JP2013082365A

JP2013082365A - 電子制御装置

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Publication number: JP2013082365A
Application number: JP2011224408A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tada; 剛多田; Tetsuya Fukumoto; 哲也福本
Original assignee: Omron Automotive Electronics Co Ltd
Current assignee: Nidec Mobility Corp
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-05-09
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: JP5656793B2

Abstract

【課題】リレーの温度を精度良く推定して、リレーの過熱を抑制することができる電子制御装置を提供すること。
【解決手段】電子制御装置１００は、モータ１０の通電ライン１８、１９に接点５ａ、５ｂが設けられたリレー４ａ、４ｂと、リレー４ａ、４ｂの周囲の温度を検出する温度センサ７と、リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂに通電して、接点５ａ、５ｂを閉じ、モータ１０に電流を供給して、モータ１０の駆動を制御する制御部１とを備える。制御部１は、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂにそれぞれ流れた電流の大きさおよび通電時間と、温度センサ７の検出温度とに基づいて、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂの温度を推定し、該推定温度が上限値以上になった場合に、接点５ａ、５ｂに流れる電流を制限する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機の駆動と、電動機の通電ラインに設けられたリレーの開閉とを制御する電子制御装置に関する。

たとえば、自動車のパワーステアリングシステムで使用される電子制御装置（ＥＣＵ）では、電動機（アシストモータ）の通電ラインにリレーが設けられている。これは、バッテリの逆接続や各部の故障に起因した大電流の発生などの対策のためである。通常時は、リレーの接点を閉じて（ＯＮ状態）、通電ラインを導通させ、電動機に電流を供給して、電動機の駆動を制御する。異常時には、リレーの接点を開いて（ＯＦＦ状態）、通電ラインを遮断し、大電流の発生や電動機の誤動作などを回避する。

たとえば、電子制御装置に電源が投入された時点で、リレーのコイルには、一定の大きさの電流が流れる。電動機の駆動中、リレーの接点には、電動機の駆動状態に応じた大きさの電流が流れる。このため、コイルと接点が発熱して、リレー自身の温度が上昇する。電動機の駆動を停止すると、電動機へ電流が流れなくなり、リレーの接点にも電流が流れなくなる。

リレーのコイルと接点に流れる電流の大きさや時間に応じて、リレーが過熱状態になると、コイルの劣化や焼損、またははんだの溶解といった、不具合が発生するおそれがある。これに対して、リレーの過熱を防止する技術が、たとえば特許文献１〜３に開示されている。

特許文献１では、リレーを実装した基板の配線パターンの温度を、温度センサにより検出する。また、リレーを設けた通電ラインの電流値を二乗して、リレーの接点抵抗値を乗算し、リレーの接点のジュール熱の発熱量とする。この発熱量の最新データ列に対して、リレーの接点の物性値をパラメータとする積分演算を行って、温度上昇分を求める。この温度上昇分に温度センサの検出温度を加算して、リレーの推定温度とする。そして、リレーの推定温度が既定値を越えた場合に、リレーに流れる電流値を下方修正する。

特許文献２では、リレーのコイルの駆動電流をＰＷＭ制御している。リレーの周辺温度を温度センサにより検出して、リレーの温度を推定する。または、リレーのコイルに流れる電流に基づいて、コイルの発熱量を演算し、その発熱量と気温とからリレー温度を推定する。また、リレーのコイルの電線の外皮であるエナメルの融解温度に基づいて、基準温度を設定する。そして、リレーの推定温度が基準温度を越えた場合に、リレーのコイルのＰＷＭ制御用のＤＵＴＹを下げる。

特許文献３では、リレーの周囲温度を温度センサにより検出する。また、３相のモータに流れる電流のうち、最大電流値を二乗して、通電時間にわたって積分し、平均値を算出する。この平均値に温度上昇補正値を加算して、フィルタ処理し、温度上昇分を算出する。この温度上昇分に温度センサの検出温度（または推定用周囲温度）を加算して、リレーの推定温度とする。そして、リレーの推定温度が加熱保護温度を越えた場合に、リレーに流れる通電量を低減する。

ところで、リレーでは、接点とコイルのそれぞれに通電されるので、発熱源が２つある。また、リレーの接点とコイルとでは、材質や体積などが異なり、電流が流れる大きさや時間も異なるので、温度上昇状態が異なる。このため、接点とコイルの一方だけを考慮して、リレーの温度を推定し、リレーの通電量を減少させても、リレーの過熱を抑制できないおそれがある。

