JPH069968B2 - モ−タ駆動式パワ−ステアリング制御装置 - Google Patents

モ−タ駆動式パワ−ステアリング制御装置

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JPH069968B2
JPH069968B2 JP13902686A JP13902686A JPH069968B2 JP H069968 B2 JPH069968 B2 JP H069968B2 JP 13902686 A JP13902686 A JP 13902686A JP 13902686 A JP13902686 A JP 13902686A JP H069968 B2 JPH069968 B2 JP H069968B2
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power
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steering
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光晴 森下
伸一 高下
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車の舵取り装置をモータ回転力で補助
付勢するモータ駆動式パワーステアリング制御装置に関
するものである。
〔従来の技術〕
従来、この種の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ヤまたはベルト等の伝達機構に
よりステアリングシヤフトあるいはラツク軸に補助付勢
するものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来のパワーステアリング装置は、操舵補
助力の大きい部分で連続的に使用した場合、モータやモ
ータを制御するパワー素子が発熱による温度上昇により
破壊されるという問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、温度上昇によるパワー素子の破壊を防止し、
かつ操舵の違和感の少なく高信頼性で安全性の高いパワ
ーステアリング制御装置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るモータ駆動式パワーステアリング装置
は、トルクセンサからの入力により操舵トルクを測定す
る操舵トルク測定手段と、車速を測定する車速測定手段
と、モータ電流を制御するパワー素子のオン時両端電圧
と電流センサにより測定された電流とによりパワー素子
のON抵抗を算出するパワー素子ON抵抗算出手段と、
パワー素子ON抵抗がパワー素子温度に対応することで
パワー素子ON抵抗から過温度状態を判定するパワー素
子過温度判定手段と、この判定手段の出力および操舵ト
ルクに応じてモータ電流を決定するモータ電流決定手段
と、モータ電流決定手段の出力に基づきパワー素子を制
御するパワー素子制御手段と、このパワー素子制御手段
の出力に基づきモータ電流の方向および電流値を制御す
るパワー素子部と、このパワー素子部に流れる電流値を
測定する電流センサとからなる。
〔作 用〕
この発明におけるパワーステアリング制御装置は、パワ
ー素子ON抵抗よりパワー素子温度を求め、この温度が
所定値内に収まるようにモータ電流を減少制御すること
により、モータおよびパワー素子部の破壊を防止するこ
とができると共に、パワー素子の温度上昇時定数に応じ
て連続的にモータ電流を減じていくので操舵違和感の少
ないパワーステアリングとなる。
〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、1は操舵回転力を受けるハンドル、3はハ
ンドル1に加えられた回転力に応じて信号を出力するト
ルクセンサ、4aは第1のユニバーサルジヨイント、4
bは第2のユニバーサルジヨイント、2aはハンドル1
とトルクセンサ3間を連結する第1のステアリングシヤ
フト、2bはトルクセンサ3と第1のユニバーサルジヨ
イント4a間を連結する第2のステアリングシヤフト、
2cは第1のユニバーサルジヨイント4aと第2のユニ
バーサルジヨイント4b間を連結する第3のステアリン
グシヤフト、5は第2のユニバーサルジヨイントに連結
される第1のピニオン軸、6は第1のピニオン軸5と噛
み合う第1のラック歯部6aと第2のラック歯部6bを
有するラック軸、7aは一方のタイロツド8aとラツク
軸6の一方を連結する一方のボールジヨイント、7bは他
方のタイロツド8bとラツク軸6の他方を連結する他方
のボールジヨイントである。9はコントロールユニツ
ト、10は車速を検出する車速センサ、11は車載バツ
テリ、12はキースイツチ、13は分巻または磁石界磁
を有する直流モータで、バツテリ11からコントロール
ユニツト9を介して駆動される。14はモータ13の出
力軸に連結され、減速機を形成するウオーム軸、15は
ウオーム軸14と噛合駆動されるウオームホイール軸、
16はこのホイール軸15とラツク軸6の第2のラツク
