JP2008230540A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度検出装置の故障を診断し、故障と診断したときはモータの駆動を抑制してモータおよびモータ駆動回路の熱破壊を確実に防止した電動パワーステアリング装置を供する。
【解決手段】モータ電流検出手段18が検出した電機子電流Ｉｍと基板温度検出装置50が検出した前記制御基板の基板温度Ｔｂとに基づいて基板温度検出装置50の故障を診断する故障診断手段68，80と、基板温度検出装置50が故障であると故障診断手段68，80が診断したときに、目標電流Ｉｑを抑制する目標電流抑制手段81，69，70とを備えた電動パワーステアリング装置。
【選択図】図７

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に係り、特に駆動モータの温度補償などに用いられる温度センサの故障診断に関する。

操舵を補助する駆動源としてモータを用いた電動パワーステアリング装置においては、内燃機関が配設されて熱の発生するエンジンルーム内に配設されるとともに、モータ自体が発熱するので、モータの温度が大きく変化する。

特にモータの温度が上昇し、所定温度以上になると、モータおよびモータ駆動回路の焼損のおそれがあるので、モータの温度を検出して許容値以上の温度になると、モータの動作量を低減する例（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
特開昭６０−０３５６６３号公報

前記特許文献１においては、モータ近傍に配置されたサーミスタにより検出された周囲温度とモータの駆動による温度上昇とで、モータの温度を求めており、したがって、サーミスタ自体に故障が生じると、実際はモータの温度が許容値を超えているのに検出されたモータの温度が許容値以下でモータの動作量を低減せず、よってモータおよびモータ駆動回路が熱破壊することが起こり得る。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、温度検出装置の故障を診断し、故障と診断したときはモータの駆動を抑制してモータおよびモータ駆動回路の熱破壊を確実に防止した電動パワーステアリング装置を供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、操舵トルクに基づき目標電流を算出する目標電流演算手段を備え、前記目標電流に従ってモータを駆動制御して人力を補助する電動パワーステアリング装置において、制御基板の基板温度を検出する基板温度検出装置と、前記モータの電機子電流を検出するモータ電流検出手段と、前記モータ電流検出手段が検出した電機子電流と前記基板温度検出装置が検出した検出基板温度とに基づいて前記基板温度検出装置の故障を診断する故障診断手段と、前記基板温度検出装置が故障であると前記故障診断手段が診断したときに、前記目標電流を抑制する目標電流抑制手段とを備えた電動パワーステアリング装置とした。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、前記目標電流演算手段が算出した目標電流を前記基板温度検出装置が検出した検出基板温度により補正する補正演算手段を備え、前記目標電流抑制手段は、前記補正演算手段により補正した目標電流を抑制することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の電動パワーステアリング装置において、前記故障診断手段は、前記モータ電流検出手段が検出した電機子電流の２乗の積算値が所定値を越え、かつ前記検出基板温度の変化量が所定値以下の状態が、所定時間継続したときに、前記基板温度検出装置が故障であると診断することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の電動パワーステアリング装置において、前記目標電流抑制手段は、前記モータ電流検出手段が検出した電機子電流の２乗の積算値から推定上昇温度を演算し、前記推定上昇温度を前記基板温度検出装置が検出した検出基板温度に加算した雰囲気温度に基づいて補正目標電流を抑制し、前記故障診断手段により前記基板温度検出装置が故障であると診断されたときは、前記検出した前記検出基板温度をより高い温度に強制的に変更させることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の電動パワーステアリング装置において、前記基板温度検出装置が、前記制御基板に設けられたサーミスタであることを特徴とする。

請求項１記載の電動パワーステアリング装置によれば、検出した電機子電流と制御基板の温度とに基づいて故障診断手段が基板温度検出装置の故障を診断し、故障であると診断したときは目標電流を抑制するので、モータの駆動は抑制されてモータおよびモータ駆動回路の熱破壊を確実に防止することができる。
なお、ここに目標電流の抑制には目標電流を０にしてモータの駆動を停止することも含むものである。

請求項２記載の電動パワーステアリング装置によれば、目標電流演算手段が算出した目標電流を基板温度検出装置が検出した検出基板温度により補正する補正演算手段を備え、目標電流抑制手段は、前記補正演算手段により補正された目標電流を抑制するので、モータのトルクの温度による影響を除去して精度の良いアシスト制御を行いつつ、基板温度検出装置の故障を診断し、モータおよびモータ駆動回路の熱破壊を防止することができる。

請求項３記載の電動パワーステアリング装置によれば、電機子電流の２乗の積算値は、モータの発熱量に比例して上昇温度を推定できるものであるが、この電機子電流の２乗の積算値が所定値を超えて温度上昇が推定できるのに検出温度の変化量が所定値以下の状態が所定時間継続したときは、基板温度検出装置が故障であると容易に診断することができる。