特開２００１−２０６２３６号公報特開２００５−１９９７４６号公報特開２００８−６２９１６号公報

本発明の課題は、リレーの温度を精度良く推定して、リレーの過熱を抑制することができる電子制御装置を提供することである。

本発明に係る電子制御装置は、電動機の通電ラインに接点が設けられたリレーと、リレーの周囲の温度を検出する温度センサと、リレーのコイルに通電して、接点を閉じ、電動機に電流を供給して、電動機の駆動を制御する制御部とを備える。制御部は、リレーの接点とコイルにそれぞれ流れた電流の大きさおよび通電時間と、温度センサの検出温度とに基づいて、リレーの接点の温度または接点の近傍の温度を推定し、当該推定温度が上限値以上になった場合に、接点に流れる電流を制限する。

上記によると、リレーの発熱源である接点とコイルの両方に対して、流れた電流の大きさおよび通電時間と、温度センサで検出したリレーの周囲温度とに基づいて、リレーの接点の温度または接点の近傍の温度を推定するので、該推定温度の精度を上げることができる。また、リレーのコイルより接点の方が、大きな電流が流れて、温度が高くなり易いので、接点またはその近傍の推定温度が上限値以上になった場合に、接点に流れる電流を制限することで、リレーの過熱を効率よく抑制することができる。

また、本発明では、上記電子制御装置において、制御部は、リレーの接点とコイルにそれぞれ流れた電流の大きさおよび通電時間と、温度センサの検出温度とに基づいて、リレーのコイルの温度またはコイルの近傍の温度を推定し、当該推定温度が上限値以上になった場合に、コイルに流れる電流を制限するようにしてもよい。

また、本発明では、上記電子制御装置において、制御部は、推定したリレーの接点の温度若しくは接点の近傍の温度が、接点用の上限値以上になった場合、または、推定したリレーのコイルの温度若しくはコイルの近傍の温度が、コイル用の上限値以上になった場合に、リレーの接点に流れる電流を制限するようにしてもよい。

さらに、本発明では、上記電子制御装置において、制御部は、リレーの接点の近傍の温度として、接点が設けられた可動片の温度を推定するようにしてもよい。

本発明によれば、リレーの発熱源である接点とコイルの両方に対して、流れた電流の大きさおよび通電時間と、温度センサで検出したリレーの周囲温度とに基づいて、リレーの温度を精度良く推定して、リレーの過熱を抑制することができる電子制御装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る電子制御装置の構成図である。同電子制御装置のリレーの構造図である。同電子制御装置のリレーの熱回路モデルの対応関係を示した図である。同電子制御装置のリレーの熱回路モデルを示した図である。同電子制御装置の動作フローチャートである。同電子制御装置のリレーの推定温度と電流指令の変化を示した図である。同電子制御装置のリレーの温度上昇例を示した図である。他の実施形態に係る電子制御装置の動作フローチャートである。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

まず、本発明の一実施形態に係る電子制御装置（ＥＣＵ）１００の構成を、図１を参照しながら説明する。

電子制御装置１００は、自動車のパワーステアリングシステムで使用される。電子制御装置１００は、自動車のハンドル操作をアシストするためのモータ１０の駆動を制御する。モータ１０は、直流電動モータから構成されている。モータ１０は、本発明の「電動機」の一例である。

電子制御装置１００には、制御部１、電圧変換部２、モータ駆動部３、リレー４ａ、４ｂ、および温度センサ７が備わっている。制御部１は、マイクロコンピュータとメモリから構成されている。制御部１には、温度推定部１１、電流検出部１２、および回転数検出部１３が備わっている。

制御部１は、通電ライン１８に接続された電圧変換部２を介して、電源であるバッテリ１５と接続されている。電圧変換部２は、バッテリ１５の電圧を制御部１用の電圧値に変換する。

また、制御部１は、通電ライン１８から分岐した起動ライン１６によっても、バッテリ１５と接続されている。起動ライン１６上には、自動車のＩＧ（イグニッション）スイッチ１４が接続されている。ＩＧスイッチ１４がＯＮ状態（閉状態）に操作されると、起動ライン１６により電源が投入されて、制御部１が起動する。

