CN107005196A - 马达驱动装置和电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

提供马达驱动装置和电动助力转向装置。该马达驱动装置具有分别对马达所包含的多个线圈组提供驱动电流的多个控制系统。马达驱动装置按照每个控制系统单独设定电流指令值。而且，按照每个控制系统，根据所设定的电流指令值对逆变器的驱动电路发出驱动指示，从而从逆变器向线圈组提供驱动电流。此外，在该马达驱动装置中，按照每个控制系统检测逆变器或线圈组的故障，仅使故障的控制系统的动作停止或退缩。并且，该马达驱动装置具有主运算装置和预备运算装置。因此，即使主运算装置发生故障，只要预备运算装置正常，就能够使用一部分控制系统继续马达的驱动。

Description

马达驱动装置和电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及马达驱动装置和电动助力转向装置。

背景技术

以往，在汽车等输送设备上搭载有对驾驶员的转向进行辅助的电动助力转向装置。关于以往的电动助力转向装置，例如在日本专利第5370139号说明书中进行了记载。该文献的电动助力转向装置具有多个逆变器以及与这些逆变器对应的多组绕组(参照权利要求1、段落0016等)。而且，进行反馈控制以使得从逆变器向多组绕组流过与指令值对应的电流。即，该文献的电动助力转向装置通过多系统的驱动电路对电动机进行驱动，对驾驶员的转向力进行辅助。

专利文献1：日本专利第5370139号说明书

发明内容

发明要解决的问题

此外，在日本专利第5370139号说明书的电动助力转向装置中，在多系统的驱动电路中的1个发生了异常的情况下，从正常的电力转换器向对应的绕组继续提供电流。由此，能够继续对驾驶员的转向力进行辅助(参照段落0007等)。

然而，在该文献中，将电动机驱动控制装置设定的电流指令值作为2个逆变器向2组三相绕组提供的电流的合计值(参照段落0017等)。因此，当某个系统的驱动电路发生异常时，在电动机驱动控制装置识别出该故障的发生而采取对策为止的期间内，进行基于异常的输入值的反馈控制。这样，在正常的系统中，在逆变器和绕组中暂时流过过大电流，可能引起异常的转向动作。

此外，在该文献的结构中，在逆变器和绕组中需要使用能够承受上述电流的过负荷的额定较高的部件。这成为妨碍装置小型化和低成本化的1个主要原因。

本发明的目的在于提供马达驱动装置，该马达驱动装置能够防止如下情况：在发生故障的控制系统的影响下，在正常的控制系统的逆变器或线圈组中流过过大的电流。

用于解决问题的手段

本申请的例示的第1发明是驱动马达的马达驱动装置，设N为2以上的整数，设n为1至N的任意的整数，该马达驱动装置具有电路，该电路具有对所述马达中包含的第1线圈组至第N线圈组分别提供驱动电流的第1控制系统至第N控制系统，第n控制系统具有：第n逆变器，其向第n线圈组提供驱动电流；第n电流指令值设定部，其设定与来自外部的输入信号对应的第n电流指令值；第n控制部，其根据所述第n电流指令值，对所述第n逆变器的驱动电路发出驱动指示；以及第n故障检测部，其检测所述第n逆变器或所述第n线圈组的故障，当所述第n故障检测部检测到所述故障时，使所述第n控制系统的动作停止或退缩，所述电路具有根据预先设定的程序进行运算处理的主运算装置和预备运算装置，所述主运算装置执行从所述第1电流指令值设定部至所述第N电流指令值设定部、从所述第1控制部至所述第N控制部、以及从所述第1故障检测部至所述第N故障检测部的功能，所述预备运算装置在所述主运算装置发生故障时，执行从所述第1控制系统至所述第N控制系统中包含的至少1个应急控制系统的所述第n电流指令值设定部、所述第n控制部以及所述第n故障检测部的功能。

发明的效果

根据本申请的例示的第1发明，按照每个控制系统单独设定电流指令值。此外，按照每个控制系统检测逆变器或线圈组的故障，仅使发生故障的控制系统的动作停止或退缩。因此，能够防止如下情况：在发生故障的控制系统的影响下，在正常的控制系统的逆变器或线圈组中流过过大的电流。因此，不需要使用额定较高的部件，能够实现马达驱动装置的小型化和低成本化。

此外，根据本申请的例示的第1发明，即使主运算装置发生故障，只要预备运算装置正常，就能够使用一部分的控制系统来继续进行马达的驱动。

附图说明

图1是电动助力转向装置的概要图。

图2是示出马达驱动装置的结构的框图。

图3是运算装置的功能框图。

图4是示出故障保护处理的流程的流程图。

图5是示出变形例的故障保护处理的流程的流程图。

图6是变形例的运算装置的功能框图。

图7是变形例的马达驱动装置的框图。

图8是示出第2实施方式的马达驱动装置的结构的框图。

图9是第2实施方式的主运算装置和预备运算装置的功能框图。

图10是变形例的主运算装置和预备运算装置的功能框图。

图11是示出变形例的马达驱动装置的结构的框图。

图12是示出变形例的马达驱动装置的结构的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对马达驱动装置和电动助力转向装置的例子进行说明。

