CN111791943A - 旋转电机控制装置和使用其的电动助力转向设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了旋转电机控制装置和使用其的电动助力转向设备。旋转电机控制装置(10)被设置成控制具有马达绕组集(180，280)的马达(80)，并且包括多个逆变器电路(120，220)和能够相互通信的多个控制电路(150，250)。逆变器电路对向马达绕组集的电流供应进行转换。控制电路包括控制相应地设置的逆变器电路的驱动器控制部(151，251)以及监视异常的异常监视器部(155，255)。异常监视器部基于多个异常信息来监视自身系统和其他系统的异常。驱动器控制部根据异常状态改变控制模式。因此，可以基于异常状态适当地控制马达的驱动。

Description

旋转电机控制装置和使用其的电动助力转向设备

技术领域

本发明涉及旋转电机控制装置和使用该旋转电机控制装置的电动助力转向设备。

背景技术

JP 2018-129996A中例举的常规旋转电机控制装置通过获取与其他系统的电源继电器有关的电源继电器信息并监视其他系统的操作状态来控制旋转电机。

常规的旋转电机控制装置基于其他系统的电源继电器信息通过监视其他系统的操作状态来确定驱动模式。在此，例如，当计算机间通信和用于监视其他系统的电源继电器信息的监视器电路两者均发生故障时，两个系统在没有协调的情况下独立地操作或停止操作。即，有可能选择了非计划的驱动模式。

发明内容

本发明的目的是提供能够适当地控制旋转电机的驱动的旋转电机控制装置以及使用该旋转电机控制装置的电动助力转向设备。

根据本发明，用于控制旋转电机的驱动的旋转电机控制装置包括多个逆变器电路和多个控制电路，逆变器电路用于对向旋转电机的电流供应进行转换。每个控制电路包括被设置成用于控制逆变器电路的驱动器控制部以及用于监视异常的异常监视器部。控制电路能够相互通信。多个逆变器电路和多个控制电路被连接成分别以组合形成多个系统。多个系统中的一个系统形成自身系统，并且多个系统中的另一个系统形成其他系统。异常监视器部基于多个异常信息来监视自身系统和其他系统的异常。驱动器控制部根据由异常监视器部确定的异常状态来改变控制模式。

附图说明

图1是示出包括根据实施方式的旋转电机控制装置的转向系统的示意性结构图；

图2是示出根据实施方式的旋转电机控制装置的剖视图；

图3是沿着图2中的线III-III截取的旋转电机的剖视图；

图4是示出根据实施方式的ECU的框图；

图5是示出根据实施方式的电源继电器的电路图；

图6是示出根据实施方式的计算机间通信故障检查处理的流程图；

图7是示出根据第一实施方式的其他系统继电器信息检查处理的流程图；

图8是示出根据实施方式的驱动模式选择处理的流程图；

图9是示出根据实施方式的驱动模式的选择的时间图；以及

图10是示出根据实施方式的驱动模式的选择的时间图。

具体实施方式

(实施方式)

图1至图10中示出了一个实施方式。如图1所示，提供了用作旋转电机控制装置的ECU(电子控制单元)10，以控制作为旋转电机的马达80的驱动，并且ECU 10与马达80一起用作用于辅助车辆的转向操作的电动助力转向设备8。

电动助力转向设备8被设置为车辆的转向系统90的一部分。除了电动助力转向设备8以外，转向系统90还包括作为转向构件的方向盘91、转向轴92、小齿轮96、齿条轴97和车轮98。

方向盘91连接至转向轴92。扭矩传感器94被设置在转向轴92上以检测转向扭矩。扭矩传感器94具有第一传感器元件(TRQ1)194和第二传感器元件(TRQ2)294。每个传感器元件能够检测其自身故障。小齿轮96被设置在转向轴92的轴向端处。小齿轮96与齿条轴97啮合。车轮98经由例如拉杆耦接在齿条轴97的两端处。

当车辆的驾驶员旋转方向盘91时，连接至方向盘91的转向轴92旋转。转向轴92的旋转运动通过小齿轮96被转换成齿条轴97的线性运动。车轮98被转向成与齿条轴97的位移量相对应的角度。

电动助力转向设备8包括马达80、减速齿轮89、ECU 10等。减速齿轮89是减少马达80的旋转并且将减少的旋转传输至转向轴92的动力传输机制。本实施方式的电动助力转向设备8是管柱助力式。可替选地，它可以为将马达80的旋转传输至齿条轴97的齿条助力式。在本实施方式中，转向轴92是驱动对象。

如图2至图4中所示，马达80输出转向操作所需的辅助扭矩中的全部或一部分。马达80由从设置为直流电源的电池101和201提供的电力驱动，以使减速齿轮89沿正向和反向方向旋转。马达80是三相无刷马达，并且具有如图2所示的转子860和定子840。

马达80具有第一马达绕组集180和第二马达绕组集280。马达绕组集180和280具有相同的电气特性，并且以彼此偏移30度的电气角度绕定子840缠绕。相应地，相电流被控制以被提供给马达绕组集180和280，使得相电流具有30度的相位差

通过优化电流供应相位差，改进了输出扭矩。另外，可以减小六阶扭矩纹波，并且可以减小噪声和振动。另外，由于通过分配电流来分配热并使热均匀，因此可以减少与温度有关的系统误差，例如每个传感器元件的检测值和扭矩，并且增加允许被提供的电流的量。

