DE112020005366T5

DE112020005366T5 - Motorantriebssystem

Info

Publication number: DE112020005366T5
Application number: DE112020005366.0T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Tomizawa; Masaharu Yamashita; Kenji Shibata; Yosuke Yamashita; Shoji Kubota; Yugo NAGASHIMA; Yuji Fujita; Kenichi Abe
Original assignee: Denso Corp; JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2022-08-11
Also published as: CN114630785A; WO2021085168A1; US20220255473A1; US11973453B2; JP7252881B2; JP2021070440A

Abstract

Ein erster Aktuator und ein zweiter Aktuator weisen jeweils eine Mehrzahl von redundant vorgesehener Steuerungsberechnungseinheiten und eine Mehrzahl von redundant vorgesehener Motorantriebseinheiten auf. In dem ersten Aktuator und dem zweiten Aktuator übertragen und empfangen die Steuerungsberechnungseinheiten der miteinander gepaarten Systeme durch eine Kommunikation zwischen den Aktuatoren Informationen zueinander und voneinander. Wenn in irgendeinem System in einem der beiden Aktuatoren (S1) ein Fehler auftritt oder wenn in einer Kommunikation zwischen Aktuatoren in einem der Systeme ein Fehler auftritt, stoppt die Steuerungsberechnungseinheit jedes Aktuators des Systems, in dem der Fehler aufgetreten ist, die Motorantriebssteuerung (S3). Dann wird die Motorantriebssteuerung durch die Steuerungsberechnungseinheit des normalen Systems in beiden Aktuatoren fortgesetzt (S4).

Description

Diese Anmeldung basiert und nimmt Bezug auf der/die am 31. Oktober 2019 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-199304 , und ist hier durch Bezug aufgenommen; auf den dortigen Offenbarungsgehalt wird hier vollinhaltlich Bezug genommen.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Motorantriebssystem.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise sind in einem Motorantriebssystem, das im Allgemeinen einen Motor antreibt, eine Mehrzahl von Steuerungsberechnungseinheiten, die Berechnungen bezüglich des Motorantriebs durchführen, und eine Mehrzahl von Motorantriebseinheiten, die den Motor basierend auf einem von der Steuerungsberechnungseinheit erzeugten Antriebssignal antreiben, redundant vorgesehen. Zum Beispiel stoppt eine fehlersichere Steuervorrichtung des in Patentdokument 1 offenbarten Steuersystems, wenn eine der zwei ECUs fehlschlägt, die fehlgeschlagene ECU und setzt die Steuerung durch eine normale ECU fort. Wenn des Weiteren einer der beiden Motoren fehlschlägt, wird der fehlgeschlagene Motor gestoppt und die Steuerung durch Verwendung eines normalen Motors fortgesetzt.
Patentdokument des Standes der Technik
Patentdokument: Japanisches Patent Nr. 4848717
Zusammenfassung der Erfindung
Eine in Patentdokument 1 offenbarte Vorrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels hat zwei Reaktionskraft-ECUs (A) und (D), von denen jede einen Antrieb eines Lenkreaktionskraftmotors steuert, und jeweils zwei Dreh-ECUs (B) und (C), von denen jede einen Antrieb eines Drehmotors steuert. Wenn zum Beispiel eine Reaktionskraft-ECU (A) fehlschlägt, stoppt die Vorrichtung die Reaktionskraft-ECU (A) und fährt mit einer normalen Reaktionskraft-ECU (D), zwei Dreh-ECUs (B) und (C) und der Antriebssteuerung des Lenkreaktionskraftmotors und des Drehmotors fort.
In der vorliegenden Beschreibung wird eine Konfiguration, welche die „Reaktionskraft-ECU“ und den „Lenkreaktionskraftmotor“ des Patentdokuments 1 enthält, als ein „erster Aktuator“ verallgemeinert, und eine Konfiguration, welche die „Dreh-ECU“ und den „Drehmotor“ enthält, wird als ein „zweiter Aktuator“ verallgemeinert. Des Weiteren werden die „Reaktionskraft-ECU“ und der „Lenkreaktionskraftmotor“ des Patentdokuments 1 jeweils als eine „Steuerungsberechnungseinheit des ersten Aktuators“ und eine „Motorantriebseinheit des ersten Aktuators“ bezeichnet. Die „Dreh-ECU“ und der „Drehmotor“ des Patentdokuments 1 werden jeweils als eine „Steuerungsberechnungseinheit des zweiten Aktuators“ und eine „Motorantriebseinheit des zweiten Aktuators“ bezeichnet.
Das heißt, der „erste Aktuator“ und der „zweite Aktuator“ in der vorliegenden Beschreibung können Aktuatoren für jeden Zweck sein. Des Weiteren enthält der „Aktuator“ nicht nur ein mechanisches Element, das durch ein Antriebssignal von außen angetrieben wird, sondern auch eine Antriebsvorrichtung, in der eine Motorantriebseinheit ein Drehmoment durch ein Antriebssignal ausgibt, das durch eine Steuerungsberechnungseinheit innerhalb des Aktuator erzeugt wird. Die Steuerungsberechnungseinheit und die Motorantriebseinheit in dem Aktuator können physikalisch integriert oder über eine Signalleitung separat konfiguriert sein.
Im Stand der Technik des Patentdokuments 1 wird angenommen, dass eine Konfiguration, bei der die Reaktionskraft-ECU (A), die „eine Steuerungsberechnungseinheit des ersten Aktuators“ ist, und die Dreh-ECU (B), die „eine Steuerungsberechnungseinheit des zweiten Aktuators“ ist, ein Paar bildet und Informationen zueinander und voneinander übertragen und empfangen. Wenn eine der Steuerungsberechnungseinheiten des ersten Aktuators fehlschlägt oder eine Kommunikation zwischen den Aktuatoren fehlschlägt, wird eine Informationseingabe in die Steuerungsberechnungseinheit des gepaarten zweiten Aktuators ebenfalls zu einem anomalen Wert oder es werden keine Informationen in die Steuerungsberechnungseinheit des gepaarten zweiten Aktuators eingegeben. Daher kann die Motorantriebseinheit, die von der Steuerungsberechnungseinheit des gepaarten zweiten Aktuators gesteuert wird, fehlerhaft ausgeben, und das System kann versagen. Daher gibt es von dem Standpunkt der Fehlersicherheit ein Problem.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Motorantriebssystem zum Verhindern einer fehlerhaften Ausgabe des anderen Aktuators aufgrund eines Fehlers bzw. Ausfalls entweder des ersten Aktuators oder des zweiten Aktuators, oder eines Kommunikationsfehlers zwischen Aktuatoren bereitzustellen.
Die vorliegende Offenbarung ist ein Motorantriebssystem, das eine Mehrzahl von Aktuatoren enthält, die einen ersten Aktuator und einen zweiten Aktuator umfassen, von denen jeder als ein Motor fungiert, der ein Drehmoment ausgibt.
Der erste Aktuator und der zweite Aktuator weisen jeweils eine Mehrzahl von redundant vorgesehenen Steuerungsberechnungseinheiten und eine Mehrzahl von redundant vorgesehenen Motorantriebseinheiten auf. Die Mehrzahl von Steuerungsberechnungseinheiten führen Berechnungen in Bezug auf eine Motorantriebssteuerung durch. Die Mehrzahl von Motorantriebseinheiten werden basierend auf den von den entsprechenden Steuerungsberechnungseinheiten erzeugten Antriebssignalen betrieben und geben das Drehmoment aus. Zum Beispiel besteht in einem bürstenlosen Mehrphasenmotor die Motorantriebseinheit aus einem Wechselrichter, der Spannung zuführt, einer um einen Stator gewickelten Mehrphasenwicklung, einem Rotor mit einem Permanentmagneten und dergleichen. Außerdem kann wie bei einem Motor mit mehreren Wicklungen ein Rotor oder dergleichen gemeinsam in einer Mehrzahl von Motorantriebseinheiten vorgesehen sein.
Eine Einheit einer Kombination aus der Steuerungsberechnungseinheit und der Motorantriebseinheit, die einander in jedem Aktuator entsprechen, wird als „System“ definiert. In dem ersten Aktuator und dem zweiten Aktuator übertragen und empfangen die Steuerungsberechnungseinheiten der miteinander gepaarten Systeme durch die Kommunikation zwischen den Aktuatoren Informationen zueinander und voneinander.