＜1.第1实施方式＞

＜1-1.电动助力转向装置的结构＞

图1是具有第1实施方式的马达驱动装置30的电动助力转向装置1的概要图。该电动助力转向装置1是在汽车等输送设备中对驾驶员的转向进行辅助的装置。如图1所示，本实施方式的电动助力转向装置1具有扭矩传感器10、马达20和马达驱动装置30。

扭矩传感器10安装在转向轴92上。当驾驶员操作方向盘91而使转向轴92旋转时，扭矩传感器10检测施加到转向轴92上的扭矩。扭矩传感器10的检测信号即扭矩信号从扭矩传感器10输出到马达驱动装置30。马达驱动装置30根据从扭矩传感器10输入的扭矩信号，使马达20驱动。另外，马达驱动装置30也可以不仅参照扭矩信号，还一并参照其他的信息(例如车速等)。

马达驱动装置30利用从电力供给源40得到的电力，向马达20提供驱动电流。从马达20产生的驱动力经由齿轮箱50传递到车轮93。由此，车轮93的转向角发生变化。这样，电动助力转向装置1通过马达20放大转向轴92的扭矩，使车轮93的转向角变化。因此，驾驶员能够以较小的力来操作方向盘91。

＜1-2.马达驱动装置的结构＞

接着，对上述的电动助力转向装置1所使用的马达驱动装置30的结构进行说明。图2是示出马达驱动装置30的结构的框图。如图2所示，该马达驱动装置30由具有微控制器等运算装置31的电路构成。马达驱动装置30与扭矩传感器10、马达20和电力供给源40(参照图1)电连接。

在本实施方式中，电动助力转向装置1的马达20使用三相同步无刷马达。在马达20的驱动时，从马达驱动装置30向马达20内的多个线圈21A、21B提供U相、V相和W相的各电流。于是，在具有线圈21A、21B的定子与具有磁铁的转子之间产生旋转磁场。其结果为，转子相对于马达20的定子旋转。

此外，如图2所示，本实施方式的马达20具有2组由U相、V相和W相的线圈构成的线圈组。以下，将这2组线圈组分别称作第1线圈组22A和第2线圈组22B。第1线圈组22A的3个线圈21A和第2线圈组22B的3个线圈21B分别通过星形连接来连接。但是，第1线圈组22A和第2线圈组22B也可以分别通过三角形连接来连接。

马达驱动装置30分别对第1线圈组22A和第2线圈组22B提供驱动电流。即，该马达驱动装置30具有对第1线圈组22A提供驱动电流的第1控制系统60A和对第2线圈组22B提供驱动电流的第2控制系统60B。

图3是运算装置31的功能框图。如图2和图3所示，第1控制系统60A具有第1电流指令值设定部61A、第1反馈控制部62A、第1逆变器驱动电路63A、第1逆变器64A、第1电流切断部65A、第1电流检测电路66A和第1故障检测部67A。运算装置31内的CPU根据预先设定的程序进行运算处理，从而实现第1电流指令值设定部61A、第1反馈控制部62A和第1故障检测部67A的各功能。

将从扭矩传感器10输出的扭矩信号和其他的各种信号作为输入信号71A而输入到第1电流指令值设定部61A。然后，第1电流指令值设定部61A设定与输入信号71A对应的第1电流指令值72A。在运算装置31内预先存储有规定输入信号71A和第1电流指令值72A之间的对应关系的被称作辅助映射图的参照数据。第1电流指令值设定部61A根据该辅助映射图来决定与输入信号71A对应的第1电流指令值72A。

第1反馈控制部62A根据从第1电流指令值设定部61A得到的第1电流指令值72A和后述的第1电流检测电路66A的检测信号76A，对第1逆变器驱动电路63A发出驱动指示73A。具体而言，生成驱动指示73A，以使得由第1电流检测电路66A检测的电流值接近与第1电流指令值72A对应的电流值。在驱动指示73A中包含向第1逆变器64A提供的PWM信号74A的占空比的信息。所生成的驱动指示73A作为电信号而从运算装置31输出，提供给第1逆变器驱动电路63A。

第1逆变器驱动电路63A是用于使第1逆变器64A动作的电路。第1逆变器驱动电路63A按照从运算装置31输出的驱动指示73A分别向第1逆变器64A的6个开关元件68A提供作为脉冲波的PWM信号74A。被提供到各开关元件68A的PWM信号74A具有由驱动指示73A指定的占空比。

第1逆变器64A是根据PWM信号74A生成驱动电流75A的电力转换器。如图2所示，第1逆变器64A具有6个开关元件68A。开关元件68A例如使用FET等晶体管。在图2的例中，在电源电压V1和接地电压V0之间，并联设置有3组开关元件68A，每组开关元件68A是串联连接2个开关元件68A而构成的。

第1线圈组22A的3个线圈21A的各自的一端在中性点23A相互连接。此外，3个线圈21A的各自的另一端在第1逆变器64A的3组开关元件68A的各自+侧的开关元件68A与-侧的开关元件68A之间连接。当6个开关元件68A通过PWM信号74A而被接通/断开时，根据它们的接通/断开状态，从第1逆变器64A向第1线圈组22A的各相的线圈21A提供驱动电流75A。

此外，如图2所示，第1逆变器64A具有3个第1分流电阻69A。3个第1分流电阻69A介于3组开关元件68A的各自的-侧的开关元件68A和接地电压V0之间。在向第1线圈组22A提供驱动电流75A时，从第1线圈组22A向第1逆变器64A反馈的各相的电流分别流过3个第1分流电阻69A。

