JP2018042403A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電源を冗長化する場合であってもグランド異常を好適に検出できるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置１は、駆動回路と組み合わせて設けられるマイコンを含んで構成される各ＥＣＵ２０，５０を備えている。各ＥＣＵ２０，５０は、個別の外部電源に接続され、各外部電源からの電圧を一定値に調節し、属するマイコンに動作電圧として供給する定電圧回路を有している。駆動回路と外部電源の低電位側は、各ＥＣＵ２０，５０毎に電源グランド線で接続されている。また、電源グランド線と駆動回路の低電位側とは、各ＥＣＵ２０，５０毎に内部グランドを介して接続されている。各ＥＣＵ２０，５０のマイコンは、属するＥＣＵの動作電圧を基準として得られる各内部グランドのグランド電圧に基づいて、グランド異常を検出する異常検出部をそれぞれ備えるようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、外部電源を電力源として、モータに駆動電力を供給する２つの制御系統（制御手段やインバータ）を備えるモータ制御装置が開示されている。このモータ制御装置では、制御系統とともに、各制御系統と外部電源とをそれぞれ接続するための電力供給路の冗長化が図られている。

特開２０１５−８０３２７号公報

上述のように、制御系統とともに、電力供給路を冗長化する場合には、駆動電力の電力源である外部電源の冗長化も考えられる。例えば、モータ制御装置の各制御系統には、個別の外部電源が個別の電源グランド（フレームグランド）を介して接続されるようにする。ただし、各制御系統は、系統間での通信を可能にするために、モータ制御装置内で共通の内部グランド（シグナルグランド）を介して接続されることもある。

上記例のように、各制御系統が共通の内部グランドを介して接続される場合、何れかの電源グランドの配線が断線する等によって配線抵抗が増加するグランド異常が生じたとしても、各制御系統は、残りの正常な電源グランドを通じて正常動作することができる。そのため、外部電源の冗長化では、モータ制御装置の動作を外部から監視していたとしても、何れかの電源グランドの配線が断線する等によって配線抵抗が増加するグランド異常の検出が困難である。なお、グランド異常には、何れかの電源グランドの配線が電源側にショートする異常もあるが、この異常の検出が困難であることは、何れかの電源グランドの配線が断線する等によって配線抵抗が増加する異常の場合と同様である。

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、外部電源を冗長化する場合であってもグランド異常を好適に検出できるモータ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するモータ制御装置は、モータの動作を制御する複数の制御系統を備え、各制御系統はモータに対して駆動電力を供給するように駆動回路と組み合わせて設けられる演算部を含んで構成されるものである。各制御系統には、駆動電力の電力源である個別の外部電源がそれぞれ接続される。このモータ制御装置において、各制御系統は、接続されている外部電源からの電圧を一定値に調節し、当該調節した電圧を動作電圧として演算部に供給する定電圧回路をそれぞれ有しており、各制御系統について、各駆動回路の低電位側とそれぞれに対応する外部電源の低電位側とは、制御系統毎に個別の電源グランドを介して接続されるとともに、各電源グランドと各駆動回路の低電位側とは、制御系統毎に動作電圧の基準となる個別の内部グランドを介して接続されている。そして、各演算部のうち少なくとも一つの演算部は、属する制御系統の動作電圧を基準として得られる内部グランドのグランド電圧と、当該動作電圧を基準として得られる他の制御系統の内部グランドのグランド電圧とに基づいて、各制御系統におけるグランド異常を検出する異常検出部を備えるようにしている。

上記構成によれば、外部電源と電源グランドとを個別に接続して設けられる各制御系統について、個別の内部グランドを設定することにより、グランド異常であっても配線抵抗の差に関係なく各内部グランドを介して各電源グランドへと電流が流れるようになる。これら各内部グランドのグランド電圧は、電源グランドの配線の配線抵抗の増加の異常の場合、電源グランドへ電流が戻り難くなることに起因して上昇する。その他、各内部グランドのグランド電圧は、電源グランドの配線が電源側にショートする異常の場合、電源グランドの配線の配線抵抗の増加の異常の場合と同様に上昇する。これを利用して、各内部グランドのグランド電圧に基づいて、グランド異常を検出することができる。この場合、異常検出部では、外部電源の電圧変動に関係なく一定値に維持される動作電圧を基準として得られる各内部グランドのグランド電圧を用いるようにしているので、外部電源の電圧変動に関係なくグランド異常を検出することができる。したがって、外部電源を冗長化する場合であってもグランド異常を好適に検出することができる。

具体的には、上記モータ制御装置において、異常検出部は、各グランド電圧の電圧差を算出し、当該電圧差と予め定めた閾値との比較を通じてグランド異常を検出するものであり、グランド異常を検出する場合、各グランド電圧のうち高い方のグランド電圧の内部グランドが属する制御系統におけるグランド異常を検出する。

上記構成によれば、グランド異常が生じている制御系統を好適に特定することができる。これにより、グランド異常が生じた後、当該グランド異常に対して適切なフェールセーフを設計することができ、モータの動作の制御の信頼性を向上させることができる。

このようなフェールセーフとして、具体的には、上記モータ制御装置において、異常検出部によってグランド異常が検出された場合、グランド異常が検出された制御系統は、駆動電力の供給を停止する一方、残った正常な制御系統は、駆動電力の供給量を増加するように構成することができる。

上記構成によれば、グランド異常が検出された制御系統の機能を停止させたとしても、残った正常な制御系統によって、モータの機能の低下を好適に抑えることができる。
なお、各内部グランドに流れる電流であるグランド電流が大きいほど、各内部グランドのグランド電圧の電圧差が大きくなり易く、グランド異常が誤検出され易くなる。

そこで、上記モータ制御装置において、異常検出部は、属する制御系統の内部グランドのグランド電流が大きい場合に小さい場合よりも閾値が大きくなるように定めていることが望ましい。