請求項４記載の電動パワーステアリング装置によれば、補正目標電流を抑制する雰囲気温度を構成する制御基板の検出温度を、基板温度検出装置が故障であると診断されたときはより高い温度に強制的に変更させるので、補正目標電流の抑制が強まり、モータの駆動は一層抑制されてモータおよびモータ駆動回路の熱破壊を確実に防止することができる。

請求項５記載の電動パワーステアリング装置によれば、既存の小型のサーミスタを制御基板に設けることで、基板サイズを拡大することなく、簡単に制御基板の温度を検出することができる。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１１に基づいて説明する。
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１の全体正面図を図１に、上面図を図２に、同内部構造を示す正面図を図３に示す。

電動パワーステアリング装置１は、車両の左右方向（図１，図２，図３において左右は逆になっている）に指向した略円筒状のラックケース２内にラック軸３が左右軸方向に摺動自在に収容されている。

ラックケース２の両端開口から突出したラック軸３の両端部にそれぞれジョイント４，４を介してタイロッド５，５が動かされ、さらに転舵機構を介して車両の転舵輪が転舵される。

ラックケース２の右端（図１ないし図３において左端）近傍にステアリングギヤボックス６が設けられている。
同ステアリングギヤボックス６には、ステアリングホイール（図示せず）が一体に取付けられたステアリング軸にジョイントを介して連結される入力軸７が軸受を介して回動自在に軸支されており、入力軸７はステアリングギヤボックス６内でトーションバー８を介して相対的なねじり可能に操舵ピニオン軸９と連結されている。

この操舵ピニオン軸９のはす歯９ａがラック軸３のラック歯３ａと噛合してラック・ピニオン機構が構成されている。
したがって、ステアリングホイールの回動操作により入力軸７に伝達された操舵力は、トーションバー８を介して操舵ピニオン軸９を回動して操舵ピニオン軸９のはす歯９ａとラック歯３ａの噛合によりラック軸３を左右軸方向に摺動させる。

一方で、ラックケース２の拡径した中央部はモータケース２ａとなっており、モータ10が収容されている。
該モータ10は、ボールネジ３ｂが刻設されたラック軸３の外周を環状のインナロータ11が回転し、その外側にアウタステータ12がモータケース２ａの内周面に周設されて設けられている。

環状のインナロータ11の内周面に圧入された接続スリーブ13が左方（図３の右方）に延出し、モータケース２ａの内周に軸受15を介して回転自在に支持されたボールナット部材14と一体に結合されている。

ボールナット部材14は、ラック軸３のボールネジ３ｂにボールを介して螺合している。
したがって、モータ10が駆動されインナロータ11が回転すると、一体にボールナット部材14が回転し、ボールナット部材14とボールを介して螺合するラック軸３を左右に摺動して操舵力をアシストすることができる。

ラックケース２のモータケース２ａとステアリングギヤボックス６との間の部分にモータ10を駆動制御する制御基板20を収容するハウジング２ｂがラック軸３の前方（ピニオン軸側）に形成されている。
モータケース２ａとステアリングギヤボックス６は、共にハウジング２ｂに隣接し、ハウジング２ｂとともに共通空間を形成しており、小型コンパクトな構造である。
したがって、モータ10と制御基板20は、ラックケース２の一部（隣接するモータケース２ａとハウジング２ｂ）に隣り合って収容されている。

ハウジング２ｂは前方に向けて大きく略横長矩形の前面開口21を有して、その周縁は開口21を閉塞する前面カバー23を取付ける合わせ面22が矩形枠状に形成され、同合わせ面22にシール部材を介して前面カバー23がねじ止めされる。
制御基板20は、ハウジング２ｂの開口21に対向する底面から突出形成される複数の取付ボスの先端面に取付けられ、その前方を前面カバー23により覆われる。

一方、ステアリングギヤボックス６内のトーションバー８の周囲にトルクセンサ30が設けられている。
このトルクセンサ30の概略構成図を図４に示す。

ステアリングギヤボックス６にベアリング31，32を介して回転自在に軸支され同軸に挿入された入力軸７と操舵ピニオン軸９とが、前記したように内部でトーションバー８により連結されている。

円筒状のコア33が操舵ピニオン軸９の大径端部９ｂの外周面にセレーション嵌合して操舵ピニオン軸９に対して軸方向にのみ摺動自在に設けられ、入力軸７より突設されたスライダピン34が大径端部９ｂの周方向に長尺の長孔を貫通して前記コア33のスパイラル溝33ａに係合している。

ステアリングギヤボックス６の内部に支持された２個のトルク検出用のコイル35，36が、軸方向に摺動する円筒状のコア33の外周に空隙を介して設けられている。
該２個のコイル35，36は、コア33の軸方向の移動中心に関して互いに反対側に配置されている。

