JP2021098471A - 制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冗長系を有する多相電動モータを制御する制御システムにおいて、一方のシステムの異常発生時、他方の多相電動モータの駆動力の分担量を増加させる場合でも、増幅回路が飽和しない。【解決手段】第１制御システム１１０と第２制御システム２１０は、それぞれ、自己のシステムと他のシステムの異常を検出する異常検出部１２０と、駆動力を出力するための電流を電動モータに供給する制御部と、電流を計測するためのシャント抵抗１４０と、シャント抵抗の両端の電位差を第１増幅率またはそれより小さい第２増幅率で増幅する可変増幅部１５０とを備え、異常検出部が両システムの異常を検出しない場合可変増幅部は第１増幅率を用いて電位差を増幅し、異常検出部が自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出する場合、可変増幅部は第２増幅率を用いて電位差を増幅する制御装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置および制御方法に関し、特に冗長系を有する制御装置およびその制御方法に関する。

従来から、冗長系を有し、異常が生じても制御を継続する制御装置に関する技術が知られている。例えば、特許文献１は、複数の、操舵力を補助するモータが設けられ、複数のモータの内の少なくとも１つが故障したときに、正常なモータに対して与える補助操舵力の分配量を増加させ、運転者の負担を軽くする電動パワーステアリング装置を開示する。この電動パワーステアリング装置は、複数のモータの内の少なくとも１つが故障したときに、正常なモータに対して与える補助操舵力の分配を増加させる目標電流分配部を備え、正常なモータに対して与える補助操舵力の分配量を増加させることによって、運転者の負担を軽くする。また、複数のモータの電流リミット値を設定する電流リミット値設定部を備え、複数のモータの内の少なくとも１つが故障したときに、電流リミット値設定部が正常なモータの電流リミット値を故障時電流リミット値に設定し、目標電流分配部が、故障時電流リミット値が入力される電流分配決定部を介して故障時電流リミット値に応じてモータ電流を分配することによって、正常なモータの能力を最大に発揮させる。

特開２００４−１２９４０２号公報

この従来技術では、１つの多相電動モータが故障したときに、正常なモータに対して与える補助操舵力の分配量を増加させ、正常なモータの電流リミット値を設定して、駆動力の分担量を増加させるが、このような多相電動モータの制御を行う制御装置は、通常、多相電動モータの各相に流れる電流を検出するために電位差を増幅するための増幅回路を有する。この増幅回路は、一般に所定の増幅率により検出した電位差を増幅するところ、正常な多相電動モータに配分量を増加させようとした場合に増幅回路が飽和してしまう場合があり、飽和してしまうと正確な電流を検出することができない。

本発明は、かかる事情を鑑みて考案されたものであり、冗長系を有する多相電動モータを制御する制御システムにおいて、一方のシステムに異常が発生し、他方の多相電動モータの駆動力の分担量を増加させる場合でも、増幅回路が飽和しない制御装置および制御方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、負荷を駆動するための駆動力を分担して出力する第１電動モータと第２電動モータと、第１電動モータを制御する第１制御システムと第２電動モータを制御する第２制御システムとを有する制御装置であって、第１制御システムと第２制御システムは、それぞれ、自己のシステムの異常を検出すると共に他のシステムの状態を検出する異常検出部と、駆動力を出力するための電流を電動モータに供給する制御部と、電流を計測するためのシャント抵抗と、シャント抵抗の両端の電位差を第１増幅率またはその第１増幅率より小さい第２増幅率で増幅する可変増幅部と、を備え、異常検出部が自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出しない場合、可変増幅部は第１増幅率を用いて電位差を増幅し、異常検出部が自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出する場合、可変増幅部は第２増幅率を用いて電位差を増幅する制御装置が提供される。
これによれば、他のシステムの状態の異常を検出した場合には異常を検出しないシステムでは正常時より小さい増幅率を用いて電位差を増幅することにより、正常時には検出の精度を維持しつつ、異常時には増幅回路のダイナミックレンジを広くすることができる制御装置を提供することができる。