モータ駆動部３は、複数の半導体スイッチング素子とダイオードとを有したブリッジ回路と、ドライバ回路などから構成されている。モータ駆動部３は、モータ１０に電流を供給して、モータ１０を正方向と逆方向へ回転させる。また、モータ駆動部３は、モータ１０に流す電流の大きさと方向を変化させることで、モータ１０の回転数と回転方向を切り替える。

エンコーダ２０は、モータ１０の正方向と逆方向の回転を検出するために、２相設けられている。制御部１の回転数検出部１３は、エンコーダ２０の出力信号から、モータ１０の回転数と回転方向を検出する。トルクセンサ１７は、ハンドルの操舵トルクを検出する。制御部１は、モータ１０の回転数とハンドルの操舵トルクに基づいて、操舵補助トルクを発生させるために、モータ１０をＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。

バッテリ１５からモータ１０への通電ライン１８、１９には、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂが設けられている。詳しくは、リレー４ａの接点５ａは、バッテリ１５とモータ駆動部３とをつなぐ通電ライン１８上に接続されている。接点５ａの一端は、バッテリ１５の正極と接続され、接点５ａの他端は、モータ駆動部３と接続されている。リレー４ｂの接点５ｂは、モータ駆動部３とモータ１０をつなぐ通電ライン１９上に接続されている。接点５ｂの一端は、モータ駆動部３と接続され、接点５ｂの他端は、モータ１０と接続されている。モータ駆動部３は、抵抗２１を介して接地されている。

リレー４ａのコイル６ａの一端は、通電ライン１８を介してバッテリ１５の正極に接続されている。コイル６ａの他端は、トランジスタ８ａのコレクタに接続されている。リレー４ｂのコイル６ｂの一端は、中継点２４と起動ライン１６とを介して、バッテリ１５の正極に接続されている。コイル６ｂの他端は、トランジスタ８ｂのコレクタに接続されている。トランジスタ８ａ、８ｂのベースは、制御部１に接続されている。トランジスタ８ａ、８ｂのエミッタは、それぞれ抵抗２５、２６を介して接地されている。

制御部１は、起動した時点で、トランジスタ８ａ、８ｂをＯＮ・ＯＦＦするための信号を、トランジスタ８ａ、８ｂのベースに与える。制御部１がトランジスタ８ａ、８ｂをＯＮすることにより、リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂに所定の大きさの電流が流れる。すると、コイル６ａ、６ｂから磁界が発せられて、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂがＯＮ状態（閉状態）になる。これにより、通電ライン１８、１９が導通して、バッテリ１５とモータ駆動部３とモータ１０とが電気的に接続される。リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂは、電流が流れることによって発熱する。

そして、モータ駆動部３によりモータ１０を駆動する際に、バッテリ１５から通電ライン１８とリレー４ａの接点５ａとを通して、モータ駆動部３に電流が流れる。また、モータ駆動部３の所定の半導体スイッチング素子がＯＮして、モータ駆動部３から通電ライン１９とリレー４ｂの接点５ｂとを通してモータ１０に、モータ１０の駆動状態に応じた電流が流れる。リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂは、電流が流れることによって発熱する。

モータ駆動部３によりモータ１０の駆動を停止すると、モータ駆動部３の全ての半導体スイッチング素子がＯＦＦとなって、モータ駆動部３から通電ライン１９とリレー４ｂの接点５ｂとを通してモータ１０へ電流が流れなくなる。

制御部１がトランジスタ８ａ、８ｂをＯＦＦすることにより、リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂに電流が流れなくなる。すると、コイル６ａ、６ｂから磁界が発せられなくなり、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂがＯＦＦ状態になる（開路）。これにより、通電ライン１８、１９が遮断されて、バッテリ１５とモータ駆動部３とモータ１０とが電気的に接続されなくなる。

抵抗２１の非接地側には、入力ライン２２の一端が接続されている。入力ライン２２の他端は、制御部１に接続されている。制御部１の電流検出部１２は、入力ライン２２からの入力信号とモータ駆動部３からの入力信号とに基づいて、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂとモータ１０に流れる電流をそれぞれ検出する。

これ以外に、たとえば、制御部１が、モータ１０を制御するためのＰＷＭ信号に基づいて、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂとモータ１０に流れる電流値を推定するようにしてもよい。

一方、本実施形態の場合、リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂに流れる電流の大きさは一定である。このため、コイル６ａ、６ｂに流れる電流値は、予め制御部１の内蔵メモリに記憶されている。なお、コイル６ａ、６ｂに流れる電流を実測により検出することで、当該電流値を求めてもよい。

