CN116073731A - 电动机控制装置、电动助力转向用电动机控制系统及操舵致动器系统 - Google Patents

电动机控制装置、电动助力转向用电动机控制系统及操舵致动器系统 Download PDF

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CN116073731A CN202111293398.9A CN202111293398A CN116073731A CN 116073731 A CN116073731 A CN 116073731A CN 202111293398 A CN202111293398 A CN 202111293398A CN 116073731 A CN116073731 A CN 116073731A
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Abstract

本发明涉及一种电动机控制装置，包括至少包含第一控制单元和第二控制单元的多个控制单元，还包括：一端与第一电源相连接，另一端连接至第一控制单元的第一点火电压检测端的点火开关，第一控制单元在第一点火电压检测端的电压为第一规定值以上时判断所述点火开关导通；以及绝缘单元，该绝缘单元具有：与所述点火开关的另一端相连接的第一输入端；与第二电源相连接的第二输入端；以及输出端，该输出端连接至第二控制单元的第二点火电压检测端，在第一输入端的电压大于或等于预先设定的阈值时，输出第二输入端的电压，第二控制单元在第二点火电压检测端的电压为第二规定值以上时判断点火开关导通，第一输入端与第二输入端、输出端电绝缘。

Description

电动机控制装置、电动助力转向用电动机控制系统及操舵致动器系统
技术领域
本发明涉及例如由多个控制单元构成的具有冗余结构的电动机控制装置、电动助力转向用电动机控制系统及操舵致动器系统。
背景技术
近年来，在自动驾驶车辆中执行自动行驶和自动转向。因此需要提高在自动转向中的安全性，即使部分发生故障也不会有发生危险的情况，并能够安全地继续自动转向。由此，在自动转向系统中，需要包括冗余结构的电动机和用于驱动控制该电动机的冗余结构的控制装置，以确保安全性。在冗余结构的控制装置(ECU)的电路基板上采用光电耦合器来使冗余结构之间电绝缘。
在上述采用由被电绝缘的两个系统构成的冗余结构的电动机控制装置中，如果比较两个系统的点火电压值，则在直接输入有点火电压的第一系统和将来自光电耦合器的输出设为点火电压的第二系统中，存在IG(点火)电压值不同的问题。由于两个系统中的彼此的IG电压值不同，所以控制动作也不同，会导致不能进行正确的点火开关(IG-SW)的通断判定。另外，在经由与授受车辆的各种信息的车载网络(CAN)连接的CAN信号线的CAN诊断是在假设点火电压为正常的情况下来进行的。因此，当两个冗余系统之间点火电压不同的情况下，不能进行正确的CAN诊断，存在对CAN信号线的误诊断的问题。
因此，已知有一种电动机控制装置，为了能够正确地判断基于将从光电耦合器的输出设为点火电压值的第二系统的点火开关的通断状态，设置有第二电池电压检测单元以及点火电压值运算单元，并基于从光耦合器输出的输出电压值以及由第二电池电压检测单元所检测到的电池的电压值，通过点火电压值运算单元运算出控制系统的点火电压值，从而来判断基于第二系统的点火开关的通断状态。
现有专利文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2020-167831
发明内容
发明所要解决的技术问题
在现有技术中，需要基于从光耦合器输出的输出电压值以及第二系统的电池电压值来运算第二系统的点火电压值，因此，存在校正所需的电路元器件多且成本高的问题。
本发明是为了解决上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种电动机控制装置、电动助力转向控制系统、以及操舵致动器系统，能够无需另外设置校正所需的电路元器件，并且能够以简单的控制来判断点火开关的通断状态，进而实现低成本化、小型化。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电动机控制装置，该电动机控制装置用于驱动电动机，包括至少包含第一控制单元和第二控制单元的多个控制单元，所述电动机控制装置的特征在于，还包括：
点火开关，该点火开关的一端与第一电源相连接，另一端连接至所述第一控制单元的第一点火电压检测端，所述第一控制单元在所述第一点火电压检测端的电压为第一规定值以上时判断所述点火开关导通；以及
绝缘单元，该绝缘单元具有：
第一输入端，该第一输入端与所述点火开关的另一端相连接；
第二输入端，该第二输入端与第二电源相连接；以及
输出端，该输出端连接至所述第二控制单元的第二点火电压检测端，在所述第一输入端的电压大于或等于预先设定的阈值时，输出所述第二输入端的电压，所述第二控制单元在所述第二点火电压检测端的电压为第二规定值以上时判断所述点火开关导通，
所述第一输入端与所述第二输入端、所述输出端电绝缘。
由此，通过将第一电源的电压仅作为使绝缘单元33导通的高电平信号(即导通信号)，来使第二电源的电压直接输入到第二控制单元，从而第二控制单元所检测的电压值仅与第二电源的电压有关，而与第一电源的电压大小无关，从而无需另外设置电路元器件以校正从绝缘单元输出的基于第一电源的电压。
