JP2020184822A - 回転電機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】演算負荷を低減可能な回転電機制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ１０は、車両の操舵に要するトルクの少なくとも一部を出力するモータ８０の駆動を制御するものであって、制御部１５０、２５０を備える。制御部１５０、２５０は、角度指令値に基づいてモータ８０の駆動を制御するＡＤＳモード、および、トルク指令値である基本アシスト指令値に基づいてモータ８０の駆動を制御するＥＰＳモードを含む制御モードを切替可能である。制御部１５０、２５０は、モータ８０の駆動制御に係る演算の少なくとも一部について、選択された制御モードに応じて演算周期を異ならせる。これにより、制御モードに応じ、モータ８０の駆動制御に係る演算ごとに適切な演算周期とすることができ、演算負荷を低減することができる。【選択図】 図５

Description

本発明は、回転電機制御装置に関する。

従来、電動駆動装置および操舵機構により構成される操舵装置が知られている。特許文献１の制御装置は、自動操舵を行う自動操舵制御と、運転者の操舵トルクをアシストするアシスト制御との各制御を実行する機能を有している。

再公表特許ＷＯ２０１７／１２２５６２

特許文献１では、アシスト制御に加え、上位コントローラからの自動操舵要求を受け取り、正常判定や操舵判定を行っており、演算負荷が高い。本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、演算負荷を低減可能な回転電機制御装置を提供することにある。

本発明の回転電機制御装置は、車両の操舵に要するトルクの少なくとも一部を出力するモータ（８０）の駆動を制御するものであって、制御部（１５０、２５０）を備える。制御部は、角度指令値に基づいてモータの駆動を制御する角度制御モード、および、トルク指令値に基づいてモータの駆動を制御するトルク制御モードを含む制御モードを切替可能である。制御部は、モータの駆動制御に係る演算の一部について、選択された制御モードに応じて演算周期を異ならせる。これにより、制御モードに応じ、モータの駆動制御に係る演算ごとに適切な演算周期とすることができ、演算負荷を低減することができる。

一実施形態によるステアリングシステムの概略構成図である。 一実施形態による駆動装置の断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 一実施形態によるＥＣＵを示すブロック図である。 一実施形態による制御部を示すブロック図である。 一実施形態による系統内調停演算部の構成例を示す模式図である。 一実施形態による制御モードに応じた演算周期を説明する説明図である。 一実施形態による演算切替処理を説明するフローチャートである。 一実施形態による制御モードの切り替えを説明するタイムチャートである。 一実施形態による演算頻度の変更を説明するタイムチャートである。

（一実施形態）
以下、本発明による回転電機制御装置を図面に基づいて説明する。一実施形態による回転電機制御装置を図１〜図１０に示す。図１に示すように、回転電機制御装置としてのＥＣＵ１０は、回転電機であるモータ８０の駆動を制御するモータ制御装置であって、モータ８０とともに、例えば車両のステアリング操作を補助するための操舵装置としての電動パワーステアリング装置８に適用される。

図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム９０の構成を示す。ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール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、および、電動パワーステアリング装置８等を備える。

ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、操舵トルクを検出するトルクセンサ９４が設けられる。トルクセンサ９４は、第１センサ部１９４および第２センサ部２９４を有しており、各々自身の故障検出ができるセンサが二重化されている。ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。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が連結される。

運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール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によってラック軸９７の直線運動に変換される。一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。

電動パワーステアリング装置８は、モータ８０、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える動力伝達部としての減速ギア８９、および、ＥＣＵ１０等を備える。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、所謂「コラムアシストタイプ」であるが、モータ８０の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」等としてもよい。本実施形態では、ステアリングシャフト９２が「駆動対象」に対応する。

図１、図２、図３および図４に示すように、モータ８０は、操舵に要するトルクの一部または全部を出力するものであって、電源としてのバッテリ１０１、２０１から電力が供給されることにより駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。モータ８０は、３相ブラシレスモータであって、ロータ８６０およびステータ８４０を有する。

モータ８０は、巻線組としての第１モータ巻線１８０および第２モータ巻線２８０を有する。モータ巻線１８０、２８０は電気的特性が同等であり、共通のステータ８４０に、互いに電気角３０［ｄｅｇ］ずらしてキャンセル巻きされる。これに応じて、モータ巻線１８０、２８０には、位相φが３０［ｄｅｇ］ずれた相電流が通電されるように制御される。通電位相差を最適化することで、出力トルクが向上する。また、６次のトルクリプルを低減することができ、騒音、振動の低減することができる。以下適宜、騒音および振動を「ＮＶ」とする。また、電流も分散されることで発熱が分散、平準化されるため、各センサの検出値やトルク等、温度依存の系統間誤差を低減可能であるとともに、通電可能な電流量を増やすことができる。モータ巻線１８０、２８０の電気的特性は異なっていてもよい。

以下、第１モータ巻線１８０の通電制御に係る第１インバータ部１２０および第１制御部１５０等の組み合わせを第１系統Ｌ１、第２モータ巻線２８０の通電制御に係る第２インバータ部２２０および第２制御部２５０等の組み合わせを第２系統Ｌ２とする。また、第１系統Ｌ１に係る構成を主に１００番台で付番し、第２系統Ｌ２に係る構成を主に２００番台で付番する。また、第１系統Ｌ１および第２系統Ｌ２において、同様または類似の構成には、下２桁が同じとなるように付番する。以下適宜、「第１」を添え字の「１」、「第２」を添え字の「２」として記載する。

駆動装置４０は、モータ８０の軸方向の一方側にＥＣＵ１０が一体的に設けられており、いわゆる「機電一体型」であるが、モータ８０とＥＣＵ１０とは別途に設けられていてもよい。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸とは反対側において、シャフト８７０の軸Ａｘに対して同軸に配置されている。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸側に設けられていてもよい。機電一体型とすることで、搭載スペースに制約のある車両において、ＥＣＵ１０とモータ８０とを効率的に配置することができる。

