JP2013159289A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源電圧が低下しても、ＦＥＴ保護用のツェナーダイオードの損失電力を時間積算し、積算損失が増加するに従い徐々にデューティを制限することで、操舵性能を損なうことなく、ツェナーダイオードの保護を実現する電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算してＰＷＭ信号を生成し、ツェナーダイオードを搭載したＦＥＴブリッジ回路を介してモータをＰＷＭ駆動することによって操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、イグニション電圧とインバータ印加電圧の差が所定電圧以上のときに、損失電力を演算する損失電力演算部と、損失電力の積算電力を演算する積算損失演算部と、温度に基づいて許容損失を演算する許容損失演算部と、許容損失及び積算損失の損失差の最小値を選択する最小値選択部と、損失差の最小値及び許容損失に基づいてＰＷＭ信号の制限値を演算する制限値演算部とを設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に電源電圧（バッテリ電圧）が低下したときでもデューティを制限することで、操舵性能を損なうことなく、ＦＥＴブリッジ回路に搭載されているツェナーダイオードを確実に保護できるようにした電動パワーステアリング装置に関するものである。

車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト）を付与する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、操向ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット１００には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。また、アイドリングストップ機能を備えた車両においては、電圧安定化回路３０を介してイグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット１００は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｒと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の操舵補助指令値の演算を行い、操舵補助指令値に補償等を施した電流制御値Ｅによってモータ２０に供給する電流を制御する。なお、車速ＶｅｌはＣＡＮ（Controller Area Network）等から受信することも可能である。

コントロールユニット１００は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図２のようになっている。

図２を参照してコントロールユニット１００の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｒ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌは操舵補助指令値演算部１０１に入力され、アシストマップを用いて操舵補助指令値Ｉｒｅｆが演算される。演算された操舵補助指令値Ｉｒｅｆは過熱保護条件等に基づいて最大出力制限部１０２で出力を制限され、最大出力を制限された電流指令値Ｉは減算部１０３に入力される。

なお、操舵補助指令値演算部１０１での操舵補助指令値Ｉｒｅｆの演算は、操舵トルクＴ及び車速Ｖｅｌに加えて更に操舵角を用いて演算することも可能である。

減算部１０３は、電流指令値Ｉとフィードバックされているモータ２０のモータ電流ｉとの偏差ΔＩ（＝Ｉ−ｉ）を求め、偏差ΔＩはＰＩ等の電流制御部１０４で制御され、制御された電流制御値ＥはＰＷＭ（パルス幅変調）制御部１０５に入力されてデューティを演算され、デューティを演算されたＰＷＭ信号ＰＳによってモータ駆動回路１０６を介してモータ２０を駆動する。モータ２０のモータ電流ｉはモータ電流検出回路１０７で検出され、モータ電流ｉが減算部１０３に入力されてフィードバックされる。

モータ駆動回路１０６の構成例を図３に示して説明すると、３相モータの場合、モータ駆動回路１０６はＰＷＭ制御部１０５からのＰＷＭ信号ＰＳに基づいて電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６の各ゲートを駆動するＦＥＴゲート駆動回路１０６Ａ、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６の３相ブリッジ回路で構成されるインバータ１０６Ｂ、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３のハイサイド側を昇圧する昇圧回路１０６Ｃ等で構成されている。また、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６の各ソース‐ドレイン間にはサージ吸収用のダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列に内蔵されており、ハイサイド側ＦＥＴ１〜ＦＥＴ３のゲート−ソース間にはゲート保護用の各１対のツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３が接続されている。

インバータ１０６Ｂには、電源としてのバッテリ１３から電源リレーＲＬを経て電力が供給されている。インバータ１０６Ｂは、直列に接続されたＦＥＴ１及びＦＥＴ４と、同様に直列に接続されたＦＥＴ２及びＦＥＴ５と、直列に接続されたＦＥＴ３及びＦＥＴ６とを備え、これら直列に接続された３つのＦＥＴ列が並列に接続されたブリッジ回路で構成されている。このインバータ１０６ＢのＦＥＴ１及びＦＥＴ４の接続点、ＦＥＴ２及びＦＥＴ５の接続点並びにＦＥＴ３及びＦＥＴ６の接続点から、供給路ａ，ｂ，ｃを介してモータ２０に各相のモータ相電流が供給されるようになっている。