Wenn ein Fehler in irgendeinem System in einem der beiden Aktuatoren auftritt oder wenn ein Fehler in der Kommunikation zwischen den Aktuatoren eines der beiden Systeme auftritt, stoppt die Steuerungsberechnungseinheit jedes der Aktuatoren des Systems, in dem der Fehler aufgetreten ist, eine Motorantriebssteuerung. Dann wird die Motorantriebssteuerung durch die Steuerungsberechnungseinheit des normalen Systems in beiden Aktuatoren fortgesetzt.
Dadurch wird in der vorliegenden Offenbarung im Falle eines Fehlers entweder des ersten Aktuators oder des zweiten Aktuators oder eines Fehlers einer Kommunikation zwischen den Aktuatoren eines der beiden Systeme eine fehlerhafte Ausgabe des anderen Aktuators aufgrund des Fehlers verhindert, und die Systemstörung wird vermieden. Da des Weiteren die Motorantriebssteuerung durch die Steuerungsberechnungseinheit des normalen Systems in beiden Aktuatoren fortgesetzt wird, kann die Antriebsfunktion sichergestellt werden. Daher wird die fehlersichere Funktion geeignet realisiert.
Insbesondere dann, wenn in irgendeinem System in einem der beiden Aktuatoren ein Fehler auftritt und die Kommunikation zwischen den Aktuatoren des Systems normal ist, überträgt die Steuerungsberechnungseinheit des Systems, in dem der Fehler aufgetreten ist, ein Anomalitätssignal an die Steuerungsberechnungseinheit des mit dem anderen Aktuator gepaarten Systems. Die Steuerungsberechnungseinheit, die das Anomalitätssignal empfangen hat, stoppt die Motorantriebssteuerung. Als ein Ergebnis kann die Motorantriebssteuerung schnell in der Steuerungsberechnungseinheit des Systems gestoppt werden, das mit dem System gepaart ist, in dem der Fehler aufgetreten ist.
Figurenliste
Die vorherigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen klarer. In den Zeichnungen:

1 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Motorantriebssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 ist ein schematisches Diagramm des Motorantriebssystems von 1;
3 ist ein Diagramm, das die Übertragung eines Anomalitätssignals zeigt, wenn ein Fehler auftritt;
4 ist ein Ablaufdiagramm eines Motorantriebssteuerungsstoppprozesses, wenn ein Fehler auftritt;
5A ist ein Zeitdiagramm, das Ausgabeänderungen zeigt, wenn ein Fehler in einem System auftritt;
5B ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Gesamtstrombefehlswert von zwei Systemen und einem Stromgrenzwert zeigt;
6 ist ein schematisches Diagramm eines Motorantriebssystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
7 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Motorantriebssystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
8A ist ein Diagramm, das einen Verbindungsmodus der Kommunikation zwischen vier Aktuatoren darstellt;
8B ist ein Diagramm, das einen Verbindungsmodus der Kommunikation zwischen vier Aktuatoren darstellt;
8C ist ein Diagramm, das einen Verbindungsmodus der Kommunikation zwischen vier Aktuatoren darstellt;
8D ist ein Diagramm, das einen Verbindungsmodus der Kommunikation zwischen vier Aktuatoren darstellt;
9 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Motorantriebssystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel; und
10 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Motorantriebssystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Ausführliche Beschreibung
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele eines Motorantriebssystems der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Das Motorantriebssystem jedes Ausführungsbeispiels enthält eine Mehrzahl von Aktuatoren, von denen jeder als ein Motor fungiert, der ein Drehmoment ausgibt. Jeder Aktuator hat eine Mehrzahl von redundant vorgesehener Steuerungsberechnungseinheiten und eine Mehrzahl von redundant vorgesehener Motorantriebseinheiten. Eine Einheit einer Kombination aus der Steuerungsberechnungseinheit und der Motorantriebseinheit, die einander in jedem Aktuator entsprechen, wird als „System“ definiert. In den folgenden Ausführungsbeispielen sind im Wesentlichen gleiche strukturelle Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um dadurch die Beschreibung zu vereinfachen. Des Weiteren werden das erste bis vierte Ausführungsbeispiel gemeinsam als „das vorliegende Ausführungsbeispiel“ bezeichnet.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
1 zeigt ein Motorantriebssystem 801, das auf ein Fahrzeugdrehsystem 901 angewendet wird. Als ein Fahrzeug wird ein autonomes Fahrzeug, bei dem ein Fahrer kein Lenkrad bedient, oder ein unbemanntes Fahrzeug angenommen. Die Lenkbefehlseinheit 915 gibt einen Drehbefehl an das Motorantriebssystem 801 gemäß einem vorgegebenen Routenprogramm und Routeninformationen zu einem Ziel durch eine Navigationsvorrichtung aus. Ein Dummy-Lenkrad 910, das durch die Linie mit abwechselnd langen und kurzen Strichen angegeben ist, kann sich als Reaktion auf den Drehbefehl in einer Pseudoweise drehen.
Bei diesem Fahrzeug drehen sich ein linkes Rad 99L und ein rechtes Rad 99R unabhängig voneinander. Das Motorantriebssystem 801 enthält einen ersten Aktuator 10 zum Drehen des linken Rads und einen zweiten Aktuator 20 zum Drehen des rechten Rads. In der folgenden Abbildung bedeutet „Act“ „Aktuator“. Der erste Aktuator 10 gibt ein Drehmoment TstL des linken Rads 99L basierend auf einem Linksrad-Drehbefehl CstL von der Lenkbefehlseinheit 915 aus. Der zweite Aktuator 20 gibt ein Drehmoment TstR des rechten Rads 99R basierend auf einem Rechtsrad-Drehbefehl CstR von der Lenkbefehlseinheit 915 aus.
Jeder Aktuator 10 und 20 hat eine redundante Konfiguration von zwei Systemen. Das heißt, der erste Aktuator 10 hat zwei Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 162, die redundant vorgesehen sind, und zwei Motorantriebseinheiten 171 und 172, die redundant vorgesehen sind. Das heißt, der zweite Aktuator 20 hat zwei Steuerungsberechnungseinheiten 261 und 262, die redundant vorgesehen sind, und zwei Motorantriebseinheiten 271 und 272, die redundant vorgesehen sind.
Nachfolgend werden die zwei Systeme jedes Aktuators als „erstes System“ und „zweites System“ bezeichnet. Zum Beispiel kann es eine Master-Slave-Beziehung zwischen dem ersten System und dem zweiten System geben, und das erste System kann als ein Haupt-(oder Master) und das zweite System als Unter-(oder Slave) fungieren. Alternativ können das erste System und das zweite System eine gleiche Beziehung haben. „1“ wird an einem Ende des Codes für ein Element des ersten Systems hinzugefügt, und „2“ wird an einem Ende des Codes für ein Element des zweiten Systems hinzugefügt.
Da Basiskonfigurationen von jedem der Aktuatoren 10 und 20 gleich sind, werden die Punkte, bei denen eine der Erläuterungen ausreichend ist, durch die Elemente des ersten Aktuators 10 stellvertretend beschrieben. Der zweite Aktuator 20 kann durch Lesen des entsprechenden Bezugszeichens interpretiert werden. Die Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 162 bestehen insbesondere aus einem Computer und einem ASIC und führen Berechnungen in Bezug auf die Motorantriebssteuerung durch. Die Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 162 können auch eine andere Steuerung als eine Motorantriebssteuerung durchführen, aber diese Beschreibung bezieht sich nicht auf andere Steuerungen. Wie später beschrieben, wird, wenn die Steuerungsberechnungseinheit das „die Motorsteuerung stoppt“, nicht erwähnt, ob andere Steuerungen zu stoppen sind oder nicht.
Insbesondere enthalten die Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 162 eine CPU, ROM, RAM, I/O (nicht gezeigt), eine Busleitung, die diese Konfigurationen verbindet, und dergleichen. Die Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 162 führen die erforderliche Steuerung durch Ausführen einer Softwareverarbeitung oder Hardwareverarbeitung durch. Die Softwareverarbeitung kann implementiert werden, indem die CPU veranlasst wird, ein Programm auszuführen. Das Programm kann im Voraus in einer Speichervorrichtung wie beispielsweise einem ROM gespeichert sein, d.h. in einem lesbaren, nichtflüchtigen materiellen Speichermedium. Die Hardwareverarbeitung kann durch eine elektronische Spezial-Schaltung implementiert werden.