さらに、第１制御システムと第２制御システムは、それぞれにおいて、制御部は、異常検出部の検出結果に応じて変更される分担割合を用いて演算される自己が分担する駆動力を出力するための電流を電動モータに供給し、異常検出部が自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出しない場合、分担割合を所定の第１割合とするとともに、可変増幅部は第１増幅率を用いて電位差を増幅し、異常検出部が自己のシステムの異常を検出する場合、分担割合をゼロとし、異常検出部が自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出する場合、分担割合は、他のシステムの分担割合の少なくとも一部を第１割合に加算したものとするとともに、可変増幅部は第２増幅率を用いて電位差を増幅することを特徴としてもよい。
これによれば、他のシステムの状態の異常を検出した場合には異常を検出しないシステムの分担割合は、異常を検出したシステムの分担割合の少なくとも一部を通常時の分担割合を加算したものとすることで、異常時に正常系の多相電動モータの駆動力の分担量を増加させ、運転者の負担を軽くすることができる。

上記課題を解決するために、負荷を駆動するための駆動力を分担して出力する第１電動モータと第２電動モータと、第１電動モータを制御する第１制御システムと第２電動モータを制御する第２制御システムとを有する制御装置を制御する方法であって、自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出しない場合、電動モータへの駆動力を出力するための電流の所定位置における電位差を第１増幅率を用いて増幅し、自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出する場合、異常を検出しないシステムでは第１増幅率より小さい第２増幅率を用いて電位差を増幅する制御方法が提供される。
これによれば、他のシステムの状態の異常を検出した場合には異常を検出しないシステムでは正常時より小さい増幅率を用いて電位差を増幅することにより、正常時には検出の精度を維持しつつ、異常時には増幅回路のダイナミックレンジを広くすることができる制御方法を提供することができる。

以上説明したように、本発明によれば、冗長系を有する多相電動モータを制御する制御システムにおいて、一方のシステムに異常が発生し、他方の多相電動モータの駆動力の分担量を増加させる場合でも、増幅回路が飽和しない制御装置および制御方法を提供することができる。

本発明に係る第一実施例の制御装置のブロック構成図。 本発明に係る第一実施例の制御装置の可変増幅部の拡大構成図。 本発明に係る第一実施例の制御装置の可変増幅部のブロック構成図。 本発明に係る第一実施例の制御装置のフローチャート。

以下では、図面を参照しながら、本発明に係る実施例について説明する。

＜第一実施例＞
図１を参照し、本実施例における制御装置１を説明する。制御装置１は、車両に搭載される電動パワーステアリング（図示せず）に使用される第１電動モータＭＴ１／第２電動モータＭＴ２を制御するための電動パワーステアリング制御装置である。第１電動モータＭＴ１／第２電動モータＭＴ２は、それぞれ３相電動モータであり、１個のロータに２巻線を備え、２系統に冗長化された電動モータである。第１電動モータＭＴ１／第２電動モータＭＴ２は、これに限定されず、１個のロータに１巻線を備えた電動モータを２個用いて、２系統に冗長化された電動モータであってもよい。第１電動モータＭＴ１と第２電動モータＭＴ２は、車両の操舵機構（負荷）を駆動するための駆動力を分担して出力する。負荷は、本実施例の車両の操舵機構以外に、たとえば、自動車の電子化に伴う冗長システムでは電子制御ブレーキ（制御装置）における電磁弁などがある。

制御装置１は、いずれかの系（システム）で異常が生じても制御を継続するため、２系統に冗長化された電動モータに対応するように冗長系を有する。制御装置１は、第１電動モータＭＴ１に対する系統１システム１００に対応した第１制御システム１１０と、第２電動モータＭＴ２に対する系統２システム２００に対応した第２制御システム２１０を備える。第１制御システム１１０および第２制御システム２１０は、共通のバッテリＶＢＡＴから電力を供給され、トルク／アングルセンサからステアリングの状態を取得し、パワーステアリングの補助力を生成するために第１電動モータＭＴ１および第２電動モータＭＴ２をそれぞれ駆動する。

