CN110063021A - 旋转电机控制装置以及使用了该旋转电机控制装置的电动动力转向装置 - Google Patents

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Abstract

一种旋转电机控制装置(10)控制具备多个绕组组(180、280)的旋转电机(80)的驱动,具备多个驱动电路(120、220)以及多个控制部(131~136、231~236)。控制部(131~136、231~236)具有向对应设置的驱动电路(120、220)输出控制信号的信号输出部(165、265),并能够相互通信。控制部包含一个主控制部(131~136)以及至少一个从控制部(231~236)。主控制部(131~136)运算所有控制部(131~136、231~236)中的控制信号的生成所涉及的指令值,并向其它控制部(231~236)发送指令值。从控制部(231~236)输出基于从主控制部(131~136)发送的指令值的控制信号。

Description

旋转电机控制装置以及使用了该旋转电机控制装置的电动动 力转向装置
相关申请的交叉引用
本申请基于在2016年11月11日申请的日本专利申请号2016-220474号、在2017年2月10日申请的日本专利申请号2017-23443号、以及在2017年10月31日申请的日本专利申请号2017-209905号,在此引用其记载内容。
技术领域
本公开涉及旋转电机控制装置以及使用了该旋转电机控制装置的电动动力转向装置。
背景技术
以往,已知有利用马达的驱动力来辅助转向操纵的电动动力转向装置。例如在专利文献1中,利用两个微机,分别独立地运算基本辅助控制量。
专利文献1:日本特开2011-195089号公报
然而,如专利文献1那样,在各系统独立地运算辅助控制量,并独立地进行电流控制的情况下,存在在系统间产生不匹配的可能。
发明内容
本公开的目的在于提供一种使多个系统协作来控制旋转电机的驱动的旋转电机控制装置以及使用了该旋转电机控制装置的电动动力转向装置。
在本公开的第一方式中,旋转电机控制装置是控制具备多个绕组组的旋转电机的驱动的装置,具备多个驱动电路和多个控制部。控制部能够相互通信且具有向对应设置的驱动电路输出控制信号的信号输出部。控制部包含一个主控制部以及至少一个从控制部,其中,上述主控制部运算所有控制部中的控制信号的生成所涉及的指令值,并向其它控制部发送指令值,上述从控制部输出基于从主控制部发送的指令值的控制信号。通过将由一个主控制部运算的指令值发送至从控制部,能够使多个系统适当地协作,并能够降低系统间的不匹配、调停的复杂性。
在本公开的第二方式中,旋转电机控制装置是控制具备多个绕组组的旋转电机的驱动的装置,具备多个驱动电路和多个控制部。控制部能够相互通信,且具有向对应设置的驱动电路输出控制信号的信号输出部。控制部包含一个主控制部以及至少一个从控制部。控制部具有协作驱动模式、独立驱动模式以及单系统驱动模式。协作驱动模式为主控制部运算控制信号的生成所涉及的指令值,并输出基于该指令值的控制信号,并且从控制部输出基于由主控制部运算出的指令值的控制信号。独立驱动模式为主控制部运算本系统的控制信号的生成所涉及的指令值,并输出基于该运算出的指令值的控制信号,并且从控制部运算本系统的控制信号的生成所涉及的指令值,并输出基于该运算出的指令值的控制信号。单系统驱动模式为主控制部以及从控制部中的一部分停止控制信号的输出,其它控制部运算本系统的控制信号的生成所涉及的指令值,并输出基于该指令值的控制信号。
附图说明
通过参照附图进行下述的详细的描述,有关本公开的上述目的以及其它目的、特征、优点会变得更加明确。
图1是第一实施方式的转向系统的简要结构图。
图2是表示第一实施方式的马达绕组的示意图。
图3是对第一实施方式的通电相位差进行说明的时序图。
图4是对在第一实施方式中,由相位差通电引起的转矩提高进行说明的说明图。
图5是对第一实施方式的转矩波动进行说明的说明图。
图6是第一实施方式的驱动装置的剖视图。
图7是图6的VII-VII线剖视图。
图8是表示第一实施方式的马达控制装置的框图。
图9是表示第一实施方式的第一控制部以及第二控制部的框图。
图10是对第一实施方式的电流反馈控制进行说明的框图。
图11是对第一实施方式的运算处理进行说明的时序图。
图12是表示第二实施方式的第一控制部以及第二控制部的框图。
图13是对第二实施方式的运算处理进行说明的时序图。
图14是表示第三实施方式的第一控制部以及第二控制部的框图。
图15是对第三实施方式的电流反馈控制进行说明的框图。
图16是对第三实施方式的运算处理进行说明的时序图。
图17是表示第四实施方式的第一控制部以及第二控制部的框图。
图18是对第四实施方式的运算处理进行说明的时序图。
图19是表示第五实施方式的第一控制部以及第二控制部的框图。
图20是对第五实施方式的运算处理进行说明的时序图。
图21是对第六实施方式的运算处理进行说明的时序图。
图22是表示第七实施方式的第一控制部以及第二控制部的框图。
图23A是对第七实施方式的微机间通信的通信帧进行说明的说明图。
图23B是对第七实施方式的微机间通信的通信帧进行说明的说明图。
图23C是对第七实施方式的微机间通信的通信帧进行说明的说明图。
图23D是对第七实施方式的微机间通信的通信帧进行说明的说明图。
图23E是对第七实施方式的微机间通信的通信帧进行说明的说明图。
图23F是对第七实施方式的微机间通信的通信帧进行说明的说明图。
图24是对第七实施方式的通信异常监视处理进行说明的流程图。
图25是对第七实施方式的中断判定处理进行说明的流程图。
图26是对第七实施方式的匹配性判定处理进行说明的流程图。
图27是对第七实施方式的独立驱动控制进行说明的框图。
图28A是对第八实施方式的微机间通信的通信帧进行说明的说明图。
图28B是对第八实施方式的微机间通信的通信帧进行说明的说明图。
图28C是对第八实施方式的微机间通信的通信帧进行说明的说明图。
图28D是对第八实施方式的微机间通信的通信帧进行说明的说明图。
图28E是对第八实施方式的微机间通信的通信帧进行说明的说明图。
图28F是对第八实施方式的微机间通信的通信帧进行说明的说明图。
图29是对第八实施方式的控制模式切换处理进行说明的流程图。
图30是对第八实施方式的控制模式切换处理进行说明的流程图。
图31是对第八实施方式的指令乖离判定处理进行说明的流程图。
图32是对第八实施方式的从代替控制的恢复处理进行说明的流程图。
图33是对第八实施方式的从由微机间通信异常引起的独立驱动控制控制的恢复处理进行说明的流程图。
图34是对第八实施方式的从由指令乖离异常引起的独立驱动控制控制的恢复处理进行说明的流程图。
图35是对第八实施方式的从由指令乖离异常引起的独立驱动控制控制的恢复处理进行说明的流程图。
图36是对第八实施方式的从单系统驱动的恢复处理进行说明的流程图。
图37是对第八实施方式的从单系统驱动的恢复处理进行说明的流程图。
图38是对第八实施方式的模式迁移进行说明的迁移图。
具体实施方式
以下,基于附图对本公开的旋转电机控制装置以及电动动力转向装置进行说明。以下,在多个实施方式中,对于实质上相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
(第一实施方式)
将第一实施方式示于图1~图11。如图1所示,作为本实施方式的旋转电机控制装置的ECU10与作为旋转电机的马达80一起应用于例如用于辅助车辆的转向操作的电动动力转向装置8。图1是表示具备电动动力转向装置8的转向系统90的整体结构的图。
图1示有具备电动动力转向装置8的转向系统90的结构。转向系统90具备作为转向操纵部件的方向盘91、转向轴92、小齿轮96、齿条轴97、车轮98以及电动动力转向装置8等。方向盘91与转向轴92连接。在转向轴92设置有检测转向操纵转矩Ts的转矩传感器94。在转向轴92的前端设置小齿轮96。小齿轮96与齿条轴97啮合。在齿条轴97的两端经由转向横拉杆等连结一对车轮98。
若驾驶员旋转方向盘91,则与方向盘91连接的转向轴92旋转。转向轴92的旋转运动通过小齿轮96转换为齿条轴97的直线运动。一对车轮98被转向操纵到与齿条轴97的位移量相应的角度。
电动动力转向装置8具备具有马达80和ECU10的驱动装置40以及作为对马达80的旋转减速并传递至转向轴92的动力传递部的减速齿轮89等。本实施方式的电动动力转向装置8是所谓的“柱辅助型”,但也可以为将马达80的旋转传递至齿条轴97的所谓的“齿条辅助型”等。在本实施方式中,转向轴92对应于“驱动对象”。
马达80输出对由驾驶员进行的方向盘91的转向操纵进行辅助的辅助转矩,通过从作为电源的电池191、291(参照图8)供供电力而驱动,并使减速齿轮89正反转。马达80是3相无刷马达,具有转子860以及定子840(参照图6)。
如图2所示,马达80具有作为绕组组的第一马达绕组180以及第二马达绕组280。如图2所示,第一马达绕组180具有U1线圈181、V1线圈182以及W1线圈183。第二马达绕组280具有U2线圈281、V2线圈282以及W2线圈283。在图中,将第一马达绕组180设为“马达绕组1”、将第二马达绕组280设为“马达绕组2”。对于后述的其它结构,在图中适当地将“第一”记载为角标“1”,将“第二”记载为角标“2”。
第一马达绕组180以及第二马达绕组280的电特性同等,例如如参照日本专利第5672278号公报的图3那样,与共用的定子840相互偏离电角度30[deg],并抵消。相应地,控制为在马达绕组180、280中通电相位φ偏离30[deg]的相电流(参照图3)。在图3中,例示出第一系统的U相电压Vu1以及第二系统的U相电压Vu2。如图4所示,通过将通电相位差最佳化,与未进行相位差通电的情况相比较,输出转矩提高。另外,如图5所示,通过将通电相位差设为电角度30[deg],能够降低6次转矩波动(参照式(i))。
sin6(ωt)+sin6(ωt+30)=0…(i)
进一步,另外,由于通过相位差通电,电流被平均化,所以能够将消除噪声、振动的优点最大化。另外,由于对于发热也能平均化,所以能够降低各传感器的检测值、转矩等温度依存的系统间误差,并且能够使可通电的电流量平均化。
以下,将第一马达绕组180的驱动控制的第一逆变器电路120以及第一控制部131等的组合作为第一系统L1,将第二马达绕组280的驱动控制的第二逆变器电路220以及第二控制部231等的组合作为第二系统L2。在本实施方式中,第一系统L1对应于“主系统”,第二系统L2对应于“从系统”。另外,用第100台对第一系统L1的结构编号,用第200台对第二系统L2的结构编号。另外,在第一系统L1以及第二系统L2中,对相同的结构,编号为后2位相同。
基于图6以及图7对驱动装置40的结构进行说明。本实施方式的驱动装置40被设置为ECU10与马达80的轴向的一侧一体,为所谓的“机电一体型”。ECU10在与马达80的输出轴相反侧,与轴870的轴Ax同轴配置。ECU10也可以设置于马达80的输出轴侧。通过成为机电一体型,在安装空间上存在制约的车辆中,能够高效地配置ECU10和马达80。
马达80具备定子840、转子860、以及收容上述的壳体830等。定子840固定于壳体830,卷绕马达绕组180、280。转子860设置于定子840的径向内侧,并设置为能够相对于定子840旋转。
轴870嵌入转子860,并与转子860一体旋转。轴870通过轴承835、836支承为能够在壳体830中旋转。轴870的ECU10侧的端部从壳体830向ECU10侧突出。在轴870的ECU10侧的端部,设置磁铁875。
壳体830具有包含后框架端837的有底筒状的外壳834、以及设置于外壳834的开口侧的前框架端838。外壳834和前框架端838通过螺栓等相互紧固。在后框架端837,形成导线插入孔839。在导线插入孔839,插入与马达绕组180、280的各相连接的导线185、285。导线185、285从导线插入孔839在ECU10侧取出,并与基板470连接。
ECU10具备罩460、固定于罩460的散热片465、固定于散热片465的基板470、以及安装于基板470的各种电子部件等。
罩460保护电子部件免受外部的冲击,或防止灰尘、水等浸入ECU10的内部。罩460与罩主体461、以及连接器部462形成为一体。此外,连接器部462也可以与罩主体461独立。连接器部462的端子463经由未图示的布线等与基板470连接。连接器数以及端子数能够根据信号数等适当地变更。连接器部462设置于驱动装置40的轴向的端部,并在与马达80相反侧开口。连接器部462包含后述的各连接器111~113、211~231。
基板470例如为印刷电路基板,与后框架端837对置设置。在基板470上,对每个系统独立地安装有2个系统的量的电子部件,形成完全冗余结构。在本实施方式中,将电子部件安装于1片基板470,但也可以将电子部件安装于多片基板。