Die Motorantriebseinheiten 171 und 172 treiben die Motoren basierend auf den Antriebssignalen an, die von den entsprechenden Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 162 erzeugt werden, und geben ein Drehmoment aus. Zum Beispiel bestehen in einem bürstenlosen Mehrphasenmotor die Motorantriebseinheiten 171 und 172 aus einem Wechselrichter, der Spannung zuführt, einer um einen Stator gewickelten Mehrphasenwicklung, einem Rotor mit einem Permanentmagneten und dergleichen. Die Motorantriebseinheiten 171 und 172 in zwei Systemen wirken zusammen, um das Drehmoment auszugeben. Zum Beispiel können die Motorantriebseinheiten 171 und 172 als Doppelwicklungsmotor konfiguriert sein, bei dem zwei Mehrphasenwicklungen um einen gemeinsamen Stator gewickelt sind.
In der Figur geben ein Pfeil von der Steuerungsberechnungseinheit 161 zu der Motorantriebseinheit 171 und ein Pfeil von der Steuerungsberechnungseinheit 162 zu der Motorantriebseinheit 172 jeweils ein Antriebssignal jedes Systems an. Im Fall eines bürstenlosen Mehrphasenmotor ist das Antriebssignal ein Schaltimpulssignal eines Wechselrichters und ist typischerweise ein PWM-Signal oder dergleichen. Obwohl es in den Figuren nicht gezeigt ist, können die Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 162 ein Antriebssignal basierend auf einem rückgekoppelten Ist-Drehwinkel und einem Korrelationsbetrag davon zusätzlich zu dem Drehbefehl CstL von der Lenkbefehlseinheit 915 erzeugen.
Wie zuvor beschrieben, wird in der vorliegenden Beschreibung ein Begriff „Aktuator“ als eine Einheitsantriebsvorrichtung verwendet, die eine Mehrzahl von Steuerungsberechnungseinheiten und eine Mehrzahl von Motorantriebseinheiten enthält. Zum Beispiel wird in dem Patentdokument 1 ( japanisches Patent Nr. 4848717 ) abgesehen von der ECU, die das Antriebssignal berechnet, nur der Motorhauptkörperabschnitt, der ein mechanisches Element ist, als Aktuator behandelt, und die Interpretation des Begriffs „Aktuator“ weicht von der vorliegenden Beschreibung ab. Der Aktuator des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann ein sogenannter „mechatronisch integrierter“ Motor sein, in dem die Steuerungsberechnungseinheit und die Motorantriebseinheit physikalisch integriert sind. Alternativ können die Steuerungsberechnungseinheit und die Motorantriebseinheit als sogenannter „mechatronisch getrennter“ Motor über eine Signalleitung separat konfiguriert sein.
Das erste System des ersten Aktuators 10 und das erste System des zweiten Aktuators 20 bilden ein Paar miteinander. Des Weiteren bilden das zweite System des ersten Aktuators 10 und das zweite System des zweiten Aktuators 20 ein Paar miteinander. In dem ersten Aktuator und dem zweiten Aktuator übertragen und empfangen die Steuerungsberechnungseinheiten der miteinander gepaarten Systeme Informationen zueinander und voneinander durch eine Kommunikation CL1 und CL2 zwischen den Aktuatoren. Ein zweiter Buchstabe „L“ des Symbols für die Kommunikation zwischen den Aktuatoren wird von einer „lokalen Kommunikation“ abgeleitet.
Die durch die Kommunikation zwischen den Aktuatoren „zueinander übertragenen und voneinander empfangenen Informationen“ beinhalten zumindest die Anomalitätsinformationen von jedem der Aktuatoren10 und 20. Anomalität in der Steuerungsberechnungseinheit enthält Datenanomalität, arithmetische Verarbeitungsanomalität, interne Kommunikationsanomalität, Synchronisationsanomalität und dergleichen. Anomalität in der Motorantriebseinheit enthält Anomalität in einem Schaltelement des Wechselrichters, einen Kurzschluss eines in der Schaltung vorgesehenen Relais, einen Öffnungsfehler, einen Unterbrechungsfehler der Motorwicklung und dergleichen. Wenn diese Fehler auftreten, übertragen und empfangen die Aktuatoren 10 und 20 die Informationen zueinander und voneinander.
2 zeigt ein vereinfachtes schematisches Diagramm des Motorantriebssystems 801 von 1. 1 zeigt ein unabhängiges Links-Rechts-Drehsystem als ein spezifisches Anwendungsbeispiel, und der erste Aktuator 10 und der zweite Aktuator 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels können Motoren für beliebige Zwecke sein. 2 zeigt allgemein die Konfiguration eines „Motorantriebssystems 801 mit zwei Aktuatoren 10 und 20 mit einer redundanten Konfiguration mit zwei Systemen“. Jedes Konfigurationsdiagramm in den Ausführungsbeispielen nach dem zweiten Ausführungsbeispiel wird auch gemäß 2 beschrieben. In 2 ist ein gestrichelter Rahmen für das erste System und das zweite System der Aktuatoren 10 und 20 gezeigt, und die Bezugszeichen sind dem „erstes System 101, 201“ und „zweites System 102, 202“ gegeben. Jedoch kann in der folgenden Erläuterung ein Code des Systems gegebenenfalls an Stellen weggelassen werden, die aus dem Kontext offensichtlich sind.
Obwohl es sich teilweise mit der Beschreibung von 1 überschneidet, werden die Konfigurationen der Aktuatoren 10 und 20 erneut beschrieben. Der erste Aktuator 10 ist redundant mit der Steuerungsberechnungseinheit 161 des ersten Systems 101 und der Steuerungsberechnungseinheit 162 des zweiten Systems 102 vorgesehen und ist auch redundant mit der Motorantriebseinheit 171 des ersten Systems 101 und der Motorantriebseinheit 172 des zweiten Systems 102 vorgesehen. Der zweite Aktuator 20 ist redundant mit der Steuerungsberechnungseinheit 261 des ersten Systems 201 und der Steuerungsberechnungseinheit 262 des zweiten Systems 202 vorgesehen und ist auch redundant mit der Motorantriebseinheit 271 des ersten Systems 201 und der Motorantriebseinheit 272 des zweiten Systems 202 vorgesehen.
In der Konfiguration von 2 werden in jedem der Aktuatoren 10 und 20 Informationen wie beispielsweise ein Befehlssignal von der Drehbefehlseinheit 915 und ein Rückkopplungssignal, das den Ist-Drehwinkel angibt, redundant in die Steuerungsberechnungseinheit jedes Systems eingegeben. Das heißt, anstatt dass ein Informationssignal verzweigt und in die Steuerungsberechnungseinheit jedes Systems eingegeben wird, wird ein ausschließlich für das erste System erzeugtes Informationssignal in das erste System eingegeben und ausschließlich für das zweite System erzeugte Informationen in das zweite System eingegeben.
Zum Beispiel werden bezüglich des ersten Aktuators 10 Informationen If11 redundant in die Steuerungsberechnungseinheit 161 des ersten Systems 101 eingegeben, und Informationen If12 werden redundant in die Steuerungsberechnungseinheit 162 des zweiten Systems 102 eingegeben. Des Weiteren werden hinsichtlich des zweiten Aktuators 20 Informationen If21 redundant in die Steuerungsberechnungseinheit 261 des ersten Systems 201 eingegeben, und Informationen If22 werden redundant in die Steuerungsberechnungseinheit 262 des zweiten Systems 202 eingegeben. Als ein Ergebnis kann, wenn die Eingabeeinheit der Steuerungsberechnungseinheit eines Systems fehlschlägt, die Steuerungsberechnungseinheit des anderen Systems korrekte Informationen beziehen.
Des Weiteren übertragen und empfangen die Steuerungsberechnungseinheit 161 des ersten Systems 101 und die Steuerungsberechnungseinheit 162 des zweiten Systems 102 in demselben ersten Aktuator 10 gegenseitig Informationen durch die Kommunikation CM1 zwischen den Systemen. Die Steuerungsberechnungseinheit 261 des ersten Systems 201 und die Steuerungsberechnungseinheit 262 des zweiten Systems 202 in demselben zweiten Aktuator 20 übertragen und empfangen gegenseitig Informationen durch die Kommunikation CM2 zwischen Systemen. Ein zweites Zeichen „M“ des Symbols für die Kommunikation zwischen den Systemen leitet sich von „Kommunikation zwischen Mikrocomputern“ ab. Die Informationen, die einander durch die Kommunikation CM1 und CM2 zwischen den Systemen übermittelt werden, enthalten zum Beispiel einen Eingangswert von außen, einen von der Steuerungsberechnungseinheit berechneten Strombefehlswert, einen Stromgrenzwert, einen rückzukoppelnden Ist-Strom, und dergleichen. Zusätzlich werden anomale Signale von jedem System zueinander übertragen und empfangen.
