JP2018052311A - アクチュエータシステム、異常検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冗長化された構成の異常を検知することができる。
【解決手段】アクチュエータシステムは、双方向に駆動可能なアクチュエータと、アクチュエータに制御信号を出力する第１および第２のアクチュエータ制御部と、第１および第２のアクチュエータ制御部を制御する異常検知部と、を備え、異常検知部は、第１のアクチュエータ制御部にアクチュエータを第１方向へ駆動させる第１の制御信号を出力させ、第２のアクチュエータ制御部にアクチュエータを第１方向と対となる方向である第２方向へ駆動させる第２の制御信号を出力させることにより異常を検知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、アクチュエータシステム、および異常検知装置に関する。

装置の動作に欠かせないアクチュエータは、可用性を向上させるために冗長化された構成、たとえば系統の二重化が施される。
特許文献１には、操舵部材と機械的に非連結であって、転舵軸を駆動する複数の転舵アクチュエータを備えた舵取機構と、前記操舵部材に操舵反力を付与する単数又は複数の反力アクチュエータと、前記転舵アクチュエータと前記反力アクチュエータのうち、支配下の転舵アクチュエータと支配下の反力アクチュエータをそれぞれ制御する第１制御手段と第２制御手段とをそれぞれ含み、前記両制御手段間を有線手段と無線手段でデータ通信可能にされ、前記有線手段又は無線手段で通信されたデータに基づいて、支配下の転舵アクチュエータ及び反力アクチュエータを制御する複数の制御システムを備え、前記各制御システムは、前記有線手段が断線しているか否かを判定する断線判定手段と、前記断線判定手段が断線と判定しない場合には、前記有線手段にてデータ通信を許容し、前記断線判定手段が断線と判定した場合には、前記有線手段から前記無線手段にて前記データ通信を行うように切り換える通信切換手段を備えたことを特徴とする車両用操舵装置が開示されている。

特開２００４−３３８５６３号公報

特許文献１に記載されている発明では、有線手段と無線手段による通信経路の冗長化が行われているが、無線手段に障害が発生することは想定されておらず、冗長化された構成の異常を検知することができない。

本発明の第１の態様によるアクチュエータシステムは、双方向に駆動可能なアクチュエータと、前記アクチュエータに制御信号を出力する第１および第２のアクチュエータ制御部と、前記第１および第２のアクチュエータ制御部を制御する異常検知部と、を備え、前記異常検知部は、前記第１のアクチュエータ制御部に前記アクチュエータを第１方向へ駆動させる第１の制御信号を出力させ、前記第２のアクチュエータ制御部に前記アクチュエータを前記第１方向と対となる方向である第２方向へ駆動させる第２の制御信号を出力させることにより異常を検知する。
本発明の第２の態様による異常検知装置は、双方向に駆動可能なアクチュエータと、前記アクチュエータに制御信号を出力する第１および第２のアクチュエータ制御部と、を備えるアクチュエータシステムにおいて使用される異常検知装置であって、前記異常検知装置は、前記第１および第２のアクチュエータ制御部を制御する異常検知部を備え、前記異常検知部は、前記第１のアクチュエータ制御部に前記アクチュエータを第１方向へ駆動させる第１の制御信号を出力させ、前記第２のアクチュエータ制御部に前記アクチュエータを前記第１方向と対となる方向である第２方向へ駆動させる第２の制御信号を出力させることにより異常を検知する。

本発明によれば、冗長化された構成の異常を検知することができる。

電動パワーステアリングシステムの外観を示す図 電動パワーステアリングシステムの詳細な構成を示す図 異常検知部の動作を表すフローチャート 第１ＥＣＵと第２ＥＣＵの動作を表すフローチャート

（実施の形態）
以下、図１〜図４を参照して、電動パワーステアリングシステム１００の実施の形態を説明する。

（構成）
図１は、電動パワーステアリングシステム１００の外観を示す図である。電動パワーステアリングシステム１００は、ユーザにより操作されるステアリングホイール２０１の操舵を補助する。電動パワーステアリングシステム１００は、モータ１と、舵角センサ４と、インバータ５と、ＥＣＵ６と、操舵トルクセンサ９と、異常検知装置３００とを備える。

ステアリングホイール２０１には、ステアリングシャフト２０２が接続される。ステアリングシャフト２０２のステアリングホイール２０１と反対側の端部には、トーションバー２０３を介してピニオンシャフト２０４が接続される。ステアリングシャフト２０２とピニオンシャフト２０４との間にはトーションバー２０３が設けられる。操舵トルクセンサ９は、トーションバー２０３のねじれ量に基づいてユーザの操舵トルクを検出する。ピニオンシャフト２０４の先端に取り付けられるピニオン２０５は、ラック歯２０６と噛み合う。ラック歯２０６はラックバー２０７に取り付けられており、ラックバー２０７の両端には転舵輪２０８を有する。このラックバー２０７は減速器２０９を介してモータ１から駆動力が与えられることで、直線方向に駆動される。すなわちモータ１は、ユーザがステアリングホイール２０１を操舵することによるラックバー２０７の動作を補助する。以下では、モータ１によるステアリングホイール２０１の操舵の補助を「操舵アシスト」とも呼ぶ。