将基板470的两个主面中的马达80侧的面作为马达面471,将与马达80相反侧的面作为罩面472。如图7所示,在马达面471,安装构成逆变器电路120的开关元件121、构成逆变器电路220的开关元件221、旋转角传感器126、226、定制IC159、259等。旋转角传感器126、226安装于与磁铁875对置的位置,以能够检测伴随着磁铁875的旋转的磁场的变化。
在罩面472,安装电容器128、228、电感器129、229以及构成控制部131、231的微机等。在图7中,对构成控制部131、231的微机,分别编号“131”、“231”。电容器128、228对从电池191、291(参照图8)输入的电力进行平滑化。另外,电容器128、228储存电荷,从而辅助对马达80的电力供给。电容器128、228、以及电感器129、229构成滤波电路,降低从共享电池191、291的其它装置传递的噪声,并且降低从驱动装置40向共享电池191、291的其它装置传递的噪声。此外,虽然在图7中省略了图示,但电源电路116、216、马达继电器、以及电流传感器125、225等也安装于马达面471或者罩面472。
如图8所示,ECU10具备作为驱动电路的逆变器电路120、220以及控制部131、231等。在ECU10中,设置第一电源连接器111、第一车辆通信连接器112、第一转矩连接器113、第二电源连接器211、第二车辆通信连接器212以及第二转矩连接器213。
第一电源连接器111与第一电池191连接,第二电源连接器211与第二电池291连接。连接器111、211也可以与相同的电池连接。第一电源连接器111经由第一电源电路116与第一逆变器电路120连接。第二电源连接器211经由第二电源电路216,与第二逆变器电路220连接。电源电路116、216例如为电源继电器。
第一车辆通信连接器112与第一车辆通信网195连接,第二车辆通信连接器212与第二车辆通信网295连接。在图8中,作为车辆通信网195、295,例示有CAN(Controller AreaNetwork:控制器局域网络),但也可以为CAN-FD(CAN with Flexible Data rate:CAN具有灵活的数据速率)、FlexRay等任意的规格。
第一车辆通信连接器112经由第一车辆通信电路117与第一控制部131连接。第一控制部131能够经由车辆通信连接器112以及车辆通信电路117,与车辆通信网授受信息。第二车辆通信连接器212经由第二车辆通信电路217,与第二控制部231连接。第二控制部231能够经由车辆通信连接器212以及车辆通信电路217,与车辆通信网授受信息。
转矩连接器113、213与转矩传感器94连接。详细而言,第一转矩连接器113与转矩传感器94的第一传感器部194连接。第二转矩连接器213与转矩传感器94的第二传感器部294连接。在图8中,将第一传感器部194记载为“转矩传感器1”,并将第二传感器部294记载为“转矩传感器2”。
第一控制部131能够经由转矩连接器113以及转矩传感器输入电路118,从转矩传感器94的第一传感器部194获取转向操纵转矩Ts的转矩信号。第二控制部231能够经由转矩连接器213以及转矩传感器输入电路218,从转矩传感器94的第二传感器部294获取转向操纵转矩Ts的转矩信号。由此,控制部131、231能够基于转矩信号,运算转向操纵转矩Ts。
第一逆变器电路120是具有开关元件121的3相逆变器,对向第一马达绕组180供给的电力进行转换。开关元件121基于从第一控制部131输出的第一PWM信号PWM_u1*、PWM_v1*、PWM_w1*控制开/关动作。
第二逆变器电路220是具有开关元件221的3相逆变器,对向第二马达绕组280供给的电力进行转换。开关元件221基于从第二控制部231输出的第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*控制开/关动作。在本实施方式中,PWM信号PWM_u1*、PWM_v1*、PWM_w1*、PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*对应于“控制信号”。
第一电流传感器125检测对第一马达绕组180的各相通电的第一U相电流Iu1、第一V相电流Iv1、以及第一W相电流Iw1检测,并将检测值输出至第一控制部131。第二电流传感器225检测对第二马达绕组280的各相通电的第二U相电流Iu2、第二V相电流Iv2、以及第二W相电流Iw2,并将检测值输出至第二控制部231。以下,将U相电流、V相电流以及W相电流适当地集中为“相电流”或者“3相电流”。另外,将d轴电流以及q轴电流适当地集中为“dq轴电流”。对于电压也相同。
第一旋转角传感器126检测马达80的旋转角,并输出至第一控制部131。第二旋转角传感器226检测马达80的旋转角,并输出至第二控制部231。在本实施方式中,将基于第一旋转角传感器126的检测值的电角度作为第一电角度EleAng1,将基于第二旋转角传感器226的检测值的电角度作为第二电角度EleAng2。
第一温度传感器127例如配置于设置第一逆变器电路120的区域,检测第一系统L1的温度。第二温度传感器227例如配置于设置第二逆变器电路220的区域,检测第二系统L2的温度。温度传感器127、227也可以检测散热片465的温度,也可以检测基板470的温度,也可以检测逆变器电路120、220的元件温度,也可以检测马达绕组180、280的温度。
经由第一电源连接器111以及未图示的调节器等向第一控制部131供电。经由第二电源连接器211以及未图示的调节器等向第二控制部231供电。第一控制部131以及第二控制部231以能够相互通信地设置在控制部间。以下,适当地将控制部131、231间的通信称为“微机间通信”。控制部131、231间的通信方法也可以使用SPI、SENT等串行通信、CAN通信、FlexRay通信等任意的方法。
将控制部131、231的详细内容示于图9。控制部131、231作为主体构成微机等,在内部具备均未图示的CPU、ROM、RAM、I/O、以及连接这些结构的总线等。控制部131、231中的各处理可以是通过CPU执行ROM等实体存储器装置(即,可读出的非暂时有形记录介质)中预先存储的程序的软件处理,也可以是基于专用的电子电路的硬件处理。
作为主控制部的第一控制部131具有dq轴电流运算部140、辅助转矩指令运算部141、q轴电流指令运算部142、d轴电流指令运算部143、第一电流反馈运算部150、第一3相电压指令运算部161、第一PWM运算部163、第一信号输出部165、以及第一通信部170。以下适当地将反馈记载为“FB”。
第一dq轴电流运算部140使用第一电角度EleAng1对从第一电流传感器125获取的相电流Iu1、Iv1、Iw1进行dq轴转换,并运算第一d轴电流检测值Id1以及第一q轴电流检测值Iq1。
辅助转矩指令运算部141基于经由转矩传感器输入电路118从转矩传感器94获取的转矩信号以及经由车辆通信电路117从车辆通信网195获取的车速等,运算作为转矩指令值的辅助转矩指令值Trq*。辅助转矩指令值Trq*被输出至电流指令运算部142。另外,辅助转矩指令值Trq*经由车辆通信电路117提供给电动动力转向装置8以外的装置。
q轴电流指令运算部142基于辅助转矩指令值Trq*,来运算q轴电流指令值Iq*。本实施方式的q轴电流指令值Iq*为辅助转矩指令值Trq*的转矩的输出所需要的2个系统合计的q轴电流值。该q轴电流值通过辅助转矩指令值Trq*乘以马达转矩常量来求出。
d轴电流指令运算部143运算d轴电流指令值Id*。在本实施方式中,q轴电流指令值Iq*以及d轴电流指令值Id*对应于“电流和指令值”。
第一电流反馈运算部150进行基于dq轴电流指令值Id*、Iq*以及dq轴电流检测值Id1、Iq1、Id2、Iq2的电流反馈运算,并运算第一d轴电压指令值Vd1*、以及第一q轴电压指令值Vq1*。电流反馈运算的详细内容后述。在本实施方式中,通过将dq轴电流指令值Id*、Iq*作为电流和指令值的“和与差的控制”,运算第一dq轴电压指令值Vd1*、Vq1*。通过进行和与差的控制,能够消除互感的影响。
第一3相电压指令运算部161使用第一电角度EleAng1对第一dq轴电压指令值Vd1*、Vq1*进行逆dq转换,并运算第一U相电压指令值Vu1*、第一V相电压指令值Vv1*以及第一W相电压指令值Vw1*。
第一PWM运算部163基于3相电压指令值Vu1*、Vv1*、Vw1*,运算第一PWM信号PWM_u1*、PWM_v1*、PWM_w1*。
第一信号输出部165将第一PWM信号PWM_u1*、PWM_v1*、PWM_w1*输出至第一逆变器电路120。
第一通信部170具有第一发送部171以及第一接收部172,并与第二通信部270进行通信。第一发送部171将由第一控制部131运算出的值发送至第二控制部231。在本实施方式中,第一发送部171将d轴电流指令值Id*、q轴电流指令值Iq*、第一d轴电流检测值Id1以及第一q轴电流检测值Iq1发送至第二控制部231。第一接收部172接收从第二控制部231发送的值。在本实施方式中,第一接收部172接收第二d轴电流检测值Id2以及第二q轴电流检测值Iq2。
在控制部131、231间收发的电流指令值以及电流检测值也可以代替dq轴的值为3相的值,但收发dq轴的值的一方能够抑制数据量。另外,也可以不进行d轴电流检测值Id1、Id2的收发。
作为从控制部的第二控制部231具有第二dq轴电流运算部240、第二电流反馈运算部250、第二3相电压指令值运算部261、第二PWM运算部263、第二信号输出部265以及第二通信部270。
第二dq轴电流运算部240使用第二电角度EleAng2对从第二电流传感器225获取的相电流Iu2、Iv2、Iw2进行dq轴转换,并运算第二d轴电流检测值Id2以及第二q轴电流检测值Iq2。
第二电流反馈运算部250进行基于dq轴电流指令值Id*、Iq*以及dq轴电流检测值Id1、Iq1、Id2、Iq2的电流反馈运算,并运算第二d轴电压指令值Vd2*以及第二q轴电压指令值Vq2*。在本实施方式中,通过将dq轴电流指令值Id*、Iq*作为电流和指令值的“和与差的控制”,运算第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*。
第二电流反馈运算部250使用从第一控制部131发送出的dq轴电流指令值Id*、Iq*进行电流反馈运算。换言之,可以说第一控制部131以及第二控制部231使用相同的电流指令值Id*、Iq*进行电流反馈运算。
第二3相电压指令运算部261使用第二电角度EleAng2对第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*进行逆dq转换,并运算第二U相电压指令值Vu2*、第二V相电压指令值Vv2*、以及第二W相电压指令值Vw2*。电压指令运算部161、261运算电压指令值Vu1*、Vv1*、Vw1*、Vu2*、Vv2*、Vw2*,以使得通电相位差成为电角度30[deg]。
第二PWM运算部263基于3相电压指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*,来运算第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*。第二信号输出部265将第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*输出至第二逆变器电路220。
第二通信部270具有第二发送部271以及第二接收部272。第二发送部271将由第二控制部231运算出的值发送至第一控制部131。在本实施方式中,第二发送部271发送第二d轴电流检测值Id2以及第二q轴电流检测值Iq2。第二接收部272接收从第一控制部131发送的值。在本实施方式中,第二接收部272接收d轴电流指令值Id*、q轴电流指令值Iq*、第一d轴电流检测值Id1以及第一q轴电流检测值Iq1。
基于图10对电流反馈运算部150、250的详细内容进行说明。在图10中,为了方便,分为发送部171、271的块来记载。另外,将第二3相电压指令运算部261以及第二PWM运算部263集中记载为一个块,并省略信号输出部165、265以及逆变器电路120、220等。在图10中,以q轴的电流反馈运算为中心进行说明。由于d轴的电流反馈运算与q轴相同,所以省略说明。对于后述的图15以及图27也相同。
第一电流反馈运算部150具有加法器151、减法器152~154、控制器155、156、以及加法器157。加法器151将第一q轴电流检测值Iq1和第二q轴电流检测值Iq2相加,来运算第一q轴电流和Iq_a1。减法器152从第一q轴电流检测值Iq1中减去第二q轴电流检测值Iq2,来运算第一q轴电流差Iq_d1。