入力軸７に捩じり力が作用すると、トーションバー８を介して操舵ピニオン軸９に回転力が伝達されるが、トーションバー８は弾性変形して入力軸７と操舵ピニオン軸９との間に回転方向の相対的変更が生じる。
この回転方向の相対的変更は、スライダピン34とスパイラル溝33ａとの係合を介してコア33を軸方向に摺動させる。

コア33が軸方向に移動すると、コイル35，36のそれぞれコア33を囲む面積が変化し、一方の面積が増すと他方の面積が減る関係にある。
コア33を囲む面積が大きくなると、磁気損失が増えコイルのインダクタンスは減り、逆にコア33を囲む面積が小さくなると、磁気損失が減りコイルのインダクタンスは増す。

したがってコア33がコイル35側に移動するトルクが作用したときは、コイル35のインダクタンスＬ１が減少し、コイル36のインダクタンスＬ２が増加し、逆にコア33がコイル36側に移動するトルクが作用したときは、コイル35のインダクタンスＬ１が増加し、コイル36のインダクタンスＬ２が減少する。

このトルクセンサ30のコイル35，36のインダクタンスＬ１，Ｌ２の変化に基づいてトルクを検出するトルク検出回路40を図５に示す。
なお、図５は、モータ10を駆動制御する制御回路の概略構成図であり、前記制御基板20上に構成され、トルク検出回路40は、その一部を構成する。

トルク検出回路40において、コイル35，36は互いに一端が接続され、その接続端と各他端から信号線が延び、トルク検出回路40の接続端子に接続される。

トルク検出回路40内では、コイル35，36の接続端は接地され、各他端はそれぞれ抵抗37，38を介してトランジスタ39のエミッタ端子に接続されている。
トランジスタ39は、コレクタ端子に定電圧が掛かり、ベース端子には交流電圧が入力される。

コイル35と抵抗37の接続部から延出した電圧信号線41ａがコンデンサ42ａを介して平滑回路43ａに接続され、コイル36と抵抗38の接続部から延出した電圧信号線41ｂがコンデンサ42ｂを介して平滑回路43ｂに接続されている。

すなわちコイル35，36，抵抗37，38によりブリッジ回路が構成され、該ブリッジ回路に発振電圧が入力され、その出力電圧が平滑回路43ａ，43ｂに入力され、平滑されて第１，第２電圧Ｖ_１，Ｖ_２として出力される。

第１，第２電圧Ｖ_１，Ｖ_２は、それぞれ抵抗44ａ，44ｂを介して演算増幅器である差動アンプ46の反転入力端子，非反転入力端子に入力される。
差動アンプ46には、抵抗45により負帰還がかけられて差動増幅器として機能し、その出力は、トルク検出電圧ＶｔとしてＣＰＵ60に入力される。
なお差動アンプ46の非反転入力端子には、バイアス電圧Ｖ_０が入力される。

したがって差動アンプ46は、第１電圧Ｖ_１と第２電圧Ｖ_２の差を増幅度Ａ倍し、バイアス電圧Ｖ_０を加えた電圧をトルク検出電圧Ｖｔとして出力する。
すなわちトルク検出電圧Ｖｔは、
Ｖｔ＝（Ｖ_２−Ｖ_１）・Ａ＋Ｖ_０
である。

なお右操舵トルク（右方向の捩じりトルク）と左操舵トルク（左方向の捩じりトルク）のいずれにも偏しない中立時のトルク検出電圧Ｖｔを中立点電圧と称し、正常時上記バイアス電圧Ｖ_０が中立点電圧となる。

本トルクセンサー30は、以上のような概略回路構成をなし、その動作を第１，第２電圧Ｖ_１，Ｖ_２及びトルク検出電圧Ｖｔの様子を示した図６に基づいて以下説明する。
図６において示された座標は、縦軸を電圧とし、横軸右方向を右操舵トルク、横軸左方向を左操舵トルクとして原点０が中立点である。

図６は、トルクセンサ30が正常に動作したときのもので、右操舵トルクが大きくなると、入力軸７と操舵ピニオン軸９の相対的回転によりコア33がコイル35側に移動し、コイル36のインダクタンスＬ２を増加してその誘導起電力を大きくし、逆にコイル35のインダクタンスＬ１を減少させてその誘導起電力を小さくするので、第２電圧Ｖ_２が大きくなり、第１電圧Ｖ_１が小さくなる（図６(1)参照）。

また左操舵トルクが大きくなる場合は、上記とは逆に第２電圧Ｖ_２が小さくなり、第１電圧Ｖ_１が大きくなる（図６(1)参照）。
したがって両者の差をＡ倍してバイアス電圧を加えた差動アンプ46の出力であるトルク検出電圧Ｖｔは、図６(2)に示すように中立点でバイアス電圧Ｖ_０を通る右上がりの傾斜線となる。