第１制御システム１１０は、ステアリングのトルクと回転角を検出するトルク／アングルセンサからの信号を取得する２つのトルクセンサ信号入力回路と、第１電動モータＭＴ１（第２電動モータＭＴ２）のロータの回転軸に設けられたマグネットから得られるロータの回転角を取得する２つのＭＲセンサと、トルクセンサ信号入力回路やＭＲセンサなどの信号を取得し、第１電動モータＭＴ１の回転を制御するマイクロコンピュータ１１１と、マイクロコンピュータ１１１の制御信号からＰＷＭ信号を生成するプリドライバ１１２と、ＰＷＭ信号により第１電動モータＭＴ１を駆動するブリッジ回路１３０と、を備える。なお、ＭＲセンサとは、磁気抵抗（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）センサである。マイクロコンピュータ１１１、プリドライバ１１２、およびブリッジ回路１３０を合わせて、第１電動モータＭＴ１を回転駆動する駆動力を出力するための電流を第１電動モータＭＴ１に供給する制御部を構成する。

電動パワーステアリングにとって重要な情報となるステアリングのトルクを検出するトルクセンサが冗長化されている。トルクセンサ信号が入力されるトルクセンサ信号入力回路も冗長化されている。同様に、ＭＲセンサも、電動パワーステアリングにとって重要な情報となる第１電動モータＭＴ１の回転角の信号を取得するため、これ自体が冗長化されている。冗長化されているトルクセンサ信号入力回路からの出力信号は、異常がなければ同じになるように設計されている。同様に、冗長化されているＭＲセンサからの出力信号は、異常がなければ車両の同一の状態情報を検出するので同じになるように設計されている。マイクロコンピュータ１１１は、これらの回路等から得られた信号に基づき、ブリッジ回路１３０の各相回路に設けられた半導体素子をオンオフするためのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）デューティ値を算出する。プリドライバ１１２は、そのＰＷＭデューティ値に基づき、ブリッジ回路１３０を駆動するためのＰＷＭ信号を出力する。ブリッジ回路１３０は、第１制御システム１１０の外部に存する第１電動モータＭＴ１の回転を駆動する。

マイクロコンピュータ１１１は、第１制御システム１１０の異常を検出する異常検出部１２０を備える。異常検出部１２０は、自己のシステムである第１制御システム１１０の異常を検出すると共に他のシステムである第２制御システム２１０の状態を検出する。異常検出部１２０は、たとえば、第１制御システム１１０内の２つのトルクセンサ信号入力回路の出力値であるステアリングに加わるトルク値が異なる場合や、２つのＭＲセンサの出力値である第１電動モータＭＴ１の回転に応じて変化する電圧値が異なる場合、系統１システム１００のトルク／アングルセンサ、第１制御システム１１０内のトルクセンサ信号入力回路やＭＲセンサなどに異常が発生したと検出する。

異常検出部１２０は、他にたとえば、第１制御システム１１０の電源回路からの入力電圧値、第１電動モータＭＴ１の端子への出力電圧値などを所定の閾値と比較することにより異常の有無を検出してもよい。たとえば、異常検出部１２０は、第１電動モータＭＴ１の端子で電圧値の検出値を取得すると、その検出値と予め定められた閾値を比較し、たとえば閾値を超えている場合第１制御システム１１０の異常があると検出する。同様に、異常検出部１２０は、電源回路の端子で電圧値の検出値を取得すると、その検出値と予め定められた閾値を比較し、たとえば閾値未満の場合第１制御システム１１０の異常があると検出する。

第１制御システム１１０のマイクロコンピュータ１１１と第２制御システム２１０のマイクロコンピュータ２１１は、互いのシステム内の情報を適宜交換している。異常検出部１２０は、第２制御システム２１０のマイクロコンピュータ２１１を介して、系統２システム２００内の異常の有無の状態を検出する。第１制御システム１１０のマイクロコンピュータ１１１と第２制御システム２１０のマイクロコンピュータ２１１が交換する情報は、自己のシステムにおけるいずれかで何らかの異常を検出したことを示す情報またはすべての構成要素において異常を検出しないことを示す情報であってもよいし、自己のシステムにおけるどの構成要素で異常を検出したのかを示す情報であってもよい。

