JP3687472B2

JP3687472B2 - 温度検出装置

Info

Publication number: JP3687472B2
Application number: JP2000067916A
Authority: JP
Inventors: 豊森; 幸彦金山; 深見今井; 由之柴田; 進小池; 泰山田
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2020-03-13
Also published as: DE60136405D1; EP1136800B1; US20010038661A1; EP1136800A1; JP2001255213A; US6582119B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータ、電磁バルブ、ソレノイド等の電気駆動装置の温度を検出する温度検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電気式動力舵取装置は、トルクセンサ等により操舵トルクを検出し、操舵トルクに応じてモータを駆動することで操舵アシストを行っている。ここで、該モータにて大出力を継続して発生させると、高温になり、モータの性能の低下や劣化の原因となるため、温度センサが取り付けられ、高温を検出すると、警告ランプ等を点灯するなどして警告をするようになっている。
【０００３】
このような温度センサとしては、分圧抵抗（プルアップ抵抗）と直列に接続されたサーミスタが一般に用いられ、サーミスタの温度による抵抗変化を、電圧値として検出し、この電圧値から温度を求めている。例えば、５Ｖを印加し、数十ＫΩの分圧抵抗にサーミスタを直列に接続し、サーミスタの電圧を検出することで温度を求めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サーミスタは、振動に弱く、車両の発生する振動により断線することがあった。また、このようなサーミスタを電気式動力舵取装置のモータに取り付けた場合、電気式動力舵取装置用のモータの動作雰囲気温度範囲は、−４０℃（車両の極寒地での使用）〜１００℃（モータの許容最高使用温度）と広く、サーミスタは、−４０℃で数ＭΩ、１００℃で数ＫΩと変化する。即ち、低温時には、数ＭΩと抵抗値が非常に高くなるため、断線が発生しても、低温なのか断線なのか上記抵抗変化に伴う電圧値では判別することが非常に困難である。例えば、上述したように、５Ｖを印加し、数ＫΩの分圧抵抗にサーミスタを直列に接続し、サーミスタの電圧を検出すると、−４０℃で数ＭΩの際にも、また、断線により抵抗値が無限大になった際にも検出電圧は５Ｖであり、両者を判別することができなかった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、温度センサの断線を検出できる温度検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するため、電気駆動装置の温度を、温度センサの抵抗変化に基づいて検出する温度検出装置において、
前記電気駆動装置へ、所定時間以上、所定電流が流れたかを判断する積算判断部と、
所定時間、所定電流が流れた場合に、検出温度が予め定められた温度以上かを判断し、検出温度が予め定められた温度よりも低いときに、温度センサの断線と判断する断線検出部と、を備えることを技術的特徴とする。
【０００７】
請求項１では、積算判断部が所定時間、所定電流が流れた、即ち、電気駆動装置の温度が予め定められた温度よりも高くなった場合に、断線検出部が、検出温度が当該予め定められた温度以上かを判断し、検出温度が予め定められた温度よりも低いときに、温度センサの断線と判断する。このため、温度センサの断線を適正に検出することができる。
【０００８】
請求項２では、所定時間と所定電流は、低温状態にある電気駆動装置の温度が、予め定められた温度以上まで上昇し得る値以上であるため、適正に温度センサの断線を検出することができる。一方、所定時間と所定電流は、温度駆動装置が、高温により障害の発生しない値以下に設定してあるため、障害の発生前に断線を検出することができる。
【０００９】
請求項３では、所定時間と所定電流は、第１の所定時間、第１の所定電流、および、第１の所定時間よりも短い第２の所定時間、第１の所定電流よりも多い第２の所定電流を設けてあるため、電流値が第２の所定電流以下の際にも、また、継続時間が第１の所定時間よりも短くとも、断線を検出することができる。
【００１０】
請求項４では、積算判断部が、所定以上の平均電流が所定時間続いたかを判断するため、演算処理が容易である。
【００１１】