このような電動パワーステアリング装置において、バッテリ１３は、コントロールユニット１００、トルクセンサ１０、モータ２０などの負荷機器に電力を供給している。運転者の操舵操作を正常に安定してアシストするために、バッテリ１３の電源電圧（バッテリ電圧）を所定の安定範囲（例えば１０〜１５Ｖ）に維持することが必要である。しかしながら、クランキング等の状況においては、電源電圧の低下が発生する可能性がある。

電源電圧が低下した状態では、モータ駆動回路１０６で使用されるＦＥＴのゲート駆動電圧が低下する。この場合、ＦＥＴのゲート−ソース間の電圧（ＶＧＳ）が低下すると、ドレイン−ソース間のオン抵抗（ＲＤＳ（ＯＮ））が急激に大きくなる。ちなみに、最大駆動電流ＩmaxとＦＥＴの許容電力値Ｐａとの間には、下記数１のような関係がある。
（数１）
Ｐａ＝ＲＤＳ（ＯＮ）・Ｉ_max ^２
ここで、ＰａはＦＥＴの許容電力値、ＲＤＳ（ＯＮ）はＦＥＴのソース−ドレイン間
のオン抵抗であり、ＩmaxはＦＥＴに流せるモータ最大電流である。

上記数１の関係より、モータ２０の駆動制御の際、ＦＥＴオン抵抗ＲＤＳ（ＯＮ）が大きくなると、電力損失が大きくなってしまう。そのため、電源電圧が低下すると、ＦＥＴの電力損失による発熱によって温度が上昇し、更に電源電圧の低下が続くと、ＦＥＴが焼損するという故障を発生する恐れがある。

また、電源電圧が著しく低下し、トルクセンサ１０の最低動作電圧以下まで低下すると、トルクセンサ１０の出力が低下し、操向ハンドル１の中立位置がずれてしまい、モータ２０の電流特性も操向ハンドル１の中立位置からずれてしまう。そのため、ハンドル操舵力の左右差が生じ、ひどくなると「ハンドル取られ」などが生じてしまい、操舵感が悪化するという問題がある。即ち、ある電圧値以下になると、トルクセンサ１０が正常に動作できなくなる。

従って、電源電圧が低下したとき、良好な操舵フィーリングを保つために、アシスト制御を制限又は停止する必要がある。このような問題を解決するために、特許文献１（特開２００５−１９３７５１号公報）では、電源電圧の低下時に、電源電圧に応じてアシスト量を可変な制限値により制限する電動パワーステアリング装置が提案されている。また、特許文献２（特開２００７−２９０４２９号公報）には、低電圧時に低オン抵抗の半導体スイッチング素子を有し、電源電圧が動作電圧下限値以上であるときに、モータの制御を行い、動作電圧を下回ったときに、モータの制御を停止する電動パワーステアリング装置が提案されている。

特開２００５−１９３７５１号公報 特開２００７−２９０４２９号公報

しかし、近年環境保護の観点からの要望として、車両の停止・停車中にエンジンを停止させること、所謂アイドリングストップ機能を備えた車両が増えており、このような車両（ハイブリッド車両など走行中にエンジンが起動するものも該当）においては、その停止したエンジンを再始動すべく、頻繁にクランキングが実行されることになる。そして、クランキングの際は電源電圧の変動が相当に激しく、電源電圧がアシスト可能電圧の範囲外になってしまうこともあり、このような場合にはアシストが急激に停止される可能性がある。アシストの停止が発生すると、キックバック等のステアリング挙動や異音等が発生する可能性があり、電動ステアリング装置全体の品質に大きく影響する。

特許文献１の電動パワーステアリング装置は、動作限界電圧に達するまで電源電圧の数値によりアシストレベルを可変させているので、円滑なアシスト制御を行うことができる特徴がある。しかしながら、電源電圧がアシスト停止電圧以下に低下するとアシスト制御を停止するようにしているので、クランキングのような、電源電圧が相当低いレベルに低下する可能性がある場合には適用できない問題がある。

また、特許文献２の電動パワーステアリング装置は、低電圧時のオン抵抗が低いＦＥＴを用いることで発熱量が少なくなり、低電圧においても作動するようにしているが、クランキングにおいては電圧低下が発生し、その変動が大きく、トルクセンサの作動電圧を下回り、制御が不安定になる可能性がある。

