定部２５から出力される異常判定信号に応答して電流指令値Ｉを時間経過と共に徐々に減少させてモータ電流を減少させる処理、或いは電流指令値Ｉを零としてモータ電流を遮断する処理であり、これらの電流指令値Ｉの制限処理は公知の手法によるものとする。
【００２８】
モータ電流制限部２３で制限され或いは制限されなかった電流指令値Ｉは、変換部２７に入力され、ＰＷＭ信号と電流方向信号とに分離変換される。ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）はＨブリツジ接続されたＦＥＴ1 〜ＦＥＴ2 のゲートを駆動する信号で、電流指令値Ｉの絶対値によりＰＷＭ信号のデユーテイ比（ＦＥＴのゲートをＯＮ／ＯＦＦする時間比）が決定される。電流方向信号はモータ電流の方向、即ちモータ１０の回転方向を指示する信号で、電流指令値Ｉの符号（正負）により決定される。
【００２９】
モータ駆動手段を構成するモータ駆動回路４１は、半導体スイッチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 から構成される。ＦＥＴ1 とＦＥＴ2 は前記したＰＷＭ信号のデユーテイ比に基づいてゲートがＯＮ／ＯＦＦされるスイッチング素子で、モータ１０に流れる電流の大きさを制御するためのスイッチング素子である。また、ＦＥＴ3 とＦＥＴ4 は前記した電流方向信号に基づいてゲートがＯＮ或いはＯＦＦされる（一方がＯＮの時、他方はＯＦＦとなる）スイッチング素子で、モータ１０に流れる電流の方向、即ちモータ１０の回転方向を切換えるスイッチング素子である。
【００３０】
ＦＥＴ3 が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ1 、モータ１０、ＦＥＴ3 、抵抗Ｒ1 を経て流れ、モータ１０に正方向の電流が流れる。また、ＦＥＴ4 が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ2 、モータ１０、ＦＥＴ4 、抵抗Ｒ2 を経て流れ、モータ１０に負方向の電流が流れる。
【００３１】
モータ電流検出回路４２は、抵抗Ｒ1 の両端における電圧降下に基づいて正方向電流の大きさを検出し、また、抵抗Ｒ2 の両端における電圧降下に基づいて負方向電流の大きさを検出する。検出された実際のモータ電流値ｉは電流指令値演算部２２にフィードバックされる。
【００３２】
モータ駆動回路４１を構成するスイッチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 の付近には、温度検出回路として、温度検出素子であるサーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１が配置されている。温度により変化するサーミスタ３１ａの抵抗値Ｒはサーミスタ処理回路３１で電圧値に変換され、演算制御部２１の温度検出部２６で読み取られて温度データに変換され、電子制御回路１３の温度Ａe として異常判定部２５に入力される。
【００３３】
スイッチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 はその内部を流れるモータ電流により発熱するから、前記検出された温度Ａe は、電子制御回路１３の発熱部分（スイッチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 ）の温度であると共に、モータ１０の温度に強い相関のある温度として認識することができる。
【００３４】
モータ温度推定手段を構成するモータ温度推定部２４は、モータ電流検出回路４２で検出されたモータ電流値ｉを積分し、電流積分値に温度変換係数ｋを乗算してモータ温度の温度上昇推定値ΔＴを演算する。モータ温度の温度上昇推定値ΔＴは制御ＣＰＵによる制御動作が継続する間は、一定時間毎に常に更新されてゆく。なお、温度変換係数ｋは、多様な走行モードでの走行を繰り返す実験に基づいて予め決定しておくものとする。
【００３５】
温度検出回路異常判定手段を構成する異常判定部２５は、サーミスタ処理回路３１で検出された電子制御回路１３の温度Ａe が、予め設定されている電子制御回路１３の許容限界温度Ｔlmt （例えば１００℃）を越えている（Ａe ＞Ｔlmt ）か否かを判定し、電子制御回路１３の温度Ａe が許容限界温度Ｔlmt を越えている場合は、電子制御回路１３は過熱状態にあると判定し、異常判定信号をモータ電流制限部２３に出力し、モータ電流制限部２３に電流制限機能を設定する。即ち、電流制限機能スイッチをＯＮにする（制御ＣＰＵのプログラム処理においてはフラグを立てる）。