ブリッジ回路１３０は、３相の第１電動モータＭＴ１の各相Ｕ／Ｖ／Ｗに対応した相回路ＣＵ／ＣＶ／ＣＷを並列に接続して構成されるブリッジ回路である。このブリッジ回路は、その各相にＰＷＭ信号を出力するプリドライバ１１２から制御を受けるインバータ回路である。ブリッジ回路１３０は、電源回路から電源ラインを経由して正極側に接続され、グランドラインを経由して接地される。ブリッジ回路１３０の各相回路ＣＵ／ＣＶ／ＣＷは、電源ライン側に設けられる高電位側スイッチング素子と、グランドライン側に設けられる低電位側スイッチング素子と、最もグランドライン側に設けられるシャント抵抗１４０と、を直列に有する。高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子は、通常、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）が用いられる。

高電位側スイッチング素子は、ドレインが電源ラインに接続されている。また、高電位側スイッチング素子のソースは、低電位側スイッチング素子のドレインに接続されている。低電位側スイッチング素子のソースは、シャント抵抗１４０を介して、グランドラインに接続されている。高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子は、プリドライバ１１２で生成されたＰＷＭ信号がゲートに入力され、ソース−ドレイン間がオン／オフされる。高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子の接続点は、それぞれ、第１電動モータＭＴ１の相に接続されており、各スイッチング素子のオン／オフにより第１電動モータＭＴ１に電力が供給され、制御部は第１電動モータＭＴ１を回転駆動する。

シャント抵抗１４０は、低電位側スイッチング素子より低電位側（グランド側）に設けられ、ブリッジ回路１３０から第１電動モータＭＴ１の各相に供給される電流を検出する。通常、第１電動モータＭＴ１は、正弦波を通電させることにより駆動電力を供給される。その際、各相Ｕ／Ｖ／Ｗの電流値のフィードバックが制御に必要となるため、シャント抵抗１４０は、各相回路ＣＵ／ＣＶ／ＣＷに各相の電流検出を行なうために設けられる。通常シャント抵抗の抵抗値は小さく、各相を流れる電流のシャント抵抗１４０による電位差は小さいので、増幅回路を介してマイクロコンピュータ１１１にフィードバックされる。第１制御システム１１０は、この増幅回路として後述する可変増幅部１５０を備える。

マイクロコンピュータ１１１は、シャント抵抗１４０から得られる相電流値と、トルクセンサ信号入力回路から得られる操舵トルク値、ＣＡＮトランシーバを経由して得られるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、図示せず）からの車速、ＭＲセンサから得られる第１電動モータＭＴ１の回転角などを入力として受け取る。マイクロコンピュータ１１１は、その車速の時の運転者がステアリングに与える操舵トルク値に応じた目標電流指令値を演算する。例えば、マイクロコンピュータ１１１は車速ごとに操舵トルク値と目標電流指令値とが対応づけられている所定のテーブル（Ｔ−Ｉマップ）を参照して演算する。また、マイクロコンピュータ１１１は、シャント抵抗１４０が検出した相電流値を目標電流指令値にフィードバックを行い、第１電動モータＭＴ１がステアリングに付与すべき補助力に対応した相毎の指令電流を算出し、プリドライバ１１２に出力する。

図２を参照し、可変増幅部１５０について説明する。可変増幅部１５０は、各相回路ＣＵ／ＣＶ／ＣＷのシャント抵抗１４０の両端の電圧値を入力として受け入れる。可変増幅部１５０は、両端の電圧値に基づき各相回路ＣＵ／ＣＶ／ＣＷの電流値を検出すると共に増幅し、各相の電流検出値をマイクロコンピュータ１１１に対するフィードバックとして出力する。また、可変増幅部１５０は、異常検出部１２０が異常を検出した場合、マイクロコンピュータ１１１からゲイン設定信号を入力される。