舵角センサ４は、ステアリングシャフト２０２の回転を検出することにより、ユーザによるステアリングホイール２０１の操舵角を検出する。操舵トルクセンサ９は、トーションバー２０３のねじれ量に基づいてユーザの操舵トルクを検出する。操舵トルクはステアリングシャフト２０２とピニオンシャフト２０４のねじれにより検出されるので、ユーザによりステアリングホイール２０１が操舵される場合だけでなく、モータ１の回転がピニオンシャフト２０４に伝達される場合にも操舵トルクが検出される。ただし、ユーザがステアリングホイール２０１を保持していない場合は、ピニオンシャフト２０４の動きにステアリングシャフト２０２が容易に追従するため操舵トルクは検出されにくい。

舵角センサ４は、ステアリングホイール２０１の操舵角を検出し、異常検知装置３００およびＥＣＵ６に出力する。ＥＣＵ６は、舵角センサ４および異常検知装置３００の出力に基づきインバータ５を介してモータ１を動作させる。操舵トルクセンサ９は、検出する操舵トルクを、ＥＣＵ６および異常検知装置３００に出力する。

図２は、電動パワーステアリングシステム１００の詳細な構成を示す図である。電動パワーステアリングシステム１００は構成が第１系統Ａと第２系統Ｂとに二重化されており、両者は同様の動作を行う。電動パワーステアリングシステム１００は、第１系統Ａ、第２系統Ｂ、および異常検知装置３００を備える。
第１系統Ａは、第１モータ１１と、第１モータ回転センサ１２と、第１モータトルクセンサ１３と、第１舵角センサ１４と、第１インバータ１５と、第１ＥＣＵ１６と、第１操舵トルクセンサ１９とを備える。第２系統Ｂは、第２モータ２１と、第２モータ回転センサ２２と、第２モータトルクセンサ２３と、第２舵角センサ２４と、第２インバータ２５と、第２ＥＣＵ２６と、第２操舵トルクセンサ２９とを備える。第１ＥＣＵ１６は、第１信号発生器１７と第１異常系統判定部１８とを備える。第２ＥＣＵ２６は、第２信号発生器２７と第２異常系統判定部２８とを備える。

第１モータ１１および第２モータ２１は仮想的な２つのモータであり、物理的な構成はいずれもモータ１に含まれる。第１モータ１１および第２モータ２１はロータやステータを共有し、巻き線を共有しない。第１モータ１１と第２モータ２１とは巻き線位置が異なる。第１モータ１１は、第１インバータ１５から入力される制御信号に基づき回転する。第２モータ２１は、第２インバータ２５から入力される制御信号に基づき回転する。ただし第１モータ１１および第２モータ２１は前述のとおり仮想的なモータであり、物理的には１つのモータ１である。そのため、仮に第１モータ１１と第２モータ２１に電圧振幅と周波数が等しく位相が１８０度異なる正弦波が同時に入力されると、両者のトルクが拮抗してモータ１にトルクは生じない。

第１モータ回転センサ１２と第２モータ回転センサ２２は、いずれもモータ１に内蔵されるモータ回転センサでありモータ１の回転を検出する。第１モータ回転センサ１２と第２モータ回転センサ２２は取り付け位置が異なるが測定対象は同一なので、その取り付け位置の違いに依存する数値的変換により、他方のセンサの測定結果を算出できる。以下では、第１モータ回転センサ１２と第２モータ回転センサ２２とをまとめてモータ回転センサ２と呼ぶ。
第１モータトルクセンサ１３と第２モータトルクセンサ２３は、いずれもモータ１に内蔵されるトルクセンサでありモータ１の回転トルクを検出する。以下では、第１モータトルクセンサ１３と第２モータトルクセンサ２３とをまとめてモータトルクセンサ３と呼ぶ。

第１舵角センサ１４と第２舵角センサ２４は、舵角センサ４を構成する独立したセンサである。第１舵角センサ１４と第２舵角センサ２４はいずれも、ステアリングホイール２０１の舵角を検出する。舵角センサ４は、検出した舵角を異常検知装置３００およびＥＣＵ６に出力する。第１操舵トルクセンサ１９と第２操舵トルクセンサ２９は、操舵トルクセンサ９を構成する独立したセンサである。第１操舵トルクセンサ１９と第２操舵トルクセンサ２９はいずれも、図１に示したトーションバー２０３のねじれ量に基づき操舵トルクを検出する。

