JP2019103213A - 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

Info

Publication number
JP2019103213A
JP2019103213A JP2017230332A JP2017230332A JP2019103213A JP 2019103213 A JP2019103213 A JP 2019103213A JP 2017230332 A JP2017230332 A JP 2017230332A JP 2017230332 A JP2017230332 A JP 2017230332A JP 2019103213 A JP2019103213 A JP 2019103213A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
determined
power
microcomputer
initial check
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017230332A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6798476B2 (ja
Inventor
功一 中村
Koichi Nakamura
功一 中村
中島 信頼
Nobuyori Nakajima
信頼 中島
雅也 滝
Masaya Taki
雅也 滝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2017230332A priority Critical patent/JP6798476B2/ja
Priority to CN201880076291.9A priority patent/CN111406365B/zh
Priority to PCT/JP2018/042491 priority patent/WO2019107189A1/ja
Publication of JP2019103213A publication Critical patent/JP2019103213A/ja
Priority to US16/857,503 priority patent/US11472473B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6798476B2 publication Critical patent/JP6798476B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046Controlling the motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046Controlling the motor
    • B62D5/0463Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0484Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures for reaction to failures, e.g. limp home
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0487Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting motor faults
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22Multiple windings; Windings for more than three phases
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/008Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

【課題】複数のマイコンの起動後、イニシャルチェックの終了タイミングのずれにかかわらず、複数系統のモータ駆動開始タイミングを同期させるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置は、複数の電力変換器と、複数のマイコンと、を備え、複数の巻線組を有するモータの駆動を制御する。複数のマイコンは、起動後に、自系統の構成要素についてイニシャルチェックを実施する。複数のマイコンは、イニシャルチェックで異常判定された系統によるモータ駆動を禁止する。また、複数のマイコンは、イニシャルチェックで二つ以上の系統が正常判定されたとき、正常判定された二つ以上の系統でタイミングを同期させてモータ駆動を開始する。また、複数のマイコンは、イニシャルチェックで一つの系統のみが正常判定されたとき、正常判定された一つの系統でモータ駆動を開始する。【選択図】図8