在下文中，与第一马达绕组集180的驱动控制有关的第一逆变器电路120和第一控制电路150等的组合将被称为第一系统L1，并且与第二马达绕组集280的驱动控制有关的第二逆变器电路220和第二控制电路250等的组合被称为第二系统L2。与第一系统L1有关的配置基本上用附图标记100指示，并且与第二系统L2有关的配置基本上用附图标记200指示。在第一系统L1和第二系统L2中，相同或相似的配置在最低有效两位数字中用相同的附图标记指示。对于以下所述的其他配置，术语“第一”用后缀“1”指示，并且术语“第二”用后缀“2”指示。

在图2所示的驱动装置40中，ECU 10以机械电子集成类型被一体地设置在马达80的轴向方向的一侧上。可替选地，马达80和ECU 10可以分开设置。ECU 10与轴870的轴线Ax同轴地定位在与马达80的输出轴相对的侧上。可替选地，ECU 10可以设置在马达80的输出轴侧上。通过采用机械电子集成类型，可以将ECU 10和马达80有效地布置在具有受限的安装空间的车辆中。

除了定子840和转子860之外，马达80还包括其中容纳定子840和转子860的壳体830。定子840被固定至壳体830，并且马达绕组集180和280缠绕在其上。转子860径向地设置在定子840内部，以能够相对于定子840旋转。

轴870装配在转子860中，以与转子860一体地旋转。轴870通过轴承835和836由壳体830可旋转地支承。轴870在ECU 10侧上的轴向端部从壳体830突出至ECU 10侧。磁体875设置在轴870在ECU 10侧上的轴向端处。

壳体830具有有底的柱形容器834——其具有后端框837——和设置在柱形容器834的开口侧上的前端框838。容器834和前端框838通过螺栓等彼此紧固。在后端框837中形成有导线插入孔839。连接至马达绕组集180和280的每个相的导线185和285通过导线插入孔839插入。导线185和285从导线插入孔839取出至ECU 10侧并且连接至电路板470。

除了固定至散热器465的电路板470之外，ECU 10还包括盖460和固定至盖460的散热器465。ECU 10还包括安装在电路板470上的各种电子部件等。盖460保护电子部件免受外部影响并且防止灰尘、水等进入ECU 10中。在盖460中，盖主体461以及连接器单元103和203由树脂一体地形成。可替选地，连接器单元103和203可以与盖主体461分离。连接器单元103和203的端子463经由布线(未示出)等连接至电路板470。连接器的数量和端子的数量可以对应于信号的数量等而改变。连接器单元103和203设置在驱动装置40的轴向方向的端部处，并且在与马达80相对的侧上开口。

电路板470例如是印刷电路板，并且被定位成面向后端框837。在电路板470上，第一系统L1和第二系统L2的电子部件对于每个系统被独立地安装，使得两个系统以完全冗余的配置设置。根据本实施方式，电子部件安装在一个电路板470上。可替选地，电子部件可以安装在多个电路板上。

电路板470的两个主表面中的在马达80的一侧上的一个表面被称为马达侧表面471，而与马达80相对的另一个表面被称为盖侧表面472。如图3所示，配置逆变器电路120的开关元件121、配置逆变器电路220的开关元件221、旋转角度传感器126、226、定制IC 135、235等安装在马达侧表面471上。角度传感器126和226安装在面向磁体875的位置处，以能够检测由磁体875的旋转导致的磁场的变化。

在盖侧表面472上，安装有电容器128、228、电感器129、229以及形成控制电路150、250的微型计算机。在图3中，附图标记150和250被分别分配给设置为控制电路150和250的微型计算机。电容器128和228使从图4所示的电池101和201输入的电力平滑。电容器128和228通过在其中存储电荷来辅助向马达80的电力供应。电容器128、228和电感器129、229分别配置滤波器电路，以减小从共享电池的其他装置传输的噪声，并且还减小从驱动装置40传输至共享电池的其他装置的噪声。尽管在图3中未示出，但电源继电器122、222、马达继电器125、225、电流传感器127、227等也安装在马达侧表面471或盖侧表面472上。

如图4所示，ECU 10包括逆变器电路120、220和控制电路150、250。在附图等中，控制电路被示出为微型计算机(MC)。ECU 10设置有连接器单元103和203。第一连接器单元103设置有第一电源端子(PWR1)105、第一接地端子(GND1)106、第一IG端子(IG1)107、第一通信端子(CAN1)108和第一扭矩端子(TRQ1)109。

第一电源端子105经由保险丝(未示出)连接至第一电池101。从第一电池101的正电极经由第一电源端子105提供的电力经由电源继电器122、逆变器电路120和马达继电器125提供给第一马达绕组集180。第一接地端子106连接至第一接地GND1和第一外部接地GB1，第一接地GND1为ECU 10内部的第一系统接地，第一外部接地GB1为ECU 10外部的第一系统接地。在车辆系统中，金属本体是公共接地平面。第一外部接地GB1指示接地平面上的连接点之一。第一电池101的负电极也连接至接地平面上的连接点。

第一IG端子107经由第一开关连接至第一电池101的正电极，第一开关与车辆启动开关例如点火(IG)开关一起被接通/关断控制。从第一电池101经由第一IG端子107提供的电力提供给图3所示的第一定制IC135。第一定制IC 135包括图4所示的第一驱动器电路136和第一电路电源137。第一定制IC 135还包括未示出的微计算机监视器、电流监视器放大器等。