上記構成によれば、グランド電流に応じた閾値を設定することができ、グランド異常の検出をその時の状態に対して最適化することができる。これにより、グランド異常が誤検出され難くなり、グランド異常の検出精度を向上させることができる。

また、上記モータ制御装置において、各制御系統の演算部は、異常検出部をそれぞれ有していることが望ましい。
上記構成によれば、各制御系統において個別でグランド異常を検出することができ、グランド異常の検出精度をより好適に向上させることができる。この場合、各異常検出部、すなわち各制御系統の間でグランド異常の検出に関する情報のやりとりをするようにすれば、異常検出部自体の異常についても検出することができるように機能を拡張することができ、拡張性にも優れている。

本発明によれば、外部電源を冗長化する場合であってもグランド異常を好適に検出することができる。

モータ制御装置の一実施形態についてその電気的構成を示すブロック図。 同モータ制御装置の各ＥＣＵについてそれぞれのマイコンが実行する異常検出処理を示すフローチャート。 グランド電流値と判定用閾値との関係を示す図。 変形例のモータ制御装置についてその電気的構成を示すブロック図。

以下、モータ制御装置の一実施形態を説明する。
図１に示すように、本実施形態のモータ制御装置１は、モータ２を制御対象として、当該モータ２の動作を制御する。なお、モータ制御装置１は、モータ２の駆動を制御することによって、例えば、車両の操舵機構にモータトルクを付与し、ユーザーのステアリング操作を補助するパワステ制御や、車両が走行中に車線を逸脱することを防ぐ車線逸脱防止支援制御等を実行する制御ユニットである。

モータ２は、例えば、表面磁石同期電動機（ＳＰＭＳＭ）であり、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づいて回転する３相ブラシレスモータである。モータ２の図示しないステータには、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の複数の巻線３が円環状に配されている。巻線３は、第１系統巻線３ａと第２系統巻線３ｂとに分類される。各系統巻線３ａ，３ｂは、それぞれスター結線されている。なお、各系統巻線３ａ，３ｂは、それぞれの各相の巻線がステータの周に沿って系統毎に交互に配置されたり、それぞれの各相の巻線がステータの周に沿って纏めて並べて配置されたり、同一ティースにステータの径方向に積層されて配置されたりする。

モータ制御装置１は、モータ２の制御量である電流量を制御することによって、モータ２の駆動を制御する。モータ制御装置１は、モータ２の第１系統巻線３ａに対して電流（駆動電力）を供給する制御系統を構成する第１電子制御装置２０（以下、「第１ＥＣＵ」という）と、モータ２の第２系統巻線３ｂに対して電流（駆動電力）を供給する制御系統を構成する第２電子制御装置５０（以下、「第２ＥＣＵ」という）とを備えている。各電子制御装置２０，５０は、互いに独立した制御系統を構成するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。

第１ＥＣＵ２０には、第１系統巻線３ａに供給する電流（駆動電力）の電力源である第１外部電源１０が接続されている。第１ＥＣＵ２０と、第１外部電源１０の高電位側とは、第１電源線Ｌ１を介して接続されている。また、第１ＥＣＵ２０と、第１外部電源１０の低電位側とは、第１電源グランド線ＧＬ１を介して接続されている。電源グランド線ＧＬ１は、第１電源グランドＦＧ１に接続されている。

第２ＥＣＵ５０には、第２系統巻線３ｂに供給する電流（駆動電力）の電力源である第２外部電源４０が接続されている。第２ＥＣＵ２０と、第２外部電源４０の高電位側とは、第２電源線Ｌ２を介して接続されている。また、第２ＥＣＵ５０と、第２外部電源４０の低電位側とは、第２電源グランド線ＧＬ２を介して接続されている。第２電源グランド線ＧＬ２は、第２電源グランドＦＧ２に接続されている。

各電源グランドＦＧ１，ＦＧ２は、電位が大地とほぼ等しい部位であり、所謂、フレームグランドのことである。例えば、モータ制御装置１が車両に搭載される場合、各電源グランドＦＧ１，ＦＧ２は、車両のボディである。なお、各電源グランドＦＧ１，ＦＧ２の電位はほぼ同一である。

このように、各ＥＣＵ２０，５０には、個別の外部電源が、個別の電源グランド線を介してそれぞれ接続されている。これにより、本実施形態では、モータ２の動作の制御（制御系統）の構成とともに、外部電源の構成が冗長化されている。

次に、各ＥＣＵ２０，５０の構成について詳しく説明する。
図１に示すように、第１ＥＣＵ２０は、第１駆動回路２１、第１定電圧回路２４、及び第１マイコン（マイクロコンピュータ）２５を有している。また、第２ＥＣＵ５０は、第２駆動回路５１、第２定電圧回路５４、及び第２マイコン（マイクロコンピュータ）５５を有している。本実施形態において、各マイコン２５，５５は演算部の一例である。

各駆動回路２１，５１は、対応する各系統巻線３ａ，３ｂに電流をそれぞれ供給するように動作する。各駆動回路２１，５１は、トランジスタに分類される複数のＭＯＳ電界効果トランジスタ（スイッチング素子）をそれぞれ有している。各駆動回路２１，５１は、上下一対のスイッチング素子３組の直列回路を基本単位（スイッチングアーム）とし、各スイッチングアームを並列に接続してなる周知の３相インバータとして構成されている。一対のスイッチング素子の上流側は、属するＥＣＵが接続されている外部電源の高電位側と系統巻線との間をそれぞれ開閉する。また、一対のスイッチング素子の下流側は、属するＥＣＵが接続されている外部電源の低電位側と系統巻線との間をそれぞれ開閉する。