図３を参照して、可変増幅部１５０について詳述する。可変増幅部１５０は、増幅回路Ｕ１５１、増幅回路Ｖ１５２、増幅回路Ｗ１５３、およびスイッチ制御器１５４を備える。増幅回路Ｕ１５１は、相回路ＣＵにおけるシャント抵抗１４０の両端における電圧を入力され、相回路ＣＵの電流検出値を出力する。増幅回路Ｖ１５２は、相回路ＣＶにおけるシャント抵抗１４０の両端における電圧を入力され、相回路ＣＶの電流検出値を出力する。増幅回路Ｗ１５３は、相回路ＣＷにおけるシャント抵抗１４０の両端における電圧を入力され、相回路ＣＷの電流検出値を出力する。

増幅回路Ｕ１５１は、１つのオペアンプと２つのゲイン回路を備える。１つのゲイン回路は、５ＫΩと１００ＫΩの抵抗とスイッチＳ１が直列に接続された回路であり、他のゲイン回路は、５ＫΩと５０ＫΩの抵抗とスイッチＳ２が直列に接続された回路である。スイッチＳ１が閉でスイッチＳ２が開の場合、増幅回路Ｕ１５１の増幅率は２０であり、逆にスイッチＳ１が開でスイッチＳ２が閉の場合は１０である。これらの抵抗値と増幅率は例であり、適宜システムに合わせて抵抗値と増幅率は定められる。増幅回路Ｖ１５２と増幅回路Ｗ１５３は、増幅回路Ｕ１５１と同じ構成である。

スイッチ制御器１５４は、マイクロコンピュータ１１１からのゲイン設定信号を受け入れ、そのゲイン設定信号を増幅回路Ｕ１５１、増幅回路Ｖ１５２、および増幅回路Ｗ１５３に入力する。ゲイン設定信号は、増幅回路Ｕ１５１、増幅回路Ｖ１５２、および増幅回路Ｗ１５３内のスイッチＳ１とスイッチＳ２の開閉を設定するための信号である。マイクロコンピュータ１１１は、ゲイン設定信号により、増幅回路Ｕ１５１、増幅回路Ｖ１５２、および増幅回路Ｗ１５３のスイッチＳ１を閉かつスイッチＳ２を開とする、またはスイッチＳ１を開かつスイッチＳ２を閉とするかのいずれかを設定する。すなわち、マイクロコンピュータ１１１は、ゲイン設定信号により、増幅回路Ｕ１５１、増幅回路Ｖ１５２、および増幅回路Ｗ１５３の増幅率を２０または１０に設定する。このように、可変増幅部１５０は、シャント抵抗１４０の両端の電位差を２つの異なる増幅率で増幅した電流値を電流検出値として出力する。換言すれば、可変増幅部１５０は、シャント抵抗１４０の両端の電位差を第１増幅率またはその第１増幅率より小さい第２増幅率で増幅した電流値を出力する。

第２制御システム２１０は、ステアリングのトルクと回転角を検出するトルク／アングルセンサからの信号を取得する２つのトルクセンサ信号入力回路と、第２電動モータＭＴ２（第１電動モータＭＴ１）のロータの回転軸に設けられたマグネットから得られるロータの回転角を取得する２つのＭＲセンサと、トルクセンサ信号入力回路やＭＲセンサなどの信号を取得し、第２電動モータＭＴ２の回転を制御するマイクロコンピュータ２１１と、マイクロコンピュータ２１１の制御信号からＰＷＭ信号を生成するプリドライバ２１２と、ＰＷＭ信号により第２電動モータＭＴ２を駆動するブリッジ回路２３０と、各相の電流を計測するためのシャント抵抗２４０と、シャント抵抗２４０の両端の電位差を所定の増幅率で増幅する可変増幅部２５０を備える。これらの構成要素は、上述した第１制御システム１１０における相当する構成要素と同じなので、説明を省略する。

制御装置１における第１制御システム１１０と第２制御システム２１０は、系統の異なる２巻線に流す電流を制御することにより１個のロータから出力される駆動力を分担する。この分担する割合は、通常（正常時）等しく、第１制御システム１１０：第２制御システム２１０＝５０：５０である（第１割合）。なお、後述するように、分担割合は、異常検出部１２０の検出結果に応じて変更される。第１制御システム１１０と第２制御システム２１０は、それぞれ、この分担割合を用いて演算される自己が分担する駆動力を出力するための電流を第１電動モータＭＴ１と第２電動モータＭＴ２に供給する。