モータ８０は、ステータ８４０、ロータ８６０、および、これらを収容するハウジング８３０等を備える。ステータ８４０は、ハウジング８３０に固定されており、モータ巻線１８０、２８０が巻回される。ロータ８６０は、ステータ８４０の径方向内側に設けられ、ステータ８４０に対して相対回転可能に設けられる。

シャフト８７０は、ロータ８６０に嵌入され、ロータ８６０と一体に回転する。シャフト８７０は、軸受８３５、８３６により、ハウジング８３０に回転可能に支持される。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部は、ハウジング８３０からＥＣＵ１０側に突出する。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部には、マグネット８７５が設けられる。

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、および、ケース８３４の開口側に設けられるフロントフレームエンド８３８を有する。ケース８３４とフロントフレームエンド８３８とは、ボルト等により互いに締結されている。リアフレームエンド８３７には、リード線挿通孔８３９が形成される。リード線挿通孔８３９には、モータ巻線１８０、２８０の各相と接続されるリード線１８５、２８５が挿通される。リード線１８５、２８５は、リード線挿通孔８３９からＥＣＵ１０側に取り出され、基板４７０に接続される。

ＥＣＵ１０は、カバー４６０、カバー４６０に固定されているヒートシンク４６５、ヒートシンク４６５に固定されている基板４７０、および、基板４７０に実装される各種の電子部品等を備える。

カバー４６０は、外部の衝撃から電子部品を保護したり、ＥＣＵ１０の内部への埃や水等の浸入を防止したりする。カバー４６０は、カバー本体４６１、および、コネクタ部１０３、２０３が一体に形成される。コネクタ部１０３、２０３は、カバー本体４６１と別体であってもよい。コネクタ部１０３、２０３の端子４６３は、図示しない配線等を経由して基板４７０と接続される。コネクタ数および端子数は、信号数等に応じて適宜変更可能である。コネクタ部１０３、２０３は、駆動装置４０の軸方向の端部に設けられ、モータ８０と反対側に開口する。

基板４７０は、例えばプリント基板であり、リアフレームエンド８３７と対向して設けられる。基板４７０には、２系統分の電子部品が系統ごとに独立して実装されており、完全冗長構成をなしている。本実施形態では、１枚の基板４７０に電子部品が実装されているが、複数枚の基板に電子部品を実装するようにしてもよい。

基板４７０の２つの主面のうち、モータ８０側の面をモータ面４７１、モータ８０と反対側の面をカバー面４７２とする。図３に示すように、モータ面４７１には、インバータ部１２０を構成するスイッチング素子１２１、インバータ部２２０を構成するスイッチング素子２２１、角度センサ１２６、２２６、カスタムＩＣ１３５、２３５等が実装される。角度センサ１２６、２２６は、マグネット８７５の回転に伴う磁界の変化を検出可能なように、マグネット８７５と対向する箇所に実装される。

カバー面４７２には、コンデンサ１２８、２２８、インダクタ１２９、２２９、および、制御部１５０、２５０を構成するマイコン等が実装される。図３では、制御部１５０、２５０を構成するマイコンについて、それぞれ「１５０」、「２５０」を付番した。コンデンサ１２８、２２８は、バッテリ１０１、２０１から入力された電力を平滑化する。また、コンデンサ１２８、２２８は、電荷を蓄えることで、モータ８０への電力供給を補助する。コンデンサ１２８、２２８、および、インダクタ１２９、２２９は、フィルタ回路を構成し、バッテリを共用する他の装置から伝わるノイズを低減するとともに、駆動装置４０からバッテリを共用する他の装置に伝わるノイズを低減する。なお、図３中には図示を省略しているが、電源リレー１２２、２２２、モータリレー１２５、２２５、および、電流センサ１２７、２２７等についても、モータ面４７１またはカバー面４７２に実装される。

図４に示すように、ＥＣＵ１０は、インバータ部１２０、２２０、および、制御部１５０、２５０等を備える。図中等、適宜、「制御部」を、「マイコン」と記載する。ＥＣＵ１０には、コネクタ部１０３、２０３が設けられる。第１コネクタ部１０３には、第１電源端子１０５、第１グランド端子１０６、第１ＩＧ端子１０７、第１通信端子１０８、および、第１トルク端子１０９が設けられる。

第１電源端子１０５は、図示しないヒューズを経由して第１バッテリ１０１に接続される。第１電源端子１０５を経由して第１バッテリ１０１の正極から供給された電力は、電源リレー１２２、インバータ部１２０、および、モータリレー１２５を経由して、第１モータ巻線１８０に供給される。第１グランド端子１０６は、ＥＣＵ１０の内部の第１系統のグランドである第１グランドＧＮＤ１と、ＥＣＵ１０の外部の第１系統のグランドである第１外部グランドＧＢ１とに接続される。車のシステムにおいては金属ボデーが共通のＧＮＤプレーンとなっており、第１外部グランドＧＢ１はＧＮＤプレーン上の接続ポイントの１つを示し、第２バッテリ２０１の負極もこのＧＮＤプレーン上の接続ポイントに接続される。

第１ＩＧ端子１０７は、イグニッションスイッチ等である車両の始動スイッチと連動してオンオフ制御される第１スイッチを経由して第１バッテリ１０１の正極と接続される。第１ＩＧ端子１０７を経由して第１バッテリ１０１から供給された電力は、第１カスタムＩＣ１３５に供給される。第１カスタムＩＣ１３５には、第１ドライバ回路１３６、第１回路電源１３７、図示しないマイコン監視モニタ、および、図示しない電流モニタアンプ等が含まれる。