减法器153从q轴电流指令值Iq*中减去第一q轴电流和Iq_a1,来运算第一电流和偏差ΔIq_a1。减法器154从电流差指令值中减去第一q轴电流差Iq_d1,来运算第一电流差偏差ΔIq_d1。在本实施方式中,控制为使电流差指令值成为0,并消除系统间的电流差。也可以控制为使电流差指令值成为0以外的值,并在系统间产生所希望的电流差。对于被输入至减法器254的电流差指令值也相同。
控制器155例如通过PI运算等运算基本q轴电压指令值Vq_b1*,以使得电流和偏差ΔIq_a1为0。控制器156例如通过PI运算等,运算q轴电压差分指令值Vq_d1*,以使得电流差偏差ΔIq_d1为0。加法器157对基本q轴电压指令值Vq_b1*和q轴电压差分指令值Vq_d1*进行相加,来运算第一q轴电压指令值Vq1*。
第二电流反馈运算部250具有加法器251、减法器252~254、控制器255、256以及减法器257。加法器251对第一q轴电流检测值Iq1和第二q轴电流检测值Iq2相加,来运算q轴电流和Iq_a2。减法器252从第一q轴电流检测值Iq1中减去第二q轴电流检测值Iq2,来运算q轴电流差Iq_d2。
在本实施方式中,由于在加法器151、251中使用相同的值,所以q轴电流和Iq_a1、Iq_a2为相同的值。另外,如后述的第六实施方式那样,使用不同的控制周期的值的情况下,q轴电流和Iq_a1、Iq_a2为不同的值。q轴电流差Iq_d1、Iq_d2也相同。
减法器253从q轴电流指令值Iq*中减去第二q轴电流和Iq_a2,来运算第二电流和偏差ΔIq_a2。减法器254从电流差指令值中减去第二q轴电流差Iq_d2,来运算第二电流差偏差ΔIq_d2。被输入至减法器254的电流差指令值可以是从第一控制部131发送的值,也可以是由第二控制部231在内部设定的值。
控制器255例如通过PI运算等来运算基本q轴电压指令值Vq_b2*,以使得电流和偏差ΔIq_a2为0。控制器256例如通过PI运算等,运算q轴电压差分指令值Vq_d2*,以使得电流差偏差ΔIq_d2为0。减法器257从基本q轴电压指令值Vq_b2*中减去q轴电压差分指令值Vq_d2*,来运算第二q轴电压指令值Vq2*。
基于图11的时序图对本实施方式的运算处理进行说明。图11表示将共用时间轴作为横轴,从上段开始,为第一控制部的电流获取时机、第一控制部中的运算处理、微机间通信、第二控制部的电流获取时机、第二控制部中的运算处理。在图10中,将本次的控制周期设为P(n),并在开始时机记载为“P(n)”。另外,将下一次的控制周期设为P(n+1)。在图11中,主要以通过微机间通信收发的电流控制的值为中心进行记载,并适当地省略在本系统内使用的值等的记载。后述的实施方式的时序图也相同。
如图11所示,在第一控制部131中,在时刻x1至时刻x2,辅助转矩指令运算部141运算辅助转矩指令值Trq*,并在接着的时刻x3至时刻x4,电流指令运算部142、143运算电流指令值Id*、Iq*。
另外,第一控制部131在时刻x5至时刻x6,从电流传感器125获取相电流Iu1、Iv1、Iw1,并在时刻x7至时刻x8运算dq轴电流检测值Id1、Iq1。同样地,第二控制部231在时刻x5至时刻x6,从电流传感器125获取相电流Iu2、Iv2、Iw2,并在时刻x7至时刻x8运算电流检测值Id2、Iq2。此外,在这里,控制部131、231中的电流获取以及dq转换时机为同时,但允许在微机间通信开始的时刻x9的范围内的偏差。另外,对于微机间通信后的处理,也允许收敛在控制周期内的程度的偏差。对于后述的实施方式也相同。
在时刻x9至时刻x10,在控制部131、231间进行微机间通信,相互收发dq轴电流检测值Id1、Iq1、Id2、Iq2。另外,从第一控制部131向第二控制部231发送dq轴电流指令值Id*、Iq*。而且,在各控制部131、231中,从微机间通信结束后的时刻x11开始,进行电流FB运算、3相电压指令运算、以及PWM指令运算,并在PWM指令运算后的时刻x15,将PWM信号输出、反映至各逆变器电路120、220。
在本实施方式中,在电流反馈运算的开始前进行微机间通信,并授受电流反馈运算所需的信息。由此,能够在控制部131、231中,使用相同的值进行电流反馈运算。
在本实施方式中,通过共用地使用由第一控制部131运算的辅助转矩指令值Trq*,能够将对电动动力转向装置8以外的车载装置提供的信息统一。另外,通过在两个系统中使用统一的辅助转矩指令值Trq*生成控制信号,能够消除针对在各系统中计算出不同的辅助转矩指令值的情况下的不匹配的调停的复杂性。
另外,电流反馈运算部150、250控制两个系统的电流和以及电流差。通过控制电流和,能够降低辅助转矩指令值Trq*与输出转矩的偏差,并能够从马达80输出所希望的转矩。另外,由于控制为系统间的电流差为0,所以能够使各系统中的发热均衡。另外,能够降低由于电压变动时、发热而进行电流限制等限制处理的情况下、一个系统发生异常而使用另一个系统进行驱动的备份控制时等的控制的复杂性。
如以上说明的那样,本实施方式的ECU10控制具备多个绕组组亦即马达绕组180、280的马达80的驱动,具备多个逆变器电路120、220、以及多个控制部131、231。
控制部131、231具有向对应设置的逆变器电路120、220输出控制信号的信号输出部165、265,并相互能够通信。详细而言,第一控制部131向对应设置的第一逆变器电路120输出作为控制信号的第一PWM信号PWM_u1*、PWM_v1*、PWM_w1*。第二控制部231向对应设置的第二逆变器电路220输出作为控制信号的第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*。
作为一个主控制部的第一控制部131运算所有的控制部131、231中的控制信号的生成所涉及的指令值,并对作为其它控制部的第二控制部231发送指令值。作为从控制部的第二控制部231输出基于从第一控制部131发送的指令值的控制信号。
在本实施方式中,通过将由一个主控制部运算的指令值发送至从控制部,能够使第一系统L1和第二系统L2适当地协作动作。在这里,所谓的“协作”意味着基于由主控制部运算出的“指令值”,来控制主系统以及从系统的通电。特别是,优选通过共用地使用各系统的检测值来控制各系统的通电,来使各系统协作。
第一控制部131作为指令值将dq轴电流指令值Id*、Iq*发送至第二控制部231。由此,能够使系统L1、L2协作,从而适当地进行电流反馈控制。
第一控制部131将作为第一系统L1的电流检测值的第一dq轴电流检测值Id1、Iq1发送至第二控制部231。第二控制部231将作为第二系统L2的电流检测值的第二dq轴电流检测值Id2、Iq2发送至第一控制部131。在本实施方式中,第一dq轴电流检测值Id1、Iq1对应于“电流检测值”,第二dq轴电流检测值Id2、Iq2对应于“从电流检测值”。主电流检测值以及从电流检测值例如也可以为3相电流检测值,并不限于dq轴电流。
第一控制部131以及第二控制部231分别控制为作为主系统的第一系统L1以及作为从系统的第二系统L2的电流和成为电流指令值Id*、Iq*,电流差成为电流差指令值。
通过控制电流和,能够如辅助转矩指令值Trq*那样从马达80输出辅助转矩。另外,通过控制电流差,能够适当地控制系统间的电流差。特别是,由于通过将电流差指令值设为0,能够消除系统间的电流差,所以能够使各系统的发热均衡。另外,能够降低由于电源电压的变动、发热而进行电流限制时、或者因发生故障而移至备份控制、单系统驱动时的控制的复杂性。
第一控制部131以及第二控制部231在电流检测值Id1、Iq1、Id2、Iq2的运算后到开始电流反馈控制为止的期间,进行电流反馈控制所需的信息的收发。具体而言,相互收发第一dq轴电流检测值Id1、Iq1以及第二dq轴电流检测值Id2、Iq2,并将dq轴电流指令值Id*、Iq*从第一控制部131发送至第二控制部231。
由此,控制部131、231能够使用本次的控制周期中的电流指令值Id*、Iq*以及电流检测值Id1、Iq1、Id2、Iq2进行电流反馈控制。
本实施方式的ECU10可应用于电动动力转向装置8。电动动力转向装置8具备ECU10、马达80以及减速齿轮89。马达80输出对由驾驶员进行的方向盘91的转向操纵进行辅助的辅助转矩。减速齿轮89将马达80的驱动力传递至转向轴92。在本实施方式中,基于由作为主控制部的第一控制部131运算的辅助转矩指令值Trq*,使两个系统协作动作,所以能够适当地输出辅助转矩。
(第二实施方式)
将第二实施方式示于图12以及图13。在第二实施方式~第五实施方式、以及第七实施方式中,由于控制部不同,所以以该点为中心进行说明。图如12所示,作为主控制部的第一控制部132与第一实施方式相同,具有dq轴电流运算部140、辅助转矩指令运算部141、q轴电流指令运算部142、d轴电流指令运算部143、第一电流反馈运算部150、第一3相电压指令运算部161、第一PWM运算部163、第一信号输出部165以及第一通信部170。
作为从控制部的第二控制部232除了第二dq轴电流运算部240、第二电流反馈运算部250、第二3相电压指令值运算部261、第二PWM运算部263、第二信号输出部265以及第二通信部270以外,还具有q轴电流指令运算部242以及d轴电流指令运算部243。
在第一实施方式中,作为“指令值”将电流指令值Id*、Iq*从第一控制部131发送至第二控制部231。在本实施方式中,代替电流指令值Id*、Iq*,将辅助转矩指令值Trq*作为“指令值”,从第一控制部132发送至第二控制部232。即在本实施方式中,第一通信部170将转矩指令值Trq*以及电流检测值Id1、Iq1发送至第二通信部270,第二通信部270将电流检测值Id2、Iq2发送至第一通信部170。
q轴电流指令运算部242基于从第一控制部132发送出的辅助转矩指令值Trq*,来运算q轴电流指令值Iq*。d轴电流指令运算部243运算d轴电流指令值Id*。而且,第二电流反馈运算部250基于由电流指令运算部242、243运算出的电流指令值Id*、Iq*、以及电流检测值Id1、Iq1、Id2、Iq2来进行电流反馈运算,并运算第二d轴电压指令值Vd2*、以及第二q轴电压指令值Vq2*。
基于图13的时序图对本实施方式的运算处理进行说明。时刻x1~x8的处理与图11相同。在时刻x9至时刻x10,在控制部132、232间进行微机间通信,并相互收发电流检测值Id1、Iq1、Id2、Iq2。另外,从第一控制部132向第二控制部232发送辅助转矩指令值Trq*。
在微机间通信结束后的时刻x21至时刻x22,在第二控制部232中,电流指令运算部242、243基于从第一控制部132发送出的辅助转矩指令值Trq*运算电流指令值Id*、Iq*。而且,在时刻x22以后,与图11的时刻x11以后相同,进行电流反馈控制以及接着该电流反馈控制的各处理,在时刻x25,将PWM信号输出、反映至各逆变器电路120、220。
在本实施方式中,由于由第一控制部132运算出的辅助转矩指令值Trq*被控制部132、232共享,所以起到与上述实施方式相同的效果。另外,与收发电流指令值Id*、Iq*的情况相比较,能够降低微机间通信中的数据量。
在本实施方式中,第一控制部132作为指令值,将作为转矩指令值的辅助转矩指令值Trq*发送至第二控制部232。即使这样,也起到与上述实施方式相同的效果。
(第三实施方式)
将第三实施方式示于图14~图16。如图14所示,作为主控制部的第一控制部133具有dq轴电流运算部140、辅助转矩指令运算部141、q轴电流指令运算部142、d轴电流指令运算部143、电流反馈运算部175、第一3相电压指令运算部161、第一PWM运算部163、第一信号输出部165、以及第一通信部170。
电流反馈运算部175进行基于dq轴电流指令值Id*、Iq*、以及dq轴电流检测值Id1、Iq1、Id2、Iq2的电流反馈运算,并运算dq轴电压指令值Vd1*、Vq1*、Vd2*、Vq2*。
作为从控制部的第二控制部233具有dq轴电流运算部240、第二3相电压指令值运算部261、第二PWM运算部263、第二信号输出部265、以及第二通信部270。
如图15所示,第一控制部133的电流反馈运算部175具有第一电流反馈运算部150以及第二电流反馈运算部350。第一电流反馈运算部150中的处理与第一实施方式相同,运算第一dq轴电压指令值Vd1*、Vq1*。