温度センサ７は、たとえばサーミスタから構成されている。温度センサ７、リレー４ａ、４ｂ、トランジスタ８ａ、８ｂ、およびモータ駆動部３は、同一の基板２３に実装されている。温度センサ７は、リレー４ａ、４ｂの周囲の温度を検出する。

制御部１の温度推定部１１は、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂにそれぞれ流れた電流の大きさおよび通電時間と、温度センサ７の検出温度とに基づいて、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂの温度と、コイル６ａ、６ｂの温度をそれぞれ推定する。制御部１は、内蔵する計時回路（図示省略）により、通電時間を計測する。

次に、リレー４ａ、４ｂの構造を、図２を参照しながら説明する。

リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂは、可動接点４５ａと固定接点４７ａとから構成されている。固定接点４７ａは、端子４７の先端に設けられている。可動接点４５ａは、可動片４５の先端に設けられている。

可動片４５は、金属製の板ばねから構成されている。可動片４５の根元は端子４６に接続されていて、継鉄４０の側面に固定されている。継鉄４０の下端部には、鉄片４４が回動自在に支持されている。鉄片４４には、可動片４５が取り付けられており、可動片４５は、鉄片４４と一体的に回動する。端子４６、４７は、基板２３（図１）にはんだ付けにより実装される。これにより、図１に示したように、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂがバッテリ１５やモータ駆動部３やモータ１０と接続される。

リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂは、図２に示すように、ボビン４３に電線４２を螺旋状に巻き付けて構成されている。ボビン４３は、鉄芯４１の周囲に取り付けられている。鉄芯４１は、継鉄４０に取り付けられている。電線４２の両端には、端子４８、４９が設けられている。端子４８、４９は、基板２３（図１）にはんだ付けにより実装される。これにより、図１に示したように、リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂが、バッテリ１５やトランジスタ８ａ、８ｂと接続される。

リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂに通電していないときは、図２に二点鎖線で示すように、鉄片４４は、可動片４５の弾性力により鉄芯４１から離間している。このため、可動接点４５ａと固定接点４７ａとが離間していて、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂがＯＦＦ状態にある。コイル６ａ、６ｂに通電すると、コイル６ａ、６ｂが磁界を発生して、鉄芯４１が磁化されるため、鉄片４４が鉄芯４１に吸引される。これにより、図２に実線で示すように、可動片４５が鉄片４４と一体に回動して、可動接点４５ａが固定接点４７ａに接触し、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂがＯＮ状態になる。

次に、リレー４ａ、４ｂの熱回路モデルと温度推定方法を、図３および図４を参照しながら説明する。

図３および図４において、Ｑ_１は、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂの熱量（単位：Ｗ）であり、接点５ａ、５ｂで消費する電力に相当する。Ｔ_Ｑ１は、接点５ａ、５ｂの温度（温度上昇分、単位：℃）である。Ｑ_２は、リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂの熱量であり、コイル６ａ、６ｂで消費する電力に相当する。Ｔ_Ｑ２は、コイル６ａ、６ｂの温度である。Ｔ_１は、接点５ａ、５ｂの近傍（可動片４５）の温度である。Ｔ_２は、可動片４５と継鉄４０と端子４６の接合部の温度である。Ｔ_３は、コイル６ａ、６ｂの近傍（鉄芯４１、継鉄４０）の温度である。

Ｃ_１は、接点５ａ、５ｂの近傍（可動片４５、鉄片４４、端子４６、４７）の熱容量（単位：Ｊ／℃）である。Ｃ_２は、コイル６ａ、６ｂの近傍（鉄芯４１、継鉄４０、端子４６）の熱容量である。Ｒ_１は、接点５ａ、５ｂから可動片４５までの熱抵抗（単位：℃／Ｗ）である。Ｒ_２は、可動片４５から鉄片４４を介して端子４６までの熱抵抗である。Ｒ_３は、端子４６から基準温度までの熱抵抗である。Ｒ_４は、鉄芯４１から継鉄４０を介して端子４６までの熱抵抗である。Ｒ_５は、コイル６ａ、６ｂからボビン４３を介して鉄芯４１までの熱抵抗である。

各熱抵抗Ｒ_１〜Ｒ_５と各熱容量Ｃ_１、Ｃ_２には、予め実験または計算から求めた値を設定する。当該設定値は、制御部１（図１）の内蔵メモリに記憶される。

図３および図４の熱回路モデルにおいて、Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３で示される箇所に流れる時間ｔの熱量についてキルヒホッフの法則を適用すると、以下の式（１）〜（３）が導出できる。