第１インバータ１５と第２インバータ２５は、インバータ５を構成する独立したインバータである。第１インバータ１５は、第１ＥＣＵ１６から出力される動作指令、たとえばＰＷＭ信号に基づき第１モータ１１に制御信号、たとえば所定の電圧振幅、周波数、位相を有する正弦波を入力する。第２インバータ２５は、第２ＥＣＵ２６から出力される動作指令、たとえばＰＷＭ信号に基づき第２モータ２１に制御信号、たとえば所定の電圧振幅、周波数、位相を有する正弦波を入力する。インバータ５は、フィードバック制御用にＥＣＵ６に電流値をフィードバックする。

第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６は、ＥＣＵ６を構成する独立したＥＣＵである。ＥＣＵ６は、異常検知装置３００から受信する後述の２種類の動作指令に基づきＰＷＭ信号を生成してインバータ５に出力する。ＥＣＵ１６とＥＣＵ２６は時刻同期機能を備え、両者のタイマは適宜同期される。そのため、ＥＣＵ１６とＥＣＵ２６は後述するようにタイミングの一致性が要求される処理を実行できる。

第１ＥＣＵ１６は、不図示のＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＰＷＭ信号生成回路を備える。第１ＥＣＵ１６はＲＡＭに格納されるデータを用いてＲＯＭに格納されるプログラムをＣＰＵが実行することにより、第１信号発生器１７および第１異常系統判定部１８として機能する。第１信号発生器１７は、第１インバータ１５からのフィードバック電流値を考慮して、第１インバータ１５にＰＷＭ信号を出力する。第１異常系統判定部１８は、第１系統Ａと第２系統Ｂのどちらに異常があるかを判定する。第１異常系統判定部１８の動作は後述する。

第２ＥＣＵ２６は、不図示のＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＰＷＭ信号生成回路を備える。第２ＥＣＵ２６はＲＡＭに格納されるデータを用いてＲＯＭに格納されるプログラムをＣＰＵが実行することにより、第２信号発生器２７および第２異常系統判定部２８として機能する。第２信号発生器２７は、第２インバータ２５からのフィードバック電流値を考慮して、第２インバータ２５にＰＷＭ信号を出力する。第２異常系統判定部２８は、第１系統Ａと第２系統Ｂのどちらに異常があるかを判定する。第２異常系統判定部２８の動作は後述する。

異常検知装置３００は、異常検知部３０を備えるＥＣＵである。異常検知装置３００は、不図示のＣＰＵ，ＲＯＭ，およびＲＡＭを備え、ＲＡＭに格納されるデータを用いてＲＯＭに格納されるプログラムをＣＰＵが実行することにより、異常検知部３０として後述する処理を実行する。異常検知装置３００には、モータトルクセンサ３、および舵角センサ４の出力が入力される。異常検知装置３００は、後述する異常検知指令、および異常系統判別指令をＥＣＵ６に出力する。

（動作の概要）
異常検知部３０による処理は、問題の発生を検知する異常検知処理と、いずれの系統に異常があるかを判別する異常系統判定処理とに大別される。まず異常検知処理を説明する。
まず異常検知部３０は、操舵アシストが有効であるか否か、すなわちモータ１によるステアリングホイール２０１の操舵の補助が有効であるか否かを判断し、有効でないと判断すると、ＥＣＵ６に異常検知指令を出力して異常検知処理を開始する。操舵アシストが有効であるか否かは、様々なセンサの出力に基づき判断することができ、たとえば第１モータ回転センサ１２、第１モータトルクセンサ１３、第１舵角センサ１４、第１操舵トルクセンサ１９、第２モータ回転センサ２２、第２モータトルクセンサ２３、第２舵角センサ２４、および第２操舵トルクセンサ２９の出力を利用できる。このうち１つのセンサの出力のみに基づいて判断してもよいし、複数のセンサの出力に基づき判断してもよい。

異常検知指令を受信したＥＣＵ６は、信号発生器７に所定のＰＷＭ信号を出力させる。以下では、このＰＷＭ信号により第１インバータ１５が出力する制御信号を「第１の制御信号」と呼び、このＰＷＭ信号により第２インバータ２５が出力する制御信号を「第２の制御信号」と呼ぶ。第１の制御信号と第２の制御信号は、電圧振幅と周波数が等しく、位相が１８０度異なる正弦波である。第１インバータ１５による第１の制御信号の出力と、第２インバータ２５による第２の制御信号の出力は同時に行われる。この同時性はたとえば以下のように実現することができる。すなわち、第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６は異常検知部３０から処理を実行すべき時刻の情報が入力され、その時刻に第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６がＰＷＭ信号を出力する。前述のとおり、第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６は同期された時刻情報を保有しているからである。

