JP2016013045A - 制御装置、モータ制御装置、及びステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で複数の演算部の同期を取ることのできる制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置３０は、第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆを生成する第１演算部３５と、第２ＰＷＭ信号βａ〜βｆを生成する第２演算部３６とを備える。モータ制御装置３０は、第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆあるいは第２ＰＷＭ信号βａ〜βｆに基づきモータ２１をＰＷＭ制御する。第２演算部３６は、第１演算部３５から出力される第１ＰＷＭ信号αａを取り込み、同第１ＰＷＭ信号αａに基づき第１演算部３５と同期を取る。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の演算部が搭載された制御装置、モータ制御装置、及びステアリング装置に関する。

車両の操舵機構にモータのアシスト力を付与することにより運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置は、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサの検出操舵トルクに基づきモータの駆動を制御するモータ制御装置とを備えている。モータ制御装置は、モータを駆動させるための駆動回路と、駆動回路をＰＷＭ信号に基づき駆動させるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する）とを有している。マイコンは、トルクセンサの検出操舵トルクに基づき電流指令値を演算し、モータに実際に供給される電流値を電流指令値に追従させるべく、それらの偏差に応じた電流フィードバック制御を実行することによりＰＷＭ信号を生成する。マイコンは、生成したＰＷＭ信号に基づき駆動回路を駆動させることにより、モータをＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。こうしたモータのＰＷＭ制御により操舵トルクに応じたアシスト力が操舵機構に付与され、運転者のステアリング操作が補助される。

ところで、このようなモータ制御装置では、マイコンに何らかの異常が生じると、マイコンが電流指令値の演算やＰＷＭ信号の生成を適切に行うことができなくなる。これがモータの動作に異常を来す要因となる。そこで、特許文献１に記載のモータ制御装置では、ＰＷＭ信号の生成を主として行うメインマイコンとは別に、サブマイコンが設けられている。各マイコンは所定の周期でパルス信号を相互に送信している。各マイコンは、相手側のマイコンから送信されるパルス信号の周期を監視することで、相互に状態を監視している。

特開２００４−１２９４２１号公報

特許文献１に記載のモータ制御装置のように、メインマイコン及びサブマイコンが相互に状態を監視する構成の場合、各マイコンの同期を取る必要がある。各マイコンの同期を取るための方法としては、例えばメインマイコン及びサブマイコンに所定のトリガ信号を同時に送信し、このトリガ信号に基づいてメインマイコン及びサブマイコンが動作を開始することにより、各マイコンの同期を取るという方法が考えられる。しかしながら、この方法を用いる場合には、各マイコンにトリガ信号を送信する装置が別途必要となるため、部品点数が増加し、コストの増加を招いてしまう。

なお、このような課題は、電動パワーステアリング装置のモータ制御装置に限らず、マイコンを中心に構成された複数の演算部を備える制御装置に共通する課題である。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構成で複数の演算部の同期を取ることのできる制御装置、モータ制御装置、及びステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、ＰＷＭ信号を生成する複数の演算部を備え、前記ＰＷＭ信号に基づき制御対象をＰＷＭ制御する制御装置において、前記演算部が、別の演算部により生成されるＰＷＭ信号に基づき前記別の演算部と同期を取ることとした。

この構成によれば、同期を取るための装置を複数の演算部とは別に設けることなく各演算部の同期を取ることができるため、構成を簡素化することができる。
上記制御装置について、前記演算部は、前記別の演算部により演算されたＰＷＭ信号のエッジの時期と、自身が生成したＰＷＭ信号のエッジの時期との時間差を検出し、同エッジの時間差が小さくなるように自身のクロックを調整することにより前記別の演算部と同期を取ることが好ましい。

この構成によれば、各演算部の同期を容易に取ることができる。
上記制御装置について、前記演算部は、前記エッジの時間差に基づき前記別の演算部と周期的に同期を取ることが好ましい。

この構成によれば、仮に各演算部の同期が一旦取られた後にそれらの同期が時間の経過と共にずれた場合でも、各演算部の同期のずれが事後的に修正されるため、各演算部の動作の信頼性を確保することができる。