第１通信端子１０８は、第１車両通信回路１１１と、第１車両通信網１９５とに接続される。第１車両通信網１９５と第１制御部１５０とは、第１車両通信回路１１１を経由して、送受信が可能に接続される。また、第１車両通信網１９５と第２制御部２５０とは、受信のみ可能に接続され、第２制御部２５０が故障しても、第１制御部１５０を含む第１車両通信網１９５に影響がないように構成される。

第１トルク端子１０９は、トルクセンサ９４の第１センサ部１９４と接続される。第１センサ１９４の検出値は、第１トルク端子１０９および第１トルクセンサ入力回路１１２を経由して、第１制御部１５０に入力される。ここで第１センサ１９４および第１制御部１５０は、このトルクセンサ入力回路系の故障が検出されるように構成される。

第２コネクタ部２０３には、第２電源端子２０５、第２グランド端子２０６、第２ＩＧ端子２０７、第２通信端子２０８、および、第２トルク端子２０９が設けられる。第２電源端子２０５は、図示しないヒューズを経由して第２バッテリ２０１の正極に接続される。第２電源端子２０５を経由して第２バッテリ２０１から供給された電力は、電源リレー２２２、インバータ部２２０、および、モータリレー２２５を経由して、第２モータ巻線２８０に供給される。

第２グランド端子２０６は、ＥＣＵ１０の内部の第２系統のグランドである第２グランドＧＮＤ２と、ＥＣＵ１０の外部の第２系統のグランドである第２外部グランドＧＢ２とに接続される。車のシステムにおいては金属ボデーが共通のＧＮＤプレーンとなっており、第２外部グランドＧＢ２はＧＮＤプレーン上の接続ポイントの１つを示し、さらに、第２バッテリ２０１の負極もこのＧＮＤプレーン上の接続ポイントに接続される。ここで、少なくとも異なった系統は、ＧＮＤプレーン上の同一の接続ポイントに接続しないよう構成される。

第２ＩＧ端子２０７は、車両の始動スイッチと連動してオンオフ制御される第２スイッチを経由して第２バッテリ２０１の正極と接続される。第２ＩＧ端子２０７を経由して第２バッテリ２０１から供給された電力は、第２カスタムＩＣ２３５に供給される。第２カスタムＩＣ２３５には、第２ドライバ回路２３６、第２回路電源２３７、図示しないマイコン監視モニタ、および、図示しない電流モニタアンプ等が含まれる。

第２通信端子２０８は、第２車両通信回路２１１と、第２車両通信網２９５とに接続される。第２車両通信網２９５と第２制御部２５０とは、第２車両通信回路２１１を経由して、送受信が可能に接続される。また、第２車両通信網２９５と第１制御部１５０とは、受信のみ可能に接続し、第１制御部１５０が故障しても、第２制御部２５０を含む第２車両通信網２９５に影響がないように構成される。

第２トルク端子２０９は、トルクセンサ９４の第２センサ部２９４と接続される。第２センサ２９４の検出値は、第２トルク端子２０９および第２トルクセンサ入力回路２１２を経由して、第２制御部２５０に入力される。ここで第２センサ２９４および第２制御部２５０は、このトルクセンサ入力回路系の故障が検出されるように構成される。

図４では、通信端子１０８、２０８は、それぞれ別途の車両通信網１９５、２９５に接続されているが、同一の車両通信網に接続されてもよい。また、図４では、車両通信網１９５、２９５として、ＣＡＮ（Controller Area Network）を例示しているが、ＣＡＮ−ＦＤ（ＣＡＮ with Flexible Data rate）やＦｌｅｘＲａｙ等、どのような規格のものでもよい。

第１インバータ部１２０は、スイッチング素子１２１を有する３相インバータであって、第１モータ巻線１８０の電力を変換する。第２インバータ部２２０は、スイッチング素子２２１を有する３相インバータであって、第２モータ巻線２８０の電力を変換する。

第１電源リレー１２２は、第１電源端子１０５と第１インバータ部１２０との間に設けられる。第１モータリレー１２５は、第１インバータ部１２０と第１モータ巻線１８０との間の各相に設けられる。第２電源リレー２２２は、第２電源端子２０５と第２インバータ部２２０との間の各相に設けられる。第２モータリレー２２５は、第２インバータ部２２０と第２モータ巻線２８０との間に設けられる。

本実施形態では、スイッチング素子１２１、２２１、電源リレー１２２、２２２、および、モータリレー１２５、２２５は、いずれもＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴ等の他の素子を用いてもよい。第１電源リレー１２２をＭＯＳＦＥＴのように寄生ダイオードを有する素子で構成する場合、寄生ダイオードの向きが逆向きとなるように２つの素子を直列に接続することが望ましい。第２電源リレー２２２も同様である。これにより、バッテリ１０１、２０１が誤って逆向きに接続された場合に、逆向きの電流が流れるのを防ぐことができる。電源リレー１２２、２２２は、メカリレーであってもよい。

第１スイッチング素子１２１（図３参照）、第１電源リレー１２２および第１モータリレー１２５は、第１制御部１５０によりオンオフ作動が制御される。第２スイッチング素子２２１（図３参照）、第２電源リレー２２２および第２モータリレー２２５は、第２制御部２５０によりオンオフ作動が制御される。

第１角度センサ１２６は、モータ８０の回転角を検出し、検出値を第１制御部１５０に出力する。第２角度センサ２２６は、モータ８０の回転角を検出し、検出値を第２制御部２５０に出力する。ここで、第１角度センサ１２６と第１制御部１５０、および第２角度センサ２２６と第２制御部２５０は、各々の角度センサ入力回路系の故障が検出されるように構成される。

第１電流センサ１２７は、第１モータ巻線１８０の各相に通電される電流を検出する。第１電流センサ１２７の検出値は、カスタムＩＣ１３５内の増幅回路にて増幅され、第１制御部１５０に出力される。第２電流センサ２２７は、第２モータ巻線２８０の各相に通電される電流を検出する。第２電流センサ２２７の検出値は、カスタムＩＣ２３５内の増幅回路にて増幅され、第２制御部２５０に出力される。