第二电流反馈运算部350运算第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*,并具有加法器351、减法器352~354、控制器355、356、以及减法器357。第二电流反馈运算部350与上述实施方式的第二控制部231的第二电流反馈运算部250相同,加法器351、减法器352~353、控制器355、356以及减法器357中的各处理与后2位对应的加法器251、减法器252~254、控制器255、256、以及减法器257的处理相同。此外,在本实施方式中,由于第二电流反馈运算部350设置于第一控制部133内,所以第一dq轴电流检测值Id1、Iq1使用内部获取的值。另外,第二dq轴电流检测值Id2、Iq2使用通过微机间通信从第二控制部233发送出的值。
由第一控制部133的电流反馈运算部175运算出的第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*被从发送部171发送至第二控制部233。即在本实施方式中,作为“指令值”,将第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*从第一控制部133发送至第二控制部233。第二3相电压指令运算部261对从第一控制部133发送出的第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*进行逆dq转换,来运算第二3相电压指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*。
在本实施方式中,第一通信部170将第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*发送至第二控制部233,第二通信部270将第二dq轴电流检测值Id2、Iq2发送至第一控制部133。
在本实施方式中,由于电流FB运算由第一控制部133来进行,所以无需从第一控制部133对第二控制部233发送第一dq轴电流检测值Id1、Iq1。因此,能够省略从第一控制部133向第二控制部233的第一dq轴电流检测值Id1、Iq1的发送。后述的第四实施方式以及第五实施方式也相同。
基于图16的时序图对本实施方式的运算处理进行说明。时刻x41~x48的处理与图11的时刻x1~x8的处理相同。在时刻x49~x50,在控制部133、233间进行该控制周期中的第一次微机间通信。在本实施方式中,通过第一次微机间通信,第二dq轴电流检测值Id2、Iq2被从第二控制部233发送至第一控制部133。
从第一次微机间通信结束后的时刻x51开始,通过第一控制部133,进行电流FB运算。另外,在电流FB运算结束后的时刻x52~x53,进行第二次微机间通信。在第二次微机间通信中,第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*被从第一控制部133发送至第二控制部233。
在第二次微机间通信后的x54以后,控制部133、233进行3相电压指令运算、以及PWM指令运算,在PWM指令运算后的时刻x55,将PWM信号输出、反映至各逆变器电路120、220。
在本实施方式中,第一控制部133运算第一系统L1的第一dq轴电压指令值Vd1*、Vq2*、以及第二系统L2的第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*。第一控制部133将第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*作为指令值发送至第二控制部233。在本实施方式中,第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*对应于“从电压指令值”。由此,能够省略第二控制部233中的电流反馈运算。
第二控制部233将作为从电流检测值的第二dq轴电流检测值Id2、Iq2发送至第一控制部133。第一控制部133基于作为主电流检测值的第一dq轴电流检测值Id1、Iq1、以及第二dq轴电流检测值Id2、Iq2,运算作为第一系统L1的电压指令值的第一dq轴电压指令值Vd1*、Vq1*、以及作为第二系统L2的电压指令值的第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*,以使得第一系统L1以及第二系统L2的电流和成为电流指令值Id*、Iq*,且电流差成为电流差指令值。
通过控制电流和,能够如辅助转矩指令值Trq*那样从马达80输出辅助转矩。另外,能够将系统间的电流差控制为规定值。特别是,由于通过将电流差指令值设为0,能够消除系统间的电流差,所以能够使各系统的发热均衡。另外,能够降低由于电源电压的变动、发热而进行电流限制时、或者因发生故障而移至备份控制、单系统驱动时的控制的复杂性。另外,起到与上述实施方式相同的效果。
(第四实施方式)
将第四实施方式示于图17以及图18。如图17所示,作为主控制部的第一控制部134具有dq轴电流运算部140、辅助转矩指令运算部141、q轴电流指令运算部142、d轴电流指令运算部143、电流反馈运算部175、3相电压指令运算部162、第一PWM运算部163、第一信号输出部165、以及第一通信部170。由电流反馈运算部175运算出的dq轴电压指令值Vd1*、Vq1*、Vd2*、Vq2*被输出至3相电压指令运算部162。
3相电压指令运算部162使用第一电角度EleAng1对第一dq轴电压指令值Vd1*、Vq1*进行逆dq转换,并运算第一U相电压指令值Vu1*、第一V相电压指令值Vv1*、以及第一W相电压指令值Vw1*。第一3相电压指令值Vu1*、Vv1*、Vw1*被输出至第一PWM运算部163,并用于第一PWM信号PWM_u1*、PWM_v1*、PWM_w1*的运算。
另外,3相电压指令运算部162使用第二电角度EleAng2对第二dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*进行逆dq转换,并运算第二U相电压指令值Vu2*、第二V相电压指令值Vv2*、以及第二W相电压指令值Vw2*。在本实施方式中,将从第二控制部234发送的第二电角度EleAng2用于逆dq转换,但若未从第二控制部234获取第二电角度EleAng2,也可以在第一控制部134内部,根据第一电角度EleAng1求出第二电角度EleAng2,并用于逆dq转换。对于第五实施方式也相同。
第二3相电压指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*被从发送部171发送至第二控制部234。即在本实施方式中,作为“指令值”,将第二3相电压指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*从第一控制部134发送至第二控制部234。
作为从控制部的第二控制部234具有dq轴电流运算部240、第二PWM运算部263、第二信号输出部265以及第二通信部270。第二PWM运算部263使用从第一控制部134发送的3相电压指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*来运算第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*。
在本实施方式中,第一通信部170将第二3相电压指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*发送至第二控制部234,第二通信部270将第二dq轴电流检测值Id2、Iq2以及第二电角度EleAng2发送至第一控制部134。
基于图18的时序图对本实施方式的运算处理进行说明。在本实施方式中,与第三实施方式相同,在1次控制周期中,进行2次微机间通信。到进行第一次微机间通信为止的处理与第三实施方式相同。在本实施方式中,在第一次微机间通信中,dq轴电流检测值Id2、Iq2、以及第二电角度EleAng2被从第二控制部234发送至第一控制部134。第五实施方式也相同。
从第一次微机间通信结束后的时刻x61开始,通过第一控制部134进行电流FB运算,接着进行3相电压指令运算。另外,在3相电压指令运算结束后的时刻x62~x63,进行第二次微机间通信。在第二次微机间通信中,第二3相电压指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*被从第一控制部134发送至第二控制部234。
在第二次微机间通信后的时刻x64以后,控制部134、234进行PWM指令运算,在PWM指令运算后的时刻x65,将PWM信号输出、反映至各逆变器电路120、220。
在本实施方式中,除了代替dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*,将3相电压指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*从第一控制部134发送至第二控制部234的点以外,大体与第三实施方式相同。在本实施方式中,3相电压指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*对应于“从电压指令值”。另外,起到与上述实施方式相同的效果。
(第五实施方式)
将第五实施方式示于图19以及图20。如图19所示,作为主控制部的第一控制部135具有dq轴电流运算部140、辅助转矩指令运算部141、q轴电流指令运算部142、d轴电流指令运算部143、电流反馈运算部175、3相电压指令运算部162、PWM运算部164、第一信号输出部165、以及第一通信部170。
在本实施方式中,电流反馈运算部175以及3相电压指令运算部162与第四实施方式相同。由3相电压指令运算部162运算出的3相电压指令值Vu1*、Vv1*、Vw1*、Vu2*、Vv2*、Vw2*被输出至PWM运算部164。
PWM运算部164基于第一3相电压指令值Vu1*、Vv1*、Vw1*,运算第一PWM信号PWM_u1*、PWM_v1*、PWM_w1*。第一PWM信号PWM_u1*、PWM_v1*、PWM_w1*被从信号输出部165输出至第一逆变器电路120。另外,PWM运算部164基于第二3相电压指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*,运算第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*。第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*被从发送部171发送至第二控制部235。
作为从控制部的第二控制部235具有dq轴电流运算部240、第二信号输出部265以及第二通信部270。第二信号输出部265将从第一控制部135发送的第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*输出至第二逆变器电路220。即在本实施方式中,作为“指令值”,第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*被从第一控制部135发送至第二控制部235。
在本实施方式中,第一通信部170将第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*发送至第二控制部235,第二通信部270将第二dq轴电流检测值Id2、Iq2以及第二电角度EleAng2发送至第一控制部135。
基于图20的时序图对本实施方式的运算处理进行说明。在本实施方式中,与第三实施方式以及第四实施方式相同,在1次控制周期中,进行2次微机间通信。到第一次微机间通信为止的处理与第三实施方式以及第四实施方式相同。
从第一次微机间通信结束后的时刻x71开始,进行电流FB运算,接着进行3相电压指令运算以及PWM指令运算。在PWM指令运算结束后的时刻x72~x73,进行第二次微机间通信。在第二次微机间通信中,第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*被从第一控制部135发送至第二控制部235。在第二次微机间通信后的时刻x75,PWM信号被输出、反映至各逆变器电路120、220。
在本实施方式中,第一控制部135运算第一系统L1的第一PWM信号PWM_u1*、PWM_v1*、PWM_w1*、以及第二系统L2的第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*。另外,第一控制部135将第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*作为指令值发送至第二控制部235。在本实施方式中,第二PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*对应于“从控制信号”。由此,能够省略第二控制部235中的电压指令值的运算。另外,起到与上述实施方式相同的效果。
(第六实施方式)