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が知られている。
例えば特許文献1に開示された電動パワーステアリング装置は、メインマイコンとサブマイコンとの間で情報を送受信し、各マイコンに入力されるセンサ値、及び、各マイコンが演算した演算値を比較して乖離があれば異常判定する。異常側のマイコンは動作を停止し、正常側のマイコンでモータの駆動を継続する。
特開2015−081013号公報
特許文献1の従来技術は、マイコン起動後のモータ駆動開始時に両マイコンの動作を同期させる手段を有していない。例えば各マイコンの起動タイミングに差があると、それに応じてモータ駆動開始タイミングがずれる可能性がある。すると、モータ駆動を開始後のマイコンと開始前のマイコンとの間に指令値の乖離が生じ、両系統とも正常であるにもかかわらず、異常であると誤判定される可能性がある。
各マイコンに対応するセンサや電源が冗長化により複数設けられると、マイコン間の乖離がより生じやすくなる。特に電源が冗長的に設けられ、各マイコンが個別の電源から電力供給されるシステムでは、マイコンの起動タイミングがずれ、指令値が乖離する可能性が高くなる。その他、複数系統を同時に動作させる前提での制御やフェイルセーフ処理が正常に機能しない可能性がある。或いは、複数系統が同時に動作しない状況に対応する処置が必要となる。
また、車両の電動パワーステアリング装置のように高い信頼性が要求されるシステムに適用されるモータ制御装置では、マイコン起動後、モータ駆動開始前に、スイッチング素子やセンサ等に異常がないかを診断するイニシャルチェックが各マイコンにより実施される。イニシャルチェックにより正常判定されると、モータ駆動を開始可能となる。ところが、各マイコンが実施するイニシャルチェックの終了タイミングにずれが生じると、各系統のモータ駆動開始タイミングがずれるおそれがある。
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、イニシャルチェックの終了タイミングのずれにかかわらず、複数系統のモータ駆動開始タイミングを同期させるモータ制御装置を提供することにある。
さらに本発明の目的は、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、複数の巻線組(801、802)を有するモータ(80)の駆動を制御する。このモータ制御装置は、複数の電力変換器(601、602)と、複数のマイコン(401、402)と、を備える。複数の電力変換器は、複数の巻線組に対応して設けられ、一つ以上の電源(11、111、112)から入力された電力を変換して複数の巻線組に供給する。複数のマイコンは、複数の電力変換器に対応して設けられ、各電力変換器に指令する駆動信号を演算する。
巻線組、電力変換器及びマイコンを含む構成要素の単位を「系統」と定義する。複数のマイコンは、起動後に、自系統の構成要素についてイニシャルチェックを実施する。
複数のマイコンは、イニシャルチェックで異常判定された系統によるモータ駆動を禁止する。また、複数のマイコンは、イニシャルチェックで二つ以上の系統が正常判定されたとき、正常判定された二つ以上の系統でタイミングを同期させてモータ駆動を開始する。また、複数のマイコンは、イニシャルチェックで一つの系統のみが正常判定されたとき、正常判定された一つの系統でモータ駆動を開始する。
すなわち、イニシャルチェックで先に正常判定された系統のマイコンは、その後、他系統が正常判定されるのを待ってから他系統のマイコンと同期してモータ駆動を開始する。したがって、モータ駆動開始タイミングのずれに起因する指令値の乖離によって生じる誤判定等を防止することができる。また、複数系統を同時に動作させる前提での制御やフェイルセーフ処理を適切に実施することができる。
また、本発明のモータ制御装置は、イニシャルチェックで一つの系統のみが正常判定されたとき、その系統のみでモータ駆動を開始する。したがって、例えば電動パワーステアリング装置に適用される場合、少なくともアシスト機能を確保することができる。
好ましくは、本発明のモータ制御装置は、イニシャルチェックの期間において、所定の基本診断時間の経過時に複数のうち一部の系統が正常判定され、他の系統が診断未了である場合、基本診断時間内に正常判定された系統である先行系統のみでモータ駆動を開始する。これにより、先行系統は、他の系統が正常判定されるのをいつまでも待つことなく、一系統で先行してモータを駆動開始することができる。
また、上記のモータ制御装置によるモータ制御方法が提供される。これにより、上記のモータ制御装置と同様の作用効果が得られる。
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。 第1実施形態によるECU(モータ制御装置)の全体構成図。 第1実施形態によるECU(モータ制御装置)の制御ブロック図。 第1実施形態による起動時処理のタイムチャート(1)。 第1実施形態による起動時処理のタイムチャート(2)。 第1実施形態による起動時処理のタイムチャート(3)。 第1実施形態による起動時処理のフローチャート(1)。 第1実施形態による起動時処理のフローチャート(2)。 第2実施形態による起動時処理のフローチャート。 第3実施形態による起動時処理のタイムチャート。 第4実施形態によるECU(モータ制御装置)の全体構成図。
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。以下の第1〜第4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、モータの構成等について、図1〜図4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。
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611−616、621−626、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611−616、621−626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611−616、621−626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30[deg]ずらして配置されている。
(第1実施形態)
次にECU10の詳細構成について実施形態毎に説明する。第1実施形態のECUの符号を「101」、第4実施形態のECUの符号を「104」とする。ECU101、104はいずれも、二つの「電力変換器」としてのインバータ601、602、及び、二つのマイコン401、402を備える二系統のモータ制御装置であり、二組の巻線組801、802を有するモータ80に電力を供給する。ここで、巻線組、インバータ及びマイコンを含む構成要素の単位を「系統」と定義する。
明細書中、必要に応じて、第1系統の構成要素又は信号には語頭に「第1」を付し、第2系統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、スイッチング素子を除き、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。また、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。
