JP2018153070A - モータ制御装置、モータ駆動システム、及び、モータ制御方法 - Google Patents

モータ制御装置、モータ駆動システム、及び、モータ制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】複数のマイコンの起動後、初回から同期可能とするモータ制御装置を提供する。【解決手段】マイコン401、402の起動後、「同期信号受信側マイコン」である第2マイコン402のレディ信号送信部622は、自マイコンの同期準備が完了したことを示すレディ信号を「同期信号送信側マイコン」である第1マイコン401に送信する。第1マイコン401のレディ信号受信部621は、レディ信号を受信する。マイコン401、402のハンドシェイク判定部611、612は、少なくともレディ信号の送受信を含むハンドシェイクが正常に実施されたとき、ハンドシェイクが成功したと判定する。ハンドシェイクが成功したと判定されたとき、マイコン401、402は、起動後の初回から同期してモータ80を駆動する。【選択図】図19

Description

本発明は、複数のマイコンによりモータの駆動を制御するモータ制御装置、それを備えるモータ駆動システム、及び、モータ制御方法に関する。
従来、冗長的に設けられた複数のマイコンでモータの駆動を制御するモータ制御装置において、各マイコンが、それぞれ独立したクロック生成回路で生成されたクロックにより動作する装置が知られている。一つのクロック生成回路で全てのマイコンを動作させる場合には、クロック生成回路の故障時にモータ駆動が停止するのに対し、各マイコンに対応して独立したクロック生成回路を設けることにより、信頼性が向上する。
ただし、現実には、クロック生成回路の製造ばらつき等により、各マイコンの演算制御タイミングにずれが生じるという問題がある。
そこで、例えば特許文献1に開示された電動機制御装置は、複数のマイコン間で同期信号を送受信し、同期信号を受信したマイコンが、同期信号に基づいて演算制御タイミングを補正する。こうして複数のマイコンの演算制御タイミングを互いに同期させることで、モータのトルク脈動の抑制を図っている。
特許第5412095号公報
しかし、従来技術では、複数のマイコンの起動時における初回の同期について想定していない。例えば、各マイコンに供給される電源電圧差や配線抵抗、電圧検出特性等の差により、各マイコンの電源ONによる起動タイミングがずれる場合がある。すると、先に起動したマイコンがタイマスタートしてから、遅れて起動するマイコンがタイマスタートするまでの期間、先に起動したマイコンのみが非同期で動作することとなる。したがって、複数のマイコンを初回から同期させることができないという問題があった。
なお、本明細書では、複数のマイコンのうち一部のマイコンのみでモータ駆動する制御を含めて、「非同期制御」という。
また、特許文献1の技術では、複数のマイコン間で送受信される同期信号に異常が発生した場合を想定していない。しかし、送信される同期信号に異常が発生すると、同期信号受信側のマイコンが異常な同期信号に基づいてタイミングを補正することになる。そのため、同期信号の異常の程度によっては、同期信号受信側マイコンによる制御が破綻するおそれがある。その結果、クロックのずれによりトルク脈動が生じることよりも不都合な事態に陥る可能性がある。例えば、車両の電動パワーステアリング装置において、モータ駆動の停止によりアシスト機能が停止すると、運転者に不安を与えることとなる。したがって、同期信号の異常を判定し、異常の場合に適切な処置を実施することが求められる。
本発明は上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、複数のマイコンの起動後、初回から同期可能とするモータ制御装置を提供することにある。
また、好ましくは、それぞれ独立したクロックで動作する複数のマイコン間で、クロックのずれを補正するための同期信号を送受信するモータ制御装置において、同期信号の異常を判定可能なモータ制御装置を提供することにある。
さらに、そのモータ制御装置を備えるモータ駆動システム、及び、そのモータ制御装置によるモータ制御方法を提供することにある。
本発明のモータ制御装置は、複数のモータ駆動回路(701、702)と、複数のマイコン(401、402)と、複数のクロック生成回路(651、652)と、を備える。
複数のモータ駆動回路は、例えば複数の巻線組を有する一つ以上のモータ(80)を駆動する。
複数のマイコンは、駆動信号生成部(451、452)、及び、駆動タイミング生成部(441、442)を有する。駆動信号生成部は、複数のモータ駆動回路にそれぞれ指令するモータ駆動信号(Dr1、Dr2)を生成する。駆動タイミング生成部は、モータ駆動信号のパルスタイミングである駆動タイミングを生成する。
複数のクロック生成回路は、複数のマイコンが動作の基準とするクロックをそれぞれ独立して生成する。
クロック生成回路、マイコン及びモータ駆動回路は、互いに対応して設けられており、それら一群の構成要素の単位を「系統」と定義する。各系統の構成要素が対応する巻線組への通電を制御することにより、モータ制御装置はモータを駆動する。
複数のマイコンのうち、「自マイコンの駆動タイミングに同期し、且つ、複数のマイコンの駆動タイミングを同期させる同期信号を送信する少なくとも一つのマイコン」を同期信号送信側マイコン(401)とし、「同期信号送信側マイコンから送信された同期信号を受信する少なくとも一つのマイコン」を同期信号受信側マイコン(402)とする。また、各マイコンにとって、そのマイコン自身のことを「自マイコン」という。
第一の態様のモータ制御装置は、上記の基本構成に加え、さらに以下の構成を備える。
同期信号送信側マイコンは、同期信号を生成し、同期信号受信側マイコンに送信する同期信号生成部(411)を有する。
同期信号受信側マイコンは、受信した同期信号に同期するように自マイコンの駆動タイミングを補正するタイミング補正を実施可能なタイミング補正部(422)を有する。
さらに、同期信号受信側マイコンは、レディ信号送信部(622)を有する。レディ信号送信部は、自マイコンの同期準備が完了したことを示すレディ信号を同期信号送信側マイコンに送信する。且つ、同期信号送信側マイコンは、レディ信号を受信するレディ信号受信部(621)を有する。
また、同期信号送信側マイコン及び同期信号受信側マイコンは、少なくともレディ信号の送受信を含むハンドシェイクが正常に実施されたとき、ハンドシェイクが成功したと判定するハンドシェイク判定部(611、612)を有する。
ハンドシェイクが成功したと判定されたとき、同期信号送信側マイコン及び同期信号受信側マイコンは、起動後の初回から同期してモータを駆動する。
これにより、本発明のモータ制御装置は、複数のマイコンの起動後、初回から同期可能とすることができる。
好ましくは、同期信号受信側マイコンのタイミング補正部は、受信した同期信号の正常又は異常の判定である受信信号判定を行う受信信号判定部(432)を含む。
そして、同期信号受信側マイコンは、受信信号判定において同期信号が正常と判定されたとき、タイミング補正を許可し、受信信号判定において同期信号が異常と判定されたとき、タイミング補正を禁止し、同期信号送信側マイコンとは非同期でモータを駆動する。
この構成では、同期信号受信側マイコンの受信信号判定部により同期信号の異常を判定可能である。また、受信信号判定において同期信号が異常と判定されたとき、同期信号受信側マイコンは、タイミング補正を禁止し、同期信号送信側マイコンとは非同期でモータを駆動する。したがって、同期信号の異常が原因となって、同期信号受信側マイコンの制御が破綻することを防止することができる。
この場合、たとえトルク脈動が生じたとしても、少なくともモータの駆動を継続することができる。したがって、電動パワーステアリング装置のように、モータ駆動によるアシスト機能を継続するニーズが大きいモータ駆動システムにおいて、特に有効である。
第二の態様のモータ制御装置は、上記の基本構成を前提として、さらに以下の三つの駆動モードを有する。
(1)同期信号送信側マイコン、及び同期信号を受信した同期信号受信側マイコンが同期してモータを駆動する同期駆動モード
(2)同期信号を用いず、同期信号送信側マイコン及び同期信号受信側マイコンが非同期でモータを駆動する非同期駆動モード
(3)同期信号送信側マイコン又は同期信号受信側マイコンの一方のみでモータを駆動する一部系統駆動モード
このモータ制御装置は、同期信号送信側マイコン及び同期信号受信側マイコンの起動時において、一部系統駆動モード、非同期駆動モード、同期駆動モードの順に移行する場合がある。
また、上記基本構成のモータ制御装置によるモータ制御方法が提供される。
このモータ制御方法のレディ信号送信ステップ(S64)では、同期信号受信側マイコンが、自マイコンの同期準備が完了したことを示すレディ信号を同期信号送信側マイコンに送信する。
レディ信号受信ステップ(S53)では、同期信号送信側マイコンがレディ信号を受信する。
ハンドシェイク成功判定ステップ(S57)では、少なくともレディ信号の送受信を含むハンドシェイクが正常に実施されたとき、同期信号送信側マイコン及び同期信号受信側マイコンのハンドシェイク判定部(611、612)により、ハンドシェイクが成功したと判定する。
同期駆動ステップ(S58)では、ハンドシェイクが成功したと判定されたとき、同期信号送信側マイコン及び同期信号受信側マイコンが起動後の初回から同期してモータを駆動する。
各実施形態のECUが機電一体式のモータ駆動システムとして適用される電動パワーステアリング装置の構成図。 各実施形態のECUが機電別体式のモータ駆動システムとして適用される電動パワーステアリング装置の構成図。 二系統機電一体式モータの軸方向断面図。 図3のIV−IV線断面図。 多相同軸モータの構成を示す模式図。 各実施形態によるECU(モータ制御装置)の全体構成図。 第1実施形態の基礎形態によるECU(モータ制御装置)の詳細構成図。 モータ駆動信号とアナログ信号サンプリングタイミングとの関係を示す図。 二系統のマイコンのクロックずれを示すタイムチャート。 同期信号によるタイミング補正(従来技術)を説明するタイムチャート。 同期信号異常時における従来技術の問題点を説明するタイムチャート。 第1実施形態の基礎形態によるタイミング判定処理のフローチャート。 第1実施形態の基礎形態による同期許可区間の設定例を説明する図。 第1実施形態による同期信号異常時タイムチャート。 マイコン起動時のモータ駆動開始処理のフローチャート。 マイコン起動時のタイミング判定待機処理のフローチャート。 同期信号異常判定後のタイミング補正復帰処理のフローチャート。 同期信号の異常確定処理のフローチャート。 第1実施形態によるECU(モータ制御装置)の構成図。 ハンドシェイク動作例1のタイムチャート。 ハンドシェイク動作例1の変形例のタイムチャート。 ハンドシェイク動作例2のタイムチャート。 ハンドシェイク動作例2の変形例Aのタイムチャート。 ハンドシェイク動作例2の変形例Bのタイムチャート。 ハンドシェイク動作例3のタイムチャート。 動作例1〜3の第1マイコン起動後処理のフローチャート。 動作例1〜3の第2マイコン起動後処理のフローチャート。 動作例2の変形例Bの第2マイコン起動後処理のフローチャート。 ハンドシェイク成否記憶処理のフローチャート。 非同期制御中の第2マイコン同期処理のフローチャート。 ハンドシェイク動作例4のタイムチャート。 動作例4の第2マイコン起動後処理のフローチャート。 再起動時のハンドシェイク動作例5Aのタイムチャート。 再起動時のハンドシェイク動作例5Bのタイムチャート。 再起動時のハンドシェイク動作例6のタイムチャート。 第2実施形態によるECU(モータ制御装置)の構成図。 3マイコンでのハンドシェイク動作例のタイムチャート。 第3実施形態によるECU(モータ制御装置)の基礎形態対応部分の構成図。 第3実施形態による双方向の同期信号送受信タイミングを示す図。 ハンドシェイク動作例7のタイムチャート。 動作例7の第1マイコン起動後処理のフローチャート。 動作例7の第2マイコン起動後処理のフローチャート。 特定パルスパターンの同期信号を用いる第4実施形態のタイムチャート。 特定パルスパターンの同期信号を用いる第5実施形態のタイムチャート。
以下、モータ制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態において、「モータ制御装置」としてのECUは、車両の電動パワーステアリング装置に適用され、操舵アシストトルクを出力するモータの通電を制御する。また、ECU及びモータにより「モータ駆動システム」が構成される。
複数の実施形態で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、以下の第1〜第5実施形態を包括して「本実施形態」という。
最初に、各実施形態に共通する事項として、適用される電動パワーステアリング装置の構成、モータ駆動システムの構成等について、図1〜図6を参照して説明する。
図1、図2に、電動パワーステアリング装置90を含むステアリングシステム99の全体構成を示す。図1には、ECU10がモータ80の軸方向の一方側に一体に構成されている「機電一体式」の構成が図示され、図2には、ECU10とモータ80とがハーネスで接続された「機電別体式」の構成が図示される。なお、図1、図2における電動パワーステアリング装置90はコラムアシスト式であるが、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。
ステアリングシステム99は、ハンドル91、ステアリングシャフト92、ピニオンギア96、ラック軸97、車輪98、及び、電動パワーステアリング装置90等を含む。
ハンドル91にはステアリングシャフト92が接続されている。ステアリングシャフト92の先端に設けられたピニオンギア96は、ラック軸97に噛み合っている。ラック軸97の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪98が設けられる。運転者がハンドル91を回転させると、ハンドル91に接続されたステアリングシャフト92が回転する。ステアリングシャフト92の回転運動は、ピニオンギア96によりラック軸97の直線運動に変換され、ラック軸97の変位量に応じた角度に一対の車輪98が操舵される。
電動パワーステアリング装置90は、操舵トルクセンサ93、ECU10、モータ80、及び、減速ギア94等を含む。
操舵トルクセンサ93は、ステアリングシャフト92の途中に設けられ、運転者の操舵トルクを検出する。図1、図2に示す形態では、二重化された操舵トルクセンサ93は、第1トルクセンサ931及び第2トルクセンサ932を含み、第1操舵トルクtrq1及び第2操舵トルクtrq2を二重に検出する。
操舵トルクセンサが冗長的に設けられない場合、一つの操舵トルクtrqの検出値が二系統共通に用いられてもよい。以下、冗長的に検出された操舵トルクtrq1、trq2を用いることに特段の意味が無い箇所では、一つの操舵トルクtrqとして記載する。
ECU10は、操舵トルクtrq1、trq2に基づいて、モータ80が所望のアシストトルクを発生するようにモータ80の駆動を制御する。モータ80が出力したアシストトルクは、減速ギア94を介してステアリングシャフト92に伝達される。
ECU10は、回転角センサが検出したモータ80の電気角θ1、θ2及び操舵トルクセンサ93が検出した操舵トルクtrq1、trq2を取得する。ECU10は、これらの情報やECU10内部で検出したモータ電流等の情報に基づき、モータ80の駆動を制御する。
モータ80の軸方向の一方側にECU10が一体に構成された機電一体式モータ800の構成について、図3、図4を参照して説明する。図3に示す形態では、ECU10は、モータ80の出力側とは反対側において、シャフト87の軸Axに対して同軸に配置されている。なお、他の実施形態では、ECU10は、モータ80の出力側において、モータ80と一体に構成されてもよい。
モータ80は、三相ブラシレスモータであって、ステータ840、ロータ860、及びそれらを収容するハウジング830を備えている。
ステータ840は、ハウジング830に固定されているステータコア845と、ステータコア845に組み付けられている二組の三相巻線組801、802とを有している。
第1巻線組801を構成する各相巻線からは、リード線851、853、855が延び出している。第2巻線組802を構成する各相巻線からは、リード線852、854、856が延び出している。
ロータ860は、リア軸受835及びフロント軸受836により支持されているシャフト87と、シャフト87が嵌入されたロータコア865とを有している。ロータ860は、ステータ840の内側に設けられており、ステータ840に対して相対回転可能である。シャフト87の一端には永久磁石88が設けられている。