第一通信端子108连接至第一车辆通信电路111和第一车辆通信网络(CAN)195。第一车辆通信网络195和第一控制电路150经由第一车辆通信电路111连接成使得执行发送和接收。此外，第一车辆通信网络195和第二控制电路250被连接成使得第二控制电路250仅执行接收。因此，即使第二控制电路250不能操作，第一车辆通信网络195包括第一控制电路150也不受影响。

第一扭矩端子109连接至扭矩传感器94的第一传感器元件194。第一传感器元件194的检测值经由第一扭矩端子109和第一扭矩传感器输入电路112输入至第一控制电路150。在此，第一传感器元件194和第一控制电路150被配置成使得扭矩传感器输入电路系统的故障被检测。

第二连接器单元203设置有第二电源端子(PWR2)205、第二接地端子(GND2)206、第二IG端子(IG2)207、第二通信端子(CAN2)208和第二扭矩端子(TRQ2)209。第二电源端子205经由保险丝(未示出)连接至第二电池201的正电极。从第二电池201的正电极经由第二电源端子205提供的电力经由电源继电器222、逆变器电路220和马达继电器225被提供给第二马达绕组集280。第二接地端子206连接至第二接地GND2和第二外部接地GB2，第二接地GND2为ECU 10内部的第二系统接地，第二外部接地GB2为ECU 10外部的第二系统接地。在车辆系统中，金属本体是公共接地平面。第二外部接地GB2指示接地平面上的连接点之一。第二电池201的负电极也连接至接地平面上的连接点。在此，至少不同的系统被配置成不连接至接地平面上的同一连接点。

第二IG端子207经由第二开关连接至第二电池201的正电极，第二开关与车辆的启动开关一起被接通/关断控制。从第二电池201经由第二IG端子207提供的电力被提供给图3所示的第二定制IC 235。第二定制IC 235包括第二驱动器电路236和第二电路电源237。第二定制IC 235还包括未示出的微型计算机监视器、电流监视器放大器等。

第二通信端子208连接至第二车辆通信电路211和第二车辆通信网络(CAN)295。第二车辆通信网络295和第二控制电路250经由第二车辆通信电路211连接成使得执行发送和接收。此外，第二车辆通信网络295和第一控制电路150被连接成使得在第一控制电路150处仅执行接收。因此，即使第一控制电路150不能操作，第二车辆通信网络295包括第二控制电路250也不受影响。

第二扭矩端子209连接至扭矩传感器94的第二传感器元件294。第二传感器元件294的检测值经由第二扭矩端子209和第二扭矩传感器输入电路212输入至第二控制电路250。在此，第二传感器元件294和第二控制电路250被配置成使得扭矩传感器输入电路系统的故障被检测。

在图4中，通信端子108和208分别连接至不同的车辆通信网络195和295，但是可以连接至同一车辆通信网络。关于图4中的车辆通信网络195和295，例举了CAN(控制器局部网)。然而，可以采用任何其他标准，例如CAN-FD(具有灵活数据速率的CAN)和FlexRay。

第一逆变器电路120是具有开关元件121的三相逆变器并且为第一马达绕组集180转换电力。第二逆变器电路220是具有开关元件221的三相逆变器并且为第二马达绕组集280转换电力。

第一电源继电器122设置在第一电源端子105与第一逆变器电路120之间。第一马达继电器125在第一逆变器电路120与第一马达绕组集180之间设置在每个相中。第二电源继电器222设置在第二电源端子205与第二逆变器电路220之间。第二马达继电器225在第二逆变器电路220与第二马达绕组集280之间设置在每个相中。

在本实施方式中，第一逆变器电路120和第二逆变器电路220的开关元件121和221、电源继电器122和222以及马达继电器125和225都是MOSFET，但是可替选地可以使用其他元件例如IGBT。如图5所示，在第一电源继电器122由具有寄生二极管的元件例如MOSFET配置的情况下，两个元件123和124优选地串联连接成使得寄生二极管的方向相反。尽管未示出，但是第二电源继电器222以相同的方式来配置。从而，即使当电池101和201以相反的极性方向错误地连接时，也可以防止相反的电流流动。可替选地，电源继电器122和222可以是机械继电器。

如图4所示，通过第一控制电路150控制第一开关元件121、第一电源继电器122和第一马达继电器125的接通/关断操作。通过第二控制电路250控制第二开关元件221、第二电源继电器222和第二马达继电器225的接通/关断操作。

第一角度传感器126检测马达80的旋转角度并且将检测到的角度值输出至第一控制电路150。第二角度传感器226检测马达80的旋转角度并且将检测到的角度值输出至第二控制电路250。第一角度传感器126和第一控制电路150以及第二角度传感器226和第二控制电路250被配置成使得每个角度传感器输入电路系统的故障被检测。

第一电流传感器127检测提供给第一马达绕组集180的每个相的电流。第一电流传感器127的电流检测值由定制IC 135中的放大器电路放大，并且输出至第一控制电路150。第二电流传感器227检测提供给第二马达绕组集280的每个相的电流。第二电流传感器227的电流检测值由定制IC 235中的放大器电路放大，并且输出至第二控制电路250。

第一驱动器电路136基于从第一控制电路150施加的控制信号将驱动信号输出至用于驱动第一开关元件121、第一电源继电器122和第一马达继电器125的每个元件。第二驱动器电路236基于从第二控制电路250施加的控制信号将驱动信号输出至用于驱动第二开关元件221、第二电源继电器222和第二马达继电器225的每个元件。