第1実施形態のECU101と第4実施形態のECU104とは、インバータ601、602及びマイコン401、402に接続されるバッテリ等の電源の数が異なる。図6に示すように、第1実施形態のECU101は、二つの電源111、112から各系統に電力供給される。一方、図15に示すように、第4実施形態のECU104は、共通の一つの電源11から分岐して各系統に電力供給される。まず、二つの電源111、112を有するシステムに適用される第1実施形態のECU101の構成及び作用効果について順に説明する。
図6にECU101の全体構成を示す。ECU101は、インバータ601、602、電源リレー141、142、マイコン401、402、及び、電流センサ741、742等を備えている。
インバータ601、602は、それぞれ、例えばMOSFET等の6つのスイッチング素子611−616、621−626がブリッジ接続されている。第1インバータ601は、第1マイコン401からの駆動信号によりスイッチング動作し、第1電源111の直流電力を変換して、第1巻線組801に供給する。第2インバータ602は、第2マイコン402からの駆動信号によりスイッチング動作し、第2電源112の直流電力を変換して、第2巻線組802に供給する。
インバータ601、602の各入力部の電源ラインには、電源リレー141、142が設けられている。図6に例示する電源リレー141、142は、寄生ダイオードが互いに反対向きの二つのスイッチング素子が直列接続された、電源逆接続時の保護機能を含むものである。ただし、電源リレーは、逆接続防止機能を含まない一つのスイッチング素子や機械式リレーで構成されてもよい。また、インバータ601、602の入力部には、平滑コンデンサ281、282が設けられている。
第1電流センサ741は、第1系統のインバータ601及び巻線組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系統のインバータ602及び巻線組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。
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。なお、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。
図6には、操舵トルクセンサ93からマイコン401、402に入力される操舵トルクtrq1、trq2の図示を省略する。第1マイコン401は、操舵トルクtrq1、及び、電流Im1、回転角θ1等のフィードバック情報に基づいて、第1インバータ601に指令する駆動信号を演算する。第2マイコン402は、操舵トルクtrq2、及び、電流Im2、回転角θ2等のフィードバック情報に基づいて、第2インバータ602に指令する駆動信号を演算する。
図7に、ECU101のより詳しい制御構成を示す。図7において、第1系統と第2系統とは、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。
ECU101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及び第1インバータ601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及び第2インバータ602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系統のセンサ類にも供給される。
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との間に接続される。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(すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体)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。
第1マイコン401は、第1インバータ601のスイッチング動作を操作する駆動信号を演算し、第1インバータ601に指令する。また、第1マイコン401は、第1電源リレー141の開閉を制御する。第2マイコン402は、第2インバータ602のスイッチング動作を操作する駆動信号を演算し、第2インバータ602に指令する。また、第2マイコン402は、第2電源リレー142の開閉を制御する。
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。特に本実施形態では、マイコン401、402は、イニシャルチェックの診断情報をマイコン間通信により相互に送受信する。そして、両系統が正常判定されると、マイコン401、402は、二系統を同期してモータ80を駆動開始することにより、電動パワーステアリング装置90におけるアシストを開始する。つまり、本実施形態のマイコン401、402は、特に「アシスト開始判定部」としての機能を有する。イニシャルチェック及びアシスト開始判定の詳細に関しては後述する。
以上のように二つの電源111、112を備えるシステムに適用される二系統のECU101に関し、ここからは、電源オン後にマイコン401、402が起動し、モータ80の起動を開始するまでの起動時処理について詳しく説明する。二つの電源111、112は、理想的には同時にオンされることが好ましい。しかし、各種の要因により、第1電源111及び第2電源112のオンタイミングがずれる可能性が想定される。
第1電源111及び第2電源112のオンタイミングがずれた場合の第1実施形態による起動時処理の例について、図8、図9、図10のタイムチャートを参照して説明する。この例では、第1電源111が先にオンし、遅れて第2電源112がオンする。電源オン後、各マイコン401、402は、起動シーケンスを経て、各系統の構成部品、特にモータ駆動制御を行うために重要な部品が正常であることを判定するためイニシャルチェックを実施する。
具体的にイニシャルチェックの診断対象には、インバータ601、602を構成するスイッチング素子611−616、621−626が含まれることが好ましい。スイッチング素子611−616、621−626が指令通りに動作し、各巻線組801、802に所望の交流電力を供給することは、モータ駆動制御における最低限の基本機能である。
また、電源リレー141、142は、インバータ601、602の入力部に設けられ、電源111、112からインバータ601、602への電力供給を遮断可能である。仮に電力供給系の異常が検出された場合、安全上の観点から電源リレー141、142により確実に電流を遮断することが重要である。すなわち、電源リレー141、142が正常であることが保証されてこそ、通電を開始することができる。したがって、イニシャルチェックの診断対象には、スイッチング素子611−616、621−626又は電源リレー141、142の少なくとも一方が含まれることが好ましい。
また、イニシャルチェックに使用されるセンサ値を出力するセンサは、その判定以前に正常であることが確認されている必要がある。例えば検出電流やモータ回転数に基づいてイニシャルチェックが実施される場合、先に電流センサ741、742及び回転角センサ251、252のチェックを済ませておくことが好ましい。
第1実施形態では原則として、各診断対象は、同仕様のものが同数、系統毎に冗長的に設けられており、各マイコン401、402によるイニシャルチェック処理量は等しい。したがって、特にマイコン間で演算開始の同期を取るようにすれば、理想的にはイニシャルチェックの時間はばらつかない。しかし、次のような要因により、各マイコン401、402によるイニシャルチェックの時間がばらつく可能性が考えられる。