第１ドライバ回路１３６は、第１制御部１５０からの制御信号に基づき、第１スイッチング素子１２１、第１電源リレー１２２および第１モータリレー１２５を駆動する駆動信号を各素子に出力する。第２ドライバ回路２３６は、第２制御部２５０からの制御信号に基づき、第２スイッチング素子２２１、第２電源リレー２２２および第２モータリレー２２５を駆動する駆動信号を各素子に出力する。

制御部１５０、２５０は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部１５０、２５０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。ここで、第１制御部１５０、および第２制御部２５０は、例えばロックドステップデュアルマイコン等を使用し、各々の自身の故障が検出されるように構成される。

制御部１５０、２５０は、マイコン間通信にて相互に情報を送受信可能である。また、制御部１５０、２５０は、車両通信網１９５、２９５を経由して、外部制御部としての上位ＥＣＵ７００から舵角指令θｓ^*を含む自動運転指令を取得する。上位ＥＣＵ７００は、例えば自動運転制御を司るＡＤＳＥＣＵ等である。図４では上位ＥＣＵ７００を１つのブロックで記載しているが、上位ＥＣＵ７００は複数であってもよい。制御部１５０、２５０は、上位ＥＣＵ７００からの指令等に応じ、制御モードを切り替える。制御モードには、運転者の操舵のトルクに応じてモータ８０を制御する操舵アシストモード、運転者の操舵によらず舵角θｓを自動制御する自動運転モード、ならびに、操舵アシストモードおよび自動運転モードの一方から他方へ移行するときの移行モードが含まれる。以下適宜、操舵アシストモードを「ＥＰＳモード」、自動運転モードを「ＡＤＳモード」とする。

図５に示すように、第１制御部１５０は、フェイルセーフ演算部１５１、基本アシスト演算部１５２、アシスト補償制御演算部１５３、ＥＰＳアシスト演算部１５４、角度指令演算部１５５、ＡＤＳ補償制御演算部１５６、ＡＤＳアシスト演算部１５７、系統内調停演算部１５８、系統間調停演算部１５９、および、電流フィードバック演算部１６０等を備える。

第２制御部２５０は、フェイルセーフ演算部２５１、基本アシスト演算部２５２、アシスト補償制御演算部２５３、ＥＰＳアシスト演算部２５４、角度指令演算部２５５、ＡＤＳ補償制御演算部２５６、ＡＤＳアシスト演算部２５７、系統内調停演算部２５８、系統間調停演算部２５９、および、電流フィードバック演算部２６０等を備える。第２制御部２５０での演算は、第１系統Ｌ１に係る値と第２系統Ｌ２に係る値とを読み替えれば、同様であるので、第２制御部２５０についての説明を適宜省略し、第１制御部１５０を中心に説明する。

フェイルセーフ演算部１５１は、インバータ部１２０等、自系統の故障を監視する。また、フェイルセーフ演算部１５１は、第２制御部２５０との通信状態、および、第２系統Ｌ２の動作状態を監視する。第２系統Ｌ２の動作状態の監視方法として第２系統Ｌ２の異常を検出したときに自系統を停止する回路（例えば、第２インバータ部２２０、第２電源リレー２２２、および第２モータリレー２２５）または信号線３０２のうち、少なくとも１つの状態を監視し、非常停止しているか否かを判断する。本実施形態では、第２ドライバ回路２３６から第２電源リレー２２２に出力される第２リレーゲート信号Ｖｒｇ２を取得する他系統リレー監視回路１３９が設けられ、第２リレーゲート信号Ｖｒｇ２に基づいて第２電源リレー２２２の状態を監視する。フェイルセーフ演算部１５１は、自系統および他系統のグランド電位の状態を監視する。

フェイルセーフ演算部１５１の監視結果は、自系統の系統内調停演算部１５８および他系統の系統間調停演算部２５９に送信される。なお、自系統の系統内調停演算部１５８に送信される情報と、他系統の系統間調停演算部２５９に送信される情報とは、例えば一部の情報を省略する等、異なっていてもよい。

基本アシスト演算部１５２は、操舵トルクや車速等に基づき、基本アシスト指令値を演算する。アシスト補償制御演算部１５３は、基本アシスト指令値を補償するアシスト補償量を演算する。アシスト補償量は、例えばＮＶ低減や、操舵感を向上させるように演算される値である。ＥＰＳアシスト演算部１５４は、アシスト指令値およびアシスト補償量に基づき、ＥＰＳ電流指令値Ｉ＿ｅｐｓ１^*を演算する。

角度指令演算部１５５は、上位ＥＣＵ７００から取得される舵角指令θｓ^*に基づき、角度指令値を演算する。ＡＤＳ補償制御演算部１５６は、角度指令値を補償するＡＤＳ補償量を演算する。ＡＤＳ補償量は、例えば車両の挙動安定性を向上させるように演算される値である。ＡＤＳアシスト演算部１５７は、角度指令値およびＡＤＳ補償量に基づき、ＡＤＳ電流指令値Ｉ＿ａｄｓ１^*を演算する。

系統内調停演算部１５８は、フェイルセーフ演算部１５１の監視結果、ＥＰＳ電流指令値Ｉ＿ｅｐｓ１^*、および、ＡＤＳ電流指令値Ｉ＿ａｄｓ１^*に基づき、系統内調停電流指令値Ｉ＿ａ１^*を演算する。演算された系統内調停電流指令値Ｉ＿ａ１^*は、自系統の系統間調停演算部１５９に出力される。また、系統内調停電流指令値Ｉ＿ａ１^*は、マイコン間通信により、他系統の系統間調停演算部２５９に出力される。ここでは、電流指令値にて調停を行う例を記載しているが、トルク指令値や舵角指令値を用いて調停してもよい。また、系統内調停演算部１５８は、フェイルセーフ演算部１５１の監視結果に応じてフェイルセーフ処置を行う場合、アシスト停止や漸減等の処置を適宜行う。