第１外部電源１０の高電位側と、第１駆動回路２１（一対のスイッチング素子の上流側）との間には、第１電源リレー２２が設けられている。同様に、第２外部電源４０の高電位側と、第２駆動回路５１（一対のスイッチング素子の上流側）との間には、第２電源リレー５２が設けられている。各電源リレー２２，５２は、各外部電源１０，４０から各駆動回路２１，５１への給電のオンオフを切り替えるものであり、通常オン状態に維持される。ただし、第１ＥＣＵ２０において、第１電源グランド線ＧＬ１の配線抵抗の増加（断線を含む）や第１電源グランド線ＧＬ１が第１外部電源１０側にショートするグランド異常が生じる場合、第１電源リレー２２はオフ状態へ切り替えられる。このオフ状態では、第１駆動回路２１への給電が遮断され、第１外部電源１０から第１系統巻線３ａへの給電も遮断される。これは、第２ＥＣＵ５０についても同様である。なお、第１駆動回路２１と、第１外部電源１０との間には、第１外部電源１０からの電圧を平滑化する第１平滑コンデンサ２３が設けられている。同様に、第２駆動回路５１と、第２外部電源４０との間には、第２外部電源４０からの電圧を平滑化する第２平滑コンデンサ５３が設けられている。

第１駆動回路２１において、一対のスイッチング素子の下流側である低電位側は、モータ制御装置１、すなわち第１ＥＣＵ２０のベースとなる基板上に設けられる第１内部グランドＳＧ１に接続されている。同様に、第２駆動回路５１において、一対のスイッチング素子の下流側である低電位側は、モータ制御装置１、すなわち第２ＥＣＵ５０のベースとなる基板上に設けられる第２内部グランドＳＧ２に接続されている。各内部グランドＳＧ１，ＳＧ２は、各ＥＣＵ２０，５０における電気回路上の電圧の基準（基準電位）となる部位であり、所謂、シグナルグランドのことである。本実施形態において、各内部グランドＳＧ１，ＳＧ２は、モータ制御装置１のベースとなる基板上に個別に設けられている。

また、第１駆動回路２１と、第１平滑コンデンサ２３との間には、第１定電圧回路２４が接続されている。同様に、第２駆動回路５１と、第２平滑コンデンサ５３との間には、第２定電圧回路５４が接続されている。各定電圧回路２４，５４は、属するＥＣＵが接続される外部電源からの電圧を一定値に調節するものであり、対応する外部電源の公称電圧である１２Ｖを、５Ｖに降圧（調節）し、当該降圧した電圧を動作電圧として属するＥＣＵのマイコンに対してそれぞれ供給する。

各定電圧回路２４，５４は、ＤＣ−ＤＣコンバータの一種であって、接続されるマイコンの動作電圧の電圧変動を吸収する、所謂、電圧レギュレータである。各定電圧回路２４，５４の低電位側は、属するＥＣＵの内部グランドにそれぞれ接続されている。第１ＥＣＵ２０の第１定電圧回路２４の低電位側は、第１内部グランドＳＧ１に接続されており、当該第１内部グランドＳＧ１を基準として、第１マイコン２５の５Ｖ（電位）の第１動作電圧Ｖ１を作り出す。同様に、第２ＥＣＵ５０の第２定電圧回路５４の低電位側は、第２内部グランドＳＧ２に接続されており、当該第２内部グランドＳＧ２を基準として、第２マイコン５５の５Ｖ（電位）の第２動作電圧Ｖ２を作り出す。

第１ＥＣＵ２０において、第１マイコン２５と、第１定電圧回路２４の高電位側とは、第１内部電源線Ｌ１１を介して接続されている。同様に、第２ＥＣＵ５０において、第２マイコン５５と、第２定電圧回路５４の高電位側とは、第２内部電源線Ｌ２２を介して接続されている。

各マイコン２５，５５は、接続される定電圧回路からの動作電圧を電力として、属するＥＣＵの駆動回路及び電源リレーの動作をそれぞれ制御する。各マイコン２５，５５は、モータ制御信号としてＰＷＭ信号をそれぞれ出力する。第１マイコン２５は、第１駆動回路２１を構成する各スイッチング素子のオンｄｕｔｙ比を規定する第１ＰＷＭ信号Ｐ１を出力する。同様に、第２マイコン５５は、第２駆動回路５１を構成する各スイッチング素子のオンｄｕｔｙ比を規定する第２ＰＷＭ信号Ｐ２を出力する。

本実施形態において、各マイコン２５，５５は、互いに位相が一致する各ＰＷＭ信号Ｐ１，Ｐ２を演算するように同期動作し、各駆動回路２１，５１（各系統巻線３ａ，３ｂ）に対しては基本的に同じタイミングで同じだけの電流量の電流を供給するように構成されている。そして、各ＰＷＭ信号Ｐ１，Ｐ２は、各駆動回路２１，５１（各系統巻線３ａ，３ｂ）で合わせて必要な電流量となるように、各マイコン２５，５５にて演算される。すなわち、各マイコン２５，５５は、モータ２に発生させるトルク全体のうちの半分（５０％）に対応した電流量となるように各ＰＷＭ信号Ｐ１，Ｐ２を演算する。

各マイコン２５，５５は、属するＥＣＵの内部グランドにそれぞれ接続されており、当該内部グランドを基準として、５Ｖ（電位）に動作電圧が維持されているかそれぞれ自己監視している。すなわち、第１マイコン２５は、第１ＥＣＵ２０において、第１定電圧回路２４からの第１動作電圧Ｖ１を基準として得られる第１内部グランドＳＧ１の電位である第１グランド電圧ＶＧ１を検出することができる。同様に、第２マイコン５５は、第２ＥＣＵ５０において、第２定電圧回路５４からの第２動作電圧Ｖ２を基準として得られる第２内部グランドＳＧ２の電位である第２グランド電圧ＶＧ２を検出することができる。

また、第１内部グランドＳＧ１には、第１電流検出部２６が設けられている。同様に、第２内部グランドＳＧ２には、第２電流検出部５６が設けられている。各電流検出部２６，５６は、接続されるグランド線の実電流として、グランド電流値を検出するものであり、例えば、シャント抵抗を用いたものである。そして、第１マイコン２５は、第１ＥＣＵ２０において、第１電流検出部２６を通じて、第１グランド電流値Ｉｇｎｄ１を検出する。同様に、第２マイコン５５は、第２ＥＣＵ５０において、第２電流検出部５６を通じて、第２グランド電流値Ｉｇｎｄ２を検出する。