(1)リレーのオン/オフ等により電圧の上昇/低下を待つ場合、回路の素子パラメータ次第で時間がずれる。例えば、5ms周期で判定する場合、第1系統のオン後、判定値までに4.9msで到達し、第2系統のオン後、判定値までに5.1msで到達すると、判定時間がずれる。(2)電源電圧の違いにより、コンデンサ等の充電時間に数十〜数百msオーダーの差が生じる。
本実施形態では、各マイコン401、402によるイニシャルチェックの診断情報、すなわち、診断が未了か終了したか、診断結果が正常か異常かの情報は、マイコン間通信により相互に送受信される。図8〜図10にて、マイコン間通信が行われている期間を端部の尖った帯状の図形で示す。マイコン間通信によりタイミング情報を共有することで、各マイコン401、402は処理を同期させることができる。また、各系統の異常情報を送受信することで、状況に応じて二系統駆動と一系統駆動とを切り替え、適切な駆動が可能となる。なお、マイコン401、402間の通信手段は、マイコン間通信以外にも、簡易でコストの低い「1/0」のデジタルポート出力を用いてもよい。また、CAN通信や専用信号線を用いてもよい。
さらに、各マイコン401、402による演算の同期について補足する。各マイコン401、402は、起動時にマイコンの演算、具体的にはマイコン間通信、センシング系、安定性等に関する演算を同期させることが好ましい。マイコン間通信は、同期することを前提に処理が設計されていると、通信不成立になったり、意図せぬ動作が起きたりする。また、一方の系統が1周期古いデータを使う場合が生ずる。センシング系の演算は、同期していないと、時間ずれの値を使用することとなる。安定性に関して、特に電動パワーステアリング装置は非常に不安定な系であるため、安定化制御が必須である。非同期や遅れが発生すると、意図した安定性が保証されない。最悪の場合、制御が破綻して予期せぬ動作が起こるおそれがある。
図8〜図10の説明に戻る。マイコン401、402は、イニシャルチェック実施後、その結果に応じて、二系統又は一系統でのモータ駆動を開始する。或いは、現実に可能性は低いが、両系統とも異常判定された場合には駆動を中止する。以下、「アシスト開始」は「モータ駆動開始」と同じ意味で用いられ、「診断」は「イニシャルチェック」と同じ意味で用いられる。また、タイムチャート及びフローチャートの説明において、「第1電源111」、「第2電源112」、「第1マイコン401」、「第2マイコン402」等の符号の記載を適宜省略する。
図8〜図10の例ではいずれも、第1マイコンによるイニシャルチェックが正常判定により先に終了する。また、図8、図9の例では、第2マイコンによるイニシャルチェックが、第1マイコンより遅れるものの、最終的には正常判定で終了する。図10の例では、第2マイコンによるイニシャルチェックは、説明の範囲内で最終的に未了である。なお、タイムチャートに図示しないが、イニシャルチェックで異常判定された場合、異常判定された系統は、その時点で駆動停止と判断される。
図8に示すように、時刻t1aに第1電源がオンされ、第1マイコンの起動シーケンスが開始される。時刻t1bに起動シーケンスが終了し、第1マイコンは第1系統のイニシャルチェックを開始する。時刻t1cに第1マイコンは第1系統のイニシャルチェックを正常判定により終了する。時刻t1c以後、第1系統によるアシスト開始がOKの状態となる。
一方、時刻t1aより遅れた時刻t2aに第2電源がオンされ、第2マイコンの起動シーケンスが開始される。第2マイコンは、時刻t1bより遅れた時刻t2bに第2系統のイニシャルチェックを開始し、時刻t1cより遅れた時刻t2cに第2系統のイニシャルチェックを正常判定により終了する。ここで、時刻t2cは、図9の例で説明する基本診断時間内の時刻である。時刻t2c以後、第2系統によるアシスト開始がOKの状態となる。
第1マイコンのイニシャルチェックが終了した時刻t1cから第2マイコンのイニシャルチェックが終了する時刻t2cまでの間、マイコン間通信において、第1マイコンからは「アシスト開始OK」、第2マイコンからは「診断未了」の信号が送信される。診断未了とは、アシスト開始NGであることを意味する。このとき、第1マイコンは単独でアシスト開始することなく、第2マイコンの診断終了を待つ。
その後、時刻t2cを過ぎると、マイコン間通信において、第1マイコン及び第2マイコンの双方から「アシスト開始OK」の信号が送信される。これにより、第1マイコン及び第2マイコンは、自系統及び他系統がアシスト開始OKの状態であることを認識する。そして、第1マイコン及び第2マイコンは、同じ時刻t1d、t2dに同期して二系統でのモータ駆動を開始する。
次に図9において、第1マイコンに関する時刻t1a、t1b、t1cの動作、及び、第2マイコンに関する時刻t2a、t2bの動作は図8と同じである。ただし、図9の例では、第2マイコンのイニシャルチェックが終了する時刻t2cは、「基本診断時間」の経過後である。ここで、基本診断時間とは、先にイニシャルチェックが終了した第1マイコンが、自系統のアシスト開始前に第2マイコンによるイニシャルチェックの診断終了を待つ上限時間である。
図9の例では、第1マイコンのイニシャルチェック開始時である時刻t1bから基本診断時間が起算される。その他、第1マイコンのイニシャルチェック終了時である時刻t1c、或いは、後続の第2マイコンのイニシャルチェック開始時である時刻t2b等を基本診断時間の起算時としてもよい。すなわち、基本診断時間は、少なくともイニシャルチェックの期間に設定されればよい。例えば時刻t1cを基本診断時間の起算時とする場合、第1マイコンは、起算と同時に、基本診断時間内に正常判定されたものと解釈される。
時刻t1cから基本診断時間の経過時である時刻t1eまでの間、マイコン間通信において、第1マイコンからは「アシスト開始OK」、第2マイコンからは「診断未了」の信号が送信される。この状態のまま時刻t1eに達すると、第2マイコンのイニシャルチェックは、基本診断時間に対して「タイムアウト」と判定される。そこで、時刻t1eに第1マイコンは、正常判定された第1系統の一系統のみでモータ駆動を開始する。この例では、駆動を開始した第1系統を「先行系統」という。なお、この時点で、タイムアウトとなった第2系統を故障とみなし、故障通知等の処置を取るようにしてもよい。ただし、図9の例では、時刻t1eからさらに「延長診断時間」が設定される。延長診断時間とは、先行系統である第1系統の一系統駆動開始後、さらに第1マイコンが第2マイコンによるイニシャルチェックの診断終了を待つ上限時間である。
図9において、第2マイコンは、時刻t1e後、延長診断時間内の時刻t2cにイニシャルチェックを正常判定により終了する。この例では、延長診断時間内に正常判定された2系統を「後続系統」という。その後、時刻t2cから時刻t2dまでの間、マイコン間通信において、第2マイコンから「アシスト開始OK」の信号が送信される。すると、第1マイコン及び第2マイコンは、タイミング情報を相互に送受信しつつ、時刻t2dに同期して二系統でのモータ駆動を開始する。これにより、先行系統である第1系統の一系統駆動モードから、先行系統である第1系統、及び、後続系統である第2系統による二系統駆動モードに移行する。