この図６(2)のグラフに示すトルク検出電圧Ｖｔの傾斜線に基づいてトルク検出電圧Ｖｔから左右への操舵トルクを検出できる。
トルク検出電圧Ｖｔは、ＣＰＵ60に出力され、ＣＰＵ60は、トルク検出電圧Ｖｔに基づき操舵トルクに応じたモータ制御の指示信号をモータドライバ17に出力し、モータドライバ17によりステアリングを補助するモータ10が駆動され、操舵トルクに応じたモータ10の駆動制御がなされる。

モータドライバ17は、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を４個ブリッジに組んで、パルス幅変調方式の直流チョッパ制御された電流をモータ10に正逆双方向に供給可能とするものである。

制御基板20上には、ＣＰＵ60，モータドライバ17およびトルク検出回路40等の種々の機能素子が実装されており、ある程度以上の高温にさらされると熱破壊されるおそれがあるので、制御基板20には、サーミスタ50が搭載され、制御基板20の温度を検出している。

以上のようなパワーステアリングの制御機構において、トルクセンサ30の温度による影響は避けられない。
第１電圧Ｖ_１と第２電圧Ｖ_２の互いの電圧差からトルク検出電圧Ｖｔを求めているので、各コイル35，36自体の温度変化は互いに相殺されてトルク検出電圧Ｖｔに殆ど影響を与えないが、トルクセンサ30のコア33やスライダピン34等の構造部品やステアリングギヤボックス６の熱膨張による歪みは第１，第２電圧Ｖ_１，Ｖ_２にそれぞれ別個に影響し、よってトルク検出電圧Ｖｔが変動して正確なトルクが得られない。

そこで、制御基板20に搭載された前記サーミスタ50を利用して、その制御基板20の温度を検出しており、同サーミスタ50は、ラックケース２のハウジング２ｂ内にあって、ステアリングギヤボックス６のトルクセンサ収納部およびラックケース２のモータケース２ａとハウジング２ｂにより形成された共通空間に存在するので、サーミスタ50により検出された検出基板温度Ｔｂは共通空間の雰囲気温度としてＣＰＵ60に出力され、トルクセンサ30の温度補償、モータ10の発生トルクの温度補償および制御基板20の熱破壊を防止したモータ10の駆動制限制御にも供されている。

サーミスタ50は、既存の小型のものを使用し、制御基板20への搭載に際して制御基板20の基板サイズを拡大する必要は殆どない。
また、各種機能素子を組み合わせた温度検出回路が不要であり、制御基板20の基板サイズを小さく維持できる。

一方で、モータ10に供給され電機子に流れる電機子電流値Ｉｍを検出する電流検出装置18が設けられ、同電流検出装置18の検出電流値ＩｍがＣＰＵ60にフィードバックされとともに、検出電流値Ｉｍをもとにモータ10の発熱による上昇温度が推定される。

以上のトルク検出回路40によるトルク検出電圧Ｖｔ、サーミスタ50による検出基板温度Ｔｂおよび電流検出装置18の検出電流値Ｉｍが、ＣＰＵ60に入力されて、ＣＰＵ60により処理され、トルクセンサ30の温度補償およびモータ10の発生トルクの温度補償をなし制御基板20の熱破壊を防止したモータ10の駆動制御が実行される。
このＣＰＵ60の作業を機能ごとにブロック化して示したブロック図を図７に示し、以下説明する。

サーミスタ50により検出された検出基板温度Ｔｂは、ＣＰＵ60のトルクセンサ温度補正値演算手段66に入力され、トルクセンサ温度補正値演算手段66によりトルクセンサ30の温度補償用の温度補正値dVが算出される。
すなわち検出基板温度Ｔｂは、トルクセンサ30の雰囲気温度とみなして、同検出基板温度Ｔｂの基準温度Ｔｓからの温度変化量Ｔｂ−Ｔｓに換算係数ｒを掛けて電圧に換算し温度補正値dV（＝（Ｔｂ−Ｔｓ）・ｒ）とする。

この温度補正値dVは、制御用トルク演算手段61に入力され、制御用トルク演算手段61は、別にトルク検出回路40から入力されたトルク検出電圧Ｖｔから温度補正値dVを減算して制御用トルクＶｔ−dVを算出する。

このように検出基板温度Ｔｂをトルク検出電圧Ｖｔの補正に用いることで、トルクセンサ30のコイル自身の温度変化以外の他の構成部品に依存する温度変化（ケースの熱膨張等）に影響されない正確な制御用トルクを検出することができる。

この制御用トルクＶｔ−dVに基づき目標電流抽出手段62が、モータ10を駆動する目標電流Ｉｏを抽出する。
目標電流抽出手段62は、予め求めておいた制御用トルクおよび車速に対する最適な目標電流Ｉｏの関係に、求められた制御用トルクＶｔ−dVを照らして目標電流Ｉｏを抽出し、補正目標電流演算手段63に出力する。