ところで、上記構成により各演算部の同期が一旦取られた場合でも、いずれかの演算部に異常が生じると、各演算部の同期が事後的にずれる可能性がある。
そこで、上記制御装置について、前記演算部が、前記別の演算部と同期を一旦取った後、前記エッジの時間差が所定の閾値以上となることに基づいて異常を検出するという構成を採用すれば、各演算部の異常を検出することができる。

また、いずれかの演算部に異常が生じた場合には、各演算部のＰＷＭ信号のデューティ比が異常値になる可能性がある。
そこで、上記制御装置について、前記演算部が、前記別の演算部と同期を一旦取った後、前記別の演算部により演算されたＰＷＭ信号のデューティ比と、自身が生成したＰＷＭ信号のデューティ比との差分値を検出し、前記デューティ比の差分値が所定の閾値以上となることに基づいて異常を検出するという構成を採用すれば、同様に各演算部の異常を検出することが可能である。

一方、モータを駆動させるための駆動回路と、前記駆動回路をＰＷＭ信号に基づき駆動させることにより前記モータをＰＷＭ制御する制御装置と、を備えるモータ制御装置において、前記制御装置として上述の制御装置が用いられることが好ましい。

この構成によれば、簡素な構成で各演算部の同期を取ることの可能なモータ制御装置を実現することができる。
また、車両の操舵機構に動力を付与するモータと、前記モータを駆動させるための駆動回路と、前記駆動回路をＰＷＭ信号に基づき駆動させることにより前記モータをＰＷＭ制御する制御装置と、を備えるステアリング装置において、前記制御装置として上述の制御装置が用いられることが好ましい。

この構成によれば、簡素な構成で各演算部の同期を取ることの可能なステアリング装置を実現することができる。

本発明によれば、簡素な構成で複数の演算部の同期を取ることができる。

電動パワーステアリング装置の一実施形態についてその概略構成を示すブロック図。 実施形態の電動パワーステアリング装置についてそのモータ制御装置の構成を示すブロック図。 実施形態のモータ制御装置についてその駆動回路の構成を示すブロック図。 実施形態のモータ制御装置についてその第１演算部の構成を示す制御ブロック図。 （ａ）〜（ｇ）は、デューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗと第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆとの関係を示すタイミングチャート。 実施形態のモータ制御装置についてその第２演算部により実行される初回同期処理の手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｄ）は、実施形態の第１演算部及び第２演算部によりそれぞれ用いられる搬送波δ１，δ２、第１ＰＷＭ信号αａ、及び第２ＰＷＭ信号βａの推移を示すタイミングチャート。 実施形態のモータ制御装置についてその第２演算部により実行される異常検出処理の手順を示すフローチャート。

以下、電動パワーステアリング装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、運転者のステアリングホイール１１の操作に基づき転舵輪１６を転舵させる操舵機構１０と、モータ２１により操舵機構１０にアシスト力を付与するアシスト機構２０と、モータ２１の駆動を制御するモータ制御装置３０とを備えている。

操舵機構１０は、ステアリングホイール１１の回転軸となるステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２の下端部にラックアンドピニオン機構１３を介して連結されたラックシャフト１４とを有している。操舵機構１０では、運転者のステアリングホイール１１の操作に伴いステアリングシャフト１２が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１４の軸方向の往復直線運動に変換される。このラックシャフト１４の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド１５を介して転舵輪１６に伝達されることにより転舵輪１６の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

アシスト機構２０は、モータ２１と、モータ２１の出力軸２１ａ及びステアリングシャフト１２を連結する減速機２２とを備えている。モータ２１はブラシレスモータからなる。アシスト機構２０は、モータ２１の出力軸２１ａの回転を減速機２２により減速してステアリングシャフト１２に伝達することによりステアリングシャフト１２にアシスト力（アシストトルク）を付与する。