また、Ｔ_Ｑ１、Ｔ_Ｑ２で示される箇所に流れる時間ｔの熱量について、以下の式（４）、（５）が導出できる。

式（４）では、可動片４５と接点５ａ、５ｂとの間に抵抗Ｒ_１が存在するため、この部分の熱量Ｑ_１を考慮している。式（５）では、継鉄４０とコイル６ａ、６ｂとの間に抵抗Ｒ_５が存在するため、この部分の熱量Ｑ_２を考慮している。

そして、式（１）〜（３）より、発生する熱量Ｑ_１、Ｑ_２による温度Ｔ_１、Ｔ_３の時間ｔに対する応答が、以下の式（６）で求められる。

式（６）において、Ａは、熱回路モデルの回路定数による２行２列の行列であり、式（７）に示す通りである。

また、ｅ^Ａｔは、状態遷移行列であり、式（８）に示す通りである。式（８）に示すＩは、単位行列である。

式（１）〜（３）および（６）に基づいて求めたＴ_１は、接点５ａ、５ｂの近傍、つまり、接点５ａ、５ｂの周辺の部品（可動片４５）における時間ｔでの温度上昇分に相当する。また、Ｔ_３は、コイル６ａ、６ｂの近傍、つまり、コイル６ａ、６ｂに接する周辺の部品（鉄芯４１、継鉄４０）における時間ｔでの温度上昇分に相当する。

Ｔ_１、Ｔ_３が求まると、式（４）、（５）により温度Ｔ_Ｑ１、Ｔ_Ｑ２の時間ｔに対する応答が求められる。Ｔ_Ｑ１は、接点５ａ、５ｂにおける時間ｔでの温度上昇分に相当する。また、Ｔ_Ｑ２は、コイル６ａ、６ｂにおける時間ｔでの温度上昇分に相当する。

図１の制御部１の温度推定部１１は、式（１）〜（３）および式（６）〜（８）により、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂの近傍とコイル６ａ、６ｂの近傍における時間ｔでの温度上昇分Ｔ_１、Ｔ_３を算出する。その際、熱量Ｑ_１に接点５ａ、５ｂに流れた電流値を代入し、熱量Ｑ_２にコイル６ａ、６ｂに流れた電流値を代入する。また、各熱抵抗Ｒ_２〜Ｒ_４と各熱容量Ｃ_１、Ｃ_２に、予め内蔵メモリに記憶された各設定値を代入する。

そして、温度推定部１１は、接点５ａ、５ｂの近傍の温度上昇分Ｔ_１とコイル６ａ、６ｂの近傍の温度上昇分Ｔ_３に、温度センサ７により検出した周囲温度をそれぞれ加算して、接点５ａ、５ｂの近傍とコイル６ａ、６ｂの近傍の温度を推定する。
（接点近傍の温度上昇分）＋（周囲温度）＝（接点近傍の推定温度）
（コイル近傍の温度上昇分）＋（周囲温度）＝（コイル近傍の推定温度）

また、温度推定部１１は、上記の温度上昇分Ｔ_１、Ｔ_３と式（４）、（５）とにより、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂにおける時間ｔでの温度上昇分Ｔ_Ｑ１、Ｔ_Ｑ２を算出する。その際、熱量Ｑ_１に接点５ａ、５ｂに流れた電流値を代入し、熱量Ｑ_２にコイル６ａ、６ｂに流れた電流値を代入する。また、熱抵抗Ｒ_１、Ｒ_５と熱容量Ｃ_１、Ｃ_２に、予め内蔵メモリに記憶された各設定値を代入する。

そして、温度推定部１１は、接点５ａ、５ｂの温度上昇分Ｔ_Ｑ１とコイル６ａ、６ｂの温度上昇分Ｔ_Ｑ２に、温度センサ７により検出した周囲温度をそれぞれ加算して、接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂの温度を推定する。
（接点の温度上昇分）＋（周囲温度）＝（接点の推定温度）
（コイルの温度上昇分）＋（周囲温度）＝（コイルの推定温度）