請求項５では、積算判断部が、所定時間の平均電流が所定電流以上かを判断するため、所定時間内に一時的に電流が減少しても、検出することが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る温度検出装置を用いる電気式動力舵取装置について図を参照して説明する。
図１は第１実施態様の電気式動力舵取装置の制御構成を示すブロック図である。電気式動力舵取装置は、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１２と、トルクセンサ１２からの操舵トルク及び車速センサ１４からの車速に基づきモータ指令トルク（操舵アシスト量）を演算する制御装置２０と、該制御装置２０からのモータ指令トルクに応じてモータＭを制御するモータ駆動回路３０とからなる。
【００１３】
トルクセンサ１２は、車両の操舵ステアリングに連結された入力軸と操舵機構に連結された出力軸との間に配設されたトーションバーの捻れ量から操舵トルクを検出する。制御装置２０は、ＣＰＵ２２と、該ＣＰＵ２２とトルクセンサ１２及び車速センサ１４とを接続するためのインターフェイス２４と、モータＭの温度を検出する温度検出回路２６と、から構成されている。
【００１４】
さらに、モータ駆動回路３０とモータＭとの間には、モータへ印加される電流を検出する電流検出部３２が設けられている。モータＭの近傍には、モータの温度を検出する温度検出部４０が配設されている。該電流検出部３２は、検出値を温度検出回路２６へ出力するように構成されている。
【００１５】
図２は、温度検出部４０の回路構成を示している。該温度検出部４０は、直列に数十ＫΩの分圧抵抗４４とサーミスタ４２とを接続し、当該分圧抵抗とサーミスタ４２とにＶａ（５Ｖ）の電圧を印加し、Ａ／Ｄ変換器４６が、サーミスタ４２に印加された電圧をＡ／Ｄ変換し、デジタル値として温度検出装置２６側へ出力するように構成されている。
【００１６】
本実施形態の温度検出装置２６は、モータの温度を−４０℃（車両の極寒地での使用）〜２００℃（モータの許容最高使用温度）と広い範囲で検出するように構成されている。サーミスタ４２は、−４０℃で数ＭΩ、１００℃で数ＫΩと抵抗値が変化する。このため、Ｖａとして５Ｖが、数十ＫΩの分圧抵抗４４とサーミスタ４２とに印加された場合に、検出電圧と温度との関係を表す図３中に示すように、−４０℃の際に、検出電圧Ｖｏは、ほぼ５Ｖ、また、２００℃の場合に、数百mＶまで変化する。温度検出回路２６は、検出電圧Ｖｏに基づき温度を求め、ＣＰＵ２２側へ出力するように構成されている。
【００１７】
本実施形態の温度検出部４０は、上述した−４０℃を検出した場合に、約５Ｖの検出電圧に相当する値を出力する。一方、サーミスタ４２が断線した場合にも、約５Ｖの検出電圧に相当する値を出力することになる。従って、検出電圧値によっては、温度検出回路２６側で、断線か低温かを判別することができない。このため、温度検出回路２６は、断線が発生しているか否かの判断処理を行い、断線を判断したときに、警告灯を点灯するように構成されている。
【００１８】
温度検出回路２６による断線判断処理は、所定時間、モータに所定電流が流れ、即ち、モータの温度がある程度高くなった場合に、このある程度高い温度が適切に検出できるかにより、具体的には、検出温度が予め定められた温度以上かを判断し、検出温度が予め定められた温度よりも低いときに、温度センサの断線と判断する。
【００１９】
上述した断線判断のための所定時間、および、所定電流の設定値について、図４を参照して説明する。図４で、横軸はモータへの印加電流を、縦軸は印加時間を表している。図４中で、Ａで示すハッチング部分は、低温（例えば−４０℃）でモータＭを動作させた場合に、温度が判断可能なレベルまで上昇しない領域を示している。一方、Ｂで示すハッチング部分は、モータＭの性能の低下や劣化を生じる温度を示している。本実施形態では、低温状態にある電気駆動装置の温度が、予め定められた温度以上まで上昇し得る図中Ａに示す部分以上の値となる所定時間と所定電流にする。これにより、例え、極低温状態であっても、適正に温度センサの断線を検出できる。一方、図中のＢに示すモータが高温により障害の発生しない値以下に所定時間と所定電流を設定する。これにより、障害の発生前に断線を検出できる。
【００２０】
更に、断線判断のための所定時間、および、所定電流として複数の値を設定する。具体的には、第１の所定時間および所定電流として、１２０秒（Ｔ1）、３５Ａ（Ｉ1）を設定し、第２の所定時間および所定電流として、６０秒（Ｔ2）、４５Ａ（Ｉ2）を設定し、いずれかを満たす際に、サーミスタ４２により検出した温度が予め設定した温度（例えば、２５℃）を越えているか判断する。このため、継続時間が第１の所定時間（１２０秒）よりも短い際（例えば、７０秒）、また、電流値が第２の所定電流（４５Ａ）以下の際にも（例えば、４０Ａ）、断線を検出することができる。なお、本実施形態では、２点（Ｐ1、Ｐ２）で検出を行っているが、３点以上で検出することも可能である。
