CN108933555B - 电机控制系统和半导体器件 - Google Patents

Abstract

电机控制系统和半导体器件。电机控制系统包括第一微控制器单元和第二微控制器单元。第一微控制器单元包括错误检测单元、旋转变压器数字转换器和第一脉宽调制生成单元。旋转变压器数字转换器包括编码器单元，编码器单元基于角度信息生成编码器脉冲并且将编码器脉冲输出到第二微控制器单元。当在第一微控制器单元中检测到错误时，错误检测单元向第二微控制器单元输出错误信号。第一微控制器单元控制旋转变压器数字转换器以使用从第二微控制器单元供应的备用时钟进行操作。

Description

电机控制系统和半导体器件

相关申请的交叉引用

2017年5月25日提交的第2017-103449号日本专利申请的包括说明书、附图和摘要的公开内容作为整体通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及电机控制系统和半导体器件，并且涉及用于例如在EV(ElectronicVehicle，电动车辆)、混合动力车辆、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle，插电式混合动力车辆)中使用的电机控制系统和半导体器件。

背景技术

在EV、混合动力车辆和PHV中设置驱动电机。假定在温度、振动和冲击方面的极端条件下使用这种驱动电机。因此，已知使用耐环境性优异的旋转变压器(resolver)，作为用于驱动电机的旋转角度传感器。当输入正弦波激励信号时，旋转变压器输出已通过根据电机的转子的旋转角度对激励信号的振幅进行调制而获得的模拟正弦波信号和模拟余弦波信号。

日本未审查专利申请公开第2012-231588号公开了一种技术，其中旋转变压器根据电机的旋转角度输出电机旋转角度信号，以及主计算装置使用旋转角度信号来计算电机的旋转角度并且基于计算出的旋转角度来控制电机。

日本未审查专利申请公开第2012-231588号描述了第一操作状态和第二操作状态。在第一操作状态下，IG开关接通，主计算装置控制电机。在第二操作状态下，IG开关断开，并且主计算装置停止控制电机。在日本未审查专利申请公开第2012-231588号中，在第二操作状态下，子计算装置使用通过旋转变压器接口第二电路从旋转变压器接收到的旋转角度信号来计算电机的旋转角度。

发明内容

已知使用旋转变压器数字转换器从自旋转变压器输出的信号中检测角度信息。在包括主MCU(微控制器单元)和子MCU的电机控制系统中，本发明人已经发现了使用主MCU和子MCU两者来控制电机，其中将旋转变压器数字转换器合并到主MCU中，而没有将旋转变压器数字转换器合并到子MCU中。

然而，日本未审查专利申请公开第2012-231588号未描述由子计算装置执行对电机的控制，因为子计算装置要计算在IG开关断开的状态下的电机旋转角度。因此，日本未审查专利申请公开第2012-231588号中公开的技术具有如下问题：当在主MCU中产生错误时，难以继续控制电机。

根据对本说明书和附图的描述，任何其他目的和新特征将是明显的。

根据实施例，提供了一种电机控制系统，所述电机控制系统包括第一微控制器单元(MCU)和第二微控制器单元(MCU)。第一微控制器单元包括错误检测单元、旋转变压器数字转换器和第一脉宽调制(PWM)生成单元。旋转变压器数字转换器包括编码器单元，所述编码器单元基于角度信息生成编码器脉冲，并且向第二微控制器单元输出编码器脉冲。第二微控制器单元包括备用时钟供应单元、从编码器脉冲恢复角度信息的编码器计数器、以及第二脉宽调制生成单元。当在第一微控制器单元中检测到错误时，错误检测单元向第二微控制器单元输出错误信号。当已接收到错误信号时，备用时钟供应单元向第一微控制器单元供应备用时钟。第一微控制器单元控制旋转变压器数字转换器以使用备用时钟进行操作。

根据实施例，可以提供这样的电机控制系统：即使在第一MCU中产生错误时，该电机控制系统也可以执行对于电机的计算并且继续控制电机。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的电机控制系统的配置示例的框图。

图2是示出根据第一实施例的第一MCU的配置示例的框图。

图3是示出根据第一实施例的角度信息生成单元的配置的具体示例的框图。

图4是示出由根据第一实施例的编码器单元生成的编码器脉冲的示例的图。

图5是示出根据第一实施例的第二MCU的配置示例的框图。

图6是示出根据第二实施例的电机控制系统的配置示例的框图。

图7是示出根据第二实施例的第一MCU的配置示例的框图。

图8是用于说明根据第二实施例的备用控制单元的保护结构的图。

图9是示出根据第二实施例的第二MCU的配置示例的框图。

图10是示出当在根据第二实施例的第一MCU中产生错误时的电机控制系统的处理流程的序列图。

图11是示出根据第二实施例的第一MCU的配置的另一示例的框图。

图12是示出根据第三实施例的电机控制系统的配置示例的框图。

图13是示出根据第三实施例的第一MCU的配置示例的框图。

图14是示出根据第三实施例的第二MCU的配置示例的框图。

图15是示出当在根据第三实施例的第一MCU中产生错误时的电机控制系统的处理流程的示例的序列图。

图16是示出当在根据第三实施例的第二MCU中产生错误时的电机控制系统的处理流程的示例的序列图。

具体实施方式

在以下的优选实施例中，为了方便起见，如果需要，将描述分割的多个部分或优选实施例，然而，除非另有说明，否则它们不是相互无关的，而是一个与另一个的一部分或全部的修改、详细说明、补充说明有关。在以下的优选实施例中，在提及要素数目(包括数量、数值、量、范围)的情况下，除非另有说明并且除非原则上明确地限制，否则本发明不限于特定的数量，并且可以使用特定的数目以上或以下的数目。

此外，在下面的优选实施例中，除非另有说明并且除非认为是原则上明显需要的，否则构成要素(包括操作步骤)不一定是必不可少的。

现在将具体地基于图示对本发明的优选实施例进行描述。为了便于描述，在下面的说明书和附图中，适当地进行省略和简化。在附图中，相同的构成要素由相同的附图标记标识，并且因此可以不用反复地描述。