歯部6bと噛み合う第2のピニオン軸17の間の機械的
な連結をコントロールユニツト9の指示に従つて結合ま
たは離脱する電磁クラツチである。
第2図はコントロールユニツト9のブロツク回路図を示
し、9aはトルクセンサ3からの入力により操舵トルク
を測定する操舵トルク測定手段、9bは車速センサ10
からの入力により車速を測定する車速測定手段、9cは
モータ13の電流を制御するパワー素子9h1〜9h4
オン時、両端電圧と電流センサ9iにより測定されたパ
ワー素子9h1〜9h4に流れる電流よりパワー素子ON
抵抗を算出するパワー素子ON抵抗算出手段、9dはパ
ワー素子9h1〜9h4ON抵抗とパワー素子温度の対応
関係より、パワー素子9h1〜9h4の過温度状態を判定
するパワー素子過温度判定手段、9eはこの過温度判定
手段9dの出力および操舵トルクに応じてモータ電流を
決定するモータ電流決定手段、9fは少なくとも車速に
より定まる条件にて電磁クラツチ16を結合または離脱
する制御を行なう電磁クラツチ制御手段、9gはモータ
電流決定手段9eの出力に基づきパワー素子部9hを制
御するパワー素子部制御手段、9hはこの制御手段9g
の出力に基づき、モータ電流の方向および電流値を制御
する第1〜第4のパワー素子9h1〜9h4からなるパワ
ー素子部、9iはパワー素子部9hに流れる電流値を測
定する電流センサである。
次に動作を第3図〜第8図を参照しながら説明する。第
3図は操舵トルク対モータ電流の制御特性図、第4図は
車速対モータ電流および電磁クラツチ印加電圧の制御特
性図、第8図はコントロールユニツト9の制御プログラ
ムを示すフローチヤートである。
まず、エンジンの始動に際してキースイツチ12をオンす
ると、電磁クラツチ16がオンし、ウオームホイール軸
15と、第2のピニオン軸17が機械的に連結される。
この状態でハンドル1に回転力を与えるとコントロール
ユニツト9は第3図に示すようにモータ13の電流を制
御する。第3図において操舵トルクを右方向に増加する
と、a点でモータ13を第1,2パワー素子9h1,9
2または第3,4のパワー素子9h3,9h4にてオン
し、モータおよび機械系の慣性の影響を軽減するため、
OF(2〜10A程度)のモータ電流を流す。さらに操
舵トルクを増加し、b点よりモータ電流を操舵トルクに
対して直線的に増加させ、c点にて100%電流とな
る。逆にトルクを減少して操舵トルクがc点よりモータ
電流は減少し、b点でIOFのモータ電流値となる。さら
にトルクが減少してa点となると、モータはオフする。
このことは左方向でも同様な制御が行なわれる。モータ
電流に対する伝達トルクの関係は比例関係である。した
がつて、第3図でトルクが増加すると、a点にてモータ
はオンし、IOFのモータ電流が流れる。さらにトルクを
増加するとb点からモータ電流を徐々に増加する制御を
行なうため、ウオーム軸14への出力トルクは徐々に増
加することになり、ハンドル1に加える運転者の力に応
じた補助トルクをウオームホイール軸15、電磁クラツ
チ16、第2のピニオン軸17を介して第2のラツク歯
部6bに伝える。このため、ハンドル1は軽くなる。以
上はこの装置の車の停止時における動作である。
次に、自動車が走行状態となつた場合、第4図に示すよ
うにモータ電流の制御はd点車速(車速=V2)にてI
OFの電流に減少させ、e点車速(車速=V1)にて電磁
クラツチ16の印加電圧と共に零とする。このため、ウ
オームホイール軸15と第2のピニオン軸17は離脱す
るのでハンドルを廻す運転者にとつては補助付勢のない
ステアリングとなる。ところで、車の停止時の操舵のよ
うに操舵補助力の大きな状態が連続する場合には第6図
および第8図のフローチヤートに示すように制御する、
第5図はパワーMOS FETの素子温度対ON抵抗特性図を
示し、パワーMOS FETの素子温度θPとON抵抗RONの間
には相関性がある。そこで、第2のパワー素子9h2
るいは第4のパワー素子9h4のオン時、端子電圧(ド
レイン・ソース間電圧)と、電流センサ9iにより検出
された第2あるいは第4のパワー素子9h2,9h4電流
とによりパワー素子ON抵抗を求め、このON抵抗より
パワー素子温度θPを推定する。第6図はパワー素子温
度を所定温度内に制御した場合の時間に対するモータ電
流特性図を示し、この図において、上記方法により求め
られたパワー素子(9h1〜9h4)温度θPが、所定温
度θA(パワー素子破壊限度内温度、例えば100〜1
50℃)以上の値となると、モータ電流を減じて所定温
度θA以内に保つように制御し、モータ13およびパワ
ー素子9h1〜9h4が破壊に至るのを防止できる。
なお、パワー素子ON抵抗はパワー素子温度θpに対応
するので、過温度に確実に検知することができる。この
とき、通常の電流センサを用い、電流値及び端子電圧か
らパワー素子ON抵抗を算出しているので、温度センサ
等の高価なセンサ素子は不要であり、特にコストアップ
につながることはない。
また、保護対象となるパワー素子部9hの電流値を直接
検出し、パワー素子ON抵抗を算出しているので、周囲
温度等の影響を受けることなく、パワー素子の過温度状
態を確実に検知することができる。