電動パワーステアリング装置１には、車両の状態量や運転者の操作量を検出する各種センサが設けられている。例えばステアリングシャフト１２には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト１２に付与される操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ４０が設けられている。モータ２１には、その出力軸２１ａの回転角θを検出する回転角センサ４１が設けられている。車両には、その走行速度Ｓｐｄを検出する車速センサ４２が設けられている。これらのセンサ４０〜４２の出力はモータ制御装置３０に取り込まれる。モータ制御装置３０は、各センサ４０〜４２により検出される操舵トルクＴｈ、モータ回転角θ、及び車速Ｓｐｄ等に基づきモータ２１をＰＷＭ制御することによりステアリングシャフト１２にアシスト力を付与するアシスト制御を実行する。

図２に示すように、モータ制御装置３０は、駆動回路３１と、電流センサ３２ｕ，３２ｖ，３２ｗと、プリドライバ３３と、信号選択部３４と、マイクロコンピュータを中心に構成された第１及び第２演算部３５，３６とを備えている。

図３に示すように、駆動回路３１は、上側ＦＥＴ３１ａ及び下側ＦＥＴ３１ｄの直列回路と、上側ＦＥＴ３１ｂ及び下側ＦＥＴ３１ｅの直列回路と、上側ＦＥＴ３１ｃ及び下側ＦＥＴ３１ｆの直列回路とを並列接続してなる周知のインバータ回路を有している。各上側ＦＥＴ３１ａ〜３１ｃは電源（電源電圧「＋Ｖｃｃ」）に電気的に接続されている。各下側ＦＥＴ３１ｄ〜３１ｆは接地されている。上側ＦＥＴ３１ａと下側ＦＥＴ３１ｄとの接続点Ｐ１、上側ＦＥＴ３１ｂと下側ＦＥＴ３１ｅとの接続点Ｐ２、及び上側ＦＥＴ３１ｃと下側ＦＥＴ３１ｆとの接続点Ｐ３は給電線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗを介してモータ２１の各相コイルにそれぞれ接続されている。各ＦＥＴ３１ａ〜３１ｆは、プリドライバ３３から出力される駆動信号Ｇａ〜Ｇｆに基づきスイッチングされる。この各ＦＥＴ３１ａ〜３１ｆのスイッチングに基づき、電源から供給される直流電力が三相の交流電力に変換される。変換された三相の交流電力が給電線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗを介してモータ２１の各相コイルにそれぞれ供給されることによりモータ２１が駆動する。

電流センサ３２ｕ，３２ｖ，３２ｗは、下側ＦＥＴ３１ｄ〜３１ｆに直列接続されたシャント抵抗をそれぞれ有する周知の構成からなる。電流センサ３２ｕ，３２ｖ，３２ｗは、モータ２１に供給される各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをそれぞれ検出する。

図２に示すように、第１演算部３５は、トルクセンサ４０、車速センサ４２、回転角センサ４１、及び電流センサ３２ｕ，３２ｖ，３２ｗのそれぞれの出力を取り込む。第１演算部３５は、これらのセンサにより検出される操舵トルクＴｈ、車速Ｓｐｄ、モータ回転角θ、及び各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づき第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆを生成する。

詳しくは、図４に示すように、第１演算部３５は、電流指令値演算部５０と、第１及び第２減算器５１ａ，５１ｂと、第１及び第２フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部５２ａ，５２ｂと、二相／三相変換部５３と、デューティ指示値演算部５４と、ＰＷＭ信号生成部５５と、三相／二相変換部５６とを有している。

電流指令値演算部５０はｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算する。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、ｄ／ｑ座標系におけるモータ２１の供給電流の目標値を示す。電流指令値演算部５０は操舵トルクＴｈと車速Ｓｐｄとに基づきｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算する。例えば、電流指令値演算部５０は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｓｐｄが遅くなるほどｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の絶対値をより大きい値に設定する。また、電流指令値演算部５０はｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を零に設定する。電流指令値演算部５０は、演算したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を第１及び第２減算器５１ａ，５１ｂにそれぞれ出力する。

三相／二相変換部５６は各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ及びモータ回転角θを取り込む。三相／二相変換部５６はモータ回転角θを用いて各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄ／ｑ座標系に写像することによりｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを演算する。ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑは、ｄ／ｑ座標系におけるモータ２１の実際の供給電流値を示す。三相／二相変換部５６は、演算したｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを第１及び第２減算器５１ａ，５１ｂにそれぞれ出力する。