第一实施例

图1是示出根据第一实施例的电机控制系统1的配置示例的框图。电机控制系统1用于EV、混合动力车辆和PHV。电机控制系统1包括电机2、旋转变压器3、预驱动器4、逆变器5、第一MCU100和第二MCU 200。逆变器5中包括的开关元件例如是IGBT(绝缘栅双极晶体管)。

电机2例如是三相电机，但不限于此。在第一实施例中，以下将描述电机2是三相电机的情况。电机2也可以是电动发电机。电机2包括与电机2附连的旋转变压器3。

当从第一MCU 100输入正弦波激励信号时，旋转变压器3根据电机2的转子的旋转角度输出正弦波信号和余弦波信号。然后，来自旋转变压器3的正弦波信号和余弦波信号被输入到第一MCU 100。

预驱动器4从第一MCU 100和第二MCU 200接收用于控制电机2的U/V/W相位的PWM(脉宽调制)信号。从第一MCU 100接收的PWM信号也被称为第一PWM信号。从第二MCU 200接收的PWM信号也被称为第二PWM信号。

预驱动器4基于接收到的PWM信号生成门(gate)控制信号，该门控制信号用于进行控制以打开/闭合逆变器5中包括的开关元件。也就是说，当已接收到第一PWM信号时，预驱动器4基于第一PWM信号生成门控制信号，并且当已接收到第二PWM信号时基于第二PWM信号生成门控制信号。预驱动器4向逆变器5输出所生成的门控制信号。

逆变器5基于从预驱动器4输入的门控制信号，将来自未示出的DC电源的DC电压转换成三相AC电压。逆变器5将每个相位的AC电压供应给每个相位的绕组，从而驱动电机2。

接下来，使用图2的框图，现在将描述根据第一实施例的第一MCU 100的配置示例。第一MCU 100包括CPU(中央处理单元)110、PWM生成单元120、旋转变压器数字转换器(RDC)130、错误检测单元160和备用控制单元170。旋转变压器数字转换器130包括角度信息生成单元131和编码器单元132。CPU 110也被称为第一CPU。PWM生成单元120也被称为第一PWM生成单元。

角度信息生成单元131生成励磁信号，并且将励磁信号输出到旋转变压器3。角度信息生成单元131从旋转变压器3接收正弦波输出信号和余弦波输出信号。从旋转变压器3接收的正弦波输出信号和余弦波形输出信号是模拟信号。角度信息生成单元131基于接收到的正弦波输出信号和余弦波输出信号来生成作为数字值的角度信息。角度信息生成单元131将所生成的角度信息输出到CPU 110和编码器单元132。

CPU 110从角度信息生成单元131接收角度信息。CPU 110基于接收到的角度信息生成PWM控制信号。CPU 110执行存储在未示出的存储器中的程序，由此生成PWM控制信号。

由CPU 110生成的PWM控制信号用来通过控制PWM信号来执行对电机2的反馈控制。由CPU 110生成的PWM控制信号也被称为第一PWM控制信号。CPU 110将所生成的PWM控制信号输出到PWM生成单元120。

PWM生成单元120从CPU 110接收PWM控制信号。PWM生成单元120基于接收到的PWM控制信号生成PWM信号(第一PWM信号)。具体地，基于第一PWM控制信号，由PWM生成单元120生成的第一PWM信号的周期和占空比中的至少一个被改变。然后，PWM生成单元120将PWM信号供应给预驱动器4。

编码器单元132从角度信息生成单元131接收角度信息。编码器单元132基于接收到的角度信息生成A相位、B相位和Z相位的编码器脉冲。稍后将使用图4具体地描述编码器脉冲。编码器单元132将所生成的编码器脉冲输出到第二MCU 200。

错误检测单元160检测第一MCU 100中的错误。具体地，错误检测单元160检测第一MCU 100的时钟系统中的异常、ECC(错误检查和校正)错误和奇偶错误。在第一MCU 100中检测到错误之前的状态也被称为正常状态。在第一MCU 100中检测到错误之后的状态也被称为异常状态。当在第一MCU 100中检测到错误时，错误检测单元160向第二MCU 200输出错误信号。

备用控制单元170接收来自第二MCU 200的备用时钟的供应。即使当第一MCU 100中的时钟未被供应给旋转变压器数字转换器130时，备用时钟也将用来继续旋转变压器数字转换器130的操作。关于备用时钟的时钟周期的备用时钟信息被预先保持在第二MCU 200中。

备用控制单元170将从第二MCU 200供应的备用时钟供应给旋转变压器数字转换器130。结果，即使当在第一MCU 100的时钟中产生异常时，也可以使旋转变压器数字转换器130生成旋转角度信息。

使用图3的框图，现在将描述角度信息生成单元131的配置示例。在图3的示例中，角度信息生成单元131包括激励生成单元133、放大器134、同步信号生成单元135、差分放大器136、差分放大器137、A/D转换器138、乘法器139、乘法器140、减法器141、同步检测单元142、PI(比例积分)控制单元143、余弦表144和正弦表145。在图3的示例中，激励生成单元133、同步信号生成单元135、乘法器139、乘法器140、减法器141、同步检测单元142、PI控制单元143、余弦表144和正弦表145在1.2V系统中操作。放大器134、差分放大器136、差分放大器137和A/D转换器138在5V系统中操作。

激励生成单元133生成以角频率“ω”和时间“t”表示的sinωt作为激励信号。激励生成单元133通过放大器134将所生成的激励信号sinωt供应给旋转变压器3。激励生成单元133将所生成的激励信号sinωt输出到同步信号生成单元135。

如果激励信号sinωt被供应了，则旋转变压器3输出已通过根据电机2的转子的旋转角度θ对激励信号sinωt的振幅进行调制而获得的两个信号sinθ·sinωt和cosθ·sinωt。通过差分放大器136将信号sinθ·sinωt输入到A/D转换器138。通过差分放大器137将信号cosθ·sinωt输入到A/D转换器138。

A/D转换器138分别将模拟信号sinθ·sinωt和cosθ·sinωt转换成数字值。A/D转换器138将数字信号sinθ·sinωt输出到乘法器139。A/D转换器138将数字信号cosθ·sinωt输出到乘法器140。

乘法器139将与利用余弦表144被反馈输入的先前计算结果的旋转角度φ对应的余弦函数值cosφ乘以sinθ·sinωt，并且将(sinθ·sinωt)·cosφ输出到减法器141。乘法器140将与通过正弦表145被反馈输入的先前计算结果的旋转角度φ对应的正弦函数值sinφ乘以cosθ·sinωt，并且将(cosθ·sinωt)·sinφ输出到减法器141。