控制电路150和250中的每一个主要包括微型计算机等，并且尽管在附图中未示出，但是内部包括CPU、ROM、RAM、I/O、用于连接这些部件的总线等。由控制电路150和250中的每一个执行的处理可以是软件处理或者可以是硬件处理。软件处理可以通过使CPU执行程序来实现。程序可以被预先存储在存储器装置例如ROM中，即存储在计算机可读非暂态有形存储介质中。硬件处理可以通过专用的电子电路来实现。在此，第一控制电路150和第二控制电路250被配置成使得使用例如锁步双微型计算机等，并且检测它们自身的故障。

第一控制电路150包括驱动器控制部151和异常监视器部155。驱动器控制部151通过控制第一开关元件121的接通/关断操作来控制向第一马达绕组集180的电流供应。驱动器控制部151控制第一电源继电器122和第一马达继电器125的接通/关断操作。

异常监视器部155与第一定制IC 135一起监视作为其自身系统的第一系统L1的异常。当发生应当使自身系统停止的异常时，第一控制电路150关断与从第一电池101向第一绕组集180的电流供应有关的第一逆变器电路120、第一电源继电器122和第一马达继电器125中的一个或更多个。

第二控制电路250包括驱动器控制部251和异常监视器部255。驱动器控制部251通过控制第二开关元件221的接通/关断操作来控制向第二马达绕组集280的电流供应。驱动器控制部251控制第二电源继电器222和第二马达继电器225的接通/关断操作。

异常监视器部255与第二定制IC 235一起监视作为其自身系统的第二系统L2的异常。当发生应当使自身系统停止的异常时，第二控制电路250关断与从第二电池201向第二绕组集280的电流供应有关的第二逆变器电路220、第二电源继电器222和第二马达继电器225中的一个或更多个。

异常监视器部155监视与第二控制电路250的通信状态以及第二系统L2的操作状态。作为用于监视第二系统L2的操作状态的方法，异常监视器部155监视电路(例如，第二逆变器电路220、第二电源继电器222和第二马达继电器225)的至少一种状态——当检测到第二系统L2中的异常时，所述至少一种状态使自身系统停止——或者监视信号线302以检查是否已经发生紧急停止。在本实施方式中，设置了其他系统继电器监视器电路139以获取从第二驱动器电路236输出至第二电源继电器222的第二继电器栅极信号Vrg2，并且基于第二继电器栅极信号Vrg2监视第二电源继电器222的状态。在下文中，从其他系统继电器监视器电路获取的信息被称为其他系统继电器信息，基于其他系统继电器信息监视其他系统的操作状态被称为其他系统继电器监视，并且被监视的继电器被称为其他系统继电器。当在其他系统继电器应当处于接通状态的时间处获取指示其他系统继电器保持关断状态的信息时，确定其他系统继电器信息异常。

异常监视器部255监视与第二控制电路250的通信状态以及第一系统L1的操作状态。作为用于监视第一系统L1的操作状态的方法，异常监视器部255监视电路(例如，第一逆变器电路120、第一电源继电器122和第一马达继电器125)的至少一种状态——当检测到第一系统L1中的异常时，所述至少一种状态使自身系统停止——或者监视信号线301以检查是否已经发生紧急停止。在本实施方式中，设置了其他系统继电器监视器电路239以获取从第一驱动器电路136输出至第一电源继电器122的第一继电器栅极信号Vrg1，并且基于第一继电器栅极信号Vrg1监视第一电源继电器122的状态。代替继电器栅极信号，可以通过使用形成电源继电器122的两个元件123与124之间的中间电压、从控制电路150输出的继电器驱动信号或电源继电器122与逆变器电路120之间的继电器输出信号来执行其他系统监视。第一控制电路150被配置成以与上述相同的方式监视第二系统L2。

第一控制电路150和第二控制电路250通过信号线301和302连接，以能够通过计算机间通信来发送和接收信息。在信号线301中，第一控制电路150是输出侧，以及第二控制电路250是输入侧。在信号线302中，第二控制电路250是输出侧，以及第一控制电路150是输入侧。即，信号线301和302的输入和输出方向相反。

在本实施方式中，基于其他系统继电器状态和计算机间通信信息来监视其他系统的异常。另外，根据故障发生的顺序和故障检测的时间来确定异常状态并且改变马达驱动过程。在下文中，假定自身系统的微型计算机通过自身系统监视是正常的。此外，指示其他系统继电器状态的标记被称为其他系统继电器异常标记FLG_R，以及指示计算机间通信的状态的标记被称为计算机间通信状态标记FLG_M。其他系统继电器异常标记FLG_R和计算机间通信状态标记FLG_M中的每一个具有四种模式，即，指示没有异常的“正常”、指示检测到异常但没有最终确定的“检测”、指示在初始检查时已经确定故障的“初始故障”以及指示在正常操作期间确定异常的“正常时间故障”。

接下来将参照图6所示的流程图描述计算机间通信故障检查处理。由第一控制电路150和第二控制电路250以预定循环周期执行参照图6至图8描述的每个处理。每个处理的控制循环周期可以相同或不同。在此，将描述由第一控制电路150执行的处理作为示例。在这种情况下，第一系统L1是自身系统以及第二系统是其他系统。由于第二控制电路250中的处理与第一控制电路150中的处理相同，因此将通过假定第二系统L2是自身系统以及第一系统L1是其他系统来理解第二控制电路的处理。在下文中，“步骤”例如步骤S101被简单地表示为符号S。在以下描述中，驱动器控制部151、251和异常监视器部155、255是由微型计算机150、250执行的程序部。