図４を参照して、制御装置１の制御フローを説明する。この制御フローは、第１制御システム１１０と第２制御システム２１０の両方において実行される。以下では、第１制御システム１１０が実行する例として説明する。マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ１００において、車両のイグニッションがオンにされたなどのタイミングで第１制御システム１１０を初期設定する。マイクロコンピュータ１１１は、この初期設定により、可変増幅部１５０に対してスイッチＳ１を閉、スイッチＳ２を開にするゲイン設定信号を出力する。これにより、増幅回路Ｕ１５１、増幅回路Ｖ１５２、増幅回路Ｗ１５３の増幅率は２０に設定される。

マイクロコンピュータ１１１の異常検出部１２０は、Ｓ１０２において、自己のシステムである第１制御システム１１０に故障が発生しているか否かの診断を行う。異常検出部１２０は、上述したように、系統１システム１００に関連するトルクセンサ信号入力回路などからの情報に基づき故障の有無を診断する。異常検出部１２０は、Ｓ１０４において、マイクロコンピュータ２１１を介して他のシステムである第２制御システム２１０に故障が発生しているか否かについての状態を読み込む。

マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ１０６において、自己のシステムである第１制御システム１１０に異常があることを検出した場合、以下のステップを実行せず終了する。すなわち、マイクロコンピュータ１１１は、自己のシステムに異常がある場合には、系統１システム１００の第１電動モータＭＴ１の制御を行わない。マイクロコンピュータ１１１は、他のシステムとの所定の分担割合を用いて演算される自己のシステムが分担する駆動力を出力するための電流を第１電動モータＭＴ１に供給するところ、異常検出部１２０が自己のシステムの異常を検出する場合、分担割合をゼロとする。

一方、マイクロコンピュータ１１１は、自己のシステムに異常がないことを検出した場合であって、Ｓ１０８において他のシステムに異常があることを検出しなかった場合、Ｓ１１０において、系統１システム１００の第１電動モータＭＴ１の制御演算を行い、プリドライバ１１２とブリッジ回路１３０を通じて第１電動モータＭＴ１を駆動する。すなわち、第１制御システム１１０および第２制御システム２１０の両方において異常を検出しない場合（正常時）、両システムは予め定められた分担割合（第１割合）で各電動モータを駆動し、初期設定された増幅率で各電動モータを駆動するための電流を検出する。

マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ１０８において他のシステムである第２制御システム２１０に異常があることを検出した場合、Ｓ２００において、増幅率の変更を行う。具体的には、マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ２０２において、自己のシステムである第１制御システム１１０のブリッジ回路１３０の各相に流れる電流を検出するためのシャント抵抗１４０両端の電位差の増幅率を２０から１０に設定する。マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ２０４において、可変増幅部１５０に対してスイッチＳ１を開、スイッチＳ２を閉にするゲイン設定信号を出力する。

このように、異常検出部１２０が自己のシステムである第１制御システム１１０の異常を検出せず、かつ他のシステムである第２制御システム２１０の状態が異常であることを検出しない場合、可変増幅部１５０は初期設定される所定の増幅率（第１増幅率）を用いて電位差を増幅する。また、異常検出部１２０が自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出する場合、異常を検出しないシステムの可変増幅部１５０は初期設定された所定の増幅率より小さい増幅率（第２増幅率）を用いて電位差を増幅する。これによれば、他のシステムの状態の異常を検出した場合には異常を検出しないシステムでは正常時より小さい増幅率を用いて電位差を増幅することにより、正常時には検出の精度を維持しつつ、異常時には増幅回路のダイナミックレンジを広くすることができる。