第１の制御信号が入力された第１モータ１１と、第２の制御信号が入力された第２モータ２１はそれぞれ回転トルクを発生させる。前述のとおり第１モータ１１と第２モータ２１はいずれも物理的にはモータ１であり、モータ１は第１モータ１１が発生させるトルクと、第２モータ２１が発生させるトルクの大きさに基づき動作する。ただし第１モータ１１および第２モータ２１が発生させるトルクは、少なくともモータ１の軸受部分の摩擦による損失、いわゆる摩擦トルクよりも大きいこととする。モータ１は、電動パワーステアリングシステム１００に問題がなければ両者のトルクが全周期にわたって同一なのでトルクは拮抗する。換言すると、第１モータ１１が発生させたトルクと第２モータ２１が発生させたトルクが相殺して、モータ１が均衡状態となり、回転トルクは発生しない。しかし電動パワーステアリングシステム１００に何らかの問題があり両者のトルクが同一でないと、換言すると両者のトルクのバランスが崩れると、いずれかの方向の回転トルクが生じてモータトルクセンサ３により検出される。たとえば、第１モータ１１および第２モータ２１を構成する巻き線の巻き線抵抗が経年劣化により異なる場合にも両者のトルクが拮抗せずトルクが検出される。なお、経年劣化により第１モータ１１と第２モータ２１の巻き線抵抗が異なった場合にも同様にトルクが検出される。

異常検知部３０はモータトルクセンサ３の出力を監視し、モータトルクセンサ３の出力が所定の値を上回る場合、すなわちモータ１が均衡状態ではない場合に異常を検知していると判断し、モータトルクセンサ３の出力が所定の値を上回らない場合、すなわちモータ１が均衡状態である場合に異常が発生していないと判断する。ただし異常検知部３０は、モータトルクセンサ３の代わりにモータ回転センサ２、舵角センサ４、操舵トルクセンサ９のいずれかの出力を用いてモータ１が均衡状態であるか否かを判断してもよい。たとえば、モータ回転センサ２または舵角センサ４の出力に基づき、モータ１の回転速度、回転量、回転加速度の少なくとも１つを検出し、これらの検出結果を基にモータ１が均衡状態であるか否かを判断することができる。また、操舵トルクセンサ９の出力に基づき、モータ１の回転トルクを検出し、その検出結果を基にモータ１が均衡状態であるか否かを判断することもできる。あるいは、ラックバー２０７のストロークを検出し、その検出結果に基づいてモータ１が均衡状態であるか否かを判断してもよい。以上が異常検知処理である。続いて異常系統判定処理を説明する。

異常系統判定処理の概要は以下のとおりである。
異常検知処理により異常が発生していると判断した異常検知部３０は、ＥＣＵ６に異常系統判別指令を出力する。異常系統判別指令を受信した第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６は、第１の制御信号と第２の制御信号の出力タイミングをずらして出力させるためのＰＷＭ信号を、第１インバータ１５と第２インバータ２５にそれぞれ出力する。ただし第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６は、第１の制御信号と第２の制御信号の出力タイミングをずらす代わりに、第１の制御信号と第２の制御信号の大きさの比率、すなわち電圧振幅の大きさの比率を１：１から２：１や１：０などに変更して出力させるためのＰＷＭ信号を出力してもよい。ただし１：０とする場合は、第１の制御信号に基づき第１系統Ａに異常がないと判断されたら第２系統Ｂに異常があるとみなすか、再度０：１として第２の制御信号のみを出力する。第１異常系統判定部１８および第２異常系統判定部２８は、出力したＰＷＭ信号およびモータトルクセンサ３の出力に基づき、異常が第１系統Ａと第２系統Ｂのどちらに発生しているかを判断する。そして第１異常系統判定部１８および第２異常系統判定部２８は、判断結果を異常検知装置３００に出力する。

異常系統判定処理の具体例はたとえば以下のとおりである。
第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６は、第１の制御信号が先に出力され、第１の制御信号の所定の時間分が出力されたら第２の制御信号の出力が開始されるようにＰＷＭ信号を出力する。この場合は、第２の制御信号の出力が開始されるまでは第１の制御信号に基づき第１モータ１１のみが動作するので、この第１モータ１１の動作に対応するトルクがモータトルクセンサ３により検出されるはずである。第１異常系統判定部１８および第２異常系統判定部２８は、このときモータトルクセンサ３により検出されるトルクが想定されるトルクと所定値以上異なる場合に、第１系統Ａに異常があると判断する。第１異常系統判定部１８および第２異常系統判定部２８は、第１系統Ａに異常があると判断すると異常検知装置３００にその旨を通知する。第１系統Ａに異常があると判断しない場合は、第１異常系統判定部１８および第２異常系統判定部２８は、第１の制御信号と第２の制御信号の出力タイミングを入れ替えて出力させるためのＰＷＭ信号を第１インバータ１５と第２インバータ２５にそれぞれ出力する。すなわち上述の例とは逆に、第２の制御信号が先に出力され、第２の制御信号の所定の時間分が出力されたら第１の制御信号の出力が開始されるようにＰＷＭ信号を出力する。そして先ほどと同様に、第２系統Ｂの異常の有無を判断し、異常があると判断する場合は異常検知装置３００にその旨を通知する。

異常検知装置３００は、判断結果がＥＣＵ６から出力されると、異常があると判断された処理系統、すなわち第１系統Ａまたは第２系統Ｂを停止させる。そしてこれ以後は、停止させていない処理系統のみを用いて操舵アシストを行う。