図10の例では、図9の例に対し、延長診断時間の経過時である時刻t1fになお第2マイコンは診断未了である。そのため、第2マイコンのイニシャルチェックは、延長診断時間に対しても「タイムアウト」と判定される。すなわち、時刻t1fの時点で、第2系統は駆動しないことが決定され、第1系統は、それ以後も一系統駆動を継続することが決定される。また、第2系統について、例えば故障通知等の処置が取られる。
続いて、図11、図12のフローチャートを参照し、第1実施形態による起動時処理について説明する。図11は、図8、図9のタイムチャートに対応し、基本診断時間内から基本診断時間経過時にかけての処理を示す。図12は、図9、図10のタイムチャートに対応し、基本診断時間の経過後、延長診断時間内から延長診断時間経過時にかけての処理を示す。また、図8〜図10において第1マイコンがイニシャルチェックを行う第1系統を「自系統」とし、第2マイコンがイニシャルチェックを行う第2系統を「他系統」として説明する。以下のフローチャートの説明において記号「S」はステップを表す。
図11では、自系統が基本診断時間内に他系統よりも先にイニシャルチェックで正常判定されることを前提とする。第1マイコンは、S13で、自系統が正常判定されたか否か判断し、S14で他系統が正常判定されたか否か判断する。基本診断時間内に自系統及び他系統が共に正常判定された場合、S13でYES、S14でYESと判定され、S15に移行し、第1マイコン及び第2マイコンは、同期して二系統駆動を開始する。
自系統が正常判定された後のS14で他系統が正常判定されていない場合、NOと判定される。S14でNOの場合には、他系統が既に異常判定された場合と、診断未了のため正常か異常か不明である場合とが含まれる。S14でNOと判定されたとき、S16で、他系統が異常判定されたか、或いは、診断未了であるか判別される。他系統が異常判定されており、S16でYESと判定された場合、S19sに移行し、第1マイコンは自系統での一系統駆動を開始する。
S16で他系統が診断未了であり、NOと判定された場合、S17で基本カウンタがインクリメントされた後、S18に移行する。S18では、基本カウンタが基本診断時間に達したか否か判断される。基本カウンタが基本診断時間に達しておらず、S18でNOと判定されると、S14の前に戻る。基本カウンタが基本診断時間に達すると、S18でYESと判定され、タイムアウトが成立する。この場合、S19sで第1マイコンは自系統での一系統駆動を開始する。
自系統である第1系統が先行系統として一系統駆動を開始したとき、後続系統である第2系統に対し延長カウンタがスタートする。図12では、このような状況を前提とする。
S23では自系統が一系統駆動中である。第1マイコンは、S24で他系統が正常判定されたか否か判断する。延長診断時間内に他系統が正常判定された場合、S24でYESと判定され、S25に移行する。S25で第2マイコンは、先行して駆動している第1系統に同期して第2系統の駆動を開始する。こうして、第1系統のみの一系統駆動モードから第1、2系統の二系統駆動モードに移行する。
S24で他系統が正常判定されていない場合、NOと判定される。S24でNOの場合には、他系統が既に異常判定された場合と、診断未了のため正常か異常か不明である場合とが含まれる。S24でNOと判定されたとき、S26では、他系統が異常判定されたか、或いは、診断未了であるか判別される。他系統が異常判定され、S26でYESと判定された場合、S29に移行し、第1マイコンは自系統での一系統駆動を継続する。
S26で他系統が診断未了であり、NOと判定された場合、S27で延長カウンタがインクリメントされ、S28に移行する。S28では、延長カウンタが延長診断時間に達したか否か判断される。延長カウンタが延長診断時間に達しておらず、S28でNOと判定されると、S24の前に戻る。延長カウンタが延長診断時間に達すると、S28でYESと判定され、タイムアウトが成立する。この場合、S29で第1マイコンは自系統での一系統駆動を継続する。言い換えれば、二系統駆動モードに移行する可能性が消失する。
第1実施形態による起動時処理の効果について説明する。ここで、比較例として、イニシャルチェックが終了した系統から順に、時間差でアシストを開始する装置を想定する。この比較例では、モータ駆動を開始後のマイコンと開始前のマイコンとの間に指令値の乖離が生じ、両系統とも正常であるにもかかわらず、異常であると誤判定される可能性がある。また、二系統を同時に動作させる前提での制御やフェイルセーフ処理が正常に機能しない可能性がある。或いは、複数系統が同時に動作しない状況に対応する処置が必要となる。
それに対し、第1実施形態では、イニシャルチェックにおいて基本診断時間内に二系統が正常判定された場合、二系統が同期してアシスト開始する。したがって、アシスト開始タイミングのずれに起因する指令値の乖離によって生じる誤判定等を防止することができる。また、二系統を同時に動作させる前提での制御やフェイルセーフ処理を適切に実施することができる。特に系統毎に二つの電源111、112が設けられているECU101では、電源オンタイミングのずれがイニシャルチェック終了タイミングのずれに影響する可能性が高いため、上記の起動時処理の効果が有効に発揮される。
また、第1実施形態では、イニシャルチェックにおいて基本診断時間及び延長診断時間の二段階のタイムアウトが設定される。基本診断時間のタイムアウトを設定することにより、自系統がイニシャルチェックで先に正常判定されたとき、他系統が正常判定されるのをいつまでも待つことなく、一系統で先行してアシスト開始することができる。
また、延長診断時間を設けることで、後続の他系統が基本診断時間経過時より少し遅れて正常判定された場合、一系統駆動モードから二系統駆動モードに移行し、アシスト性能を向上させることができる。さらに延長診断時間のタイムアウトを設定することにより、他系統の正常判定をいつまでも待つことなく、一系統駆動で継続することを決定し、制御を安定させることができる。
なお、第1実施形態の変形例として、延長診断時間のタイムアウトを設定しないようにしてもよい。その場合、他系統が異常判定されない限り、イニシャルチェックの時間にかかわらず、他系統が正常判定された時点で一系統駆動モードから二系統駆動モードに移行する。
(第2実施形態)
第2実施形態について、図13のフローチャートを参照して説明する。第2実施形態では、イニシャルチェックにおいて基本診断時間を設定せず、自系統及び他系統の正常判定又は異常判定がされるのを待って駆動モードを選択する。図11と同様に、第1マイコンがイニシャルチェックを行う第1系統を「自系統」とし、第2マイコンがイニシャルチェックを行う第2系統を「他系統」として説明する。図13において図11と実質的に同一のステップには同一のステップ番号を付す。また、前出のステップと同様のステップが繰り返される場合、前出のステップ番号の末尾に「A」を付す。
S11、S12では、自系統及び他系統が異常判定されたか否か判断される。自系統及び他系統のいずれも異常判定されていなければ、S11でNO、S12でNOと判定される。S11又はS12でNOの場合には、自系統又は他系統が既に正常判定された場合と、診断未了のため正常か異常か不明である場合とが含まれる。後述のS11A、S12Aについても同様である。S14では、他系統が正常判定されたか、或いは診断未了であるか判別され、S13では、他系統が正常判定されたか、或いは診断未了であるか判別される。他系統及び自系統が正常判定されており、S14でYES、且つ、S13でYESと判定されると、S15に移行し、第1、第2マイコンは同期して二系統駆動を開始する。