在S101中，异常监视器部155检查是否发生了计算机间通信异常。基于通信中断、信号固定至上限值或下限值等来检查微型计算机之间的通信中的异常。在确定没有检测到计算机间通信异常的情况下(S101：否)，执行S102。在S102中，第一控制电路150重置计算机间通信错误计数器CNT_M，并且在S103中将计算机间通信状态标记FLG_M设置为“正常”。在确定检测到计算机间通信异常的情况下(S101：是)，执行S104。

在S104中，异常监视器部155将计算机间通信状态标记FLG_M设置为指示“在检测中”的“检测”，并且使计算机间通信异常计数器CNT_M递增。在S105中，异常监视器部155检查计算机间通信异常计数器CNT_M是否大于计算机间通信异常最终阈值M_th。当确定计算机间通信异常计数器CNT_M等于或小于计算机间通信异常最终阈值M_th时(S105：否)，处理返回至S101。当确定计算机间通信异常计数器CNT_M大于计算机间通信异常最终阈值M_th时(S105：是)，执行S106。

在S106中，异常监视器部155检查是否正在执行初始检查。例如当车辆的启动开关例如点火开关接通时，在马达80的驱动控制开始之前执行初始检查。当确定正在执行初始检查时(S106：是)，执行S107，并且计算机间通信状态标记FLG_M被设置为“初始故障”。当确定没有正在执行初始检查时(S106：否)，执行S108。计算机间通信状态标记FLG_M被设置为“正常时间故障”。

接下来将参照图7所示的流程图描述其他系统继电器信息检查处理。在S201中，异常监视器部155检查是否检测到其他系统继电器信息的异常。例如，当作为其他系统继电器信息被获取的电压在预定正常范围之外时，确定其他系统继电器信息异常。当确定在其他系统L2中没有检测到异常时(S201：否)，执行S202。在S202中，异常监视器部155重置其他系统继电器异常计数器CNT_R，并且将其他系统继电器异常标记设置为“正常”。当确定检测到其他系统继电器信息的异常时(S201：是)，执行S204。

在S204中，异常监视器部155将其他系统继电器异常标记FLG_R设置为“检测”，并且使其他系统继电器异常计数器CNT_R递增。在S205中，异常监视器部155检查其他系统继电器异常计数器CNT_R是否大于其他系统继电器异常确定阈值R_th。当确定其他系统继电器异常计数器CNT_R等于或小于其他系统继电器异常确定阈值R_th时(S205：否)，处理返回至S201。当确定其他系统继电器异常计数器CNT_R大于其他系统继电器异常确定阈值R_th时(S205：是)，执行S206。

在S206中，类似于S106，异常监视器部155检查是否正在执行初始检查。当确定正在执行初始检查时(S206：是)，执行S207，并且其他系统继电器异常标记FLG_R被设置为“初始故障”。当确定没有正在执行初始检查时(S206：否)，执行S208，并且其他系统继电器异常标记FLG_R被设置为“正常时间故障”。

接下来将参照图8的流程图描述驱动模式选择处理。在马达80的驱动控制期间，以预定循环周期执行该处理。当控制正常时，电源继电器122和222处于接通状态。在此，假定自身系统是第一系统L1，并且第一系统L1的驱动系统和控制电路150是正常的。在图8中，每个标记的初始故障被描述为“初始”，以及正常时间故障被描述为“正常时间”。

在S301中，异常监视器部155检查其他系统继电器异常标记FLG_R是否是初始故障。当确定其他系统继电器异常标记FLG_R是初始故障时(S301：是)，执行S302，并且确定其他系统继电器监视器电路139异常。驱动器控制部151停止使用自身系统对马达80进行的驱动控制。在下文中，停止使用自身系统进行的控制被称为“自身系统控制停止”。当确定其他系统继电器异常标记FLG_R不是初始故障时(S301：否)，执行S303。

在S303中，异常监视器部155确定计算机间通信状态标记FLG_M是否是初始故障。当确定计算机间通信状态标记FLG_M是初始故障时(S303：是)，执行S304，并且确定为计算机间通信异常。驱动器控制部151通过不使用第二系统L2的信息的独立驱动来控制马达80的驱动。当确定计算机间通信状态标记FLG_M不是初始故障时(S303：否)，执行S305。

在S305中，异常监视器部155检查计算机间通信状态标记FLG_M是否是正常时间故障。当确定计算机间通信状态标记FLG_M不是正常时间故障时(S305：否)，执行S311。当确定计算机间通信状态标记FLG_M是正常时间故障时(S305：是)，执行S306。

在S306中，异常监视器部155检查设置计算机间通信状态标记FLG_M的正常时间故障的时间和设置其他系统继电器异常标记FLG_R的正常时间故障的时间是否同时。在此，“同时”意指当第二控制电路250的异常发生时与计算机间通信停止的时间和电源继电器222关断的时间之间的差相对应的时间差小并且可容许。