减法器141从自乘法器139接收的值中减去从乘法器140接收的值。也就是说，减法器141执行(sinθ·sinωt)·cosφ-(cosθ·sinωt)·sinφ的计算，从而将sin(θ-φ)·sinωt输出到同步检测单元142。

同步信号生成单元135根据从激励生成单元133接收的激励信号sinωt生成同步信号。同步信号包括以激励信号sinωt的每个周期输出的定时脉冲。同步信号生成单元135将所生成的同步信号输出到同步检测单元142。

同步检测单元142使用从同步信号生成单元135接收的同步信号来同步地检测从减法器141接收到的信号。结果，同步检测单元142从sin(θ-φ)·sinωt中移除sinωt的成分。然后，同步检测单元142将sin(θ-φ)输出到PI控制单元143。

PI控制单元143对sin(θ-φ)执行比例积分计算，由此获得作为角度信息的旋转角度φ。PI控制单元143将所获得的旋转角度φ输出到余弦表144和正弦表145。具体地，PI控制单元143将与旋转角度φ对应的余弦函数值cosφ输出到余弦表144，并且将与旋转角度φ对应的正弦函数值sinφ输出到正弦表145。此外，PI控制单元143将旋转角度φ输出到CPU 110和编码器单元132。

以这种方式，角度信息生成单元131根据电机2的转子的旋转角度θ来输出旋转角度φ。

现在将使用图4来描述由编码器单元132生成的编码器脉冲。编码器单元132将从角度信息生成单元131接收的旋转角度φ转换为具有与由所谓的增量编码器输出的信号的形式相同的形式的脉冲信号。也就是说，编码器单元132基于旋转角度φ生成图4的示例中所示的A相位信号、B相位信号和Z相位信号的编码器脉冲。

Z相位信号是用于输出用于指定原点(即，0°)的脉冲的信号。当旋转角度φ为0°时，Z相位信号具有一个要输出的脉冲。也就是说，每当电机2的转子旋转一周时，Z相位信号具有一个要输出的脉冲。

每当旋转角度φ改变预定角度时，A相位信号和B相位信号具有一个要输出的脉冲。即，每当电机2的转子旋转预定角度时，A相位信号和B相位信号具有一个要输出的脉冲。例如，当设定每当旋转角度改变1°就输出一个脉冲时，如果电机2的转子旋转一周，则A相位信号和B相位信号中的每个具有360个要输出的脉冲。

A相位和B相位具有相位彼此相差90°的波形。当电机2正向旋转时，A相位具有已经前进90°的波形。当转子2反向转动时，B相位具有已经前进90°的波形。

现在将使用图5的框图来描述根据第一实施例的第二MCU 200的配置示例。第二MCU 200包括编码器计数器单元210、CPU 220、PWM生成单元230和备用时钟供应单元250。CPU 220也被称为第二CPU。PWM生成单元230也被称为第二PWM生成单元。

编码器计数器单元210从第一MCU 100的编码器单元132接收编码器脉冲。也就是说，编码器计数器单元210从编码器单元132接收A相位信号、B相位信号和Z相位信号。编码器计数器单元210从接收到的编码器脉冲恢复角度信息。具体地，编码器计数器单元210参照Z相位对A相位或B相位的脉冲进行计数，由此恢复旋转角度φ。编码器计数器单元210将恢复后的角度信息(旋转角度φ)输出到CPU 220。

CPU 220从编码器计数器单元210接收角度信息。CPU 220基于接收到的角度信息生成PWM控制信号。CPU 220执行存储在未示出的存储器中的程序，从而生成PWM控制信号。

由CPU 220生成的PWM控制信号是用于通过控制PWM信号对电机2进行反馈控制的控制信号。由CPU 220生成的PWM控制信号也被称为第二PWM控制信号。CPU 220将所生成的PWM控制信号输出到PWM生成单元230。

CPU 220从第一MCU 100的错误检测单元160接收错误信号。如果接收到错误信号，则CPU 220将错误信号输出到备用时钟供应单元250。

PWM生成单元230从CPU 220接收PWM控制信号。PWM生成单元230基于接收到的PWM控制信号生成PWM信号(第二PWM信号)。具体地，使用第二PWM控制信号来改变由PWM生成单元230生成的第二PWM信号的周期和占空比中的至少一个。然后，PWM生成单元230将PWM信号供应给预驱动器4。

备用时钟供应单元250预先保持备用时钟信息。备用时钟信息可以通过除了第二MCU 200的备用时钟供应单元250以外的任何配置来保持。当已接收到错误信号时，备用时钟供应单元250基于预先保持的备用时钟信息将预定周期的备用时钟供应给第一MCU 100的备用控制单元170。

以上已经描述了基于角度信息生成PWM控制信号。但是，并不限于这个例子。除了角度信息之外，还可以使用电机2的电流信息来执行由CPU 110和CPU 220生成PWM控制信号。在这种情况下，电机电流从电机2输入到第一MCU 100和第二MCU 200。在第一MCU 100和第二MCU 200中，未示出的A/D转换器将模拟值的电机电流转换成数字值的电流信息，并且将电流信息输出到CPU 110和CPU 220。CPU 110和CPU 220基于角度信息和电流信息生成PWM控制信号。在稍后将描述的实施例2和实施例3中，除了角度信息之外，还可以使用电机的电流信息以用于根据第一MCU和第二MCU的CPU生成PWM控制信号。

以上已经描述了其中PWM生成单元基于从CPU接收的PWM控制信号生成PWM信号的示例。但是，并不限于这个例子。PWM生成单元可以具有对应于CPU的功能。也就是说，PWM生成单元120可以具有用于基于角度信息生成第一PWM信号的配置。PWM生成单元230可以具有用于基于角度信息生成第二PWM信号的配置。在稍后将描述的实施例2和实施例3中，PWM生成单元可以具有对应于CPU的功能。