S14で他系統が診断未了の場合、S12の前に戻り、S13で自系統が診断未了の場合、S11の前に戻る。なお、S11〜S14のルーチンではS11とS12とは順不同であり、S13とS14とは順不同である。ただし、便宜上、図13のように記載する。例えばS13でNOと判定されてS11の前に戻った場合、既にS12のNO及びS14のYES、すなわち他系統の正常判定は決定しているため、2回目以降のループでは、S12及びS14をスキップしてよい。
一方、S11で自系統が異常判定されるとS12Aに移行する。また、S12で他系統が異常判定されるとS11Aに移行する。S12Aで他系統が異常判定された場合、又は、S11Aで自系統が異常判定された場合、両系統が異常であるため、S20にてモータ駆動が中止される。他系統がS12Aで診断未了であり、S14Aで正常判定されると、S19oにて他系統の一系統駆動が開始される。自系統がS11Aで診断未了であり、S13Aで正常判定されると、S19sにて自系統の一系統駆動が開始される。
第2実施形態においても、二系統がいずれも正常であるとき、第1、第2マイコンが同期して二系統駆動を開始する点は、第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態と同様に、指令値の乖離による誤判定防止や、二系統を同時に動作させる前提での制御、処理の実施可能化等の作用効果が得られる。
(第3実施形態)
第3実施形態について、図14のタイムチャート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、各マイコンの起動シーケンスにおいてマイコン間のハンドシェイクを実施し、イニシャルチェックの開始タイミングを同期させる点が追加される。「ハンドシェイク」とは、第1マイコン及び第2マイコンが、イニシャルチェックを開始する準備ができていることを示すレディ信号を互いに送受信する処理をいう。レディ信号が正常に送受信されたとき「ハンドシェイクが成功した」と判定され、第1マイコン及び第2マイコンは、イニシャルチェックを同時に開始する。
図14において、第1電源がオンされた時刻t1a後、第1マイコンは、レディ信号R0を送信するが、この時点でまだ第2マイコンが起動されていないため、レディ信号R0は受信されない。その後、第1マイコンは再びレディ信号R1を送信する。この時点では第2マイコンは、レディ信号R1を正常に受信することができる。そして、第2マイコンからもレディ信号R2を送信する。第1マイコンがレディ信号R2を正常に受信することによりハンドシェイクが成功する。よって、第1マイコン及び第2マイコンは、同じ時刻t1b、t2bに、同期してイニシャルチェックを開始する。
ここで、2つのマイコンのうち、先にレディ信号を送信する側のマイコンと、相手マイコンからのレディ信号を受信した後、自マイコンのレディ信号をリターンするマイコンとの役割が予め分担されてもよい。或いは、2つのマイコンが対等にレディ信号を送受信可能、すなわち、いずれのマイコンも先にレディ信号を送信可能な構成としてもよい。
また、レディ信号はマイコン間通信用の信号線を用いて通信されてもよく、他の専用線で通信されてもよい。例えばレディ信号は、各マイコンのタイマを同期させる同期信号の特定の波形を用いて生成されてもよく、その場合、レディ信号は、同期信号用の信号線を用いて通信されてもよい。或いは、ポート信号のレベルを変化させることで、レディ信号を通知するようにしてもよい。
第3実施形態では、二系統の電源オンタイミングの時間差にかかわらず、各マイコンによるイニシャルチェックの開始タイミングを揃えることができる。したがって、各系統のイニシャルチェックの時間が多少ばらついたとしても、イニシャルチェック終了時点である時刻t1cと時刻t2cとの時間差ΔTICを最小限に抑えられる可能性が高くなる。よって、基本診断時間内に二系統が同期してアシスト開始することができる可能性を高めることができる。
(第4実施形態)
第4実施形態について、第1実施形態の図6に対応する図15を参照して説明する。第4実施形態のECU104は、共通の電源11から分岐された電力経路により、二系統のインバータ601、602及びマイコン401、402に電力が供給される。図15の例では、電力経路の分岐前に二系統に共通に平滑コンデンサ28が設けられているが、電力経路の分岐後に系統毎に平滑コンデンサが設けられてもよい。
この構成のECU104は、二つの電源111、112が系統毎に設けられた第1実施形態に比べると、電源オンタイミングのずれは発生しにくい。しかし、電源経路の抵抗のばらつき、通信線の長さ、電源オン判定のずれ等の要因により、マイコン401、402の起動タイミングは厳密には一致しない。また、各マイコンによるイニシャルチェックの時間差は同様に生じ得る。さらに、例えば回路切替用のリレー122を用い、第2系統をバッテリ11に接続する場合と接続しない場合とを切り替える構成を想定する。この構成において切替リレー122のイニシャルチェックを第2マイコンが行うとすると、第1マイコン及び第2マイコンが担当するチェック対象の数が異なるため、イニシャルチェックの時間にずれが生じる要因となる。したがって、第4実施形態の電源構成においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
(その他の実施形態)
(a)本発明は、上記実施形態に例示した二系統の構成に限らず、三系統以上の構成にも同様に適用可能である。例えば、それぞれ第1、第2、第3マイコンを含む第1系統、第2系統、第3系統の三系統の構成を想定する。第1実施形態に準ずる形態では、第1系統及び第2系統が基本診断時間内に正常判定され、第3系統が基本診断時間の経過時に診断未了の場合、第1マイコン及び第2マイコンは、第1系統及び第2系統を先行系統として、二系統で同期してモータ駆動を開始する。この場合の二系統駆動モードは、全系統駆動モードではない「一部系統駆動モード」に相当する。その後、延長診断時間内に第3系統が正常判定された場合、第3系統は、先行系統に同期してモータ駆動を開始する。
第2実施形態に準ずる形態では、例えば第3系統が異常判定され、第1系統及び第2系統が正常判定された場合、正常判定された第1系統及び第2系統の二系統で同期してモータ駆動を開始する。また、例えば第2系統及び第3系統が異常判定され、第1系統のみが正常判定された場合、第1系統の一系統のみでモータ駆動を開始する。このような動作により、二系統の構成と同様の作用効果が得られる。
(b)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30[deg]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、「電力変換器」としてHブリッジ回路を用いてもよい。
(c)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の操舵アシストモータに限らず、他のいかなる用途のモータに適用されてもよい。
(d)本発明のイニシャルチェックは、例えば特開2015−55898号公報に示されるようなプログラムの完全性検証(セキュアブート)であってもよい。
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。
10、101、104・・・ECU(モータ制御装置)、
11 ・・・共通の電源、
111・・・第1電源、
112・・・第2電源、
401・・・第1マイコン、
402・・・第2マイコン、
601・・・第1インバータ(電力変換器)、
602・・・第2インバータ(電力変換器)、
80・・・モータ。