（フローチャート）
図３は、異常検知部３０の動作を表すフローチャートである。以下に説明する各ステップの実行主体は異常検知装置３００のＣＰＵである。異常検知部３０は、電動パワーステアリングシステム１００を搭載する車両の起動時、すなわち車両の電装品の電源がＯＮにされた際、およびその後所定の時間、車両が停車している際に動作する。
ステップＳ５０１では、ＣＰＵは、操舵アシスト、すなわちモータ１によるステアリングホイール２０１の操舵の補助が有効であるか否かを判断する。操舵アシストが有効であるか否かは、舵角センサ４の出力やモータ１の動作状況から判断可能である。操舵アシストが有効であると判断する場合は図３のフローチャートで動作が示されるプログラムの実行を終了し、操舵アシストが有効でないと判断する場合はステップＳ５０２に進む。

ステップＳ５０２では、ＣＰＵはＥＣＵ６に異常検知指令を送信する。続くステップＳ５０３ではモータ１のセンサ値の出力が所定値以上であるか否かを判断する。このセンサ値とは、第１モータトルクセンサ１３、第２モータトルクセンサ２３、第１モータ回転センサ１２、第２モータ回転センサ２２のいずれかである。センサ値の出力が所定値以上であると判断する場合はステップＳ５０４に進み、センサ値の出力が所定値未満であると判断する場合は図３のフローチャートで動作が示されるプログラムの実行を終了する。なお本ステップにおいて肯定判定をすることは、異常を検知したことを意味する。

続くステップＳ５０４では、ＣＰＵはＥＣＵ６に異常系統判別指令を送信する。続くステップＳ５０５では、ＣＰＵはＥＣＵ６から判定結果を受信する。続くステップＳ５０６では、ステップＳ５０５において受信した判定結果に基づき、異常があると判定された系統、すなわち第１系統Ａまたは第２系統Ｂを停止させる。ただしステップＳ５０５においていずれの系統にも異常がないと判定された場合には、いずれの系統も停止させない。以上で図３のフローチャートで動作が示されるプログラムの実行を終了する。

図４は、第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６の動作を表すフローチャートである。以下に説明する各ステップの実行主体は第１ＥＣＵ１６および第２ＥＣＵ２６のそれぞれのＣＰＵである。第１ＥＣＵ１６および第２ＥＣＵ２６は、所定の時間ごとに図４のフローチャートにより動作が表されるプログラムを実行する。ただし異常検知装置３００から何らかの指令を受信したことをトリガーとしてこのプログラムを実行してもよい。

ステップＳ６０１では、異常検知装置３００から異常検知指令を受信したか否かを判断する。異常検知指令を受信したと判断する場合はステップＳ６０２に進み、異常検知指令を受信していないと判断する場合はステップＳ６０３に進む。ステップＳ６０２では、第１ＥＣＵ１６および第２ＥＣＵ２６は、第１インバータ１５による第１の制御信号の出力と、第２インバータ２５による第２の制御信号の出力は同時に行われるようにＰＷＭ信号を出力してステップＳ６０３に進む。

ステップＳ６０３では、異常検知装置３００から異常系統判別指令を受信したか否かを判断する。異常系統判別指令を受信したと判断する場合はステップＳ６０４に進み、異常系統判別指令を受信していないと判断する場合は、図４のフローチャートで動作が示されるプログラムの実行を終了する。
ステップＳ６０４では、第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６は、第１インバータ１５および第２インバータ２５に対して、第１の制御信号と第２の制御信号を、互いにタイミングをずらしてそれぞれ出力させる。たとえば、第１の制御信号が先に出力され、第１の制御信号の所定の時間分が出力されたら第２の制御信号の出力が開始されるようにＰＷＭ信号を出力する。なお前述のように、出力タイミングをずらす代わりに振幅の比率を変えて、第１の制御信号と第２の制御信号を出力させてもよい。続くステップＳ６０５では、モータトルクセンサ３により検出されたトルクと想定されるトルクの差を評価し、検出されたトルクが想定されるトルクと所定値未満の差しかないと判断する場合はステップＳ６０６に進み、検出されたトルクが想定されるトルクと所定値以上の差があると判断する場合はステップＳ６０８に進む。

ステップＳ６０６では、第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６は、ステップＳ６０４とは時系列的に逆の出力となるように、すなわち第２の制御信号が先に出力され、第２の制御信号の所定の時間分が出力されたら第１の制御信号の出力が開始されるようにＰＷＭ信号を出力する。続くステップＳ６０７では、モータトルクセンサ３により検出されたトルクと想定されるトルクの差を評価し、検出されたトルクが想定されるトルクと所定値未満の差しかないと判断する場合はステップＳ６０９に進み、検出されたトルクが想定されるトルクと所定値以上の差があると判断する場合はステップＳ６１０に進む。