【００３６】
さらに異常判定部２５では、モータ電流制限部２３に電流制限機能が設定されていないときは、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１が異常（中途故障を含む）か否かを判定する。その異常判定手法は後で詳細に説明する。サーミスタ処理回路３１が異常であると判定されたときは異常判定信号がモータ電流制限部２３に出力され、電流指令値Ｉの大きさが制限される。またサーミスタ処理回路３１が異常でないと判定されたときは電流指令値Ｉは制限されない。
【００３７】
次に、この発明によるサーミスタ処理回路３１の異常検出及び検出結果に基づく電流指令値Ｉの制限処理について説明する。
【００３８】
まず、サーミスタの中途故障について説明する。温度検出素子であるサーミスタには温度が上昇すると抵抗値が低下する負の温度特性を有するものと、温度が上昇すると抵抗値が高くなる正の温度特性を有するものとがある。
【００３９】
図３は負の温度特性のサーミスタ特性曲線の一例で、横軸は温度、縦軸は抵抗値であり、サーミスタが正常な場合は特性曲線Ａに示すように温度の変化に対して抵抗値が変化する。また、図５に示すように、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１を構成した場合で、例えばサーミスタ３１ａに中途故障が発生して抵抗値が減少すると、正常な場合の特性曲線Ａが下側にオフセットし、線Ｂに示すような特性曲線になる。
【００４０】
図３において、サーミスタ３１ａが正常な場合に、電子制御回路１３の過熱保護のために電流指令値Ｉを制限する限界温度は特性曲線Ａの上の温度Ｔa に設定され、このときの抵抗値はＲa であるとする。サーミスタ３１ａに中途故障が発生して特性曲線Ｂに示すような特性に変化した場合は、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１で抵抗値Ｒa が検出され、サーミスタ処理回路３１では抵抗値Ｒa に対応する温度Ｔe として認識される。また、サーミスタ３１ａが正常であってもサーミスタ３１ａの周辺のサーミスタ処理回路３１に異常（中途故障）が発生した場合は、サーミスタ３１ａの特性が変化した場合と同様に、サーミスタ処理回路３１では温度Ｔe として認識されてしまう。
【００４１】
即ち、サーミスタ３１ａの中途故障を含むサーミスタ処理回路３１に異常が発生すると、電子制御回路１３の発熱部の温度が、実際には温度Ｔa であるにも拘らずこれよりも低い温度Ｔe であると誤って認識されてしまい、電子制御回路１３の過熱を検出できないという危険性がある。
【００４２】
図４は正の温度特性のサーミスタ特性曲線の一例で、横軸は温度、縦軸は抵抗値であり、サーミスタ３１が正常な場合は特性曲線Ｃに示すように温度の変化に対して抵抗値が変化する。また、図５に示すように、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１を構成した場合で、例えばサーミスタ３１ａに中途故障が発生して抵抗値が増加すると、正常な場合の特性曲線Ｃが上側にオフセットし、線Ｄに示すような特性曲線になる。
【００４３】
図４において、サーミスタ３１が正常な場合に、電子制御回路１３の過熱保護のために電流指令値Ｉを制限する限界温度は特性曲線Ｃの上の温度Ｔa に設定され、このときの抵抗値はＲa であるとすると、サーミスタ３１が中途故障して特性曲線Ｄに示すような特性に変化した場合は、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１で抵抗値Ｒa が検出され、サーミスタ処理回路３１では抵抗値Ｒa に対応する温度Ｔe として認識される。また、サーミスタ３１ａが正常であってもサーミスタ３１ａの周辺のサーミスタ処理回路３１に異常（中途故障）が発生した場合は、サーミスタ３１ａの特性が変化した場合と同様に、サーミスタ処理回路３１では温度Ｔe として認識されてしまう。
【００４４】