ハウジング830は、リアフレームエンド837を含む有底筒状のケース834と、ケース834の一端に設けられているフロントフレームエンド838とを有している。ケース834及びフロントフレームエンド838は、ボルト等により互いに締結されている。各巻線組801、802のリード線851、852等は、リアフレームエンド837のリード線挿通孔839を挿通してECU10側に延び、基板230に接続されている。
ECU10は、カバー21と、カバー21に固定されているヒートシンク22と、ヒートシンク22に固定されている基板230と、基板230に実装されている各種の電子部品とを備えている。カバー21は、外部の衝撃から電子部品を保護したり、ECU10内への埃や水等の浸入を防止したりする。
カバー21は、外部からの給電ケーブルや信号ケーブルが外部接続用コネクタ部214と、カバー部213とを有している。外部接続用コネクタ部214の給電用端子215、216は、図示しない経路を経由して基板230に接続されている。
基板230は、例えばプリント基板であり、リアフレームエンド837と対向する位置に設けられ、ヒートシンク22に固定されている。基板230には、二系統分の各電子部品が系統毎に独立して設けられており、完全冗長構成をなしている。本実施形態では基板230は一枚であるが、他の実施形態では、二枚以上の基板を備えるようにしてもよい。
基板230の二つの主面のうち、リアフレームエンド837に対向している面をモータ面237とし、その反対側の面、すなわちヒートシンク22に対向している面をカバー面238とする。
モータ面237には、複数のスイッチング素子241、242、回転角センサ251、252、カスタムIC261、262等が実装されている。
本実施形態では複数のスイッチング素子241、242は各系統について6個であり、モータ駆動回路の三相上下アームを構成する。回転角センサ251、252は、シャフト87の先端に設けられた永久磁石88と対向するように配置される。カスタムIC261、262及びマイコン401、402は、ECU10の制御回路を有する。カスタムIC261、262には、例えば図7に示すクロック監視部661、662等が設けられる。
カバー面238には、マイコン401、402、コンデンサ281、282、及び、インダクタ271、272等が実装されている。特に、第1マイコン401及び第2マイコン402は、同一の基板230の同一側の面であるカバー面238に、所定間隔を空けて配置されている。
コンデンサ281、282は、電源から入力された電力を平滑化し、また、スイッチング素子241、242のスイッチング動作等に起因するノイズの流出を防止する。インダクタ271、272は、コンデンサ281、282と共にフィルタ回路を構成する。
図5、図6に示すように、ECU10の制御対象であるモータ80は、二組の三相巻線組801、802が同軸に設けられた三相ブラシレスモータである。
巻線組801、802は、電気的特性が同等であり、例えば特許第5672278号公報の図3に参照されるように、共通のステータに互いに電気角30degずらして配置されている。これに応じて、巻線組801、802には、例えば、振幅が等しく位相が30degずれた相電流が通電されるように制御される。
図6において、第1巻線組801と、第1巻線組801の通電制御に係る第1マイコン401及びモータ駆動回路701等との組み合わせを第1系統GR1とする。第2巻線組802と、第2巻線組802の通電制御に係る第2マイコン402及び第2モータ駆動回路702等との組み合わせを第2系統GR2とする。第1系統GR1と第2系統GR2とは、全て独立した2組の要素群から構成されており、いわゆる「完全二系統」の冗長構成をなしている。
明細書中、必要に応じて、第1系統GR1の構成要素又は信号には語頭に「第1」を付し、第2系統GR2の構成要素又は信号には語頭に「第2」を付して区別する。各系統に共通の事項については、「第1、第2」を付さず、まとめて記載する。また、第1系統の構成要素又は信号の符号の末尾に「1」を付し、第2系統の構成要素又は信号の符号の末尾に「2」を付して記す。
以下、ある構成要素にとって、その構成要素が含まれる系統を「自系統」といい、他方の系統を「他系統」という。同様に、二系統のマイコン401、402について、自系統のマイコンを「自マイコン」といい、他系統のマイコンを「他マイコン」という。
ECU10の第1コネクタ部351には、第1電源コネクタ131、第1車両通信コネクタ311、及び、第1トルクコネクタ331が含まれる。第2コネクタ部352には、第2電源コネクタ132、第2車両通信コネクタ312、及び、第2トルクコネクタ332が含まれる。コネクタ部351、352は、それぞれ単一のコネクタとして形成されていてもよいし、複数のコネクタに分割されていてもよい。
第1電源コネクタ131は、第1電源111に接続される。第1電源111の電力は、電源コネクタ131、電源リレー141、第1モータ駆動回路701、及び、モータリレー731を経由して、第1巻線組801に供給される。また、第1電源111の電力は、第1マイコン401及び第1系統GR1のセンサ類にも供給される。
第2電源コネクタ132は、第2電源112に接続される。第2電源112の電力は、電源コネクタ132、電源リレー142、第2モータ駆動回路702、及び、モータリレー732を経由して、第2巻線組802に供給される。また、第2電源112の電力は、第2マイコン402及び第2系統GR2のセンサ類にも供給される。
電源が冗長的に設けられない場合、二系統の電源コネクタ131、132は共通の電源に接続されてもよい。
車両通信ネットワークとしてCANが冗長的に設けられる場合、第1車両通信コネクタ311は、第1CAN301と第1車両通信回路321との間に接続され、第2車両通信コネクタ312は、第2CAN302と第2車両通信回路322との間に接続される。
CANが冗長的に設けられない場合、二系統の車両通信コネクタ311、312は、共通のCAN30に接続されてもよい。また、CAN以外の車両通信ネットワークとして、CAN−FD(CAN with Flexible Data rate)やFlexRay等、どのような規格のネットワークが用いられてもよい。
車両通信回路321、322は、自系統及び他系統の各マイコン401、402との間で双方向に情報を通信する。
第1トルクコネクタ331は、第1トルクセンサ931と第1トルクセンサ入力回路341との間に接続される。第1トルクセンサ入力回路341は、第1トルクコネクタ331が検出した操舵トルクtrq1を第1マイコン401に通知する。
第2トルクコネクタ332は、第2トルクセンサ932と第2トルクセンサ入力回路342との間に接続される。第2トルクセンサ入力回路342は、第2トルクコネクタ332が検出した操舵トルクtrq2を第2マイコン402に通知する。
マイコン401、402における各処理は、ROM等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
マイコン401、402は、クロック生成回路651、652が生成した基準クロックにより動作する。クロック監視部661、662は、クロック生成回路651、652により生成された基準クロックをそれぞれ監視する。基準クロックの生成、監視について、詳しくは後述する。
第1マイコン401は、第1モータ駆動回路701のスイッチング素子241の動作を操作するモータ駆動信号Dr1を生成し、第1モータ駆動回路701に指令する。また、第1マイコン401は、第1電源リレー駆動信号Vpr1、及び、第1モータリレー駆動信号Vmr1を生成する。
第2マイコン402は、第2モータ駆動回路702のスイッチング素子242の動作を操作するモータ駆動信号Dr2を生成し、第2モータ駆動回路702に指令する。また、第2マイコン402は、第2電源リレー駆動信号Vpr2、及び、第2モータリレー駆動信号Vmr2を生成する。
マイコン401、402が生成した電源リレー駆動信号Vpr1、Vpr2は、自系統の電源リレー141、142に指令される他、他マイコンにも通知される。
マイコン401、402は、マイコン間通信により、相互に情報を送受信可能である。マイコン401、402は、マイコン間通信にて、電流検出値や電流指令値等を相互に送受信し、第1系統GR1及び第2系統GR2を協働させてモータ80を駆動することが可能である。マイコン間通信の通信フレームには、電流検出値等が含まれる。その他、電流指令値、電流制限値、アップデートカウンタ、ステータス信号、及び、誤り検出値信号であるCRC信号、またはチェックサム信号等が含まれる場合もある。なお、本実施形態はマイコン間通信の通信内容に依らず適用可能であり、必要に応じてその他の情報を送受信してもよく、あるいは前記データの一部ないし全部が含まれていなくてもよい。
各マイコンが他マイコンからの電源リレー駆動信号Vpr1、Vpr2を受信しているにもかかわらず、マイコン間通信で他マイコンからの信号を受信しない場合には、他マイコンは正常であり、マイコン間通信の異常であると判断される。
一方、各マイコンが他マイコンからの電源リレー駆動信号Vpr1、Vpr2を受信せず、且つ、マイコン間通信で他マイコンからの信号を受信しない場合には、他マイコンが異常であると判断される。
第1モータ駆動回路701は、複数のスイッチング素子241を有する三相インバータであって、第1巻線組801へ供給される電力を変換する。第1モータ駆動回路701のスイッチング素子241は、第1マイコン401から出力されるモータ駆動信号Dr1に基づいてオンオフ作動が制御される。
第2モータ駆動回路702は、複数のスイッチング素子242を有する三相インバータであって、第2巻線組802へ供給される電力を変換する。第2モータ駆動回路702のスイッチング素子242は、第2マイコン402から出力されるモータ駆動信号Dr2に基づいてオンオフ作動が制御される。
第1電源リレー141は、第1電源コネクタ131と第1モータ駆動回路701との間に設けられ、第1マイコン401からの第1電源リレー駆動信号Vpr1により制御される。第1電源リレー141がオンのとき、第1電源111と第1モータ駆動回路701との間の通電が許容され、第1電源リレー141がオフのとき、第1電源111と第1モータ駆動回路701との間の通電が遮断される。
第2電源リレー142は、第2電源コネクタ132と第2モータ駆動回路702との間に設けられ、第2マイコン402からの第2電源リレー駆動信号Vpr2により制御される。第2電源リレー142がオンのとき、第2電源112と第2モータ駆動回路702との間の通電が許容され、第2電源リレー142がオフのとき、第2電源112と第2モータ駆動回路702との間の通電が遮断される。
本実施形態の電源リレー141、142は、MOSFET等の半導体リレーである。電源リレー141、142がMOSFETのように寄生ダイオードを有する場合、電源リレー141、142に対し寄生ダイオードの向きが逆向きになるように直列接続される図示しない逆接保護リレーを設けることが望ましい。また、電源リレー141、142は、メカリレーであってもよい。
第1モータリレー731は、第1モータ駆動回路701と第1巻線組801との間の各相電力経路に設けられ、第1マイコン401からの第1モータリレー駆動信号Vmr1により制御される。第1モータリレー731がオンのとき、第1モータ駆動回路701と第1巻線組801との間の通電が許容され、第1モータリレー731がオフのとき、第1モータ駆動回路701と第1巻線組801との間の通電が遮断される。
第2モータリレー732は、第2モータ駆動回路702と第2巻線組802との間の各相電力経路に設けられ、第2マイコン402からの第2モータリレー駆動信号Vmr2により制御される。第2モータリレー732がオンのとき、第2モータ駆動回路702と第2巻線組802との間の通電が許容され、第2モータリレー732がオフのとき、第2モータ駆動回路702と第2巻線組802との間の通電が遮断される。
第1電流センサ741は、第1巻線組801の各相に通電される電流Im1を検出し、第1マイコン401に出力する。第2電流センサ742は、第2巻線組802の各相に通電される電流Im2を検出し、第2マイコン402に出力する。
回転角センサ251、252が冗長的に設けられる場合、第1回転角センサ251は、モータ80の電気角θ1を検出し、第1マイコン401に出力する。第2回転角センサ252は、モータ80の電気角θ2を検出し、第2マイコン402に出力する。
回転角センサが冗長的に設けられない場合、例えば第1回転角センサ251が検出した第1系統の電気角θ1に基づき、第2系統の電気角θ2を「θ2=θ1+30deg」の式により算出してもよい。
[ECUの構成]
以下、各実施形態のECUの構成及び作用効果について実施形態毎に説明する。図6に示す二系統冗長に関する各構成については、適宜記載を省略する。各実施形態のECUの符号は、「10」に続く3桁目に実施形態の番号を付す。
(第1実施形態の基礎形態)
第1実施形態の説明に先立って、まず、第1実施形態の基幹部分をなす基礎形態の構成及び作用効果について、図7〜図18を参照して説明する。
図7には、図19に示す第1実施形態のECU101の構成のうち特に動作中の同期に関する構成を示す。図1に示す基礎形態のECUに符号を「100」とする。
図7に示すように、ECU100は、第1巻線組801の通電を制御する第1系統制御部601、及び、第2巻線組802の通電を制御する第2系統制御部602を含む。各系統の制御部601、602は、クロック生成回路651、652、クロック監視部661、662、マイコン401、402及びモータ駆動回路701、702を含む。言い換えれば、互いに対応するクロック生成回路、マイコン及びモータ駆動回路を含む一群の構成要素の単位を「系統」という。
第1クロック生成回路651及び第2クロック生成回路652は、第1マイコン401及び第2マイコン402が動作の基準とする基準クロックをそれぞれ独立して生成する。
第1クロック監視部661は、第1クロック生成回路651により生成され第1マイコン401に出力された基準クロックを監視する。第2クロック監視部662は、第2クロック生成回路652により生成され第2マイコン402に出力された基準クロックを監視する。また、クロック監視部661、662は、基準クロックの異常を検出すると、マイコン401、402にリセット(図中「RESET」)信号を出力する。
マイコン401、402は、CAN301、302を経由して入力される車両情報や、各センサから入力される操舵トルクtrq1、trq2、相電流Im1、Im2、電気角θ1、θ2等の情報が入力される。マイコン401、402は、これらの各種入力情報に基づく制御演算によりモータ駆動信号Dr1、Dr2を生成し、モータ駆動回路701、702に出力する。ここで、制御演算のタイミングは、クロック生成回路651、652が生成したクロックに基づいて決定される。
モータ駆動回路701、702は、マイコン401、402から指令されたモータ駆動信号Dr1、Dr2に基づいて、巻線組801、802に通電する。典型的には、モータ駆動回路701、702は、MOSFET等の複数のスイッチング素子がブリッジ接続された電力変換回路である。また、モータ駆動信号Dr1、Dr2は、各スイッチング素子をON/OFFさせるスイッチング信号である。例えば三相ブラシレスモータを駆動する本実施形態では、モータ駆動回路701、702は三相インバータである。
各マイコン401、402は、制御プログラムやパラメータ等の固定値を格納するROM、演算処理結果を一時的に記憶保持するRAM等を独立に備えており、相手マイコンのROM、RAMを参照することができない。
このことを前提として、二つのマイコン401、402は、同期信号線471で接続されている。図7に示す例では、同期信号線471は一つであるが、後述する第3実施形態や、三つ以上のマイコンを備える他の実施形態では、複数の同期信号線が設けられる場合もある。つまり、第1実施形態の基礎形態に基づくECUは、総じて、少なくとも一つの同期信号線を備える。
この同期信号線は、後述する同期信号送信のための専用線に限らず、例えばマイコン間通信に使用するクロック線や電流等の情報を通信するシリアル通信線のように、同期信号以外の通信用の信号線と共用されてもよい。
また、例えば特開2011−148498号公報の段落[0044]に開示されているように、同期信号線による通信に代えて、第1マイコン401から第2マイコン402に対してポート信号のレベル変化を行うことで、同期信号を通知することができる。
第1マイコン401及び第2マイコン402は、共通の構成として、駆動タイミング生成部441、442、駆動信号生成部451、452、及び、アナログ信号サンプリング部461、462を有する。
