JP2015136272A - 半導体デバイス及び駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同期ジェネレータとペアにされずに１個の同期モータを駆動源とする駆動系に対してその同期モータの回転角度検出のためのアナログ角度データコンバータが故障しても緊急避難的に同期モータの駆動を継続可能にする。【解決手段】同期モータの回転角度センサから出力されるアナログセンス信号をデジタル角度データに変換するアナログ角度データコンバータに加えて、アナログデジタルコンバータで生成されるデジタルデータをデジタル角度データに変換するデジタル角度データコンバータを設ける。アナログ角度データコンバータが故障した場合には、同期モータのモータ駆動制御信号を生成する駆動回路の制御に用いるデジタル回転角度データを、アナログ角度データコンバータで生成されたデータから、アナログデジタルコンバータによるアナログセンス信号の変換結果データをデジタル角度データコンバータで変換して生成されたデータに切替える。【選択図】図１

Description

本発明はモータ制御用の半導体デバイス及びこれを用いた駆動装置、特にそのモータ制御機能の故障をリカバリする技術に関し、例えばブレーキの油圧モータや電動ステアリングのモータなど、故障時に緊急避難的に制御を維持することが要求される車載製品などに適用して有効な技術に関する。

車両の電子制御化に伴い、また電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ）の登場により、車載のモータ制御に対する機能安全性、動作継続性に対する要求が高まっている。特に、モータを自動車の駆動系に使用しているものにおいては、制御装置に異常が発生する前に通知を行い、事故を未然に防ぐことや、異常が発生しても動作を継続し、修理工場までの移動を可能にするといった、フェールセーフティに対する要求が高まっている。斯くフェールセーフティへの対応について開示するものとして例えば特許文献１がある。

特許文献１に記載の技術は、走行駆動用の同期モータの固定巻線の電流信号と回転角度センサからのセンス出力とに基づいて同期モータの回転駆動制御と回生制御を行う第１の制御部と、同期ジェネレータの固定巻線の電流信号と同期ジェネレータの回転角度センサからのセンス出力とに基づいて同期ジェネレータの発電制御を行う第２の制御部との双方を備えた構成を前提とし、何れか一方の故障を他方の構成で代替するものである。同期モータを制御する第１の制御部と同期ジェネレータを制御する第２の制御部とが行う制御は本質的に同等な制御であるから、一方で他方の一部又は全部を代替することができ、例えば、同期モータを制御する制御回路の異常によって同期モータの駆動が不可能になっても、同期ジェネレータを制御する制御回路の一部又は全部を用いて当該同期モータの駆動制御を緊急避難的に維持することが可能になる。

特開２０１１−２３４５１７号公報

上記特許文献１の技術は、モータの駆動及び回生制御とジェネレータの発電制御のように本質的に同等な制御部を要することになる双方の制御部を用いることを前提とする。即ち、モータ制御用のマイクロコンピュータと発電機制御用のマイクロコンピュータとを近隣に配置することにより、同期モータを駆動制御するマイクロコンピュータの一部に使用不能な故障が検出されたときは、発電機制御用のマイクロコンピュータが前記駆動制御における使用不能な故障に係る制御を代替する。したがって、ブレーキの油圧モータや電動ステアリングの駆動モータのようにジェネレータとのペアで構成されることのない駆動系については走行駆動系とは同じ手法でその制御系の故障をリカバリすることはできない。要するに、同期ジェネレータとペアにされることなく１個の同期モータを駆動源とする駆動系に対して特許文献１の技術は適用することができない。

上記並びにその他の課題と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される実施の形態のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、同期モータの回転角度センサから出力されるアナログセンス信号を入力してデジタル角度データに変換するアナログ角度データコンバータに加えて、アナログデジタルコンバータで生成されるデジタルデータを入力してデジタル角度データに変換するデジタル角度データコンバータを設ける。アナログ角度データコンバータが故障した場合には、同期モータのモータ駆動制御信号を生成する駆動回路の制御に用いるデジタル回転角度データを、アナログ角度データコンバータで生成されたデータから、アナログデジタルコンバータによるアナログセンス信号の変換結果データをデジタル角度データコンバータで変換して生成されたデータに切替える。

本願において開示される実施の形態のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、同期ジェネレータとペアにされることなく１個の同期モータを駆動源とする駆動系に対してその同期モータの回転角度検出のためのアナログ角度データコンバータが故障しても緊急避難的に同期モータの駆動を継続することができる。