第1电流切断部65A设置在第1逆变器64A和第1线圈组22A之间的3相的各电流的路径上。第1电流切断部65A例如使用机械继电器或FET。第1电流切断部65A能够根据来自运算装置31的信号，按照每个相在通电状态和切断状态之间切换电流的路径。

第1电流检测电路66A是用于检测在第1分流电阻69A中流过的电流的电路。第1电流检测电路66A通过计测3个第1分流电阻69A的两端的电位差来生成表示在各第1分流电阻69A中流过的电流(分流电流)的检测信号76A。所生成的检测信号76A从第1电流检测电路66A发送到运算装置31。

第1故障检测部67A根据从第1电流检测电路66A得到的检测信号76A，检测第1逆变器64A或第1线圈组22A中有无故障。这里，按照每个相来判别检测信号76A所表示的3个分流电流的值是否是容许范围内的值。然后，如果存在从容许范围偏离的分流电流，则判定为第1逆变器64A或第1线圈组22A的与该分流电流对应的相中发生了故障。将第1故障检测部67A的检测结果77A输入到第1反馈控制部62A。

另外，在第1逆变器64A的内部设置有监视开关元件68A的动作状态的传感器(省略图示)。第1故障检测部67A也可以不仅根据分流电流，而还根据第1逆变器64A内的该传感器的检测信号来检测第1逆变器64A有无故障。此外，第1故障检测部67A也可以根据第1线圈组22A的各部的电压值来检测第1线圈组22A有无故障。

第2控制系统60B具有与第1控制系统60A同等的结构。即，如图2和图3所示，第2控制系统60B具有第2电流指令值设定部61B、第2反馈控制部62B、第2逆变器驱动电路63B、第2逆变器64B、第2电流切断部65B、第2电流检测电路66B和第2故障检测部67B。第2控制系统60B通过使这些各部动作而向第2线圈组22B提供驱动电流75B。另外，第2控制系统60B内的各部的详细动作与上述的第1控制系统60A同样，因此省略重复说明。在图2和图3中，对第2控制系统60B内的各部间授受的信号赋予与第1控制系统60A的各部间的信号71A～77A对应的标号71B～77B。

＜1-3.关于马达驱动装置的故障保护功能＞

该马达驱动装置30具有如下的故障保护功能：当第1逆变器64A、第1线圈组22A、第2逆变器64B和第2线圈组22B中的任意一方发生了故障时，防止故障引起的装置的误作动并继续电动助力转向装置1的动作。以下，参照图4的流程图来说明该故障保护功能。

如图4所示，在马达驱动装置30的动作时，运算装置31反复监视第1控制系统60A中有无故障和第2控制系统60B中有无故障(步骤S11、S14)。具体而言，运算装置31内的第1故障检测部67A监视第1控制系统60A中的第1逆变器64A或第1线圈组22A中是否存在故障(步骤S11)。然后，第1故障检测部67A将该检测结果通知给第1反馈控制部62A。此外，运算装置31内的第2故障检测部67B监视第2控制系统60B内的第2逆变器64B或第2线圈组22B中是否存在故障(步骤S14)。然后，第2故障检测部67B将该检测结果通知给第2反馈控制部62B。

另外，运算装置31可以相互并行地执行第1故障检测部67A的检测处理和第2故障检测部67B的检测处理，也可以依次交替地执行这两个处理。如果相互并行地执行第1故障检测部67A的检测处理和第2故障检测部67B的检测处理，则能够缩短故障的检测所需要的处理时间。另一方面，如果依次交替地执行第1故障检测部67A的检测处理和第2故障检测部67B的检测处理，则能够以简单的逻辑来检测故障。

当第1故障检测部67A未检测到故障时(步骤S11中为“否”时)，第1反馈控制部62A继续通常的动作(步骤S12)。即，第1反馈控制部62A根据第1电流指令值72A和第1电流检测电路66A的检测信号76A，向第1逆变器驱动电路63A发出驱动指示73A。

当第1逆变器64A或第1线圈组22A中发生了故障时，第1故障检测部67A检测该故障(步骤S11中为“是”)。然后，第1故障检测部67A向第1反馈控制部62A通知表示故障的检测结果。于是，第1反馈控制部62A停止第1控制系统60A的动作(步骤S13)。

在步骤S13中，第1反馈控制部62A例如停止对第1逆变器驱动电路63A的驱动指示73A。由此，使第1逆变器64A的动作停止，不对第1线圈组22A提供驱动电流75A。此外，第1反馈控制部62A也可以在第1电流切断部65A中切断驱动电流75A的路径。如果切断驱动电流75A的路径，则能够防止第1线圈组22A的电磁制动的产生。因此，能够防止在停止的第1线圈组22A的影响下，对马达20的旋转施加负荷。

另一方面，第2控制系统60B独立于第1控制系统60A来进行故障的检测和动作停止的判断。当第2故障检测部67B未检测到故障时(步骤S14中为“否”时)，第2反馈控制部62B继续通常的动作(步骤S15)。即，第2反馈控制部62B根据第2电流指令值72B和第2电流检测电路66B的检测信号76B向第2逆变器驱动电路63B发出驱动指示73B。

当第2逆变器64B或第2线圈组22B发生故障时，第2故障检测部67B检测该故障(步骤S14中为“是”)。然后，第2故障检测部67B向第2反馈控制部62B通知表示故障的检测结果。于是，第2反馈控制部62B停止第2控制系统60B的动作(步骤S16)。