当确定同时设置了计算机间通信状态标记FLG_M的正常时间故障和其他系统继电器异常标记FLG_R的正常时间故障时(S306：是)，执行S307。在S307中，异常监视器部155确定已经同时发生通信异常和其他系统停止，并且其他系统停止是由第二控制电路250等的异常导致的。驱动器控制部151通过由自身系统控制向马达绕组集180的电流供应来执行用于驱动马达80的单系统驱动。在单系统驱动中，一个系统可以由其他系统以与独立驱动相同的方式简单地停止和控制，或者可以增加增益和额定功率以补偿停止的系统的输出。

当确定没有同时设置计算机间通信状态标记FLG_M的正常时间故障和其他系统继电器异常标记FLG_R的正常时间故障时(S306：否)，执行S308。注意，当在设置计算机间通信状态标记FLG_M的正常时间故障之前设置其他系统继电器异常标记FLG_R的正常时间故障时，以及当未设置其他系统继电器异常标记FLG_R时，在S306中作出否定确定否。

在S308中，异常监视器部155基于其他系统继电器信息来检查其他系统继电器是否关断。当确定其他系统继电器关断时(S308：是)，执行S309。当确定其他系统继电器接通时(S308：否)，执行S310。

在S309中，由于生成计算机间通信异常的时间与关断其他系统继电器的时间不同，因此异常监视器部155确定已经发生双重故障。驱动器控制部151和251停止驱动马达80。在S310中，异常监视器部155确定已经发生计算机间通信异常。驱动器控制部151通过独立驱动来控制马达80的驱动。

当确定在计算机间通信中没有发生初始异常并且计算机间通信状态标记FLG_M不是正常时间故障时(S305：否)，执行S311。在S311中，异常监视器部155基于其他系统继电器信息来检查其他系统继电器是否关断。当确定其他系统继电器处于接通状态时(S311：否)，执行S315，并且ECU 10被确定为正常。驱动器控制部151通过正常控制来控制马达80的驱动。正常控制是使用通过第一控制电路150与第二控制电路250之间的通信所共享的信息进行的协调控制。当确定其他系统继电器处于关断状态时(S311：是)，执行S312。

在S312中，由于计算机间通信为正常，因此异常监视器部155基于关于计算机间通信的信息来检查其他系统的驱动是否停止。当确定第二系统的驱动停止时(S312：是)，执行S313。当确定其他系统的驱动没有停止时(S312：否)，执行S314。

在S313中，异常监视器部155确定由于其他系统中的一些异常而导致的其他系统停止。驱动器控制部151通过由自身系统控制向马达绕组集180的电流供应来执行用于驱动马达80的单系统驱动。

在S314中，由于即使其他系统正在被驱动也基于其他系统继电器信息检测到其他系统继电器的关断状态，因此异常监视器部155确定其他系统继电器监视器电路139的异常。即使其他系统继电器监视器电路139为异常，也不存在对马达80的驱动控制的影响，因此驱动器控制部151继续正常控制。另外，异常监视器部155将其他系统继电器异常标记FLG_R设置为正常时间故障。

将参照图9和图10的时间图来描述本实施方式中的驱动模式的选择。在图9和图10中，水平轴指示时间，计算机间通信状态标记FLG_M在上行中示出，以及其他系统继电器异常标记FLG_R在下行中示出。

如图9所示，由于计算机间通信状态标记FLG_M和其他系统继电器异常标记FLG_R在时间x11之前两者均为正常，因此马达80由两个系统L1和L2使用通过计算机间通信所共享的信息通过协调控制来驱动。

在时间x11处，计算机间通信状态标记FLG_M变为正常时间故障。此时，由于其他系统继电器异常标记FLG_R保持为正常，因此确定存在计算机间通信异常。此时，即使当计算机间通信为异常时，两个系统的驱动系统中也不存在异常。因此，马达80由两个系统通过独立驱动来驱动。

当在计算机间通信状态标记FLG_M已经变为正常时间故障之后其他系统继电器异常标记FLG_R在时间x12处变为正常时间故障时，除计算机间通信异常之外，在其他系统中也存在另一异常。在这种情况下，确定存在双重故障。在双重故障的情况下，停止马达80的驱动并且停止系统操作，使得防止意外地产生三个或更多个故障的发生。

在图10所示的示例中，由于计算机间通信状态标记FLG_M和其他系统继电器异常标记FLG_R在时间x21之前两者均为正常，因此在时间x21之前马达80由两个系统使用通过计算机间通信所共享的信息通过协调控制来驱动。

在时间x21处，计算机间通信状态标记FLG_M和其他系统继电器异常标记FLG_R同时为正常时间故障。在这种情况下，由于可以确定由于微型计算机的异常而导致其他系统的驱动被停止以及计算机间通信被停止，因此马达80由正常的一个系统来驱动。

在本实施方式中，通过如下方式来适当地确定其他系统的状态：通过计算机间通信监视其他系统的状态以及通过其他系统继电器信息进行监视。此外，通过考虑故障是在初始时间已经存在的初始时间故障还是在正常控制期间发生的正常时间故障以及故障发生的时间来更适当地确定故障状态。从而，可以选择根据故障状态的适当的控制。此外，可以防止非计划的控制状态，例如由于故障状态的错误确定而导致的两个系统的停止或者由于两个系统中的输出增加而导致的过多输出。

如上所述，根据本实施方式的ECU 10被配置成控制包括马达绕组集180和280的马达80的驱动，并且包括多个逆变器电路120和220以及能够相互通信的多个控制电路150和250。逆变器电路120和220对向马达绕组集180和280的电流供应进行转换。控制电路150和250包括控制相应地设置的逆变器电路120和220的驱动器控制部以及监视异常的异常监视器部155和255。