Claims (14)

  1. 複数の巻線組(801、802)を有するモータ(80)の駆動を制御するモータ制御装置であって、
    前記複数の巻線組に対応して設けられ、一つ以上の電源(11、111、112)から入力される電力を変換して前記複数の巻線組に供給する複数の電力変換器(601、602)と、
    前記複数の電力変換器に対応して設けられ、各電力変換器に指令する駆動信号を演算する複数のマイコン(401、402)と、
    を備え、
    前記巻線組、前記電力変換器及び前記マイコンを含む構成要素の単位を系統と定義すると、
    前記複数のマイコンは、起動後に、自系統の構成要素についてイニシャルチェックを実施し、
    前記イニシャルチェックで異常判定された系統によるモータ駆動を禁止し、且つ、
    前記イニシャルチェックで二つ以上の系統が正常判定されたとき、正常判定された二つ以上の系統で同期してモータ駆動を開始し、
    前記イニシャルチェックで一つの系統のみが正常判定されたとき、正常判定された一つの系統でモータ駆動を開始するモータ制御装置。
  2. 前記イニシャルチェックの期間において、所定の基本診断時間の経過時に複数のうち一部の系統が正常判定され、他の系統が診断未了である場合、
    前記基本診断時間内に正常判定された系統である先行系統のみでモータ駆動を開始する請求項1に記載のモータ制御装置。
  3. 前記基本診断時間の経過時に診断未了であった系統のうち、前記先行系統によるモータ駆動開始後、所定の延長診断時間内に正常判定された系統を後続系統とすると、
    前記延長診断時間内に正常判定されたとき、前記後続系統は前記先行系統に同期してモータ駆動を開始する請求項2に記載のモータ制御装置。
  4. 前記複数のマイコンは、前記イニシャルチェックの診断情報をマイコン間通信により相互に送受信する請求項1〜3のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
  5. 前記複数のマイコンは、起動時にマイコンの演算を同期させる請求項1〜4のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
  6. 前記複数のマイコンは、前記イニシャルチェックを開始する準備ができていることを示すレディ信号を互いに送受信し、当該レディ信号が正常に送受信されたとき、同期して前記イニシャルチェックを開始する請求項1〜5のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
  7. 各系統の前記電力変換器は、系統毎に設けられる電源(111、112)から電力供給される請求項1〜6のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
  8. 前記イニシャルチェックの診断対象には、
    前記電力変換器を構成するスイッチング素子(611−616、621−626)、又は、各系統の前記電力変換器の入力部に設けられ、電源から前記電力変換器への電力供給を遮断可能な電源リレー(141、142)の少なくとも一方が含まれる請求項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1〜8のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
  10. 請求項1〜9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。
  11. 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10に記載のモータ駆動システム。
  12. 車両の電動パワーステアリング装置に適用され、
    請求項1〜9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、
    前記イニシャルチェックで二つ以上の系統が正常判定されたとき、正常判定された二つ以上の系統で同期してアシスト開始するモータ駆動システム。
  13. 二組の巻線組を有する前記モータと、
    二つの電源(111、112)と、
    二つの前記電源から入力される電力を変換して前記二組の巻線組に供給する二つの電力変換器、及び、前記二つの電力変換器に対応して設けられ、各電力変換器に指令する駆動信号を演算する二つのマイコンを備える前記モータ制御装置と、
    各系統の前記電力変換器又は前記巻線組に通電される電流を検出し、二つの前記マイコンに出力する二つの電流センサ(741、742)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12に記載のモータ駆動システム。
  14. モータ(80)の複数の巻線組(801、802)に対応して設けられ、一つ以上の電源(11、111、112)から入力される電力を変換して前記複数の巻線組に供給する複数の電力変換器(601、602)と、
    前記複数の電力変換器に対応して設けられ、各電力変換器に指令する駆動信号を演算する複数のマイコン(401、402)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、
    前記巻線組、前記電力変換器及び前記マイコンを含む構成要素の単位を系統と定義すると、
    前記複数のマイコンは、起動後に、自系統の構成要素についてイニシャルチェックを実施し、
    前記イニシャルチェックで異常判定された系統によるモータ駆動を禁止し、且つ、
    前記イニシャルチェックで二つ以上の系統が正常判定されたとき、正常判定された二つ以上の系統で同期してモータ駆動を開始し、
    前記イニシャルチェックで一つの系統のみが正常判定されたとき、正常判定された一つの系統でモータ駆動を開始するモータ制御方法。
JP2017230332A 2017-11-30 2017-11-30 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 Active JP6798476B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017230332A JP6798476B2 (ja) 2017-11-30 2017-11-30 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
CN201880076291.9A CN111406365B (zh) 2017-11-30 2018-11-16 马达控制装置、马达驱动系统、以及马达控制方法
PCT/JP2018/042491 WO2019107189A1 (ja) 2017-11-30 2018-11-16 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
US16/857,503 US11472473B2 (en) 2017-11-30 2020-04-24 Motor control device, motor drive system and motor control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017230332A JP6798476B2 (ja) 2017-11-30 2017-11-30 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019103213A true JP2019103213A (ja) 2019-06-24
JP6798476B2 JP6798476B2 (ja) 2020-12-09