因此，如上所述，根据第一实施例的第一MCU 100具有包括错误检测单元160、旋转变压器数字转换器130和PWM生成单元120的配置，其中旋转变压器数字转换器130基于从旋转变压器3输出的正弦波信号和余弦波信号来生成角度信息。旋转变压器数字转换器130具有包括编码器单元132的配置，该编码器单元132基于角度信息生成编码器脉冲并且将编码器脉冲输出到第二MCU 200。错误检测单元160具有用于当在第一MCU 100中检测到错误时将错误信号输出到第二MCU 200的配置。第一MCU 100具有用于从第二MCU200接收备用时钟的供应并且使用备用时钟来操作旋转变压器数字转换器130的配置。结果，在根据第一实施例的第一MCU 100(半导体器件)中，即使当在第一MCU 100中产生错误时，也可以操作旋转变压器数字转换器130，并且将基于角度信息的编码器脉冲输出到第二MCU 200(另一个半导体器件)。

根据第一实施例的电机控制系统1包括第一MCU 100和第二MCU 200。第一MCU 100包括错误检测单元160、旋转变压器数字转换器130和第一PWM生成单元120，其中旋转变压器数字转换器130基于从旋转变压器3输出的正弦波信号和余弦波信号生成角度信息。第二MCU 200包括备用时钟供应单元250、从编码器脉冲恢复角度信息的编码器计数器单元210、和第二PWM生成单元230。当在第一MCU 100中检测到错误时，错误检测单元160向第二MCU200输出错误信号。当已接收到错误信号时，备用时钟供应单元250向第一MCU供应备用时钟。此外，第一MCU 100从第二MCU 200接收备用时钟的供应，并且控制旋转变压器数字转换器130以根据该备用时钟来操作。结果，在根据第一实施例的电机控制系统1中，即使当在第一MCU 100中产生错误时，也可以继续对电机2进行计算和控制。

此外，在电机控制系统1中，备用时钟供应单元250预先保持备用时钟信息。当已接收到错误信号时，备用时钟供应单元250基于备用时钟信息向第一MCU 100供应预定周期的备用时钟。结果，在电机控制系统1中，即使当在第一MCU 100中产生错误时，也可以向旋转变压器数字转换器130供应预定周期的备用时钟。

第二实施例

现在将对第二实施例进行描述。图6是示出根据第二实施例的电机控制系统1A的配置示例的框图。电机控制系统1A包括电机2、旋转变压器3、预驱动器4、逆变器5、第一电源单元6、第二电源单元7、第三电源单元8、第一MCU 100A和第二MCU 200A。将描述第一电源单元6、第二电源单元7和第三电源单元8是5V系统电源的情况。

第一电源单元6将电源电压供应给第一MCU 100A中的整个配置。第三电源单元8将电源电压供应给第二MCU 200A中的整个配置。

第二电源单元7仅向第一MCU 100A中的一部分配置供应电源电压。因此，分别从第一电源单元6和第二电源单元7向第一MCU 100A的一部分供应电源电压。即，第一MCU 100A中的一部分配置的电源系统是冗余配置。将使用图7的示例来描述第一MCU 100A中的哪部分配置是冗余配置。

现在将使用图7的框图来描述根据第二实施例的第一MCU 100A的配置示例。第一MCU 100A包括CPU 110、PWM生成单元120、旋转变压器数字转换器130、调节器150、错误检测单元160A和备用控制单元170A。将描述调节器150从5V系统电源生成1.2V系统电源的情况。

现在将描述在第一MCU 100A中供应电源电压。CPU 110和PWM生成单元120被直接供应来自第一电源单元6的电源电压。CPU 110和PWM生成单元120不被供应来自第二电源单元7的电源电压。

来自第一电源单元6的电源电压通过二极管9被供应给调节器150和旋转变压器数字转换器130。来自第二电源单元7的电源电压通过二极管10被供应给调节器150和旋转变压器数字转换器130。

通过调节器150的电源电压被供应给旋转变压器数字转换器130、错误检测单元160A和备用控制单元170A。

在第一MCU 100A中，旋转变压器数字转换器130、错误检测单元160A和备用控制单元170A被供应来自相应的第一电源单元6和第二电源单元7的电源电压。即，在第一MCU100A中，旋转变压器数字转换器130、错误检测单元160A和备用控制单元170A的电源系统具有冗余配置。

在旋转变压器数字转换器130中，没有通过调节器150的冗余配置的电源电压被供应给在图3中所示的5V系统上操作的电路单元。即，在旋转变压器数字转换器130中，没有通过调节器150的冗余配置的电源电压被供应给放大器134、差分放大器136、差分放大器137和A/D转换器138。

在旋转变压器数字转换器130中，通过调节器150的冗余配置的电源电压被供应给在图3中所示的1.2V系统上操作的电路单元和编码器单元132。即，在旋转变压器数字转换器130中，通过调节器150的冗余配置的电源电压被供应给激励生成单元133、同步信号生成单元135、乘法器139、乘法器140、减法器141、同步检测单元142、PI控制单元143、余弦表144、正弦表145和编码器单元132。

现在将对错误检测单元160A和备用控制单元170A进行描述。错误检测单元160A检测第一MCU 100A中的错误。具体地，错误检测单元160A检测第一MCU 100A中的电源系统的异常、时钟系统的异常、ECC(错误检查校正)错误和奇偶错误。当在第一MCU 100A中检测到错误时，错误检测单元160A向第二MCU 200A输出错误信号。

备用控制单元170A保持用于在异常状态下使用的设置信息。备用控制单元170A配置有保护结构，用于防止由于电源的突然停止或错误写入而导致的设置信息的丢失。

现在将使用图8描述备用控制单元170A的保护结构。备用控制单元170A包括寄存器171和写入禁止电路172。寄存器171用于保持旋转变压器数字转换器130的设置信息。写入禁止电路172将禁止写入寄存器171。写入禁止电路172包括触发器173、门电路174和门电路175。

现在将对写入禁止电路172进行描述。在初始状态下，触发器173被设置为低电平(LOW)。通过被增加到门电路174的一个输入端的非(NOT)电路，从触发器173输出的低电平(LOW)变为高电平(HIGH)。结果，如果设置信息被输入到门电路174的另一个输入端，则输入设置信息被写入到寄存器171中。