駆動タイミング生成部441、442は、例えば各相共通のPWMキャリアを用いて、モータ駆動信号Dr1、Dr2のパルスタイミングである駆動タイミングを生成し、駆動信号生成部451、452に指示する。駆動信号生成部451、452は、例えば電圧指令信号のDUTYとPWMキャリアとを比較することで、PWM信号であるモータ駆動信号Dr1、Dr2を生成し、モータ駆動回路701、702に指令する。
アナログ信号サンプリング部461、462は、アナログ信号をサンプリングする。
アナログ信号としては、主に各系統のモータ電流Im1、Im2の検出値を想定する。三相モータでは、モータ電流Im1、Im2は、各巻線組801、802のU相、V相、W相の電流である。図7には、モータ駆動回路701、702に設けられたシャント抵抗等で検出されたモータ電流Im1、Im2が取得される場合を想定して矢印を記載している。その他、モータ80側に設けた電流センサからモータ電流Im1、Im2が取得される場合を想定すると、ECU100の外からアナログ信号サンプリング部461、462への矢印を記載してもよい。また、破線で示すように、アナログ信号サンプリング部461、462は、電気角θ1、θ2や操舵トルクtrq1、trq2のアナログ信号を取得してもよい。
アナログ信号サンプリング部461、462は、駆動タイミング生成部441、442と同期し、モータ駆動信号Dr1、Dr2のスイッチングタイミングと異なるタイミングでアナログ信号をサンプリングする。
図8に、周期TpのPWMキャリアを各相に共通に用いてモータ駆動信号Drを生成する構成を示す。ここで、想定するDUTYは、例えば10%〜90%の範囲の値、0%及び100%とする。本明細書では、DUTY0%をPWMキャリアの山側とし、DUTY100%をPWMキャリアの谷側として表す。PWMキャリアの周期Tpは、モータ駆動信号Drのパルス周期に相当する。
DUTY90%のとき、モータ駆動信号Drのパルスは、時刻u9に立ち上がり、時刻d9に立ち下がり、ON時間は0.9Tpと表される。
DUTY10%のとき、モータ駆動信号Drのパルスは、時刻u1に立ち上がり、時刻d1に立ち下がり、ON時間は0.1Tpと表される。
10%〜90%のDUTY範囲において、モータ駆動信号Drのパルスは、時刻u9から時刻u1までの期間SWu中に立ち上がり、時刻d1から時刻d9までの期間SWd中に立ち下がる。また、DUTY0%及び100%の期間中にはパルスの立ち上がりや立ち下がりが発生しない。したがって、破線でハッチングした「非スイッチング期間NSW」には、全ての相のスイッチング素子について、モータ駆動信号Drのスイッチングが生じない。なお、PWM制御での非スイッチング期間NSWは、キャリアの谷及び山のタイミングを跨ぐ微小期間に相当する。
なお、DUTY0%以外のDUTYから0%に切り替わる時、またはDUTY100%以外のDUTYから100%に切り替わる時には、パルスの立ち上がり又は立ち下がりが発生する。しかし、DUTYの切り替えタイミングをキャリアの谷タイミングに設定しておくことで、非スイッチング期間NSWのうち、山タイミングでのスイッチングを避けることが可能である。その逆に、DUTYの切り替えタイミングを山タイミングに固定しておけば、非スイッチング期間NSWのうち、谷タイミングでのスイッチングを避けることが可能である。さらに、PWMキャリアの谷、山タイミングの例えばN回に1回DUTYを切り替える設定とすれば、DUTYの切り替えを行わない(N−1)回の谷、山タイミングではスイッチングは発生しない。
そこで、アナログ信号サンプリング部461、462は、駆動タイミング生成部441、442と同期して、非スイッチング期間NSWのうち、0%又は100%DUTYへの切り替えが発生しないタイミングでサンプリングする。これにより、サンプリング信号がスイッチングノイズの影響を受けにくくなり、サンプリング精度が向上する。
より詳しくは、スイッチングにより発生するサージ電圧が減衰する時間の経過後にサンプリングを行うことが好ましい。
さらに、第1実施形態の基礎形態において、第1マイコン401は同期信号生成部411を有し、第2マイコン402はタイミング補正部422を有する。第1マイコン401は、同期信号を送信する「同期信号送信側マイコン」として機能し、第2マイコン402は、同期信号を受信する「同期信号受信側マイコン」として機能する。また、各マイコン401、402にとって、そのマイコン自身のことを「自マイコン」という。
第1マイコン401の同期信号生成部411は、自マイコンの駆動タイミング生成部441が生成した駆動タイミングに同期し、且つ、二つのマイコン401、402の駆動タイミングを同期させる同期信号を生成する。そして、同期信号生成部411は、同期信号線471を介して同期信号を第2マイコン402に送信する
第2マイコン402のタイミング補正部422は、第1マイコン401から送信された同期信号を受信し、受信した同期信号に同期するように自マイコンの駆動タイミング生成部442が生成する駆動タイミングを補正可能である。この補正を「タイミング補正」という。図7において第2マイコン402内に破線で示すように、タイミング補正では、タイミング補正部422から駆動タイミング生成部442へタイミング補正指示が出力され、それに応じて、駆動タイミング生成部442が駆動タイミングを補正する。
ところで、「第1マイコン401から送信された同期信号に基づいて、第2マイコン402が駆動タイミングを補正する」構成は、特許文献1(特許第5412095号公報)に開示されている。この従来技術に対し、第1実施形態の基礎形態では、「受信信号判定部」としてのタイミング判定部432がさらにタイミング補正部422に含まれる。
次にタイミング判定部432の説明に移る前に、特許文献1の従来技術が解決した点、及び、この従来技術では未解決の問題点について、図9〜図11を参照して説明する。
図9に、クロック生成回路651、652の製造ばらつき等により、二つのマイコン401、402のモータ駆動信号Dr1、Dr2のタイミングが徐々にずれていく様子を示す。
図9以下のタイムチャートでは、第1モータ駆動信号Dr1のパルス周期をTpA、第2モータ駆動信号Dr2のパルス周期をTpBと示す。また、第1マイコン401のPWMキャリアの谷、山タイミングを基準時ta0から順にta1、ta2・・・とする。同様に、第2マイコン402のPWMキャリアの谷、山タイミングを基準時tb0から順にtb1、tb2・・・とする。ここで、基準時ta0及びtb0は一致している。
基準時ta0、tb0後、パルス周期がTpA<TpBの関係にあるため、第2モータ駆動信号Dr2は、第1モータ駆動信号Dr1に対して徐々に遅れていく。1周期目に生じるタイミングずれΔt1は比較的小さいが、これが蓄積すると、4周期目にはΔt7の大きさにまでタイミングずれが拡大する。タイミングずれが大きくなると、一つには特許文献1に記載されているように、トルク脈動が発生する。
また、図9において、ta11後の第1モータ駆動信号Dr1の立ち下がりタイミングは、第2マイコン402のアナログ信号サンプリングタイミングに重なっている。tb11後の第2モータ駆動信号Dr2の立ち上がりタイミングは、第1マイコン401のアナログ信号サンプリングタイミングに重なっている。このように、モータ駆動信号Dr1、Dr2のパルスエッジに重なったサンプリングタイミングでは、スイッチングノイズの影響を受け、サンプリング精度が低下する。
次に、特許文献1の従来技術では二つのマイコン401、402を同期信号線471で結線し、同期信号を用いて演算タイミングのずれを補正する。この方法を図10に示す。
図10に示すように、同期信号は、第1モータ駆動信号Dr1のパルス周期TpAの4周期に相当する周期Tsのパルス信号として生成される。このパルスは、PWMキャリアの谷、山タイミングの4回毎に、立ち上がり及び立ち下がりを繰り返す。つまり、ta0、ta8で立ち上がり、ta4、ta12で立ち下がる。そして、図10の例では、パルスが立ち上がるta0、ta8のタイミングに同期させるように、第2マイコン402のタイミングを補正する。
つまり、図9と同様にタイミングずれΔt7が蓄積された後、同期信号のパルスが立ち上がるタイミングta8に、第2マイコン402のタイミングtb8を一致させるようにタイミングが補正される。
tb8でタイミングずれが0にリセットされるため、その後の1周期で生じるタイミングずれΔt9は、初期のタイミングずれΔt1と同程度に抑えられる。つまり、タイミングずれがトルク脈動やサンプリング精度に影響を及ぼすレベルになる前に、駆動タイミングを補正して同期させることにより、良好なモータ駆動を継続することができる。なお、具体的な同期方法は、図10の例に限らず、適宜設定してよい。
このように、複数のマイコン間で同期信号を用いてタイミング補正を行うことにより、各マイコンがそれぞれ独立したクロック生成回路で生成されたクロックにより動作するECUにおいて、制御タイミングを同期させながらモータ駆動を行うことができる。これにより、トルク脈動を抑制することができる。また、アナログ信号サンプリングタイミングがモータ駆動信号Dr1、Dr2のスイッチングタイミングと重なることを回避することができる。
しかし、常に正常な同期信号が送信されるとは限らない。すなわち、第1マイコン401を動作させる第1クロック生成回路651、又は、第1マイコン401の同期信号生成部411、又は、同期信号線471の故障等により、送信される同期信号自体に異常が生じる可能性も考えられる。そこで次に、異常な同期信号が第2マイコン402に受信された場合の問題点について説明する。
第1マイコン401を動作させる第1クロック生成回路651に異常が発生した場合に想定される不具合を図11に示す。
図11に示すように、クロック生成回路651は、基準時ta0からta8まで正常であるが、ta8以後、クロック周波数が増加し、第1モータ駆動信号Dr1のパルス周期TpAが短くなる異常が発生する。これに伴い、クロック生成回路651が生成したクロックを用いて生成される同期信号の周波数が増加し、周期Tsが短くなる。
この場合、増加したクロック周波数に対し制御演算が追従不能となると、第1マイコン401の制御が破綻し、モータ駆動を停止せざるを得ない自体に陥る。
一方、第2マイコン402は正常であり、第2モータ駆動信号Dr2のパルス周期TpBは一定に維持されている。ここで、同期信号のパルスの立ち上がりタイミングta0、ta8、ta16、ta24に第2マイコン402の駆動タイミングを補正する場合を想定する。すると、破線で囲んだta16及びta24では、第2モータ駆動信号Dr2のON期間の途中にタイミング補正が実施され、強制的にOFFされる。
その結果、意図しないパルスが生成され、第2モータ駆動回路702のスイッチング制御が不安定となるおそれがある。また、アナログ信号のサンプリング間隔が不均等となり、サンプリング精度にも影響を及ぼすおそれがある。
このように、第1系統制御部601で発生した障害の影響が、他系統のマイコン402の動作に影響を及ぼすことを「故障伝搬」という。図11の例では、第1マイコン401から送信された異常な同期信号に基づいて第2マイコン402がタイミング補正を実施したことにより、第2系統のみであれば正常に実行できたはずのモータ駆動が不能な状態に陥るという深刻な事態が発生している。
そもそもモータ制御装置を二系統の冗長構成としているのは、いずれか一方の系統に異常が生じても、他方の正常な系統の動作によりモータ駆動を継続可能とすることが目的である。それにもかかわらず、故障伝搬が発生すると、その目的が全く果たされなくなる。
特に電動パワーステアリング装置90では、たとえトルク脈動が生じ、アナログ信号のサンプリング精度が低下したとしても、モータ駆動を継続し、アシスト機能の停止を回避することの方がより重要である。よって、故障伝搬の可能性がある特許文献1の従来技術には、致命的な問題が存在する。
そこで、この問題を解決するため、第1実施形態の基礎形態によるECU100は、第2マイコン402のタイミング補正部422に、受信した同期信号の正常又は異常の判定である「受信信号判定」を行う「受信信号判定部」として、タイミング判定部432を含む。
そして、第2マイコン402は、タイミング判定部432により、受信した同期信号が正常と判定されたとき、タイミング補正を許可する。一方、第2マイコン402は、受信した同期信号が異常と判定されたとき、タイミング補正を禁止し、第1マイコン401とは非同期でモータを駆動する。
要するに、同期信号受信側マイコンは、故障伝搬の原因となる同期信号送信側マイコンからの同期信号が正常であるか否かを、まず判定する。そして、同期信号が正常と判定された場合、同期信号受信側マイコンの駆動タイミングを同期信号送信側マイコンの駆動タイミングと同期するように補正することにより、良好なモータ駆動を実現する。
しかし、同期信号が異常と判定された場合には、故障伝搬の防止を優先して、タイミング補正を行わない。すなわち、同期信号送信側マイコンとの縁を切り、非同期でモータ駆動を継続することにより、最低限のアシスト機能を維持することが最も重要であると考える。
続いて、タイミング判定部432が「受信信号判定」として「タイミング判定」を行う構成について、図12〜図14を参照して説明する。
第1実施形態の基礎形態の判定方法では、受信した同期信号のパルスエッジ、すなわち立ち上がり又は立ち下がりのタイミングが「同期許可区間」に含まれるか否かを判定する。「同期許可区間」は「補正許可区間」と言い換えてもよい。以下、「同期信号のパルスエッジ受信のタイミング」を単に「同期信号の受信タイミング」という。
モータ制御方法におけるこのタイミング判定処理を図12のフローチャートに示す。以下のフローチャートで記号「S」はステップを意味する。また、図12のS01を除き、図12、図15〜図18のフローチャートの実行主体は、同期信号受信側マイコンのタイミング補正部及びタイミング判定部、又は、同期信号受信側マイコン全体とする。
図12の同期信号送信ステップS01で、第1マイコン401の同期信号生成部411は、第2マイコン402に同期信号を送信する。
同期信号受信ステップS02で、タイミング補正部422は同期信号を受信する。
受信信号判定ステップS03で、タイミング判定部432は、同期信号の受信タイミングが同期許可区間内であるか否か判断することで、同期信号の正常又は異常を判定する。
S03でYESの場合、第2マイコン402は、タイミング補正許可ステップS04で第2マイコン402のタイミング補正を許可する。すると、第1マイコン401及び第2マイコン402は、同期してモータ80を駆動する。これを「同期駆動モード」という。
S03でNOの場合、受信した同期信号が異常であると判定される。第2マイコン402は、タイミング補正禁止ステップS05で第2マイコン402のタイミング補正を禁止し、第1マイコン401とは非同期でモータ80を駆動する。
次に同期許可区間の設定例について説明する。例えば図10のように、PWMキャリアの谷又は山タイミングに合わせて同期信号のパルスを生成する場合を想定する。この場合、図8に参照される通り、同期信号のタイミングは、モータ駆動信号Drのスイッチタイミングとは重ならない。
モータ駆動信号Dr1、Dr2のタイミングずれが理想的に0の場合、タイミング補正部422が同期信号を受信するタイミングは、第2マイコン402のPWMキャリアの谷又は山タイミングに一致する。この理想状態に対し、クロック生成回路651、652の正常時における、クロックずれの最大範囲を推定する。
例えばクロック生成回路651、652で生成されるクロックが最大±x%ばらつくとし、また、同期信号によりタイミング補正を実施する周期をTs[s]とする。
このとき、マイコン401、402内部でのカウントされる時間は、クロック生成回路651、652が生成した原クロックに対し、最小で「(100−x)/100」倍から最大で「(100+x)/100」倍の範囲でばらつく。
このことから、同期周期1周期の間に、マイコン401、402間で生じる最大ずれ幅ΔTmax[s]は、式(1)で表される。
ΔTmax=Ts×{(100+x)−(100−x)}/100
=Ts×2x/100 ・・・(1)
正常駆動中に誤って補正禁止としないためには、同期許可区間をΔTmax以上の幅で定める必要がある。その上で、システム上許容される時間以内に同期許可区間を設定することで、適切なタイミング判定処理を実施することができる。
例えば同期周期Tsを1msとし、クロック生成回路651、652で生成されるクロックのばらつき幅を最大±1%とする。このとき、1度同期してから次に同期するまでの間に生じる最大ずれ幅ΔTmax[s]は、式(1)により、0.02[ms]となる。
ΔTmax=1[ms]×(2×1/100)=0.02[ms]