アイドリングストップ機能を備えた車両に搭載されている電動パワーステアリング装置のイグニション電圧が、電圧安定化回路によってエンジン再始動時の電圧低下を一定電圧まで昇圧により補償されている場合において、エンジンを再始動すると、バッテリ電圧が低下することでバッテリ電圧とイグニション電圧に電位差が生じる。

ハイサイド側ＦＥＴ１〜ＦＥＴ３のゲート端子には、イグニション電圧を昇圧回路１０６Ｃによって昇圧された電圧が印加されており、ソース端子にはバッテリ電圧に応じたインバータ印加電圧が印加されている。よって、ゲート−ソース間電圧はバッテリ電圧が低下するほど大きくなり、ゲート−ソース間に接続されているゲート保護用ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３に印加される電圧も大きくなってしまう。ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３に印加される電圧がツェナー電圧を超えると電流が流れ、自己発熱が発生するため、ＰＷＭ信号のデューティを制限し、ハイサイド側ＦＥＴ１〜ＦＥＴ３のＯＮ時間を短くすることで自己発熱を抑制するか、ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３の定格電力を上げる必要がある。

これに対し特許文献１では、電源電圧に応じたアシスト制限であるため、ツェナーダイオードの自己発熱抑制が効果的にできないという問題がある。ツェナーダイオードの定格電力を大きくすると、コストアップと共にサイズが大型化してしまい、搭載性悪化という問題も生じてしまう。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、クランキング等によって電源電圧が激しく変動して低下しても、ツェナーダイオードの損失電力を時間積算し、積算損失が増加するに従いデューティを制限することで、ツェナーダイオードの定格電力を大きくすることなく、しかも操舵性能を損なうことなく、駆動回路に内蔵されたツェナーダイオードを確実に保護する電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、ＦＥＴ保護用のツェナーダイオードを搭載したＦＥＴブリッジ回路を介してモータをＰＷＭ駆動し、前記モータのＰＷＭ駆動によって操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、イグニション電圧とインバータ印加電圧の差が所定電圧以上のときに、前記ツェナーダイオードの損失電力を演算する損失電力演算部と、前記損失電力の積算電力を演算する積算損失演算部と、温度に基づいて前記ツェナーダイオードの許容損失を演算する許容損失演算部と、前記許容損失及び前記積算損失の損失差の最小値を選択する最小値選択部と、前記損失差の最小値及び前記許容損失に基づいて前記ＰＷＭ信号の制限値を演算する制限値演算部とを具備することにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記制限値のレートを制限するレートリミッタが更に設けられていることにより、或いは前記差が前記所定電圧以上となった後、前記差が前記所定電圧よりも小さくなってからの経過時間が所定時間となったときに、前記積算損失演算部の前記積算損失を０にクリアするようになっていることにより、或いは前記制限値演算部が、前記損失差の最小値に対して比例する関係で前記制限値を出力するようになっていることにより、或いは前記制限値演算部の出力特性ゲインが、前記温度が高くなるに従って大きくなっていることにより、より効果的に達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、クランキング等によって電源電圧（バッテリ電圧）が激しく変動（低下）しても、モータ駆動回路のインバータに搭載されているツェナーダイオードの損失電力を時間積算し、積算損失が増加するに従い、更に温度をパラメータとしてデューティを制限することで、操舵性能を損なうことなく、ツェナーダイオードの保護を実現することができる。デューティを制限するため、ツェナーダイオードの定格電力を上げる必要もない。

また、クランキング後のエンジン作動中に電源電圧が復帰し、イグニション電圧とバッテリ電圧の差が所定電圧よりも小さくなった場合は、徐変によりデューティの制限をなくすようにしているので、操舵性能を損なうこともない。更に、イグニション電圧とバッテリ電圧の差が所定電圧よりも小さくなってからの経過時間が所定時間を経過した場合には、ツェナーダイオードの自己発熱温度が低下したとして積算電力を０にクリアするようにしているので、積算電力を自己発熱温度と正しく対応付けすることができる。

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 コントロールユニットの一般的な構成例を示すブロック図である。 モータ駆動回路の構成例を示す結線図である。 本発明の実施形態に係るコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。 本発明で使用する制限値算出部の特性の一例を示す特性図である。 本発明の動作例を示すフローチャートである。 本発明の動作例をタイムチャートである。