なお、第7図はパワー素子温度θPが所定値θAを超えた
場合のモータ電流の時間に対する遮断特性図を示し、パ
ワー素子9h1〜9h4温度が所定温度θAを超えた場合
に所定時間Td(例えば0.5〜1秒)にて操舵補助力を零
に制御しても上記と同様の作用が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、パワー素子ON
抵抗よりパワー素子温度を求め、この温度が所定値内に
収まるようにモータ電流を減少制御することにより、モ
ータおよびパワー素子部が破壊に至るのを防ぐと共に、
パワー素子の温度上昇時定数に応じて連続的にモータ電
流を減じていくので、操舵異和感が少なく、安全性の高
いパワーステアリングとなる。
また、温度センサ等の高価なセンサ素子を用いることな
く、通常の電流センサを用いるのみで、パワー素子ON
抵抗を算出してパワー素子温度を推定しているので、特
にコストアップにつながることはない。さらに、保護対
象となるパワー素子の電流値を直接検出しているので、
周囲温度等の影響を受けることがなく、パワー素子の温
度状態を確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるモータ駆動式パワー
ステアリング制御装置の構成図、第2図はコントロール
ユニツトのブロツク回路図、第3図は操舵トルク対モー
タ電流の制御特性図、第4図は車速対モータ電流および
電磁クラツチ印加電圧の制御特性図、第5図はパワーMO
S FETの素子温度対ON抵抗特性図、第6図はパワー素
子温度を所定温度内に制御した場合の時間に対するモー
タ電流特性図、第7図はパワー素子温度が所定値を超え
た場合のモータ電流の時間に対する遮断特性図、第8図
は制御プログラムのフローチヤートである。 1……ハンドル、3……トルクセンサ、9……コントロ
ールユニツト、9a……操舵トルク測定手段、9b……車
速測定手段、9c……パワー素子ON抵抗算出手段、9
d……パワー素子過温度判定手段、9e……モータ電流
決定手段、9f……電磁クラツチ制御手段、9g……パ
ワー素子部制御手段、9h……パワー素子部、9i……
電流センサ、10……車速センサ、11……バツテリ、
13……モータ、16……電磁クラツチ。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車速を検出する車速センサと、 ステアリングシャフトの途中に設けられハンドルの回転
    力を検出するトルクセンサと、 車速センサ及びトルクセンサの信号を入力するコントロ
    ールユニットと、 車載バッテリから前記コントロールユニットを介して駆
    動される直流モータとを備え、 前記コントロールユニットが、 前記トルクセンサからの入力により操舵トルクを測定す
    る操舵トルク測定手段と、 前記車速センサからの入力により車速を測定する車速測
    定手段と、 前記直流モータのモータ電流の方向及び電流値を制御す
    るための複数のパワー素子からなるパワー素子部と を含むモニター駆動式パワーステアリング制御装置にお
    いて、 前記パワー素子部に流れる電流値を測定する電流センサ
    を設け、 前記コントロールユニットは、 前記電流値と前記パワー素子のオン時の前記パワー素子
    部の両端電圧とにより、パワー素子ON抵抗を算出する
    パワー素子ON抵抗算出手段と、 前記パワー素子ON抵抗から前記パワー素子部の過温度
    状態を判定するパワー素子過温度判定手段と、 前記パワー素子過温度判定手段の出力及び前記操舵トル
    クに応じて前記モータ電流を決定するモータ電流決定手
    段とを有し、 前記パワー素子制御手段は、前記モータ電流決定手段の
    出力に基づき前記パワー素子を制御し、前記パワー素子
    部は、前記パワー素子制御手段の出力に基づき前記モー
    タ電流の方向及び電流値を制御することを特徴とするモ
    ータ駆動式パワーステアリング制御装置。
  2. 【請求項2】前記パワー素子部がパワーMOSFETで
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のモー
    タ駆動式パワーステアリング制御装置。
JP13902686A 1986-06-12 1986-06-12 モ−タ駆動式パワ−ステアリング制御装置 Expired - Lifetime JPH069968B2 (ja)

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EP87305267A EP0249506B1 (en) 1986-06-12 1987-06-12 Motor-driven power steering system for a vehicle
DE3789033T DE3789033T2 (de) 1986-06-12 1987-06-12 Motorbetriebene Servolenkung für Fahrzeuge.

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