また、第１ＥＣＵ２０は、監視回路２７を有している。同様に、第２ＥＣＵ５０は、監視回路５７を有している。各監視回路２７，５７は、他の監視回路が属するＥＣＵの内部グランドの電位である各モニタ電圧ＶＧ１２，ＶＧ２１を監視するための分圧回路である。

具体的には、各監視回路２７，５７には、同一の抵抗値を有する抵抗１００（抵抗値Ｒ１）と抵抗２００（抵抗値Ｒ２）とがそれぞれ直列接続されている。各監視回路２７，５７の抵抗１００側の端部は、属するＥＣＵの定電圧回路からの動作電圧が供給される内部電源線にそれぞれ接続されている。また、各監視回路２７，５７の抵抗２００側の端部は、他の監視回路が属するＥＣＵの内部グランドにそれぞれ接続されている。そして、各監視回路２７，５７の抵抗１００と抵抗２００との間は、属するＥＣＵのマイコンにそれぞれ接続されている。

これにより、第１マイコン２５は、第１ＥＣＵ２０において、第１監視回路２７を通じて、抵抗１００と抵抗２００との間の電圧を第１モニタ電圧ＶＧ１２として検出する。同様に、第２マイコン５５は、第２ＥＣＵ５０において、第２監視回路５７を通じて、抵抗１００と抵抗２００との間の電圧を第２モニタ電圧ＶＧ２１として検出する。なお、各マイコン２５，５５は、モニタ電圧の電圧（アナログ値）をＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換し、当該変換後のモニタ電圧（デジタル）をそれぞれ各種処理で用いる。

第１モニタ電圧ＶＧ１２は、第１ＥＣＵ２０の第１定電圧回路２４からの第１動作電圧Ｖ１を基準として得られる第２ＥＣＵ５０の第２内部グランドＳＧ２の電位を各抵抗１００，２００によって分圧したものであり、第２グランド電圧ＶＧ２に比例する。すなわち、第１マイコン２５は、第１モニタ電圧ＶＧ１２を検出することによって、他の第２マイコン５５が属する第２ＥＣＵ５０の第２グランド電圧ＶＧ２を検出することができる。

同様に、第２モニタ電圧ＶＧ２１は、第２ＥＣＵ５０の第２定電圧回路５４からの第２動作電圧Ｖ２を基準として得られる第１ＥＣＵ２０の第１内部グランドＳＧ１の電位を各抵抗１００，２００によって分圧したものであり、第１グランド電圧ＶＧ１に比例する。すなわち、第２マイコン５５は、第２モニタ電圧ＶＧ２１を検出することによって、他の第１マイコン２５が属する第１ＥＣＵ２０の第１グランド電圧ＶＧ１を検出することができる。

次に、各マイコン２５，５５の機能について詳しく説明する。
図１に示すように、第１マイコン２５は、第１異常検出部２８を有している。同様に、第２マイコン５５は、第２異常検出部５８を有している。各異常検出部２８，５８は、各ＥＣＵ２０，５０においてグランド異常が生じた場合に、その旨を検出するものである。各異常検出部２８，５８は、属するＥＣＵのマイコンの自己監視を通じて、グランド電圧をそれぞれ検出する。また、各異常検出部２８，５８は、属するＥＣＵの電流検出部を通じて、グランド電流値をそれぞれ検出するとともに、属するＥＣＵの監視回路を通じて、モニタ電圧をそれぞれ検出する。そして、各異常検出部２８，５８は、属するＥＣＵにおいて検出するグランド電圧と、グランド電流値と、モニタ電圧とに基づいて、グランド異常を検出する。

例えば、各グランド電圧ＶＧ１，ＶＧ２は、各ＥＣＵ２０，５０の何れにおいてもグランド異常が生じていない場合、ほぼ同一である。これに対して、第１ＥＣＵ２０において第１電源グランド線ＧＬ１の配線抵抗の増加（断線を含む）のグランド異常が生じる場合、第１電源グランド線ＧＬ１へ電流が戻り難くなることに起因して、第１グランド電圧ＶＧ１が上昇する。また、第１ＥＣＵ２０において第１電源グランド線ＧＬ１が第１外部電源１０側にショートするグランド異常が生じる場合、第１電源グランド線ＧＬ１の配線抵抗の増加の異常の場合と同様に、第１グランド電圧ＶＧ１が上昇する。これらの場合、第２ＥＣＵ５０においてグランド異常が生じていなければ、各グランド電圧ＶＧ１，ＶＧ２の電圧差が大きくなり、特に第１グランド電圧ＶＧ１が第２グランド電圧ＶＧ２と比較して上昇する特徴的な状態となる。

ちなみに、第２ＥＣＵ５０においてグランド異常が生じる場合、第１ＥＣＵ２０においてグランド異常が生じていなければ、各グランド電圧ＶＧ１，ＶＧ２の電圧差が大きくなり、特に第２グランド電圧ＶＧ２が第１グランド電圧ＶＧ１と比較して上昇する特徴的な状態となる。

これにより、各異常検出部２８，５８は、各グランド電圧ＶＧ１，ＶＧ２の電圧差を判定することによって、グランド異常を検出することができるとともに、各ＥＣＵ２０，５０の何れにおいてグランド異常が生じているのかを特定することができる。

以下、各異常検出部２８，５８が実行する異常検出処理について詳しく説明する。なお、各異常検出部２８，５８は、所定周期毎に以下の処理を繰り返し実行する。各異常検出部２８，５８は、異常検出処理を個別にそれぞれ実行する。以下では、便宜上、第１異常検出部２８が実行する処理を中心に説明し、第２異常検出部５８が実行する処理については割愛する。