将第六实施方式示于图21。在本实施方式中,与第一实施方式相同,以作为指令值将dq轴电流指令值Id*、Iq*从第一控制部131发送至第二控制部231,并通过各控制部131、231进行电流FB运算的情况为例进行说明。以下,适当地对在前一次控制周期P(n-1)中运算出的值标注角标(n-1),并对在本次控制周期P(n)中运算出的值标注角标(n)。此外,由于前一次控制周期P(n-1)的时刻x83~x86的处理与本次控制周期P(n)的时刻x93~x96的处理相同,所以省略说明。
在本次控制周期P(n)中,在时刻x91至时刻x92,在控制部131、231间进行微机间通信,相互收发在前一次控制周期P(n-1)中运算出的dq轴电流检测值Id1(n-1)、Iq1(n-1)、Id2(n-1)、Iq2(n-1)。另外,将dq轴电流指令值Id*(n-1)、Iq*(n-1)从第一控制部131发送至第二控制部231。
在时刻x93,第一控制部131运算辅助转矩指令值Trq*以及dq轴电流指令值Id*,Iq*。在时刻x94、x95,第一控制部131获取相电流Iu1、Iv1、Iw1,并运算dq轴电流检测值Id1(n)、Iq1(n)。另外,第二控制部231获取相电流Iu2、Iv2、Iw2,并运算dq轴电流检测值Id2(n)、Iq2(n)
在时刻x96,进行从电流FB运算到输出、反映PWM信号的一系列的运算。
在本实施方式中,第一控制部131在电流FB运算中,使用本次控制周期P(n)的dq轴电流指令值Id*(n)、Iq*(n)以及本系统的dq轴电流检测值Id1(n)、Iq1(n)、以及前一次控制周期P(n-1)的其它系统的dq轴电流检测值Id2(n-1)、Iq2(n-1)
另外,第二控制部231在电流FB运算中,使用前一次控制周期P(n-1)的dq轴电流指令值Id*(n-1)、Iq*(n-1)以及其它系统的dq轴电流检测值Id1(n-1)、Iq1(n-1)、以及本次控制周期P(n)的本系统的dq轴电流检测值Id2(n)、Iq2(n)
换言之,在本实施方式中,对于由本系统运算的值,使用本次控制周期P(n)的值进行运算,对于从其它系统获取的值,使用前一次控制周期P(n-1)的值进行运算。如本实施方式那样,对于从其其它系统获取的值使用以前的控制周期所涉及的值的情况,包含于共用使用各系统的值来控制各系统的通电的“协作动作”的概念。
由此,由于在dq轴电流检测值Id1、Iq1、Id2、Iq2的运算和电流FB运算之间无需进行微机间通信,所以能够缩短从dq轴电流检测值Id1、Iq1、Id2、Iq2的运算结束到电流FB运算开始的期间。因此,与在电流FB运算之前进行微机间通信的情况相比较,对于本系统的值,能够将最近的电流检测值用于电流FB运算。在图21中,以第一实施方式的控制部131、231为例进行了说明,但在第二实施方式~第五实施方式中,作为其它系统的电流检测值,也可以使用前一次控制周期的值。
在本实施方式中,控制信号的运算所需要的信息中的从其它控制部获取信息使用前一次的控制周期中的值。在本实施方式中,“控制信号的运算所需的信息”是dq轴电流检测值Id1、Iq1、Id2、Iq2、以及dq轴电流指令值Id*、Iq*。作为从其它控制部获取的值,通过使用前一次的控制周期中的值,通信时机的自由度提高。在本实施方式中,由于能够缩短从电流检测值Id1、Iq1、Id2、Iq2的运算后到电流反馈控制开始的时间,所以对于本系统的值,能够使用最近的值。另外,起到与上述实施方式相同的效果。
(第七实施方式)
将第七实施方式示于图22~图27。如图22所示,作为主控制部的第一控制部136除了第一实施方式的第一控制部131的各结构以外,还具有异常监视部190。作为从控制部的第二控制部236除了第一实施方式的第二控制部231的各结构以外,还具有辅助转矩运算部241、q轴电流指令运算部242、d轴电流指令运算部243、以及异常监视部290。在图22中,在各控制部136、236中,将d轴电流指令运算部以及q轴电流指令运算部集中记载为一个块。
在图22中,示出了在第一实施方式的控制部131、231设置异常监视部190、290等的例子,但也可以在第二实施方式~第五实施方式的各控制部132~135、232~235中,设置异常监视部190、290、以及PWM信号的运算所需的各块等。
第二控制部236的辅助转矩运算部241基于经由转矩传感器输入电路218从转矩传感器94获取的转矩信号、以及经由车辆通信电路217从车辆通信网获取的车速等,来运算作为转矩指令值的辅助转矩指令值Trq2*。q轴电流指令运算部242基于辅助转矩指令值Trq2*,来运算q轴电流指令值Iq2*。d轴电流指令运算部243运算d轴电流指令值Id2*。
通过第二控制部236运算的指令值Trq2*、Iq2*、Id2*在作为主控制部的第一控制部136产生异常的情况下、发生通信异常的情况下等使用。由此,即使在第一控制部136发生异常的情况下、发生通信异常的情况下,能够通过第二控制部236单独继续控制。
第二控制部236在能够从第一控制部136获取dq轴电流指令值Id*、Iq*的情况下,也可以不进行指令值Trq2*、Iq2*、Id2*的运算。另外,第二控制部236也可以即使在从第一控制部136获取dq轴电流指令值Id*、Iq*的情况下,也进行各指令值Trq2*、Iq2*、Id2*的运算。由此,在无法从第一控制部136获取指令值的情况下,能够迅速地切换为第二控制部236单独的控制。特别是,即使在包含通过滤波处理等的运算中间值改变控制输出的逻辑的情况下,也能够减少伴随着运算开始延迟的指令值的运算误差。
异常监视部190、290监视本系统的异常以及控制部136、236间的微机间通信的异常。本系统的异常信息通过微机间通信发送至其它系统的控制部。另外,通过微机间通信,获取其其它系统的异常信息。由此,共享异常状态。在电流反馈运算部150、250中,进行与异常监视部190、290的判定结果相应的控制。在通信异常中,除了与“控制部间通信异常”对应的微机间通信异常以外,还有与车辆通信网195、295的通信异常。以下,在仅称为“通信异常”的情况下,意味着微机间通信异常。
在本实施方式中,与上述实施方式相同,通过将由第一控制部136运算出的指令值通过微机间通信发送至第二控制部236,并使用共用的指令值控制主系统以及从系统的通电,来使各系统协作动作。
另外,存在由于控制部136、236间的通信线的断线、由噪声重叠引起的信号的位损坏等,而在微机间通信中产生异常的可能。因此,在本实施方式中,通过异常监视部190、290,监视微机间通信的异常,并且在异常检测时进行备份处置。
在这里,将微机间通信的通信帧详细内容示于图23。图23A示有从第一控制部136向第二控制部236发送的信号的通信帧。在从第一控制部131向第二控制部231发送d轴电流指令值Id*以及q轴电流指令值Iq*的情况下,通信帧中包含表示q轴电流指令值Iq*的信号、表示d轴电流指令值Id*的信号、表示q轴电流检测值Iq1的信号、表示d轴电流检测值Id1的信号、运行计数器信号以及CRC(Cyclic Redundancy Check:循环冗余校验)信号。
图23B示有从第二控制部236向第一控制部136发送的信号,通信帧中包含q轴电流检测值Iq2、d轴电流检测值Id2、运行计数器信号以及CRC信号。从第二控制部231~235向第一控制部131~135发送的信号也相同。
图23C示有从第二实施方式的第一控制部132发送的信号。如第二实施方式那样,在从第一控制部132向第二控制部232发送辅助转矩指令值Trq*的情况下,通信帧中包含表示辅助转矩指令值Trq*的信号、表示q轴电流检测值Iq1的信号、表示d轴电流检测值Id1的信号、运行计数器信号以及CRC信号。
图23D示有从第三实施方式的第一控制部133发送的信号。如第三实施方式那样,在从第一控制部133向第二控制部233发送dq轴电压指令值Vd2*、Vq2*的情况下,通信帧中包含表示q轴电压指令值Vq2*的信号、表示d轴电压指令值Vd2*的信号、运行计数器信号以及CRC信号。
图23E示有从第四实施方式的第一控制部134发送的信号。如第四实施方式那样,在从第一控制部134向第二控制部234发送3相电压指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*的情况下,通信帧中包含表示U相电压指令值Vu2*的信号、表示V相电压指令值Vv2*的信号、表示W相电压指令值Vw2*的信号、运行计数器信号以及CRC信号。
图23F示有从第五实施方式的第一控制部135向第二控制部235发送的信号。如第五实施方式那样,在从第一控制部135向第二控制部235发送PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*的情况下,通信帧中包含表示PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_w2*的信号、运行计数器信号以及CRC信号。
只要q轴电流指令值、d轴电流指令值、q轴电流检测值以及d轴电流检测值的信号为能够以所希望的精度表现各个物理量的位数,也可以为任意的值。对于转矩指令值、电压指令值以及PWM信号也相同。
另外,运行计数器信号为能够检测通信中断的位数即可,例如存在若为2位则计数器数为0~3,若为4位则计数器数为0~15这样的情况。进一步,另外,作为错误检测信号的CRC信号为能够确保通信的可靠性的CRC多项式以及位数即可。另外,只要错误检测信号能够检测通信的可靠性,例如也可以为校验和等CRC以外的信号。另外,也可以更换信号顺序,或追加其它信号。对于第八实施方式也相同。
基于图24的流程图对本实施方式的通信异常监视处理进行说明。在这里,对作为从侧的第二控制部236中的处理进行说明。该处理通过第二控制部236以规定的周期来进行。以下,省略步骤S101的“步骤”,仅记为符号“S”。其它步骤也相同。
在最开始的S101中,第二控制部236从第一控制部136接收通信帧。在S102中,异常监视部290进行中断判定处理。在S103中,异常监视部290进行匹配性判定处理。中断判定处理以及匹配性判定处理也可以更换处理顺序,也可以与本处理分开进行,获取判定结果。
将对中断判定处理进行说明的流程图示于图25。在S121中,异常监视部290从获取到的通信帧中的运行计数器信号中,获取计数值RC。将计数值RC的本次值设为RC(n)。
在S122中,异常监视部290判断本次计数值RC(n)与作为前一次的计数值RC的前一次计数值RC(n-1)加1所得的值是否一致。即,判断式(ii)是否成立。在判断为式(ii)不成立的情况下(S122:否),移至S123。在判断为式(ii)成立的情况下(S122:是),移至S124。
RC(n)=RC(n-1)+1……(ii)
在S123中,异常监视部290判定为发生了通信中断,并设置通信中断标志。在图中,将设置有各标志的状态设为“1”,将未设置的状态设为“0”。
在S124中,异常监视部290判定为未发生通信中断,并重置通信中断标志。另外,将本次计数值RC(n)存储至未图示的存储器等。所存储的本次计数值作为前一次值被用于下一次的运算。在这里,也可以至少保持最新的计数值RC。
将对匹配性判定处理进行说明的流程图示于图26。在S131中,异常监视部290从通信帧中,获取基于CRC信号的值。在这里获取到的CRC值是由作为其它系统的第一控制部136进行CRC运算所得的值,以下,为其它系统CRC值。
在S132中,异常监视部290基于通信帧,通过作为错误检测运算的CRC运算来运算CRC值。在这里运算的值是在第二控制部236中在内部运算出的值,以下,为本系统CRC值。
在S133中,异常监视部290判断本系统CRC值与其它系统CRC值是否一致。在判断为本系统CRC值与其它系统CRC值不一致的情况下(S133:否),移至S134。在判断为本系统CRC值与其它系统CRC值一致的情况下(S133:是),移至S135。
在S134中,异常监视部290判断为发生了位损坏等通信匹配性异常,并设置通信匹配性异常标志。在S135中,异常监视部290判定为未产生位损坏等通信匹配性异常,并重置通信匹配性异常标志。
返回到图24,在接着中断判定处理以及匹配性判定处理而移至的S104中,异常监视部290判断是否设置有通信中断标志或者通信匹配性异常标志。在判断为未设置有通信中断标志以及通信匹配性异常标志的情况下(S104:否),移至S109。在判断为设置有通信中断标志或者通信匹配性异常标志的情况下(S104:是),移至S105。
在S105中,异常监视部290设置通信异常检测标志。在S106中,异常监视部290使异常检测计数器以及计时计数器自加1。异常检测计数器是用于计数异常检测次数的计数器,计时计数器是用于计时从检测异常开始的时间的计数器。