また、サーミスタ50が搭載される制御基板20は、モータ10と隣り合って共通空間にあるので、サーミスタ50により検出された検出基板温度Ｔｂは、モータ10の雰囲気温度と略みなすことができ、モータ10の発生トルクの温度補償にも用いられる。

モータ10のトルク定数（電機子電流に対する発生トルクの比，Ｎｍ／Ａ）は、温度変化に対して若干変動し、その１例を図８のグラフに示す。
同図８のグラフにおいて、モータ温度（横軸）に対してトルク定数（縦軸）は、右上がりの折れ線を示している。

このトルク定数の温度特性により、温度によってモータのトルクが変動してしまうので、この温度の影響をなくすために、図９のグラフで示すような温度に対する補正係数ｑを予め設定し記憶しておく。
図９の補正係数ｑのグラフは、トルク定数の温度変化を、温度に関係なく所定のトルク定数に一定に保つべく、温度に対して補正係数ｑが、図８のグラフとは反対に右下がりの折れ線となっている。

したがって、サーミスタ50により検出された検出基板温度Ｔｂは、補正係数演算手段67に入力され、検出基板温度Ｔｂはモータ温度とみなされて補正係数演算手段67により図９の補正係数ｑのグラフに照らし合わされて温度Ｔｂに対応する補正係数ｑを求める。

求められた補正係数ｑは、補正目標電流演算手段63に入力され、補正目標電流演算手段63により前記目標電流抽出手段62が抽出した目標電流Ｉｏに補正係数ｑが乗算されて、モータ10の発生トルクの温度補償された補正目標電流Ｉｑ（＝Ｉｏ・ｑ）が算出される。
算出された補正目標電流Ｉｑは、最終目標電流演算手段64に出力される。

また、サーミスタ50により検出された検出基板温度Ｔｂは、さらに後記するサーミスタ故障診断手段80および検出基板温度変更手段81に入力され、検出基板温度変更手段81から出力された変更基板温度Ｔbbが雰囲気温度推定手段69に入力される。
なお、変更基板温度Ｔbbは、サーミスタ故障診断手段80により故障と診断しない限り変更せず、検出基板温度Ｔｂと同じ値を示すものであり、詳細は後述する。

一方で、電流検出装置18が検出するモータ10に供給され電機子電流値Ｉｍが、ＣＰＵ60の推定上昇温度演算手段68に入力され、電機子電流値Ｉｍに基づいてモータ10の発熱による推定上昇温度Ｔｍが演算される。

動作時のモータの主な損失は、銅損であり、銅損は電機子電流値Ｉｍの２乗に電機子抵抗を乗算したものであり、これにモータ固有の熱抵抗で除算すれば発熱量に変換することができる。
したがって、電機子電流値Ｉｍの２乗の積算値に温度換算係数を乗算して推定上昇温度Ｔｍを演算することができる。

すなわち推定上昇温度演算手段68は、Ｗms（ｎ）＝Ｗms（ｎ−１）＋（Ｉｍ−Ｉma）^２の繰返し演算により電機子電流値Ｉｍの２乗の積算値Ｗmsを求め、これに温度換算係数ｋを掛けて推定上昇温度Ｔｍ（＝Ｗms・ｋ）を算出する。
ここに、Ｉmaはモータ電流積算基準値であり、Ｗms（ｎ−１）は前回の積算値、Ｗms（ｎ）は今回の積算値である。

この推定上昇温度Ｔｍは、雰囲気温度推定手段69に入力される。
この雰囲気温度推定手段69には、検出基板温度変更手段81から出力された変更基板温度Ｔbbが別途入力されており、雰囲気温度推定手段69は、この変更基板温度Ｔbb（サーミスタ50が正常の場合は検出基板温度Ｔｂ）に推定上昇温度Ｔｍを加算してステアリングギヤボックス６とラックケース２の共通空間がこれからなるであろう雰囲気温度Ｔev（＝Ｔbb＋Ｔｍ）を推定する。

雰囲気温度推定手段69が推定した雰囲気温度Ｔevは、目標電流抑制値抽出手段70に入力されて、目標電流抑制値抽出手段70により目標電流抑制値ｐが抽出される。

目標電流抑制値抽出手段70は、ラックケース２のハウジング２ｂ内に配設される制御基板20が熱破壊されないように、ある温度以上で温度上昇を抑えるべくモータを駆動する目標電流を抑制する目標電流抑制値ｐを雰囲気温度Ｔevに対して予め決めた対応関係をメモリに記憶している。

予め定めた雰囲気温度Ｔevと目標電流抑制値ｐの対応関係を図１０に示す。
雰囲気温度Ｔevがある抑制開始温度ｔまでは、目標電流抑制値ｐは1.0である。
雰囲気温度Ｔevが抑制開始温度ｔを越えると、目標電流抑制値ｐは1.0から漸次減少する。