図２に示すように、第１異常検出部２８は、モータ制御装置１の起動処理時（イニシャル処理時）であるか否かを判定する（Ｓ１０）。例えば、モータ制御装置１が車両に搭載される場合、モータ制御装置１の起動処理時は、車両のイグニッション信号の入力時である。

第１異常検出部２８は、モータ制御装置１の起動処理時でない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、異常検出タイミングであるか否かを判定する（Ｓ２０）。Ｓ２０にて、第１異常検出部２８は、モータ制御装置１の起動処理後、第１マイコン２５の内部で管理されるタイマに基づいて、定期的（例えば、制御周期所定数毎）に到来する異常検出タイミングであるか否かを判定している。そして、第１異常検出部２８は、異常検出タイミングでない場合（Ｓ２０：ＮＯ）、異常検出処理を終了する。

一方、第１異常検出部２８は、モータ制御装置１の起動処理時の場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、又はモータ制御装置１の起動処理時でないが異常検出タイミングである場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、第１グランド電圧ＶＧ１を検出するとともに、第１モニタ電圧ＶＧ１２を検出する（Ｓ３０）。Ｓ３０にて、第１異常検出部２８は、第１モニタ電圧ＶＧ１２を用いて、第１ＥＣＵ２０の第１定電圧回路２４からの第１動作電圧Ｖ１を基準として得られる第２ＥＣＵ５０の第２内部グランドＳＧ２の電位である第２グランド電圧ＶＧ２´（Ｖ１−ＶＧ２）を演算する。

具体的には、第１モニタ電圧ＶＧ１２と、第１動作電圧Ｖ１、第２グランド電圧ＶＧ２、抵抗１００（抵抗値Ｒ１）、及び抵抗２００（抵抗値Ｒ２）との間には、以下の式（ｃ１）の関係を有する。

ＶＧ１２＝（Ｖ１−ＶＧ２）×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２） …（ｃ１）
そして、第１ＥＣＵ２０の第１定電圧回路２４からの第１動作電圧Ｖ１を基準として得られる第２ＥＣＵ５０の第２内部グランドＳＧ２の電位である第２グランド電圧ＶＧ２´（Ｖ１−ＶＧ２）は、以下の式（ｃ２）で表される。

ＶＧ２´＝ＶＧ１２×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２ …（ｃ２）
これにより、第１異常検出部２８は、第１モニタ電圧ＶＧ１２から第２グランド電圧ＶＧ２´を得られる。

ちなみに、第２ＥＣＵ５０の第２定電圧回路５４からの第２動作電圧Ｖ２を基準として得られる第１ＥＣＵ２０の第１内部グランドＳＧ１の電位である第１グランド電圧ＶＧ１´（Ｖ２−ＶＧ１）は、以下の式（ｃ３）で表される。

ＶＧ１´＝ＶＧ２１×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２ …（ｃ３）
これにより、第２異常検出部５８は、異常検出処理において、第２モニタ電圧ＶＧ２１から第１グランド電圧ＶＧ１´を得られる。

続いて、第１異常検出部２８は、第１グランド電流値Ｉｇｎｄ１を検出し、当該第１グランド電流値Ｉｇｎｄ１に基づいて、判定用の閾値αを設定する（Ｓ４０）。その後、第１異常検出部２８は、第１グランド電圧ＶＧ１と、上記の式（ｃ２）によって演算された第２グランド電圧ＶＧ２´との差の絶対値（｜ＶＧ１−ＶＧ２´｜）が閾値α以下であるか否かを判定する（Ｓ５０）。

図３に示すように、第１異常検出部２８は、第１グランド電流値Ｉｇｎｄ１と、閾値αとの関係を定めたマップを備えており、第１グランド電流値Ｉｇｎｄ１を入力とし、閾値αをマップ演算する。本実施形態において、閾値αは、第１グランド電流値Ｉｇｎｄ１が大きいほど値が大きくなるように設定されている。また、閾値αは、第１グランド電流値Ｉｇｎｄ１に応じて生じる各グランド電圧ＶＧ１，ＶＧ２の電圧差や経年劣化による配線抵抗の増加等を考慮し、これら考慮分を零に対して増減させた値に設定される。

同図に示すように、第１異常検出部２８は、第１グランド電圧ＶＧ１と、第２グランド電圧ＶＧ２´との差の絶対値が閾値α以下である正常の範囲に含まれる場合、Ｓ５０：ＹＥＳとして、各ＥＣＵ２０，５０の何れにおいてもグランド異常が生じていないことを判定する。一方、第１異常検出部２８は、第１グランド電圧ＶＧ１と、第２グランド電圧ＶＧ２´との差の絶対値が閾値αよりも大きい異常の範囲に含まれる場合、Ｓ５０：ＮＯとして、各ＥＣＵ２０，５０の何れかにおいてグランド異常が生じていることを判定する。

ちなみに、第２異常検出部５８は、第２グランド電流値Ｉｇｎｄ２と、閾値αとの関係を定めたマップを備えており、第２グランド電流値Ｉｇｎｄ２を入力とし、閾値αをマップ演算する。このマップは、第１異常検出部２８が備えているマップと同一構成である。

第１異常検出部２８は、第１グランド電圧ＶＧ１と、第２グランド電圧ＶＧ２´との差の絶対値（各グランド電圧の電圧差）が閾値α以下の場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）、異常検出処理を終了する。

一方、第１異常検出部２８は、第１グランド電圧ＶＧ１と、第２グランド電圧ＶＧ２´との差の絶対値（各グランド電圧の電圧差）が閾値αよりも大きい場合（Ｓ５０：ＮＯ）、第１グランド電圧ＶＧ１から第２グランド電圧ＶＧ２´を減算した結果（ＶＧ１−ＶＧ２´）が零値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ６０）。Ｓ６０にて、第１異常検出部２８は、各ＥＣＵ２０，５０の何れでグランド異常が生じているかを特定する。第１異常検出部２８は、第１グランド電圧ＶＧ１から第２グランド電圧ＶＧ２´を減算した結果が零値よりも大きい場合、Ｓ６０：ＹＥＳとして、第１内部グランドＳＧ１の電圧が第２内部グランドＳＧ２よりも高いことを判定する。一方、第１異常検出部２８は、第１グランド電圧ＶＧ１から第２グランド電圧ＶＧ２´を減算した結果が零値よりも小さい場合、Ｓ６０：ＮＯとして、第２内部グランドＳＧ２の電圧が第１内部グランドＳＧ１よりも高いことを判定する。