ステップＳ６０５において否定判定されると実行されるステップＳ６０８では、第１系統Ａに異常があると判定するとともにこの判定結果を異常検知装置３００に出力して、図４のフローチャートで動作が示されるプログラムの実行を終了する。
ステップＳ６０７において肯定判定されると実行されるステップＳ６０９では、第１系統Ａおよび第２系統Ｂのいずれにも異常がないと判定するとともにこの判定結果を異常検知装置３００に出力して、図４のフローチャートで動作が示されるプログラムの実行を終了する。
ステップＳ６０７において否定判定されると実行されるステップＳ６１０では、第２系統Ｂに異常があると判定するとともにこの判定結果を異常検知装置３００に出力して、図４のフローチャートで動作が示されるプログラムの実行を終了する。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）アクチュエータシステム、たとえば電動パワーステアリングシステム１００は、双方向に駆動可能なモータ１と、モータ１に制御信号を出力する第１および第２のアクチュエータ制御部、たとえば第１インバータ１５および第２インバータ２５と、ＥＣＵ６を介してインバータ５を制御する異常検知部３０と、を備える。異常検知部３０は、第１インバータ１５にモータ１を第１方向、たとえば時計回り方向へ駆動させる第１の制御信号を出力させ、第２インバータ２５にモータ１を第１方向と対となる方向である第２方向、たとえば反時計回り方向へ駆動させる第２の制御信号を出力させることにより異常を検知する。
そのため、冗長化された構成を用いて相反する動作をさせることにより、それぞれの作用が相殺された結果を評価することで冗長化されたそれぞれの構成が適正に動作しているか、それともいずれかの構成に何らかの問題があるかを検知できる。すなわち、冗長化された構成の異常の有無を１回の動作指令に基づき検知することができる。

（２）異常検知部３０は、第１および第２の制御信号が出力されたときのモータ１の均衡状態に基づき異常を検知する。そのため、均衡状態であるか否かという簡易な判断により異常の有無を容易に検知することができる。
（３）異常検知部３０は、第１インバータ１５および第２インバータ２５に、第１および第２の制御信号として、同一のタイミングで同一の大きさの信号をそれぞれ出力させる。そのため、第１モータ１１と第２モータ２１の出力トルクの和が常時ゼロであるか否かにより異常の有無を検知できる。さらに、過渡状態における評価も可能となる。

（４）異常検知部３０は、第１インバータ１５および第２インバータ２５に、第１および第２の制御信号として、逆位相の振幅信号をそれぞれ出力させる。そのため、第１モータ１１と第２モータ２１に出力する２つの信号のうち、一方に基づき他方を容易に作成することができる。
（５）第１の制御信号によりモータ１に生じるトルク、および第２の制御信号によりモータ１に生じるトルクは、モータ１の摩擦トルクよりも大きい。そのため、第１系統Ａまたは第２系統Ｂに何らかの問題があった場合にモータ１が動作するので、モータ１の動きを検出することにより異常を検知することができる。

（６）電動パワーステアリングシステム１００は車両に組み込まれ、異常検知部３０は、車両の起動の際に、すなわち電装品の電源がオンにされた際に第１インバータ１５および第２インバータ２５に第１の制御信号および第２の制御信号を出力させる。そのため、車両の発車前に異常検知を行うことができる。
（７）異常検知部３０は、モータ１の回転トルクを検出するモータトルクセンサ３、モータ１の回転を検出するモータ回転センサ２、または車両に備えられるステアリングホイール２０１のユーザによる操舵およびモータ１の回転に基づく操舵角を検出する舵角センサ４の出力に基づき、モータ１の回転トルク、回転速度、回転量、および回転加速度の少なくとも１つを検出し、モータ１の均衡状態を判断することができる。そのため、ユーザがステアリングホイール２０１を保持していない場合でも均衡状態を判断することができる。
（８）異常検知部３０は、車両に備えられるステアリングホイール２０１の操舵およびモータ１の回転により生じる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ９の出力に基づき、モータ１の回転トルクを検出し、モータ１の均衡状態を判断することもできる。そのため、ユーザがステアリングホイール２０１を保持している場合は、モータ回転センサ２や舵角センサ４よりも感度の高い操舵トルクを用いて均衡状態を判断することができる。

（９）異常検知部３０は、異常を検知すると第１の制御信号および第２の制御信号を出力させるタイミングをずらす、または第１の制御信号と第２の制御信号との大きさを異ならせることにより、第１インバータ１５を含む第１系統Ａと第２インバータ２５を含む第２系統Ｂのいずれに異常が発生しているかを特定する。そのため、異常の有無だけでなく第１系統Ａと第２系統Ｂのいずれに異常が発生しているかを特定することができる。
（１０）異常検知部３０は、異常が発生していると特定したインバータ５を含む系統、すなわち第１系統Ａまたは第２系統Ｂを停止させる。そのため、異常が検知されない系統のみを使用して電動パワーステアリングシステム１００を動作させることができる。