包括分别对应于控制电路150和250设置的逆变器电路120和220的部件的组合形成两个系统。系统中与其自身控制电路有关的一个系统被称为自身系统，以及系统中与其他控制电路有关的其他系统被称为其他系统。异常监视器部155和255基于多个异常信息监视自身系统和其他系统的异常。驱动器控制部151和251根据确定的异常状态改变控制模式。以这种方式，可以基于异常状态适当地控制马达80的驱动。

在每个系统中，设置了当自身系统中发生异常时关断向马达绕组集180、280的电力供应的电源继电器122、222以及将其他系统的电源继电器的状态输出至控制电路150、250的其他系统继电器监视器电路139、239。即，当第一系统L1中发生异常时，第一控制电路150关断电源继电器122，以及当第二系统L2中发生异常时，第二控制电路250关断电源继电器222。第一控制电路150从其他系统继电器监视器电路139获取电源继电器222的状态，以及第二控制电路250从其他系统继电器监视器电路239获取电源继电器122的状态。异常信息包括与控制电路150与250之间的通信状态有关的通信异常信息和与其他系统继电器的状态有关的其他系统继电器信息。通过组合通信异常信息和其他系统继电器信息，可以适当地确定异常状态。

异常监视器部155和255根据控制电路150与250之间的通信变为异常的时间以及其他系统继电器信息变为异常的时间来改变控制模式。通过增加异常检测时间，可以确定异常状态并且因此可以选择适当的控制模式。

当在马达80的驱动期间同时检测到控制电路150与250之间的通信异常和其他系统继电器的异常时，异常被标识为其他系统的控制电路的异常。此时，停止通过其他系统进行的控制，并且自身系统对马达80的驱动继续。此外，当在不同时间处检测到控制电路150与250之间的通信异常以及其他系统继电器的异常时，确定多个位置处于故障并且停止马达80的驱动。因此，可以适当地确定控制电路150、250本身在多个位置处是否存在异常。因此，可以防止操作的非计划的转变，例如在马达80仍处于可控制状态的状态下在任一系统中停止马达80的驱动，以及防止由于其他系统的状态的错误识别而导致的不必要的输出增加。另外，当发生重复故障时系统被停止。因此，可以防止意外的故障，例如另外的重复故障。

当在马达80的驱动期间控制电路150与250之间的通信为正常并且其他系统继电器为正常时，其他系统被确定为正常。在这种情况下，在使用通过控制电路150与250之间的通信所共享的信息的同时，由多个系统通过协调控制来驱动马达80。在协调控制中，信息的至少一部分——例如与电流控制有关的命令值或限制值、电流检测值等——被多个系统共享并且共同使用。当控制电路150与250之间的通信为异常并且其他系统继电器为正常时，确定通信为异常。在这种情况下，马达80的驱动由多个系统在不使用其他系统中提供的信息的情况下控制。从而，即使当通信为异常时，只要每个系统中的驱动系统为正常，马达80的驱动就能够在不减少输出的情况下继续。

当在马达80的驱动期间控制电路150与250之间的通信为正常并且在通过其他系统进行的驱动期间基于通过通信所获取的信息检测到其他系统继电器信息中的异常时，其他系统继电器监视器电路139、239被确定为异常，并且停止通过自身系统进行的控制。在其他系统不能被监视的状态下，可以通过停止控制来防止转变至非计划的状态。

当在启动马达80的驱动之前的初始检查中其他系统继电器信息为异常时，确定其他系统继电器监视器电路139、239为异常。在这种情况下，禁止通过自身系统进行的控制，并且马达80由其他系统驱动。当在初始检查中控制电路150与250之间的通信为异常时，马达80的驱动由多个系统在不使用从其他系统提供的信息的情况下独立地控制。因此，可以通过基于故障是在马达的驱动期间发生还是在初始时间已经存在对异常状态进行分类来适当地改变马达控制操作。

电动助力转向设备8包括ECU 10和马达80。由于控制电路150和250具有上述配置，因此即使当与马达80的驱动控制有关的配置的一部分中发生异常时，也能够继续适当地驱动马达80。另外，由于ECU 10以及控制电路150和250应用于电动助力转向设备8，因此即使当与马达80的驱动控制有关的配置的一部分中发生异常时，也继续适当地辅助转向操作。

在本实施方式中，ECU 10是旋转电机控制装置，马达80是旋转电机，电源继电器122和222是关断单元，以及其他系统继电器监视器电路139和239是其他系统关断单元监视器电路。其他系统继电器信息是其他系统关断单元信息。如上所述，关断单元可以是逆变器120和220、电源继电器122和222以及马达继电器125和225中的至少一个。在第一控制电路150中，第二电源继电器222是其他系统关断单元。在第二控制电路250中，第一电源继电器122是其他系统关断单元。控制模式包括协调控制、独立控制、单系统控制、驱动停止等。

(其他实施方式)

在上面的实施方式中，异常信息包括通信异常信息和其他系统关断单元信息。作为其他实施方式，异常信息可以包括除通信异常信息和其他系统关断单元信息以外的信息。

在上面的实施方式中，设置了两个马达绕组集、两个逆变器电路和两个控制电路。作为其他实施方式，三个或更多个系统可以分别设置有三个或更多个绕组集、驱动电路和控制电路。另外，多个部件可以以如下方式设置在每个系统中，该方式使得多个控制电路设置在一个系统中，或者为一个控制电路设置多个驱动器电路和多个绕组集。此外，可以为多个逆变器电路设置一组马达绕组集。