第１異常検出部２８は、第１内部グランドＳＧ１が第２内部グランドＳＧ２よりも電圧が高い場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）、第１グランド電圧ＶＧ１の上昇を判定し、第１内部グランドＳＧ１が属する第１ＥＣＵ２０におけるグランド異常を検出する（Ｓ７０）。この場合、第１異常検出部２８、すなわち第１マイコン２５は、フェールセーフとして第１ＥＣＵ異常時フェールを作動させる処理へと移行する。第１ＥＣＵ異常時フェールでは、第１マイコン２５が第１電源リレー２２をオフ状態へ切り替え、第１系統巻線３ａに対する電流の供給を停止する。

一方、第１異常検出部２８は、第２内部グランドＳＧ２が第１内部グランドＳＧ１よりも電圧が高い場合（Ｓ６０：ＮＯ）、第２グランド電圧ＶＧ２の上昇を判定し、第２内部グランドＳＧ２が属する第２ＥＣＵ５０におけるグランド異常を検出する（Ｓ８０）。この場合、第１異常検出部２８、すなわち第１マイコン２５は、フェールセーフとして第２ＥＣＵ異常時フェールを作動させる処理へと移行する。第２ＥＣＵ異常時フェールでは、第１マイコン２５が第１電源リレー２２をオン状態に維持し、第１系統巻線３ａに対して供給する電流量を第２ＥＣＵ５０におけるグランド異常が検出される前と比較して増加させるように、第１ＰＷＭ信号Ｐ１を演算する。

ちなみに、第２異常検出部５８、すなわち第２マイコン５５は、異常検出処理を通じて、第２グランド電圧ＶＧ２の上昇を判定し、属する第２ＥＣＵ５０におけるグランド異常を検出する場合、第２ＥＣＵ異常時フェールを作動させる処理へと移行する。第２ＥＣＵ異常時フェールでは、第２マイコン５５が第２電源リレー５２をオフ状態へ切り替え、第２系統巻線３ｂに対する電流の供給を停止する。

一方、第２異常検出部５８、すなわち第２マイコン５５は、異常検出処理を通じて、第１グランド電圧ＶＧ１の上昇を判定し、他の第１マイコン５５（第１異常検出部２８）が属する第１ＥＣＵ２０におけるグランド異常を検出する場合、第１ＥＣＵ異常時フェールを作動させる処理へと移行する。第１ＥＣＵ異常時フェールでは、第２マイコン５５が第２電源リレー５２をオン状態に維持し、第２系統巻線３ｂに対して供給する電流量を第１ＥＣＵ２０におけるグランド異常が検出される前と比較して増加させるように、第２ＰＷＭ信号Ｐ２を演算する。

このように、第１ＥＣＵ異常時フェールでは、グランド異常が検出された第１ＥＣＵ２０（第１マイコン２５）によるモータ２の駆動の制御が停止されるが、その分を補うように正常な第２ＥＣＵ５０（第２マイコン５５）によるモータ２の駆動の制御が継続される。また、第２ＥＣＵ異常時フェールでは、グランド異常が検出された第２ＥＣＵ５０（第２マイコン５５）によるモータ２の駆動の制御が停止されるが、その分を補うように正常な第１ＥＣＵ２０（第１マイコン２５）によるモータ２の駆動の制御が継続される。

なお、各ＥＣＵ２０，５０においてグランド異常が生じると、グランド異常が生じた側のマイコンにおいて動作電圧（本実施形態では５Ｖ）を確保できず、該当するマイコンの動作が停止する場合がある。例えば、第１ＥＣＵ２０においてグランド異常が生じ、第１動作電圧Ｖ１を確保できず、第１マイコン２５の動作が停止する場合には、第１ＥＣＵ異常時フェールと同様の状態となり、第２ＥＣＵ５０（第２マイコン５５）によるモータ２の駆動の制御が継続される。また、第２ＥＣＵ５０においてグランド異常が生じ、第２動作電圧Ｖ２を確保できず、第２マイコン５５の動作が停止する場合には、第２ＥＣＵ異常時フェールと同様の状態となり、第１ＥＣＵ２０（第１マイコン２５）によるモータ２の駆動の制御が継続される。

以上に説明した本実施形態によれば、以下に示す作用及び効果を奏する。
（１）本実施形態では、外部電源と電源グランドとを個別に接続して設けられる各ＥＣＵ２０，５０について、個別の内部グランドを設定することにより、グランド異常であっても配線抵抗の差に関係なく各内部グランドＳＧ１，ＳＧ２を介して各電源グランドＦＧ１，ＦＧ２へと電流が流れるようになる。これら各内部グランドＳＧ１，ＳＧ２の各グランド電圧ＶＧ１，ＶＧ２は、各電源グランド線ＧＬ１，ＧＬ２の配線抵抗の増加（断線を含む）の異常の場合、対応する各電源グランドＦＧ１，ＦＧ２へ電流が戻り難くなることに起因して上昇する。その他、各内部グランドＳＧ１，ＳＧ２の各グランド電圧ＶＧ１，ＶＧ２は、各電源グランド線ＧＬ１，ＧＬ２が各外部電源１０，４０側にショートする異常の場合、各電源グランド線ＧＬ１，ＧＬ２の配線抵抗の増加（断線を含む）の異常の場合と同様に上昇する。これを利用して、各内部グランドＳＧ１，ＳＧ２の各グランド電圧ＶＧ１，ＶＧ２に基づいて、グランド異常を検出することができる。この場合、各異常検出部２８，５８では、各外部電源１０，４０の電圧変動に関係なく一定値（本実施形態では５Ｖ）に維持される各動作電圧Ｖ１，Ｖ２を基準として得られる各内部グランドＳＧ１，ＳＧ２の各グランド電圧ＶＧ１´，ＶＧ２´を用いるようにしている。そのため、各外部電源１０，４０の電圧変動に関係なくグランド異常を検出することができる。したがって、外部電源を冗長化する場合であってもグランド異常を好適に検出することができる。