在S107中,异常监视部290判断异常检测计数器的计数值是否比确定判定阈值THf大。在判断为异常确定计数器的计数值为确定判定阈值THf以下的情况下(S107:否),移至S113。在判断为异常确定计数器的计数值比确定判定阈值THf大的情况下(S107:是),移至S108。
在S108中,异常监视部290设置通信异常确定标志。另外,在第二控制部236中,移至异常确定时处置。本实施方式的异常确定时处置是未使用从作为其它系统的第一系统L1获取到的值的独立驱动控制。
基于图27对独立驱动控制进行说明。在这里,系统L1、L2分别正常,微机间通信异常。另外,在微机间通信正常的情况下的控制如在图10中说明的那样。在图27中,用虚线记载有停止处理的控制器156、256等的块。
在确定出微机间通信的异常的情况下,第一控制部136不使用从第二控制部236中获取的值来进行电流反馈控制。详细而言,将第二系统L2的电流检测值Id2、Iq2设为0,并且停止差的PI运算。
第二控制部236不使用从第一控制部136获取的值来进行电流反馈控制。第二控制部236在正常时,使用从第一控制部136获取的dq轴电流指令值Id*、Iq*来进行电流控制。另一方面,在确定微机间通信的异常的情况下,第二控制部236代替从第一控制部136获取的dq轴电流指令值Id*、Iq*,使用由第二控制部236内部的dq轴电流指令运算部242、243运算出的dq轴电流指令值Id2*、Iq2*来进行电流反馈运算。另外,将第一系统L1的电流检测值Id1、Iq1设为0,并且停止差的PI运算。
返回到图24,在判断为未设置有通信中断标志以及通信匹配性异常标志的情况下(S104:否)而移至的S109中,异常监视部290判断是否设置有通信异常检测标志。在判断为未设置有通信异常检测标志的情况下(S109:否),移至S110。在判断为设置有通信异常检测标志的情况下(S109:是),移至S111。
在S110中,第二控制部236继续使用由微机间通信获取的值的通常控制。另外,将通过本次通信获取的各值作为保持值,保持于未图示的存储部等。在这里,至少保持最新的值即可。在第二控制部236中,保持dq轴电流指令值Id*、Iq*以及dq轴电流检测值Id1、Iq1。
在S111中,异常监视部290使计时计数器自加1。在S112中,异常监视部290判断计时计数器的计数值是否比经过判定阈值THt大。在判断为计时计数器的计数值为经过判定阈值THt以下的情况下(S112:否),移至S113。在判断为计时计数器的计数值比经过判定阈值THt大的情况下(S112:是),移至S114。
在异常检测计数器的计数值为确定判定阈值THf以下(S107:否)、或者计时计数器的计数值为经过判定阈值THt以下(S112:否)而移至的S113中,异常监视部290未确定微机间通信异常,并进行异常检测时处置。在异常检测时处置中,在未检测出微机间通信的异常时从第一控制部136中获取,并使用内部保持的保持值来进行电流反馈控制。另外,异常检测时处置与异常确定时处置相同,也可以为不使用从其它系统获取的值的独立驱动控制。
在判断为计时计数器的计数值比经过判定阈值THt大的情况下(S112:是)而移至的S114中,异常监视部290重置通信异常检测标志。另外,检测出的微机间通信异常视为暂时的异常,并恢复至使用通过微机间通信从第一控制部136获取到的值的通常控制。
在第一控制部136中的异常监视处理中,在S110中,所保持的值不同。即,在第一控制部136中,由于未从第二控制部236获取dq轴电流指令值Id2*、Iq2*,所以将dq轴电流检测值Id1、Id2保持为保持值。其它的点与第二控制部236中的异常监视处理大致相同。
在本实施方式中,第一控制部136具有监视本系统的异常以及通信异常的异常监视部190。另外,第二控制部236具有监视本系统的异常以及通信异常的异常监视部290。由此,能够适当地检测EUU10的异常。
从控制部136、236的一方向另一方发送的输出信号中,包含运行计数器信号。异常监视部190、290在运行计数器信号未被更新的情况下,作为控制部间通信异常判定为发生了通信中断。由此,能够适当地检测通信中断。
从控制部136、236的一方向另一方发送的输出信号中,包含作为错误检测信号的CRC信号。异常监视部190、290根据基于输出信号所包含的CRC信号的值亦即其它系统CRC值、以及通过基于输出信号的错误检测运算由自身运算出的值亦即本系统CRC值,来监视作为控制部间通信异常的通信匹配性异常。由此,能够适当地检测位损坏等通信匹配性异常。
异常监视部190、290在检测出异常后满足规定的异常继续条件的情况下,确定异常。在本实施方式中,在检测出异常后在规定期间内异常计数器的计数值变得比确定判定阈值THf大的情况下,视为满足规定的异常继续条件,并确定异常。由此,能够防止例如由噪声等引起的暂时的异常的异常的误确定。
控制部136、236在未检测出异常时,将从其它控制部通过通信获取的值保持为保持值。另外,在从检测出异常到确定期间,使用保持值进行控制。由此,能够防止进行使用错误的信息的控制。
第二控制部236能够运算本系统的控制信号的生成所使用的电流指令值Id2*、Iq2*。在本实施方式中,电流指令值Id2*、Iq2*对应于“从指令值”。控制部136、236在从检测出异常到确定为止期间,也可以进行不使用从其它控制部获取的值,而使用由自身运算出的指令以及本系统的检测值生成控制信号的独立驱动控制模式。另外,控制部136、236在确定出异常的情况下,进行独立驱动控制模式。由此,能够防止进行使用了错误的信息的控制。
在使控制部136、236协作地驱动的通常控制模式下,控制多个系统(在本实施方式中两个系统)的电流和以及电流差的情况下控制部136、236在独立驱动控制模式下,将从其它控制部获取的电流检测值设定为0,并且停止电流差的控制。在后述的单系统驱动模式时也相同。由此,即使在正常时进行和与差的控制的情况下,也能够在通信异常时适当地移至独立驱动控制模式。此外,所谓的“异常时”为包括在从检测出异常到确定为止期间以及确定出异常时的任意一个的概念。
控制部136、236在从检测出异常后规定期间内未确定出异常的情况下,恢复至通常控制模式。由此,能够在未确定出异常的情况下,从异常时控制模式适当地恢复至通常控制模式。
在本实施方式中,ECU10可应用于电动动力转向装置8。在本实施方式中,在检测出微机间通信的异常的情况下,在异常确定前移至异常检测时处置,在确定出异常的情况下,移至独立驱动控制模式。由此,由于即使在微机间通信中检测出异常的情况下,也进行适当的处置,所以能够确保作为车辆的安全性。
(第八实施方式)
将第八实施方式示于图28~图37。在第七实施方式中,对发生了微机间通信异常时的处理进行了说明。在本实施方式中,控制部136、236的电流FB运算部150、250根据所发生的异常的种类来切换控制模式。在这里,将异常的种类分类为:(1)微机间通信异常,(2)成为不能进行马达控制的状态的异常,(3)间接地给马达控制带来影响的异常,(4)系统间的指令值乖离。以下,适当地将(1)~(4)的异常设为“异常(1)~(4)”。
(1)在发生了微机间通信异常的情况下以及(4)系统间的指令值乖离的情况下,移至独立驱动控制。微机间通信异常的详细内容如在第七实施方式中说明的那样。
(2)在发生了成为通过一个系统无法控制马达80的驱动的状态的无法控制异常的情况下,移至使用另一个系统驱动马达80的单系统驱动控制。所谓的无法控制异常是从电池191、291经由逆变器电路120、220到达马达绕组180、280的驱动系统的异常、马达控制所需的指令值的生成所使用的传感器异常、控制部131、231的异常等。在本实施方式中,马达控制所需的指令值的生成所使用的传感器包含转矩传感器94、电流传感器125、225、以及旋转角传感器126、226。在单系统驱动控制中,在正常系统中,与独立驱动控制(参照图27)相同,将从其它控制部获取的电流检测值设定为0,并且停止电流差的控制。在异常系统中,停止电流FB控制以及控制信号的输出。在单系统驱动控制中,来自正常系统的输出转矩也可以与两个系统驱动时同等。另外,在单系统驱动控制中,为了补偿转矩不足,也可以与两个系统驱动时相比,提高输出转矩。
(3)在发生了间接地给马达控制带来影响的异常的情况下,进行代替控制。所谓的间接地给马达控制带来影响的异常为能够进行马达控制,但无法进行按照用户的意图、或基于预先设定的条件的马达控制的状态。间接地给马达控制带来影响的异常包含与车辆通信网195、295的通信异常、以及温度传感器127、227的异常等。所谓的代替控制是未使用异常的信号,而使用成为代替的代替信息的控制。例如,在发生车辆通信异常,且无法获取车速的信息的情况下,作为车速的代替信息,使用规定时速(例如100km/h)的固定值。另外,例如,在温度传感器127、227发生异常的情况下,作为温度的代替信息,使用规定温度的固定值。规定温度根据需要过热保护的温度来设定。
在这里,将微机间通信的通信帧详细内容示于图28。图28A、图28B、图28C、图28D、图28E以及图28F与图23A、图23B、图23C、图23D、图23E以及图23F对应,分别在运行计数器信号之前,添加有本系统的状态信号。主侧状态信号是与异常监视部190中的第一系统L1的异常监视结果相应的信号。从侧状态信号是与异常监视部290中的第二系统L2的异常监视结果相应的信号。主侧状态信号以及从侧状态信号的位数可以是任意的,优选设为能够根据向其它系统通知的异常项目,来表现各异常项目的状态的位数。在本实施方式中,使用状态信号在控制部136、236中共享异常状态,但也可以代替状态信号,通过异常的信号本身、状态迁移代码等任意的信息来共享异常状态。
基于图29以及图30的流程图对控制模式切换处理进行说明。图29的处理由作为主侧的第一控制部136,以规定的周期进行。在图29以及图30中省略说明,但与上述实施方式相同,若检测出异常,则异常计数器自加1,在计数器值变得比确定判定阈值THf大的情况下确定异常。确定判定阈值THf也可以根据异常的每个种类而不同。在从异常检测到异常确定期间,与上述实施方式相同,进行使用内部保持的保持值的控制。
在S201中,异常监视部190判断是否发生了微机间通信异常亦即异常(1)。在本实施方式中,与第七实施方式相同进行通信异常判定,但异常判定方法也可以不同。在判断为发生了异常(1)的情况下(S201:是),移至S202,并将控制模式设为独立驱动控制。在判定为未发生异常(1)的情况下(S201:否),移至S203。
在S203中,异常监视部190判断是否发生了在本系统中无法控制马达80的异常亦即异常(2)。在判断为未发生异常(2)的情况下(S203:否),移至S206。在判断为发生了异常(2)的情况下(S203:是),移至S204。
在S204中,第一控制部136将发生了异常(2)的意思的信息包含于本系统的状态信号,并发送至第二控制部236。此外,为了便于说明,在该步骤中发送信号,但也可以在规定的通信时机从发送部171进行信号发送。对于其它信号收发的步骤也相同。
在S205中,第一控制部136将本系统的控制模式设为驱动停止。在该情况下,若其它系统正常,则利用其它系统侧的单系统驱动来驱动马达80。
在S206中,异常监视部190判断是否发生了间接地给马达控制带来影响的异常亦即异常(3)。在判断为未发生异常(3)的情况下(S206:否),移至S209。在判断为发生了异常(3)的情况下(S206:是),移至S207。
在S207中,将发生了异常(3)的意思的信息包含于本系统的状态信号,并发送至第二控制部236。在S208中,控制部136将控制模式设为代替控制。
在S209中,异常监视部190获取其它系统的状态信息。在S210中,异常监视部190基于其它系统的状态信息,判断其它系统是否发生了异常(2)。在判断为其它系统未发生异常(2)的情况下(S210:否),移至S212。在判断为其它系统发生了异常(2)的情况下(S210:是),移至S211,并将控制模式设为单系统驱动控制。
在S212中,异常监视部190判断是否发生了系统间的指令乖离亦即异常(4)。在本实施方式中,异常(4)在从侧判定,在作为主侧的异常监视部190中,基于从作为从侧的第二控制部236获取的状态信息来判断。在判断为发生了异常(4)的情况下(S212:是),移至S213,并将控制模式设为独立驱动控制。在判断为未发生异常(4)的情况下(S212:否),即,在异常(1)~(4)均未发生的情况下,移至S214,并将控制模式设为通常控制。本实施方式的通常控制是使用主侧的指令值,来控制主系统以及从系统的协作驱动控制。协作驱动控制的详细内容也可以是上述的任意一个实施方式。
图30的处理在作为从侧的第二控制部236中,以规定的周期执行。S301~S310的处理与S201~S210的处理相同。此外,在图30的处理中,在本系统是第二系统L2,其它系统是第一系统L1,例如将异常监视部190设为异常监视部290的情况下,适当地替换为对应的控制块、值即可。