在上面的实施方式中，旋转电机是三相无刷马达。作为其他实施方式，旋转电机不限于无刷马达，并且可以是任何类型的马达。旋转电机不限于马达，并且可以是发电机，或者可以是具有马达和发电机二者的功能的马达发电机。在上面的实施方式中，控制单元应用于电动助力转向设备。作为其他实施方式，旋转电机控制装置可以应用于除电动助力转向设备以外的装置。

本发明中描述的控制单元和方法可以由配置有存储器和处理器的专用计算机实现，处理器被编程为执行以存储器的计算机程序实施的一个或更多个特定功能。可替选地，本发明中描述的控制单元及其方法可以由被配置为具有一个或更多个专用硬件逻辑电路的处理器的专用计算机来实现。可替选地，本发明中描述的控制单元和方法可以由一个或更多个专用计算机来实现，一个或更多个专用计算机被配置为被编程为执行一个或更多个功能的处理器和存储器的组合以及被配置为配置有一个或更多个硬件逻辑电路的处理器。计算机程序可以作为要由计算机执行的指令而被存储在有形非暂态计算机可读介质中。本发明不限于上面的实施方式，并且在不脱离本发明的精神的情况下可以实现各种修改。

Claims (10)

1.一种用于控制旋转电机(80)的驱动的旋转电机控制装置，所述旋转电机控制装置包括：

多个逆变器电路(120，220)，所述多个逆变器电路(120，220)用于对向所述旋转电机的电流供应进行转换；以及

多个控制电路(150，250)，每个控制电路包括被设置成用于控制逆变器电路的驱动器控制部(151，251)以及用于监视异常的异常监视器部(155，255)，所述控制电路能够相互通信，其中：

所述多个逆变器电路和所述多个控制电路被连接成分别以组合形成多个系统，所述多个系统中的一个系统形成自身系统，并且所述多个系统中的另一个系统形成其他系统，

所述异常监视器部基于多个异常信息来监视所述自身系统和所述其他系统的异常，以及

所述驱动器控制部根据由所述异常监视器部确定的异常状态来改变控制模式。

2.根据权利要求1所述的旋转电机控制装置，其中：

所述多个系统中的每一个包括关断单元(122，222)和其他系统关断监视器单元监视器电路(139、239)，所述关断单元(122，222)在所述自身系统中发生异常时关断向所述旋转电机的电流供应，所述其他系统关断监视器单元监视器电路(139、239)输出所述其他系统的其他系统关断单元的操作状态；以及

所述异常信息包括与所述控制电路之间的通信的状态有关的通信异常信息以及与所述其他系统关断单元的操作状态有关的其他系统关断单元信息。

3.根据权利要求2所述的旋转电机控制装置，其中：

所述异常监视器部根据所述控制电路之间的通信的异常的发生时间和所述其他系统关断单元信息的异常的发生时间来改变所述控制模式。

4.根据权利要求3所述的旋转电机控制装置，其中：

当在所述旋转电机的驱动期间同时检测到所述控制电路之间的通信的异常和所述其他系统关断单元的异常时，所述自身系统继续控制所述旋转电机的驱动并且所述其他系统停止控制所述旋转电机的驱动；以及

当在所述旋转电机的驱动期间在不同时间检测到所述控制电路之间的通信的异常和所述其他系统关断单元的异常时，停止所述旋转电机的驱动。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的旋转电机控制装置，其中：

当所述控制电路之间的通信为正常并且所述其他系统关断单元为正常时，所述旋转电机由所述多个系统使用所述多个控制电路共享的信息通过协调控制来驱动，以及

当所述控制电路之间的通信为异常并且所述其他系统关断单元为正常时，所述旋转电机由所述多个系统在不使用所述其他系统的信息的情况下通过独立控制来驱动。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的旋转电机控制装置，其中：

当在所述控制电路之间的通信为正常并且所述旋转电机正由所述其他系统驱动的状态下使用通过所述控制电路之间的通信所获取的信息检测到所述其他系统关断单元信息的异常时，所述其他系统关断单元监视器电路被确定为异常。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的旋转电机控制装置，其中：

当在启动所述旋转电机的驱动之前所执行的初始检查时所述其他系统关断单元信息为异常时，所述其他系统关断单元监视器电路被确定为异常，并且所述旋转电机由所述其他系统驱动，同时禁止通过所述自身系统进行的控制。

8.根据权利要求2至4中任一项所述的旋转电机控制装置，其中：

当在启动所述旋转电机的驱动之前所执行的初始检查时所述控制电路之间的通信为异常时，所述旋转电机由所述多个系统在不使用所述其他系统的信息的情况下通过独立控制来驱动。

9.一种电动助力转向设备，包括：

马达；以及

根据权利要求2至4中任一项所述的旋转电机控制装置，

其中，所述旋转电机控制装置被配置成：即使当旋转电机的驱动控制的配置的一部分中发生异常时，也继续由所述马达进行转向辅助操作。

10.根据权利要求9所述的电动助力转向设备，其中：

控制电路中的每一个是被配置成执行控制逆变器电路的处理和监视异常的处理的微型计算机，其中：

监视自身系统和其他系统的异常的处理基于多个异常信息，以及

控制逆变器电路的处理根据由监视异常的处理所确定的异常状态来改变控制模式。

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