第１減算器５１ａは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊からｄ軸電流値Ｉｄを減算することによりｄ軸電流偏差ΔＩｄを求め、このｄ軸電流偏差ΔＩｄを第１Ｆ／Ｂ制御部５２ａに出力する。第１Ｆ／Ｂ制御部５２ａは、ｄ軸電流値Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に追従させるべく、それらの偏差ΔＩｄに基づく電流フィードバック制御を実行することによりｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を生成し、このｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を二相／三相変換部５３に出力する。

第２減算器５１ｂは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊からｑ軸電流値Ｉｑを減算することによりｑ軸電流偏差ΔＩｑを求め、このｑ軸電流偏差ΔＩｑを第２Ｆ／Ｂ制御部５２ｂに出力する。第２Ｆ／Ｂ制御部５２ｂは、ｑ軸電流値Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従させるべく、それらの偏差ΔＩｑに基づく電流フィードバック制御を実行することによりｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を生成し、このｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を二相／三相変換部５３に出力する。

二相／三相変換部５３はモータ回転角θを取り込む。二相／三相変換部５３はモータ回転角θを用いてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を三相座標系に写像することにより、三相座標系における各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を演算し、これらの各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をデューティ指示値演算部５４に出力する。

デューティ指示値演算部５４は各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に対応する各相のデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを演算する。デューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗは、駆動回路３１の各上側ＦＥＴ３１ａ〜３１ｃのオンデューティ比をそれぞれ示したものである。デューティ指示値演算部５４は、演算したデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，ＤｗをＰＷＭ信号生成部５５に出力する。

ＰＷＭ信号生成部５５は、例えば図５（ａ）〜（ｇ）に示すように、デューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗと、三角波からなる搬送波（ＰＷＭキャリア）δとの比較に基づき第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆを生成する。詳しくは、図５（ｂ），（ｄ），（ｆ）に示すように、ＰＷＭ信号生成部５５は、搬送波δの値よりもデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの方が大きい場合にはオン信号を示し、搬送波δの値よりもデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの方が小さい場合にはオフ信号を示す第１ＰＷＭ信号αａ〜αｃをそれぞれ生成する。また、図５（ｃ），（ｅ），（ｇ）に示すように、ＰＷＭ信号生成部５５は、搬送波δの値よりもデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの方が小さい場合にはオン信号を示し、搬送波δの値よりもデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの方が大きい場合にはオフ信号を示す第１ＰＷＭ信号αｄ〜αｆをそれぞれ生成する。第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆは駆動回路３１のＦＥＴ３１ａ〜３１ｆをそれぞれオン／オフさせるための信号である。例えば第１ＰＷＭ信号αａがオン信号である場合には、上側ＦＥＴ３１ａがオン状態となり、第１ＰＷＭ信号αａがオフ信号である場合には、上側ＦＥＴ３１ａがオフ状態となる。そして、図２に示すように、ＰＷＭ信号生成部５５は、生成した第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆを信号選択部３４に出力する。

第１演算部３５は自身の状態を監視する自己診断機能を有しており、自己診断の結果Ｓｄ１を例えばウォッチドック信号等により信号選択部３４に送信する。したがって、信号選択部３４は、第１演算部３５から送信される自己診断結果Ｓｄ１に基づいて第１演算部３５が正常であるか否かを検出することができる。

第２演算部３６は第１演算部３５と同一の性能を有している。すなわち、第２演算部３６は、第１演算部３５と同様の演算手法により、操舵トルクＴｈ、車速Ｓｐｄ、モータ回転角θ、及び各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づき第２ＰＷＭ信号βａ〜βｆを生成する。また、第２演算部３６も自身の状態を監視する自己診断機能を有しており、自己診断の結果Ｓｄ２を信号選択部３４に送信する。したがって、信号選択部３４は、第２演算部３６から送信される自己診断結果Ｓｄ２に基づいて第２演算部３６が正常であるか否かを検出することができる。