在步骤S16中，第2反馈控制部62B例如停止对第2逆变器驱动电路63B的驱动指示73B。由此，使第2逆变器64B的动作停止，不对第2线圈组22B提供驱动电流75B。此外，第2反馈控制部62B也可以在第2电流切断部65B中切断驱动电流75B的路径。如果切断驱动电流75B的路径，则能够防止第2线圈组22B的电磁制动的产生。因此，能够防止在停止的第2线圈组22B的影响下对马达20的旋转施加负荷。

如上所述，在本实施方式的马达驱动装置30中，在第1控制系统60A和第2控制系统60B中分别设定电流指令值72A、72B。此外，在第1控制系统60A和第2控制系统60B中，分别检测逆变器或线圈组的故障，仅停止发生了故障的控制系统的动作。因此，在第1控制系统60A和第2控制系统60B中的任意一方发生了故障的情况下，能够通过另一方的控制系统继续电动助力转向装置1的动作。此外，由于按照每个控制系统来使反馈的路径独立，因此，不会因发生了故障的控制系统的影响而在正常的控制系统的逆变器或线圈组中流过过大的电流。因此，不需要使用额定较高的部件就能够实现马达驱动装置30的小型化和低成本化。

特别是在本实施方式中，在1个运算装置31内执行第1电流指令值设定部61A、第1反馈控制部62A、第1故障检测部67A、第2电流指令值设定部61B、第2反馈控制部62B和第2故障检测部67B的各功能。因此，不需要在马达驱动装置30内配置多个运算装置31就能够实现2个控制系统60A、60B的动作。由此，能够进一步实现马达驱动装置30的小型化和低成本化。

＜1-4.变形例＞

接着，对第1实施方式的变形例进行说明。

图5是示出一个变形例的故障保护处理的流程的流程图。在图5的例中，也与上述的实施方式同样，运算装置31反复监视第1控制系统60A中有无故障和第2控制系统60B中有无故障(步骤S21、S26)。

当第1故障检测部67A未检测到故障时(步骤S21中为“否”时)，第1反馈控制部62A继续通常的动作(步骤S22)。此外，当第2故障检测部67B未检测到故障时(步骤S26中为“否”时)，第2反馈控制部62B继续通常的动作(步骤S27)。

当第1逆变器64A或第1线圈组22A发生故障时，第1故障检测部67A检测该故障(步骤S21中为“是”)。此时，在图5的例中，第1故障检测部67A对所检测到的故障的状态进行分析。具体而言，判断是否能够进行2相通电，即仅通过第1控制系统60A的3相的驱动电流75A中的2相的驱动电流75A来产生旋转磁场(步骤S23)。

在3相中有2相以上发生故障而判断为不能进行2相通电的情况下(步骤S23中为“否”)，第1反馈控制部62A使第1控制系统60A的动作停止(步骤S24)。此外，在3相中的2相正常而判断为能够进行2相通电的情况下(步骤S23中为“是”)，第1反馈控制部62A对第1逆变器驱动电路63A发出2相通电的驱动指示。由此，从第1逆变器64A向第1线圈组22A仅提供2相的驱动电流。

此外，如图5所示，在第2控制系统60B中，也执行与第1控制系统60A中的步骤S21～25同样的步骤S26～30的处理。这样，当第1控制系统60A或第2控制系统60B发生故障时，在故障的控制系统中，能够不完全停止线圈组的功能，而进行基于2相通电的退缩动作。即，在故障的控制系统中能够降低功能并继续进行动作。

即，在图5的例中，在第1控制系统60A和第2控制系统60B中的一方的控制系统的仅1相发生故障的情况下，能够不仅使用正常的控制系统的3相，而是使用再加上故障的控制系统的正常的2相的合计5相，来使马达20产生扭矩。因此，相比于仅使用正常的控制系统的3相的情况，能够得到更大的扭矩。另外，此时，可以分别独立地控制正常的控制系统的3相和故障的控制系统的正常的2相，也可以总括地控制合计的5相。

图6是其他的变形例的运算装置31的功能框图。在图6的例中，在马达驱动装置30中，单独设置担当第1控制系统60A的第1运算装置31A和担当第2控制系统60B的第2运算装置31B。第1运算装置31A执行第1控制系统60A的第1电流指令值设定部61A、第1反馈控制部62A和第1故障检测部67A的功能。第2运算装置31B执行第2控制系统60B的第2电流指令值设定部61B、第2反馈控制部62B和第2故障检测部67B的功能。

这样，在图6的例中，按照每个控制系统使用1个运算装置。因此，即使第1运算装置31A和第2运算装置31B中的一方发生故障，只要另一方的运算装置正常，则能够使另一方的运算装置担当的控制系统正常动作。因此，不会使电动助力转向装置1完全停止，而能够继续动作。

图7是其他的变形例的马达驱动装置30的框图。在图7的例中，在马达驱动装置30中设有主运算装置31和预备运算装置32。主运算装置31和预备运算装置32例如使用具有CPU的微控制器。主运算装置31进行与上述的实施方式中的运算装置31同等的动作。即，主运算装置31在平常时进行第1控制系统60A和第2控制系统60B双方的控制。预备运算装置32在主运算装置31发生故障时，作为应急措施，仅代替执行第2控制系统60B的控制。