（２）具体的には、各異常検出部２８，５８は、異常検出処理のＳ５０の処理において、各内部グランドＳＧ１，ＳＧ２の電圧差（｜ＶＧ１−ＶＧ２´｜や｜ＶＧ２−ＶＧ１´｜）を算出し、当該電圧差と予め定めた閾値αとの比較を通じてグランド異常を検出するようにしている。そして、各異常検出部２８，５８は、異常検出処理のＳ５０の処理を通じてグランド異常を検出する場合、同処理のＳ６０の処理において、各内部グランドＳＧ１，ＳＧ２のうち電圧が高い方の内部グランドが属するＥＣＵにおけるグランド異常を検出するようにしている。

この構成によれば、グランド異常が生じているＥＣＵを好適に特定することができる。これにより、グランド異常が生じた後、当該グランド異常に対して適切なフェールセーフを設計することができ、モータ２の動作の制御の信頼性を向上させることができる。

（３）このようなフェールセーフとして、具体的には、各異常検出部２８，５８によってグランド異常が検出された場合、グランド異常が検出されたＥＣＵは、対応する系統巻線に対する電流の供給を停止する一方、残った正常なＥＣＵは、対応する系統巻線に対する電流の供給量を増加させるようにしている。

この構成によれば、グランド異常が検出された制御系統の機能を停止させたとしても、残った正常な制御系統によって、モータの機能の低下を好適に抑えることができる。
（４）なお、各内部グランドＳＧ１，ＳＧ２に流れる電流である各グランド電流値Ｉｇｎｄ１，Ｉｇｎｄ２が大きいほど、各内部グランドＳＧ１，ＳＧ２の各グランド電圧の電圧差が大きくなり易く、グランド異常が誤検出され易くなる。

そこで、例えば、第１異常検出部２８は、属する第１ＥＣＵ２０の第１内部グランドＳＧ１の第１グランド電流値Ｉｇｎｄ１が大きい場合に小さい場合よりも、異常検出処理のＳ５０の処理で用いる閾値αが大きくなるように定めるようにしている。これは、第２異常検出部５８についても同様である。

この構成によれば、各グランド電流値Ｉｇｎｄ１，Ｉｇｎｄ２に応じた閾値αを設定することができ、グランド異常の検出をその時の状態に対して最適化することができる。これにより、グランド異常が誤検出され難くなり、グランド異常の検出精度を向上させることができる。

（５）本実施形態において、第１マイコン２５は第１異常検出部２８を有しているとともに、第２マイコン５５は第２異常検出部５８を有している。
この構成によれば、各ＥＣＵ２０，５０において個別でグランド異常を検出することができ、グランド異常の検出精度をより好適に向上させることができる。この場合、各異常検出部２８，５８、すなわち各ＥＣＵ２０，５０の間でグランド異常の検出に関する情報のやりとりをするようにすれば、各異常検出部２８，５８自体の異常についても検出することができるように機能を拡張することができ、拡張性にも優れている。

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。
・図４に示すように、各ＥＣＵ２０，５０の各内部グランドＳＧ１，ＳＧ２を抵抗３００によって、接続するように構成してもよい。なお、抵抗３００の抵抗値は、各電源グランド線ＧＬ１，ＧＬ２の配線抵抗よりも大きければよい。この場合、外部電源と電源グランドとを個別に接続して設けられる各ＥＣＵ２０，５０について、個別の内部グランドを設定しているのと同等であり、上記実施形態に準じた作用及び効果を奏することができる。

・各異常検出部２８，５８の機能を各マイコン２５，５５のどちらか一方に集約させてもよい。各異常検出部２８，５８の機能を集約させたマイコンは、もう一方のマイコンからマイコン間通信によって必要な情報を取得するようにすればよい。この場合、各異常検出部２８，５８の機能を集約させたマイコンには、各監視回路２７，５７が接続されていればよい。ただし、本変形例では、各監視回路２７，５７のうち少なくとも何れかが設けられていればよく、一方の監視回路を削減して構成することもできる。

・閾値αについて、各グランド電流値Ｉｇｎｄ１，Ｉｇｎｄ２との関係は変更可能である。例えば、閾値αは、各グランド電流値Ｉｇｎｄ１，Ｉｇｎｄ２が大きいほど小さい値となるものであってもよいし、各グランド電流値Ｉｇｎｄ１，Ｉｇｎｄ２の特定の範囲で固定値となるものであってもよい。すなわち、車両の仕様や車両の使用環境等に応じて、閾値αについて、各グランド電流値Ｉｇｎｄ１，Ｉｇｎｄ２との関係を設定することができる。一方、閾値αは、各グランド電流値Ｉｇｎｄ１，Ｉｇｎｄ２に関係なく固定値として定めるようにしてもよい。

・各異常検出部２８，５８は、閾値αについて、各グランド電流値Ｉｇｎｄ１，Ｉｇｎｄ２に替えて、各外部電源１０，４０の電源電流値との関係を用いるようにしてもよい。なお、各グランド電流値Ｉｇｎｄ１，Ｉｇｎｄ２は、グランド異常が生じていない場合、各外部電源１０，４０の電源電流値とほぼ同一であるので、本変形例においても上記実施形態に準じた作用及び効果を奏することができる。

・閾値αは、例えば、グランド異常を事前に検出できるように設定することもできる。この場合、グランド異常を生じる前に先回りしてフェールを作動させたりできるようになる。