信号選択部３４は、第１演算部３５及び第２演算部３６からそれぞれ送信される自己診断結果Ｓｄ１，Ｓｄ２に基づき各演算部３５，３６の状態を監視している。信号選択部３４は、第１演算部３５が正常である場合には、第１演算部３５から出力される第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆをプリドライバ３３に出力する。また、信号選択部３４は、第１演算部３５の異常を検出した場合には、第１演算部３５を停止させるとともに、第２演算部３６が正常であることを条件に、第２演算部３６から出力される第２ＰＷＭ信号βａ〜βｆをプリドライバ３３に出力する。さらに、信号選択部３４は、第１演算部３５及び第２演算部３６の両者の異常を検出した場合には、各演算部３５，３６を停止させ、モータ２１を停止させる。

図３に示すように、プリドライバ３３は、信号選択部３４から出力される第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆあるいは第２ＰＷＭ信号βａ〜βｆを増幅することにより駆動信号Ｇａ〜Ｇｆを生成する。プリドライバ３３は、駆動信号Ｇａ〜Ｇｆを駆動回路３１のＦＥＴ３１ａ〜３１ｆのそれぞれのゲート端子に印加することにより各ＦＥＴ３１ａ〜３１ｆを開閉駆動させる。この各ＦＥＴ３１ａ〜３１ｆの開閉駆動に基づきモータ２１が駆動し、ステアリングシャフト１２にアシスト力を付与するアシスト制御が実行される。

次に、第１演算部３５と第２演算部３６との間で同期を取る方法について説明する。
図２に示すように、第２演算部３６は、第１演算部３５から出力される第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆを取得し、この第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆと、自身が生成した第２ＰＷＭ信号βａ〜βｆとを比較することにより第１演算部３５と同期を取る。本実施形態では、一例として、第２演算部３６が第１ＰＷＭ信号αａ及び第２ＰＷＭ信号βａを利用して第１演算部３５と同期を取る。

詳しくは、第２演算部３６は、例えば電動パワーステアリング装置１の起動時に実行されるイニシャルチェックの際に図６に示す初回同期処理を実行することにより第１演算部３５と同期を取る。すなわち、第２演算部３６は、まず、第１演算部３５から出力される第１ＰＷＭ信号αａを取得する（Ｓ１）。そして、第２演算部３６は、第１ＰＷＭ信号αａの立ち上がりエッジの時期Ｔｅ１と、自身が生成した直近の第２ＰＷＭ信号βａの立ち上がりエッジの時期Ｔｅ２との間の時間差ΔＴｅを検出する（Ｓ２）。具体的には、第２演算部３６は、図４のＰＷＭ信号生成部５５により演算された第２ＰＷＭ信号βａの変化を監視することにより、すなわち第２ＰＷＭ信号βａの演算結果をそのまま監視することにより、第２ＰＷＭ信号βａの立ち上がりエッジの時期Ｔｅ２を検出する。そして、第２演算部３６は、時間差ΔＴｅに基づき同期処理を実行する（Ｓ３）。具体的には、第２演算部３６は、第１ＰＷＭ信号αａの立ち上がりエッジの時期Ｔｅ１に対して第２ＰＷＭ信号βａの立ち上がりエッジの時期Ｔｅ２が時間差ΔＴｅだけ遅れている場合には、自身のクロックを時間差ΔＴｅだけ早めるように調整する。また、第２演算部３６は、第１ＰＷＭ信号αａの立ち上がりエッジの時期Ｔｅ１に対して第２ＰＷＭ信号βａの立ち上がりエッジの時期Ｔｅ２が時間差ΔＴｅだけ早い場合には、自身のクロックを時間差ΔＴｅだけ遅らせるように調整する。すなわち、第２演算部３６は、時間差ΔＴｅが小さくなるように自身のクロックを調整する。