【００２１】
引き続き、上述した断線判断処理について、図５のフローチャートを参照して更に詳細に説明する。
先ず、温度検出回路２６は、１秒で１となる１秒カウンタが１か、即ち、１秒毎に行う処理の開始タイミングかを判断する（Ｓ１２）。ここで、１秒カウンタが１でない時には（Ｓ１２：Ｎｏ）、処理を終了し、１秒カウンタが１の際には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、１秒カウンタをリセットし（Ｓ１４）、モータＭへ印加しているモータ電流Ｉを検出する（Ｓ１６）。そして、直前１０回の電流を平均し、Ｉavとする（Ｓ１８）。即ち、過去１０秒間の平均電流を求める。
【００２２】
温度検出回路２６は、求めた平均電流Ｉavが、上述した第１の所定電流Ｉ1（３５Ａ）を越えているか、即ち、過去１０秒間の平均電流Ｉavが３５Ａを越えるかを判断する（Ｓ２０）。ここで、３５Ａ以下の場合には（Ｓ２０：Ｎｏ）、３５Ａを越える電流の継続時間を表す第１カウンタ（ＣＮＴ１）をリセットして（Ｓ２２）、処理を終了する。
【００２３】
一方、過去１０秒間の平均電流Ｉavが３５Ａを越える際には（Ｓ２０：Ｉav）、１０秒で１となる１０秒カウンタが１か、即ち、１０秒毎に行う処理の開始タイミングかを判断する（Ｓ２４）。ここで、１０秒カウンタが１の場合には（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、１０秒カウンタをリセットし（Ｓ２６）、３５Ａを越える電流の継続時間を表す第１カウンタ（ＣＮＴ１）の値に１を加算し（Ｓ２８）、そして、第１カウンタ（ＣＮＴ１）の値がＭ（ここでは、１１）を越えたか、即ち、１２０秒継続したかを判断する（Ｓ３０）。ここで、３５Ａを越える電流が１２０秒継続した際に（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、サーミスタ４２によるモータの検出温度tmptを検出し（Ｓ５２）、これが、設定温度tmps（ここでは、２５℃）を越えるか判断する（Ｓ５４）。ここで、検出温度tmptが設定温度tmpsを越えないときには（Ｓ５４：Ｎｏ）、サーミスタ４２の断線と判断し、図示しない警告ランプを点灯し（Ｓ５６）、運転者に対して慎重な運転、及び、早急な補修を促す。
【００２４】
他方、上述したステップ３０での、３５Ａを越える電流の継続時間が１２０秒継続したかの判断がＮｏの場合には、過去１０秒間の平均電流Ｉavが第２の所定電流Ｉ2（４５Ａ）を越えるかを判断する（Ｓ４０）。ここで、４５Ａ以下の場合には（Ｓ４０：Ｎｏ）、４５Ａを越える電流の継続時間を表す第２カウンタ（ＣＮＴ２）をリセットして（Ｓ４２）、処理を終了する。
【００２５】
一方、過去１０秒間の平均電流Ｉavが第２の所定電流Ｉ2である４５Ａを越える際には（Ｓ４０：Ｉav）、４５Ａを越える電流の継続時間を表す第２カウンタ（ＣＮＴ２）の値に１を加算し（Ｓ４８）、そして、第２カウンタ（ＣＮＴ２）の値がＱ（ここでは、５）を越えたか、即ち、６０秒継続したかを判断する（Ｓ５０）。ここで、４５Ａを越える電流が６０秒が継続した際に（Ｓ５０：Ｙｅｓ）、ステップ５２へ移行し、サーミスタ４２によるモータの検出温度tmptを検出し（Ｓ５２）、検出温度tmptが設定温度tmpsを越えないときには（Ｓ５４：Ｎｏ）、サーミスタ４２の断線と判断し、図示しない警告ランプを点灯する（Ｓ５６）。
【００２６】
引き続き、上述した断線判断処理の改変例について、図６のフローチャートを参照して説明する。
図５に示す処理では、モータ電流を１秒毎に検出し、１０秒間の平均を求め、所定電流を越える平均電流が１２０秒継続したかに基づき、サーミスタ４２の温度を検出した。これに対して、図６に示す処理では、過去１２０秒と６０秒の平均電流が、所定電流を越えるかに基づき、サーミスタ４２の温度を検出する。
【００２７】
先ず、温度検出回路２６は、１秒で１となる１秒カウンタが１か、即ち、１秒毎に行う処理の開始タイミングかを判断する（Ｓ１１２）。１秒カウンタが１の場合には（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、１秒カウンタをリセットし（Ｓ１１４）、モータＭへ印加しているモータ電流Ｉを検出する（Ｓ１１６）。そして、モータ電流Ｉを記憶すると共に、Ｎ＋１回前（１２１回前）、即ち、１２１秒前の電流値Ｉを削除する（Ｓ１１８）。
【００２８】