図１は第１の実施の形態に係る駆動装置のブロック図である。 図２は図１の駆動装置における半導体デバイスの具体例を示すブロック図である。 図３は駆動装置による同期モータの駆動制御内容を概略的に例示するフローチャートである。 図４は第２の実施の形態に係る駆動装置のブロック図である。 図５は第３の実施の形態に係る駆動装置のブロック図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される実施の形態について概要を説明する。実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

〔１〕《アナログ角度データコンバータの故障をデジタル角度データコンバータで代替》
半導体デバイス（４）は、同期モータ（１）のモータ駆動制御信号（Ｕ，Ｖ，Ｗ，ＵＢ，ＶＢ，ＷＢ）を生成する駆動回路（１４）と、前記同期モータの回転角度センサ（２）から出力されるアナログセンス信号（ＡＰＦＢ）を入力してデジタル角度データ（ＲＤＳ１）に変換するアナログ角度データコンバータ（１０）と、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタルコンバータ（１２）と、前記アナログデジタルコンバータで生成されるデジタルデータを入力してデジタル角度データ（ＲＤＳ２）に変換するデジタル角度データコンバータ（１１）と、前記デジタル角度データに基づいて前記駆動回路に駆動指令に応じたモータ駆動制御信号を生成させる制御回路（１３）と、を有する。前記制御回路は更に、前記アナログ角度データコンバータの故障に応答して、前記駆動回路の制御に用いるデジタル回転角度データを、アナログ角度データコンバータで生成されたデータから、前記アナログデジタルコンバータによる前記アナログセンス信号の変換結果データをデジタル角度データコンバータで変換して生成されたデータに切替える制御を行う。

これによれば、同期ジェネレータとペアにされることなく１個の同期モータを駆動源とする駆動系に対してその同期モータの回転角度検出のためのアナログ角度データコンバータが故障してもデジタル角度データコンバータを用いて緊急避難的に同期モータの駆動を継続することができる。アナログ角度データコンバータに対しては専用のアナログ電源端子を用いて電源ノイズによる変換精度の劣化対策が行われることになる。アナログ角度データコンバータを多重化した場合には電源ノイズによる変換精度を確保するためアナログ電源端子を別々に設ける必要になる。上記半導体デバイスではアナログ角度データコンバータを多重化していないので、アナログ電源端子を新たに設ける必要がなく、半導体デバイスとして使用可能な端子数が減少しない。また、追加回路はデジタル回路であるからアナログ回路に比べてプロセスの向上による回路面積縮小、低電力化の恩恵を受け、回路の追加による回路規模の増大を最小限に抑えることができる。

〔２〕《アナログ角度データコンバータとアナログデジタルコンバータとに個別化したアナログセンス信号の外部入力端子》
項１において、前記アナログ角度データコンバータに供給する前記アナログセンス信号を前記半導体デバイスの外部から入力する外部端子（Ｐ１）と、前記アナログデジタルコンバータに供給する前記アナログセンス信号を前記半導体デバイスの外部から入力する外部端子（Ｐ２）とを別々に持つ。

これによれば、アナログセンス信号をアナログ角度データコンバータに供給するか、又はアナログデジタルコンバータを経由してデジタル角度データコンバータに供給するかの操作を半導体デバイスの外部で行うことができる。仮に、その入力選択を行う回路を半導体デバイスに内蔵した場合に当該回路が故障すれば最早上記緊急避難的な駆動の途は閉ざされてしまう。

〔３〕《前記アナログ角度データコンバータの故障を外部に通知》
項２において、前記制御回路は前記アナログ角度データコンバータの故障を半導体装置の外部に通知する（ＥＲｒｄｃ）制御を行う。

これによれば、アナログ角度データコンバータからデジタル角度データコンバータへの使用対象の切り替えを半導体デバイスの外部で制御することが可能になる。

〔４〕《アナログデジタルコンバータは複数のアナログデジタル変換チャネルを有する》
項１において、前記アナログデジタルコンバータは複数のアナログデジタル変換チャネルを有する。

これによれば、アナログデジタルコンバータはアナログセンス信号のアナログデジタル変換に占有されない。

〔５〕《電流フィードバック》
項４において、前記同期モータは回転磁界に永久磁石を用い固定磁界に３相コイルの固定巻線を有する。前記所定のアナログデジタル変換チャネルは前記同期モータの固定巻線に与えられる電流信号（ＩＵ，ＩＶ，ＩＷ）を入力して電流値データを生成する。前記制御回路は、前記電流値データ及び前記デジタル角度データに基づいて前記駆動回路に駆動指令に応じたモータ駆動制御信号を生成させる。