こうして雰囲気温度Ｔevをもとに目標電流抑制値抽出手段70により抽出された目標電流抑制値ｐは、最終目標電流演算手段64に入力され、最終目標電流演算手段64に別途前記補正目標電流演算手段63から入力される補正目標電流Ｉｑに乗算されて最終目標電流Ｉｃ（＝Ｉｑ・ｐ）が算出される。

したがって、推定された雰囲気温度Ｔevが抑制開始温度ｔに至るまでは、目標電流抑制値ｐ＝1.0であり、補正目標電流Ｉｑは全く抑制されることなく最終目標電流Ｉｃとしてモータ駆動に供されるが、雰囲気温度Ｔevが抑制開始温度ｔを越えると、目標電流抑制値ｐの減少に伴い補正目標電流Ｉｑを抑制する割合が大きくなり、モータ10の発熱が抑えられ、各種機能素子を含む制御基板20の熱破壊を防止することができる。
なお、制御基板20と同じ共通空間内にあるモータ10についてもその発熱による焼損を防止することが可能である。

補正目標電流Ｉｑが抑制されると、モータ10による操舵アシスト力を減少するので、運転者はステアリング操作が重たく感じるようになるが、雰囲気温度Ｔevが抑制開始温度ｔを越えたとき、目標電流抑制値ｐが漸次減少し補正目標電流Ｉｑが漸次抑制されるので、運転者に大きな違和感を与えない。

なお、最終目標電流演算手段64が出力する最終目標電流Ｉｃは、電流フィードバック制御手段65に入力され、電流フィードバック制御手段65は、電流検出装置18からの電機子電流値Ｉｍのフィードバックを受け最終目標電流Ｉｃとの差を０にすべく指示信号をモータドライバ17に出力してモータ10をフィードバック制御する。

以上のように、制御基板20は、トルクセンサ30の温度補償およびモータ10の発生トルクの温度補償をなし制御基板20の熱破壊を防止したモータ10の駆動制御を実行する。
制御基板20に設けられるサーミスタ50は、ステアリングギヤボックス６とラックケース２の共通空間にあって、サーミスタ50が検出する検出基板温度Ｔｂは、制御基板20の熱破壊を防止し、また、トルクセンサ30の雰囲気温度とみなしてトルクセンサ30の温度補償に用いられる。

本電動パワーステアリング装置１においては、さらにこのサーミスタ50を利用し検出基板温度Ｔｂをモータ10の雰囲気温度とみなしてモータ10の発生トルクの温度補償も行って温度に影響されない安定したモータ10の発生トルクを得ることができる。

以上は、サーミスタ50が正常に動作している場合の効果であるが、サーミスタ50が故障したときは、上記効果を期待できないばかりでなく、誤った検出基板温度Ｔｂにより目標電流抑制値抽出手段70による目標電流の抑制が働かずに、制御基板20やモータ10が熱破壊されるおそれがあるが、本電動パワーステアリング装置１には、サーミスタ50の故障に対処する機能を備えている。

そのため、まずサーミスタ50の故障診断を行うサーミスタ故障診断手段80を備えている。
サーミスタ故障診断手段80には、前記サーミスタ50により検出された検出基板温度Ｔｂと、前記推定上昇温度演算手段68における演算過程で算出した電機子電流値Ｉｍの２乗の積算値Ｗmsとが入力され、この検出基板温度Ｔｂと電流２乗積算値Ｗmsとに基づいてサーミスタ50の故障診断を行う。

このサーミスタ故障診断手段80によるサーミスタ50の故障診断処理の手順を図１１にフローチャートで示し説明する。
まず、サーミスタ50により検出された検出基板温度Ｔｂを読み込み（ステップ１）、次のステップ２で検出基板温度Ｔｂの変化量Ｄｔを算出する。

検出基板温度Ｔｂの変化量Ｄｔは、制御基板20の起動時の検出基板温度Ｔboを基準にし、検出基板温度Ｔboからの変更量のことである。
すなわち、読み込んだ現検出基板温度Ｔｂから制御基板20の起動時の検出基板温度Ｔboを減算した量を、検出基板温度Ｔｂの変化量Ｄｔ（＝Ｔｂ−Ｔbo）としている。

次に、電流２乗積算値Ｗmsを読み込む（ステップ３）。
そして、次のステップ４で、読み込んだ電流２乗積算値Ｗmsが所定積算値Ｗ１以下か否かを判別する。
電流２乗積算値Ｗmsは大きい程、ステアリングギヤボックス６とラックケース２の共通空間の上昇するであろう推定上昇温度が大きく、したがってサーミスタ50の検出する検出基板温度Ｔｂも追随して大きく上昇することが見込まれる。

このサーミスタ50の動作を確実に見極めることができる程度の所定積算値Ｗ１が予め設定されている。
したがって、電流２乗積算値Ｗmsが所定積算値Ｗ１以下であれば、サーミスタ50の故障診断に入らず、ステップ５に進むが、電流２乗積算値Ｗmsが所定積算値Ｗ１を超えていれば、サーミスタ50の動作を確実に見極めることができるので、サーミスタ50の故障診断に入り、ステップ７に飛ぶ。