即ち、サーミスタ３１ａの中途故障を含むサーミスタ処理回路３１に異常が発生すると、電子制御回路１３の発熱部の温度が、実際には温度Ｔa であるにも拘らずこれよりも低い温度Ｔe であると誤って認識されてしまい、電子制御回路１３の過熱を検出できないという危険性がある。
【００４５】
そこで、この実施の形態では、図５に示すような、サーミスタ３１ａを備えたサーミスタ処理回路３１の抵抗値Ｒと、モータ１０の温度の温度上昇推定値ΔＴとに基づいてサーミスタ処理回路３１の異常を判定するようにした。
【００４６】
以下の説明では、サーミスタ処理回路３１にはサーミスタ３１ａが含まれ、サーミスタ処理回路３１の異常にはサーミスタ３１ａの中途故障とその周辺のサーミスタ処理回路３１の中途故障が含まれるものとする。
【００４７】
温度検出素子として［負の温度特性］を有するサーミスタ３１ａを使用する場合は、以下の条件式（１）及び（２）を同時に満たしたとき、サーミスタ処理回路３１が異常であると判定する。
【００４８】
Ｒ＜Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（２）
但し、Ｒ：温度検出したときのサーミスタ処理回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当するサーミスタ処理回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度。
【００４９】
条件式（１）が成立するのは、温度検出したときのサーミスタ処理回路３１の抵抗値Ｒが電子制御回路の過熱保護のための限界温度に相当する抵抗値Ｒa よりも小さい場合である。この場合、電子制御回路の過熱保護のために、モータ最大電流を制限したとしても、サーミスタ３１ａが中途故障して、電子制御回路の過熱保護のためモータ最大電流を制限する限界温度に相当するサーミスタ処理回路の抵抗値Ｒa が、前記特性曲線Ａ（図３参照）の上の温度Ｔa ではなく特性曲線Ｂ上の温度Ｔe （Ｔa ＞Ｔe ）として認識されるから、温度Ｔa とＴe との差分の温度（Ｔa −Ｔe ）の分だけ電子制御回路は温度が上昇、即ち過熱してしまい、焼損の可能性がある。
【００５０】
そこで、更に条件式（２）を付加し、モータ温度の温度上昇推定値ΔＴがモータ温度の最高限界温度Ｔmax と電流制限する限界温度Ｔa との差より大きい条件（ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ））を満たされることを条件とし、温度（Ｔa −Ｔe ）の分だけ電子制御回路の温度上昇を抑制し、過熱を防止する。
【００５１】
即ち、条件式（１）及び（２）が同時に成立するとき、電子制御回路１３の過熱保護のために、電流指令値Ｉを制限してモータ最大電流を制限する。
【００５２】
温度検出素子として［正の温度特性］を有するサーミスタを使用する場合は、以下の条件式（３）及び（４）を同時に満たしたとき、サーミスタ処理回路が異常であると判定する。
【００５３】
Ｒ＞Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（４）
但し、Ｒ：温度検出したときのサーミスタ処理回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当するサーミスタ処理回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度。
【００５４】
条件式（３）が成立するのは、温度検出したときのサーミスタ処理回路３１の抵抗値Ｒが電子制御回路の過熱保護のための限界温度に相当する抵抗値Ｒa よりも大きい場合である。この場合、電子制御回路の過熱保護のために、モータ最大電流を制限したとしても、サーミスタ３１ａが中途故障して、電子制御回路の過熱保護のためモータ最大電流を制限する限界温度に相当するサーミスタ処理回路の抵抗値Ｒa が、前記特性曲線Ｃ（図４参照）の上の温度Ｔa ではなく特性曲線Ｄ上の温度Ｔe （Ｔa ＞Ｔe ）として認識されるから、温度Ｔa とＴe との差分の温度（Ｔa −Ｔe ）の分だけ電子制御回路は温度が上昇、即ち過熱してしまい、焼損の可能性がある。
【００５５】
そこで、更に条件式（４）を付加し、モータ温度の温度上昇推定値ΔＴがモータ温度の最高限界温度Ｔmax と電流制限する限界温度Ｔa との差より大きい条件（ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ））を満たされることを条件とし、温度（Ｔa −Ｔe ）の分だけ電子制御回路の温度上昇を抑制し、過熱を防止する。