アイドリングストップ機能を備えた車両に搭載されている電動パワーステアリング装置のイグニション電圧が、電圧安定化回路によってエンジン再始動時の電圧低下を一定電圧まで昇圧により補償されている場合において、エンジンを再始動すると、バッテリ電圧が低下することでバッテリ電圧とイグニション電圧に電位差が生じる。そして、インバータを構成するＦＥＴブリッジ回路のハイサイド側ＦＥＴのゲート端子には、イグニション電圧を昇圧された電圧が印加されており、ソース端子には電源電圧に応じたインバータ印加電圧が印加されており、ゲート−ソース間電圧は電源電圧が低下するほど大きくなり、ゲート−ソース間に接続されているゲート保護用ツェナーダイオードに印加される電圧も大きくなってしまう。ツェナーダイオードに印加される電圧がツェナー電圧を超えると電流が流れ、自己発熱が発生する。ツェナーダイオードの定格電力を上げるとコストアップと共にサイズが大型化してしまい、搭載性悪化という問題があるため、本発明では、イグニション電圧と電源電圧との差が所定電圧以上となったときにデューティを制限し、ハイサイド側ＦＥＴのＯＮ時間を短くすることで自己発熱を抑制する。このため、ツェナーダイオードの定格電力を上げる必要もなく、安価で小型のツェナーダイオードを使用することができる。

なお、クランキング後のエンジン作動中に電源電圧が復帰し、イグニション電圧とインバータ印加電圧の差が所定電圧よりも小さくなった場合は、徐変によりデューティの制限をなくすようにし、操舵性を損なわないようにしている。また、所定時間が経過した場合には積算電力を０にクリアするようにしており、積算電力を自己発熱温度と正しく対応付けすることができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

図４は本発明に係る電動パワーステアリング装置のコントロールユニット１００の構成例を示すブロック図であり、前述した図２に対応させて示す構成図であるので、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係るコントロールユニット１００には、３相各相の損失電力Ｐｚを演算する損失電力演算部１１０と、３相各相電力の積算損失Ｗｚを演算する積算損失演算部１１２と、周囲温度Ｔｆを計測する温度センサ１１４と、計測された温度Ｔｆから許容損失ＡＬを演算する許容損失演算部１１５と、許容損失ＡＬから積算損失Ｗｚを減算する減算部１１３と、許容損失ＡＬと積算損失Ｗｚの損失差の最小値ＬＤを３相の中から選択して出力する最小値選択部１２０と、選択された最小値の損失差ＬＤ及び許容損失ＡＬに基づいてデューティの制限値Ｌｖを演算する制限値演算部１３０と、制限値Ｌｖの加減速度（レート）を制限（徐変）するレートリミッタ１３１とが新たに設けられている。レートリミッタ１３１でレートを制限された制限値ＬｍはＰＷＭ制御部１０５に入力され、デューティが制限されたＰＷＭ信号ＰＳｍを出力する。

損失電力演算部１１０には３相のＰＷＭ信号ＰＳｍ、イグニション電圧Ｖｂ及びインバータ印加電圧Ｖｒが入力されており、損失電力演算部１１０はＰＷＭ信号ＰＳｍ、イグニション電圧Ｖｂ及びインバータ印加電圧Ｖｒに基づいて各相ツェナーダイオード（ＤＺ１〜ＤＺ３）の損失電力Ｐｚを演算し、演算された各相の損失電力Ｐｚを出力する。損失電力Ｐｚは、ツェナーダイオードが自己発熱する条件、つまり“イグニション電圧Ｖｂ−インバータ印加電圧Ｖｒ≧所定電圧Ｖｃ”が成立するときのみ演算して出力し、上記自己発熱する条件が成立しないときには、損失電力Ｐｚが発生しないので０を出力する。

積算損失演算部１１２は、今回（サンプリング）の損失電力Ｐｚと前回（サンプリング）の損失電力Ｐｚ（Ｚ^−１）を加算して積算損失Ｗｚを演算し、演算で求めた積算損失Ｗｚを減算部１１３に減算入力する。つまり、損失電力Ｐｚを時間積算し、ツェナーダイオードの積算損失Ｗｚを下記数２に従って演算する。
（数２）
Ｗｚ＝ΣＰｚ・Δｔ
ただし、Δｔは処理時間である。
積算損失Ｗｚは、“イグニション電圧Ｖｂ−インバータ印加電圧Ｖｒ＜所定電圧Ｖｃ”となる時間が所定時間（Ｔ_０）継続した場合は、ツェナーダイオードの自己発熱による温度が低下したと判断できるため、０にクリアする。