此外，由于仅将第一点火电压检测端的电压和第二点火电压检测端的电压与第一规定值和第二规定值相比较来判断点火开关的通断状态，因此，只要所检测到的点火电压检测端的电压分别为所设置的第一规定值、第二规定值以上，就能够使第一控制单元和第二控制单元以简单的控制几乎同时地来判断点火开关的通断状态，因此，能够实现低成本化、小型化。
另外，优选为所述电动机控制装置的所述绝缘单元包括发光元件和光敏元件，所述发光元件的一端与所述第一输入端相连接，另一端接地，发光元件在所述第一输入端的电压大于或等于预先设定的阈值时发光，所述光敏元件的一端与所述第二输入端连接，另一端与所述输出端连接，并且具有接收所述发光元件发出的光的光接收端，在所述光接收端接收到所述发光元件发出的光时，所述光敏元件的一端的电压从所述光敏元件的另一端输出。
根据上述电动机控制装置，通过采用发光元件与光敏元件来对第一控制单元和第二控制单元进行电绝缘，因此能够通过电→光→电的转换来传输电信号。
另外，优选为所述发光元件是发光二极管，所述光敏元件是光敏晶体管。
根据上述电动机控制装置，通过采用发光二极管与光敏晶体管来对第一控制单元和第二控制单元进行电绝缘，因此能够通过电→光→电的转换来传输电信号。
另外，优选为所述第一规定值和所述第二规定值相等。
根据上述电动机控制装置，通过设第一规定值和第二规定值相等，能够进一步以简单的控制来判断点火开关的通断状态，进而实现低成本化、小型化。
另外，优选为所述电动机控制装置还包括CAN诊断部，该CAN诊断部对基于CAN通信的接收数据进行诊断，所述CAN诊断部基于所述第一点火电压检测端的电压以及所述第二点火电压检测端的电压，诊断多个所述控制单元是否为正常。
根据上述电动机控制装置，能够通过CAN通信对多个系统以简单高效的方式进行诊断，实现低成本化、小型化。
另外，优选为在所述第一点火电压检测端的电压为所述第一规定值以上，并且所述第二点火电压检测端的电压为所述第二规定值以上时，该CAN诊断部诊断为多个所述控制单元为正常，在通过所述CAN诊断部诊断为多个所述控制单元为正常的情况下，继续所述第一控制单元和所述第二控制单元对所述电动机的驱动。
根据上述电动机控制装置，能够简单地基于多个控制单元的点火电压值来诊断多个控制单元是否为正常，从而能够以简单高效的方式进行诊断。
另外，优选为在所述第一点火电压检测端的电压小于所述第一规定值，并且所述第二点火电压检测端的电压小于所述第二规定值时，所述CAN诊断部诊断为停止电动机的驱动，在通过所述CAN诊断部诊断为停止电动机的驱动的情况下，所述第一控制单元和所述第二控制单元停止对所述电动机的驱动。
根据上述电动机控制装置，能够简单地基于多个控制单元的点火电压值来诊断为停止电动机的驱动，从而能够以简单高效的方式进行CAN诊断。
另外，优选为在所述第一点火电压检测端的电压为所述第一规定值以上，并且所述第二点火电压检测端的电压小于所述第二规定值时，所述CAN诊断部诊断为多个所述控制单元为异常，
在通过所述CAN诊断部诊断为多个所述控制单元为异常的情况下，所述第二控制单元停止对所述电动机的驱动，并且所述第一控制单元继续对所述电动机的驱动。
根据上述电动机控制装置，能够简单地基于多个控制单元的点火电压值来诊断多个控制单元是否异常动作，从而能够以简单高效的方式进行CAN诊断。
另外，在所述第一点火电压检测端的电压小于所述第一规定值，并且所述第二点火电压检测端的电压为所述第二规定值以上时，所述CAN诊断部诊断为多个所述控制单元为异常，
在通过所述CAN诊断部诊断为多个所述控制单元为异常的情况下，所述第一控制单元停止对所述电动机的驱动，并且所述第二控制单元继续对所述电动机的驱动。
根据上述电动机控制装置，能够简单地基于多个控制单元的点火电压值来诊断多个控制单元是否异常动作，从而能够以简单高效的方式进行CAN诊断。
本发明提供一种电动助力转向用电动机控制系统，其特征在于，包括：电动机；如权利要求1-11中任一项的电动机控制装置，所述电动机控制装置用于驱动所述电动机；以及方向盘，该方向盘的操作由所述电动机进行辅助。
本发明提供一种操舵致动器系统，利用操舵致动器使电动液压助力转向装置进行动作，所述操舵致动器系统的特征在于，包括：如权利要求1-9中任一项的电动机控制装置，所述电动机控制装置用于驱动所述操舵致动器。
根据上述电动助力转向用电动机控制系统或操舵致动器系统，无需另外设置校正所需的电路元器件，并且能够以简单的控制来判断点火开关的通断状态，进而实现低成本化、小型化，并能够以简单高效的方式进行CAN诊断。
发明效果
根据本发明的电动机控制装置、电动助力转向控制系统、电动操舵致动器系统，能够无需另外设置校正所需的电路元器件，并且能够以简单的控制来判断点火开关的通断状态，进而实现低成本化、小型化。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置的简要结构图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置中的绝缘单元的具体结构图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置的点火开关的通断的判定处理的流程图。