これによれば、同期モータに対して高い精度でトルク制御と速度制御を行うことが可能になる。

〔６〕《制御回路はＣＰＵとＣＰＵの動作プログラムを含む》
項１において、前記制御回路は命令を実行してプログラム処理を行う中央処理装置（２０）を含む。

これによれば、制御回路による駆動制御及び切り替え制御をプログラム制御によって柔軟に実現することができる。

〔７〕《１チップのデータプロセッサ》
項６において、半導体デバイスは１チップのデータプロセッサ（４）として形成される。

これによれば、半導体デバイスの小型化と低消費電力化に資することができる。

〔８〕《アナログ角度データコンバータの故障をデジタル角度データコンバータで代替》
駆動装置（１００，２００，３００）は、同期モータ（１）と、前記同期モータの回転角度センサ（２）と、データプロセッサ（４）とを有する。前記データプロセッサは、前記同期モータのモータ駆動制御信号（Ｕ，Ｖ，Ｗ，ＵＢ，ＶＢ，ＷＢ）を生成する駆動回路（１４）と、前記同期モータの回転角度センサから出力されるアナログセンス信号（ＡＰＦＢ）を入力してデジタル角度データ（ＲＤＳ１）に変換するアナログ角度データコンバータ（１０）と、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタルコンバータ（１２）と、前記アナログデジタルコンバータで生成されるデジタルデータを入力してデジタル角度データ（ＲＤＳ２）に変換するデジタル角度データコンバータ（１１）と、前記デジタル角度データに基づいて前記駆動回路に駆動指令（ＤＲＶ）に応じたモータ駆動制御信号を生成させる制御回路（１３）と、を有する。前記制御回路は更に、前記アナログ角度データコンバータの故障に応答して、前記駆動回路の制御に用いるデジタル回転角度データを、アナログ角度データコンバータで生成されたデータから、前記アナログデジタルコンバータによる前記アナログセンス信号の変換結果データをデジタル角度データコンバータで変換して生成されたデータに切替える制御を行う。

これによれば、同期ジェネレータとペアにされることなく１個の同期モータを駆動源とする駆動系に対してその同期モータの回転角度検出のためのアナログ角度データコンバータが故障してもデジタル角度データコンバータを用いて緊急避難的に同期モータの駆動を継続することができる。アナログ角度データコンバータに対しては専用のアナログ電源端子を用いて電源ノイズによる変換精度の劣化対策が行われることになる。仮にアナログ角度データコンバータを多重化した場合には電源ノイズによる変換精度を確保するためアナログ電源端子を別々に設ける必要になる。上記データプロセッサではアナログ角度データコンバータを多重化していないので、アナログ電源端子を新たに設ける必要がなく、データプロセッサとして使用可能な端子数が減少しない。また、追加回路はデジタル回路であるからアナログ回路に比べてプロセスの向上による回路面積縮小、低電力化の恩恵を受け、回路の追加による回路規模の増大を最小限に抑えることができ、駆動装置の小型化に資することができる。

〔９〕《アナログ角度データコンバータとアナログデジタルコンバータとに個別化したアナログセンス信号の外部入力端子》
項８において、前記アナログ角度データコンバータに供給する前記アナログセンス信号を前記データプロセッサの外部から入力する外部端子（Ｐ１）と、前記アナログデジタルコンバータに供給する前記アナログセンス信号を前記データプロセッサの外部から入力する外部端子（Ｐ２）とを別々に持つ。

これによれば、アナログセンス信号をアナログ角度データコンバータに供給するか、又はアナログデジタルコンバータを経由してデジタル角度データコンバータに供給するかの操作をデータプロセッサの外部で行うことができる。仮に、その入力選択を行う回路をデータプロセッサに内蔵した場合に当該回路が故障すれば最早上記緊急避難的な駆動の途は閉ざされてしまう。

〔１０〕《前記アナログ角度データコンバータの故障を外部に通知》
項９において、前記制御回路は前記アナログ角度データコンバータの故障を前記データプロセッサの外部に通知する（ＥＲｒｄｃ）制御を行う。

これによれば、アナログ角度データコンバータからデジタル角度データコンバータへの使用対象の切り替えデータプロセッサの外部で制御することが可能になる。

〔１１〕《外付けアナログ入力セレクタ》
項１０において、前記データプロセッサの外部にアナログ入力セレクタ（５）を有する。前記アナログ入力セレクタは、前記アナログ角度データコンバータの故障の通知に基づいて、前記回転角度センサからのアナログセンス信号の入力先を前記アナログデジタルコンバータに切替える。