次に、電子制御装置１００の動作を、図１、および図５〜図７を参照しながら説明する。

図１のＩＧスイッチ１４がＯＮ状態に操作されると、制御部１が起動して、リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂに通電し、接点５ａ、５ｂをＯＮ状態にする。この状態で、制御部１は、上述したように、電流検出部１２によりリレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂに流れる電流を検出し、温度センサ７によりリレー４ａ、４ｂの周囲温度を検出する。また、制御部１は、リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂに流れる電流の値を、内蔵メモリから読み出す。そして、制御部１は、上述したように、リレー４ａ、４ｂの周囲温度、並びに、接点５ａ、５ｂおよびコイル６ａ、６ｂに流れた電流の大きさと通電時間に基づいて、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂの温度をそれぞれ推定する（図５のステップＳ１）。

次に、制御部１は、接点５ａ、５ｂの推定温度が接点５ａ、５ｂ用の温度の上限値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、接点５ａ、５ｂの推定温度が接点５ａ、５ｂ用の上限値未満であれば（ステップＳ２：ＮＯ）、制御部１は、コイル６ａ、６ｂの推定温度がコイル６ａ、６ｂ用の温度の上限値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、コイル６ａ、６ｂの推定温度がコイル６ａ、６ｂ用の上限値未満であれば（ステップＳ３：ＮＯ）、制御部１は、再びリレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂの温度を推定する（ステップＳ１）。

なお、接点５ａ、５ｂ用の温度の上限値と、コイル６ａ、６ｂ用の温度の上限値とは、リレー４ａ、４ｂの実装用のはんだの融解温度と、コイル６ａ、６ｂの電線４２のエナメルの融解温度などを考慮して、予め設定されている。各上限値は、制御部１の内蔵メモリに記憶させてある。また、接点５ａ、５ｂ用の温度の上限値と、コイル６ａ、６ｂ用の温度の上限値とを、リレー４ａ、４ｂで共通に設定してもよいし、リレー４ａ、４ｂ毎に変えて設定してもよい。

その後、モータ１０を駆動するために、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂを通してモータ１０に電流を流すと、接点５ａ、５ｂが発熱して、接点５ａ、５ｂの温度が上昇する。また、リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂに電流を流して、コイル６ａ、６ｂが発熱したり、接点５ａ、５ｂの発熱などの影響で周囲の温度が高くなったりすると、コイル６ａ、６ｂの温度が上昇する。

リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂでは、大きな電流が流れて、最大消費電力が大きく、可動片４５（図２）の熱容量が小さい。また、制御部１の制御により、モータ１０は駆動と停止とを繰り返しているので、モータ１０に流れる電流は波打っている。このため、接点５ａ、５ｂに流れる電流に対する温度変化（応答）は速くて（秒単位）、接点５ａ、５ｂの温度は、図７に示すように、波打った状態で上昇する。

リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂでは、接点５ａ、５ｂより小さな電流が流れて、消費電力が小さく、熱容量が大きい。また、コイル６ａ、６ｂの電流は、接点５ａ、５ｂの電流のようには波打っていない。このため、コイル６ａ、６ｂに流れる電流に対する温度変化は、遅くて（接点５ａ、５ｂの１０倍以上遅い）、コイル６ａ、６ｂの温度は、図７に示すように緩やかに上昇する。

また、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂとは、熱的に結合している。このため、長い時間で見れば、図７に示すように、温度が同様に上昇する。然るに、コイル６ａ、６ｂより接点５ａ、５ｂの方が、大きな電流が流れるので、発熱し易く、温度が高くなり易い。

リレー４ａ、４ｂの温度上昇例として、たとえば、リレー４ａ、４ｂの周囲の温度が低くて、接点５ａ、５ｂに流れる電流量の変化が大きい場合は、接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂの温度が、図７（ａ）に示すように上昇する。つまり、接点５ａ、５ｂの温度は、電流量の変化に応じて、大きく上下に変化して行き、接点５ａ、５ｂ用の上限値に達し易い。一方、コイル６ａ、６ｂの温度は、緩やかに上昇して行き、コイル６ａ、６ｂ用の上限値に達し難い。

また、たとえば、リレー４ａ、４ｂの周囲の温度が高くて、接点５ａ、５ｂに流れる電流量の変化が小さい場合は、接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂの温度が、図７（ｂ）に示すように上昇する。つまり、接点５ａ、５ｂの温度は、電流量の変化に応じて、小さく上下に変化して行き、接点５ａ、５ｂ用の上限値に達し難い。一方、コイル６ａ、６ｂの温度は、緩やかに上昇して行くが、周囲の温度が高いため、コイル６ａ、６ｂ用の上限値に達し易い。