次に、第２演算部３６が図６に示す処理を実行した際の各演算部３５，３６の動作を説明する。
本実施形態では、電動パワーステアリング装置１が起動した際、各演算部３５，３６が自身のタイミングで動作を開始するため、各演算部３５，３６のクロックがずれる可能性がある。各演算部３５，３６のクロックがずれると、図７（ａ），（ｂ）に示すように、各演算部３５，３６により用いられる搬送波δ１，δ２の間に時間差ΔＴｅが生じる可能性がある。これが、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、第１ＰＷＭ信号αａと第２ＰＷＭ信号βａとの間に時間差ΔＴｅを生じさせる要因となる。なお、図示しない第１ＰＷＭαｂ〜αｆ及び第２ＰＷＭ信号βｂ〜βｆのそれぞれの間にも同様の時間差ΔＴｅが生じていることは言うまでもない。

このとき、第２演算部３６が時刻ｔ１で図６に示す処理を実行すると、第２演算部３６は、自身のクロックを時間差ΔＴｅだけ遅らせるように調整する。これにより、時刻ｔ１以降は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、各演算部３５，３６により用いられる搬送波δ１，δ２のそれぞれの波形を一致させることができる。そのため、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、第１ＰＷＭ信号αａ及び第２ＰＷＭ信号βａを一致させることができる。同様に第１ＰＷＭ信号αｂ〜αｆ及び第２ＰＷＭ信号βｂ〜βｆもそれぞれ一致させることができる。すなわち、第１演算部３５及び第２演算部３６の同期を取ることができる。

ところで、第２演算部３６が図６に示す処理を実行することにより各演算部３５，３６の同期が一旦取られた場合でも、例えば第１演算部３５及び第２演算部３６のいずれか一方に異常が生じると、各演算部３５，３６の同期が事後的にずれる可能性がある。そこで、本実施形態の第２演算部３６は、第１演算部３５と同期を一旦取った以降も第１ＰＷＭ信号αａと第２ＰＷＭ信号βａとを比較し、それらの同期がずれた場合には異常を検出する。また、第１演算部３５及び第２演算部３６のいずれか一方に異常が生じた場合には、第１ＰＷＭ信号αａのデューティ比及び第２ＰＷＭ信号βａのデューティ比のいずれか一方が異常値となる可能性がある。そこで、第２演算部３６は、各ＰＷＭ信号αａ，βａのデューティ比の差分値を検出し、同差分値が所定の閾値以上となることに基づいて異常を検出する。なお、本実施形態の第２演算部３６は、便宜上、各ＰＷＭ信号αａ，βａのデューティ比に代えて、それらと相関関係のある各ＰＷＭ信号αａ，βａのオン時間を用いる。各ＰＷＭ信号αａ，βａのオン時間とは、パルス信号においてオン状態が継続されている時間的な長さを示す。

次に、この異常検出処理の具体的な手順について図８を参照して説明する。なお、第２演算部３６は、図６に示す処理に基づき第１演算部３５との同期を一旦取った後、図８に示す処理を所定の周期で繰り返し実行する。

図８に示すように、第２演算部３６は、まず、第１ＰＷＭ信号αａを取得し（Ｓ１０）、第１ＰＷＭ信号αａに含まれるパルス信号のオン時間Ｔｏｎ１と、自身が生成した直近の第２ＰＷＭ信号βａに含まれるパルス信号のオン時間Ｔｏｎ２との間の時間差ΔＴｏｎを検出する（Ｓ１１）。次に、第２演算部３６は、オン時間の時間差ΔＴｏｎが所定の閾値Ｔｈ１未満であるか否かを判断する（Ｓ１２）。そして、オン時間の時間差ΔＴｏｎが所定の閾値Ｔｈ１未満である場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、各ＰＷＭ信号αａ，βａのデューティ比が所定の閾値未満であると判断し、第１ＰＷＭ信号αａの立ち上がりエッジの時期Ｔｅ１と、自身が生成した直近の第２ＰＷＭ信号βａの立ち上がりエッジの時期Ｔｅ２との間の時間差ΔＴｅを検出する（Ｓ１３）。そして、第２演算部３６は、エッジの時間差ΔＴｅが所定の閾値Ｔｈ２未満であるか否かを判断し（Ｓ１４）、エッジの時間差ΔＴｅが所定の閾値Ｔｈ２未満である場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、図６に示したＳ３の処理と同様に時間差ΔＴｅに基づき同期処理を実行する（Ｓ１５）。