图4是表示包含本发明的实施方式所涉及的用于电动助力转向用的电动机控制装置在内的电动助力转向系统的图。
图5是表示本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置的具体实施例的结构的图。
图6是表示本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置的具体实施例的CAN诊断的流程图。
图7是表示包含本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置在内的操舵致动器系统的图。
具体实施方式
以下，参照图1和图2对本发明的实施方式详细进行说明。图1是表示本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置的简要结构图。图2是本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置中的绝缘单元33的具体结构图。此外，在各图中对相同或相当的部件、部位标注相同标号来进行说明。
如图1所示，本发明的电动机控制装置包括第一控制单元11和第二控制单元12，各个控制单元设有点火电压检测端IG_AD_1a、IG_AD_1b。其中，点火电压检测端IG_AD_1a相当于权利要求中的第一点火电压检测端，点火电压检测端IG_AD_1b相当于权利要求中的第二点火电压检测端。点火电压检测端IG_AD_1a与图1中的点火开关IG-SW相连接，用于检测点火开关IG-SW与该点火电压检测端IG_AD_1a相连接的一端的电压。点火电压检测端IG_AD_1b与图1中的绝缘单元33的输出端out相连接，用于检测绝缘单元33的输出端out的电压。此处，示出了电动机控制装置包括两个控制单元的示例，控制单元也可以为多个。
本发明的实施方式中，点火开关IG-SW的一端与第一电源B1相连接，点火开关IG-SW的另一端除了与第一控制单元11连接以外，还与绝缘单元33的第一输入端in_1连接。
绝缘单元33设置在第一控制单元11与第二控制单元12之间，对第一控制单元11和第二控制单元12起到电绝缘的作用。如图1所示，绝缘单元33具有第一输入端in_1、第二输入端in_2以及输出端out。第一输入端in_1与点火开关IG-SW相连接，当点火开关IG-SW导通时，输入来自第一电源B1的电压。第二输入端in_2与第二电源B2相连接，输出端out与第二控制单元12的点火电压检测端IG_AD_1b相连接。下面结合图2具体说明绝缘单元33的动作。
如图2所示，绝缘单元33例如是一种光电耦合器，例如是利用作为发光元件的发光二极管和作为光敏元件的光敏晶体管的光电晶体管。绝缘单元33利用发光元件和光敏元件，中间通过电→光→电的转换来传输电信号。
更具体地，光电晶体管中的发光二极管D的阳极A作为绝缘单元33的第一输入端in_1，与点火开关IG-SW的另一端相连接，当点火开关IG-SW导通，输入经由点火开关IG-SW的来自第一电源B1的电压。上述发光二极管D的阴极K与接地GND连接。
当第一电源B1的电压为发光二极管的导通电压以上时，发光二极管导通而发光。
此外，将光电晶体管中的光敏晶体管Q的集电极C作为绝缘单元33的第二输入端in_2，与第二电源B2连接，输入来自第二电源B2的电压。光敏晶体管Q的发射极E作为绝缘单元33的输出端out连接到第二控制单元12的点火电压检测端IG_AD_1b。光敏晶体管Q的基极B能接受光照。
当上述发光二极管D导通发光时，上述光敏晶体管Q的基极B接受来自该发光二极管D的光照，从而光敏晶体管Q的集电极C和发射极E导通，因此，输入到光敏晶体管Q的集电极C的来自第二电源B2的第二输入端的电压从光敏晶体管Q的发射极E输出。
由于发光二极管D与光敏晶体管Q之间通过光来传递信号，没有电的直接连接，从而能够起到在电气上绝缘的作用。即，发光二极管D的阳极A即第一输入端in_1与光敏晶体管Q的集电极C即第二输入端in_2之间电绝缘，并且发光二极管D的阳极A即第一输入端in_1与光敏晶体管Q的发射极E即输出端out电绝缘。
另外，由于第二控制单元12的点火电压检测端IG_AD_1b是直接输入第二电源B2的电压而不是如参考文献1中所述那样输入经由点火开关IG-SW、绝缘单元33输出后的来自第一电源B1的电压，因此无需另外设置电压检测装置来对所输入的电压进行检测并校正，因此能够使电动机控制装置小型化、低成本化。
上述本发明的绝缘单元33优选具有由发光二极管D和光敏晶体管Q组成的光电晶体管。作为发光元件，一般优选发光二极管，而作为光敏元件还可以采用具有光敏功能的光电继电器(photo Rrelay)、达灵顿晶体管(Darlington transistor)、三端双向可控硅开关元件(Triac)、光电管(photovoltaic)、半导体闸流管(thyristor)等。
此外，上述中的第一电源B1通常与外部车用电池BT相连接，第一电源B1的电压即为上述电池BT的电池电压。上述中的第二电源B2通常与外部车用电池BT相连接，也可以另外设置电池作为第二电源B2，当第二电源B2与电池BT相连接时，第二电源的电压即为上述电池BT的电池电压，当第二电源B2与另外设置的电池相连接时，第二电源的电压即为另外设置的电池的电压。