これによれば、アナログデジタルコンバータで本来変換すべき所定のアナログ信号とアナログセンス信号とをデータプロセッサの外部でセレクタによって選択すればよいので、アナログデジタルコンバータの一つの変換チャネルをアナログセンス信号の変換に専用化する必要がなく、アナログデジタル変換チャネルの増設を要しない。

〔１２〕《アクチェータの専用動力源》
項９において、前記同期モータは車両のアクチェータを駆動する専用の動力源である。

これによれば、駆動装置は自動車におけるブレーキや電動ステアリングなどのアクチェータを駆動する駆動系に好適である。

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。

《第１の実施の形態に係る駆動装置》
図１には第１の実施の形態に係る駆動装置が示される。同図に示される駆動装置１００は、特に制限されないが、自動車におけるブレーキや電動ステアリングなどのアクチェータを駆動する駆動系の制御に適用される。駆動装置１００は、特に制限されないが、同期モータ（ＭＴ）１、同期モータ１の回転角度センサ（ＲＤ）２、パワーモジュール（ＰＭＤＬ）３、データプロセッサ（ＭＣＵ）４、及びセレクタ（ＳＥＬ）５を有する。

同期モータ１は、例えば、回転磁界に永久磁石を用いた３相交流駆動タイプのＩＰＭ（Internal Permanent Magnet）モータと称されるモータであり、固定磁界としてＵ相巻線、Ｖ相巻線及びＷ相巻線から成る３相コイルを有する。図中においてＩＵ，ＩＶ，ＩＷはＵ相巻線の電流信号、Ｖ相巻線の電流信号、Ｗ相巻線の電流信号を意味する。

回転角度センサ２は、同期モータ１のモータ軸の回転角度を検出するためのセンサであり、特に制限されないが、交流磁界を使用して回転角を検出する可変リラクタンス（ＶＲ）型レゾルバ（ＲＤ）によって構成され、回転子の回転角度の正弦波で変調された信号と余弦波で変調された信号をレゾルバ出力信号（アナログセンス信号）ＡＰＦＢとして出力する。

パワーモジュール３は、同期モータ１を回転駆動するとき図示を省略するバッテリから供給される直流電流信号を３相交流信号ＩＵ，ＩＶ，ＩＷに変換して同期モータ１に出力するインバータとして機能すると共に、同期モータ１を減速するとき同期モータ１で生成される３相交流信号ＩＵ，ＩＶ，ＩＷを直流電流信号に変換して前記バッテリに供給する整流器として機能する、スイッチ回路から構成される。パワーモジュール３のインバータ動作のためのスイッチ制御及び整流動作のためのスイッチ制御には、特に制限されないが、スイッチ制御信号Ｕ，Ｖ，Ｗ及びその反転スイッチ制御信号ＵＢ，ＶＢ，ＷＢが用いられる。

データプロセッサ４は、特に制限されないが、単結晶シリコンのような１個の半導体基板にＣＭＯＳ集積回路製造技術等によって形成されたマイクロコンピュータによって構成される。データプロセッサ４は、同期モータ１の電流信号ＩＶ，ＩＷ及び回転角度センサ２からのレゾルバ出力信号ＡＰＦＢを入力して同期モータ１を回転駆動する駆動制御などを行うが、特に、入力したレゾルバ出力信号ＡＰＦＢをデジタル角度データに変換する変換機能については故障に対して緊急避難的に代替可能な後述の冗長を備える。

データプロセッサ４は、代表的に示された、駆動回路１４、アナログ角度データコンバータ（アナログＲＤＣ）１０、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１２、デジタル角度データコンバータ（デジタルＲＤＣ）１１、及び制御回路１３を有する。

駆動回路１４は同期モータ１のモータ駆動制御信号を生成する回路であって、例えばＰＷＭ（pulse width modulation）回路１５と出力遮断回路１６から成る。ＰＷＭ回路１５は制御回路１３からの駆動制御データにしたがって前記スイッチ制御信号Ｕ，Ｖ，Ｗ及びその反転スイッチ制御信号ＵＢ，ＶＢ，ＷＢを生成する。出力遮断回路１６はＰＭＤＬ３に前記スイッチ制御信号Ｕ，Ｖ，Ｗ及びその反転スイッチ制御信号ＵＢ，ＶＢ，ＷＢを供給する経路に介在され、データプロセッサの外部から与えられる同期モータ１の駆動指令ＤＲＶが停止を指示するときこれに即座に応答して前記スイッチ制御信号Ｕ，Ｖ，Ｗ及びその反転スイッチ制御信号ＵＢ，ＶＢ，ＷＢの供給を遮断する回路である。