Family

ID=66664533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017230332A Active JP6798476B2 (ja) 2017-11-30 2017-11-30 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

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11472473B2 (ja)
JP (1) JP6798476B2 (ja)
CN (1) CN111406365B (ja)
WO (1) WO2019107189A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020026957A1 (ja) 2018-07-31 2020-02-06 富士フイルム株式会社 平版印刷版原版、平版印刷版原版積層体、平版印刷版の製版方法、及び、平版印刷方法
JP2021035182A (ja) * 2019-08-26 2021-03-01 株式会社デンソー モータ制御装置
JP2021054304A (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 日本電産エレシス株式会社 電動パワーステアリング制御装置
KR20230094426A (ko) * 2021-12-21 2023-06-28 현대모비스 주식회사 차량용 전동식 조향장치의 리던던시용 전자제어유닛
JP7359070B2 (ja) 2020-04-09 2023-10-11 株式会社ジェイテクト 制御装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014093905A (ja) * 2012-11-06 2014-05-19 Denso Corp 回転機駆動システム
JP2015061458A (ja) * 2013-09-20 2015-03-30 株式会社デンソー モータ制御装置
JP2017169384A (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 株式会社デンソー モータ制御装置
JP2017169386A (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 株式会社デンソー 制御システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015039256A (ja) * 2013-03-15 2015-02-26 日本精工株式会社 モータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置及び車両
CN104584423B (zh) * 2013-08-12 2017-06-13 日本精工株式会社 马达控制装置、使用该马达控制装置的电动助力转向装置以及车辆
JP5726265B2 (ja) 2013-10-23 2015-05-27 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング制御装置
WO2015068260A1 (ja) * 2013-11-08 2015-05-14 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法
WO2016135840A1 (ja) * 2015-02-24 2016-09-01 三菱電機株式会社 電動駆動装置、及び電動パワーステアリング装置
JP6651782B2 (ja) * 2015-10-13 2020-02-19 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
EP3605834A4 (en) * 2017-03-30 2020-03-04 Mitsubishi Electric Corporation ELECTRIC POWER STEERING DEVICE
JP7155763B2 (ja) * 2018-09-03 2022-10-19 株式会社ジェイテクト 車両制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014093905A (ja) * 2012-11-06 2014-05-19 Denso Corp 回転機駆動システム
JP2015061458A (ja) * 2013-09-20 2015-03-30 株式会社デンソー モータ制御装置
JP2017169384A (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 株式会社デンソー モータ制御装置
JP2017169386A (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 株式会社デンソー 制御システム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020026957A1 (ja) 2018-07-31 2020-02-06 富士フイルム株式会社 平版印刷版原版、平版印刷版原版積層体、平版印刷版の製版方法、及び、平版印刷方法
JP2021035182A (ja) * 2019-08-26 2021-03-01 株式会社デンソー モータ制御装置
JP7183993B2 (ja) 2019-08-26 2022-12-06 株式会社デンソー モータ制御装置
JP2021054304A (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 日本電産エレシス株式会社 電動パワーステアリング制御装置
JP7359070B2 (ja) 2020-04-09 2023-10-11 株式会社ジェイテクト 制御装置
KR20230094426A (ko) * 2021-12-21 2023-06-28 현대모비스 주식회사 차량용 전동식 조향장치의 리던던시용 전자제어유닛
KR102649976B1 (ko) 2021-12-21 2024-03-22 현대모비스 주식회사 차량용 전동식 조향장치의 리던던시용 전자제어유닛

Also Published As

Publication number Publication date
US11472473B2 (en) 2022-10-18
WO2019107189A1 (ja) 2019-06-06
CN111406365B (zh) 2023-08-25
CN111406365A (zh) 2020-07-10
JP6798476B2 (ja) 2020-12-09
US20200247465A1 (en) 2020-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019107189A1 (ja) 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
JP7024226B2 (ja) 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
JP6911561B2 (ja) 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
US11242087B2 (en) Motor control apparatus, motor drive system, and motor control method
JP7052347B2 (ja) 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
JP7239030B2 (ja) モータ制御装置
JP7024223B2 (ja) 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
WO2016063368A1 (ja) 電動パワーステアリング装置
US10668945B2 (en) Motor control apparatus, motor drive system, and motor control method
US11518435B2 (en) Motor control apparatus and motor driving system
WO2021095644A1 (ja) モータ駆動システム
JP6460927B2 (ja) 電動パワーステアリング装置の制御装置及び電動パワーステアリング装置
JP2020108327A (ja) 制御装置
WO2021085228A1 (ja) モータ駆動システム
CN110816645B (zh) 车辆控制装置
JP2020078107A (ja) モータ制御装置
WO2018012420A1 (ja) 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
EP3617037A1 (en) Vehicle control apparatus
JP7183993B2 (ja) モータ制御装置
JP2019001216A (ja) 操舵制御装置
CN117615953A (zh) 电动动力转向装置、电动动力转向装置的控制方法以及转向控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191017

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200526

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200629

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201020

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201102

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6798476

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250