許容損失演算部１１５は計測された温度Ｔｆに応じてツェナーダイオードの許容損失ＡＬを算出する。ツェナーダイオードの許容損失は許容できる温度上昇の程度で決まるが、周囲温度が変わるとツェナーダイオードの許容できる温度上昇も変動するので、周囲温度Ｔｆに応じて許容損失ＡＬを算出する必要がある。算出された許容損失ＡＬは減算部１１３に加算入力される。

減算部１１３は許容損失演算部１１５で演算された許容損失ＡＬから積算電力Ｗｚを減算し（３相分）、減算結果（損失差）を最小値選択部１２０に入力する。最小値選択部１２０は、３相の中の最小値の損失差を選択して損失差ＬＤとして出力する。

制限値演算部１３０は最小値選択部１２０で選択された最小値の損失差ＬＤと、許容損失ＡＬとに基づいてデユーティの制限値Ｌｖを演算する。制限値Ｌｖの演算は図５に示すように損失差ＬＤに対して線形になっており、許容損失ＡＬが低いほどゲイン特性を大きくして制限値Ｌｖを出力するようになっている。制限値Ｌｖはツェナーダイオードが自己発熱する条件、即ち“イグニション電圧Ｖｂ−インバータ印加電圧Ｖｒ≧所定電圧Ｖｃ”が成立するときのみ算出して出力し、上記条件が成立しないときは損失電力Ｐｚが発生しないので、デューティ１００％（制限値Ｌｖ＝０）を出力する。

レートリミッタ１３１は、デューティ制限解除時は操舵違和感を抑制するため、徐変する。

このような構成において、その動作例を図６のフローチャートを参照して説明する。

車両のイグニッションキー１１がオンされると、イグニション電圧Ｖｂを計測して入力し、インバータ印加電圧Ｖｒを計測して入力すると共に、ＰＷＭ信号ＰＳｍを入力する（ステップＳ１）。そして、“イグニション電圧Ｖｂ−インバータ印加電圧Ｖｒ”が所定電圧Ｖｃ以上であるか否かを判定し（ステップＳ２）、イグニション電圧Ｖｂ−インバータ印加電圧Ｖｒ”が所定電圧Ｖｃ以上である場合には損失電力演算部１１０は、イグニション電圧Ｖｂ、インバータ印加電圧Ｖｒ及びＰＷＭ信号ＰＳｍに基づいて損失電力Ｐｚを演算し（ステップＳ３）、積算損失演算部１１２は、損失電力Ｐｚに基づいて積算損失Ｗｚを演算する（ステップＳ１０）。

次に、温度センサ１１４から計測された温度Ｔｆを入力し（ステップＳ１１）、許容損失演算部１１５は温度Ｔｆに基づいて許容損失ＡＬを演算し（ステップＳ１２）、減算部１１３で“許容損失ＡＬ−積算損失Ｗｚ”を各相について演算する（ステップＳ１３）。“許容損失ＡＬ−積算損失Ｗｚ”の減算結果は最小値選択部１２０に入力され、３相のうちの最小値の損失差ＬＤが選択されて出力される（ステップＳ１４）。選択された損失差ＬＤは制限値演算部１３０に入力され、制限値演算部１３０は、温度Ｔｆをパラメータとして図５に示すように損失差ＬＤに比例する特性で制限値Ｌｖを演算する（ステップＳ１５）。演算された制限値Ｌｖはレートリミッタ１３１で徐変処理され（ステップＳ１６）、徐変された制限値ＬｍがＰＷＭ制御部１０５に入力されてＰＷＭ制御される。

一方、上記ステップＳ２で、“イグニション電圧Ｖｂ−インバータ印加電圧Ｖｒ”が所定電圧Ｖｃよりも小さいと判定された場合には、その時点からの経過時間を計測し（ステップＳ４）、経過時間が所定時間Ｔ_０以上となったときに（ステップＳ５）、積算損失演算部１１２の積算電力Ｗｚを０にクリアし（ステップＳ７）、上記ステップＳ１１に進む。また、上記ステップＳ５で、経過時間が所定時間Ｔ_０未満の場合には、“０”を出力して上記ステップＳ１０に進む（ステップＳ６）。