（１１）異常検知装置３００は、双方向に駆動可能なモータ１と、モータ１に制御信号を出力する第１および第２のアクチュエータ制御部、たとえば第１インバータ１５および第２インバータ２５と、を備える電動パワーステアリングシステム１００において使用される。異常検知装置３００は、ＥＣＵ６を介して第１インバータ１５および第２インバータ２５を制御する異常検知部３０を備える。異常検知部３０は、第１インバータ１５にモータ１を第１方向、たとえば時計回り方向へ駆動させる第１の制御信号を出力させ、第２インバータ２５にモータ１を第１方向と対となる方向である第２方向、たとえば反時計回り方向へ駆動させる第２の制御信号を出力させることにより異常を検知する。

上述した実施の形態を以下のように変形してもよい。
（変形例１）
第１ＥＣＵ１６および第２ＥＣＵ２６がＰＷＭ信号を出力する時間は、定格回転数に達するまでの時間に比して十分に短い所定の時間以下であり、いわゆる寸動運転をさせる程度の時間でよい。いずれかの処理系統に異常があった場合でも、ステアリングホイール２０１が回転する量を抑えてユーザの違和感を低減することができる。
（変形例２）
異常検知装置３００は、第１ＥＣＵ１６および第２ＥＣＵ２６にＰＷＭ信号を複数回に分割して出力させることにより、モータ１に複数回に分けて制御信号を出力させてもよい。いずれかの処理系統に異常があった場合でも、動摩擦力よりも静止摩擦力が大きいのでステアリングホイール２０１が回転する量を抑えてユーザの違和感を低減することができる。

（変形例３）
第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６が物理的に１つのＥＣＵであってもよい。また、異常検知部３０が第１ＥＣＵ１６または第２ＥＣＵ２６と一体に構成されてもよい。
（変形例４）
異常検知装置３００は、判断結果がＥＣＵ６から出力されると、同一の車両に備えられる他の異常検知装置に判断結果を出力してもよい。
（変形例５）
電動パワーステアリングシステム１００は、モータが２重化されていなくてもよい。すなわち巻き線が１組しか存在せず、第１インバータ１５と第２インバータ２５から入力された電圧が同一の巻き線に入力される構成でもよい。

（変形例６）
第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６は、処理の同時性を確保するために同期されたタイマを用いたが、異常検知装置３００から異常検知指令を受信してから所定の時間が経過した後にＰＷＭ信号を出力することで、処理の同時性を確保してもよい。
（変形例７）
第１の実施の形態において説明した異常検知手法は、双方向に操舵可能な他のアクチュエータ、たとえば駆動モータなどにも適用することができる。

（変形例８）
異常系統判別指令を受信した第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６は、制御信号の出力および異常の判断を以下のように行ってもよい。すなわち、まず第１ＥＣＵ１６が第１の制御信号を出力させてモータトルクセンサ３の出力に基づき第１系統Ａの異常を判定し、次に第２ＥＣＵ２６が第２の制御信号を出力させてモータトルクセンサ３の出力に基づき第２系統Ａの異常を判定してもよい。
（変形例９）
異常検知指令を受信した第１ＥＣＵ１６と第２ＥＣＵ２６は、インバータ５にＰＷＭ信号出力した後にトルクセンサ３がトルクを検出した場合に、ＰＷＭ信号の出力を即座に停止してもよい。トルクが検出されたことで均衡状態にないことは検知できたので、必要以上にトルクを発生させてユーザに違和感を与えることを防止するためである。

プログラムは不図示のＲＯＭに格納されるとしたが、プログラムは不揮発性メモリに格納されていてもよい。また、異常検知装置３００やＥＣＵ６が不図示の入出力インタフェースを備え、必要なときに入出力インタフェースが利用可能な媒体を介して、他の装置からプログラムが読み込まれてもよい。ここで媒体とは、例えば入出力インタフェースに着脱可能な記憶媒体、または通信媒体、すなわち有線、無線、光などのネットワーク、または当該ネットワークを伝搬する搬送波やディジタル信号、を指す。また、プログラムにより実現される機能の一部または全部がハードウエア回路やＦＰＧＡにより実現されてもよい。
上述した実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１ … モータ
２ … モータ回転センサ
３ … モータトルクセンサ
４ … 舵角センサ
５ … インバータ
９ … 操舵トルクセンサ
１２ … 第１モータ回転センサ
１３ … 第１モータトルクセンサ
１４ … 第１舵角センサ
１５ … 第１インバータ
１７ … 第１信号発生器
１８ … 第１異常系統判定部
１９ … 第１操舵トルクセンサ
２２ … 第２モータ回転センサ
２３ … 第２モータトルクセンサ
２４ … 第２舵角センサ
２５ … 第２インバータ
２７ … 第２信号発生器
２８ … 第２異常系統判定部
２９ … 第２操舵トルクセンサ
３０ … 異常検知部
１００ … 電動パワーステアリングシステム
３００ … 異常検知装置