预备运算装置32通过预先设定的程序，能够执行与上述的第2电流指令值设定部61B、第2反馈控制部62B和第2故障检测部67B同等的功能。此外，预备运算装置32在平常时始终与主运算装置31进行通信，监视主运算装置31是否正在正常进行动作。然后，预备运算装置32在判断为主运算装置31发生故障时，对切换电路33发出切换信号。于是，在切换电路33中，主运算装置31与第2逆变器驱动电路63B之间的连接被切断，并且，预备运算装置32与第2逆变器驱动电路63B被连接。由此，能够从预备运算装置32向第2逆变器驱动电路63B提供驱动指示。

这样，即使主运算装置31和预备运算装置32中的主运算装置31发生故障，只要预备运算装置32正常，就能够仅通过第2控制系统60B使电动助力转向装置1继续动作。

另外，在图7的例中，第2电流切断部65B不是根据来自主运算装置31的信号而是根据来自预备运算装置32的信号，来开放或切断电流的路径。这样，在主运算装置31发生故障的情况下，第2电流切断部65B不会受到来自主运算装置31的异常的接通/断开操作。因此，在主运算装置31发生故障时，能够可靠地开放预备运算装置32控制的第2控制系统60B的电流的路径。

在图7的例中，当假设主运算装置31和预备运算装置32双方发生了故障时，驾驶员不会受到电动助力转向装置1的辅助，必须操作方向盘91。此时，当第1电流切断部65A或第2电流切断部65B被开放时，由于电磁制动，方向盘91可能更重。因此，在主运算装置31和预备运算装置32双方发生故障的情况下，可以将第1电流切断部65A和第2电流切断部65B双方切换到切断状态。

此外，在上述的实施方式中，马达20具有2组线圈组22A、22B，马达驱动装置30具有与其对应的2个控制系统60A、60B。然而，也可以是，马达20具有3组以上的线圈组，并且与其对应地，马达驱动装置30具有3个以上的控制系统。

即，如果将N设为2以上的整数而进行一般化，则马达20可以包含第1线圈组至第N线圈组。该情况下，马达驱动装置30中设置分别对各线圈组提供驱动电流的第1控制系统至第N控制系统即可。此外，当设n为1至N中的任意整数时，第1控制系统至第N控制系统的各控制系统即第n控制系统与上述的实施方式中的各控制系统同样地，具有第n电流指令值设定部、第n反馈控制部、第n逆变器驱动电路、第n逆变器、第n电流切断部、第n电流检测电路和第n故障检测部即可。

第n电流指令值设定部设定第n控制系统中的电流指令值。此外，第n故障检测部检测第n逆变器或第n线圈组的故障。而且，仅使检测到故障的控制系统的动作停止或退缩。这样，能够防止在故障的控制系统的影响下在正常的控制系统的逆变器或线圈组中流过过大的电流。因此，不需要使用额定较高的部件，而能够实现马达驱动装置小型化和低成本化。

此外，也可以将上述的马达驱动装置30应用于助力转向装置以外的装置。例如，可以通过上述的马达驱动装置30来驱动输送设备的其他部位所使用的马达。此外，也可以通过上述的马达驱动装置30驱动产业用机器人等汽车以外的设备上搭载的马达。

此外，关于马达驱动装置的详细部分的结构，也可以与本申请的各图所示的结构不同。例如，运算装置的功能的一部分也可以通过电路来实现。此外，可以在不产生矛盾的范围内适当组合上述的实施方式和变形例中出现的各要素。

＜2.第2实施方式＞

＜2-1.关于马达驱动装置的结构和动作＞

接着，对第2实施方式的马达驱动装置30进行说明。图8是示出第2实施方式的马达驱动装置30的结构的框图。图8的马达驱动装置30与第1实施方式同样，用于电动助力转向装置1。以下，以与第1实施方式的不同点为中心进行说明，对与第1实施方式共通的部分省略重复说明。

在本实施方式中，马达20具有第1线圈组22A和第2线圈组22B。马达驱动装置30具有对第1线圈组22A提供驱动电流的第1控制系统60A和对第2线圈组22B提供驱动电流的第2控制系统60B。马达驱动装置30使用这些第1控制系统60A和第2控制系统60B，分别对2个线圈组22A、22B提供驱动电流，从而使马达20驱动。

在本实施方式中，在构成马达驱动装置30的电路中设有主运算装置31和预备运算装置32。主运算装置31和预备运算装置32例如使用具有CPU的微控制器。主运算装置31进行与上述的实施方式中的运算装置31同等的动作。即，主运算装置31在平常时进行第1控制系统60A和第2控制系统60B双方的控制。预备运算装置32在主运算装置31发生故障时，作为应急措施，仅代替执行第2控制系统60B的控制。

图9是第2实施方式的主运算装置31和预备运算装置32的功能框图。如图8和图9所示，第1控制系统60A具有第1电流指令值设定部61A、第1反馈控制部62A、第1逆变器驱动电路63A、第1逆变器64A、第1电流切断部65A、第1电流检测电路66A和第1故障检测部67A。主运算装置31内的CPU根据预先设定的程序进行运算处理，从而实现第1电流指令值设定部61A、第1反馈控制部62A和第1故障检测部67A的各功能。第1控制系统60A通过使这些各部61A～67A动作，从而向第1线圈组22A提供驱动电流。