通过被增加到门电路175的一个输入端的非电路，从触发器173输出的低电平(LOW)变为高电平(HIGH)。在该状态下，如果写入禁止脉冲被输入到门电路175的另一个输入端，则从门电路175向触发器173输出高电平(HIGH)。结果，触发器173从低电平(LOW)切换到高电平(HIGH)。通过被增加到门电路174的一个输入端的非电路，从触发器173输出的高电平(HIGH)变为低电平(LOW)。结果，在触发器173切换到高电平(HIGH)之后，输入到门电路174的另一个输入端的信息不被写入到寄存器171中。也就是说，在备用控制单元170A中，可以防止由于错误写入而丢失寄存器171中保持的设置信息。

如图8中所示，寄存器171被包括在电源冗余区域中。结果，在备用控制单元170A中，即使当第一电源单元6突然停止供电时，也可以防止保持在寄存器171中的设置信息的丢失。

回到图7，将继续进行描述。备用控制单元170A从第二MCU 200A接收备用时钟的供应。备用控制单元170A将从第二MCU 200A供应的备用时钟供应给旋转变压器数字转换器130。结果，即使第一MCU 100A的时钟发生异常，也可以控制旋转变压器数字转换器130以生成旋转角度信息。

当备用时钟被供应了时，备用控制单元170A从第二MCU 200A接收分离通知信号，并且可以切换为控制旋转变压器数字转换器130以继续进行操作。在这种情况下，分离通知信号是旋转变压器数字转换器130与第一MCU 100A的分离/独立操作的触发。在这种情况下，当已接收到分离通知信号并且备用时钟被供应了时，备用控制单元170A将用于在异常时使用的设置信息输出到旋转变压器数字转换器130，并且供应备用时钟。

现在将使用图9的框图来描述根据第二实施例的第二MCU 200A的配置示例。第二MCU 200A包括编码器计数器单元210、CPU 220、PWM生成单元230、分离通知单元240和备用时钟供应单元250。

CPU 220从第一MCU 100A的错误检测单元160A接收错误信号。当已接收到错误信号时，CPU 220进行切换以用于在异常状态下进行控制。CPU 220将错误信号输出到分离通知单元240和备用时钟供应单元250。当在异常时已从编码器计数器单元210接收到角度信息时，CPU 220基于接收到的角度信息生成PWM控制信号(第二PWM控制信号)。CPU 220将所生成的PWM控制信号输出到PWM生成单元230。

当已接收到错误信号时，分离通知单元240将分离通知信号输出到第一MCU 100A的备用控制单元170A。

备用时钟供应单元250预先保持备用时钟信息。备用时钟信息可以通过除第二MCU200A中的备用时钟供应单元250以外的配置来保持。当已接收到错误信号时，备用时钟供应单元250基于预先保持到第一MCU 100A的备用时钟单元170A的备用时钟信息来供应预定周期的备用时钟。

现在将使用图10的序列图来描述当在第一MCU 100A中产生错误时电机控制系统1A的处理流程的示例。

通常，当在第一MCU 100A中没有产生错误时，第一MCU 100A将由PWM生成单元120生成的PWM信号(第一PWM信号)供应给预驱动器4(步骤S101)。

第一MCU 100A使用错误检测单元160A来检测错误(步骤S102)。当在步骤S102中检测到错误时，第一MCU 100A使用错误检测单元160A向第二MCU 200A输出错误信号(步骤S103)。

当已接收到错误信号时，第二MCU 200A使用分离通知单元240向第一MCU 100A输出分离通知信号(步骤S104)，并且使用备用时钟供应单元250将备用时钟供应给第一MCU100A(步骤S105)。

第一MCU 100A的备用控制单元170A将用于在异常时使用的设置信息和备用时钟供应给旋转变压器数字转换器130(步骤S106)。

旋转变压器数字转换器130使用角度信息生成单元131获取旋转角度φ(步骤S107)。旋转变压器数字转换器130使用编码器单元132基于获取的旋转角度φ生成编码器脉冲(步骤S108)。旋转变压器数字转换器130将所生成的编码器脉冲输出到第二MCU 200A(步骤S109)。

第二MCU 200A使用编码器计数器单元210恢复旋转角度φ(步骤S110)。第二MCU200A使用CPU 220基于旋转角度φ生成PWM控制信号(第二PWM控制信号)，并且使用PWM生成单元230基于PWM控制信号生成PWM信号(第二PWM信号)(步骤S111)。第二MCU 200A将所生成的PWM信号供应给预驱动器4(步骤S112)。

如上所述，在根据第二实施例的第一MCU 100A中，备用控制单元170A包括保持设置信息的寄存器171和禁止写入寄存器171的写入禁止电路172。结果，在第一MCU 100A中，可以防止由于错误写入而丢失寄存器171中保持的设置信息。

备用控制单元170A从第二MCU 200A接收分离通知信号。当已接收到备用时钟时，备用控制单元170A将设置信息和备用时钟供应给旋转变压器数字转换器130。然后，在第一MCU 100A中，可以使用来自第二MCU 200A的分离通知信号作为触发，与第一MCU 100A分离/独立地操作旋转变压器数字转换器130。

在第一MCU 100A中，来自第一电源单元6和第二电源单元7中的每个的电源电压被供应给旋转变压器数字转换器130、错误检测单元160A和备用控制单元170A。结果，在第一MCU 100A中，即使当在第一MCU 100A中的电源系统中产生异常时，也可以检测到第一MCU100A中的错误并且保持向旋转变压器数字转换器130供应电源和时钟。因此，在第一MCU100A中，即使当在第一MCU 100A中的电源系统中产生异常时，也可以使旋转变压器数字转换器130生成旋转角度信息。

此外，在第一MCU 100A中，PWM生成单元120被供应来自第一电源单元6的电源电压，但不被供应来自第二电源单元7的电源电压。在第一MCU 100A中，电源可以仅在旋转变压器数字转换器130生成旋转角度信息所需的区域中具有冗余配置。因此，与第一MCU 100A中的全部配置的电源具有冗余配置的情况相比，在第一MCU 100A中，可以合理地确保冗余。

在根据第二实施例的电机控制系统1A中，如果从第一MCU 100A接收到错误信号，则第二MCU 200A进一步包括分离通知单元240，该分离通知单元240向第一MCU 100A输出分离通知信号。当已从第二MCU 200A接收到分离通知信号并且备用时钟被供应了时，第一MCU100A的备用控制单元170A将设置信息和备用时钟供应给旋转变压器数字转换器130。结果，在根据第二实施例的电机控制系统1A中，可以使用来自第二MCU 200A的分离通知信号作为触发，与第一MCU 100A分离/独立地操作旋转变压器数字转换器130。