・各ＥＣＵ異常時フェールでは、正常なＥＣＵ（マイコン）によるモータ２の駆動の制御が少なくとも継続されていればよく、グランド異常が検出されたＥＣＵの分を補うように正常なＥＣＵ（マイコン）によるモータ２の駆動の制御を継続させるか否かはどちらでもよい。

・各異常検出部２８，５８は、グランド異常を検出することができればよく、異常検出処理として各グランド電圧の電圧差を判定する機能を少なくとも有していればよい。すなわち、各異常検出部２８，５８は、各グランド電圧ＶＧ１，ＶＧ２の電圧差を判定することによって、グランド異常を検出することができればよく、各ＥＣＵ２０，５０の何れにおいてグランド異常が生じているのかを検出するか否かはどちらでもよい。

・異常検出処理のＳ５０の処理では、各グランド電圧の電圧比、すなわちＶＧ１／ＶＧ２´やＶＧ２／ＶＧ１´の絶対値が閾値β以下であるか否かを判定するようにしてもよい。閾値βは、第１グランド電流値Ｉｇｎｄ１に応じて生じる各グランド電圧ＶＧ１，ＶＧ２の電圧差や経年劣化による配線抵抗の増加等を考慮し、これら考慮分を零に対して増減させた値に設定される。この場合、Ｓ６０では、Ｓ５０：ＮＯの場合、例えば、ＶＧ１／ＶＧ２´が１よりも大きいか否かを判定するようにすればよい。ＶＧ１／ＶＧ２´が１よりも大きい場合、第１内部グランドＳＧ１の電圧が第２内部グランドＳＧ２よりも高いことを示す。また、ＶＧ１／ＶＧ２´が１よりも小さい場合、第２内部グランドＳＧ２の電圧が第１内部グランドＳＧ１よりも高いことを示す。

・モータ制御装置１では、複数のＥＣＵ（制御系統）が構成されていればよく、３系統や４系統以上のＥＣＵ（制御系統）が構成されていてもよい。この場合、外部電源とともに電源グランドについても各制御系統が構成される分だけ設けるようにすればよい。

・上記実施形態は、各マイコン２５，５５が非同期動作するものにも適用可能である。この場合、電流の流れる方向を考慮するように、各ＰＷＭ信号Ｐ１，Ｐ２のオンオフ（ハイロー）を考慮してＳ５０等の異常検出処理を実行するようにすればよい。なお、本変形例のように、各マイコン２５，５５が非同期動作する場合、モータ２は、独立した２つのモータで構成されていてもよい。

・モータ２としては、ＳＰＭＳＭに限らず、例えばＩＰＭＳＭを用いてもよく、駆動電力の供給の仕様等も問わない。
・各監視回路２７，５７の各抵抗１００，２００は、互いに異なる抵抗値であってもよい。

・各変形例は、互いに組み合わせて適用してもよく、例えば、モータ２としてＩＰＭＳＭを用いることと、その他の変形例の構成とは、互いに組み合わせて適用してもよい。

１…モータ制御装置、２…モータ、１０…第１外部電源、２０…第１ＥＣＵ、２１…第１駆動回路、２４…第１定電圧回路、２５…第１マイコン、２８…第１異常検出部、４０…第２外部電源、５０…第２ＥＣＵ、５１…第２駆動回路、５４…第２定電圧回路、５５…第２マイコン、５８…第２異常検出部、α…閾値、Ｌ１…第１電源線、Ｌ２…第２電源線、Ｖ１…第１動作電圧、Ｖ２…第２動作電圧、ＦＧ１…第１電源グランド、ＦＧ２…第２電源グランド、ＧＬ１…第１電源グランド線、ＧＬ２…第２電源グランド線、Ｌ１１…第１内部電源線、Ｌ２２…第２内部電源線、ＳＧ１…第１内部グランド、ＳＧ２…第２内部グランド、ＶＧ１（ＶＧ１´）…第１グランド電圧、ＶＧ２（ＶＧ２´）…第２グランド電圧、Ｉｇｎｄ１…第１グランド電流値、Ｉｇｎｄ２…第２グランド電流値。

Claims (5)

1. モータの動作を制御する複数の制御系統を備え、各制御系統は、前記モータに対して駆動電力を供給するように駆動回路と組み合わせて設けられる演算部を含んで構成されるものであり、各制御系統には、前記駆動電力の電力源である個別の外部電源がそれぞれ接続されてなるモータ制御装置において、
   前記各制御系統は、接続されている前記外部電源からの電圧を一定値に調節し、当該調節した電圧を動作電圧として前記演算部に供給する定電圧回路をそれぞれ有しており、
   前記各制御系統について、各駆動回路の低電位側とそれぞれに対応する外部電源の低電位側とは、制御系統毎に個別の電源グランドを介して接続されるとともに、各電源グランドと前記各駆動回路の低電位側とは、前記制御系統毎に前記動作電圧の基準となる個別の内部グランドを介して接続されており、
   各演算部のうち少なくとも一つの演算部は、属する前記制御系統の前記動作電圧を基準として得られる前記内部グランドのグランド電圧と、当該動作電圧を基準として得られる他の制御系統の前記内部グランドのグランド電圧とに基づいて、前記各制御系統におけるグランド異常を検出する異常検出部を備えていることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記異常検出部は、各グランド電圧の電圧差を算出し、当該電圧差と予め定めた閾値との比較を通じて前記グランド異常を検出するものであり、前記グランド異常を検出する場合、前記各グランド電圧のうち高い方のグランド電圧の前記内部グランドが属する前記制御系統における前記グランド異常を検出する請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記異常検出部によって前記グランド異常が検出された場合、前記グランド異常が検出された前記制御系統は、前記駆動電力の供給を停止する一方、残った正常な前記制御系統は、前記駆動電力の供給量を増加するように構成されている請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記異常検出部は、属する前記制御系統の前記内部グランドのグランド電流が大きい場合に小さい場合よりも前記閾値が大きくなるように定めている請求項２又は請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記各制御系統の演算部は、前記異常検出部をそれぞれ有している請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のモータ制御装置。

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