図13に示すように、PWMキャリア周期Tpが例えば0.5[ms]であり、DUTY範囲が10%〜90%であるとする。ここで、DUTY90%で駆動した場合、モータ駆動信号Drの立ち下がり時刻d9から次の立ち上がり時刻u9までの間の非スイッチング期間は、0.1Tp、すなわち0.05[ms]である。
一方、PWMキャリアの谷タイミングの前後0.01[ms]に最大ずれ幅ΔTmaxである0.02[ms]の期間を同期許可区間として設定すると、同期許可区間は、確実に0.05[ms]の非スイッチング期間内に含まれる。
このことから、クロック生成回路651、652で生成されるクロックのばらつきが最大±1%以内であれば、同期許可区間を同期信号周期Tsの2%以上に設定することにより、正常駆動中に誤って補正禁止とすることを防止することができる。したがって、マイコン401、402間での駆動タイミングを同期させつつ、同期駆動を継続可能となる。
なお、仮に第2クロック生成回路652の故障によりクロックのばらつきが±1%を超えた場合、第2クロック監視部662により検出可能である。したがって、第2マイコン402の同期許可区間の位置は、正しく設定されていることを前提とする。
また、最大DUTYにおけるモータ駆動信号Drの非スイッチング期間内に同期許可区間を設定すれば、タイミング補正によりパルスのON期間途中に強制的にOFFすることが避けられる。そのため、仮に異常な同期信号が本来の同期タイミングとは異なるタイミングで同期許可区間内に入ったとしても、モータ駆動信号Drは、必ず最大DUTYでのパルス幅を確保することができ、問題の無い動作を担保することができる。
なお、DUTYとして、例えば10%〜90%の範囲に加えて0%及び100%の出力を含む過変調制御では、同期信号の受信タイミングがDUTYの切り替えタイミングに重なる場合がある。しかし、その場合はDUTYの切り替えタイミングが同期するだけであり、例えばDUTY100%を継続する場合にはそもそもOFFするタイミングが存在しないことから、同期タイミングがどのタイミングで生じても実質的な影響は生じない。
また、DUTYの切り替えタイミングにおいても、例えば100%以外のDUTYから100%に切り替わる場合は、切り替え前のDUTYについて正常なパルス幅を出し切った後、100%DUTY出力の開始タイミングが前後するだけである。一方で、100%DUTYから100%以外のDUTYへ切り替わる場合は、100%DUTY出力の終了タイミングが前後するだけであり、次のDUTY出力期間に影響を与えない。いずれの場合も、異常なDUTY出力が行われるわけではなく、モータ駆動に与える影響は軽微である。0%DUTY出力に関しても、100%DUTY出力に対しONとOFFとが入れ替わるだけであり、同様である。
上記例の同期許可区間を用いた、同期信号異常時のタイミング判定のタイムチャートを図14に示す。図14では、図11と同様に、第1クロック生成回路651に異常が発生した場合において、同期信号のパルスの立ち上がりタイミングta8、ta16、ta24におけるタイミング判定の結果を示す。同期信号のタイミングが同期許可区間内にある場合を「OK」、同期許可区間外にある場合を「NG」と記す。
ta8、ta16では、同期信号の受信タイミングが同期許可区間外にあるため、タイミング補正部422はタイミング補正を実施しない。このとき、第2マイコン402は、第1マイコン401とは非同期でモータ80を駆動する。
これにより、第2マイコン402は、第1マイコン401からの故障伝搬を防止することができる。特にta16では、異常な同期信号に基づくタイミング補正によってモータ駆動信号Dr2がON期間の途中で強制的にOFFされる事態を回避する。
一方、ta24では、同期信号の受信タイミングが同期許可区間内にあるため、タイミング補正部422はタイミング補正を実施する。この場合、たとえ同期信号の周期Tsが異常であったとしても、ta24における立ち上がりタイミング自体は正常なタイミングに近い。したがって、受信した同期信号に基づいてタイミング補正部422がタイミング補正を実施しても、実質的にモータ駆動信号Dr2への影響は無い。
以上のように、第1実施形態の基礎形態の基本的な技術的思想によると、第2マイコン402のタイミング判定部422は、第1マイコン401から送信された同期信号の正常又は異常を判定する。
受信した同期信号が正常と判定されたとき、第2マイコン402は、タイミング補正を許可し、第1マイコン401と同期してモータ80を駆動する。これにより、モータ80のトルク脈動を抑制することができる。また、アナログ信号サンプリング部461、462のサンプリングタイミングがモータ駆動信号Dr1、Dr2のスイッチングタイミングと重なることを回避することができる。なお、同期信号としてDUTY50%の矩形波を用いる場合には、その立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングが非スイッチング期間NSWに入ることから、副次的に同期信号の切り替えによるアナログ信号への影響も低減することが可能である。
一方、受信した同期信号が異常と判定されたとき、第2マイコン402は、タイミング補正を禁止し、第1マイコン401とは非同期でモータを駆動する。これにより、第1マイコン401からの故障伝搬により、第2マイコン402の制御が破綻することを防止することができる。
特に電動パワーステアリング装置90では、少なくとも正常な第2マイコン402によるモータ駆動を継続し、アシスト機能を維持することができる。
なお、モータ駆動信号Dr1、Dr2のスイッチングは、アナログ信号のサンプリングだけでなく同期信号へ影響する可能性もある。仮にモータ駆動信号Dr1、Dr2のスイッチングが同期信号に影響し、同期信号に誤ったパルスエッジが生じた場合を想定する。この場合、同期許可区間を設けない通常の構成であれば、同期信号受信側マイコンが本来とは異なるタイミングでパルスの立ち上がりを認識してしまい、誤ったタイミング補正が行われるという問題が生じる。
しかし、同期許可区間を非スイッチング期間NSW内に設定する第1実施形態の基礎形態の構成によれば、この問題についても有意な効果を得ることが期待できる。つまり、第1実施形態の基礎形態の構成によればモータ駆動信号Dr1、Dr2のスイッチングは必ず同期許可区間外で行われる。したがって、たとえ同期信号に影響が生じ、誤ったパルスエッジが生じたとしても、そのタイミングは同期許可区間外になることが期待できる。その結果、たとえ同期信号受信側マイコンがモータ駆動信号Dr1、Dr2のスイッチングの影響によって生じた同期信号のパルスエッジを認識したとしても、同期許可区間外であるため、異常な同期タイミングであると判別することができる。よって、同期信号受信側マイコンが誤ったタイミングでタイミング補正することを回避できる。
次に、第1実施形態の基礎形態の各種応用処理について、図15〜図18を参照して説明する。
(起動時処理)
各マイコンが個別に起動してモータ駆動を開始した場合において、駆動タイミングにずれが生じたとき、正常に駆動している状態であっても、同期信号の受信タイミングが同期許可区間に入らないため、タイミング補正が許可されない可能性がある。そこで、同期信号受信側マイコンの起動時に、図15、図16に示す起動時処理を実施することが考えられる。
図15に、マイコン起動時のモータ駆動開始処理のフローチャートを示す。
S10では、受信側の第2マイコン402を起動する。起動時の受信回数の初期値は0である。タイミング補正部422は、S11で同期信号を受信し、S12で受信回数をインクリメントする。
S13では、受信回数が所定の初期回数Ni(≧2)に達したか否か判断する。
S13でYESの場合、第2マイコン402は、S14でモータの駆動を開始する。S13でNOの場合、S11の前に戻る。
要するに、同期信号受信側マイコンは、同期信号送信側マイコンから同期信号をNi回受信するまでモータの駆動開始を待ち、同期信号をNi回受信したとき、同期信号送信側マイコンと同期してモータ駆動を開始する。これにより、複数のマイコン間での同期の準備が整うのを待ってから、同期駆動を適切に開始することができる。
図16に、マイコン起動時のタイミング判定待機処理のフローチャートを示す。
S20〜S22は、図15のS10〜S12と同様である。
S23では、受信回数が所定の待機回数Nw(≧1)を超えたか否か判断する。
S23でYESの場合、タイミング判定部432は、S24でタイミング判定を開始する。S23でNOの場合、S21の前に戻る。
要するに、同期信号受信側マイコンの起動後、同期信号の受信回数がNw回までの間、同期信号受信側マイコンは、無条件でタイミング補正を許可する。そして、(Nw+1)回目以後に受信した同期信号からタイミング判定を開始する。これにより、起動直後に過剰にタイミング補正が禁止される事態を適切に回避することができる。
(復帰処理)
一旦同期信号に異常が生じ、非同期駆動に移行した後、同期信号送信側マイコンをリセット又は再初期化することにより正常動作するようになった場合でも、そのままでは、同期駆動を再開することができない。そこで、図17に示す復帰処理を実施することが考えられる。
図17に、同期信号異常判定後のタイミング補正復帰処理のフローチャートを示す。
S31で、タイミング補正部422は、同期信号の受信タイミングが同期許可区間外であったため、同期信号が異常と判定する。
S32では、異常判定後の同期信号受信回数が所定の復帰回数Nre(≧2)に達したか、又は、同期信号の非受信期間が所定の復帰時間Treに達したか否か判断する。
S32でYESの場合、タイミング補正部422は、S33で、タイミング補正の禁止を解除する。そして、次回の同期信号の受信以後、受信タイミングが同期許可区間内であり、同期信号が正常と判定された場合にはタイミング補正を許可する。
(異常確定処理)
例えば一時的な同期信号のパルスの乱れ等により、同期信号送信側マイコンに実質的な異常が生じていないにもかかわらず、同期信号の受信タイミングが同期許可区間に入らないため、同期信号が異常であると誤判定する可能性も考えられる。このような場合、タイミング補正を過剰に禁止するおそれがある。そこで、図18に示す異常確定処理を実施することが考えられる。
図18に、同期信号の異常確定処理のフローチャートを示す。
S40で、タイミング判定部432は、「同期信号の異常を連続して判定した回数」である連続異常回数の初期値を0に設定する。
S41で、タイミング補正部422は、同期信号を受信する。
S42で、タイミング判定部432は、同期信号の受信タイミングが同期許可区間外であるか否か判断する。同期信号が正常であり、S42でNOの場合、処理を終了する。なお、この場合、図12のS04により、タイミング補正が実施される。
S42でYESの場合、S43で連続異常回数をインクリメントする。
S44では、連続異常回数が所定の確定回数Nfixに達した否か判断する。S44でYESの場合、S45に移行する。S44でNOの場合、S41の前に戻る。
S45でタイミング判定部432が同期信号の異常を確定すると、S46で、タイミング補正部422はタイミング補正を禁止する。言い換えれば、異常確定まではタイミング補正を許可し、第2マイコン402は第1マイコン401との同期駆動を継続するようにしてもよい。これにより、タイミング判定における誤判定を防止することができる。
(第1実施形態)
以上のような基礎形態の構成を踏まえ、第1実施形態について、図19〜図35を参照して説明する。
図19に第1実施形態のECU101の構成を示す。基礎形態の図7と同様に、図19では、第1系統の構成要素の符号の末尾に「1」を付し、第2系統の構成要素の符号の末尾に「2」を付して記す。以下の説明で各系統の構成要素を区別する場合、構成要素又は信号の語頭に「第1」又は「第2」を付し、共通の事項については、まとめて記載する。
本明細書では、マイコンの制御について、複数のマイコン401、402が同期して動作する制御を「同期制御」といい、複数のマイコン401、402が同期せず、それぞれ単独で動作する制御を「非同期制御」という。また、各マイコン401、402の動作によるモータ80の駆動モードには、以下の三つの駆動モードがある。
(1)第1マイコン401及び第2マイコン402が同期してモータを駆動する「同期駆動モード」
(2)同期信号を用いず、第1マイコン401及び第2マイコン402が非同期でモータを駆動する「非同期駆動モード」
(3)マイコン401、402の一方のみでモータを駆動する「一系統駆動モード」
マイコン401、402が同期制御するときには同期駆動モードが適用される。また、マイコン401、402が非同期制御するとき、非同期駆動モード又は一系統駆動モードが適用される。非同期制御の開始時、以前からの動作を継続する場合を除き、各マイコン401、402は単独でタイマスタートする。
非同期駆動モードでは、各マイコン401、402がそれぞれのタイミングでモータ駆動信号Dr1、Dr2を生成する。一系統駆動モードでは、例えば自マイコンである第2マイコン402は、他マイコンである第1マイコン401にモータ駆動信号Dr1を生成させず、自マイコンが生成するモータ駆動信号Dr2のみでモータ80を駆動する。
基礎形態では、マイコン401、402の動作中に同期制御状態を継続することができる。しかし、マイコン401、402の起動後の初回の同期について考慮されていない。
例えば、各マイコンに供給される電源電圧差や配線抵抗、電圧検出特性等の差により、各マイコンの電源ONによる起動タイミングがずれる場合がある。すると、先に起動したマイコンがタイマスタートしてから、遅れて起動するマイコンがタイマスタートするまでの期間、先に起動したマイコンのみが非同期で動作することとなる。したがって、二つのマイコン401、402を初回から同期させることができない。
また、各マイコンが同期信号の複数周期を単位とする制御を行う場合がある。すると、一方のマイコンがタイマスタートしてから制御単位と異なる数周期後の同期信号で他方のマイコンが同期した場合、マイコン間の制御タイミングにオフセットが生じているため、複数周期単位の制御を同期させることができないという問題がある。
そこで、第1実施形態のECU101は、マイコン401、402の起動後の初回から同期制御を可能とするものである。そのためにマイコン401、402は、起動後に互いに信号を送受信することにより「初回ハンドシェイク」を実施する。また、初回ハンドシェイクが成功したか否かを判定する「初回ハンドシェイク判定部」を備える。なお、本実施形態で言及するハンドシェイクは、起動後の初回に実施されるもの以外にはないため、以下、「初回」を省略し、「ハンドシェイク」及び「ハンドシェイク判定部」と記す。
図1に示す基礎形態のECU100に対し、第1実施形態のECU101が備える第1マイコン401及び第2マイコン402の構成の相違点について主に説明する。基礎形態の通り、第1マイコン401は「同期信号送信側マイコン」であり、第2マイコン402は「同期信号受信側マイコン」である。
第1マイコン401は、基礎形態の構成に加え、さらにハンドシェイク判定部611及びレディ信号受信部621を有する。第2マイコン402は、基礎形態の構成に加え、さらにハンドシェイク判定部612及びレディ信号送信部622を有する。
図19中の太い実線矢印は同期信号を示し、太い一点鎖線矢印はレディ信号を示す。
レディ信号送信部622は、第2マイコン402の同期準備が完了したことを示すレディ信号を、レディ信号線475を介して第1マイコン401のレディ信号受信部621に送信する。ここで、レディ信号線475は、同期信号線471と共用されてもよく、同期信号線471とは別に設けられてもよい。レディ信号についても同期信号と同様に、レディ信号線による通信に代えて、ポート信号のレベル変化を行うことで、レディ信号を通知するようにしてもよい。
レディ信号受信部621は、レディ信号を受信する。詳しく言えば、レディ信号受信部621は、レディ信号を受信したことを検出する。以下、タイミング補正部422による同期信号の受信を含め、「受信する」とは「受信したことを検出する」の意味である。
第1マイコン401のハンドシェイク判定部611は、同期信号生成部411が送信した同期信号、及び、レディ信号受信部621が受信したレディ信号に基づき、ハンドシェイクが成功したか失敗したかを判定する。
第2マイコン402のハンドシェイク判定部612は、タイミング補正部422が受信した同期信号、及び、レディ信号送信部622が送信したレディ信号に基づき、ハンドシェイクが成功したか失敗したかを判定する。
ハンドシェイクにおける信号の送受信や成否判定の詳細については後述する。
また、各マイコン401、402は、駆動信号生成部451、452に指令を出力する電流演算部631、632を有する。なお、電流演算部631、632は、実際には基礎形態にも含まれる。しかし、基礎形態の特有の動作との関連が薄いため、図7において図示を省略したものである。