在S310中判断为否定的情况下而移至的S312中,进行指令乖离判定处理。将指令乖离判定处理示于图31。在S321中,异常监视部290运算通过微机间通信获取的主系统的指令值与由本系统运算出的指令值的偏差亦即指令偏差。在本实施方式中,运算第一系统的电流指令值I1*与第二系统的电流指令值I2*的偏差ΔI。电流指令值I1*、I2*也可以为dq轴电流的指令值、3相电流的指令值、或者3相电流的指令值的平方和等任意的值。另外,指令偏差并不限于电流指令值的偏差,也可以是转矩指令值、电压指令值的偏差。
在S322中,异常监视部290判断指令偏差ΔI是否为指令偏差判定阈值THi1以上。指令偏差判定阈值被设定为可视为电流指令值I1*、I2*一致的程度的值。在判断为指令偏差ΔI*比指令偏差判定阈值THi1小的情况下(S322:否),判定为未发生指令乖离异常,并结束本例程,并移至图30中的S313。在判断为指令偏差ΔI*为指令偏差判定阈值THi1以上的情况下(S322:是),移至S323,并使指令乖离计数器自加1。
在S324中,异常监视部290判断指令乖离计数器的计数值是否为乖离判定阈值THd以上。在判断为指令乖离计数器的计数值比乖离判定阈值THd小的情况下(S324:否),不确定指令乖离异常,而是结束本例程,并移至图30中的S313。在判断为指令乖离计数器的计数值为乖离判定阈值THd以上的情况下(S324:是),移至S325。
在S325中,第二控制部236将发生了异常(4)的意思的信息包含于本系统的状态信号,并发送至第一控制部136。
返回到图30,在S313中,第二控制部236判断是否发生了异常(4)。在判断为发生了异常(4)的情况下(S313:是),移至S314,并将控制模式设为独立驱动控制。在判断为未发生异常(4)的情况下(S313:否),移至S315,并将控制模式设为通常控制。
图32是对控制模式为代替控制时的恢复处理进行说明的流程图。该处理由控制部136、236在移至代替控制时以规定周期来实施。由于从代替控制的恢复处理在控制部136、236中相同,所以对第一控制部136的处理进行说明,并省略第二控制部236的说明。图33也相同。
在S401中,异常监视部190判断异常(3)是否消除了。在判断为异常(3)未消除的情况下(S401:否),移至S404,并继续代替控制。在判断为异常(3)消除了的情况下(S401:是),移至S402。
在S402中,异常监视部190使恢复计数器自加1。在S403中,异常监视部190判断恢复计数器的计数值是否为恢复判定阈值THr以上。恢复判定阈值THr可以与从其它异常的恢复处理中的值相同,也可以不同。在判断为恢复计数器的计数值比恢复判定阈值THr小的情况下(S403:否),移至S404,并继续代替控制。在判断为恢复计数器的计数值为恢复判定阈值THr以上的情况下(S403:是),移至S405。
在S405中,第一控制部136将异常(3)正常的意思的信息包含于本系统的状态信号,并发送至第二控制部236。在S406中,异常监视部190获取其它系统的状态信息。
在S407中,异常监视部190判断本系统以及其它系统是否正常。在判断为本系统以及其它系统正常的情况下(S407:是),移至S408,并将控制模式设为通常控制。在判断为本系统或者其它系统不正常的情况下(S407:否),移至S409,并抑制与异常状态相应的控制模式。详细而言,通过在图29以及图30中说明的控制模式切换处理,来决定控制模式。
图33是对由于微机间通信异常,控制模式为独立驱动控制时的恢复处理进行说明的流程图。该处理由控制部136、236,在因通信异常而移至独立驱动控制时以规定周期实施。
在S421中,异常监视部190判断异常(1)是否消除了。在这里,在CRC信号以及运行计数器正常的情况下,判定为异常(1)消除了。在判断为异常(1)未消除的情况下(S421:否),移至S424。在判断为异常(1)消除的情况下(S421:是),移至S422。
S422、S423的处理与图32中的S402、S403的处理相同。在S423中,判断为恢复计数器的计数值比恢复判定阈值THr小的情况下(S423:否),移至S424。在判断为恢复计数器的计数值为恢复判定阈值THr以上的情况下(S423:是),移至S426。
在S424中,异常监视部190除了微机间通信以外,还判断本系统是否正常。在本步骤中,若对于除了微机间通信以外,本系统正常,则判定为本系统正常。对于后述的S465以及S525也相同。在判断为本系统不正常的情况下(S424:否),移至S430。在判断为本系统正常的情况下(S242:是),移至S425,并继续独立驱动控制。
在S426中,第一控制部136将包含本系统的异常信息的状态信息的信号发送至第二控制部236。在S427中,第一控制部136获取其它系统的状态信息。S428~S430的处理与图32中的S407~S409的处理相同。
图34以及图35是对指令值乖离异常时的恢复处理进行说明的流程图。图34是作为从侧的第二控制部236的处理,图35是作为主侧的第一控制部136的处理。
如图34所示,在S441中,异常监视部290判断微机间通信是否正常。在判断为微机间通信不正常的情况下(S441:否),移至S446,并继续独立驱动控制。在判断为微机间通信正常的情况下(S441:是),移至S442,并运算指令偏差ΔI*。如在图31中说明的那样,指令偏差也可以是电流偏差以外。
在S443中,异常监视部290判断指令偏差ΔI*是否为指令偏差判定阈值THi2以下。指令偏差判定阈值THi2设定为可视为第一系统L1的电流指令值I1*、I2*一致的程度的值。此外,这里所使用的指令偏差判定阈值THi2可以为与在S322中使用的指令偏差判定阈值THi1相同的值,也可以为不同的值。在判断为指令偏差ΔI*比指令偏差判定阈值THi2大的情况下(S443:否),移至S446,并继续独立驱动控制。在判断为指令偏差ΔId*、ΔIq*为指令偏差判定阈值THi2以下的情况下(S443:是),移至S444。
S444、S445的处理与图32中的S402、S403的处理相同。在S445中,在判断为恢复计数器的计数值比恢复判定阈值THr小的情况下(S445:否),移至S446,并继续独立驱动控制。在判断为恢复计数器的计数值为恢复判定阈值THr以上的情况下(S445:是),移至S447。
在S447中,第二控制部236将异常(4)正常的意思的信息包含于本系统的状态信号,并发送至第一控制部136。在S448中,第二控制部236获取其它系统的状态信息。S449~S451的处理与图32中的S407~S409的处理相同。
如图35所示,在S461中,异常监视部190判断微机间通信是否正常。在判断为微机间通信不正常的情况下(S461:否),移至S465。在判断为微机间通信正常的情况下(S461:是),移至S462。
S462、S463的处理与图33中的S426、S427的处理相同。在S464中,异常监视部190基于从从侧获取的状态信息,判断异常(4)是否消除了。在判断为异常(4)消除了的情况下(S464:是),移至S467。在判断为异常(4)未消除的情况下(S464:否),移至S465。
S465、S466的处理与图33中的S424、S425相同,S467~S469的处理与S428~S430的处理相同。
图36以及图37是对从单系统驱动的恢复处理进行说明的流程图。图36是因异常(2)而停止驱动的异常系统的处理,图37是继续单系统驱动的系统的处理。在这里,作为第一系统L1是异常系统,第二系统L2继续单系统驱动的结构进行说明。
如图36所示,在S501中,异常监视部190判断是否消除了异常(2)。在判断为未消除异常(2)的情况下(S501:是),移至S505,并继续驱动停止状态。在判断为异常(2)消除的情况下(S501:是),移至S502。
S502、S503的处理与图32中的S402、S403的处理相同。在S503中,判断为恢复计数器的计数值比恢复判定阈值THr小的情况下(S503:否),移至S505,并继续驱动停止状态。在判断为恢复计数器的计数值为恢复判定阈值THr以上的情况下(S503:是),移至S505。
在S504中,异常监视部190判断微机间通信是否正常。在判断为微机间通信不正常的情况下(S504:否),移至S505,并继续驱动停止状态。在判断为微机间通信正常的情况下(S504:是),移至S506。S506~S510的处理与图33中的S426~S430的处理相同。
如图37所示,在S521中,异常监视部290判断微机间通信是否正常。在判断为微机间通信不正常的情况下(S521:否),移至S525。在判断为微机间通信正常的情况下(S521:是),移至S522。S522、S523的处理与S426、S427的处理相同。
在S524中,异常监视部290基于获取的状态信号判断停止了驱动的第一系统L1中的异常(2)是否消除了。在判断为异常(2)消除了的情况下(S524:是),移至S527。在判断为异常(2)未消除的情况下(S524:否),移至S525。
在S525中,异常监视部290判断除了微机间通信以外,本系统是否正常。在判断为本系统不正常的情况下(S525:否),移至S529。在判断为本系统正常的情况下(S525:是),移至S526,并继续单系统驱动。S527~S529的处理与图32中的S407~S409的处理相同。
在本实施方式中,控制部136、236共享本系统的异常的本系统异常信息、以及其它系统的异常的其它系统异常信息。详细而言,控制部136、236将本系统的异常信息亦即本系统异常信息发送至其它系统的控制部236、136,并从其它系统的控制部236、136获取其它系统的异常信息亦即其它系统异常信息。在本实施方式中,将异常信息包含于状态信号,并在微机间通信中共享。第一控制部136将包含本系统异常信息的主侧状态信号发送至第二控制部236,并从第二控制部236获取包含其它系统异常信息的从侧状态信号。另外,第二控制部236将包含本系统异常信息的从侧状态信号发送至第一控制部136,并从第一控制部136获取包含其它系统异常信息的主侧状态信号。由此,能够在系统间适当地共享各系统的异常状态。
控制部136、236能够基于本系统异常信息以及其它系统异常信息,作为控制模式,切换通常控制模式和异常时控制模式。在通常控制模式下,使控制部136、236协作驱动。异常时控制模式中,包含代替控制模式、单系统驱动控制模式以及独立驱动控制模式的至少一个。另外,控制部136、236在代替控制模式、独立驱动控制模式或者单系统驱动控制模式中消除了异常的情况下,恢复至通常控制模式。
代替控制模式代替通常控制模式所使用的信号中的成为异常的信号,使用代替信息。单系统驱动控制模式停止一部分系统的驱动,并使用剩余的系统继续马达80的控制。独立驱动控制模式不使控制部136、236协作,以每个系统继续马达80的控制。由此,能够根据异常状态,适当地继续马达80的控制。
控制部136、236在发生了不能利用其它系统异常信息的控制部间通信异常的情况下,切换至独立驱动控制模式。由此,能够防止进行使用了错误的信息的控制。
控制部136、236在本系统中发生了无法控制异常的情况下,将发生了无法控制异常的意思的信息发送至其它系统的控制部236、136,并且停止本系统的驱动,在其它系统异常信息中包含发生了无法控制异常的意思的信息的情况下,切换至单系统驱动模式。无法控制异常是从电池191、291经由逆变器电路120、220到达马达绕组180、280的驱动系统的异常、转矩传感器94、电流传感器125、225或者旋转角传感器126、226的异常、或控制部136、236的异常。在发生无法控制异常时,切换至单系统驱动模式,从而能够使用正常系系统适当地继续马达80的驱动。
控制部136、236在发生了间接地给马达80的驱动带来影响的异常的情况下,切换至代替控制模式。在本实施方式中,由此,能够适当地继续马达80的驱动控制。
控制部136、236在由第一控制部136运算的指令值I*与由第二控制部236运算的指令值I*乖离的情况下,切换至独立驱动控制模式。由此,能够防止由使用乖离的指令引起的控制的不匹配。此外,例如,即使将由第二控制部236基于从第一控制部136发送的指令值运算出的运算值用于指令乖离判定,该运算值也视为“由主控制部运算的值”。对于由从控制部运算的值也相同。
如图38所示,控制部136、236具有协作驱动模式、独立驱动模式以及单系统驱动模式。换言之,具有协作驱动模式、独立驱动模式、以及单系统驱动模式的马达控制装置可视为相当于本实施方式的ECU。在本实施方式中,根据异常状态切换驱动模式,但也可以以异常状态以外的迁移条件来切换驱动模式。此外,作为补充,例如在独立驱动模式下,由一个系统进行代替控制的情况下,也可以将代替控制模式与其它控制模式组合。
在协作驱动模式下,作为主控制部的第一控制部136运算控制信号的生成所涉及的指令值,并输出基于该指令值的控制信号,并且作为从控制部的第二控制部236输出基于由第一控制部136运算出的指令值的控制信号。