サーミスタ50の故障診断に入らず、ステップ５に進むと、カウンタのカウント値Ｃをクリア（０）にし、検出基板温度Ｔｂの変更量Ａｔを０とし（ステップ６）、ステップ１に戻る。
電流２乗積算値Ｗmsが所定積算値Ｗ１以下である限り、故障診断ができず、ステップ１，２，３，４，５，６を繰り返す。

そして、電流２乗積算値Ｗmsが所定値Ｗ１を超えると、ステップ４からステップ７に飛んで故障診断に入り、検出基板温度Ｔｂの変化量Ｄｔが所定変化量Ｄ１以下か否かが判別される。
電流２乗積算値Ｗmsが所定値Ｗ１を超えると、サーミスタ50が正常であるならば、検出基板温度Ｔｂも追随して増加して、その変化量Ｄｔが所定量Ｄ１を超え、サーミスタ50が故障して異常であるならば、変化量Ｄｔが所定量Ｄ１に達しないとされる所定量Ｄ１を予め設定しておくものである。

したがって、ステップ７で検出基板温度Ｔｂの変化量Ｄｔが所定変化量Ｄ１より大きいと判別されれば、サーミスタ50は正常であり、ステップ５に進むが、変化量Ｄｔが所定変化量Ｄ１以下と判別されれば、サーミスタ50に故障の可能性があり、ステップ８に進む。

サーミスタ50に故障の可能性があるとして、ステップ８に進むと、カウンタのカウント値Ｃをインクリメントする（Ｃ＝Ｃ＋１）。
そして、つぎのステップ９で、カウント値Ｃが所定値Ｃ１以上か否かを判別する。

カウント値Ｃが所定値Ｃ１に達していなければステップ６に飛び、検出基板温度Ｔｂの変更量Ａｔを０としてステップ１に戻るので、ステップ４で電流２乗積算値Ｗmsが所定積算値Ｗ１を超えていると判別され、ステップ７でサーミスタ50に故障の可能性があると判別されている間は、始めのうちステップ１，２，３，４，７，８，９，６が繰り返されてステップ８でカウント値Ｃが毎回増加していき、カウント値Ｃが所定値Ｃ１に達すると、サーミスタ50は故障であると判断してステップ９からステップ１０に進んで検出基板温度Ｔｂの変更量Ａｔを前記抑制開始温度ｔに設定し（Ａｔ＝ｔ）、ステップ１に戻る。

すなわち、カウンタはタイマとして働き、カウント値Ｃは経時時間を現し、サーミスタ50に故障の可能性があると判別されている時間が所定時間（所定値Ｃ１）経つまでは、サーミスタ50が故障と判断せず、所定時間（所定値Ｃ１）経ってはじめてサーミスタ50が故障であると判断し、検出基板温度Ｔｂの変更量Ａｔを抑制開始温度ｔに設定して誤診断を確実に防止している。

以上のように、サーミスタ故障診断手段80は、サーミスタ50の故障を診断し、故障でないと診断したときは、検出基板温度Ｔｂの変更量Ａｔを０に設定し、故障であると診断したときは、検出基板温度Ｔｂの変更量Ａｔをｔに設定して、この変更量Ａｔを検出基板温度変更手段81に出力する。

検出基板温度変更手段81は、この変更量Ａｔを入力して、サーミスタ50により検出された検出基板温度Ｔｂにこの変更量Ａｔを加算して変更基板温度Ｔbb（＝Ｔｂ＋Ａｔ）を算出し、雰囲気温度推定手段69に出力する。

すなわち、サーミスタ50が故障でないと判断されたときは、変更基板温度Ｔbbは、変更量Ａｔは０なので変更はなく、変更基板温度Ｔbb（＝Ｔｂ＋０）は、サーミスタ50により検出された検出基板温度Ｔｂそのものであり、サーミスタ50が故障と判断されたときは、変更量Ａｔはｔで、変更基板温度Ｔbb（＝Ｔｂ＋ｔ）は、検出基板温度Ｔｂがｔだけ変更したより高い温度となる。

したがって、雰囲気温度推定手段69は、この変更基板温度Ｔbbに推定上昇温度Ｔｍを加算して雰囲気温度Ｔev（＝Ｔbb＋Ｔｍ）を推定するが、サーミスタ50が故障と判断されたときは、雰囲気温度Ｔev＝Ｔｂ＋ｔ＋Ｔｍであり、通常抑制開始温度ｔより大きい温度となっている。

このような雰囲気温度Ｔevが、目標電流抑制値抽出手段70に入力されると、図１０を参照して、サーミスタ50が故障と判断されたときは、雰囲気温度Ｔevが抑制開始温度ｔより高い温度であるので、目標電流抑制値ｐは1.0より小さい値で、場合によって０が抽出される。