系統内調停演算部１５８では、図６（ａ）に示すように、ＥＰＳ電流指令値Ｉ＿ｅｐｓ１^*またはＡＤＳ電流指令値Ｉ＿ａｄｓ１^*の一方を選択してもよいし、図６（ｂ）に示すように、ＥＰＳ電流指令値Ｉ＿ｅｐｓ１^*とＡＤＳ電流指令値Ｉ＿ａｄｓ１^*とを加算してもよい。また、図６（ｃ）に示すように、ＥＰＳ電流指令値Ｉ＿ｅｐｓ１^*およびＡＤＳ電流指令値Ｉ＿ａｄｓ１^*を、ゲインに応じて重み付けをして加算してもよい。

図５に戻り、系統間調停演算部１５９は、自系統の系統内調停電流指令値Ｉ＿ａ１^*、他系統の系統内調停電流指令値Ｉ＿ａ２^*、および、フェイルセーフ演算部１５１、２５１の監視結果に基づき、系統間調停電流指令値Ｉ１^*を演算する。系統間調停電流指令値Ｉ１^*の演算は、系統内調停電流指令値Ｉ＿ａ１^*、Ｉ＿ａ２^*の一方を選択してもよいし、系統内調停電流指令値Ｉ＿ａ１^*、Ｉ＿ａ２^*を加算、或いは、重み付け加算してもよい（図６参照）。電流フィードバック演算部１６０は、系統間調停電流指令値Ｉ１^*に基づく電流フィードバック演算を行い、スイッチング素子１２１のオンオフ作動を制御する制御信号を生成する。

ここで、基本アシスト演算部１５２、２５２、アシスト補償制御演算部１５３、２５３、および、ＥＰＳアシスト演算部１５４、２５４は、主にＥＰＳモードでの制御演算に用いられる。角度指令演算部１５５、２５５、ＡＤＳ補償制御演算部１５６、２５６、および、ＡＤＳアシスト演算部１５７、２５７は、主にＡＤＳモードでの制御演算に用いられる。フェイルセーフ演算部１５１、２５１は、ＥＰＳモードおよびＡＤＳモードにて共通の演算が行われる。

本実施形態の制御部１５０、２５０は、運転者の操舵に応じたアシストトルクを出力するアシスト制御演算に加え、制御部１５０、２５０間の通信および調停、上位ＥＣＵ７００からの舵角指令や操舵介入等、高機能化に伴い、演算負荷が増加傾向にある。また、車載、セキュリティおよび機能安全等の要件から、使用できるマイコンの制約があり、演算負荷の低減が望まれる。

そこで本実施形態では、制御モードに応じ、一部の演算を停止したり演算頻度を下げたりすることで、演算負荷を低減する。制御モードに応じた演算周期を図７に示す。図中、移行モードを「ＡＤＳ⇔ＥＰＳ」、通常周期での演算を丸印、演算周期を長くしての演算を三角印、演算停止をバツ印で示す。なお、各演算において、「通常周期」とする演算周期は異なっていてもよい。具体的には、電流フィードバック制御に係る演算周期は、ＮＶ低減のため、例えばμｓオーダーであり、演算周期が最も短い。その他の演算は、例えばｍｓオーダーであり、演算周期が比較的長い。以下、演算周期を長くすることを「演算低速化」とし、演算周期を短くすることを「演算高速化」とする。

また、「（１）フェイルセーフ演算」はフェイルセーフ演算部１５１での演算であり、「（２）ＥＰＳ基本制御」は基本アシスト演算部１５２での演算であり、「（３）ＥＰＳ補償制御」はアシスト補償制御演算部１５３での演算である。また、「（４）ＡＤＳ基本制御」は角度指令演算部１５５での演算であり、「（５）ＡＤＳ補償制御」はＡＤＳ補償制御演算部１５６での演算であり、「（６）電流ＦＢ演算」は電流フィードバック演算部１６０での演算である。（１）フェイルセーフ演算は、全てのモードにおいて、通常周期での演算が継続され、演算周期は変更しない。

制御モードがＥＰＳモードのとき、フェイルセーフ演算、ＥＰＳ基本制御、ＥＰＳ補償制御および電流フィードバック制御を通常周期で演算し、ＡＤＳ基本制御およびＡＤＳ補償制御を停止する。

制御モードが移行モードのとき、フェイルセーフ演算、ＥＰＳ基本制御、ＡＤＳ基本制御および電流フィードバック制御を通常周期で演算し、ＥＰＳ補償制御およびＡＤＳ補償制御の演算を低速化、または、停止する。演算周期を長くし、低速での演算を継続することで、より滑らかにモード移行させることができる。演算を停止する場合、負荷低減効果がより大きい。

制御モードがＡＤＳモードのとき、フェイルセーフ演算、ＡＤＳ基本制御およびＡＤＳ補償制御を通常周期で演算し、ＥＳＰ基本制御およびＥＰＳ補償制御の演算を低速化、または、停止する。また、電流フィードバック演算を低速化する。ＥＰＳモードでは、操舵感の向上やＮＶ低減のため、例えばμｓオーダーでの高速演算を行う。一方、ＡＤＳモードでは、必要な応答性を確保した上で、例えばｍｓオーダーでの演算にすれば、負荷低減効果が大きい。また、ＡＤＳモードにおいて、電流フィードバック制御を低速化する場合、ＥＰＳモードとは異なる安定性を重視したフィードバック定数に切り替えてもよい。