図７（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の一動作例を示しており、図７（Ａ）はインバータ印加電圧Ｖｒの変化の様子を示しており、図７（Ｂ）はイグニション電圧Ｖｂ−インバータ印加電圧Ｖｒの変化の様子を所定電圧Ｖｃとの関係で示している。また、図７（Ｃ）は損失電力Ｐｚを、図７（Ｄ）は積算電力Ｗｚをそれぞれ示し、図７（Ｅ）はデューティの制限値Ｌｍを示している。

時点ｔ１にクランキングとなり、インバータ印加電圧Ｖｒが図７（Ａ）のように変化（低下）すると、イグニション電圧Ｖｂ−インバータ印加電圧Ｖｒが図７（Ｂ）のように変化（上昇）し、時点ｔ２に差“Ｖｂ−Ｖｒ”が所定電圧Ｖｃとなる。差“Ｖｂ−Ｖｒ”が所定電圧Ｖｃ以上となる時点ｔ２以降、インバータ印加電圧Ｖｒは更に低下すると共に、差“Ｖｂ−Ｖｒ”は上昇し、損失電力Ｐｚ及び積算電力Ｗｚは上昇し（図７（Ｃ）及び（Ｄ））、制限値Ｌｍは低下する。その後、インバータ印加電圧Ｖｒが一定値（例えば６Ｖ）で下げ止まり、一定値を保持した後徐々に上昇に転じる（図７（Ａ））。このようなインバータ印加電圧Ｖｒの変化に対応して、差“Ｖｂ−Ｖｒ”も図７（Ｂ）に示すように一定値で上げ止まり、一定値を保持した後徐々に低下し、遂には時点ｔ３において差“Ｖｂ−Ｖｒ”が所定電圧Ｖｃとなる。この時点ｔ３以降、損失電力Ｐｚの演算は停止され（図７（Ｃ））、所定時間Ｔ_０が経過した時点ｔ４においては積算損失演算部１１２の積算損失Ｗｚが０にクリアされ、以後損失演算は停止される（図７（Ｄ））。また、差“Ｖｂ−Ｖｒ”が所定電圧Ｖｃとなる時点ｔ３以降、制限値Ｌｍは図７（Ｅ）に示すように徐変され、遂には１００％となる。

なお、上述の実施形態では３相について説明しているが、他の相数についても同様に適用でき、制限値演算部１３０は、損失差ＬＤに比例する制限値Ｌｖの例（図５）を示しているが、非線形の関数特性であっても良い。また、イグニション電圧Ｖｂ、インバータ印加電圧Ｖｒ、温度Ｔｆ、操舵トルクＴｒ、車速Ｖｅｌの入力タイミングは適宜変更可能である。

１ 操向ハンドル
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
２０ モータ
３０ 電圧安定化回路
１００ コントロールユニット
１０１ 操舵補助指令値演算部
１０２ 最大出力制限部
１０３，１１３ 減算部
１０４ 電流制御部
１０５ ＰＷＭ制御部
１０６ モータ駆動回路
１０７ モータ電流検出回路
１１０ 損失電力演算部
１１２ 積算損失演算部
１１４ 温度センサ
１１５ 許容損失演算部
１２０ 最小値選択部
１３０ 制限値演算部
１３１ レートリミッタ

Claims (5)

1. 操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、ＦＥＴ保護用のツェナーダイオードを搭載したＦＥＴブリッジ回路を介してモータをＰＷＭ駆動し、前記モータのＰＷＭ駆動によって操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
   イグニション電圧とインバータ印加電圧の差が所定電圧以上のときに、前記ツェナーダイオードの損失電力を演算する損失電力演算部と、前記損失電力の積算電力を演算する積算損失演算部と、温度に基づいて前記ツェナーダイオードの許容損失を演算する許容損失演算部と、前記許容損失及び前記積算損失の損失差の最小値を選択する最小値選択部と、前記損失差の最小値及び前記許容損失に基づいて前記ＰＷＭ信号の制限値を演算する制限値演算部とを具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記制限値のレートを制限するレートリミッタが更に設けられている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記差が前記所定電圧以上となった後、前記差が前記所定電圧よりも小さくなってからの経過時間が所定時間となったときに、前記積算損失演算部の前記積算損失を０にクリアするようになっている請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記制限値演算部が、前記損失差の最小値に対して比例する関係で前記制限値を出力するようになっている請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記制限値演算部の出力特性ゲインが、前記温度が高くなるに従って大きくなっている請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。

Images