増幅率を正常時より小さい増幅率に変更した後、マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ３００において、系統１システム１００の第１電動モータＭＴ１の出力を増加させるようにモード（出力増加モード）を変更する。出力増加モードは、マイクロコンピュータ１１１がプリドライバ１１２に出力する相毎の指令電流を全相で一律割合増加させるモードである。これにより、第１電動モータＭＴ１がステアリングに付与すべき補助力が増加する。出力増加モードは、たとえば、指令電流の増幅やＴ−Ｉマップ（トルク−電流マップ）を切り替えることにより可能となる。

出力増加モードになった後、マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ１１０において、系統１システム１００の第１電動モータＭＴ１の制御演算を行い、プリドライバ１１２とブリッジ回路１３０を通じて第１電動モータＭＴ１を駆動する。すなわち、たとえば第２制御システム２１０で異常が発生したことを検出した場合、第１制御システム１１０は、第１電動モータＭＴ１を出力増加モードで駆動し、変更された増幅率で第１電動モータＭＴ１を駆動するための電流を検出する。これが、イグニッションスイッチがオフされるまで繰り返される（Ｓ１１２）。

制御装置１では、通常、第１電動モータＭＴ１／第２電動モータＭＴ２の定格に対してある程度のマージンを以って制御している。たとえば、第１電動モータＭＴ１／第２電動モータＭＴ２の定格が７０Ａであるとすると、制御装置１は、正常時は５０Ａまでの電流で制御している。冗長系を有した制御装置１において、第２制御システム２１０で異常が発生し第２電動モータＭＴ２の出力がなくなった場合、第１電動モータＭＴ１と第２電動モータＭＴ２がステアリングに付与すべき補助力が半分になってしまうが、正常に機能する第１制御システム１１０の第１電動モータＭＴ１は、たとえば定格限界の７０Ａ／５０Ａ＝１．４倍の電流を供給されて、ステアリングに付与すべき補助力を増加させることができる。

このように、制御装置１においては、第２制御システム２１０に異常が発生しても、正常な第１制御システム１１０は、自己が分担する駆動力を出力するための分担割合を、第２制御システム２１０の分担割合の少なくとも一部を正常時の分担割合に加算したものとすることで、ステアリングに付与すべき補助力を増加し運転者の負担を軽くすることができると共に、分担量を増加させた場合でも、正常時より小さい増幅率で相電流を増幅することで増幅回路が飽和することを回避することができる。

正常に機能する第１制御システムの第１電動モータが定格の７０Ａ近傍で駆動されること続けると、発熱により高温になるような場合がある。その場合には、本来必要とさされる電流値よりも小さい値を上限とする制御をしても良い。その電流値の上限に適した第３増幅率を可変増幅部１５０に設定する。あるいは、上限値を時間の経過と共に徐々に下げて、所定時間後には第１負担割合に戻すようにしても良い。この場合には、増幅率も徐々に低減させる。こうすれば、システムの異常発生時に、急にステアリングへの補助力が半分に低下することによって、運転者が運転ミスするリスクを下げ、運転者にシステムの異常を気付かせることができる。

上述したことは、制御装置１を制御する制御方法でもある。この制御方法は、車両の操舵機構（負荷）を駆動するための駆動力を分担して出力する第１電動モータＭＴ１と第２電動モータＭＴ２と、第１電動モータＭＴ１を制御する第１制御システム１１０と第２電動モータＭＴ２を制御する第２制御システム２１０とを有する制御装置１を制御する方法であって、自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出しない場合、両システムは電動モータへの駆動力を出力するための電流の所定位置における電位差を所定の増幅率（第１増幅率）を用いて増幅し、自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出する場合、異常を検出しないシステムでは所定の増幅率より小さい増幅率（第２増幅率）を用いて電位差を増幅する制御方法である。

これによれば、他のシステムの状態の異常を検出した場合には異常を検出しないシステムでは正常時より小さい増幅率を用いて電位差を増幅することにより、正常時には検出の精度を維持しつつ、異常時には増幅回路が飽和せず、ダイナミックレンジを広くすることができる制御方法を提供することができる。