ＡＤＳモードにおいて、ＥＰＳ基本制御およびＥＰＳ補償制御を、共に演算低速化する、あるいは、停止してもよい。また、ＥＰＳ基本制御については低速での演算を継続しておき、ＥＰＳ補償制御が操舵感の向上やＮＶ低減のための制御であって安全性に関係しなければ、演算を停止するようにしてもよい。

演算切替処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、制御部１５０、２５０にて所定の周期で実行される。なお、制御部１５０、２５０での処理は同様であるので、ここでは、第１制御部１５０での処理として説明する。Ｓ１０１では、第１制御部１５０は、自動運転中か否かを判断する。ここでは、いわゆる運転支援についても自動運転の概念に含め、肯定判断するようにしてもよい。自動運転中ではないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０５へ移行する。自動運転中であると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、第１制御部１５０は、ＥＰＳモードへの復帰可能性があるか否かを判断する。換言すると、Ｓ１０２では、自動運転が継続できるか否かを判定していると捉えることもできる。本実施形態では、操舵トルクが入力された場合、または、上位ＥＣＵ７００から操舵要求が入力された場合、肯定判断する。操舵入力に関し、例えばステアリングホイール９１からハンズオフされていない場合や、角度制御開始からの経過時間が所定時間以下の場合、操舵入力可能性あり、とみなして肯定判断するようにしてもよい。ＥＰＳモードへの復帰可能性があると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０４へ移行し、ＥＰＳモードへの復帰可能性がないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０３へ移行する。

例えば、以下のような場合に、上位ＥＣＵ７００から操舵要求が入力される。自動運転システムにおいてシステムエラーが発生した場合、上位ＥＣＵ７００から操舵要求が入力される。また例えば、地図情報等に基づき、車両が危険領域にある、または、自動運転可能領域を逸脱する可能性がある場合、上位ＥＣＵ７００から操舵要求が入力される。危険領域とは、道路の曲率が大きい箇所、または、事故多発地点等である。自動運転可能領域とは、例えば自動車専用道路としてもよいし、地図データが存在する道路としてもよい。また例えば、カメラ等のモニタ情報に基づき、路上に障害物が検出された場合、上位ＥＣＵ７００から操舵要求が入力される。また例えば、カメラ等のモニタ情報や、走行軌跡および地図データ等に基づき、白線逸脱が検出された、または、白線逸脱の可能性がある場合、上位ＥＣＵ７００から操舵要求が入力される。また、ドライバの視線等を検出するドライバモニタ情報に基づいて、操舵要求が入力されるようにしてもよい。上位ＥＣＵ７００からの操舵要求は、これらの一部または全部としてもよいし、他の情報により行ってもよい。

Ｓ１０３では、第１制御部１５０は、ＡＤＳモードとし、（１）フェイルセーフ演算、（４）ＡＤＳ基本制御および（５）ＡＤＳ基本制御を通常周期で実施し、（６）電流フィードバック演算の演算を低速化する。

Ｓ１０４では、第１制御部１５０は、移行モードとし、電流フィードバック低減処理を解除し、（６）電流フィードバック演算の演算周期を通常に戻す。また、（２）ＥＰＳ基本制御演算を通常周期での演算に復帰させ、（５）ＡＤＳ補償制御を停止する。すなわち本ステップでは、（１）フェイルセーフ演算、（２）ＥＰＳ基本制御、（４）ＡＤＳ基本制御、および、（６）電流フィードバック演算を通常周期で実施する。

Ｓ１０５では、第１制御部１５０は、ＥＰＳモードとし、（４）ＡＤＳ基本制御および（５）ＡＤＳ補償制御を停止し、（３）ＥＰＳ補償制御を通常周期での演算に復帰させる。すなわち本ステップでは、（１）フェイルセーフ演算、（２）ＥＰＳ基本制御、（３）ＥＰＳ補償制御および（６）電流フィードバック制御を通常周期で実施する。

本実施形態の制御モードの切り替えを図９のタイムチャートに基づいて説明する。図８では、上段から、制御モード、（１）フェイルセーフ演算、（２）ＥＰＳ基本制御、（３）ＥＰＳ補償制御、（４）ＡＤＳ基本制御、（５）ＡＤＳ補償制御、（６）電流フィードバック制御、本実施形態の演算負荷、参考例の演算負荷を示す。図９中では、説明の簡略化のため、（１）〜（６）の各制御の制御演算の演算負荷が同じであるものとして記載した。

時刻ｘ１１までは、制御モードがＥＰＳモードであるので、第１制御部１５０は、（１）フェイルセーフ演算、（２）ＥＰＳ基本制御および（３）ＥＳＰ補償制御の演算を行う。また、ＥＰＳモードでは、（６）電流フィードバック演算を通常周期で行う。

時刻ｘ１１にて、ＥＰＳモードからＡＤＳモードへ移行する。このとき、参考例のように、ＥＰＳモードで行われる演算をそのまま継続し、ＡＤＳモードでの演算である（４）ＡＤＳ基本制御および（５）ＡＤＳ補償制御の演算を上乗せすると、演算負荷が増大する。そこで本実施形態では、ＡＤＳモードでは、（２）ＥＰＳ基本制御および（３）ＥＰＳ補償制御を停止、または、演算を低速化する。図９では、（２）ＥＰＳ基本制御および（３）ＥＰＳ補償制御を停止するものとして記載した。また、（４）ＡＤＳ基本制御および（５）ＡＤＳ補償制御を通常周期で行う。また、（６）電流フィードバック演算における演算を低速化する。