Wie zuvor beschrieben, bilden das erste System 101 des ersten Aktuators 10 und das erste System 201 des zweiten Aktuators 20 ein Paar miteinander und das zweite System 102 des ersten Aktuators 10 und das zweite System 202 des zweiten Aktuators 20 sind miteinander gepaart. Das heißt, die Systeme mit der gleichen Nummer bilden miteinander ein Paar. Die Begriffe „erstes System“ und „zweites System“ werden jedoch nur der Einfachheit halber zugeordnet, und es ist frei zu entscheiden, welches der beiden Systeme das „erste System“ und welches der beiden Systeme das „zweite System“ ist. Je nach System können das „erste System des ersten Aktuators“ und das „zweite System des zweiten Aktuators“ ein Paar bilden, und das „zweite System des ersten Aktuators“ und das „erste System des zweiten Aktuators“ können ein Paar bilden.
In dem ersten Aktuator 10 und dem zweiten Aktuator 20 übertragen und empfangen die Steuerungsberechnungseinheiten der miteinander gepaarten Systeme durch die Kommunikation zwischen den Aktuatoren Informationen zueinander und voneinander. Daher übertragen und empfangen die Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 261 des ersten Systems der Aktuatoren 10 und 20 gegenseitig Informationen durch die Kommunikation CL1 zwischen den Aktuatoren. Die Steuerungsberechnungseinheiten 162 und 262 des zweiten Systems der Aktuatoren 10 und 20 übertragen und empfangen gegenseitig Informationen durch die Kommunikation CL2 zwischen den Aktuatoren.
Als Nächstes wird in Bezug auf 3, 4, 5A und 5B die Betriebsweise des Motorantriebssystems 801 beschrieben, indem ein Fall als Beispiel genommen wird, bei dem ein Fehler in dem ersten System des ersten Aktuators 10 auftritt. 3 zeigt ein Beispiel, in dem ein Anomalitätssignal übertragen wird, wenn ein Fehler in dem Motorantriebssystem 801 von 2 auftritt. In dem Ablaufdiagramm von 4 zeigt das Symbol „S“ einen Schritt an.
In den 5A und 5B wird bei dem Motorantrieb durch eine Stromrückkopplungssteuerung eine Ausgabeänderung der Motorantriebseinheit zum Zeitpunkt des Fehlers durch einen Strombefehlswert nach einer Begrenzung durch die Steuerungsberechnungseinheit jedes Systems dargestellt. Ein Strom fließt von dem Wechselrichter der Motorantriebseinheit zu der Mehrphasenwicklung basierend auf dem Strombefehlswert in jedem Aktuator 10 und 20, so dass die Motorantriebseinheit jedes Aktuators 10 und 20 ein gewünschtes Drehmoment ausgibt.
Wie in 5A gezeigt, fließt zu einer normalen Zeit vor dem Zeitpunkt tx ein Strom I₀1 mit einem Stromgrenzwert I_lim oder weniger und äquivalent zueinander durch die Motorantriebseinheiten 171 und 172 des ersten Systems und des zweiten Systems des ersten Aktuators 10. Des Weiteren fließt Strom I₀2 mit einem Stromgrenzwert I_lim oder weniger und äquivalent zueinander durch die Motorantriebseinheiten 271 und 272 des ersten Systems und des zweiten Systems des zweiten Aktuators 20. Eine Beziehung zwischen dem normalen Strom I₀1 des ersten Aktuators 10 und dem normalen Strom I₀2 des zweiten Aktuators 20 kann abhängig von den Anwendungen und Eigenschaften der Aktuatoren 10 und 20 korreliert sein oder nicht. Im Folgenden wird nur darauf geachtet, dass die Ströme zwischen dem ersten System und dem zweiten System gleich sind, die Aktuatoren 10 und 20 nicht unterschieden werden, und der normale Strom einfach als „I₀“ bezeichnet wird.
Dann wird angenommen, dass in dem ersten System des ersten Aktuators 10 zum Zeitpunkt tx ein Fehler aufgetreten ist, und zu diesem Zeitpunkt wird in S1 von 4 JA bestimmt. Wenn des Weiteren ein Fehler in der Kommunikation CL1 zwischen Aktuatoren des ersten Systems auftritt, wird dies in S1 als JA bestimmt. Wenn JA in S1, erkennt die Steuerungsberechnungseinheit 261 des ersten Systems des zweiten Aktuators 20 in S2 das Auftreten eines Fehlers in dem ersten System des ersten Aktuators 10 durch einen von zwei Schritten S21 und S22. In S21 wird angenommen, dass die Kommunikation zwischen den Aktuatoren normal ist.
In S21 wird, wie in 3 gezeigt, ein Anomalitätssignal von der Steuerungsberechnungseinheit 161 des ersten Systems des ersten Aktuators 10 an die Steuerungsberechnungseinheit 261 des ersten Systems des zweiten Aktuators 20 übertragen. Das heißt, das Anomalitätssignal wird von der „Steuerungsberechnungseinheit des Systems, in dem der Fehler aufgetreten ist, in dem Aktuator, in dem der Fehler aufgetreten ist“ zu der Steuerungsberechnungseinheit des gleichen Systems des anderen Aktuators übertragen. Die Steuerungsberechnungseinheit 261 des zweiten Aktuators 20, der das Anomalitätssignal empfangen hat, stoppt die Motorantriebssteuerung in S3. Daher halten in S3 die Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 261 des ersten Systems der beiden Aktuatoren 10 und 20 beide die Motorantriebssteuerung an.
Des Weiteren erfasst in S22 die Steuerungsberechnungseinheit 261 des ersten Systems des zweiten Aktuators 20 einen Fehler des ersten Systems des ersten Aktuators 10. In S3 stoppt die Steuerungsberechnungseinheit 161 des ersten Systems des ersten Aktuators 10 die Motorantriebssteuerung, und die Steuerungsberechnungseinheit 261 des ersten Systems des zweiten Aktuators 20, die den Fehler erfasst, stoppt die Motorantriebssteuerung selbst. Wenn die Steuerungsberechnungseinheit 261 des ersten Systems des zweiten Aktuators 20 erfasst, dass ein Fehler in der Kommunikation CL1 zwischen Aktuatoren des ersten Systems aufgetreten ist, stoppt die Steuerungsberechnungseinheit 261 in ähnlicher Weise die Motorantriebssteuerung selbst.
In S4 wird in beiden Aktuatoren 10 und 20 der Motorantrieb durch die Steuerungsberechnungseinheiten 162 und 262 des zweiten Systems fortgesetzt, das normal ist. In S5 erhöhen die Steuerungsberechnungseinheiten 162 und 262 des zweiten Systems, das ein normales Seitensystem ist, die Ausgaben der Motorantriebseinheiten 172 und 272 des zweiten Systems in Bezug auf die normale Zeit beider Systeme, um die Ausgabe der Motorantriebseinheiten 171, 271 des ersten Systems, das ein fehlerseitiges System ist, zu ergänzen.
Wie in 5A gezeigt, wird die Antriebssteuerung zu dem Zeitpunkt tx gestoppt und der Strom I₀ des ersten Systems wird 0. Wenn daher die Motorantriebseinheit 172, 272 des zweiten Systems den zweifachen Strom (2I₀) wie normal liefern kann, wie durch die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie gezeigt, kann die Gesamtausgabe der beiden Systeme vor dem Fehler vollständig aufrechterhalten werden. Wenn jedoch der zweifache Strom (2I₀) als normal den Stromgrenzwert I_lim überschreitet, kann der Strom des zweiten Systems auf den Stromgrenzwert I_lim erhöht werden, wie durch die durchgezogene Linie gezeigt ist. Alternativ kann, wie durch die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie gezeigt, der Strom des zweiten Systems auf einen Wert zwischen dem normalen Strom I₀ und dem Stromgrenzwert I_lim erhöht werden.