在以上描述中，在根据第二实施例的第一MCU 100A中，在第一MCU 100A异常时，从第二MCU 200A供应的备用时钟被供应给旋转变压器数字转换器130。但是，并不限于此。如图11的示例中所示，第一MCU 100A可以包括电源停止单元180。电源停止单元180将停止由第一电源单元6供应电源电压。当切换到其中旋转变压器数字转换器130以比正常模式更低的准确度进行操作的待机模式时，电源停止单元180停止由第一电源单元6供应的电源电压。例如，即使当车辆停止时，也在用于保持监视角度信息的应用中使用待机模式。

错误检测单元160A检测由第一电源单元6供应电源电压的停止，并且向第二MCU200A输出错误信号。于是，在第一MCU 100A中，即使不处于异常状态，也可以从第二MCU200A接收备用时钟的供应。也就是说，在第一MCU 100A中，即使当不处于异常状态时，也可以使旋转变压器数字转换器130使用从第二MCU 200A供应的备用时钟来生成旋转角度信息。在这种情况下，由于第一电源单元6停止供应电源电压，所以可以以低功耗执行操作。

第三实施例

现在将对第三实施例进行描述。图12是示出根据第三实施例的电机控制系统1B的配置示例的框图。电机控制系统1B包括电机2B、旋转变压器3、预驱动器4、逆变器5、第一电源单元6、第二电源单元7、第三电源单元8、预驱动器11、逆变器12、第一MCU 100B和第二MCU200B。在图12的示例中，电机2B是六相电机。电机控制系统1B是用于控制例如电动助力转向电机的系统。

预驱动器4从第一MCU 100B接收用于控制电机2B的PWM信号(第一PWM信号)，并且生成门控制信号。预驱动器4将所生成的门控制信号输出到逆变器5。

逆变器5基于从预驱动器4输入的门控制信号来驱动电机2B。

预驱动器11从第二MCU 200B接收用于控制电机2B的PWM信号(第二PWM信号)，并且生成门控制信号。预驱动器11将所生成的门控制信号输出到逆变器12。

逆变器12基于从预驱动器11输入的门控制信号来驱动电机2B。

现在将使用图13的框图来描述根据第三实施例的第一MCU 100B的配置示例。第一MCU 100B包括CPU 110B、PWM生成单元120B、旋转变压器数字转换器130、调节器150、错误检测单元160A、备用控制单元170A。旋转变压器数字转换器130包括角度信息生成单元131和编码器单元132。PWM生成单元120B包括定时器121。定时器121用来设置PWM信号(第一PWM信号)的周期。注意，定时器121也可以被称为第一定时器。

在从第二MCU 200B接收到错误信号之前，CPU 110B生成与电机2B的(N-M)个相位对应的PWM控制信号(第一PWM控制信号)。注意，“N”和“M”是自然数，并且N>M。当已从第二MCU 200B接收到错误信号时，CPU 110B生成与第二MCU 200B的N个相位对应的PWM控制信号。具体地，在从第二MCU 200B接收到错误信号之前，CPU 110B生成与电机2B的六个相位中的三个相位对应的PWM控制信号。当已从第二MCU 200B接收到错误信号时，CPU 110B生成与电机2B的全部六个相位对应的PWM控制信号。

CPU 110B将所生成的PWM控制信号输出到PWM生成单元120B。注意，当已从第二MCU200B接收到错误信号时，CPU 110B可以减小定时器121中的PWM信号的周期。

PWM生成单元120B基于接收到的PWM控制信号生成PWM信号。也就是说，当已接收到与(N-M)个相位对应的第一PWM控制信号时，PWM生成单元120B生成与(N-M)个相位对应的第一PWM信号。当已接收到与N个相位对应的第一PWM控制信号时，PWM生成单元120B生成与N个相位对应的第一PWM信号。具体地，当已接收到与三个相位对应的第一PWM控制信号时，PWM生成单元120B生成与三个相位对应的第一PWM信号。当已接收到与六个相位对应的第一PWM控制信号时，PWM生成单元120B生成与六个相位对应的第一PWM信号。PWM生成单元120B将所生成的PWM信号供应给预驱动器4。

现在将使用图14的框图来描述根据第三实施例的第二MCU 200B的配置示例。第二MCU 200B包括编码器计数器单元210、CPU 220B、PWM生成单元230B、分离通知单元240、备用时钟供应单元250和错误检测单元260。PWM生成单元230B包括定时器231。定时器231用来设置PWM信号(第二PWM信号)的周期。定时器231也可以被称为第二计时器。

错误检测单元260检测第二MCU 200B中的错误。具体地，错误检测单元260检测第二MCU 200B的电源系统中的异常、时钟系统中的异常、ECC错误和奇偶错误。当错误检测单元260检测到第二MCU 200B中的错误时，错误检测单元260向第一MCU 100B输出错误信号。

在从第一MCU 100B接收到错误信号之前，CPU 220B生成与电机2B中的M个相位对应的PWM控制信号(第二PWM控制信号)。当已从第一MCU 100B接收到错误信号时，CPU 220B生成与电机2B的N个相位对应的PWM控制信号。具体地，在从第一MCU 100B接收到错误信号之前，CPU 220B生成与除了生成PWM控制信号的三个相位之外的左侧三个相位对应的PWM控制信号。当已从第一MCU 100B接收到错误信号时，CPU 220B生成与电机2B的全部六个相位对应的PWM控制信号。

CPU 220B将所生成的PWM控制信号输出到PWM生成单元230B。当已从第一MCU 100B接收到错误信号时，CPU 220B可以减小定时器231中的PWM信号的周期。

PWM生成单元230B基于接收到的PWM控制信号生成PWM信号。也就是说，当已接收到与M个相位对应的第二PWM控制信号时，PWM生成单元230B生成与M个相位对应的第二PWM信号。当已接收到与N个相位对应的第二PWM控制信号时，PWM生成单元230B生成与N个相位对应的第二PWM信号。具体地，当已接收到与三个相位对应的第二PWM控制信号时，PWM生成单元230B生成与三个相位对应的第二PWM信号。当已接收到与六个相位对应的第二PWM控制信号时，PWM生成单元230B生成与六个相位对应的第二PWM信号。PWM生成单元230B将所生成的PWM信号供应给预驱动器11。