Claims (14)

1. 双方向に駆動可能なアクチュエータと、
   前記アクチュエータに制御信号を出力する第１および第２のアクチュエータ制御部と、
   前記第１および第２のアクチュエータ制御部を制御する異常検知部と、を備え、
   前記異常検知部は、前記第１のアクチュエータ制御部に前記アクチュエータを第１方向へ駆動させる第１の制御信号を出力させ、前記第２のアクチュエータ制御部に前記アクチュエータを前記第１方向と対となる方向である第２方向へ駆動させる第２の制御信号を出力させることにより異常を検知するアクチュエータシステム。
2. 請求項１に記載のアクチュエータシステムにおいて、
   前記異常検知部は、前記第１および第２の制御信号が出力されたときの前記アクチュエータの均衡状態に基づき異常を検知するアクチュエータシステム。
3. 請求項２に記載のアクチュエータシステムにおいて、
   前記異常検知部は、前記第１および前記第２のアクチュエータ制御部に、前記第１および第２の制御信号として、同一のタイミングで同一の大きさの信号をそれぞれ出力させるアクチュエータシステム。
4. 請求項３に記載のアクチュエータシステムにおいて、
   前記異常検知部は、前記第１および前記第２のアクチュエータ制御部に、前記第１および第２の制御信号として、逆位相の振幅信号をそれぞれ出力させるアクチュエータシステム。
5. 請求項１に記載のアクチュエータシステムにおいて、
   前記第１の制御信号により前記アクチュエータに生じるトルク、および前記第２の制御信号により前記アクチュエータに生じるトルクは、前記アクチュエータの摩擦トルクよりも大きいアクチュエータシステム。
6. 請求項１に記載のアクチュエータシステムにおいて、
   前記アクチュエータシステムは装置に組み込まれ、
   前記異常検知部は、前記装置の起動の際に前記第１および前記第２のアクチュエータ制御部に前記第１および前記第２の制御信号を出力させるアクチュエータシステム。
7. 請求項２に記載のアクチュエータシステムにおいて、
   前記アクチュエータは、車両に搭載されるパワーステアリング用モータであって、
   前記異常検知部は、前記パワーステアリング用モータにより直線方向に駆動される前記車両のラックバーのストロークと、前記パワーステアリング用モータの回転トルク、回転速度、回転量、および回転加速度と、の少なくとも１つに基づき、前記パワーステアリング用モータの均衡状態を判断するアクチュエータシステム。
8. 請求項７に記載のアクチュエータシステムにおいて、
   前記異常検知部は、前記パワーステアリング用モータの回転トルクを検出するモータトルクセンサ、前記パワーステアリング用モータの回転を検出する回転センサ、または前記車両に備えられるステアリングホイールの操舵および前記パワーステアリング用モータの回転に基づく操舵角を検出する舵角センサの出力に基づき、前記パワーステアリング用モータの回転トルク、回転速度、回転量、および回転加速度の少なくとも１つを検出し、前記パワーステアリング用モータの均衡状態を判断するアクチュエータシステム。
9. 請求項７に記載のアクチュエータシステムにおいて、
   前記異常検知部は、前記車両に備えられるステアリングホイールの操舵および前記パワーステアリング用モータの回転により生じる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサの出力に基づき、前記パワーステアリング用モータの回転トルクを検出し、前記パワーステアリング用モータの均衡状態を判断するアクチュエータシステム。
10. 請求項１に記載のアクチュエータシステムにおいて、
    前記異常検知部は、前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を出力させる時間は、所定の時間以下であるアクチュエータシステム。
11. 請求項１に記載のアクチュエータシステムにおいて、
    前記異常検知部は、前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を複数回に分割して出力させるアクチュエータシステム。
12. 請求項３に記載のアクチュエータシステムにおいて、
    前記異常検知部は、異常を検知すると前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を出力させるタイミングをずらす、または前記第１の制御信号と前記第２の制御信号との大きさを異ならせることにより、前記第１および第２のアクチュエータ制御部のいずれに異常が発生しているかを特定するアクチュエータシステム。
13. 請求項１２に記載のアクチュエータシステムにおいて、
    前記異常検知部は、異常が発生していると特定した前記第１または第２のアクチュエータ制御部を停止させるアクチュエータシステム。
14. 双方向に駆動可能なアクチュエータと、前記アクチュエータに制御信号を出力する第１および第２のアクチュエータ制御部と、を備えるアクチュエータシステムにおいて使用される異常検知装置であって、
    前記異常検知装置は、前記第１および第２のアクチュエータ制御部を制御する異常検知部を備え、
    前記異常検知部は、前記第１のアクチュエータ制御部に前記アクチュエータを第１方向へ駆動させる第１の制御信号を出力させ、前記第２のアクチュエータ制御部に前記アクチュエータを前記第１方向と対となる方向である第２方向へ駆動させる第２の制御信号を出力させることにより異常を検知する異常検知装置。
    

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