以上，参照图2对绝缘单元33的具体结构进行了说明。返回图1，对本发明的实施方式的具体动作进行说明。
如图1所示，第一控制单元11的点火电压检测端IG_AD_1a对所输入的电压进行检测，当检测到点火电压检测端IG_AD_1a的电压为预先设置的第一规定值以上时，第一控制单元11判断出点火开关IG-SW导通，所输入的电压是来自第一电源B1的电压。
接着，输入到绝缘单元33的第一输入端in_1的来自第一电源B1的电压为发光二极管D的导通电压以上时，发光二极管D导通并发光。此时，光敏晶体管Q的基极B接受来自发光二极管D的光照，从而使得光敏晶体管Q导通，第二电源B2的电压从绝缘单元33的第二输入端in_2输入，并从输出端out直接输出至第二控制单元12的第二点火电压检测端IG_AD_1b。
点火电压检测端IG_AD_1b对所输入的来自第二电源B2的第二输入端in_2的电压进行检测，当检测到该第二输入端in_2的电压为预先设置的第二规定值以上时，第二控制单元12与第一控制单元11几乎同时地判断出所述点火开关IG-SW导通。
此处，设置了第一规定值和第二规定值，优选第一规定值和上述第二规定值相等，但也可以是不相等的。此外，与外部电池相连接的第一电源B1的电压通常比发光二极管D的导通电压要大，因此在没有特别说明的情况下，当绝缘单元33的第一输入端in_1输入有第一电源B1的电压时，即可以视为发光二极管D导通。此外，第一规定值设为大于发光二极管D的导通电压。第一规定值可以设为大于发光二极管D的导通电压。第二规定值可以设为大于发光二极管D的导通电压。
由此，通过将第一电源B1的电压仅作为使绝缘单元33导通的高电平信号(即导通信号)，来使第二电源B2的电压直接输入到第二控制单元12，从而第二控制单元12所检测的电压值仅与第二电源B2的电压有关，而与第一电源B1的电压大小无关，从而无需另外设置电路元器件以校正从绝缘单元33输出的基于第一电源B1的电压。
此外，由于仅将第一点火电压检测端的电压和第二点火电压检测端的电压与第一规定值和第二规定值相比较来判断点火开关的通断状态，因此，只要所检测到的点火电压检测端的电压分别为所设置的第一规定值、第二规定值以上，就能够使第一控制单元和第二控制单元以简单的控制几乎同时地来判断点火开关的通断状态，因此，能够实现低成本化、小型化。
另外，对点火开关断开的情况进行说明。如图1所示，第一控制单元11的点火电压检测端IG_AD_1a对所输入的电压进行检测，当点火电压检测端IG_AD_1a没有检测到电压，或检测到的电压小于预先设置的第一规定值时，第一控制单元11判断出点火开关IG-SW未导通。
此时，由于点火开关IG-SW未导通，第一电源的电压未被输入到绝缘单元33的第一输入端in_1，绝缘单元33的发光二极管不导通发光，因此第二电源B2的电压不会从绝缘单元33的第二输入端in_2输入并从输出端out直接输出至第二控制单元12的点火电压检测端IG_AD_1b。此时，点火电压检测端IG_AD_1b没有检测到电压或所检测到的电压小于第二规定值，从而第二控制单元12判断所述点火开关IG-SW断开。
另外，当第一控制单元11判断出点火开关IG-SW导通，而第二控制单元12判断出点火开关IG-SW断开时，或当第一控制单元11判断出点火开关IG-SW断开，而第二控制单元12判断出点火开关IG-SW导通时，说明其中一个控制单元的控制出现异常，从而停止出现异常动作的控制单元。
例如，当第一控制单元11判断出点火开关导通，而第二控制单元12判断出点火开关断开时，表示第二控制单元12出现异常，因此停止第二控制单元12所进行的电动机的驱动，但继续第一控制单元11所进行的电动机的驱动。
当第一控制单元11判断出点火开关IG-SW断开，而第二控制单元12判断出点火开关IG-SW导通时，表示第一控制单元11出现异常，因此停止第一控制单元11所进行的电动机的驱动，但继续第二控制单元12所进行的电动机的驱动。
接下来，对本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置的点火开关IG-SW的通断的判定处理进行说明。图3是表示本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置的点火开关IG-SW的通断的判定处理的流程图。
在步骤S11中，由第一控制单元11检测点火开关检测端IG_AD_1a的电压值是否为第一规定值以上，当所检测到的电压值为第一规定值以上时，前进至步骤S12。在步骤S12中，第一控制单元11判断出点火开关IG-SW导通，并前进至步骤S13。在步骤S13，当第一输入端in_1的电压达到发光二极管D的导通电压以上时，发光二极管D导通发光，从而绝缘单元33导通，并前进至步骤S14。在步骤S14，第二电源B2的电压从绝缘单元33的输出端out直接输出到点火开关检测端IG_AD_1b。在步骤S15中，由第二控制单元12检测点火开关检测端IG_AD_1b的电压是否为第二规定值以上，当所检测到的电压值为第二规定值以上时，前进至步骤S16。在步骤S16，第二控制单元12判断IG-SW导通。
在步骤S15中，当所检测到的电压值小于第二规定值时，前进至步骤S17。在步骤S17，第二控制单元12判断IG-SW断开，并在步骤S18中，第二控制单元12停止对电动机的驱动。