现在将使用图15的序列图来描述当在第一MCU 100B中产生错误时电机控制系统1B的处理流程的示例。

在第一MCU 100B中没有产生错误的正常状态下，第一MCU 100B将与六相电机的三个相位对应的PWM信号供应给预驱动器4，并且第二MCU 200B将与六相电机的左侧三个相位对应的PWM信号供应给预驱动器11(步骤S201)。

第一MCU 100B使用错误检测单元160A检测错误(步骤S202)。当在步骤S202中检测到错误时，第一MCU 100B使用错误检测单元160A向第二MCU 200B输出错误信号(步骤S203)。

当已接收到错误信号时，第二MCU 200B使用分离通知单元240向第一MCU 100B输出分离通知信号(步骤S204)，并且使用备用时钟供应单元250向第一MCU 100B供应备用时钟(步骤S205)。

第一MCU 100B的备用控制单元170A将用于在异常时使用的设置信息和备用时钟供应给旋转变压器数字转换器130(步骤S206)。

旋转变压器数字转换器130使用角度信息生成单元131来获取旋转角度φ(步骤S207)。旋转变压器数字转换器130使用编码器单元132基于所获取的旋转角度φ生成编码器脉冲(步骤S208)。旋转变压器数字转换器130将所生成的编码器脉冲输出到第二MCU200B(步骤S209)。

第二MCU 200B使用编码器计数器单元210恢复旋转角度φ(步骤S210)。第二MCU200B使用CPU 220B基于旋转角度φ生成与全部六个相位对应的PWM控制信号，并且使用PWM生成单元230B基于PWM控制信号生成与六个相位对应的PWM信号(步骤S211)。第二MCU 200B将所生成的与六个相位对应的全部PWM信号供应给预驱动器11(步骤S212)。

现在将使用图16的序列图来描述当在第二MCU 200B中产生错误时电机控制系统1B的处理流程的示例。

在第二MCU 200B中没有产生错误信号的正常状态下，第一MCU 100B将与六个相位中的三个相位对应的PWM信号供应给预驱动器4，而第二MCU 200B将与六个相位中的左侧三个相位对应的PWM信号供应给预驱动器11(步骤S301)。

第二MCU 200B使用错误检测单元260检测错误(步骤S302)。当在步骤S302中检测到错误时，第二MCU 200B使用错误检测单元260向第一MCU 100B输出错误信号(步骤S303)。

第一MCU 100B使用旋转变压器数字转换器130的角度信息生成单元131来获取旋转角度φ(步骤S304)。

第一MCU 100B使用CPU 110B基于旋转角度φ生成与全部六个相位对应的PWM控制信号，并且使用PWM生成单元120B基于PWM控制信号生成与全部六个相位对应的PWM信号(步骤S305)。然后，第一MCU 100B将所生成的与全部六个相位对应的全部PWM信号供应给预驱动器4(步骤S306)。

相应地，如上所述，在根据第三实施例的第一MCU 100B中，在从第二MCU 200B接收到错误信号之前，PWM生成单元120B生成与电机2B的(N-M)个相位对应的PWM信号。在第一MCU 100B中，当已从第二MCU 200B接收到错误信号时，PWM生成单元120B生成与电机2B的N个相位对应的PWM信号。结果，在根据第三实施例的第一MCU 100B中，在正常状态下，可以生成与电机2B的(N-M)个相位对应的PWM信号。另外，在第二MCU 200B的异常状态下，可以生成与电机2B的N个相位对应的PWM信号。

在第一MCU 100B中，PWM生成单元120B包括设置PWM信号的周期的定时器121。在第一MCU 100B中，当已从第二MCU 200B接收到错误时，PWM生成单元120B减小PWM信号的周期。结果，在第一MCU 100B中，即使用于计算电机2B的N个相位的计算资源不足，也可以通过减小PWM信号的周期来执行对电机2B的N个相位的计算和控制。

在根据第三实施例的电机控制系统1B中，第二MCU 200B进一步包括错误检测单元260。在电机控制系统1B中，在从第二MCU 200B接收到错误信号之前，PWM生成单元120B生成与电机2B的(N-M)个相位对应的第一PWM信号，并且当已从第二MCU 200B接收到错误信号时，PWM生成单元120B生成与电机2B的N个相位对应的第一PWM信号。在电机控制系统1B中，在从第一MCU 100B接收到错误信号之前，PWM生成单元230B生成与电机2B的M个相位对应的第二PWM信号，并且当已从第一MCU 100B接收到错误信号时，PWM生成单元230B生成与电机2B的N个相位对应的第二PWM信号。在根据第三实施例的电机控制系统1B中，在第二MCU200B的异常状态下，可以使用第一MCU 100B生成用于电机2B的N个相位的PWM信号。在第一MCU 100B的异常状态下，可以使用第二MCU 200B生成用于电机2B的N个相位的PWM信号。因此，在电机控制系统1B中，即使当在第一MCU 100B和第二MCU 200B中的任何一个中产生异常时，也可以继续对电机2B的N个相位进行计算和控制。

在电机控制系统1B中，PWM生成单元120B包括用于设置要输出到预驱动器4的第一PWM信号的周期的计时器121，并且PWM生成单元230B包括用于设置要输出到预驱动器11的第二PWM信号的周期的定时器231。在电机控制系统1B中，当已从第二MCU 200B接收到错误信号时，PWM生成单元120B减小第一PWM信号的周期。当已从第一MCU 100B接收到错误信号时，PWM生成单元230B减小第二PWM信号的周期。结果，在电机控制系统1B中，即使用于计算电机2B的N个相位的计算资源不足，也可以通过减小PWM信号的周期对电机2B的N个相位执行计算和控制。

已基于优选实施例具体描述了本发明人的发明。本发明不限于优选实施例，并且可以在不偏离其范围的情况下做出各种改变。

Claims (17)