また、第２演算部３６は、オン時間の時間差ΔＴｏｎが閾値Ｔｈ１以上の場合（Ｓ１２：ＮＯ）、あるいはエッジの時間差ΔＴｅが閾値Ｔｈ２以上の場合（Ｓ１４：ＮＯ）には、フェイルセーフ制御を実行する（Ｓ１６）。フェイルセーフ制御としては、例えば第１演算部３５及び第２演算部３６のうちの正常な演算部のＰＷＭ信号を用いてモータ２１の駆動制御を継続する処理や、モータ２１を停止させる処理等が実行される。

以上説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置１及びモータ制御装置３０によれば以下の作用及び効果を得ることができる。
（１）第２演算部３６が図６の処理を実行することにより、図７に示すように第１演算部３５と第２演算部３６との間の同期を取ることができる。これにより、同期を取るための装置を第１演算部３５及び第２演算部３６とは別に設けることなく各演算部３５，３６の同期を取ることができるため、モータ制御装置３０の構成を簡素化することができる。また、簡素な構成で各演算部３５，３６の同期を取ることが可能な電動パワーステアリング装置１を実現することができる。

（２）仮に各演算部３５，３６の同期が一旦取られた後にそれらの同期が時間の経過と共にずれた場合でも、第２演算部３６が図８の処理を周期的に実行することにより各演算部３５，３６の同期が周期的に取られる。これにより、各演算部３５，３６の同期のずれを事後的に修正することができるため、各演算部３５，３６の動作の信頼性を確保することができる。

（３）第２演算部３６が図８の処理を実行することにより、各演算部３５，３６の異常を検出することができる。
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。

・上記実施形態では、ＰＷＭ信号生成部５５により演算された第２ＰＷＭ信号βａに基づき第２演算部３６が図６及び図８のそれぞれの処理を実行した。これに代えて、図２に破線で示すように、第２演算部３６は、一旦出力した第２ＰＷＭ信号βａを取り込み、同第２ＰＷＭ信号βａに基づき図６及び図８のそれぞれの処理を実行してもよい。これにより、第２演算部３６のハードウェア的な出力遅れの影響等が含まれた第２ＰＷＭ信号βａを第２演算部３６が用いることとなる。そのため、第２演算部３６が図６及び図８のそれぞれの処理を実行することにより、第２演算部３６のハードウェア的な出力遅れの影響等が加味された状態で各演算部３５，３６の同期を取ることができるため、同期の精度を高めることが可能となる。

・第２演算部３６は、図６のＳ２の処理において、第１ＰＷＭ信号αａの立ち下がりエッジの時期と、第２ＰＷＭ信号βａの立ち下がりエッジの時期との間の時間差を検出し、同時間差に基づきＳ３の同期処理を実行してもよい。図８のＳ１３〜Ｓ１５の処理についても同様である。

・第２演算部３６は、図８のＳ１１及びＳ１２の処理において各ＰＷＭ信号αａ，βａのオン時間Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２を用いたが、それらに代えて、各ＰＷＭ信号αａ，βａのデューティ比の実際の値を用いてもよい。具体的には、第２演算部３６は、各ＰＷＭ信号αａ，βａのオン時間及びオフ時間をそれぞれ検出するとともに、それらの値から各ＰＷＭ信号αａ，βａのデューティ比を演算する。そして、第２演算部３６は、それらの差分値が所定の閾値未満の場合には、Ｓ１３以降の処理を実行し、それらの差分値が所定の閾値以上の場合には、Ｓ１５の処理を実行する。

・第１演算部３５及び第２演算部３６の間で同期を取るために利用されるＰＷＭ信号は第１ＰＷＭ信号αａ及び第２ＰＷＭ信号βａに限らず、他のＰＷＭ信号αｂ〜αｆ，βｂ〜βｆを用いてもよい。

・第２演算部３６により実行される同期処理は、第１演算部３５により生成される第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆを利用する処理であれば、適宜変更可能である。例えば、第２演算部３６は第１ＰＷＭ信号αａの立ち上がりエッジ、あるいは立ち下がりエッジをトリガとして自身のクロックを開始することにより、第１演算部３５と同期を取ってもよい。