在独立驱动模式下,第一控制部136运算本系统的控制信号的生成所涉及的指令值,并输出基于该运算出的指令值的控制信号,并且第二控制部236运算本系统的控制信号的生成所涉及的指令值,并输出基于该运算出的指令值的控制信号。
在单系统驱动模式下,主控制部以及从控制部中的一部分停止控制信号的输出,其它控制部运算本系统的控制信号的生成所涉及的指令值,并输出基于该指令值的控制信号。由此,能够适当地控制由多个系统构成的马达80的驱动。另外,起到与上述实施方式相同的效果。
(其它实施方式)
在上述实施方式中,有两个控制部,一个为主控制部,另一个为从控制部。在其它实施方式中,控制部也可以为3个以上。即,系统数量也可以为3个以上。在该情况下,主控制部为一个,将从控制部设为多个。此外,在3个系统以上的情况下,停止任意一个系统的驱动,并由剩余的复数系统继续驱动的情况、以及停止多个系统的驱动,并由剩余的一个系统继续驱动的情况,都包含于“单系统驱动”的概念。另外,例如,在主控制部发生了异常的情况下,在将从控制部中的一个切换为主控制部并继续协作控制的情况下,也可以更换主控制部。另外,也可以对一个控制部,设置多个驱动电路以及绕组组。
在上述实施方式中,控制部通过电流反馈控制,控制旋转电机的驱动。在其它实施方式中,也可以通过电流反馈控制以外的方法,控制旋转电机的驱动。另外,在其它实施方式中,主控制部也可以根据控制方法,将转矩指令值、电流指令值、电压指令值、或者PWM信号以外的值作为指令值发送至从控制部。
在上述实施方式中,旋转电机是3相的无刷马达。在其它实施方式中,旋转电机并不限于无刷马达,可以为任意的马达。另外,旋转电机并不限于马达,也可以是发电机,也可以兼具电动机和发电机的功能的所谓电动发电机。在上述实施方式中,驱动装置是将ECU和马达设为一体的机电一体型。在其它实施方式中,也可以ECU与马达分立设置的机电独立。
在上述实施方式中,旋转电机控制装置可应用于电动动力转向装置。在其它实施方式中,也可以将旋转电机控制装置应用于电动动力转向装置以外的装置。以上,本公开完全不限于上述实施方式,能够在不脱离其主旨的范围内以各种方式来实施。
本公开以实施方式为基准进行了描述。然而,本公开并不限于该实施方式以及结构。本公开也包含各种变形例以及等同的范围内的变形。其中,各种组合以及方式进一步仅包含它们中一个要素、一个以上、或者一个以下的其它组合以及方式也纳入到本公开的范畴以及思想范围。

Claims (26)

1.一种旋转电机控制装置,控制具备多个绕组组(180、280)的旋转电机(80)的驱动,
上述旋转电机控制装置具备:
多个驱动电路(120、220);以及
多个控制部(131~136、231~236),能够相互通信,且具有向对应设置的上述驱动电路输出控制信号的信号输出部(165、265),
上述控制部包含一个主控制部(131~136)以及至少一个从控制部(231~236),上述主控制部运算所有上述控制部中的上述控制信号的生成所涉及的指令值,并向其它上述控制部发送上述指令值,上述从控制部输出基于从上述主控制部发送的上述指令值的上述控制信号。
2.根据权利要求1所述的旋转电机控制装置,其中,
上述主控制部(131)将电流指令值作为上述指令值发送至上述从控制部(231)。
3.根据权利要求1所述的旋转电机控制装置,其中,
上述主控制部(132)将转矩指令值作为上述指令值发送至上述从控制部(232)。
4.根据权利要求2或3所述的旋转电机控制装置,其中,
若将上述主控制部以及与上述主控制部对应设置的上述驱动电路和上述绕组组的组合作为主系统,将上述从控制部以及与上述从控制部对应设置的上述驱动电路以及上述绕组组的组合作为从系统,则
上述主控制部将上述主系统的电流检测值亦即主电流检测值发送至上述从控制部,
上述从控制部将上述从系统的电流检测值亦即从电流检测值发送至上述主控制部,
上述主控制部以及上述从控制部分别进行控制,以使得上述主系统以及上述从系统的电流和成为电流和指令值,电流差成为电流差指令值。
5.根据权利要求1所述的旋转电机控制装置,其中,
若将上述主控制部以及与上述主控制部对应设置的上述驱动电路和上述绕组组的组合作为主系统,并将上述从控制部以及与上述从控制部对应设置的上述驱动电路和上述绕组组的组合作为从系统,则
上述主控制部(133、134)运算上述主系统所涉及的电压指令值以及上述从系统所涉及的电压指令值亦即从电压指令值,并将该从电压指令值作为上述指令值发送至上述从控制部(233、234)。
6.根据权利要求1所述的旋转电机控制装置,其中,
若将上述主控制部以及与上述主控制部对应设置的上述驱动电路和上述绕组组的组合作为主系统,并将上述从控制部以及与上述从控制部对应设置的上述驱动电路和上述绕组组的组合作为从系统,则
上述主控制部(135)运算上述主系统所涉及的上述控制信号以及上述从系统所涉及的上述控制信号亦即从控制信号,并将该从控制信号作为上述指令值发送至上述从控制部(235)。
7.根据权利要求5或6所述的旋转电机控制装置,其中,
上述从控制部将上述从系统的电流检测值亦即从电流检测值发送至上述主控制部,
上述主控制部基于上述主系统的电流检测值亦即主电流检测值以及上述从电流检测值,运算上述主系统以及上述从系统的电压指令值,以使得上述主系统以及上述从系统的电流和成为电流和指令值,电流差成为电流差指令值。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部在电流检测值的运算后到电流反馈控制开始为止的期间,进行上述电流反馈控制所需的信息的收发。
9.根据权利要求1~7中任一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部对上述控制信号的运算所需的信息中的从其他的上述控制部中获取的信息使用前一次的控制周期中的值。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部(136、236)具备异常监视部(190、290),上述异常监视部(190、290)监视本系统的异常以及通信异常。
11.根据权利要求10所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部共享本系统的异常所涉及的本系统异常信息以及其它系统的异常所涉及的其它系统异常信息。
12.根据权利要求11所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部能够基于上述本系统异常信息以及上述其它系统异常信息来切换通常控制模式和异常时控制模式,上述通常控制模式使上述主控制部和上述从控制部协作地进行驱动,上述异常时控制模式包含代替控制模式、单系统驱动控制模式以及独立驱动控制模式的至少一个,
上述从控制部能够运算本系统所涉及的上述控制信号的生成所使用的从指令值,
在上述代替控制模式下,代替上述通常控制模式所使用的信号中的成为异常的信号而使用代替信息,
在上述单系统驱动控制模式下,停止一部分系统的驱动,并使用剩余的系统继续上述旋转电机的控制,
上述独立驱动控制模式不使上述主控制部和上述从控制部协作而按每个系统独立地继续上述旋转电机的控制。
13.根据权利要求12所述的旋转电机控制装置,其中,
在上述通常控制模式下控制多个系统的电流和以及电流差的情况下,
上述控制部在上述独立驱动控制模式以及单系统驱动模式下,将从其它上述控制部获取的电流检测值设定为0,并且停止电流差的控制。
14.根据权利要求12或13所述的旋转电机控制装置,其中,
上述异常监视部在异常被检测出后满足了规定的异常继续条件的情况下,确定异常并从上述通常控制模式切换至上述异常时控制模式。
15.根据权利要求14所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部在异常未被检测出时将从其它上述控制部通过通信获取的值保持为保持值,
在从异常被检测出到被确定为止的期间,使用上述保持值生成上述控制信号。
16.根据权利要求14所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部在从异常被检测出到被确定为止的期间,不使用从其它上述控制部获取的值而成为上述独立驱动控制模式。
17.根据权利要求14~16中任一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部在从异常被检测出起规定期间内异常未被确定的情况下,恢复到上述通常控制模式。
18.根据权利要求12~17中任一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部在发生不能利用上述其它系统异常信息的控制部间通信异常的情况下,切换至上述独立驱动控制模式。
19.根据权利要求18所述的旋转电机控制装置,其中,
从一个上述控制部发送至其它的上述控制部的信号中,包含运行计数器信号,
上述异常监视部在上述运行计数器信号未被更新的情况下,判定为发生了通信中断作为上述控制部间通信异常。
20.根据权利要求18或19所述的旋转电机控制装置,其中,
从一个上述控制部发送至其它的上述控制部的输出信号中,包含错误检测信号,
上述异常监视部根据基于上述输出信号所包含的上述错误检测信号的值以及通过基于上述输出信号的错误检测运算由自身运算出的值,来监视作为上述控制部间通信异常的通信匹配性异常。
21.根据权利要求12~20中任一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部在本系统中产生了从电源(191、291)经由上述驱动电路到达上述绕组组的驱动系统的异常、转矩传感器(94)、电流传感器(125、225)或旋转角传感器(126、226)的异常、或者作为上述控制部的异常的无法控制异常的情况下,将表示产生了上述无法控制异常的意思的信息发送至其它系统的上述控制部,并且停止本系统的驱动,
在上述其它系统异常信息中包含表示产生了上述无法控制异常的意思的信息的情况下,切换至上述单系统驱动控制模式。
22.根据权利要求12~21中任一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部在产生了间接对上述旋转电机的驱动造成影响的异常的情况下,切换至上述代替控制模式。
23.根据权利要求12~22中任一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部在由上述主控制部运算的上述指令值和由上述从控制部运算的上述指令值乖离的情况下,切换至上述独立驱动控制模式。
24.根据权利要求12~23中任一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部在上述代替控制模式、上述独立驱动控制模式或者上述单系统驱动控制模式中消除了异常的情况下,恢复至上述通常控制模式。
25.一种旋转电机控制装置,控制具备多个绕组组(180、280)的旋转电机(80)的驱动,
上述旋转电机控制装置具备:
多个驱动电路(120、220);以及
多个控制部(131~136、231~236),能够相互通信且具有向对应设置的上述驱动电路输出控制信号的信号输出部(165、265),
上述控制部包含一个主控制部(131~136)以及至少一个从控制部(231~236),
上述控制部具有协作驱动模式、独立驱动模式以及单系统驱动模式,
在上述协作驱动模式下,上述主控制部运算上述控制信号的生成所涉及的指令值,并输出基于该指令值的上述控制信号,并且上述从控制部输出基于由上述主控制部运算出的上述指令值的上述控制信号;
在上述独立驱动模式下,上述主控制部运算本系统的上述控制信号的生成所涉及的指令值,并输出基于该运算出的指令值的上述控制信号,并且上述从控制部运算本系统的上述控制信号的生成所涉及的指令值,并输出基于该运算出的指令值的上述控制信号;以及
在上述单系统驱动模式下,上述主控制部以及上述从控制部中的一部分停止上述控制信号的输出,其它上述控制部运算本系统的上述控制信号的生成所涉及的指令值,并输出基于该指令值的上述控制信号。
26.一种电动动力转向装置,具备:
权利要求1~25中任一项所述的旋转电机控制装置(10);
上述旋转电机,输出辅助转矩,该辅助转矩辅助驾驶员对转向操纵部件(91)的转向操纵;以及
动力传递部(89),将上述旋转电机的驱动力传递至驱动对象(92)。
CN201780068832.9A 2016-11-11 2017-11-09 旋转电机控制装置以及使用了该旋转电机控制装置的电动动力转向装置 Active CN110063021B (zh)

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