【００５６】
即ち、条件式（３）及び（４）が同時に成立するとき、電子制御回路１３の過熱保護のために、電流指令値Ｉを制限してモータ最大電流を制限する。
【００５７】
次に、電子制御回路１３の制御ＣＰＵで実行される制御動作の概略と、サーミスタ処理回路３１の異常検出、及びモータへ供給される電流の制限処理について説明する。図６は電子制御回路の制御ＣＰＵで実行される制御動作の概略を説明するフローチャート、図７は、図６のフローチャートの中の電流制限機能スイッチ処理の詳細を説明するフローチャートである。
【００５８】
図６のフローチャートを参照して制御動作の概略を説明する。まず、イグニッションキー１１のＯＮを確認し（ステップＰ１）、制御ＣＰＵの自己診断を行う（ステップＰ２）。制御ＣＰＵが正常か否かを判定し（ステップＰ３）、正常でないときはステップＰ１９に移り、異常時の処理を実行して処理を終了する。
【００５９】
ステップＰ３の判定で正常の場合は、サーミスタ処理回路３１で検出された温度Ａe を取り込み（ステップＰ４）、電子制御回路１３の温度の初期値Ａ0 としてサーミスタ処理回路３１で検出された温度初期値Ａe を設定（Ａ0 ＝Ａe ）する（ステップＰ５）。
【００６０】
温度上昇推定値メモリの内容ΔＴを零（０）にリセットし（ステップＰ６）、電流制限機能スイッチをＯＦＦにリセットする（ステップＰ７）。
【００６１】
トルクセンサ３で検出された操舵トルク及び車速センサ１２で検出された車速に基づいて操舵補助力を発生させるモータ１０に供給する電流の大きさを指示する電流指令値Ｉを演算する（ステップＰ８）。
【００６２】
電流制限機能スイッチの処理を実行し（ステップＰ９）、電流制限機能スイッチがＯＮか否かを判定する（ステップＰ１０）。機能スイッチがＯＮであれば電流指令値の制限処理を実行し（ステップＰ１１）、電流指令値Ｉを制限値に抑える。また、機能スイッチがＯＦＦであれば電流指令値Ｉの制限処理は実行しない。ステップＰ１２に移り、制限され或いは制限されない電流指令値Ｉをモータ駆動回路４１に出力し（テップＰ１２）、モータ１０の駆動を実行する。
【００６３】
以上の処理のうち、ステップＰ８からステップＰ１２までは制御ＣＰＵの演算速度その他の要因で決定される所定の時間間隔で繰り返し実行されるものであるから、所定時間の経過を待ち（テップＰ１３）、ステップＰ８に移る。
【００６４】
次に、図６のフローチャートのステップＰ９で示した電流制限機能スイッチの処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。なお、図７のフローチャートは温度特性が負特性のサーミスタを使用した場合についての処理である。温度特性が正特性のサーミスタを使用した場合は、ステップＰ２４の判定の内容（Ｒ＜Ｒa ）を（Ｒ＞Ｒa ）に変更したものとなる。
【００６５】
まず、サーミスタ処理回路３１で検出された電子制御回路１３の温度Ａe を取り込む（ステップＰ２１）。検出されたモータ電流値ｉに基づいて温度上昇推定値ΔＴを演算する（ステップＰ２２）。温度上昇推定値ΔＴは、モータ電流値ｉの積分値に多様な走行モードでの走行を繰り返す実験結果に基づいて予め決定した温度変換係数ｋを乗算して求める。
【００６６】
電子制御回路１３の温度Ａe が、予め設定されている許容限界温度Ｔlmt （例えば１００℃）を越えている（Ａe ＞Ｔlmt ）か否かを判定し（ステップＰ２３）、許容限界温度Ｔlmt を越えている（Ａe ＞Ｔlmt ）の場合は電子制御回路１３は過熱状態にあることを意味するから、ステップＰ２６に移り、電流制限機能スイッチをＯＮとして主ルーチンに戻る。
【００６７】
ステップＰ２３の判断で、電子制御回路１３の温度Ａe が許容限界温度Ｔlmt を越えていないと判定（否の判定）されたときは、前記した条件式（１）（２）が成立するか否かを判定する。即ち、温度検出したときのサーミスタ処理回路３１の抵抗値Ｒが、電子制御回路１３の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当するサーミスタ抵抗値Ｒa よりも小さいか否か（Ｒ＜Ｒa ）を判定し（ステップＰ２４）、（Ｒ＜Ｒa ）が成立する場合は、さらにモータ温度上昇推定値ΔＴが、モータ温度の最高限界温度Ｔmax から電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度Ｔa を差し引いた値（Ｔmax −Ｔa ）よりも大きいか否か（ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ））を判定する（ステップＰ２５）。