図19に示す例では、レディ信号は通信クロック信号の1つとして生成され、通信クロック信号には、レディ信号以外のマイコン間通信用のデータ信号が含まれることを想定する。この場合、レディ信号送信部622は、電流演算部632から入力されたデータ信号を含めて通信クロック信号を送信する。レディ信号受信部621は、受信した通信クロック信号に含まれているデータ信号を電流演算部632に出力する。
したがって、データ信号の送受信を含めた視点では、レディ信号送信部622及びレディ信号受信部621を単に「通信部」と称し、レディ信号線475を単に「信号線」と称してもよい。しかし、本実施形態では、特にハンドシェイクにおけるレディ信号の送受信機能に注目した名称を用いることとする。
また、図19には、基礎形態の図7に示される第2マイコン402のタイミング補正部422内のタイミング判定部432、及び、各マイコン401、402のアナログ信号サンプリング部461、462について、図示を省略する。第1実施形態のハンドシェイク動作においてこれらは無くてもよい。
つまり、初回以後のマイコン間の同期については、少なくとも第1マイコン401から第2マイコン402に送信される同期信号に基づき、タイミング補正部422がタイミング補正を実施することができればよい。なお、それに加え、タイミング判定部432が設けられる構成では、基礎形態で説明した通り、同期信号が異常の場合にタイミング補正を禁止し、第2マイコン402の制御が破綻することを防止することができる。
次に、第1実施形態によるハンドシェイクの各動作例について図20〜図35のタイムチャート及びフローチャートを参照して説明する。
まず、各タイムチャートの左側に記載した用語について注記する。
各マイコン401、402の「PWMタイマ」は、クロック生成回路651、652が生成するPWMキャリア基準タイマであり、このタイマに基づいて駆動信号Dr1、Dr2が生成され、各系統のモータ巻線組81、82への通電が制御される。PWMタイマの生成が開始することを、以下「タイマスタート」という。
また、各マイコン401、402の電源がONした起動タイミングを、便宜上、PWMタイマのチャート上に記す。
「同期信号1→2」は、第1マイコン401の同期信号生成部411から第2マイコン402のタイミング補正部422へ送信される同期信号を意味する。この例では、同期信号は起動時にローレベルである。
また、図20の動作例1等では、第1マイコン401のタイマスタート前に、同期信号は一度ローレベルからハイレベルに立ち上がった後、再びローレベルに戻る。この場合、最初の同期信号の立ち上がりは、第2マイコン402との同期タイミングとして認識されるわけではなく、タイマスタート時における同期を予告する意味を持つ。そこで、タイマスタート前に同期信号をハイレベルとする動作を「同期予告信号を出力、又は送信する」という。また、タイマスタート前にハイレベルの同期信号をローレベルに戻す動作を「同期予告信号を終了する」という。
本実施形態では、第1マイコン401が同期信号のローレベルとハイレベルとを切り替え、同期信号線471を介して第2マイコン402に送信することで同期予告信号としての機能を兼ねている。これにより、ハンドシェイクにおける同期予告専用の信号生成部や信号線を設ける必要がなくなる。
第1マイコン401のタイマスタート後、同期信号は、PWMタイマの4周期を同期周期Tsとして、ハイレベルとローレベルとを周期的に繰り返すようにトグル出力される。本実施形態では、同期信号の立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングは、PWMタイマの谷タイミングに一致する。
基礎形態と同様に、同期信号の立ち上がりタイミングは、第2マイコン402との同期タイミングとなる。また、第2マイコン402にてタイミング判定が行われる構成では、同期信号の立ち上がりタイミングによって同期信号の正常又は異常が判定される。
「レディ信号2→1」は、第2マイコン402のレディ信号送信部622から第1マイコン401のレディ信号受信部621へ送信されるレディ信号を意味する。この例では、起動時のデフォルトとして、レディ信号はハイレベルに設定される。その後、ハイレベルとローレベルとを4回連続して繰り返すパルス信号が、第2マイコン402の同期準備が完了したことを通知するレディ信号として出力される。なお、パルスの幅や回数は、適宜設定してよい。本実施形態では、レディ信号として用いられる通信クロック信号は、第2マイコン402のタイマスタート後も継続して周期的に出力される。
このように、本実施形態では、同期予告信号及びレディ信号がハンドシェイクにおいて「送受信されるべき信号」に該当する。
「期間」は、以下の説明において引用する箇所を示す。なお、<0>〜<6>の記号は図毎に独立して付され、他図の同記号の期間とは互いに関係しない。また、明細書の説明では< >を付さず、例えば図の<1>に対応する期間を「期間1」のように記載する。
各期間における一時点の動作についての説明は、制御のタイムラグを無視し、原則として、その期間の開始時に実行される動作についての説明である。
[動作例1]
具体的な動作例として、最初に図20を参照し、マイコン401、402が同時に起動後、ハンドシェイクが成功する動作例1について説明する。
期間1では、マイコン401、402が起動後の状態である。第2マイコン402は、期間1の開始時からの経過時間を第2ハンドシェイク時間Ths2として計時する。
期間2では、第1マイコン401は、同期予告信号を第2マイコン402に送信する。第2マイコン402は、この同期予告信号を第2ハンドシェイク時間Ths2の経過前に受信する。
また、第1マイコン401は、期間2の開始時からの経過時間を計時する。
第2マイコン402は、期間2で受信した同期予告信号に対する応答として、期間3で、レディ信号を第1マイコン401に送信する。第1マイコン401は、このレディ信号を第1ハンドシェイク時間Ths1の経過前に受信する。
第1マイコン401は、期間3でレディ信号を受信した後、第1ハンドシェイク時間Ths1が経過した時、期間4で、同期予告信号を終了する。
期間2、3、4の動作を通じ、同期予告信号の送信及びレディ信号の受信が正常に実施されたことから、第1マイコン401のハンドシェイク判定部611は、ハンドシェイクが成功したと判定し、駆動タイミング生成部441に対し初回同期を指令する。
同様に、同期予告信号の受信及びレディ信号の送信が正常に実施されたことから、第2マイコン402のハンドシェイク判定部612は、ハンドシェイクが成功したと判定し、駆動タイミング生成部442に対し初回同期を指令する。
期間5では、第1マイコン401は同期信号を出力すると同時にタイマスタートする。第2マイコン402は、第1マイコン401から受信した同期信号の立ち上がりタイミングでタイマスタートする。これにより、マイコン401、402は、起動後の初回から同期して、すなわち同期駆動モードでモータ80を駆動する。
[動作例1の変形例]
動作例1では、第1マイコン401及び第2マイコン402が同時、且つ、瞬時に起動すると仮定している。しかし実際には、各マイコン401、402に対応する電源111、112がOFF状態からONしたとき、マイコン401、402への供給電圧は0から次第に上昇し、その後、供給電圧がある値に達したとき、マイコン401、402が起動する。電源経路の配線抵抗等によりこの上昇勾配がばらつくと、仮に電源111、112が同時にONした場合でも。マイコン401、402の起動タイミングがばらつく。
図21を参照し、動作例1の変形例として、第1電源111の立ち上がり時間UT1と第2電源112の立ち上がり時間UT2との時間差によるマイコン401、402の起動タイミングのずれが比較的小さい場合の動作例を説明する。
期間1の開始時、第1電源111及び第2電源112はOFF状態から同時にONし、マイコン401、402への供給電圧が上昇する。第2電源112は時間UT2後に立ち上がりが完了し、第2マイコン402が起動する。続いて、第2ハンドシェイク時間Ths2の計時開始から間もなく第1電源111は時間UT1後に立ち上がりが完了し、第1マイコン401が起動する。
その後、期間2の開始時に第1マイコン401は、同期予告信号を第2マイコン402に送信する。以後、図20の動作例1と同様に、期間2、3、4を通じてハンドシェイクが成功したと判定される。
そして期間5では、第1マイコン401は同期信号を出力すると同時にタイマスタートし、第2マイコン402は、第1マイコン401から受信した同期信号の立ち上がりタイミングでタイマスタートする。これにより、マイコン401、402は、起動後の初回から同期して、すなわち同期駆動モードでモータ80を駆動する。
このように、第1マイコン401の起動タイミングが少し遅れたとしても、第2ハンドシェイク時間Ths2以内に第1マイコン401が同期予告信号を送信する場合は、動作例1と同様にハンドシェイクは成功する。逆に、第2マイコン402の起動タイミングが少し遅れたとしても、第1ハンドシェイク時間Ths1以内に第2マイコン402がレディ信号を送信する場合は、動作例1と同様となる。
[動作例2]
次に、一方のマイコンが起動後、所定時間以内に他方のマイコンが起動しない「タイムアウト」によりハンドシェイクが失敗する動作例について説明する。なお、他方のマイコンが起動した後、送信されるべき信号が所定時間以内に送信されない場合も、起動しない場合と同様に考えられる。
まず図22を参照し、第2マイコン402起動後のタイムアウトにより、ハンドシェイクが失敗する動作例2について説明する。動作例2では、第2マイコン402の起動後、所定時間を経過しても第1マイコン401が起動しないか、或いは、第1マイコン401が起動してもレディ信号を送信しない。
図22の期間1では、第2マイコン402のみが起動後の状態である。第2マイコン402は、期間1の開始時からの経過時間を計時する。その後、第2マイコン402が第1マイコン401から送信されるべき同期予告信号を受信しないまま時間が経過する。
期間1の開始時からの経過時間が第2ハンドシェイク時間Ths2に達した時、第2マイコン402のハンドシェイク判定部612は、タイムアウトによりハンドシェイクが失敗したと判定する。そして、ハンドシェイク判定部612は、第2マイコン402が単独で駆動信号Dr2を生成するように駆動タイミング生成部442に通知する。
期間2では、同期信号受信側マイコンである第2マイコン402は、単独でタイマスタートする。これにより、ECU101は、第1マイコン401にモータ駆動信号Dr1を生成させることなく、第2系統の一系統駆動モードでモータ80を駆動する。
[動作例2の変形例A]
次に図23を参照し、電源の立ち上がり時間を考慮した動作例2の変形例Aについて説明する。この例では、図21に示す動作例1の変形例に対し第1電源111の立ち上がり時間UT1と第2電源112の立ち上がり時間UT2との時間差が大きく、マイコン401、402の起動タイミングのずれが大きい。
期間1の開始時、第1電源111及び第2電源112はOFF状態から同時にONし、マイコン401、402への供給電圧が上昇する。第2電源112は時間UT2後に立ち上がりが完了し、第2マイコン402が起動する。ここで、第1電源111の立ち上がり時間UT1は、第2電源112の立ち上がり時間UT2と第2ハンドシェイク時間Ths2との合計よりも長い。そのため、第1マイコン401が起動する前に第2ハンドシェイク時間Ths2が経過し、期間2で、第2マイコン402は単独でタイマスタートする。したがって、第2系統の一系統駆動モードでモータ80が駆動される。
その後、期間2の途中で第1電源111の立ち上がりが完了し、第1マイコン401が起動する。続いて期間3では、第1ハンドシェイク時間Ths1の経過中に、タイマスタート後の第2マイコン402が第1マイコン401に無効のレディ信号を送信する。
ここで、「無効」とは、受信側のマイコン(ここでは、第1マイコン401)がその信号をレディ信号として認識しないことをいう。例えばレディ信号を受信する側のマイコンは、レディ信号の有効又は無効をIDにより判別する。第2マイコン402の一系統駆動モード実行中に送信される無効のレディ信号は、第1マイコン401の同期予告信号に対し同期準備が完了したことを示す信号として認識されない。したがって、無効のレディ信号が送信されてもハンドシェイクが成功したとは判定されない。
期間3の終了後、期間4を経て、期間5の開始時に、第1マイコン401は、第2マイコン402とは同期せずにタイマスタートする。これにより期間5では、二系統のマイコン401、402による非同期駆動モードでモータ80が駆動される。
期間5の開始時から同期周期Ts後、期間6の開始時に第1マイコン401は第2マイコン402に同期信号を送信し、第2マイコン402はこれを受信する。この時、タイミング判定で正常と判定された場合、又は、タイミング判定が実施されない場合には、同期信号の立ち上がりタイミングで第2マイコン402のタイミング補正が実施され、以後、マイコン401、402は同期駆動モードでモータ80を駆動する。
このように、マイコン401、402の起動タイミングのずれが大きい場合、ECU101によるモータ80の駆動モードは、一系統駆動モード、非同期駆動モード、同期駆動モードの順に移行する。言い換えれば、マイコン401、402の起動時において、一系統駆動モード、非同期駆動モード、同期駆動モードの順に移行する場合があるモータ制御装置は、本実施形態のECUに相当するとみなすことができる。
[動作例2の変形例B]
図24に示す動作例2の変形例Bは、期間1、期間2までの動作は、図23の変形例Aと同じである。ただし、変形例Bでは、第2マイコン402が一系統駆動モードで動作中に第1マイコン401が起動した場合、第1マイコン401は同期予告信号の送信、タイマスタート処理、同期処理等の処理を行わない。つまり、第1マイコン401は、マイコン自体は起動しているがモータ駆動信号Dr1を生成しないため、第1系統によるモータ駆動は行われない。その結果、図22と同様に、期間2のまま第1マイコン401が一系統駆動モードを継続する。このように、同期駆動モードへの移行が必須ではなく、一系統駆動モードが継続して用いられてもよい。
[動作例3]
次に図25を参照し、動作例2とは逆に、第1マイコン401起動後のタイムアウトにより、ハンドシェイクが失敗する動作例3について説明する。動作例3では、第1マイコン401の起動後、所定時間を経過しても第2マイコン402が起動しないか、或いは、第2マイコン402が起動してもレディ信号を送信しない。
期間1では、第1マイコン401のみが起動後の状態である。
期間2では、第1マイコン401は同期予告信号を送信するとともに、期間2の開始時からの経過時間を計時する。その後、第1マイコン401が第2マイコン402から送信されるべきレディ信号を受信しないまま時間が経過する。
期間2の開始時からの経過時間が第1ハンドシェイク時間Ths1に達した時、第12マイコン401のハンドシェイク判定部611は、タイムアウトによりハンドシェイクが失敗したと判定する。そして、ハンドシェイク判定部611は、第1マイコン401が単独で駆動信号Dr1を生成するように駆動タイミング生成部441に通知する。
第1マイコン401は、第1ハンドシェイク時間Ths1が経過した時、期間3で、同期予告信号を終了する。
動作例3の期間4では、同期信号送信側マイコンである第1マイコン401は、同期信号を出力すると同時に単独でタイマスタートする。これにより、ECU101は、第2マイコン402にモータ駆動信号Dr2を生成させることなく、第1系統の一系統駆動モードでモータ80を駆動する。
[動作例1〜3のフローチャート]
タイムアウトによるハンドシェイクの失敗を想定した動作例1〜3及びその変形例に関連する第1マイコン401及び第2マイコン402の起動後処理、ハンドシェイク成否記憶処理、及び、第2マイコン402の同期処理について、各フローチャートを参照する。
図26に示す第1マイコン起動後処理において、第1マイコン401は、S50で起動後、S51で同期信号をハイレベルとし同期予告信号を送信するとともに、経過時間の計時を開始する。
S52では、経過時間が第1ハンドシェイク時間Ths1未満であるか判断される。
S52でYESと判断された場合、レディ信号受信ステップS53では、第2マイコン402からレディ信号を受信したか判断される。第1マイコン401がレディ信号を未受信であり、S53でNOと判断された場合、S52の前に戻る。
第1マイコン401がレディ信号を受信した場合、S53でYESと判断され、S54に移行する。これにより、ハンドシェイクが成功したと判定される。
また、経過時間が第1ハンドシェイク時間Ths1に達しタイムアウトでハンドシェイクが失敗した場合、S52でNOと判断され、S54に移行する。