・各演算部３５，３６の同期を取るための構成として、上記実施形態のＰＷＭ信号を利用した構成に加え、それ以外の方法で同期を取る他の構成を組み合わせてもよい。すなわち、各演算部３５，３６の同期を取るための構成を冗長化してもよい。この場合、例えば通常は他の構成で各演算部３５，３６の同期を取るとともに、他の構成に異常が生じた場合に、上記実施形態の構成を利用して各演算部３５，３６の同期を取ってもよい。これにより、他の構成の異常時のバックアップ処置が可能となる。

・第２演算部３６により生成される第２ＰＷＭ信号βａに基づき第１演算部３５が第２演算部３６と同期をとってもよい。
・第２演算部３６は、第１演算部３５と同一の性能を有するものに限らず、第１演算部３５の機能の一部のみを有するものであってもよい。

・モータ制御装置３０は３個以上の演算部を有していてもよい。この場合、例えば一つの演算部により演算されるＰＷＭ信号に基づき他の複数の演算部が同期を取ればよい。
・モータ２１として、ブラシレスモータに代えて、ブラシ付きモータを用いてもよい。

・上記実施形態のモータ制御装置３０は、例えばモータによりラックシャフト１４にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置に用いることも可能である。また、電動パワーステアリング装置に限らず、例えばステアバイワイヤ式のステアリング装置等、操舵機構に動力を付与するモータと、モータを駆動させるための駆動回路と、駆動回路をＰＷＭ信号に基づき駆動させることによりモータをＰＷＭ制御する制御装置とを備える各種ステアリング装置に用いることが可能である。さらに、上記実施形態のモータ制御装置３０の構成は、ステアリング装置のモータ制御装置に限らず、適宜のモータ制御装置に適用可能である。

・上記実施形態の構成は、モータ制御装置に限らず、例えばＬＥＤの調光装置等、制御対象をＰＷＭ制御する適宜の制御装置に適用することが可能である。

αａ〜αｆ…第１ＰＷＭ信号、βａ〜βｆ…第２ＰＷＭ信号、１…電動パワーステアリング装置、１０…操舵機構、２１…モータ、３０…モータ制御装置、３１…駆動回路、３５…第１演算部、３６…第２演算部。

Claims (7)

1. ＰＷＭ信号を生成する複数の演算部を備え、
   前記ＰＷＭ信号に基づき制御対象をＰＷＭ制御する制御装置において、
   前記演算部は、別の演算部により生成されるＰＷＭ信号に基づき前記別の演算部と同期を取ることを特徴とする制御装置。
2. 前記演算部は、前記別の演算部により演算されたＰＷＭ信号のエッジの時期と、自身が生成したＰＷＭ信号のエッジの時期との時間差を検出し、同エッジの時間差が小さくなるように自身のクロックを調整することにより前記別の演算部と同期を取る
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記演算部は、前記エッジの時間差に基づき前記別の演算部と周期的に同期を取る
   請求項２に記載の制御装置。
4. 前記演算部は、前記別の演算部と同期を一旦取った後、前記エッジの時間差が所定の閾値以上となることに基づいて異常を検出する
   請求項２又は３に記載の制御装置。
5. 前記演算部は、前記別の演算部と同期を一旦取った後、前記別の演算部により演算されたＰＷＭ信号のデューティ比と、自身が生成したＰＷＭ信号のデューティ比との差分値を検出し、前記デューティ比の差分値が所定の閾値以上となることに基づいて異常を検出する
   請求項２〜４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. モータを駆動させるための駆動回路と、
   前記駆動回路をＰＷＭ信号に基づき駆動させることにより前記モータをＰＷＭ制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置として、請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御装置が用いられるモータ制御装置。
7. 車両の操舵機構に動力を付与するモータと、
   前記モータを駆動させるための駆動回路と、
   前記駆動回路をＰＷＭ信号に基づき駆動させることにより前記モータをＰＷＭ制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置として、請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御装置が用いられるステアリング装置。