第2控制系统60B具有第2电流指令值设定部61B、第2反馈控制部62B、第2逆变器驱动电路63B、第2逆变器64B、第2电流切断部65B、第2电流检测电路66B和第2故障检测部67B。主运算装置31内的CPU根据预先设定的程序进行运算处理，从而实现第2电流指令值设定部61B、第2反馈控制部62B和第2故障检测部67B的各功能。第2控制系统60B通过使这些各部61B～67B动作，从而向第2线圈组22B提供驱动电流。

另外，第1控制系统60A和第2控制系统60B的各部61A～67A、61B～67B的详细动作与第1实施方式同样，因此省略重复说明。在图8和图9中，对第1控制系统60A和第2控制系统60B内的各部间授受的信号赋予与第1实施方式相同的标号71A～77A、71B～77B。

在该马达驱动装置30中，当主运算装置31未发生故障时，使用主运算装置31执行第1控制系统60A和第2控制系统60B的动作。即，执行与第1实施方式中说明的图4的处理同样的处理。主运算装置31按照每个控制系统单独设定电流指令值72A、72B。此外，主运算装置31按照每个控制系统检测逆变器64A、64B或线圈组22A、22B的故障，仅使故障的控制系统的动作停止或退缩。因此，能够防止在故障的控制系统的影响下在正常的控制系统的逆变器或线圈组中流过过大的电流。因此，不需要使用额定较高的部件，能够与第1实施方式同样实现马达驱动装置30的小型化和低成本化。

但是，如图8和图9所示，在该马达驱动装置30中，即使在主运算装置31正常进行动作时，第2逆变器64B内的传感器的检测信号和第2线圈组22B的各部的电压值也经由预备运算装置32输入到主运算装置31。此外，用于对第2电流切断部65B进行切换的信号从主运算装置31经由预备运算装置32而输入到第2电流切断部65B。这样，在该马达驱动装置30中，主运算装置31经由预备运算装置32进行针对第2控制系统的信息的输入输出的一部分。这样，能够抑制主运算装置31的端子数。其结果为，例如，能够在主运算装置31和预备运算装置32中使用端子数相同的半导体元件。由此，能够进一步降低马达驱动装置30的制造成本。

另一方面，如图9所示，预备运算装置32具有预备第2电流指令值设定部61b、预备第2反馈控制部62b和预备第2故障检测部67b。预备第2电流指令值设定部61b、预备第2反馈控制部62b和预备第2故障检测部67b具有分别与上述的第2电流指令值设定部61B、第2反馈控制部62B和第2故障检测部67B同等的功能。预备运算装置32内的CPU根据预先设定的程序进行运算处理，从而实现预备第2电流指令值设定部61b、预备第2反馈控制部62b和预备第2故障检测部67b的各功能。

此外，预备运算装置32具有监视主运算装置31中有无故障的监视部80b。监视部80b的功能也是通过由预备运算装置32内的CPU根据预先设定的程序进行运算处理来实现的。当主运算装置31正常进行动作时，预备运算装置32不对第1控制系统60A和第2控制系统60B中的任意一方进行控制。即，预备运算装置32不向第1逆变器驱动电路63A输出驱动指示73A，也不向第2逆变器驱动电路63B输出驱动指示73B。但是，预备运算装置32的监视部80b始终监视主运算装置31中有无故障。

此外，如图8所示，该马达驱动装置30具有切换电路33。在切换电路33中例如使用逻辑IC。切换电路33根据从预备运算装置32的监视部80b输出的切换信号78b，将主运算装置31和预备运算装置32择一地与第2逆变器驱动电路63B连接。即，切换电路33针对与第2逆变器64B连接的第2逆变器驱动电路63B，根据切换信号78b对输入从主运算装置31输出的驱动指示73B的第1状态和输入从预备运算装置32输出的驱动指示73b的第2状态进行切换。

预备运算装置32的监视部80b检测到主运算装置31的故障时，对切换电路33输出指示从上述的第1状态切换到第2状态的切换信号78b。切换电路33收到该切换信号78b后，切断主运算装置31和第2逆变器驱动电路63B之间的连接，将预备运算装置32和第2逆变器驱动电路63B连接。由此，预备运算装置32内的预备第2电流指令值设定部61b、预备第2反馈控制部62b和预备第2故障检测部67b能够代替执行主运算装置31内的第2电流指令值设定部61B、第2反馈控制部62B和第2故障检测部67B的各功能。马达驱动装置30使用预备第2电流指令值设定部61b、预备第2反馈控制部62b、第2逆变器驱动电路63B、第2逆变器64B、第2电流切断部65B、第2电流检测电路66B和预备运算装置32，应急地使第2控制系统60B动作。

这样，在本实施方式的马达驱动装置30中，在第1控制系统60A和第2控制系统60B中，将第2控制系统60B设定为在主运算装置31的故障时使用预备运算装置32应急地进行动作的应急控制系统。因此，即使主运算装置31发生故障，只要预备运算装置32正常，说能够使用作为应急控制系统的第2控制系统60B，继续马达20的驱动。