【００６８】
ステップＰ２５の判定が成立するときは、条件式（１）（２）が共に成立したことになり、電子制御回路１３の過熱及びモータ１０の過熱を意味するから、電流制限機能スイッチをＯＮとし、モータに供給する電流の制限を実行する（ステップＰ２６）。
【００６９】
ステップＰ２４の判定で（Ｒ＜Ｒa ）が成立しない場合、及びステップＰ２５の判定で（ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ））が成立しない場合は、電子制御回路１３は過熱状態になく、モータ１０も過熱状態にないことを意味するから電流制限機能スイッチをＯＦＦとする（ステップＰ２７）。
【００７０】
なお、前記ステップＰ２５の判定が成立したとき（ＹＥＳのとき）、直ちに電流制限機能スイッチをＯＮとし、モータ１０に供給する電流の制限を実行することなく、ステップＰ２５の判定が複数回、例えば１０回成立したとき、電流制限機能スイッチをＯＮとし、モータ１０に供給する電流の制限を実行するようにすれば、電子制御回路１３の過熱とモータ１０の過熱を確実に検出することができる。
【００７１】
また、ステップＰ２５の判定が成立したときは、サーミスタ処理回路３１が異常（中途故障）していると推定されるから、ステップＰ２５の判定が成立した事実を制御ＣＰＵの特定の記憶領域に記憶させておけば、車両点検の際に記憶領域をチェックすることでサーミスタ処理回路３１の異常を容易に探知することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、電子制御回路の回路基板の温度を検出する温度検出素子（サーミスタ）にクラック等が生じて抵抗値が増大した場合や、温度検出回路と信号線との接続部に緩みが生じる等の接触不良による抵抗値の増大や、接続部のショートによる抵抗値が減少する等の温度検出回路に異常（中途故障）が生じても、電子制御回路とモータの過熱焼損を発生させることのないように異常を未然に検出することができる。
【００７３】
また、この発明によれば、電子制御回路の回路基板の温度の検出を１個の温度検出素子を使用して行い、温度検出回路に異常（中途故障）が発生した場合でもその異常発生により懸念される電子制御回路とモータの過熱焼損を防止できるから、過熱焼損に対する信頼性を維持しながら、製造コストを低減することができる。
【００７４】
さらに、温度検出素子の異常発生の事実を記憶装置に記憶しておけば、保守点検の際に電子制御回路の点検をするとき、容易に温度検出素子の異常を知ることができ、保守点検作業を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の構成の概略を説明する図。
【図２】電子制御回路１３のブロツク図。
【図３】負の温度特性のサーミスタ特性曲線の一例を示す図。
【図４】正の温度特性のサーミスタ特性曲線の一例を示す図。
【図５】サーミスタ処理回路の一例を説明する図。
【図６】電子制御回路の制御ＣＰＵで実行される制御動作の概略を説明するフローチャート。
【図７】電流制限機能スイッチ処理を説明するフローチャート。
【図８】サーミスタ処理回路と異常の状態を説明する図。
【符号の説明】
３ トルクセンサ
１０ モータ
１１ イグニッションキー
１２ 車速センサ
１３ 電子制御回路
１４ バッテリ
２１ 演算制御部
２２ 電流指令値演算部
２３ モータ電流制限部
２４ モータ温度推定部
２５ 異常判定部
２６ 温度検出部
３１ サーミスタ処理回路
３１ａ サーミスタ（温度検出素子）
４１ モータ駆動回路
４２ モータ電流検出回路
Claims (7)
- 車両の操舵力に応じた電流をモータに供給して補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置において、