アナログ角度データコンバータ（アナログＲＤＣ）１０は同期モータ１の回転角度センサ２から出力されるレゾルバ出力信号ＡＰＦＢを入力してデジタル角度データＲＤＳ１に変換する。変換されたデジタル角度データＲＤＳ１は制御回路１３で用いられる。特に制限されないが、アナログ角度データコンバータ（アナログＲＤＣ）１０は外部端子Ｐ１から入力されたレゾルバ出力信号ＡＰＦＢを受け取る。

アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１２はアナログ信号をデジタル信号に変換する回路であって、複数個のアナログデジタル変換チャネルを有する。一つのアナログデジタル変換チャネルには同期モータ１の電流信号ＩＶ，ＩＷがフィードバックされる。別のアナログデジタル変換チャネルにはセレクタ５で選択された信号が外部端子Ｐ２から供給される。セレクタ５はエラー信号ＥＲｒｄｃが活性化（イネーブルレベル）されるとレゾルバ出力信号ＡＰＦＢの出力を選択し、エラー信号ＥＲｒｄｃの非活性状態（ディスエーブルレベル）で適宜のアナログ信号ＡＤＩの出力を選択する。アナログ信号ＡＤＩの変換結果データは制御回路１３で用いられる。

デジタル角度データコンバータ（デジタルＲＤＣ）１１は前記アナログデジタルコンバータ１２によるレゾルバ出力信号ＡＰＦＢの変換結果のデジタルデータＤＰＦＢを入力してデジタル角度データＲＤＳ２に変換する。変換されたデジタル角度データＲＤＳ２は制御回路１３で用いられる。

制御回路１３はデータプロセッサ４の全体的な制御を司り、同期モータ１の駆動制御及びデジタル角度データコンバータ１１への代替制御などを行い、データプロセッサ４の各部に対する制御が総称された制御信号ＣＮＴなどによって行われる。

同期モータの駆動制御は、前記デジタル角度データＲＤＳ１又はＲＤＳ２と電流信号ＩＶ，ＩＷのフィードバックデータとに基づいて前記駆動回路にＰＷＭ回路１５に駆動指令に応じたスイッチ制御信号Ｕ，Ｖ，Ｗ及びその反転スイッチ制御信号ＵＢ，ＶＢ，ＷＢを生成させる制御である。このとき制御回路１３はエラー信号ＥＲｒｄｃを非活性化し、アナログＲＤＣ１０を用いてレゾルバ出力信号ＡＰＦＢから変換したデジタル角度データＲＤＳ１を用いる。ＡＤＣ１２によるアナログデジタル変換結果データは制御回路１３が利用する。デジタルＲＤＣ１１は非活性化されている。

デジタル角度データコンバータ１１への代替制御は、アナログＲＤＣ１０の変換不能な故障の検出と、故障検出に応答するデジタル角度データＲＤＳ２への切り替えのための制御である。制御回路１３によるアナログＲＤＣ１０の変換不能な故障検出手法としては、例えば、デジタル角度データＲＤＳ１を用いるフィードバック制御において検出値が目標値から大きく逸脱する状態等によって故障を検出すればよい。

故障を検出することによって制御回路１３はデータプロセッサ４の外部に向けてエラー信号ＥＲｒｄｃを活性化して、セレクタ５にレゾルバ出力信号ＡＰＦＢを選択させる。データプロセッサ４の内部に対してはＡＤＣ１２の外部端子Ｐ２から入力されるレゾルバ出力信号ＡＰＦＢをデジタルデータＤＰＦＢに変換させ、変換されたデジタルデータＤＰＦＢをデジタル角度データコンバータ１１でデジタル角度データＲＤＳ２に変換させる。変換されたデジタル角度データＲＤＳ２をデジタル角度データＲＤＳ１に代えて用いることにより、緊急避難的に同期モータの駆動制御を継続することができる。