引き続き、１０秒で１となる１０秒カウンタが１か、即ち、１０秒毎に行う処理の開始タイミングかを判断する（Ｓ１２４）。ここで、１０秒カウンタが１の際には（Ｓ１２４：Ｙｅｓ）、１０秒カウンタをリセットし（Ｓ１２６）、過去Ｎ（＝１２０）回の電流値を平均して平均電流Ｉav1とする（Ｓ１２８）。そして、１２０秒の平均電流Ｉav１が設定された第１の電流値Ｉ1（３５Ａ）を越えるかを判断する（Ｓ１３０）。ここで、平均電流Ｉav１が設定された第１の電流値Ｉ1（３５Ａ）を越える場合に（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、サーミスタ４２によるモータの検出温度tmptを検出し（Ｓ１５２）、これが、設定温度tmps（ここでは、２５℃）を越えるか判断する（Ｓ１５４）。ここで、検出温度tmptが設定温度tmpsを越えないときには（Ｓ１５４：Ｎｏ）、サーミスタ４２の断線と判断し、図示しない警告ランプを点灯する（Ｓ１５６）。
【００２９】
他方、上述したステップ１３０で、１２０秒の平均電流Ｉav１が設定された第１の電流値Ｉ1（３５Ａ）を越えるかの判断がＮｏの場合には、過去Ｐ（＝６０）回の電流値を平均して平均電流Ｉav2とする（Ｓ１４８）。そして、６０秒の平均電流Ｉav2が設定された第２の電流値Ｉ2（４５Ａ）を越えるかを判断する（Ｓ１３０）。ここで、平均電流Ｉav2が設定された第２の電流値Ｉ2（４５Ａ）を越える場合に（Ｓ１５０：Ｙｅｓ）、ステップ１５２へ移行し、サーミスタ４２により温度を検出する。
【００３０】
上述した図５に示す断線判断処理では、モータ電流を１秒毎に検出し、１０秒間の平均を求め、これが１２０秒と６０秒継続したかに基づき、サーミスタ４２の温度を検出するため、処理が容易である利点がある。一方、図６に示す断線判断処理では、所定時間の平均電流が所定電流以上かを判断するため、所定時間内に一時的に電流が減少しても、検出を開始することが可能である。
【００３１】
なお、図５の断線判断処理のアルゴリズムと、図６のアルゴリズムとを混合して行うことも可能である。例えば、１２０秒、３５Ａの検出を図５に示すアルゴリズムで行い、より電流値の高い６０秒、４５Ａの検出を図６に示すアルゴリズムで行うことも可能である。この組み合わせの場合、演算処理の負担増を避けながら、１０秒程度４５Ａを下回る電流値となっても検出することができる。
【００３２】
なお、上述した実施形態では、異常検出処理として警告灯を点灯したが、この代わり、又は、これと共に、モータへ供給する最大電流を減少させることも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、所定時間、所定電流が流れ、即ち、電気駆動装置の温度が予め定められた温度よりも高くなった場合に、検出温度が当該予め定められた温度以上かを判断し、検出温度が予め定められた温度よりも低いときに、温度センサの断線と判断する。このため、温度センサの断線を適正に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る電気式動力舵取装置の制御構成を示すブロック図である。
【図２】温度検出部のブロック図である。
【図３】温度検出部の検出電圧と温度との関係を示すグラフである。
【図４】モータへの印加電流、印加時間との関係を示すグラフである。
【図５】温度検出回路の断線判断処理を示すフローチャートである。
【図６】温度検出回路の断線判断処理の改変例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１２トルクセンサ
１４車速センサ
２０制御装置
２２ＣＰＵ
２６温度検出回路
３０モータ駆動回路
３２電流検出部
４０温度検出部
４２サーミスタ
４４分圧抵抗
４６Ａ／Ｄ変換器

Claims

電気駆動装置の温度を、温度センサの抵抗変化に基づいて検出する温度検出装置において、
前記電気駆動装置へ、所定時間以上、所定電流が流れたかを判断する積算判断部と、
所定時間、所定電流が流れた場合に、検出温度が予め定められた温度以上かを判断し、検出温度が予め定められた温度よりも低いときに、温度センサの断線と判断する断線検出部と、を備えることを特徴とする温度検出装置。
前記所定時間と前記所定電流は、
低温状態にある前記電気駆動装置の温度が、前記予め定められた温度以上まで上昇し得る値以上であって、且つ、
前記温度駆動装置が、高温により障害の発生しない値以下に設定したことを特徴とする請求項１の温度検出装置。
前記所定時間と前記所定電流は、少なくとも第１の所定時間、第１の所定電流、および、第１の所定時間よりも短い第２の所定時間、第１の所定電流よりも多い第２の所定電流を設定してあることを特徴とする請求項１又は２の温度検出装置。
前記積算判断部が、所定以上の平均電流が、所定時間続いたかを判断することを特徴とする請求項１の温度検出装置。
前記積算判断部が、所定時間の平均電流が所定電流以上かを判断することを特徴とする請求項１の温度検出装置。