時刻ｘ１２にて、ＡＤＳモードから移行モードになると、（５）ＡＤＳ補償制御を停止し、（２）ＥＰＳ基本制御を再開する。また、（６）電流フィードバック制御の演算を通常周期に戻す。（１）フェイルセーフ演算および（４）ＡＤＳ基本制御は継続する。時刻ｘ１３にて、移行モードからＥＰＳモードになると、（４）ＡＤＳ基本制御を停止し、（３）ＥＰＳ補償制御を再開する。なお、移行モードにおいて、ＥＰＳモードへ移行せず、ＡＤＳモードに戻ってもよい。この場合、（２）ＥＰＳ基本制御を停止し、（５）ＡＤＳ補償制御を再開し、（６）電流フィードバック演算を低速化する。

図１０に示すように、制御モードの切り替えにより、演算低速化または演算停止する場合、または、演算高速化または演算再開する場合、演算周期を徐変させてもよい。ここでは、演算速度に応じた演算頻度が線形的に徐変する例を示しているが、非線形的に徐変してもよい。また、図１０では、ＥＰＳモードからＡＤＳモードへの切替時におけるＥＰＳ補償制御の演算頻度ｆｅおよびＡＤＳ補償制御の演算頻度ｆａを例示しているが、他の切替タイミングおよび他の制御演算についても同様、演算周期を徐変してもよい。また、例えば指令演算に係る制御は速やかにオンオフを切り替え、補償制御は徐変させる、といった具合に、徐変するか否かが制御ごとに異なっていてもよい。

本実施形態では、制御モードに応じ、実行する制御や演算周期を変更している。これにより、演算負荷を低減することができる。また、制御モードによらず、負荷を平準化することができる。ＥＰＳモードにおいては、ＮＶ低減や操舵感の向上のため、電流フィードバック制御をμｓオーダーにて演算している。一方、自動運転中に操舵感向上は不要であるため、電流フィードバック制御の演算を低速化することで、演算負荷を低減可能である。また、システム異常、白線の逸脱または障害物が検知された場合、電流フィードバック制御の演算周期を短くし、ＡＤＳモード中であってもＥＰＳモードの演算周期に戻しているので、ＥＰＳモードに切り替わった直後より、応答性よくモータ８０を制御することができる。

以上説明したように、ＥＣＵ１０は、車両の操舵に要するトルクの少なくとも一部を出力するモータ８０の駆動を制御するものであって、制御部１５０、２５０を備える。制御部１５０、２５０は、角度指令値に基づいてモータ８０の駆動を制御するＡＤＳモード、および、トルク指令値である基本アシスト指令値に基づいてモータ８０の駆動を制御するＥＰＳモードを含む制御モードを切替可能である。制御部１５０、２５０は、モータ８０の駆動制御に係る演算の少なくとも一部について、選択された制御モードに応じて演算周期を異ならせる。ここで、演算を停止することも「演算周期を異ならせる」という概念に含まれるものとする。これにより、制御モードに応じ、モータ８０の駆動制御に係る演算ごとに適切な演算周期とすることができ、演算負荷を低減することができる。

制御部１５０、２５０は、モータ巻線１８０、２８０に流れる電流に基づく電流フィードバック演算を行う電流フィードバック演算部１６０、２６０を有する。ＡＤＳモードにおいて、ＥＰＳモードよりも電流フィードバック演算の演算周期を長くする。ＥＰＳモードでは、操舵感の向上やＮＶ対策のため、比較的短い周期での電流フィードバック制御を行う。一方、ＡＤＳモードでは操舵感は不要であり、またＮＶは安全性に直接関連のない制御であるので、ＡＤＳモードにおいて、ＥＰＳモードよりも電流フィードバック演算の演算周期を長くし、演算頻度を下げる。これにより、ＡＤＳモードにおける演算負荷を低減することができる。

ＡＤＳモード中、ＥＰＳ制御モードへ移行する可能性があると判断された場合、電流フィードバック演算部１６０、２６０の演算周期をＥＰＳモードにおける演算周期に変更しておく。本実施形態では、ＡＤＳモード中において、操舵トルクが入力された場合、または、上位ＥＣＵ７００から操舵要求が入力された場合、ＥＰＳモードへ移行する可能性があると判断する。ＥＰＳモードへ移行する可能性の判定は、図８のＳ１０２の説明にて例示した以外にて行ってもよい。ＥＰＳモードへ移行する可能性がある場合、電流フィードバック制御の演算周期を予め戻しておくことで、適切にＥＰＳモードへ移行することができる。また、ＡＤＳモードにて電流フィードバック周期を長くすることによるＥＰＳモード開始時の応答性の低下を防ぐことができる。

制御部１５０、２５０は、操舵トルクに基づくトルク指令値である基本アシスト指令値を演算する基本アシスト演算部１５２、２５２、および、基本アシスト指令値を補償するアシスト補償量を演算するアシスト補償制御演算部１５３、２５３を有する。制御部１５０、２５０は、ＡＤＳモードにおいて、アシスト補償制御演算部１５３、２５３の演算を停止する、または、ＥＰＳモードよりもアシスト補償制御演算部１５３、２５３の演算周期を長くする。また、ＡＤＳモードにおいて、基本アシスト演算部１５２、２５２の演算を停止する、または、ＥＰＳモードよりも基本アシスト演算部１５２、２５２の演算周期を長くする。

ＡＤＳモードにおいて、アシスト補償量および基本アシスト指令値の演算は基本的に不要であるので、演算を停止、または、演算周期を長くすることで、ＡＤＳモードにおける演算負荷を低減することができる。

制御部１５０、２５０は、上位ＥＣＵ７００から取得される舵角指令θｓ^*に基づき、角度指令値を演算する角度指令演算部１５５、２５５、および、角度指令値を補償するＡＤＳ補償量を演算するＡＤＳ補償制御演算部１５６、２５６を有する。制御部１５０、２５０は、ＥＰＳモードにおいて、ＡＤＳ補償量の演算を停止する、または、ＡＤＳモードよりもＡＤＳ補償制御演算部１５６、２５６の演算周期を長くする。また、ＥＰＳモードにおいて、角度指令演算部１５５、２５５の演算を停止する、または、ＡＤＳモードよりも角度指令演算部１５５、２５５の演算周期を長くする。