したがって、サーミスタ50が故障と判断されたときは、最終目標電流演算手段64では、補正目標電流Ｉｑにこの1.0より小さいか０の目標電流抑制値ｐが乗算されるので、最終目標電流Ｉｃ（＝Ｉｑ・ｐ）が抑制され、または０となり、モータ10の駆動が抑制されてモータ10の発熱が抑えられるので、実際の基板温度が相当高いにもかかわらずサーミスタ50が故障で検知できないときでも、モータ10の焼損および各種機能素子を含む制御基板20の熱破壊を確実に防止することができる。

なお、サーミスタ50が故障と判断されたときは、上記の処理が実行されるほか、ランプなどを点滅させるなどして運転者に警告を発するようにする。

また、前記ＣＰＵ60における検出基板温度変更手段81を除き、サーミスタ50の検出した検出基板温度Ｔｂを直接雰囲気温度推定手段69に出力し、サーミスタ故障検出診断手段80の診断結果が、サーミスタ50の故障と診断されたときは、前記最終目標電流演算手段64の出力である最終目標電流Ｉｃを直接抑制（または０に）するように構成してもよい。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の全体正面図である。 同平面図である。 該電動パワーステアリング装置の内部構造を示す一部省略した正面図である。 トルクセンサの概略構成図である。 モータを駆動制御する制御回路の概略構成図である。 正常時における第１，第２電圧及びトルク検出電圧の状態を示す図である。 モータを駆動制御する制御回路のＣＰＵの作業を機能ごとにブロック化して示したブロック図である。 モータのトルク定数の温度特性を示す図である。 モータ温度に対する補正係数の関係を示す図である。 雰囲気温度に対する目標電流抑制値の対応関係を示す図である。 サーミスタの故障診断処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置、２…ラックケース、２ａ…モータケース、２ｂ…ハウジング、３…ラック軸、４…ジョイント、５…タイロッド、６…ステアリングギヤボックス、７…入力軸、８…トーションバー、９…操舵ピニオン軸、
10…モータ、11…インナロータ、12…アウタステータ、13…接続スリーブ、14…ボールナット部材、15…軸受、17…モータドライバ、18…電流検出装置、
20…制御基板、21…前面開口、22…合わせ面、23…前面カバー、
30…トルクセンサ、31，32…ベアリング、33…コア、34…スライダピン、35，36…コイル、37，38…抵抗、39…トランジスタ、40…トルク検出回路、41ａ，41ｂ…電圧信号線、42ａ，42ｂ…コンデンサ、43ａ，43ｂ…平滑回路、44ａ，44ｂ…抵抗、45…抵抗、46…差動アンプ、
50…サーミスタ、
60…ＣＰＵ、61…制御用トルク演算手段、62…目標電流抽出手段、63…補正目標電流演算手段、64…最終目標電流演算手段、65…電流フィードバック制御手段、66…トルクセンサ温度補正値演算手段、67…補正係数演算手段、68…推定上昇温度演算手段、69…雰囲気温度推定手段、70…目標電流抑制値抽出手段、
80…サーミスタ故障診断手段、81…検出基板温度変更手段。

Claims (5)

1. 操舵トルクに基づき目標電流を算出する目標電流演算手段を備え、前記目標電流に従ってモータを駆動制御して人力を補助する電動パワーステアリング装置において、
   制御基板の基板温度を検出する基板温度検出装置と、
   前記モータの電機子電流を検出するモータ電流検出手段と、
   前記モータ電流検出手段が検出した電機子電流と前記基板温度検出装置が検出した検出基板温度とに基づいて前記基板温度検出装置の故障を診断する故障診断手段と、
   前記基板温度検出装置が故障であると前記故障診断手段が診断したときに、前記目標電流を抑制する目標電流抑制手段と、
   を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記目標電流演算手段が算出した目標電流を前記基板温度検出装置が検出した検出基板温度により補正する補正演算手段を備え、
   前記目標電流抑制手段は、前記補正演算手段により補正された目標電流を抑制することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記故障診断手段は、前記モータ電流検出手段が検出した電機子電流の２乗の積算値が所定値を越え、かつ前記検出基板温度の変化量が所定値以下の状態が、所定時間継続したときに、前記基板温度検出装置が故障であると診断することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記目標電流抑制手段は、前記モータ電流検出手段が検出した電機子電流の２乗の積算値から推定上昇温度を演算し、前記推定上昇温度を前記基板温度検出装置が検出した検出基板温度に加算した雰囲気温度に基づいて前記目標電流を抑制し、
   前記故障診断手段により前記基板温度検出装置が故障であると診断されたときは、前記検出基板温度をより高い温度に強制的に変更させることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記基板温度検出装置が、前記制御基板に設けられたサーミスタであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の電動パワーステアリング装置。

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