S54で、第1マイコン401は、同期信号をローレベルに戻し、同期予告信号を終了する。
S56で、第1マイコン401は、第2マイコン402に同期信号を送信する。
先のS52でYESと判断された場合、すなわち、ハンドシェイクが成功したと判定された場合、ハンドシェイク判定ステップS57でYESと判断され、同期駆動ステップS58に移行する。S58では、第1マイコン401及び第2マイコン402は同時にタイマスタートし、初回から同期してモータ80を駆動する。
一方、先のS52でNOと判断された場合、すなわち、タイムアウトでハンドシェイクが失敗した場合、S57でNOと判断され、S59に移行する。S59では、第1マイコン401が単独でタイマスタートし、非同期でモータ80を駆動する。
図27、図28に示す第2マイコン起動後処理において、第2マイコン402は、S60で起動するとともに、S61で経過時間の計時を開始する。
S62では、経過時間が第2ハンドシェイク時間Ths2未満であるか判断される。
S62でYESと判断された場合、S63では、第1マイコン401から同期予告信号を受信したか判断される。第2マイコン402が同期予告信号を未受信であり、S63でNOと判断された場合、S62の前に戻る。
第2マイコン402が同期予告信号を受信した場合、S63でYESと判断され、レディ信号送信ステップS64に移行する。S64で、第2マイコン402は、レディ信号を送信する。第1マイコン401側でこのS64に応答するステップが図26のレディ信号受信ステップS53となる。これにより、ハンドシェイクが成功したと判定される。
その後、S66で、第2マイコン402は第1マイコン401から同期信号を受信し、割り込みにより第1マイコン401と同時にタイマスタートする。これにより、第1マイコン401及び第2マイコン402は、初回から同期してモータ80を駆動する。
一方、経過時間が第2ハンドシェイク時間Ths2に達し、タイムアウトでハンドシェイクが失敗した場合、S62でNOと判断され、S67に移行する。S67では、第2マイコン402が単独でタイマスタートし、一系統駆動モードでモータ80を駆動する。
続くS50では、第2マイコン402のタイマスタート後に第1マイコン401が起動したか判断される。図22に示す動作例2では第1マイコン401が起動しておらず、S50でNOと判断される。図23、24に示す動作例2の変形例では、第2マイコン402のタイマスタート後に第1マイコン401が起動し、S50でYESと判断される。
動作例2の変形例Aでは、図27に示すように、S50でYESと判断された場合、S68で、第1マイコン401からの同期予告信号に対し第2マイコン402が無効のレディ信号を送信する。S69では、第1ハンドシェイク時間Ths1の経過に伴うタイムアウトにより、第1マイコン401が単独で第2マイコン402とは非同期でタイマスタートする。これにより、一系統駆動モードから二系統の非同期駆動モードに移行する。
その後、S80では、図30に示す「第2マイコン同期処理」が実行され、同期条件が成立した場合には同期駆動モードに移行する。
動作例2の変形例Bでは、図28に示すように、S50でYESと判断された場合、そのまま処理を終了する。したがって、S67の「第2マイコンによる一系統駆動モード」が継続される。
次に、図29に示すハンドシェイク成否記憶処理において、S71ではハンドシェイクが実施される。
ハンドシェイクが成功し、S72でYESと判断されたとき、ハンドシェイク判定部611、612は、S73で成功フラグをONする。このとき、同期制御が実施される。
ハンドシェイクが失敗し、S72でNOと判断されたとき、ハンドシェイク判定部611、612は、S74で成功フラグをOFFする。このとき、非同期制御が実施される。
ハンドシェイク判定部611、612は、成功フラグのON/OFF情報を記憶する。
図30の第2マイコン同期処理は、図27及び図32中のS80に相当する。図30において、成功フラグがOFFであり非同期制御中の場合、S81でYESと判断され、S82に移行して同期を試みる。成功フラグがONであり同期制御中の場合、S81でNOと判断され、処理を終了する。
その後、第2マイコン402は、同期周期Ts毎に第1マイコン401から同期信号が送信されるのを待ち、S82で同期信号を受信する。なお、第1マイコン401が起動しておらず第2マイコン402のみが一系統駆動モードで動作している場合には同期信号が送信されないため、待ち時間が上限値に達したら、処理を終了するようにしてもよい。
基礎形態のように、第2マイコン402のタイミング補正部422がタイミング判定部432を含む構成では、S83で、同期信号の受信タイミングが同期許可区間内であるか判定される。S83でYESと判断された場合、S84でタイミング補正が実施される。S83でNOと判断された場合、S82に戻り、第2マイコン402は、次の同期信号が送信されるのを待つ。
なお、タイミング補正部422がタイミング判定部432を含まない構成では、S83をスキップし、第2マイコン402が同期信号を受信したとき、常にタイミング補正が実施されてもよい。
[動作例4]
次に図31を参照し、異常信号が送受信されたことによりハンドシェイクが失敗する動作例4について説明する。ここでは、動作例2、3のようなタイムアウトに関する説明は省略する。
動作例1と同様にマイコン401、402は同時に起動し、期間1では、マイコン401、402が起動後の状態である。
期間2では、本来送信されるべき同期予告信号ではなく、高周波ノイズの異常信号が第1マイコン401から第2マイコン402に送信される。
第2マイコン402のハンドシェイク判定部612は、期間2で異常信号が受信されたことを検出するとすぐに、ハンドシェイクが失敗したと判定する。そして、ハンドシェイク判定部612は、第2マイコン402が単独で駆動信号Dr2を生成するように駆動タイミング生成部442に通知する。
期間3では、第2マイコン402が単独でタイマスタートする。したがって、第2系統の一系統駆動モードでモータ80が駆動される。
期間3で第2マイコン402がタイマスタートした後、第2マイコン402は第1マイコン401に無効のレディ信号を送信する。
第1マイコン401のハンドシェイク判定部611は、ハンドシェイクが失敗したと判定し、第1マイコン401が単独で駆動信号Dr1を生成するように駆動タイミング生成部441に通知する。期間4では、第1マイコン401は、同期予告信号を終了する。
期間5では、第1マイコン401は同期信号を出力すると同時にタイマスタートする。これにより期間5では、二系統のマイコン401、402による非同期駆動モードでモータ80が駆動される。
期間5の開始時から同期周期Ts後、期間6の開始時に第1マイコン401は第2マイコン402に同期信号を送信し、第2マイコン402はこれを受信する。この時、タイミング判定で正常と判定された場合、又は、タイミング判定が実施されない場合には、同期信号の立ち上がりタイミングで第2マイコン402のタイミング補正が実施され、以後、マイコン401、402は同期駆動モードでモータ80を駆動する。
このように、第2マイコン402が同期予告信号でなく異常信号を受信した場合にも、ECU101によるモータ80の駆動モードは、一系統駆動モード、非同期駆動モード、同期駆動モードの順に移行する。
[動作例4のフローチャート]
異常信号の送受信によるハンドシェイクの失敗を想定した動作例4における第2マイコン起動後処理について、図32のフローチャートを参照する。図32において、図27と共通のステップには同一のステップ番号を付し、適宜、説明を省略する。また、動作例4に特有のステップには、ステップ番号の末尾に文字「X」を記す。
図32では、第2マイコン402の起動後、第1マイコン401から送信される信号のタイムアウトを想定しない。すなわち、第2ハンドシェイク時間Ths2に第2マイコン402が何らかの信号を受信することを前提とする。
S60で第2マイコン402が起動後、第2マイコン402が第1マイコン401から何らかの信号を受信し、S62XでYESと判断されたとき、S63Xでは、第2マイコン402が受信した信号が異常信号であるか否か判断される。
第2マイコン402が受信した信号が正常な同期予告信号であり、S63XでNOと判断された場合、図27と同様にS64、S66が実行される。
第2マイコン402が受信した信号が異常信号であり、S63XでYESと判断された場合、S67で第2マイコン402が単独でタイマスタートし、一系統駆動モードでモータ80を駆動する。以下、図27と同様にS68、S69、S80が実施される。
(効果)
以上のように、本実施形態のECU101は、マイコン401、402の起動後、同期予告信号とレディ信号とを互いに送受信するハンドシェイクを実施し、ハンドシェイクが成功したか否かの判定結果に応じた処置を行う。ハンドシェイクが成功したと判定された場合、初回から同期してモータ80を駆動することが可能となる。一方、ハンドシェイクが失敗したと判定された場合、非同期でモータ80の駆動を開始した後、次回以降の同期信号の送信タイミングでタイミング補正を行い、同期制御に移行する。
このように、本実施形態のECU101は、マイコン401、402の起動後にハンドシェイクが成功した場合、初回から同期可能とすることができる。また、ハンドシェイクが成功した場合、二つのマイコン401、402が同時にタイマスタートするため、各マイコンが同期信号の複数周期を単位とする制御を行う場合でも、制御を同期させることができる。
[動作例5、6]
上記の動作例1〜4は、第1マイコン401及び第2マイコン402がいずれも停止状態から電源ONされ、起動した時の初回ハンドシェイクについてのものである。ただし、本実施形態による初回ハンドシェイクの思想は、動作中のマイコンがリセット等により再起動した場合にも応用することができる。
次に、図33〜図35を参照し、一方のマイコンによる一系統駆動モードでの動作継続中に他方のマイコンがリセット等により一時停止した後、再起動したときのハンドシェイク動作例5、6について説明する。動作例5については、5A、5Bの二通りのパターンを説明する。
図33に示す動作例5Aでは、第2マイコン402の動作継続中に第1マイコン401がリセット等により再起動する。また、第2マイコン402のレディ信号の送信開始タイミングは、PWMタイマの谷のタイミングに対し所定の時間τRオフセットしている。
期間0では、第1マイコン401の再起動前の状態であり、第2マイコン402が単独で動作している。期間1では、第1マイコン401が再起動する。
期間2では、第1マイコン401は第2マイコン402からレディ信号を受信し、受信開始タイミングに基づいて、第2マイコン402のPWMタイマの谷のタイミングを把握する。そして、第1マイコン401は、第2マイコン402の谷のタイミングに合わせて同期信号を送信すべきタイミングを算出し、そのタイミングまで待つ。
期間3では、第1マイコン401は、算出したタイミングで同期信号を送信する。第2マイコン402は、第1マイコン401から受信した同期信号の立ち上がりタイミングでタイマを再スタートし同期駆動モードに移行する。これにより、第2マイコン402の動作連続性を確保しつつ、第1マイコン401の再起動後に同期制御させることができる。
図34に示す動作例5Bでは、動作例5Aと同様に、第2マイコン402の動作継続中に第1マイコン401がリセット等により再起動する。また、第2マイコン402のレディ信号の送信開始タイミングは、PWMタイマの谷のタイミングと一致している。言い換えれば、動作例5Bは、動作例5Aにおいて「τR=0」の場合に相当する。
期間0、期間1は、動作例5Aと同様である。
期間2では、第1マイコン401は第2マイコン402からレディ信号を受信すると同時に同期信号を送信する。第2マイコン402は、第1マイコン401から受信した同期信号の立ち上がりタイミングでタイマを再スタートし同期駆動モードに移行する。これにより、第2マイコン402の動作連続性を確保しつつ、第1マイコン401の再起動後に同期制御させることができる。
図35に示す動作例6では、第1マイコン401の動作継続中に第2マイコン402がリセット等により再起動する。
期間0では、第2マイコン402の再起動前の状態であり、第1マイコン401が単独で動作している。期間1では、第2マイコン402が再起動する。
期間2では、第2マイコン402は、第1マイコン401から受信した同期信号の立ち上がりタイミングでタイマを再スタートし同期駆動モードに移行する。これにより、第2マイコン402の再起動後に同期制御させることができる。
以上のように、一方のマイコンの動作継続中に他方のマイコンが再起動した場合にも、再起動したマイコンが動作継続中のマイコンの同期信号又はレディ信号に合わせて、動作連続性を確保しつつ、タイマスタート時から同期制御することができる。
さらに、各マイコンが同期信号の複数周期を単位とする制御を行う場合、制御周期の基準タイミングを認識して、再起動したマイコンがタイマスタートすることで、複数周期単位の制御を同期させることができる。
(第2実施形態)
第2実施形態について、図36、図37を参照して説明する。
図36に示すように、第2実施形態のECU102は、同期信号送信側マイコンである1つの第1マイコン401と、同期信号受信側マイコンである2つの第2マイコン402及び第3マイコン403とを備えている。各マイコンについて、同期信号及びレディ信号の送受信に関わる構成のみを図示する。第3マイコン403のタイミング補正部423、レディ信号送信部623、及びハンドシェイク判定部613は、いずれも、第2マイコン402のタイミング補正部422、レディ信号送信部622、及びハンドシェイク判定部612と同様の構成である。
なお、特許請求の範囲における括弧内の参照符号には、第3マイコン403の符号の記載を省略する。
図37には、図20に示す第1実施形態の動作例1に準じ、三つのマイコン間で起動後のハンドシェイクが成功する動作例を示す。図示に関する注記は、図20等と同様である。また、ハンドシェイク時間に関する説明は省略する。
期間1では、マイコン401、402、403が起動後の状態である。
期間2では、第1マイコン401は、同期予告信号を第2マイコン402及び第3マイコン403に送信する。
第2マイコン402及び第3マイコン403は、期間2で同期予告信号を受信する。
期間3では、第2マイコン402及び第3マイコン403は、その応答として、レディ信号を第1マイコン401に送信する。
第1マイコン401は、期間3でレディ信号を受信すると、期間4で、同期予告信号を終了する。
期間2、3、4の動作を通じ、各マイコン401、402、403のハンドシェイク判定部611、612、613は、ハンドシェイクが成功したと判定し、各駆動タイミング生成部に対し初回同期を指令する。
期間5では、第1マイコン401は同期信号を出力すると同時にタイマスタートする。また、第2マイコン402及び第3マイコン403は、第1マイコン401から受信した同期信号の立ち上がりタイミングでタイマスタートする。これにより、マイコン401、402、403は、起動後の初回から同期して、すなわち同期駆動モードでモータ80を駆動する。
上記の第2実施形態は、一つの同期信号送信側マイコンをマスタ、複数の同期信号受信側マイコンをスレーブとみなしたマスタ/スレーブ型のECU構成で、ハンドシェイクを実施するものである。
また、三つのマイコンを備えるECUの別の構成として、例えば第1マイコンから第2マイコンに同期信号を送信し、且つ、第2マイコンから第3マイコンに同期信号を送信する構成としてもよい。この構成において第2マイコンは、第1マイコンとの関係では同期信号受信側マイコンとして機能し、第3マイコンとの関係では同期信号送信側マイコンとして機能する。すなわち、連鎖型のECU構成によりハンドシェイクが実施される。
さらに、四つ以上のマイコンを備えるECUにおいても、マスタ/スレーブ型、連鎖型、又はその組み合わせの構成により、複数のマイコン間でのハンドシェイクを実施可能である。なお、三系統以上の装置において、ハンドシェイクが失敗したと判定されたとき、他マイコンにモータ駆動信号を生成させず、自マイコンのみでモータを駆動する駆動モードは、二系統の装置での「一系統駆動モード」に対し、「一部系統駆動モード」と言い換えられる。
(第3実施形態)
第3実施形態について、図38〜図42を参照して説明する。第3実施形態は、第1実施形態に対し、同期信号及びレディ信号の通信に関する構成が異なる。
図38に示すように、第3実施形態のECU103は、第1マイコン401及び第2マイコン402がそれぞれ同期信号生成部411、412、及びタイミング補正部421、422を有する。第1マイコン401及び第2マイコン402は、「同期信号送信側マイコン」且つ「同期信号受信側マイコン」として機能し、同期信号を相互に送受信する。