Die zuvor erwähnten Beispiele entsprechen der Steuerung des „Erhöhens der Ausgabe der Motorantriebseinheit des zweiten Systems in Bezug auf die normale Zeit beider Systeme, um die Ausgabe der Motorantriebseinheit des ersten Systems zu ergänzen“. Das heißt, die Steuerung ist nicht darauf beschränkt, die Gesamtausgabe der beiden Systeme vor dem Fehler bzw. Ausfall vollständig aufrechtzuerhalten, und ergänzt zumindest einen Teil der Ausgabe des Motorantriebs des ersten Systems, durch Erhöhen des Stroms des zweiten Systems so weit wie möglich gegenüber dem normalen Strom. Durch geeignetes Erhöhen der Ausgabe der Motorantriebseinheit des zweiten Systems ist es möglich, eine Wärmeerzeugung aufgrund eines übermäßigen Stroms zu verhindern.
Des Weiteren kann, wie in 5B gezeigt, der Stromgrenzwert I_lim_s des normalen Systems zum Zeitpunkt des Fehlers eines Systems in Bezug auf den Stromgrenzwert I_lim_d in dem normalen Zustand beider Systeme erhöht werden. Dadurch kann die Ausgabe der Motorantriebseinheit des ersten Systems durch einen Systemantrieb des zweiten Systems ergänzt werden, bis der gesamte Strombefehlswert I* der beiden Systeme größer ist.
Nachfolgend wird der Prozess im Fall von NEIN in S1 von 4 beschrieben. In S6 wird bestimmt, ob die Kommunikation CM1 und CM2 zwischen den Systemen in dem ersten Aktuator 10 oder dem zweiten Aktuator 20 fehlgeschlagen bzw. ausgefallen ist. Wenn JA in S6, setzen die Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 162 jedes Systems des ersten Aktuators 10 und die Steuerungsberechnungseinheiten 261 und 262 jedes Systems des zweiten Aktuators 20 die Motorantriebssteuerung basierend nur auf den Informationen des eigenen Systems fort ohne die Motorantriebssteuerung in S7 zu stoppen. Wenn die Kommunikationen CM1 und CM2 zwischen den Systemen ebenfalls normal sind, wird dies in S6 als NEIN bestimmt, und die Motorantriebssteuerung wird in dem normalen Zustand fortgesetzt.
Im Stand der Technik von Patentdokument 1 wird nur der Motor gestoppt, der direkt von der fehlgeschlagen ECU gesteuert wird, und der Motor, der von der gepaarten ECU gesteuert wird, die miteinander kommunizieren, wird fortgesetzt, wie er ist. Wenn in dieser Konfiguration zum Beispiel das erste System des ersten Aktuators 10 fehlschlägt, kann die Motorantriebseinheit 271, die von der Steuerungsberechnungseinheit 261 des ersten Systems des zweiten Aktuators 20 gesteuert wird, fehlerhaft ausgeben werden und das System kann eine Fehlfunktion haben.
Dagegen wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Fall eines Fehlers entweder des ersten Aktuators 10 oder des zweiten Aktuators 20 oder eines Kommunikationsfehlers zwischen Aktuatoren eine fehlerhafte Ausgabe des anderen Aktuators aufgrund des Fehlers verhindert und die Systemfehlfunktion wird vermieden. Da des Weiteren die Motorantriebssteuerung durch die Steuerungsberechnungseinheit des normalen Systems in beiden Aktuatoren 10 und 20 fortgesetzt wird, kann die Antriebsfunktion sichergestellt werden. Daher wird die fehlersichere Funktion geeignet realisiert.
Hier kann die Motorantriebssteuerung schnell gestoppt werden, indem ein Anomalitätssignal von der Steuerungsberechnungseinheit auf der Seite des fehlgeschlagenen Aktuators als ein Mittel für den anderen Aktuator übertragen wird, um Informationen über das Auftreten des Fehlers zu beziehen. Alternativ erfasst die Steuerungsberechnungseinheit auf der Seite des normalen Aktuators den Fehler, so dass die Fehlerinformationen selbst dann erkannt werden können, wenn die Kommunikation zwischen den Aktuatoren fehlgeschlagen bzw. ausgefallen ist. Des Weiteren ist es durch Verwendung beider Mittel in Kombination möglich, den Stoppprozess der Motorantriebssteuerung schneller und sicherer auszuführen, und die Zuverlässigkeit wird weiter verbessert.
Außerdem senden und empfangen die Steuerungsberechnungseinheiten von zwei Systemen in demselben Aktuator Informationen zueinander und voneinander durch die Kommunikation zwischen den Systemen, so dass die Motorantriebseinheiten von zwei Systemen unter normalen Bedingungen zusammenwirkend bzw. kooperierend betrieben werden können, um den Motorantrieb mit guter Ausgabebalance zu realisieren. Wenn jedoch nur die Kommunikation zwischen den Systemen fehlschlägt, stoppt die Steuerungsberechnungseinheit nicht die Motorantriebssteuerung, sondern setzt die Motorantriebssteuerung nur basierend auf Informationen des eigenen Systems fort. Als Ergebnis kann die Gesamtausgabe der zwei Systeme so hoch wie möglich gehalten werden, selbst wenn die Ausgabebalance zwischen den Systemen leicht verzerrt sein kann. Außerdem kann Redundanz aufrechterhalten werden.
Als nächstes werden die Motorantriebssysteme des zweiten bis vierten Ausführungsbeispiels, in denen die Anzahl von Aktuatoren oder die Anzahl von Systemen sich von derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels unterscheidet, in Bezug auf dasselbe schematische Diagramm wie in 2 beschrieben. In den zweiten bis vierten Ausführungsbeispielen ist der Punkt, dass die Informationen redundant in jede Steuerungsberechnungseinheit eingegeben werden, derselbe wie derjenige des ersten Ausführungsbeispiels, und die Darstellung in jeder Figur wird weggelassen. Wenn es des Weiteren eine große Anzahl anwendbarer Zahlen gibt, wird die Beschreibung der Zahlen gegebenenfalls weggelassen. Die Zahl, die nur in den zweiten bis vierten Ausführungsbeispielen verwendet wird, wird nicht als Bezugszeichen in den Ansprüchen beschrieben.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Das in 6 gezeigte Motorantriebssystem 802 des zweiten Ausführungsbeispiels enthält drei Aktuatoren 10, 20 und 30 mit einer redundanten Zwei-System-Konfiguration. Zum Beispiel ist in dem Motorantriebssystem 802 zusätzlich zu dem ersten und zweiten Aktuator 10 und 20 für eine unabhängige Links-Rechts-Drehung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der dritte Aktuator 30, der ein Reaktionskraftmoment beim Steer-by-Wire-System erzeugt, als ein „zusätzlicher Aktuator“ vorgesehen. Der dritte Aktuator 30 gibt dem Fahrer ein angemessenes Lenkgefühl, indem er ein Reaktionskraftmoment entsprechend dem Lenkmoment und der Straßenoberflächenreaktionskraft auf ein Lenkrad 91 aufbringt.
Ähnlich wie der erste Aktuator 10 und der zweite Aktuator 20 ist der dritte Aktuator 30 redundant mit einer Steuerungsberechnungseinheit 361 eines ersten Systems 301 und einer Steuerungsberechnungseinheit 362 eines zweiten Systems 302 vorgesehen. Des Weiteren sind eine Motorantriebseinheit 371 des ersten Systems 301 und eine Motorantriebseinheit 372 des zweiten Systems 302 redundant vorgesehen. Des Weiteren übertragen und empfangen die Steuerungsberechnungseinheit 361 des ersten Systems 301 und die Steuerungsberechnungseinheit 362 des zweiten Systems 302 gegenseitig Informationen durch eine Kommunikation CM3 zwischen Systemen in dem dritten Aktuator 30.
Die Steuerungsberechnungseinheit 361 des ersten Systems 301 des dritten Aktuators 30 überträgt und empfängt Informationen zu und von den Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 261 des ersten Systems des ersten Aktuators 10 und des zweiten Aktuators 20 durch die Kommunikation CL1 zwischen den Aktuatoren des ersten Systems. Die Steuerungsberechnungseinheit 362 des zweiten Systems 302 des dritten Aktuators 30 überträgt und empfängt Informationen zu und von den Steuerungsberechnungseinheiten 162 und 262 des zweiten Systems des ersten Aktuators 10 und des zweiten Aktuators 20 durch die Kommunikation CL2 zwischen den Aktuatoren des zweiten Systems.