通过将第一电源的电压仅作为使绝缘单元导通的高电平信号(即导通信号)，来使第二电源的电压直接输入到第二控制单元，从而第二控制单元所检测的电压值仅与第二电源的电压有关，而与第一电源的电压大小无关，从而无需校正从绝缘单元输出的基于第一电源的电压。
此外，由于仅将第一点火电压检测端的电压和第二点火电压检测端的电压与第一规定值和第二规定值相比较来判断点火开关的通断状态，因此，只要所检测到的点火电压检测端的电压分别为所设置的第一规定值、第二规定值以上，就能够使第一控制单元和第二控制单元以简单的控制几乎同时地来判断点火开关的通断状态。
图4表示包含本发明的实施方式所涉及的用于电动助力转向用的电动机控制装置在内的电动助力转向系统的图。图4中，电动助力转向系统10包括作为电子控制单元(Electronic Control Unit：ECU)的电动机控制装置1a、1b(相当于第一控制单元11、第二控制单元12)、作为转向部件的方向盘2、与方向盘连接的旋转轴3、小齿轮6、齿条轴7。
旋转轴3与设置于其前端的小齿轮6啮合。通过小齿轮6而将旋转轴3的旋转运动转换为齿条轴7的直线运动。设置于该齿条轴7的两端的一对车轮5a、5b被操舵为与齿条轴7的位移量对应的角度。
在旋转轴3上设置有检测操作方向盘2时的操舵转矩的转矩传感器9a、9b，所检测出的操舵转矩被发送到电动机控制装置1a、1b。电动机控制装置1a、1b根据由转矩传感器9a、9b获取到的操舵转矩、来自车速传感器(未图示)的车速等信号来生成电动机驱动信号，并将该信号输出给电动机15。
从输入有电动机驱动信号的电动机15输出用于辅助方向盘2的转向的辅助转矩，并将该辅助转矩经由减速齿轮4传递给旋转轴3。其结果是，利用电动机15产生的转矩来辅助旋转轴3的旋转，从而对驾驶员的方向盘操作进行辅助。
接着，参照图5对本发明实施方式所涉及的电动机控制装置的具体实施例进行说明。如图5所示，本实施方式所涉及的电动机控制装置具有冗余结构，该冗余结构由除了规定的部分以外具有相同的结构要素的多个电动机控制装置构成。这里，以具有由两个系统构成的冗余结构的电动机控制装置为例进行说明，但也可以进一步扩展为由三个系统、四个系统等多个系统构成的冗余结构。
本实施方式的电动机控制装置由电动机控制装置1a、1b构成(这里，电动机控制装置1a相当于权利要求中的第一控制单元11，电动机控制装置1b相当于权利要求中的第二控制单元12)，该电动机控制装置1a、1b由分别具有中央控制部(CPU)12a、12b的相互独立的两个系统构成。电动机控制装置1a、1b采用具有以下部分的双逆变器结构：电动机15，其具有两组三相绕组(Ua、Va、Wa)15a和三相绕组(Ub、Vb、Wb)15b；以及两组逆变器电路14a、14b，它们分别向这两组三相绕组15a、15b提供驱动电流。电动机15例如是三相无刷DC电动机。
在以下的说明中，将包含电动机控制装置1a和三相绕组15a的结构部分设为第一系统，将包含电动机控制装置1b和三相绕组15b的结构部分设为第二系统。
构成第一系统的电动机控制装置1a具有：中央控制部(CPU)12a，其负责电动机控制装置1a整体的控制，例如由微处理器构成；逆变器控制部13a，其根据来自CPU 12a的控制信号而生成电动机驱动信号，作为FET驱动电路而发挥功能；以及逆变器电路14a，其是向电动机15的三相绕组(Ua、Va、Wa)15a提供驱动电流的电动机驱动部。
构成第二系统的电动机控制装置1b具有：中央控制部(CPU)12b，其负责电动机控制装置1b整体的控制，例如由微处理器构成；逆变器控制部13b，其根据来自CPU 12b的控制信号而生成电动机驱动信号，作为FET驱动电路而发挥功能；以及逆变器电路14b，其是向电动机15的三相绕组(Ub、Vb、Wb)15b提供驱动电流的电动机驱动部。
从外部电池BT经由滤波器16a和电源继电器17a向逆变器电路14a提供电动机驱动用的电源，从外部电池BT经由滤波器16b和电源继电器17b向逆变器电路14b提供电动机驱动用的电源。另外，滤波器16a、16b也可以分别包含于逆变器电路14a、14b。
滤波器16a、16b由未图示的电解电容器和线圈构成，吸收供给电源所包含的噪声等，使电源电压平滑。电源继电器17a、17b例如由机械式继电器或半导体继电器构成，构成为能够切断来自电池BT的电力。
逆变器电路14a是由与电动机15的三相绕组(Ua、Va、Wa)15a分别对应的半导体开关元件(FET)构成的FET桥电路。同样地，逆变器电路14b是由与电动机15的三相绕组(Ub、Vb、Wb)15b分别对应的半导体开关元件(FET)构成的FET桥电路。
另外，这些开关元件(FET)也被称为功率元件，例如使用MOSFET(Metal-OxideSemiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等半导体开关元件。
与图1同样地，点火开关(IG-SW)31的一端与第一系统的电池BT连接，另一端与第一系统的中央控制部12a的点火电压检测端IG_AD_1a以及绝缘单元33的第一输入端in_1相连接。
电源部20a、20b将电池BT所提供的电池电压+B转换为规定的电压(例如，逻辑电平的电压)，并将其提供为中央控制部(CPU)12a、12b、逆变器控制部13a、13b等控制电路的动作电源。此外，电源管理部21a、21b与点火开关(IS-SW)31的导通/断开无关地对电源部20a、20b进行启动。