この形態における同期信号線の構成は、実線で示すように、第1マイコン401から第2マイコン402への送信用の第1同期信号線471と、第2マイコン402から第1マイコン401への送信用の第2同期信号線472とを個別に備えてもよい。或いは、破線で示すように、双方向に通信可能な同期信号線48を用いてもよい。なお、双方向の同期信号線48、又は、一方向の同期信号線471、472のうち少なくとも一本は、マイコン間通信に用いられる他の通信用の信号線と共用されてもよい。
共通の同期信号線48を双方向の信号線として用いる場合、図39に示すように、第1マイコン401から第2マイコン402への同期信号の送信タイミングと、その逆方向の同期信号の送信タイミングとは、互いに異なるタイミングに設定されている。特に図39の例では、マイコン401、402が交互に同期信号を送信する。
なお、第1実施形態での説明と同様に、同期信号線による双方向通信に代えて、同期信号送信側マイコンから同期信号受信側マイコンに対してポート信号のレベル変化を行うことで、同期信号を双方向に通知するようにしてもよい。
この他、例えば、マイコン401、402の起動タイミングが異なる場合に、先に起動したマイコンが後から起動したマイコンに対して同期信号を送信するようにしてもよい。
また、主として第1マイコン401から第2マイコン402へ同期信号を送信し、何らかの場合にのみ逆方向の送信をするようにしてもよい。例えば、起動時には第2マイコン402からの同期信号に同期して第1マイコン401が起動し、その後は第1マイコン401からの同期信号に同期して第2マイコン402が動作するようにしてもよい。また、例えば第1マイコン401に異常が生じマイコンをリセットした際に、第2マイコン402からのマイコンからの同期信号をもとに自マイコンの動作開始タイミングを決定し動作を開始してもよい。この場合は、マイコン異常から復帰した際に初めから同期した状態でモータ駆動を再開することが可能である。
また、レディ信号の送受信に関し、第1マイコン401及び第2マイコン402はいずれもレディ信号送受信部621、622を有し、レディ信号を相互に送受信可能である。ここで、レディ信号送信線475は、同期信号線と同様に二本の一方向通信線で構成されてもよく、双方向の通信線で構成されてもよい。
第3実施形態では、第1マイコン401及び第2マイコン402がそっくり同じ機能を備えており、完全な冗長性を有している。したがって、一系統についてのあらゆる故障パターンに対応可能であるため、信頼性をより向上させることができる。
また、各方向の同期信号の送信タイミングを異ならせ、共通の双方向同期信号線48を用いることにより、ECUの部品点数を減らし、構成を簡易にすることができる。
[動作例7]
第3実施形態により、マイコン401、402が互いにレディ信号を送受信し合ってハンドシェイクする動作例7を図40に示す。動作例7における同期信号の送受信については、便宜上、第1マイコン401を同期信号送信側マイコンとし、第2マイコン402を同期信号受信側マイコンとする。ただし、マイコン401、402は、同期信号の送信側及び受信側を交代してもよい。或いは、図38の構成に限らず、レディ信号のみが双方向に送受信可能であり同期信号は一方向に送受信される構成のECUにおいて、動作例7が実行されてもよい。
図40の矢印「R1−n(n=1,2,3)」は、第1マイコン401の起動後、n回目に第1マイコン401から第2マイコン402に送信するレディ信号を表す。矢印「R2−n(n=1,2)」は、第2マイコン401の起動後、n回目に第2マイコン402から第1マイコン401に送信するレディ信号を表す。これらのレディ信号には、自マイコンの起動完了を通知するレディ信号と、ハンドシェイクの成功(図中「HS−OK」)を意味するレディ信号との2種類が含まれる。
図40では、細かな期間の細かな区分を省略し、大きな枠組でのみ区別する。期間1の時刻r10に第1マイコン401は第2マイコン402よりも先に起動する。第1マイコン401は、起動後、所定の周期で時刻r11、r12に「起動完了」のレディ信号R1−1、R1−2を送信するが、第2マイコン402が起動前なので受信されない。図中の「NG」は、レディ信号が受信されないことを意味する。
次に、期間2の時刻r20に第2マイコン402が起動した後、時刻r21に第2マイコン402が「起動完了」のレディ信号R2−1を送信し、第1マイコン401がこれを受信する。レディ信号R2−1受信後の時刻r13に、第1マイコン401は、「ハンドシェイク成功」のレディ信号R1−3を送信し、第2マイコン402がこれを受信する。続いて、レディ信号R1−3受信後の時刻r22に、第2マイコン402は、「ハンドシェイク成功」のレディ信号R2−2を送信する。なお、第1マイコン401はレディ信号R2−2を受信するが、既にハンドシェイクの成功を判定済みであるため、レディ信号R2−2は無視される。
こうして、マイコン401、402共にハンドシェイクの成功が判定されると、次の期間3では、第1マイコン401は、同期信号を出力すると同時にタイマスタートする。第2マイコン402は、第1マイコン401から受信した同期信号の立ち上がりタイミングでタイマスタートする。これにより、マイコン401、402は、起動後の初回から同期してモータ80を駆動する。
動作例7の第1マイコン401及び第2マイコン402の起動後処理を、それぞれ図41、図42のフローチャートに示す。図41、図42において、図26、図27と共通のステップには同一のステップ番号を付し、適宜、説明を省略する。また、動作例7に特有のステップには、ステップ番号の末尾に文字「R」を記す。
図41に示す第1マイコン起動後処理において、第1マイコン401は、S51Rで、第2マイコン402に「起動完了」のレディ信号を送信するとともに、経過時間の計時を開始する。
経過時間が第1ハンドシェイク時間Ths1未満であり、S52でYESと判断されたとき、S53Rでは、第1マイコン401が第2マイコン402から「起動完了」のレディ信号を受信したか判断される。第1マイコン401が「起動完了」のレディ信号を受信しており、S53RでYESと判断された場合、第1マイコン401は、S54Rで、第
2マイコン402に「ハンドシェイク成功」のレディ信号を送信し、S56に移行する。
第1マイコン401が「起動完了」のレディ信号を受信しておらず、S53RでNOと判断された場合、S55Rでは、第1マイコン401が第2マイコン402から「ハンドシェイク成功」のレディ信号を受信したか判断される。S55RでYESと判断された場合、S56に移行する。「ハンドシェイク成功」のレディ信号を未受信であり、S55RでNOと判断された場合、S52の前に戻る。
経過時間が第1ハンドシェイク時間Ths1に達し、S52でNO(すなわち、タイムアウト)と判断された場合もS56に移行する。
第1マイコン401は、S56で、第2マイコン402に同期信号を送信する。以下のS57〜S59は図26と同様である。つまり、「ハンドシェイク成功」のレディ信号が送受信された場合にはS58で同期制御が行われ、タイムアウトの場合にはS59で非同期制御が行われる。
図42に示す第2マイコン起動後処理において、第2マイコン402は、S61Rで、第1マイコン402に「起動完了」のレディ信号を送信するとともに、経過時間の計時を開始する。
経過時間が第2ハンドシェイク時間Ths2未満であり、S62でYESと判断されたとき、S63Rでは、第2マイコン402が第1マイコン401から「起動完了」のレディ信号を受信したか判断される。第2マイコン402が「起動完了」のレディ信号を受信しており、S63RでYESと判断された場合、第2マイコン402は、S64Rで、第1マイコン401に「ハンドシェイク成功」のレディ信号を送信し、S66に移行する。
第2マイコン402が「起動完了」のレディ信号を受信しておらず、S63RでNOと判断された場合、S65Rでは、第2マイコン402が第1マイコン401から「ハンドシェイク成功」のレディ信号を受信したか判断される。S65RでYESと判断された場合、S66に移行する。「ハンドシェイク成功」のレディ信号を未受信であり、S65RでNOと判断された場合、S62の前に戻る。
経過時間が第2ハンドシェイク時間Ths2に達し、S62でNO(すなわち、タイムアウト)と判断された場合、S67で、第2マイコン402が単独でタイマスタートし、非同期制御を行う。なお、S67の後、図27と同様に、第1マイコン起動後の同期処理ステップS50、S68、S69、S80が行われてもよい。
以上のように、動作例7では、マイコン401、402が互いにレディ信号を送受信し合うことにより、好適にハンドシェイクを実行することができる。
(第4、第5実施形態)
第4、第5実施形態について、図43、図44を参照して説明する。
第4、第5実施形態のECU10は、基本的に図7に示す第1実施形態の基礎形態の構成を援用する。ただし第4、第5実施形態では、受信信号判定において、同期信号を受信したタイミングを判定するのでなく、特定のパルスパターンを有する同期信号を用いて、同期信号の正常又は異常を判定する。そこで、第2マイコン402におけるタイミング補正部422内の「タイミング判定部432」を「受信信号判定部432」と読み替える。
第4、第5実施形態の受信信号判定部432により同期信号が正常と判定されたとき、又は、異常と判定されたときの処理については、第1実施形態の基礎形態と同様である。
特定のパルスパターンとは、1周期あたりのパルス数、時間幅、又は間隔等が予め規定されたパターンをいう。なお、図43、図44では、図11及び図14のように同期信号の異常原因については明示せず、正常なパルスパターンと正常でないパルスパターンとの違いのみを表す。
図43に示す第4実施形態では、R部に示すように、予め決められた時間幅のクロック入力が規定回数であるk回入力されたとき同期信号が正常であると判定する。そして、同期信号受信側マイコンは、k回目のクロック入力タイミングでタイミング補正を実施、すなわち、マイコン間での駆動タイミングの同期を行う。
一方、X部に示すように、同期信号のパルスの時間幅が異なったり、連続回数が異なったりする場合にはタイミング補正を実施せず、非同期でモータ駆動する。
また、第5実施形態では、同期信号を他の信号と共通化した構成において、例えばシリアル通信用のクロックラインを同期信号用として利用する場合に、シリアル通信の受信をトリガとしてCRC方式等により受信データの信頼性を計算する。チェックの結果、正しい通信が行われている場合には、マイコン間の同期を許可するというものである。
図44に、第5実施形態における通信クロック及び受信信号線のパルスを示す。R部では、CRC正常と判断されたら、受信完了タイミングを基準としてタイミング補正を実施する。このとき、例えばCRC計算にかかった時間分だけ補正して同期信号するというように、タイミング補正の具体的な方法は適宜設定してよい。
一方、X部では、CRCが不一致であるため正常なタイミングではないと判断し、タイミング補正を実施しない。
このように、受信信号判定部432は、第1実施形態の基礎形態のように同期信号の受信タイミングによる方法に限らず、特定のパルスパターンを用いても、同期信号の正常又は異常を判定することができる。
なお、特定パルスパターンにより受信信号判定を実施する第4、第5実施形態の構成においても、上記図15〜図18の各処理を同様に適用可能である。また、双方向で同期信号、レディ信号を送受信する第3実施形態の構成に第4、第5実施形態を適用してもよい。
(その他の実施形態)
(a)上記実施形態の制御対象であるモータ80は、二組の巻線組801、802が共通のステータに互いに電気角30degずらして配置される多重巻線モータである。その他の実施形態で制御対象とされるモータは、二組以上の巻線組が同位相で配置されるものでもよい。また、二組以上の巻線組が一つのモータの共通のステータに配置される構成に限らず、例えば各巻線組が別々に巻回された複数のステータにより協働してトルクを出力する複数のモータに適用されてもよい。
また、多相ブラシレスモータの相の数は、三相に限らず四相以上でもよい。さらに駆動対象のモータは、交流ブラシレスモータに限らず、ブラシ付き直流モータとしてもよい。その場合、「モータ駆動回路」としてHブリッジ回路を用いてもよい。
(b)図20、図25に示すハンドシェイク動作例では、第1マイコン401が起動後、ハイレベルの同期信号を同期予告信号として第2マイコン402に送信している。このような同期予告信号を用いる構成に限らず、第1マイコン401が起動したことが何らかの手段によって第2マイコン402に通知され、それに基づき第2マイコン402がレディ信号を送信するようにしてもよい。
また、例えば、第2マイコン402の起動以前に必ず第1マイコン401が起動するシステムでは、第1マイコン401からの同期予告信号を用いず、第2マイコン402が独自のタイミングでのレディ信号を送信してもよい。この場合、初回ハンドシェイク部611、612は、第2マイコン402から第1マイコン401へのレディ信号の送受信が正常に行われたことのみにより、ハンドシェイクが成功したと判定することができる。
(c)モータ制御装置は、モータ駆動タイミング生成部に同期するアナログ信号サンプリング部を備えなくてもよい。その場合、モータ制御装置は、外部から取得したデジタルデータに基づいて制御演算を行ってもよい。或いは、フィードバック情報を用いず、フィードフォワード制御を実施してもよい。
また、アナログ信号サンプリング部を備える構成において、サンプリングタイミングがモータ駆動信号のスイッチタイミングに重なるようにしてもよい。
(d)モータ駆動信号の生成方式として、図8等に示されるPWM制御方式に限らず、例えば、予め記憶した複数のパルスパターンから変調率や回転数に応じて最適なパターンを選択するパルスパターン方式等を採用してもよい。また、PWM制御方式のキャリアは三角波に限らず、鋸波を用いてもよい。
(e)本発明のモータ制御装置は、電動パワーステアリング装置用のモータに限らず、他のいかなる用途のモータに適用されてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
101、102、103・・・ECU(モータ制御装置)、
401・・・第1(同期信号送信側)マイコン、
402・・・第2(同期信号受信側)マイコン、
411、412・・・同期信号生成部、
421、422・・・タイミング補正部、
441、442・・・駆動タイミング生成部、
451、452・・・駆動信号生成部、
471、472、48・・・同期信号線、
475・・・レディ信号線、
611、612・・・ハンドシェイク部、
621・・・レディ信号受信部、
622・・・レディ信号送信部、
651、652・・・クロック生成回路、
701、702・・・モータ駆動回路、 80・・・モータ。

Claims (17)

  1. 一つ以上のモータ(80)を駆動する複数のモータ駆動回路(701、702)と、
    前記複数のモータ駆動回路にそれぞれ指令するモータ駆動信号(Dr1、Dr2)を生成する駆動信号生成部(451、452)、及び、前記モータ駆動信号のパルスタイミングである駆動タイミングを生成する駆動タイミング生成部(441、442)を有する複数のマイコン(401、402)と、
    前記複数のマイコンが動作の基準とするクロックをそれぞれ独立して生成する複数のクロック生成回路(651、652)と、
    を備え、
    前記複数のマイコンのうち、自マイコンの前記駆動タイミングに同期し、且つ、前記複数のマイコンの前記駆動タイミングを同期させる同期信号を送信する少なくとも一つのマイコンを同期信号送信側マイコン(401)とし、前記同期信号送信側マイコンから送信された前記同期信号を受信する少なくとも一つのマイコンを同期信号受信側マイコン(402)とすると、
    前記同期信号送信側マイコンは、
    前記同期信号を生成し、前記受信側マイコンに送信する同期信号生成部(411)を有し、
    前記同期信号受信側マイコンは、
    受信した前記同期信号に同期するように自マイコンの前記駆動タイミングを補正するタイミング補正を実施可能なタイミング補正部(422)を有し、
    さらに、前記同期信号受信側マイコンは、自マイコンの同期準備が完了したことを示すレディ信号を前記同期信号送信側マイコンに送信するレディ信号送信部(622)を有し、且つ、前記同期信号送信側マイコンは、前記レディ信号を受信するレディ信号受信部(621)を有し、
    前記同期信号送信側マイコン及び前記同期信号受信側マイコンは、少なくとも前記レディ信号の送受信を含むハンドシェイクが正常に実施されたとき、前記ハンドシェイクが成功したと判定するハンドシェイク判定部(611、612)を有し、