ＥＰＳモードにおいて、ＡＤＳ補償量および角度指令値の演算は、基本的に不要であるので、演算を停止、または、演算周期を長くすることで、ＥＳＰモードにおける演算負荷を低減することができる。

本実施形態では、電動パワーステアリング装置８が「操舵装置」、ＥＣＵ１０が「回転電機制御装置」、ＡＤＳモードが「角度制御モード」、ＥＰＳモードが「トルク制御モード」、基本アシスト演算部１５２、２５２が「基本トルク演算部」、アシスト補償制御演算部１５３、２５３が「トルク補償制御演算部」、ＡＤＳ補償制御演算部１５６、２５６が「角度補償制御演算部」、上位ＥＣＵ７００が「外部制御部」に対応する。また、基本アシスト指令値が「トルク指令値」、アシスト補償量が「トルク補償量」、ＡＤＳ補償量が「角度補償量」、舵角指令θｓ^*が「角度指令」に対応する。

（他の実施形態）
上記実施形態では、ＡＤＳモードが「角度制御モード」に対応し、ＥＰＳモードが「トルク制御モード」に対応する。他の実施形態では、角度制御モードは、ＡＤＳモードに限らず、角度指令値に基づいてモータを駆動するどのような制御であってもよい。また、トルク制御モードは、ＥＰＳモードに限らず、トルク指令値に基づいてモータの駆動を制御するどのような制御であってもよい。

上記実施形態では、モータ巻線、インバータ部および制御部が２つずつ設けられる。他の実施形態では、モータ巻線、インバータ部および制御部の少なくとも１つは、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。上記実施形態では、系統数が２である。他の実施形態では、１系統、または、３系統以上としてもよい。また、例えば複数のモータ巻線およびインバータ部に対して１つの制御部を設ける、或いは、１つの制御部に対して複数のインバータ部およびモータ巻線を設ける、といった具合に、モータ巻線、インバータ部および制御部の数が異なっていてもよい。上記実施形態では、系統ごとに電源が設けられており、グランドが分離されている。他の実施形態では、１つの電源を複数系統にて共用してもよい。また、複数の系統が共通のグランドに接続されていてもよい。

上記実施形態では、回転電機は、３相のブラシレスモータである。他の実施形態では、回転電機は、ブラシレスモータに限らず、どのようなモータとしてもよく、発電機の機能を併せ持つ、所謂モータジェネレータであってもよい。上記実施形態では、回転電機制御装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、回転電機制御装置を、ステアバイワイヤ装置等、操舵を司る電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら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可能である。

８・・・電動パワーステアリング装置（操舵装置）
１０・・・ＥＣＵ（回転電機制御装置）
８０・・・モータ
１５０、２５０・・・制御部
１５２、２５２・・・基本アシスト制御部（基本トルク制御部）
１５３、２５３・・・アシスト補償制御演算部（トルク補償制御演算部）
１５５、２５５・・・角度指令演算部
１５６、２５６・・・ＡＤＳ補償制御演算部（角度補償制御演算部）
１８０、２８０・・・モータ巻線
７００・・・上位ＥＣＵ（外部制御部）

Claims (8)

1. モータ巻線（１８０、２８０）を有するモータ（８０）の駆動を制御する回転電機制御装置であって、
   角度指令値に基づいて前記モータの駆動を制御する角度制御モード、および、トルク指令値に基づいて前記モータの駆動を制御するトルク制御モードを含む制御モードを切替可能な制御部（１５０、２５０）を備え、
   前記制御部は、前記モータの駆動制御に係る演算の一部について、選択された前記制御モードに応じて演算周期を異ならせる回転電機制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記モータ巻線に流れる電流に基づく電流フィードバック演算を行う電流フィードバック演算部（１６０、２６０）を有し、
   前記角度制御モードにおいて、前記トルク制御モードよりも電流フィードバック演算の演算周期を長くする請求項１に記載の回転電機制御装置。
3. 前記角度制御モード中、前記トルク制御モードへ移行する可能性があると判断された場合、前記電流フィードバック演算部の演算周期を、前記トルク制御モードにおける演算周期に変更する請求項２に記載の回転電機制御装置。
4. 操舵装置（８）に適用され、
   前記角度制御モード中に、操舵トルクが入力された場合、または、外部制御部（７００）から操舵要求が入力された場合、前記トルク制御モードへ移行する可能性があると判断する請求項３に記載の回転電機制御装置。
5. 前記制御部は、前記トルク指令値を演算する基本トルク演算部（１５２、２５２）、および、前記トルク指令値を補償するトルク補償量を演算するトルク補償制御演算部（１５３、２５３）を有し、
   前記角度制御モードにおいて、前記トルク補償制御演算部の演算を停止する、または、前記トルク制御モードよりも前記トルク補償制御演算部の演算周期を長くする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
6. 前記角度制御モードにおいて、前記基本トルク演算部の演算を停止する、または、前記トルク制御モードよりも前記基本トルク演算部の演算周期を長くする請求項５に記載の回転電機制御装置。
7. 前記制御部は、外部制御部（７００）から取得される角度指令に基づき、前記角度指令値を演算する角度指令演算部（１５５、２５５）、および、前記角度指令値を補償する角度補償量を演算する角度補償制御演算部（１５６、２５６）を有し、
   前記トルク制御モードにおいて、前記角度補償制御演算部の演算を停止する、または、前記角度制御モードよりも前記角度補償制御演算部の演算周期を長くする請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
8. 前記トルク制御モードにおいて、前記角度指令演算部の演算を停止する、または、前記角度制御モードよりも前記角度指令演算部の演算周期を長くする請求項７に記載の回転電機制御装置。

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