电动机控制装置1a、1b的CPU 12a、12b构成为能够进行实时的相互通信。另外，电动机控制装置1a、1b经由与授受车辆的各种信息的车载网络(CAN)连接的CAN信号线(CAN通信总线)27H、27L和CAN I/F 19a、19b而与其他控制单元(ECU)之间进行基于CAN协议的数据通信。
CAN信号线27H、27L是由构成第一系统的CAN-H线27Ha、CAN-L线27La以及构成第二系统的CAN-H线27Hb、CAN-L线27Lb构成的各自为双线式的通信线。
在电动机15上搭载有分别与三相绕组15a、15b对应的、检测电动机15的转子的旋转位置的角度传感器(旋转变压器)11a、11b。来自角度传感器(旋转变压器)11a的输出信号作为旋转信息经由输入I/F 18a发送给CPU 12a，来自角度传感器(旋转变压器)11b的输出信号经由输入I/F 18b发送给CPU 12b。
构成第一系统的电动机控制装置1a中，由检测操舵转矩的转矩传感器9a等传感器组检测到的信号经由输入I/F18a被输入到中央控制部(CPU)12a，车辆的行驶速度作为CAN信号经由CANI/F19a被输入到中央控制部(CPU)12a。中央控制部(CPU)12a基于所输入的这些检测信号等运算驱动电动机15的控制指令。
同样地，构成第二系统的电动机控制装置1b中，由检测操舵转矩的转矩传感器9b等传感器组检测到的信号经由输入I/F18b被输入到中央控制部(CPU)12b，车辆的行驶速度作为CAN信号经由CANI/F19b被输入到中央控制部(CPU)12b。中央控制部(CPU)12b基于所输入的这些检测信号等运算驱动电动机15的控制指令。
如上所述，在具有如图4所示的第一系统和第二系统的双重冗余控制系统的电动机控制装置中，与图1同样地，存在直接输入有来自点火开关(IG-SW)31的点火电压的第一系统、和为了与第一系统电绝缘而配置绝缘单元33并输入有来自第二系统的电池BT的电压+B作为点火电压的第二系统，通过将第一系统的电池电压+B仅作为使绝缘单元33导通的高电平信号(即导通信号)，来使第二系统的电池电压+B直接输入到电动机控制装置1b，从而电动机控制装置1b所检测的电压值仅与第二系统的电池电压+B有关，而与第一系统的电池电压+B的电压值大小无关，从而无需另外设置电路元器件以校正从绝缘单元33输出的基于第一系统的电池电压+B。
此外，由于仅将第一点火电压检测端的电压和第二点火电压检测端的电压与第一规定值和第二规定值相比较来判断点火开关的通断状态，因此，只要所检测到的点火电压检测端的电压分别为所设置的第一规定值、第二规定值以上，就能够使第一控制单元和第二控制单元以简单的控制几乎同时地来判断点火开关的通断状态，因此，能够实现低成本化、小型化。
此外，如图5所示，电动机控制装置1a、1b的中央控制部12a、12b中分别设置有CAN诊断部28a、28b，该CAN诊断部28a、28b用于对基于CAN通信的接收数据进行诊断。
在第一系统的点火电压检测端IG_AD_1a的电压为第一规定值以上，并且第二系统的点火电压检测端IG_AD_1b的电压为第二规定值以上时，CAN诊断部28a、28b诊断为电动机控制装置1a、1b的中央控制部12a、12b为正常。
在通过CAN诊断部28a、28b诊断为中央控制部12a、12b为正常的情况下，继续中央控制部12a、12b对电动机1a、1b的驱动。
在第一系统的点火电压检测端IG_AD_1a的电压小于第一规定值，并且第二系统的点火电压检测端IG_AD_1b的电压小于第二规定值时，该CAN诊断部28a、28b诊断为停止电动机的驱动。
在通过CAN诊断部28a、28b诊断为停止电动机的驱动的情况下，中央控制部12a、12b停止对电动机1a、1b的驱动。
在第一系统的点火电压检测端IG_AD_1a的电压为第一规定值以上，并且第二系统的点火电压检测端IG_AD_1b的电压小于第二规定值时，该CAN诊断部诊断为电动机控制装置1a、1b的中央控制部12a、12b为异常，在通过CAN诊断部28a、28b诊断为中央控制部12a、12b为异常的情况下，中央控制部12b停止对电动机1b的驱动，并且中央控制部12a继续对电动机1a的驱动。
在第一系统的点火电压检测端IG_AD_1a的电压小于第一规定值，并且第二点火电压检测端IG_AD_1b的电压为第二规定值以上时，该CAN诊断部28a、28b诊断为电动机控制装置1a、1b的中央控制部12a、12b为异常，在通过CAN诊断部28a、28b诊断为中央控制部12a、12b为异常的情况下，中央控制部12a停止对电动机1a的驱动，并且中央控制部12b继续对电动机1b的驱动。
因此，通过在第二系统中，获得正常的点火电压，因此，能够通过CAN通信对多个控制系统进行高精度的CAN诊断，提高由多个控制系统构成的冗余系统的可靠性。
接着，参照图6对本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置的具体实施例的CAN诊断的流程进行说明。图6是表示CAN诊断的流程图。