データプロセッサ４の具体例を示す図２において前記制御回路１３は、命令を実行してプログラム処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ）２０、ＲＯＭ及びＲＡＭを含むメモリ（ＭＲＹ）２１、駆動指令ＤＲＶなどを受ける外部インタフェース回路（ＥＸＩＦ）２４、エラー制御回路２２、及び内部バス２３によって構成される。内部バス２３に駆動回路１４、アナログＲＤＣ１０、デジタルＲＤＣ１１、及びＡＤＣ１２が接続される。前記アナログＲＤＣ１０の変換不能な故障の検出はエラー制御回路２２で行う。エラー信号ＥＲｒｄｃはＣＰＵ２０に割込み要求信号として与えられ、それが活性化されることによって、上記故障検出に応答するデジタル角度データＲＤＳ２への切り替えのための割込み処理が開始される。その処理内容は上述の通りである。

図３には駆動装置１００による同期モータの駆動制御フローが例示される。同期モータ１のモータ制御が開始されると、ステップＳ１でモータ駆動の終了が指示されていないと判別されると、エラー制御回路２２でアナログＲＤＣ１０の変換不能なエラーが発生したか否かの判定が行われる（Ｓ２）。ステップＳ２の判別がエラーなしの場合にはアナログＲＤＣ１０を用いてレゾルバ出力信号ＡＰＦＢをデジタル角度データＲＤＳ１に変換して回転角度を測定し（Ｓ３）、デジタル角度データＲＤＳ１になどに基づいてＣＰＵ２０が同期モータ１の駆動制御データを演算する（Ｓ４）。演算された駆動制御データがＰＷＭ回路１５に設定されることによって、その設定にしたがった周波数及び位相のスイッチ制御信号Ｕ，Ｖ，Ｗ及びその反転スイッチ制御信号ＵＢ，ＶＢ，ＷＢが生成される（Ｓ５）。この処理が繰返されることによって同期モータ１が駆動される。

ステップＳ２においてエラー発生が判別されると、エラー信号ＥＲｒｄｃが活性化され（Ｓ６）、それによってセレクタ５がレゾルバ出力信号ＡＰＦＢを選択して出力する（Ｓ７）。セレクタ５を経由してＡＤＣ１２に入力されたレゾルバ出力信号ＡＰＦＢはデジタルデータＤＰＦＢに変換され、変換されたデジタルデータＤＰＦＢがデジタル角度データコンバータ１１でデジタル角度データＲＤＳ２に変換される（Ｓ８）。ＣＰＵ２０はデジタル角度データＲＤＳ２になどに基づいて同期モータ１の駆動制御データを演算し（Ｓ９）、演算された駆動制御データがＰＷＭ回路１５に設定されることによって、その設定にしたがった周波数及び位相のスイッチ制御信号Ｕ，Ｖ，Ｗ及びその反転スイッチ制御信号ＵＢ，ＶＢ，ＷＢが生成される（Ｓ１０）。ステップＳ８乃至Ｓ１０の処理が繰返されることにより、デジタル角度データＲＤＳ２をデジタル角度データＲＤＳ１に代えて用いて、緊急避難的に同期モータ１の駆動制御を継続することができる。ステップＳ１、Ｓ１１でモータ駆動の終了が指示されているときは処理を終了する（ＥＮＤ）。

第１の実施の形態によれば以下の作用効果を得る。

（１）自動車におけるブレーキや電動ステアリングなどのアクチェータを駆動する駆動装置のように同期ジェネレータとペアにされることなく１個の同期モータ１を駆動源とする駆動装置１００に対してその同期モータ１の回転角度検出のためのアナログ角度データコンバータ１０が故障してもデジタル角度データコンバータ１１を用いて緊急避難的に同期モータ１の駆動を継続することができる。アナログ角度データコンバータ１０に対しては専用のアナログ電源端子を用いて電源ノイズによる変換精度の劣化対策が行われることになるので、仮にアナログ角度データコンバータ１０を多重化した場合には電源ノイズによる変換精度を確保するためアナログ電源端子を別々に設ける必要になる。駆動装置１００のデータプロセッサ４ではアナログ角度データコンバータ１０を多重化していないので、アナログ電源端子を新たに設ける必要がなく、半導体デバイスとして使用可能な端子数が減少しない。また、追加回路はデジタル回路であるからアナログ回路に比べてプロセスの向上による回路面積縮小、低電力化の恩恵を受け、回路の追加による回路規模の増大を最小限に抑えることができる。これは駆動装置１００の小型化に資することにもなる。

（２）レゾルバ出力信号ＡＰＦＢをアナログ角度データコンバータ１０に供給するか、又はアナログデジタルコンバータ１２を経由してデジタル角度データコンバータ１１に供給するかの操作をデータプロセッサ４の外部で行う。データプロセッサ４内部のセレクタでその選択を行う場合にはアナログＲＤＣ１２と共に当該内部セレクタも故障すれば最早上記緊急避難的な駆動を行うことができなくなるが、駆動装置１００の場合にはその虞はない。