    前記ハンドシェイクが成功したと判定されたとき、前記同期信号送信側マイコン及び前記同期信号受信側マイコンは、起動後の初回から同期してモータを駆動するモータ制御装置。
  2. 前記同期信号送信側マイコンは、自マイコンの起動後、同期信号の生成を予告する同期予告信号を前記同期信号受信側マイコンに送信し、前記同期信号受信側マイコンは、前記同期予告信号を受信した後、前記レディ信号を前記同期信号送信側マイコンに送信し、
    前記ハンドシェイク判定部は、前記同期予告信号及び前記レディ信号の送受信を含む前記ハンドシェイクが正常に実施されたとき、前記ハンドシェイクが成功したと判定する請求項1に記載のモータ制御装置。
  3. 前記ハンドシェイク判定部は、他マイコンから送信されるべき前記レディ信号又は前記同期予告信号を受信する以前に所定時間が経過するタイムアウトが生じたとき、又は、異常信号が送受信されたとき、前記ハンドシェイクが失敗したと判定する請求項1または2に記載のモータ制御装置。
  4. 前記タイムアウトによって前記ハンドシェイクが失敗したと判定されたとき、
    自マイコンの前記ハンドシェイク判定部は、他マイコンに前記モータ駆動信号を生成させず、自マイコンのみで前記モータを駆動する一部系統駆動モードによって前記モータ駆動信号を生成するように前記駆動タイミング生成部に通知する請求項3に記載のモータ制御装置。
  5. 異常信号の送受信によって前記ハンドシェイクが失敗したと判定されたとき、
    前記複数のマイコンは、非同期でモータを駆動する請求項3に記載のモータ制御装置。
  6. 前記複数のマイコンは、前記ハンドシェイクが失敗した情報を記憶し、非同期制御中に前記同期信号送信側マイコンから前記同期信号受信側マイコンに同期信号を送信して同期を試みる請求項5に記載のモータ制御装置。
  7. 前記同期信号受信側マイコンの動作継続中に前記同期信号送信側マイコンが再起動したとき、
    再起動した前記同期信号送信側マイコンは、前記同期信号受信側マイコンからの前記レディ信号の受信後に前記同期信号を送信するタイミング、又は、前記レディ信号の受信と同時に前記同期信号を送信するタイミングで同期し、
    前記同期信号送信側マイコンの動作継続中に前記同期信号受信側マイコンが再起動したとき、
    再起動した前記同期信号受信側マイコンは、前記同期信号送信側マイコンからの前記同期信号を受信したタイミングで同期する請求項1〜6のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
  8. 前記同期信号送信側マイコンと前記同期信号受信側マイコンとを接続し、前記同期信号が送受信される少なくとも一つの同期信号線(471、472、48)をさらに備える請求項1〜7のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
  9. 前記レディ信号送信部は、前記同期信号線、又は、前記同期信号線とは別に設けられたレディ信号線(475)を介して前記レディ信号を前記同期信号送信側マイコンに送信する請求項8に記載のモータ制御装置。
  10. 前記同期信号受信側マイコンの前記タイミング補正部は、受信した前記同期信号の正常又は異常の判定である受信信号判定を行う受信信号判定部(432)を含み、
    前記同期信号受信側マイコンは、
    前記受信信号判定において前記同期信号が正常と判定されたとき、前記タイミング補正を許可し、
    前記受信信号判定において前記同期信号が異常と判定されたとき、前記タイミング補正を禁止し、前記同期信号送信側マイコンとは非同期でモータを駆動する請求項1〜9のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
  11. 前記複数のマイコンは、同一の基板(230)の同一側の面(238)に、所定間隔を空けて配置されている請求項1〜10のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
  12. 一つ以上のモータ(80)を駆動する複数のモータ駆動回路(701、702)と、
    前記複数のモータ駆動回路にそれぞれ指令するモータ駆動信号(Dr1、Dr2)を生成する駆動信号生成部(451、452)、及び、前記モータ駆動信号のパルスタイミングである駆動タイミングを生成する駆動タイミング生成部(441、442)を有する複数のマイコン(401、402)と、
    前記複数のマイコンが動作の基準とするクロックをそれぞれ独立して生成する複数のクロック生成回路(651、652)と、
    を備え、
    前記複数のマイコンのうち、自マイコンの前記駆動タイミングに同期し、且つ、前記複数のマイコンの前記駆動タイミングを同期させる同期信号を送信する少なくとも一つのマイコンを同期信号送信側マイコン(401)とし、前記同期信号送信側マイコンから送信された前記同期信号を受信する少なくとも一つのマイコンを同期信号受信側マイコン(402)とすると、
    前記同期信号送信側マイコン、及び前記同期信号を受信した前記同期信号受信側マイコンが同期して前記モータを駆動する同期駆動モード、
    前記同期信号を用いず、前記同期信号送信側マイコン及び前記同期信号受信側マイコンが非同期で前記モータを駆動する非同期駆動モード、並びに、
    前記同期信号送信側マイコン又は前記同期信号受信側マイコンの一方のみで前記モータを駆動する一部系統駆動モード、
    の三つの駆動モードについて、
    前記同期信号送信側マイコン及び前記同期信号受信側マイコンの起動時において、前記一部系統駆動モード、前記非同期駆動モード、前記同期駆動モードの順に移行する場合があるモータ制御装置。
  13. 請求項1〜12のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
    前記モータ制御装置により通電される複数の多相巻線組が同軸に設けられたブラシレスモータとして構成される前記モータと、
    を備えるモータ駆動システム。
  14. 前記モータの軸方向の一方側に前記モータ制御装置が一体に構成されている請求項13に記載のモータ駆動システム。
  15. 車両の電動パワーステアリング装置に適用され、請求項1〜12のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
    前記モータ制御装置により駆動され、アシストトルクを出力する前記モータと、
    を備えるモータ駆動システム。
  16. 二つの電源(111、112)と、
    二つの前記電源からそれぞれ電力が供給される二組の多相巻線組が設けられた前記モータと、
    二組の前記多相巻線組への通電をそれぞれ制御する二つの前記マイコン、及び、二つの前記マイコンからそれぞれ前記モータ駆動信号が指令される二つの前記モータ駆動回路を備える前記モータ制御装置と、
    操舵トルクを検出し、二つの前記マイコンに出力する二つの操舵トルクセンサ(931、932)と、
    前記モータの電気角を検出し、二つの前記マイコンに出力する二つの回転角センサ(251、252)と、
    を備える請求項15に記載のモータ駆動システム。
  17. 一つ以上のモータ(80)を駆動する複数のモータ駆動回路(701、702)と、
    前記複数のモータ駆動回路にそれぞれ指令するモータ駆動信号(Dr1、Dr2)を生成する駆動信号生成部(451、452)、及び、前記モータ駆動信号のパルスタイミングである駆動タイミングを生成する駆動タイミング生成部(441、442)を有する複数のマイコン(401、402)と、
    前記複数のマイコンが動作の基準とするクロックをそれぞれ独立して生成する複数のクロック生成回路(651、652)と、
    を備えるモータ制御装置によるモータ制御方法であって、
    前記複数のマイコンのうち、自マイコンの前記駆動タイミングに同期し、且つ、前記複数のマイコンの前記駆動タイミングを同期させる同期信号を送信する少なくとも一つのマイコンを同期信号送信側マイコン(401)とし、前記同期信号送信側マイコンから送信された前記同期信号を受信する少なくとも一つのマイコンを同期信号受信側マイコン(402)とすると、
    前記同期信号受信側マイコンが、自マイコンの同期準備が完了したことを示すレディ信号を前記同期信号送信側マイコンに送信するレディ信号送信ステップ(S64)と、
    前記同期信号送信側マイコンが前記レディ信号を受信するレディ信号受信ステップ(S53)と、
    少なくとも前記レディ信号の送受信を含むハンドシェイクが正常に実施されたとき、前記同期信号送信側マイコン及び前記同期信号受信側マイコンのハンドシェイク判定部(611、612)により、前記ハンドシェイクが成功したと判定するハンドシェイク成功判定ステップ(S57)と、
    前記ハンドシェイクが成功したと判定されたとき、前記同期信号送信側マイコン及び前記同期信号受信側マイコンが起動後の初回から同期してモータを駆動する同期駆動ステップ(S58)と、
    を含むモータ制御方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111162697A (zh) * 2018-11-05 2020-05-15 株式会社捷太格特 马达控制装置
US20200255058A1 (en) * 2019-02-07 2020-08-13 Denso Corporation Motor control device
JP2020167898A (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 日本電産エレシス株式会社 モータ制御装置、操舵アクチュエータ用モータ制御装置および操舵アクチュエータシステム
JP2021136735A (ja) * 2020-02-25 2021-09-13 日本電産エレシス株式会社 モータ制御装置
DE112021005912T5 (de) 2020-11-10 2023-08-24 Hitachi Astemo, Ltd. Motorantriebsvorrichtung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6522536B2 (ja) 2016-03-09 2019-05-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置
JP6514135B2 (ja) 2016-03-09 2019-05-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置
JP6756243B2 (ja) * 2016-11-11 2020-09-16 株式会社デンソー 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
KR20190047542A (ko) * 2017-10-27 2019-05-08 주식회사 만도 스티어 바이 와이어 기반의 차량 조향 장치 및 방법
US10793183B2 (en) * 2017-12-22 2020-10-06 Trw Automotive U.S. Llc Torque overlay steering apparatus
JP7010081B2 (ja) * 2018-03-15 2022-01-26 株式会社デンソー モータ制御装置、及び、モータ駆動システム
US11479291B2 (en) 2018-12-27 2022-10-25 Denso Corporation Control apparatus
JP7205343B2 (ja) 2019-03-27 2023-01-17 株式会社デンソー 移動体用電源システム
JP7243519B2 (ja) 2019-08-15 2023-03-22 株式会社デンソー 回転電機制御装置
JP7063312B2 (ja) 2019-09-27 2022-05-09 株式会社デンソー 電子制御装置
DE102022128458A1 (de) * 2022-10-27 2024-05-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Regelung einer elektrischen Maschine mit zwei getrennten Wicklungssystemen sowie entsprechendes Regelungssystem und Betrieb eines Aktuators eines Steer-By-Wire-Systems

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001204195A (ja) * 2000-01-19 2001-07-27 Hitachi Ltd 交流電動機の駆動システム
JP2002052592A (ja) * 2000-08-11 2002-02-19 Sumitomo Heavy Ind Ltd 射出成形機用モータ制御装置
WO2010061918A1 (ja) * 2008-11-27 2010-06-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動機制御装置および運転制御方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5223945B2 (ja) 2011-05-10 2013-06-26 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御方法及び制御装置
JP5672278B2 (ja) 2012-08-29 2015-02-18 株式会社デンソー 3相回転機の制御装置
DE112017003491B4 (de) 2016-07-11 2022-01-20 Denso Corporation Motorsteuerungsvorrichtung, Motorantriebssystem und Motorsteuerungsverfahren

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001204195A (ja) * 2000-01-19 2001-07-27 Hitachi Ltd 交流電動機の駆動システム
JP2002052592A (ja) * 2000-08-11 2002-02-19 Sumitomo Heavy Ind Ltd 射出成形機用モータ制御装置
WO2010061918A1 (ja) * 2008-11-27 2010-06-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動機制御装置および運転制御方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111162697A (zh) * 2018-11-05 2020-05-15 株式会社捷太格特 马达控制装置
JP2020078107A (ja) * 2018-11-05 2020-05-21 株式会社ジェイテクト モータ制御装置
JP7225689B2 (ja) 2018-11-05 2023-02-21 株式会社ジェイテクト モータ制御装置
US20200255058A1 (en) * 2019-02-07 2020-08-13 Denso Corporation Motor control device
US11560172B2 (en) * 2019-02-07 2023-01-24 Jtekt Corporation Motor control device
JP2020167898A (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 日本電産エレシス株式会社 モータ制御装置、操舵アクチュエータ用モータ制御装置および操舵アクチュエータシステム
CN111835267A (zh) * 2019-03-29 2020-10-27 日本电产艾莱希斯株式会社 马达控制装置、操舵致动器用马达控制装置、操舵致动器系统
JP2021136735A (ja) * 2020-02-25 2021-09-13 日本電産エレシス株式会社 モータ制御装置
JP7516070B2 (ja) 2020-02-25 2024-07-16 ニデックエレシス株式会社 モータ制御装置
DE112021005912T5 (de) 2020-11-10 2023-08-24 Hitachi Astemo, Ltd. Motorantriebsvorrichtung

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