如图6所示，在步骤S21，由第一系统的中央控制部12a检测第一系统的点火开关检测端IG_AD_1a的电压值是否为第一规定值以上，当所检测到的电压值为第一规定值以上时，前进至步骤S22。在步骤S22中，由第二系统的中央控制部12b检测第二系统的点火电压检测端IG_AD_1b的电压是否为为第二规定值以上，当所检测到的第二系统的点火电压检测端IG_AD_1b的电压值为第二规定值以上时，前进至步骤S23。在步骤S23，由CAN诊断部诊断为电动机控制装置1a、1b的中央控制部12a、12b为正常。
另外，在步骤S22中，当所检测到的第二系统的点火电压检测端IG_AD_1b的电压值小于第二规定值时，前进至步骤S24。在步骤S24，CAN诊断部诊断为电动机控制装置1a、1b的中央控制部12a、12b为异常，并诊断出电动机控制装置1a的中央控制部12a为正常，而电动机控制装置1b的中央控制部12b为异常。在步骤S25，电动机控制装置1a的中央控制部12a继续对电动机驱动，而电动机控制装置1b的中央控制部12b停止对电动机驱动。
另外，在步骤S21，当所检测到的第一系统的点火开关检测端IG_AD_1a的电压值小于第一规定值时，前进至步骤S26。在步骤S26，由第二系统的中央控制部12b检测第二系统的点火电压检测端IG_AD_1b的电压是否为第二规定值以上，当所检测到的第二系统的点火电压检测端IG_AD_1b的电压值为第二规定值以上时，前进至步骤S27。在步骤S27，由CAN诊断部诊断为电动机控制装置1a、1b的中央控制部12a、12b为异常，并诊断出电动机控制装置1a的中央控制部12a为异常，而电动机控制装置1b的中央控制部12b为正常。在步骤S28，电动机控制装置1b的中央控制部12b继续对电动机驱动，而电动机控制装置1a的中央控制部12a停止对电动机驱动。
在步骤S27，当所检测到的第二系统的点火电压检测端IG_AD_1b的电压值小于第二规定值时，前进至步骤S29。在步骤S29，由CAN诊断部诊断为电动机控制装置1a、1b的中央控制部12a、12b对所述电动机停止驱动。
由此，通过在第二系统中，获得正常的点火电压，因此，能够通过CAN通信对多个控制系统进行高精度的CAN诊断，提高由多个控制系统构成的冗余系统的可靠性。
另外，通过将电动机控制装置设为具有多个系统的冗余结构，从而在这些多个控制系统中的一个系统发生了故障等情况时，也能够通过另一个系统所进行的电动机的驱动，基于至少整个控制系统正常时的50％的输出转矩来继续电动机的驱动。
例如，在电动助力转向用电动机控制系统中，通过设为由上述电动机控制装置来驱动控制电动机的结构，从而能够正确地且简单地判断点火开关的通断状态。由此，能继续对电动机进行转向辅助。
此外，例如，在操舵致动器系统中，通过设为由上述电动机控制装置来驱动控制电动机的结构，从而能够正确地且简单地判断点火开关的通断状态。
下面，参照图7对包含本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置在内的操舵致动器系统进行说明。
操舵致动器系统100是在大型车辆等运输装置中辅助驾驶员的转向操作的装置。如图7所示，具有作为电子控制单元的电动机控制装置1a、1b，操舵致动器15、作为转向部件的方向盘2、与方向盘连接的旋转轴3、小齿轮6、齿条轴7、对来自未图示的液压源的液压进行调节的旋转阀8a以及利用液压来驱动齿条轴的动力缸8b等。
旋转轴3与设置于其前端的小齿轮6啮合。通过小齿轮6而将旋转轴3的旋转运动转换为齿条轴7的直线运动。另外，从旋转阀8a送出的液压作为用于辅助旋转轴3的旋转的输出而传递给动力缸8b，使动力缸8b的活塞进行动作，从而转换为齿条轴7的直线运动。设置于该齿条轴7的两端的一对车轮5a、5b被操舵为与齿条轴7的位移量对应的角度。
在旋转轴3上同轴地设置有具有操舵致动器用的角度传感器的电动机15。电动机控制装置1a、1b根据角度传感器所取得的电动机的旋转轴的角度来求取旋转轴3的操作角度，以是该操舵角度成为从未图示的ADAS-ECU(Advanced Driver-AssistanceSystems-Electronic Control Unit：高级驱动器辅助系统电子控制单元)接收的指示操舵角度的方式生成电动机驱动信号，并将该信号输出给马达15。由此，无论驾驶员的转向操作如何，都能够通过ADAS-ECU指示操作角度而由操舵致动器系统进行自动操舵。
另外，在旋转轴3上设置有检测操作方向盘2时的操舵转矩的转矩传感器9a、9b，所检测出的操舵转矩被发送到电动机控制装置1a、1b。电动机控制装置1a、1b根据由转矩传感器9a、9b获取到的操舵转矩来检测驾驶员的方向盘操舵的干预，生成电动机驱动信号的衰减或停止信号，并将该信号输出给电动机15。通过驾驶员的转向操舵干预，能够停止基于操舵致动器系统的自动操舵，进行手动操舵。
此外，应当认为本次披露的实施方式的所有方面仅是举例表示，并非是限制性的。本发明的范围由权利要求书来表示，而并非由上述实施方式来表示，本发明的范围还包括与权利要求书等同的含义及范围内的所有的修正和变形。
标号说明
11 第一控制单元
12 第二控制单元
1a、1b 电动机控制装置
IG_AD_1a、IG_AD_1b 点火电压检测端
2 方向盘
3 旋转轴
4 减速齿轮
5a、5b 车轮
6 小齿轮
7 齿条轴
9a、9b 转矩传感器
10 电动助力转向系统
100 操舵致动器系统
11a、11b 角度传感器
12a、12b 中央控制器