（３）アナログ角度データコンバータ１０の故障をエラー信号ＥＲｒｄｃでデータプロセッサ４の外部に通知するから、アナログ角度データコンバータ１０からデジタル角度データコンバータ１１への使用対象の切り替えをデータプロセッサの外部で容易に制御することができる。

（４）一つのアナログデジタル変換チャネルの入力に出力が接続されたセレクタ５は、前記アナログ角度データコンバータ１０の故障の通知に基づいて、レゾルバ出力信号ＡＰＦＢの入力先をアナログデジタルコンバータ１２に切替える。したがって、アナログデジタルコンバータ１２で本来変換すべき所定のアナログ信号ＡＤＩとレゾルバ出力信号ＡＰＦＢとをデータプロセッサの外部でセレクタ５によって選択すればよいから、アナログデジタルコンバータ１２の一つの変換チャネルをレゾルバ出力信号ＡＰＦＢの変換に専用化する必要がなく、アナログデジタル変換チャネルの増設を必要としない。

《第２の実施の形態に係る駆動装置》
図４には第２の実施の形態に係る駆動装置が示される。同図に示される駆動装置２００は、セレクタ５の一方の入力をアナログ信号ＡＤＩの代わりに同期モータ１からフィードバックされる電流信号ＩＶ，ＩＷとした点が第１の実施の形態と相違する。これによれば、アナログＲＤＣ１０に変換不能なエラーが発生した場合にはフィードバックされた電流信号ＩＶ，ＩＷに代えてレゾルバ出力信号ＡＰＦＢがセレクタ５で選択される。したがって、デジタルＲＤＣ１１を用いた緊急避難的なモータ１の駆動制御ではフィードバックされた電流信号ＩＶ，ＩＷを用いないことになる。フィードバックされた電流信号ＩＶ，ＩＷの電流値データ及びレゾルバ出力信号ＡＰＦＢによるデジタル角度データの双方に基づいてＰＷＭ回路１５の設定を行えば、同期モータ１に対して高い精度でトルク制御と速度制御を行うことが可能であるが、緊急避難的な駆動であれば、フィードバックされた電流信号ＩＶ，ＩＷの電流値データを用いないことによる駆動精度の低下を許容しても不都合はない。こうすれば、緊急避難的な駆動であっても、アナログ信号ＡＤＩの入力を継続し使用することができる。この意味において、第２の実施の形態は、フィードバックされた電流信号ＩＶ，ＩＷに比べてアナログ信号ＡＤＩのほうが制御上重要である場合に意義を有することとなる。その他の点は第１の実施の形態と同様であるからその詳細な説明は省略する。

《第３の実施の形態に係る駆動装置》
図５には第３の実施の形態に係る駆動装置が示される。同図に示される駆動装置３００は、そもそも同期モータ１から電流信号ＩＶ，ＩＷをフィードバックする必要のない構成を前提とする場合の例である。その他の点は第１の実施の形態と同様であるからその詳細な説明は省略する。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、駆動装置は車載の駆動装置に限定されず産業用機器の駆動装置にも適用可能である。制御回路１３はＣＰＵによるプログラム制御を主体とする構成に限定されず、ハードワイヤードロジックも用いて構成することも可能である。

データプロセッサは１チップのマイクロコンピュータに限定されず、マルチチップであっても良い。メモリは外付けであってもよい。

アナログＲＤＣ１０の変換不能なエラーとは、同期モータ１の駆動制御に許容された制度を実現することができなくなる、と言う意味でのエラーを想定する。全く変換できない、ことだけを意味するものではない。

１ 同期モータ（ＭＴ）
２ 同期モータ１の回転角度センサ（ＲＤ）
３ パワーモジュール（ＰＭＤＬ）
４ データプロセッサ（ＭＣＵ）
５ セレクタ（ＳＥＬ）
ＩＵ，ＩＶ，ＩＷ Ｕ相巻線の電流信号、Ｖ相巻線の電流信号、Ｗ相巻線の電流信号
ＡＰＦＢ レゾルバ出力信号（アナログセンス信号）
１０ アナログ角度データコンバータ（アナログＲＤＣ）
１１ デジタル角度データコンバータ（デジタルＲＤＣ）
１２ アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）
１３ 制御回路
１４ 駆動回路
１５ ＰＷＭ回路
１６ 出力遮断回路
ＤＳ１、ＤＳ２ デジタル角度データ
Ｐ１，Ｐ２ 外部端子
ＥＲｒｄｃ エラー信号
ＡＤＩ アナログ信号
２０ 中央処理装置（ＣＰＵ）
２１ メモリ（ＭＲＹ）
２２ エラー制御回路
２３ 内部バス
２４ 外部インタフェース回路（ＥＸＩＦ）
１００，２００，３００ 駆動装置