図７（ａ）に示すように、リレー４ａ、４ｂの温度が上昇して行った場合、制御部１は、図５のステップＳ２で、接点５ａ、５ｂの推定温度が接点５ａ、５ｂ用の上限値以上になったと判断する（ステップＳ２：ＹＥＳ）。そして、制御部１は、接点５ａ、５ｂの推定温度に応じて、接点５ａ、５ｂに流れる電流を制限する（ステップＳ４）。

また、図７（ｂ）に示すように、リレー４ａ、４ｂの温度が上昇して行った場合、制御部１は、図５のステップＳ３で、コイル６ａ、６ｂの推定温度がコイル６ａ、６ｂ用の上限値以上になったと判断する（ステップＳ３：ＹＥＳ）。そして、制御部１は、コイル６ａ、６ｂの推定温度に応じて、接点５ａ、５ｂに流れる電流を制限する（ステップＳ４）。

すなわち、制御部１は、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂのいずれかの推定温度が上限値以上になると（ステップＳ２：ＹＥＳまたはステップＳ３：ＹＥＳ）、該推定温度に応じて、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂに流れる電流を制限する（ステップＳ４）。

具体的には、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂの推定温度が接点５ａ、５ｂ用の上限値以上になった場合は、たとえば図６に「接点（１）」で示すように、接点５ａ、５ｂに流れる電流に対する指令値を１００％から、推定温度に応じた値（％）に下げる。この電流指令値が制御部１からモータ駆動部３へ与えられると、モータ駆動部３におけるＰＷＭ信号のデューティが小さくなって、半導体スイッチング素子のＯＮ時間が短くなる。これにより、接点５ａ、５ｂに流れる電流値が減少して、接点５ａ、５ｂの温度上昇が抑制される。そして、電流指令値を０％まで下げて、接点５ａ、５ｂの推定温度がある程度下がると、たとえば図６に「接点（２）」で示すように、接点５ａ、５ｂの電流指令値を０％から、推定温度に応じて上げて行って、最終的に１００％に復帰させる。

また、コイル６ａ、６ｂの推定温度がコイル６ａ、６ｂ用の上限値以上になった場合は、たとえば図６に「コイル（１）」で示すように、接点５ａ、５ｂに流れる電流に対する指令値を１００％から、推定温度に応じた値（％）に下げる。これにより、「接点（１）」の場合と同様に接点５ａ、５ｂに流れる電流値が減少して、接点５ａ、５ｂの温度と、周囲の温度と、コイル６ａ、６ｂの温度の上昇が抑制される。そして、電流指令値を０％まで下げて、コイル６ａ、６ｂの推定温度がある程度下がると、たとえば図６に「コイル（２）」で示すように、接点５ａ、５ｂの電流指令値を０％から、推定温度に応じて上げて行って、最終的に１００％に復帰させる。

図５のステップＳ４の実行後、制御部１は、再びリレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂの温度を推定して（ステップＳ１）、以降の処理を実行する。制御部１は、ＩＧスイッチ１４がＯＦＦ状態に操作されて、停止するまで、ステップＳ１〜ステップＳ４の処理を繰り返し実行する。

上記実施形態によると、リレー４ａ、４ｂの発熱源である接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂの両方に対して、流れた電流の大きさおよび通電時間と、温度センサ７で検出したリレー４ａ、４ｂの周囲温度とに基づいて、接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂの温度をそれぞれ推定している。このため、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂの推定温度とコイル６ａ、６ｂの推定温度の精度をそれぞれ上げることができる。

また、リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂより接点５ａ、５ｂの方が、大きな電流が流れて、温度が高くなり易い。このため、接点５ａ、５ｂの推定温度が上限値以上になった場合に、接点５ａ、５ｂに流れる電流を制限することで、リレー４ａ、４ｂの過熱を効率よく抑制することができる。

また、上記実施形態では、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂのいずれかの推定温度が上限値以上になった場合に、接点５ａ、５ｂに流れる電流を制限している。このため、接点５ａ、５ｂの温度上昇だけでなく、コイル６ａ、６ｂの温度上昇も考慮して、リレー４ａ、４ｂの過熱を抑制することができる。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態では、図５に示したように、リレー４ａ、４ｂのコイル６ａ、６ｂの推定温度が上限値以上になった場合に（ステップＳ３：ＹＥＳ）、該推定温度に応じて接点５ａ、５ｂの電流を制限している（ステップＳ４）。しかしながら、本発明はこれに限定するものではない。