13a、13b 逆变器控制部
14a、14b 逆变器电路
15 电动机
15a、15b 三相绕组
16a、16b 滤波器
17a、17b 电源继电器
18a、18b 输入I/F
19a、19b CANI/F
20a、20b 电源部
21a、21b 电源管理部
27H、27L CAN信号线
27Ha、27Hb CAN-H信号线
27La、27Lb CAN-L信号线
28a、28b CAN诊断部
31、IG-SW 点火开关
33 绝缘单元
in_1 第一输入端
in_2 第二输入端
out 输出端
B1 第一电源
B2 第二电源
BT 电池。

Claims (11)

1.一种电动机控制装置，该电动机控制装置用于驱动电动机，包括至少包含第一控制单元和第二控制单元的多个控制单元，所述电动机控制装置的特征在于，还包括：
点火开关，该点火开关的一端与第一电源相连接，另一端连接至所述第一控制单元的第一点火电压检测端，所述第一控制单元在所述第一点火电压检测端的电压为第一规定值以上时判断所述点火开关导通；以及
绝缘单元，该绝缘单元具有：
第一输入端，该第一输入端与所述点火开关的另一端相连接；
第二输入端，该第二输入端与第二电源相连接；以及
输出端，该输出端连接至所述第二控制单元的第二点火电压检测端，在所述第一输入端的电压大于或等于预先设定的阈值时，输出所述第二输入端的电压，所述第二控制单元在所述第二点火电压检测端的电压为第二规定值以上时判断所述点火开关导通，
所述第一输入端与所述第二输入端、所述输出端电绝缘。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述绝缘单元包括发光元件和光敏元件，
所述发光元件的一端与所述第一输入端相连接，另一端接地，发光元件在所述第一输入端的电压大于或等于预先设定的阈值时发光，
所述光敏元件的一端与所述第二输入端连接，另一端与所述输出端连接，并且具有接收所述发光元件发出的光的光接收端，在所述光接收端接收到所述发光元件发出的光时，所述光敏元件的一端的电压从所述光敏元件的另一端输出。
3.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
所述发光元件是发光二极管，
所述光敏元件是光敏晶体管。
4.如权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述第一规定值和所述第二规定值相等。
5.如权利要求1至3中任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
还包括CAN诊断部，该CAN诊断部对基于CAN通信的接收数据进行诊断，
所述CAN诊断部基于所述第一点火电压检测端的电压以及所述第二点火电压检测端的电压，诊断多个所述控制单元是否为正常。
6.如权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，
在所述第一点火电压检测端的电压为所述第一规定值以上，并且所述第二点火电压检测端的电压为所述第二规定值以上时，该CAN诊断部诊断为多个所述控制单元为正常，
在通过所述CAN诊断部诊断为多个所述控制单元为正常的情况下，继续所述第一控制单元和所述第二控制单元对所述电动机的驱动。
7.如权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，
在所述第一点火电压检测端的电压小于所述第一规定值，并且所述第二点火电压检测端的电压小于所述第二规定值时，所述CAN诊断部诊断为停止所述电动机的驱动，
在通过所述CAN诊断部诊断为停止所述电动机的驱动的情况下，所述第一控制单元和所述第二控制单元停止对所述电动机的驱动。
8.如权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，
在所述第一点火电压检测端的电压为所述第一规定值以上，并且所述第二点火电压检测端的电压小于所述第二规定值时，所述CAN诊断部诊断为多个所述控制单元为异常，
在通过所述CAN诊断部诊断为多个所述控制单元为异常的情况下，所述第二控制单元停止对所述电动机的驱动，并且所述第一控制单元继续对所述电动机的驱动。
9.如权力要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，
在所述第一点火电压检测端的电压小于所述第一规定值，并且所述第二点火电压检测端的电压为所述第二规定值以上时，所述CAN诊断部诊断为多个所述控制单元为异常，
在通过所述CAN诊断部诊断为多个所述控制单元为异常的情况下，所述第一控制单元停止对所述电动机的驱动，并且所述第二控制单元继续对所述电动机的驱动。
10.一种电动助力转向用电动机控制系统，
其特征在于，包括：
电动机；
如权利要求1-9中任一项的电动机控制装置，所述电动机控制装置用于驱动所述电动机；以及
方向盘，该方向盘的操作由所述电动机进行辅助。
11.一种操舵致动器系统，利用操舵致动器使电动液压助力转向装置进行动作，所述操舵致动器系统的特征在于，包括：
如权利要求1-9中任一项的电动机控制装置，所述电动机控制装置用于驱动所述操舵致动器。
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