特别是在该马达驱动装置30中，并非主运算装置31自身，而是由预备运算装置32监视主运算装置31的故障。由此，能够高精度地检测主运算装置31的故障。此外，在该马达驱动装置30中，与主运算装置31和预备运算装置32分开设置切换电路33。因此，能够通过逻辑电路可靠地进行从主运算装置31向预备运算装置32的切换。进而，切换电路33不是根据来自故障的主运算装置31的信号，而是根据来自未故障的预备运算装置32的切换信号78b进行切换动作。由此，能够更可靠地对切换电路33进行切换。

此外，在该马达驱动装置30中，预备运算装置32比主运算装置31更优先地控制第2控制系统。即，在从主运算装置31和预备运算装置32双方向切换电路33输入了信号的情况下，切换电路33优先采用来自预备运算装置32的信号进行切换动作，并且向第2逆变器64B提供驱动指示。因此，在主运算装置31的故障时，即使从主运算装置31向切换电路33输入了异常的信号，切换电路33也切断该信号。因此，能够根据从正常的预备运算装置32输入的信号，正常地控制第2逆变器64B。

＜2-2.变形例＞

接着，对第2实施方式的变形例进行说明。

图10是一个变形例的主运算装置31和预备运算装置32的功能框图。在图10的例中，代替预备运算装置32内的监视部80b，在主运算装置31的外部设有第1电源电路311和第1监视电路312。第1电源电路311对主运算装置31和第1监视电路312提供电力。第1监视电路312监视主运算装置31中有无故障。此外，图10的马达驱动装置30还在预备运算装置32的外部具有第2电源电路321和第2监视电路322。第2电源电路321对预备运算装置32和第2监视电路322提供电力。第2监视电路322监视预备运算装置32中有无故障。

这样，在图10的马达驱动装置30中，针对主运算装置31和预备运算装置32单独设有电源电路311、321。因此，即使2个电源电路311、321中的一方发生故障，只要另一方的电源电路正常，就能够使用从该电源电路接受电力的运算装置，继续马达20的驱动。

图11是示出其他变形例的马达驱动装置30的结构的框图。在图11的例中，在构成马达驱动装置30的电路中设有包含主运算装置31和预备运算装置32在内的单一的半导体元件34。这样，如果在作为单一封装的半导体元件34中加入主运算装置31和预备运算装置32，则能够进一步使马达驱动装置30小型化。

图12是示出其他变形例的马达驱动装置30的结构的框图。另外，在图12中，为了避免图的复杂化，省略了检测电路的图示。在图12的例中，在构成马达驱动装置30的电路中设有2个切换电路33A、33B。主运算装置31经由2个切换电路33A、33B分别与第1逆变器驱动电路63A和第2逆变器驱动电路63B连接。此外，预备运算装置32也经由2个切换电路33A、33B分别与第1逆变器驱动电路63A和第2逆变器驱动电路63B连接。

当主运算装置31中发生了仅固定向逆变器驱动电路输出驱动指示的端子这样的限定的故障时，通过来自主运算装置31和预备运算装置32的切换信号，将2个切换电路33A、33B向预备运算装置32侧切换。由此，预备运算装置32控制第1控制系统60A和第2控制系统60B双方。即，在图12的例中，第1控制系统60A和第2控制系统60B双方成为应急控制系统。

此外，在图12的例中，与第1逆变器驱动电路63A连接的切换电路33A根据来自主运算装置31的切换信号进行切换动作。然后，与第2逆变器驱动电路63B连接的切换电路33B根据来自预备运算装置32的切换信号进行切换动作。这样，如果通过各自的运算装置对2个以上的切换电路进行控制，则无论哪个运算装置发生了故障，都能够通过正常的运算装置正常地对至少1个切换电路切换进行切换。因此，能够通过正常的运算装置对至少1个控制系统进行控制。

此外，在上述的第2实施方式中，马达20具有2组线圈组22A、22B，马达驱动装置30具有与其对应的2个控制系统60A、60B。然而，也可以是，马达20具有3组以上的线圈组，与其对应地，马达驱动装置30具有3个以上的控制系统。

即，如果将N设为2以上的整数而进行一般化，则马达20可以包含第1线圈组至第N线圈组。该情况下，马达驱动装置30中设置分别对各线圈组提供驱动电流的第1控制系统至第N控制系统即可。此外，主运算装置在正常时执行第1电流指令值设定部至第N电流指令值设定部、第1控制部至第N控制部和第1故障检测部至第N故障检测部的功能即可。此外，当设n为1至N中的任意整数时，预备运算装置在主运算装置的故障时执行第1控制系统至第N控制系统中包含的至少1个应急控制系统的第n电流指令值设定部，第n控制部和第n故障检测部的功能即可。

此外，如图12的例子那样，可以在第1控制系统至第N控制系统中包含2个以上的应急控制系统。该情况下，构成马达驱动装置的电路可以具有与2个以上的应急控制系统分别对应的2个以上的切换电路。这样，当主运算装置发生故障时，能够使用2个以上的控制系统来继续马达的动作。

此外，在上述的第2实施方式中，经由预备运算装置32进行了针对第2控制系统的信息的输入输出的一部分。然而，也可以经由预备运算装置32进行针对第1控制系统的信息的输入输出的一部分。这样，能够进一步减少预备运算装置32的端子数。此外，也可以通过使预备运算装置32的端子数少于主运算装置31的端子数，从而使马达驱动装置30小型化。

此外，可以将上述的马达驱动装置30应用于助力转向装置以外的装置。例如，可以通过上述的马达驱动装置30来驱动输送设备的其他部位所使用的马达。此外，也可以通过上述的马达驱动装置30驱动产业用机器人等汽车以外的设备上搭载的马达。