Es wird angenommen, dass ein Fehler in irgendeinem System in einem der drei Aktuatoren 10, 20 und 30 auftritt, oder dass ein Fehler in der Kommunikation zwischen Aktuatoren irgendeines Systems auftritt. Zu diesem Zeitpunkt stoppt die Steuerungsberechnungseinheit jedes der Aktuatoren 10, 20 und 30 des Systems, in dem der Fehler aufgetreten ist, die Motorantriebssteuerung. Dann wird die Motorantriebssteuerung durch die Steuerungsberechnungseinheit des normalen Systems in allen Aktuatoren 10, 20 und 30 fortgesetzt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel können die gleiche Wirkung und der gleiche Effekt wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Ein Motorantriebssystem 803 des dritten Ausführungsbeispiels, das in 7 gezeigt ist, wird auf ein Fahrzeug angewendet, bei dem die vier Räder links, rechts, vorne und hinten unabhängig gedreht bzw. gelenkt werden, und hat keinen Reaktionskraftaktuator und enthält die vier Aktuatoren 10, 20, 30 und 40 mit einer redundanten Konfiguration mit zwei Systemen. Das heißt, das Motorantriebssystem 803 enthält den dritten Aktuator 30 und den vierten Aktuator 40 als „zusätzlichen Aktuator“. Zum Beispiel drehen der erste Aktuator 10 und der zweite Aktuator 20 das linke Vorderrad und das rechte Vorderrad, und der dritte Aktuator 30 und der vierte Aktuator 40 drehen das linke Hinterrad und das rechte Hinterrad.
Die Konfigurationen des ersten und des zweiten Aktuators 10 und 20 entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels. Ähnlich ist der dritte Aktuator 30 redundant mit der Steuerungsberechnungseinheit 361 des ersten Systems 301 und der Steuerungsberechnungseinheit 362 des zweiten Systems 302 vorgesehen und ist redundant mit der Motorantriebseinheit 371 des ersten Systems 301 und der Motorantriebseinheit 372 des zweiten Systems 302 vorgesehen. Der vierte Aktuator 40 ist jeweils redundant mit der Steuerungsberechnungseinheit 461 eines ersten Systems 401 und einer Steuerungsberechnungseinheit 462 eines zweiten Systems 402 vorgesehen und ist redundant mit der Motorantriebseinheit 471 des ersten Systems 401 und der Motorantriebseinheit 472 des zweiten Systems 402 vorgesehen.
Des Weiteren übertragen und empfangen die Steuerungsberechnungseinheit 361 des ersten Systems 301 und die Steuerungsberechnungseinheit 362 des zweiten Systems 302 gegenseitig Informationen durch eine Kommunikation CM3 zwischen Systemen in dem dritten Aktuator 30. Des Weiteren übertragen und empfangen die Steuerungsberechnungseinheit 461 des ersten Systems 401 und die Steuerungsberechnungseinheit 462 des zweiten Systems 402 gegenseitig Informationen durch eine Kommunikation CM4 zwischen Systemen in dem vierten Aktuator 40.
Des Weiteren übertragen und empfangen die Steuerungsberechnungseinheiten 161, 261, 361 und 461 des ersten Systems von jedem der Aktuatoren 10, 20, 30 und 40 gegenseitig Informationen durch die Kommunikation CL1 zwischen den Aktuatoren des ersten Systems. Die Steuerungsberechnungseinheiten 162, 262, 362 und 462 des zweiten Systems jedes der Aktuatoren 10, 20, 30 und 40 übertragen und empfangen gegenseitig Informationen durch die Kommunikation CL2 zwischen den Aktuatoren des zweiten Systems.
Es wird angenommen, dass in irgendeinem System ein Fehler in einem der vier Aktuatoren 10, 20, 30 und 40 auftritt, oder dass ein Fehler in der Kommunikation zwischen Aktuatoren irgendeines Systems auftritt. Zu diesem Zeitpunkt stoppt die Steuerungsberechnungseinheit jedes der Aktuatoren 10, 20, 30 und 40 des Systems, in dem der Fehler aufgetreten ist, die Motorantriebssteuerung. Dann wird die Motorantriebssteuerung durch die Steuerungsberechnungseinheit des normalen Systems in allen Aktuatoren 10, 20, 30 und 40 fortgesetzt. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel können dieselbe Wirkung und derselbe Effekt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
Als eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels kann derselbe Reaktionskraftaktuator wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel des Weiteren als ein fünfter Aktuator hinzugefügt werden. In ähnlicher Weise übertragen und empfangen in diesem Fall die Steuerungsberechnungseinheiten des gleichen Systems der fünf Aktuatoren Informationen zueinander und voneinander durch die Kommunikation zwischen den Aktuatoren. Wenn ein Fehler auftritt, stoppt die Steuerungsberechnungseinheit jedes Aktuators des Systems, in dem der Fehler aufgetreten ist, die Motorantriebssteuerung, und die Steuerungsberechnungseinheit des normalen Systems in allen Aktuator setzt die Motorantriebssteuerung fort.
Hier wird in Bezug auf die 8A bis 8D eine Verbindungsform (Topologie) der Kommunikation zwischen Aktuatoren beschrieben. 8A bis 8D stellen das Motorantriebssystem mit vier Aktuatoren 10, 20, 30 und 40. In den 8A bis 8D repräsentieren die Blöcke der Aktuatoren 10, 20, 30 und 40 die Steuerungsberechnungseinheit desselben Systems.
8A zeigt eine vereinfachte Verbindungsform in dem Motorantriebssystem 803 in 7. Die Steuerungsberechnungseinheiten der vier Aktuatoren 10, 20, 30 und 40 sind ringförmig verbunden. In diesem Beispiel ist es möglich, die Steuerungsberechnungseinheit des ersten Aktuators 10 mit der Steuerungsberechnungseinheit des vierten Aktuators 40 über die Steuerungsberechnungseinheiten anderer Aktuatoren zu kommunizieren und die Steuerungsberechnungseinheit des zweiten Aktuators 20 mit der Steuerungsberechnungseinheit des dritten Aktuators 30 über die Steuerungsberechnungseinheiten anderer Aktuatoren zu kommunizieren. 8B zeigt eine Verbindungsform vom Reihentyp. Die Steuerungsberechnungseinheit jedes Aktuators 10, 20, 30, 40 kann mit der Steuerungsberechnungseinheit aller Aktuatoren zumindest über die Steuerungsberechnungseinheit anderer Aktuatoren kommunizieren.
8C zeigt eine sternförmige Verbindungsform. In diesem Beispiel kommuniziert die Steuerungsberechnungseinheit des ersten Aktuators 10 in einem Zentrum direkt mit den Steuerungsberechnungseinheiten aller anderen Aktuatoren. Die Steuerungsberechnungseinheiten der anderen Aktuatoren können über die Steuerungsberechnungseinheit des ersten Aktuators 10 miteinander kommunizieren. 8D zeigt eine Maschentyp-Verbindungsform. Die Steuerungsberechnungseinheit jedes Aktuators 10, 20, 30 und 40 kommuniziert direkt mit der Steuerungsberechnungseinheit aller anderen Aktuatoren.
Da die Vorzüge und Nachteile jeder Verbindungsform wohlbekannte Technologien auf dem Gebiet der Kommunikationstechnologie sind, wird deren Beschreibung weggelassen. Wenn drei Aktuatoren vorhanden sind, werden der Ringtyp und der Maschentyp kombiniert, und der Reihentyp und der Sterntyp werden kombiniert. Wie zuvor beschrieben, kann die Verbindungsform der Kommunikation zwischen den Aktuatoren zwischen den drei oder mehr Aktuatoren geeignet durch die zuvor erwähnte Grundform oder einer Kombination davon festgelegt werden.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Ein Motorantriebssystem 804 des in 9 gezeigten vierten Ausführungsbeispiels enthält zwei Aktuatoren 10T und 20T mit einer redundanten Drei-System-Konfiguration. In dem ersten Aktuator 10T sind zusätzlich zu derselben Zwei-System-Konfiguration wie in dem ersten Ausführungsbeispiel die Steuerungsberechnungseinheit 163 und die Motorantriebseinheit 173 eines dritten Systems 103 des Weiteren redundant vorgesehen. In dem zweiten Aktuator 20T sind zusätzlich zu derselben Zwei-System-Konfiguration wie in dem ersten Ausführungsbeispiel die Steuerungsberechnungseinheit 263 und die Motorantriebseinheit 273 des dritten Systems 203 des Weiteren redundant vorgesehen.