Claims (12)

1. 同期モータのモータ駆動制御信号を生成する駆動回路と、
   前記同期モータの回転角度センサから出力されるアナログセンス信号を入力してデジタル角度データに変換するアナログ角度データコンバータと、
   アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタルコンバータと、
   前記アナログデジタルコンバータで生成されるデジタルデータを入力してデジタル角度データに変換するデジタル角度データコンバータと、
   前記デジタル角度データに基づいて前記駆動回路に駆動指令に応じたモータ駆動制御信号を生成させる制御回路と、を有し、
   前記制御回路は更に、前記アナログ角度データコンバータの故障に応答して、前記駆動回路の制御に用いるデジタル回転角度データを、アナログ角度データコンバータで生成されたデータから、前記アナログデジタルコンバータによる前記アナログセンス信号の変換結果データをデジタル角度データコンバータで変換して生成されたデータに切替える制御を行う、半導体デバイス。
2. 請求項１において、前記アナログ角度データコンバータに供給する前記アナログセンス信号を前記半導体デバイスの外部から入力する外部端子と、前記アナログデジタルコンバータに供給する前記アナログセンス信号を前記半導体デバイスの外部から入力する外部端子とを別々に持つ、半導体デバイス。
3. 請求項２において、前記制御回路は前記アナログ角度データコンバータの故障を半導体装置の外部に通知する制御を行う、半導体デバイス。
4. 請求項１において、前記アナログデジタルコンバータは複数のアナログデジタル変換チャネルを有する、半導体デバイス。
5. 請求項４において、前記同期モータは回転磁界に永久磁石を用い固定磁界に３相コイルの固定巻線を有し、
   前記所定のアナログデジタル変換チャネルは前記同期モータの固定巻線に与えられる電流信号を入力して電流値データを生成し、
   前記制御回路は、前記電流値データ及び前記デジタル角度データに基づいて前記駆動回路に駆動指令に応じたモータ駆動制御信号を生成させる、半導体デバイス。
6. 請求項１において、前記制御回路は命令を実行してプログラム処理を行う中央処理装置を含む、半導体デバイス。
7. 請求項６において、１チップのデータプロセッサとして形成された半導体デバイス。
8. 同期モータと、前記同期モータの回転角度センサと、データプロセッサとを有する駆動装置であって、
   前記データプロセッサは、前記同期モータのモータ駆動制御信号を生成する駆動回路と、
   前記同期モータの回転角度センサから出力されるアナログセンス信号を入力してデジタル角度データに変換するアナログ角度データコンバータと、
   アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタルコンバータと、
   前記アナログデジタルコンバータで生成されるデジタルデータを入力してデジタル角度データに変換するデジタル角度データコンバータと、
   前記デジタル角度データに基づいて前記駆動回路に駆動指令に応じたモータ駆動制御信号を生成させる制御回路と、を有し、
   前記制御回路は更に、前記アナログ角度データコンバータの故障に応答して、前記駆動回路の制御に用いるデジタル回転角度データを、アナログ角度データコンバータで生成されたデータから、前記アナログデジタルコンバータによる前記アナログセンス信号の変換結果データをデジタル角度データコンバータで変換して生成されたデータに切替える制御を行う、駆動装置。
9. 請求項８において、前記アナログ角度データコンバータに供給する前記アナログセンス信号を前記データプロセッサの外部から入力する外部端子と、前記アナログデジタルコンバータに供給する前記アナログセンス信号を前記データプロセッサの外部から入力する外部端子とを別々に持つ、駆動装置。
10. 請求項９において、前記制御回路は前記アナログ角度データコンバータの故障を前記データプロセッサの外部に通知する制御を行う、駆動装置。
11. 請求項１０において、前記データプロセッサの外部にアナログ入力セレクタを有し、
    前記アナログ入力セレクタは、前記アナログ角度データコンバータの故障の通知に基づいて、前記回転角度センサからのアナログセンス信号の入力先を前記アナログデジタルコンバータに切替える、駆動装置。
12. 請求項９において、前記同期モータは車両のアクチェータを駆動する専用の動力源である、駆動装置。

Images