1.一种电机控制系统，包括：

第一微控制器单元；和

第二微控制器单元，

其中第一微控制器单元包括：

错误检测单元，

旋转变压器数字转换器，所述旋转变压器数字转换器基于从旋转变压器输出的正弦波信号和余弦波信号生成角度信息；以及

第一脉宽调制生成单元，第一脉宽调制生成单元基于所述角度信息生成第一脉宽调制信号，

其中所述旋转变压器数字转换器包括编码器单元，所述编码器单元基于所述角度信息生成编码器脉冲，并且向第二微控制器单元输出所述编码器脉冲，

其中第二微控制器单元包括：

备用时钟供应单元，

编码器计数器单元，所述编码器计数器单元从所述编码器脉冲恢复所述角度信息，以及

第二脉宽调制生成单元，第二脉宽调制生成单元基于所述角度信息生成第二脉宽调制信号，

其中当在第一微控制器单元中检测到错误时，所述错误检测单元向第二微控制器单元输出错误信号，

其中当已接收到所述错误信号时，所述备用时钟供应单元向第一微控制器单元供应备用时钟，以及

其中第一微控制器单元控制所述旋转变压器数字转换器以使用所述备用时钟进行操作。

2.根据权利要求1所述的电机控制系统，

其中所述备用时钟供应单元预先保持备用时钟信息，并且当已接收到所述错误信号时，基于所述备用时钟信息向第一微控制器单元供应预定周期的备用时钟。

3.根据权利要求2所述的电机控制系统，

其中第一微控制器单元还包括备用控制单元，以及

其中所述备用控制单元包括：

寄存器，所述寄存器保持所述旋转变压器数字转换器的设置信息，以及

写入禁止电路，所述写入禁止电路禁止写入所述寄存器。

4.根据权利要求3所述的电机控制系统，

其中第二微控制器单元包括分离通知单元，当已接收到所述错误信号时，所述分离通知单元向第一微控制器单元输出分离通知信号，以及

其中当已从第二微控制器单元接收到所述分离通知信号时以及当所述备用时钟被供应了时，所述备用控制单元向所述旋转变压器数字转换器供应所述设置信息和所述备用时钟。

5.根据权利要求3所述的电机控制系统，还包括：

第一电源单元、第二电源单元和第三电源单元，

其中所述旋转变压器数字转换器、所述错误检测单元和所述备用控制单元被供应来自第一电源单元和第二电源单元的电源电压，

其中第一脉宽调制生成单元被供应来自第一电源单元的电源电压，以及

其中第二微控制器单元被供应来自第三电源单元的电源电压。

6.根据权利要求5所述的电机控制系统，

其中第一微控制器单元还包括电源停止单元，所述电源停止单元停止由第一电源单元供应的电源电压。

7.根据权利要求2所述的电机控制系统，

其中第二微控制器单元还包括检测第二微控制器单元中的错误的错误检测单元，并且当检测到该错误时向第一微控制器单元输出错误信号，

其中在从第二微控制器单元接收到错误信号之前，第一脉宽调制生成单元生成(N-M)个相位的第一脉宽调制信号，并且当已从第二微控制器单元接收到错误信号时生成N个相位的第一脉宽调制信号，其中N和M是自然数，并且N>M，以及

其中在从第一微控制器单元接收到错误信号之前，第二脉宽调制生成单元生成M个相位的第二脉宽调制信号，并且当已从第一微控制器单元接收到错误信号时生成N个相位的第二脉宽调制信号。

8.根据权利要求7所述的电机控制系统，

其中第一脉宽调制生成单元包括设置第一脉宽调制信号的周期的第一定时器，并且当已从第二微控制器单元接收到错误信号时减小第一脉宽调制信号的周期，以及

其中第二脉宽调制生成单元包括设置第二脉宽调制信号的周期的第二定时器，并且当已从第一微控制器单元接收到错误信号时减小第二脉宽调制信号的周期。

9.一种半导体器件，包括：

错误检测单元；

旋转变压器数字转换器，所述旋转变压器数字转换器基于从旋转变压器输出的正弦波信号和余弦波信号生成角度信息；和

脉宽调制生成单元，所述脉宽调制生成单元基于所述角度信息生成脉宽调制信号；

其中所述旋转变压器数字转换器包括编码器单元，所述编码器单元基于所述角度信息生成编码器脉冲，并且向另一个半导体器件输出所述编码器脉冲，

其中当在半导体器件中检测到错误时，所述错误检测单元向另一个半导体器件输出错误信号，以及

其中从另一个半导体器件供应备用时钟，并且控制所述旋转变压器数字转换器以使用所述备用时钟进行操作。

10.根据权利要求9所述的半导体器件，还包括：

备用控制单元，

其中所述备用控制单元从另一个半导体器件接收备用时钟的供应，并且向所述旋转变压器数字转换器供应所述备用时钟。

11.根据权利要求10所述的半导体器件，

其中所述备用控制单元包括：

寄存器，所述寄存器保持所述旋转变压器数字转换器的设置信息，以及

写入禁止电路，所述写入禁止电路禁止写入所述寄存器。

12.根据权利要求11所述的半导体器件，

其中当从另一个半导体器件接收到分离通知信号时以及当所述备用时钟被供应了时，所述备用控制单元向所述旋转变压器数字转换器供应所述设置信息和所述备用时钟。

13.根据权利要求10所述的半导体器件，

其中所述旋转变压器数字转换器、所述错误检测单元和所述备用控制单元被供应来自第一电源单元和第二电源单元的电源电压。

14.根据权利要求13所述的半导体器件，

其中所述脉宽调制生成单元被供应来自第一电源单元的电源电压，但是不被供应来自第二电源单元的电源电压。

15.根据权利要求13所述的半导体器件，还包括：

电源停止单元，所述电源停止单元停止由第一电源单元供应的电源电压。

16.根据权利要求10所述的半导体器件，

其中在从另一个半导体器件接收到错误信号之前，所述脉宽调制生成单元生成(N-M)个相位的脉宽调制信号，并且当已从另一个半导体器件接收到错误信号时生成N个相位的脉宽调制信号，其中N和M是自然数，并且N>M。

17.根据权利要求16所述的半导体器件，

其中所述脉宽调制生成单元包括设置所述脉宽调制信号的周期的定时器，并且当已从另一个半导体器件接收到错误信号时减小所述脉宽调制信号的周期。

Images