Die Steuerungsberechnungseinheiten 161, 162 und 163 der drei Systeme übertragen und empfangen Informationen zueinander und voneinander durch die Kommunikation CM1 zwischen den Systemen in dem ersten Aktuator 10T. Die Steuerungsberechnungseinheiten 261, 262 und 263 der drei Systeme übertragen und empfangen Informationen zueinander und voneinander durch die Kommunikation CM2 zwischen den Systemen in dem zweiten Aktuator 20T. Des Weiteren übertragen und empfangen die Steuerungsberechnungseinheiten 163 und 263 des dritten Systems der ersten und zweiten Aktuatoren 10T und 20T Informationen zueinander und voneinander durch die Kommunikation CL3 zwischen den Aktuatoren.
Wenn zum Beispiel in dem Motorantriebssystem 804 mit der redundanten Drei-System-Konfiguration ein Fehler gleichzeitig in dem ersten System 101 des ersten Aktuators 10T und dem zweiten System 202 des zweiten Aktuators 20T auftritt, stoppen die Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 261 und die Steuerungsberechnungseinheiten 162 und 262 des ersten Systems jedes der Aktuatoren 10T und 20T die Motorantriebssteuerung. Dann wird die Motorantriebssteuerung durch die Steuerungsberechnungseinheiten 163 und 263 des dritten Systems fortgesetzt, die in beiden Aktuatoren 10T und 20T normal sind.
Als eine Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels können die zwei Aktuatoren eine redundante Konfiguration von vier oder mehr Systemen haben. Des Weiteren kann die gleiche technische Idee auf ein Motorantriebssystem erweitert werden, das drei oder mehr Aktuatoren mit einer redundanten Konfiguration von drei oder mehr Systemen in Kombination mit dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel enthält. Hinsichtlich des Prozesses, wenn ein Teil des Systems fehlschlägt und die Motorantriebssteuerung nur in dem verbleibenden normalen System fortgesetzt wird, kann der Ausgabeerhöhungsgrad oder die Obergrenze zum Beispiel basierend auf dem Verhältnis der Anzahl von Betriebssystemen vor und nach dem Fehler umgeschaltet werden.
Des Weiteren kann die Verbindungsform (Topologie) der Kommunikation zwischen den Systemen von drei oder mehr Systemen betrachtet werden, indem die Verbindungsform der Kommunikation zwischen den in den 8A bis 8D gezeigten Aktuatoren mit der Kommunikation zwischen den Systemen ersetzt wird. Das heißt, im Fall des Ringtyps oder des Reihentyps kann die Steuerungsberechnungseinheiten jedes Systems mit der Steuerungsberechnungseinheit aller Systeme zumindest über die Steuerungsberechnungseinheit anderer Systeme kommunizieren. Beim Maschentyp bzw. Netztyp kommuniziert die Steuerungsberechnungseinheit jedes Systems direkt mit der Steuerungsberechnungseinheit aller anderen Systemen. Wie zuvor beschrieben, kann die Verbindungsform der Kommunikation zwischen drei oder mehr Systemen geeignet durch die zuvor erwähnte Grundform oder einer Kombination davon festgelegt werden.
(Andere Ausführungsbeispiele)
(A) Als ein Ausführungsbeispiel, das sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel unterscheidet, das auf das automatische Drehsystem und das Steer-by-Wire-System des Fahrzeugs angewendet wird, zeigt 10 ein Beispiel eines Doppelmotor-Antriebssystems 805 für eine elektrische Servolenkung (EPS). Im Allgemeinen ist in dem elektrischen Servolenksystem ein Lenkunterstützungsmotor entweder an einer Säule oder einer Zahnstange vorgesehen. Jedoch ist, wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-82798 und dergleichen offenbart, eine Konfiguration bekannt, bei der zwei Lenkunterstützungsmotoren sowohl an der Säule als auch an der Zahnstange vorgesehen sind, um die Ausgabe zu erhöhen und die Lenkbarkeit zu verbessern.
Anders als das in 1 gezeigte automatische Drehsystem 901 ist ein in 10 gezeigtes Lenksystem 905 mechanisch mit dem von dem Fahrer gelenkten Lenkmechanismus und dem Drehmechanismus verbunden. Das Lenksystem 905 enthält das Lenkrad 91, eine Lenkwelle 93, eine Zwischenwelle 95, eine Zahnstange 97 und dergleichen. Das Lenkrad 91 ist über die Lenkwelle 93 mit der Zwischenwelle 95 verbunden. Am Ende der Zwischenwelle 95 wird die Drehung durch einen Zahnstangen- und Ritzelmechanismus in eine Hin-und Herbewegung umgewandelt, um sie auf die Zahnstange 97 zu übertragen. Wenn sich die Zahnstange 97 hin- und herbewegt, werden die Räder 99 über einen Gelenkarm 98 gedreht. Das Rad 99 zeigt nur eine Seite, und das Rad auf der anderen Seite ist nicht gezeigt.
In dem Doppelmotorantriebssystem 805 ist der erste Aktuator 10 mit einer redundanten Zwei-System-Konfiguration an einer Säule 92 vorgesehen und dreht die Lenkwelle 93, die in der Säule 92 aufgenommen ist. Der zweite Aktuator 20 mit einer redundanten Zwei-System-Konfiguration ist an der Zahnstange 97 vorgesehen und bewegt die Zahnstange 97 über den Zahnstangen- und Ritzelmechanismus hin und her. Ein von einem Lenkmomentsensor 94 erfasstes Lenkmoment Ts wird in jeden der Aktuatoren 10 und 20 eingegeben.
Die Position des Lenkmomentsensors 94 an der Lenkwelle 93 kann auf der Seite des Lenkrads 91 in Bezug auf einen Verbindungsabschnitt mit dem ersten Aktuator 10 sein. Vorzugsweise werden die Informationen über das Lenkmoment Ts redundant in die Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 162 jedes Systems des ersten Aktuators 10 und die Steuerungsberechnungseinheiten 261 und 262 jedes Systems des zweiten Aktuators 20 eingegeben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wirken der erste Aktuator 10 und der zweite Aktuator 20 zusammen, um das Lenkunterstützungsmoment auszugeben, so dass eine Lenkunterstützungsfunktion mit hoher Ausgabe realisiert wird. Wenn zum Beispiel ein Fehler in dem ersten System des ersten Aktuators 10 auftritt, stoppen die Steuerungsberechnungseinheiten 161 und 261 des ersten Systems jedes Aktuators 10 und 20 die Motorantriebssteuerung. Dann wird die Motorantriebssteuerung durch die Steuerungsberechnungseinheiten 162 und 262 des zweiten Systems fortgesetzt, die in beiden Aktuatoren 10 und 20 normal sind. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Lenkunterstützungsfunktion selbst dann aufrechtzuerhalten, wenn der Fehler in einigen Teilen auftritt. Außerdem ist das Motorantriebssystem der vorliegenden Offenbarung nicht auf Fahrzeuge beschränkt und kann auf andere Fahrzeuge, allgemeine Maschinen und dergleichen angewendet werden.
(B) In dem vorherigen Ausführungsbeispiel wird die Kommunikation zwischen den Systemen durch jeden Aktuator durchgeführt, Informationen in die Steuerungsberechnungseinheit werden redundant eingegeben und die Ausgabe der Motorantriebseinheit wird erhöht, wenn ein System angetrieben wird. Jedoch kann in anderen Ausführungsbeispielen die Kommunikation zwischen den Systemen durch nur einen Aktuator durchgeführt werden und Informationen in die Steuerungsberechnungseinheit können durch nur einen Aktuator redundant eingegeben werden. Alternativ kann die Ausgabe der Motorantriebseinheit erhöht werden, wenn ein System durch Verwendung von nur einem Aktuator angetrieben wird. Wenn keine Anfrage von dem System vorliegt, ist es des Weiteren nicht erforderlich, die Kommunikation zwischen den Systemen, die redundante Eingabe von Informationen und den Ausgabeerhöhungsprozess durchzuführen, wenn ein System in irgendeinem System angetrieben wird. In dem vorherigen Ausführungsbeispiel werden als ein Mittel für den anderen Aktuator zum Erfassen von Informationen über das Auftreten eines Fehlers Anomalitätsinformationen von der Steuerungsberechnungseinheit auf der Seite des fehlgeschlagenen Aktuators übertragen. Jedoch kann als ein anderes Ausführungsbeispiel die Steuerungsberechnungseinheit auf der Seite des fehlgeschlagenen Aktuators die Kommunikation zwischen den Aktuatoren stoppen.