此外，关于马达驱动装置的详细部分的结构，也可以与本申请的各图所示的结构不同。例如，运算装置的功能的一部分也可以通过电路来实现。此外，可以在不产生矛盾的范围内适当组合上述的实施方式和变形例中出现的各要素。

产业上的可利用性

本发明能够用于马达驱动装置和电动助力转向装置。

标号说明

1：电动助力转向装置；10：扭矩传感器；20：马达；21A、21B：线圈；22A：第1线圈组；22B：第2线圈组；23A：中性点；30：马达驱动装置；31：运算装置、主运算装置；31A：第1运算装置；31B：第2运算装置；32：预备运算装置；33：切换电路；33A：切换电路；33B：切换电路；34：半导体元件；40：电力供给源；50：齿轮箱；60A：第1控制系统；60B：第2控制系统；61A：第1电流指令值设定部；61B：第2电流指令值设定部；61b：预备第2电流指令值设定部；62A：第1反馈控制部；62B：第2反馈控制部；62b：预备第2反馈控制部；63A：第1逆变器驱动电路；63B：第2逆变器驱动电路；64A：第1逆变器；64B：第2逆变器；65A：第1电流切断部；65B：第2电流切断部；66A：第1电流检测电路；66B：第2电流检测电路；67A：第1故障检测部；67B：第2故障检测部；67b：预备第2故障检测部；68A：开关元件；69A：第1分流电阻；71A、71B：输入信号；72A、72B：电流指令值；73A、73B：驱动指示；74A、74B：PWM信号；75A、75B：驱动电流；76A、76B：检测信号；77A、77B：检测结果；80b：监视部；91：方向盘；92：转向轴；93：车轮；311：第1电源电路；312：第1监视电路；321：第2电源电路；322：第2监视电路；V0：接地电压；V1：电源电压。

Claims (13)

1.一种驱动马达的马达驱动装置，

设N为2以上的整数，设n为1至N的任意的整数，

该马达驱动装置具有电路，该电路具有对所述马达中包含的第1线圈组至第N线圈组分别提供驱动电流的第1控制系统至第N控制系统，

第n控制系统具有：

第n逆变器，其向第n线圈组提供驱动电流；

第n电流指令值设定部，其设定与来自外部的输入信号对应的第n电流指令值；

第n控制部，其根据所述第n电流指令值，对所述第n逆变器的驱动电路发出驱动指示；以及

第n故障检测部，其检测所述第n逆变器或所述第n线圈组的故障，

当所述第n故障检测部检测到所述故障时，使所述第n控制系统的动作停止或退缩，

所述电路具有根据预先设定的程序进行运算处理的主运算装置和预备运算装置，

所述主运算装置执行从所述第1电流指令值设定部至所述第N电流指令值设定部、从所述第1控制部至所述第N控制部以及从所述第1故障检测部至所述第N故障检测部的功能，

所述预备运算装置在所述主运算装置发生故障时，执行从所述第1控制系统至所述第N控制系统中包含的至少1个应急控制系统的所述第n电流指令值设定部、所述第n控制部以及所述第n故障检测部的功能。

2.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其中，

所述电路还具有切换电路，该切换电路将所述主运算装置和所述预备运算装置择一地与所述第n逆变器连接。

3.根据权利要求2所述的马达驱动装置，其中，

所述切换电路根据来自所述预备运算装置的切换信号对连接进行切换。

4.根据权利要求2或3所述的马达驱动装置，其中，

所述第1控制系统至所述第N控制系统包含2个以上的所述应急控制系统，

所述电路具有与所述2个以上的应急控制系统分别对应的2个以上的所述切换电路。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的马达驱动装置，其中，

所述预备运算装置具有比所述主运算装置优先地进行控制的控制系统。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的马达驱动装置，其中，

所述主运算装置经由所述预备运算装置进行针对所述第1控制系统至第N控制系统的信息输入输出的一部分，

所述主运算装置的端子数与所述预备运算装置的端子数相同。

7.根据权利要求1至5中的任意一项所述的马达驱动装置，其中，

所述预备运算装置的端子数少于所述主运算装置的端子数。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的马达驱动装置，其中，

所述预备运算装置具有监视部，该监视部监视所述主运算装置中有无故障。

9.根据权利要求8所述的马达驱动装置，其中，

所述预备运算装置在所述主运算装置正常动作时，不对所述第1控制系统至所述第N控制系统中的任意控制系统进行控制。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的马达驱动装置，其中，

所述电路还具有监视电路，该监视电路监视所述主运算装置中有无故障。

11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的马达驱动装置，其中，

所述电路具有：

第1电源电路，其向所述主运算装置提供电力；以及

第2电源电路，其向所述预备运算装置提供电力。

12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的马达驱动装置，其中，

所述电路具有包含所述主运算装置和所述预备运算装置的单一的半导体元件。

13.一种对驾驶员的转向进行辅助的电动助力转向装置，

该电动助力转向装置具有：

扭矩传感器，其检测转向产生的扭矩；

权利要求1至权利要求12中的任意一项所述的马达驱动装置；以及

马达，其由所述马达驱动装置来驱动，

所述第n电流指令值设定部设定与从所述扭矩传感器输入的扭矩信号对应的第n电流指令值。