少なくとも操舵トルク信号に基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記電流指令値に基づいてモータ電流を制御するモータ駆動手段と、モータの温度を推定するモータ温度推定手段と、前記モータ温度推定手段で推定されたモータ温度が所定温度を越えたときモータ電流を制限する電流制限機能を備えたモータ電流制限手段と、前記温度検出回路の異常を判定する温度検出回路異常判定手段とを備えた電子制御回路と、
前記電子制御回路の発熱部分付近に配置され、発熱部分付近の温度を抵抗値として検出する温度検出素子を備えた温度検出回路とを備え、
前記温度検出回路異常判定手段は、前記温度検出素子が温度の上昇に応じて抵抗値が減少する負特性の素子であるときは、以下の条件式（１）及び（２）が同時に満されたとき温度検出回路が異常であると判定すること
Ｒ＜Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（２）
但し、Ｒ：温度を検出したときの温度検出回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当する温度検出回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 車両の操舵力に応じた電流をモータに供給して補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置において、
少なくとも操舵トルク信号に基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記電流指令値に基づいてモータ電流を制御するモータ駆動手段と、モータの温度を推定するモータ温度推定手段と、前記モータ温度推定手段で推定されたモータ温度が所定温度を越えたときモータ電流を制限する電流制限機能を備えたモータ電流制限手段と、前記温度検出回路の異常を判定する温度検出回路異常判定手段とを備えた電子制御回路と、
前記電子制御回路の発熱部分付近に配置され、発熱部分付近の温度を抵抗値として検出する温度検出素子を備えた温度検出回路とを備え、
前記温度検出回路異常判定手段は、前記温度検出素子が温度の上昇に応じて抵抗値が増加する正特性の素子であるときは、以下の条件式（３）及び（４）が同時に満されたとき温度検出回路が異常であると判定すること
Ｒ＞Ｒa ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
ΔＴ＞（Ｔmax −Ｔa ）・・・・・・・・・・・・（４）
但し、Ｒ：温度を検出したときの温度検出回路の抵抗値、
Ｒa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度に相当する温度検出回路の抵抗値、
ΔＴ：モータ温度の温度上昇推定値、
Ｔmax ：モータ温度の最高限界温度、
Ｔa ：電子制御回路の過熱保護のため電流制限する限界温度、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記電子制御回路は、前記温度検出回路異常判定手段により温度検出回路の異常が判定されたときは、前記モータ電流制限手段を作動させてモータに供給する電流指令値を制限すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記電子制御回路は、前記温度検出回路異常判定手段により温度検出回路の異常が判定されたときは、前記モータ電流制限手段を作動させてモータに供給する電流指令値の出力を遮断すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記モータ温度推定手段は、モータに流れる電流値に基づいてモータ温度を推定するモータ温度推定手段であること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記温度検出回路異常判定手段は、温度検出回路の異常が判定されたときはその事実を記憶する記憶手段を備えていること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記温度検出素子は、サーミスタであること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
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