(C) Das Motorantriebssystem der vorliegenden Offenbarung enthält zwei oder mehr Aktuatoren mit einer redundanten Konfiguration zum Ausgeben des Drehmoments, und das Stoppen oder Fortsetzen der Motorantriebssteuerung durch die Steuerungsberechnungseinheit jedes Aktuators wird in einer Einheit des Systems durch Kommunikation zwischen den Aktuator umgeschaltet. Zusätzlich zu dem dieser Steuerung unterworfenen Aktuator können jedoch andere unabhängig betriebene elektrische Aktuatoren und hydraulische oder pneumatische Aktuatoren in dem gesamten System vorhanden sein.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern verschiedene Abwandlungen können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden.
Die in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Steuerungsberechnungseinheit und das Verfahren können durch einen Spezialcomputer implementiert sein, der mit einem Speicher und einem Prozessor konfiguriert ist, der programmiert ist, um eine oder mehrere bestimmte Funktionen auszuführen, die in Computerprogrammen des Speichers verkörpert sind. Alternativ können die in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Steuerungsberechnungseinheit und das zugehörige Verfahren durch einen dedizierten Computer realisiert sein, der als ein Prozessor mit einer oder mehreren dedizierten Hardware-Logikschaltungen konfiguriert ist. Alternativ können die in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Steuerungsberechnungseinheit und das Verfahren durch einen oder mehrere dedizierte Computer realisiert sein, die als eine Kombination aus einem Prozessor und einem Speicher, die programmiert sind, um eine oder mehrere Funktionen auszuführen, und einem Prozessor konfiguriert sind, der mit einer oder mehreren Hardware-Logikschaltungen konfiguriert ist. Die Computerprogramme können als von einem Computer auszuführende Anweisungen auf einem materiellen, nicht flüchtigen, computerlesbaren Medium gespeichert sein.
Die vorliegende Offenbarung wurde gemäß den Ausführungsbeispielen gemacht. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf solche Ausführungsbeispiele und Konfigurationen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung enthält auch verschiedene Abwandlungen und Variationen innerhalb des Umfangs von Äquivalenten. Darüber hinaus können in der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kombinationen und Formationen und andere Kombinationen und Formationen mit einem, mehr als einem oder weniger als einem Element vorgenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019199304 [0001]
JP 4848717 [0004, 0026]

Claims

Motorantriebssystem mit einer Mehrzahl von Aktuatoren, die einen ersten Aktuator (10) und einen zweiten Aktuator (20) enthalten, von denen jeder als ein Motor fungiert, der ein Drehmoment ausgibt, wobei der erste Aktuator und der zweite Aktuator jeweils eine Mehrzahl von Steuerungsberechnungseinheiten (161, 162, 261, 262), die redundant vorgesehen und konfiguriert sind, um Berechnungen bezüglich einer Motorantriebssteuerung durchzuführen, und eine Mehrzahl von Motorantriebseinheiten (171, 172, 271, 272) aufweisen, die redundant vorgesehen und konfiguriert sind, um basierend auf einem Antriebssignal anzutreiben, das von einer entsprechenden Steuerungsberechnungseinheit erzeugt wird, und das Drehmoment auszugeben, wenn eine Einheit einer Kombination aus der Steuerungsberechnungseinheit und der Motorantriebseinheit, die einander in jedem Aktuator entsprechen, als System definiert ist, in dem ersten Aktuator und dem zweiten Aktuator die Steuerungsberechnungseinheiten der miteinander gepaarten Systeme durch eine Kommunikation zwischen den Aktuatoren Informationen zueinander und voneinander übertragen und empfangen, wenn ein Fehler in irgendeinem System in einem der beiden Aktuatoren auftritt oder wenn ein Fehler in der Kommunikation zwischen den Aktuatoren eines der beiden Systeme auftritt, die Steuerungsberechnungseinheit jedes der Aktuatoren in dem System, in dem der Fehler aufgetreten ist, eine Motorantriebssteuerung stoppt, und die Steuerungsberechnungseinheit eines normalen Systems in beiden Aktuatoren die Motorantriebssteuerung fortsetzt.
Motorantriebssystem nach Anspruch 1, wobei wenn ein Fehler in irgendeinem System in einem der beiden Aktuatoren auftritt und die Kommunikation zwischen den Aktuatoren in dem System normal ist, die Steuerungsberechnungseinheit des Systems, in dem der Fehler aufgetreten ist, in dem Aktuator, in dem der Fehler aufgetreten ist, ein Anomalitätssignal an die Steuerungsberechnungseinheit des anderen Systems, das mit dem Aktuator gepaart ist, überträgt, und die Steuerungsberechnungseinheit, die das Anomalitätssignal empfangen hat, die Motorantriebssteuerung stoppt.
Motorantriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei, die Steuerungsberechnungseinheit jedes Systems jedes Aktuators die Motorantriebssteuerung von selbst stoppt, wenn diese bestimmt, dass ein Fehler in dem anderen System aufgetreten ist, das mit dem Aktuator gepaart ist, oder dass ein Fehler in der Kommunikation zwischen den Aktuatoren des eigenen Systems aufgetreten ist.
Motorantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in zumindest einem der Aktuatoren, erster Aktuator und zweiter Aktuator, die Mehrzahl von Steuerungsberechnungseinheiten in demselben Aktuator gegenseitig Informationen durch eine Kommunikation zwischen den Systemen übertragen und empfangen.
Motorantriebssystem nach Anspruch 4, wobei wenn die Kommunikation zwischen den Systemen fehlschlägt, die Steuerungsberechnungseinheit jedes Systems die Motorantriebssteuerung basierend auf Informationen von nur dem eigenen System fortsetzt.
Motorantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Informationen an die Steuerungsberechnungseinheit jedes Systems redundant in zumindest einen der Aktuatoren, erster Aktuator und zweiter Aktuator, eingegeben werden.
Motorantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in zumindest einem der Aktuatoren, erster Aktuator und zweiter Aktuator, die Steuerungsberechnungseinheit eines normalseitigen Systems die Ausgabe der Motorantriebseinheit des normalseitigen Systems in Bezug auf die Ausgabe beider Systeme zu normalen Zeiten erhöht, um die Ausgabe der Motorantriebseinheit eines fehlerseitigen Systems zu ergänzen.
Motorantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, des Weiteren mit, zusätzlich zu dem ersten Aktuator und dem zweiten Aktuator einen oder mehrere zusätzliche Aktuatoren (30, 40), die eine Mehrzahl von Steuerungsberechnungseinheiten (361, 362, 461, 462), die redundant vorgesehen sind und Berechnungen bezüglich der Motorantriebssteuerung durchführen, und eine Mehrzahl von Motorantriebseinheiten (371, 372, 471, 472) aufweisen, die redundant vorgesehen sind und ein Drehmoment basierend auf einem Antriebssignal ausgeben, das von einer entsprechenden Steuerungsberechnungseinheit erzeugt wird, wobei die Steuerungsberechnungseinheiten des zusätzlichen Aktuators Informationen zu und von den Steuerungsberechnungseinheiten anderer Aktuatoren durch die Kommunikation zwischen den Aktuatoren übertragen und empfangen, wenn ein Fehler in irgendeinem System in einem der drei oder mehr Aktuatoren auftritt, oder wenn ein Fehler in der Kommunikation zwischen den Aktuatoren irgendeines Systems auftritt, die Steuerungsberechnungseinheit jedes der Aktuatoren in dem System, in dem der Fehler aufgetreten ist, die Motorantriebssteuerung stoppt, und die Steuerungsberechnungseinheit eines normalen Systems in allen Aktuatoren die Motorantriebssteuerung fortsetzt.
Motorantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in zumindest einem Aktuator die Mehrzahl von Steuerungsberechnungseinheiten oder die Mehrzahl von Motorantriebseinheiten drei oder mehr redundant vorgesehene Systeme aufweisen.