なお、本発明は、例示した実施例に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。

１ 制御装置
１００ 系統１システム
１１０ 第１制御システム
１１１ マイクロコンピュータ（制御部）
１１２ プリドライバ
１２０ 異常検出部
１３０ ブリッジ回路
１４０ シャント抵抗
１５０ 可変増幅部
１５１〜１５３ 増幅回路
１５４ スイッチ制御器
２００ 系統２システム
２１０ 第２制御システム
２１１ マイクロコンピュータ（制御部）
２１２ プリドライバ
２２０ 異常検出部
２３０ ブリッジ回路
２４０ シャント抵抗
２５０ 可変増幅部
ＭＴ１ 第１電動モータ
ＭＴ２ 第２電動モータ

Claims (7)

1. 負荷を駆動するための駆動力を分担して出力する第１電動モータと第２電動モータと、前記第１電動モータを制御する第１制御システムと前記第２電動モータを制御する第２制御システムとを有する制御装置であって、
   前記第１制御システムと前記第２制御システムは、それぞれ、
   自己のシステムの異常を検出すると共に他のシステムの状態を検出する異常検出部と、
   前記駆動力を出力するための電流を前記電動モータに供給する制御部と、
   前記電流を計測するためのシャント抵抗と、
   前記シャント抵抗の両端の電位差を第１増幅率または該第１増幅率より小さい第２増幅率で増幅する可変増幅部と、
   を備え、
   前記異常検出部が自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出しない場合、前記可変増幅部は前記第１増幅率を用いて前記電位差を増幅し、
   前記異常検出部が自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出する場合、前記可変増幅部は前記第２増幅率を用いて前記電位差を増幅する、
   制御装置。
2. 前記第１制御システムと前記第２制御システムは、それぞれにおいて、
   前記制御部は、前記異常検出部の検出結果に応じて変更される分担割合を用いて演算される自己が分担する駆動力を出力するための電流を前記電動モータに供給し、
   前記異常検出部が自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出しない場合、前記分担割合を所定の第１割合とするとともに、前記可変増幅部は前記第１増幅率を用いて前記電位差を増幅し、
   前記異常検出部が自己のシステムの異常を検出する場合、前記分担割合をゼロとし、
   前記異常検出部が自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出する場合、前記分担割合は、他のシステムの前記分担割合の少なくとも一部を前記第１割合に加算したものとするとともに、前記可変増幅部は前記第２増幅率を用いて前記電位差を増幅することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第１割合は、５０％であることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 前記第１制御システムと前記第２制御システムは、それぞれにおいて、
   前記異常検出部が自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出した場合において、前記制御部が他のシステムの前記分担割合の少なくとも一部を前記第１割合に加算したものを用いて演算される電流を前記電動モータに供給することを継続した後、前記分担割合は前記第１割合から減算したものとするとともに、前記可変増幅部は、該減算した割合の電流値に対応する前記第１増幅率より大きい第３増幅率を用いて前記電位差を増幅することを特徴とする請求項２または３に記載の制御装置。
5. 前記第１制御システムと前記第２制御システムは、それぞれにおいて、
   前記異常検出部が自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出した場合において、前記制御部が他のシステムの前記分担割合の少なくとも一部を前記第１割合に加算したものを用いて演算される電流を前記電動モータに供給することを継続した後、所定時間後に前記分担割合を前記第１割合にするとともに、前記可変増幅部は、所定時間後に前記第１増幅率を用いて前記電位差を増幅することを特徴とする請求項２または３に記載の制御装置。
6. 前記負荷は、車両の操舵機構であり、
   電動パワーステアリング制御装置であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の制御装置。
7. 負荷を駆動するための駆動力を分担して出力する第１電動モータと第２電動モータと、前記第１電動モータを制御する第１制御システムと前記第２電動モータを制御する第２制御システムとを有する制御装置を制御する方法であって、
   自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出しない場合、前記電動モータへの駆動力を出力するための電流の所定位置における電位差を第１増幅率を用いて増幅し、
   自己のシステムの異常を検出せず、かつ他のシステムの状態が異常であることを検出する場合、異常を検出しないシステムでは前記第１増幅率より小さい第２増幅率を用いて前記電位差を増幅する、
   制御方法。

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