たとえば、図８に示すように、コイル６ａ、６ｂの推定温度が上限値以上になった場合に（ステップＳ３：ＹＥＳ）、該推定温度に応じてコイル６ａ、６ｂの電流を制限する（ステップＳ５）ようにしてもよい。この場合は、コイル６ａ、６ｂに流れる電流を制限するための電流制限回路（図示省略）を設け、制御部１により、この電流制限回路を制御するように構成すればよい。

また、上記実施形態では、図５および図８のステップＳ１で、接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂの温度をそれぞれ推定した例を挙げたが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、ステップＳ１で、接点５ａ、５ｂの近傍とコイル６ａ、６ｂの近傍の温度をそれぞれ推定するようにしてもよい。この場合、接点５ａ、５ｂの近傍の推定温度とコイル６ａ、６ｂの近傍の推定温度を用いて、ステップＳ２〜Ｓ５を実行すればよい。

このようにすると、リレー４ａ、４ｂの接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂとに流れた電流の大きさおよび通電時間と、周囲温度とに基づいて、接点５ａ、５ｂとコイル６ａ、６ｂの近傍温度をそれぞれ精度良く推定することができる。また、接点５ａ、５ｂまたはコイル６ａ、６ｂの近傍の推定温度が上限値以上になった場合に、接点５ａ、５ｂまたはコイル６ａ、６ｂに流れる電流を制限することで、リレー４ａ、４ｂの過熱を効率よく抑制することができる。

また、上記実施形態では、モータ１０とモータ駆動部３との間に、リレー４ｂを１つ設けた例を挙げたが、これはモータ１０として２相モータを用いた場合の一例であり、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、３相モータを用いた場合は、モータとモータ駆動部との間にある３つの通電ラインのうち、２つの通電ラインにそれぞれリレーを設ければよい。そして、各リレーの接点とコイルの温度（または接点とコイルの近傍の温度）を推定して、該推定温度に応じてリレーの接点またはコイルに流す電流を減少させるようにすればよい。

さらに、上記実施形態では、自動車のパワーステアリングシステムに使用され、アシスト用のモータ１０の駆動を制御する電子制御装置１００に本発明を適用した例を挙げたが、これ以外の電動機の駆動を制御する電子制御装置に対しても、本発明を適用することは可能である。

１制御部
３モータ駆動部
４ａ、４ｂリレー
５ａ、５ｂ接点
６ａ、６ｂコイル
７温度センサ
１０モータ
１８、１９通電ライン
４５可動片
１００電子制御装置

Claims

電動機の通電ラインに接点が設けられたリレーと、
前記リレーの周囲の温度を検出する温度センサと、
前記リレーのコイルに通電して、前記接点を閉じ、前記電動機に電流を供給して、前記電動機の駆動を制御する制御部と、を備えた電子制御装置において、
前記制御部は、
前記リレーの前記接点と前記コイルとにそれぞれ流れた電流の大きさおよび通電時間と、前記温度センサの検出温度とに基づいて、前記接点の温度または前記接点の近傍の温度を推定し、
当該推定温度が上限値以上になった場合に、前記接点に流れる電流を制限する、ことを特徴とする電子制御装置。
請求項１に記載の電子制御装置において、
前記制御部は、
前記リレーの前記接点と前記コイルとにそれぞれ流れた電流の大きさおよび通電時間と、前記温度センサの検出温度とに基づいて、前記コイルの温度または前記コイルの近傍の温度を推定し、
当該推定温度が上限値以上になった場合に、前記コイルに流れる電流を制限する、ことを特徴とする電子制御装置。
請求項１に記載の電子制御装置において、
前記制御部は、
前記リレーの前記接点と前記コイルとにそれぞれ流れた電流の大きさおよび通電時間と、前記温度センサの検出温度とに基づいて、前記コイルの温度または前記コイルの近傍の温度を推定し、
推定した前記接点の温度若しくは前記接点の近傍の温度が、接点用の上限値以上になった場合、または、推定した前記コイルの温度若しくは前記コイルの近傍の温度が、コイル用の上限値以上になった場合に、前記接点に流れる電流を制限する、ことを特徴とする電子制御装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電子制御装置において、
前記制御部は、前記接点の近傍の温度として、前記接点が設けられた可動片の温度を推定する、ことを特徴とする電子制御装置。