JP2021100839A - Electric power steering control device and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動パワーステアリング制御装置および制御方法に関し、特に冗長系を有する電動パワーステアリング制御装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to an electric power steering control device and a control method, and more particularly to an electric power steering control device having a redundant system and a control method thereof.
従来から、冗長系を有し、異常が生じても制御を継続する電動パワーステアリング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、2重系に構成された二つの制御ユニットは夫々CPUを有し、夫々のCPUは互いに相手方の制御ユニットの入力情報を入手し、正常時には夫々が独立に電動モータを駆動し、入力情報に関連する異常を検知したときは、相手側の制御ユニットの入力情報を利用してモータ駆動を継続し、入力情報以外の情報に関連する異常を検知したときは、その異常の内容に応じて異常が発生した制御ユニットは駆動を継続し又は駆動を停止するよう電動モータを制御し、正常側の制御ユニットは少なくとも通常通り駆動を継続するように電動モータを制御するように構成されている。
Conventionally, there has been known a technique relating to an electric power steering control device having a redundant system and continuing control even if an abnormality occurs. For example, in
この従来技術では、一方のCPUが、自身が属する制御ユニットに於ける入力情報に関連する異常を検知したときは、そのCPUは、自身が属しない制御ユニットに於ける入力情報を用いて制御量を演算し、その演算した制御量に基づく制御指令を、自身が属する制御ユニットに於ける駆動回路に与えるように構成されている。しかし、このような構成だと、正常時から異常時に切り替わる際に、電動モータの駆動制御の基礎となる入力情報が自身側の入力情報から相手側の入力情報に突然切り替わることになる。操舵トルク等の入力情報を出力するセンサは、仕様上同一であっても僅かな個体差がある場合がある。この様な場合に、突然自身側のセンサが出力した入力情報から相手側のセンサが出力した入力情報に切り替わると、入力情報に不連続が生じ、その入力情報を用いて演算した電動モータに対する制御指令も不連続となるため、運転者に違和感や不快感を与える可能性がある。 In this prior art, when one CPU detects an abnormality related to the input information in the control unit to which it belongs, the CPU uses the input information in the control unit to which it does not belong to control the amount. Is calculated, and a control command based on the calculated control amount is given to the drive circuit in the control unit to which the control unit belongs. However, with such a configuration, when switching from a normal state to an abnormal time, the input information that is the basis of the drive control of the electric motor is suddenly switched from the input information on the own side to the input information on the other side. Sensors that output input information such as steering torque may have slight individual differences even if they are the same in terms of specifications. In such a case, if the input information output by the sensor on the own side is suddenly switched to the input information output by the sensor on the other side, the input information becomes discontinuous, and the control for the electric motor calculated using the input information is performed. Since the commands are also discontinuous, it may cause discomfort or discomfort to the driver.
本発明は、かかる事情を鑑みて考案されたものであり、冗長化されたシステムにおいて、一方のシステムの入力情報に異常を検出し、他方のシステムの入力情報に切り替えて電動モータの駆動を継続する場合でも、切り替え時に不連続的な変化が生じることを低減する電動パワーステアリング制御装置および制御方法を提供するものである。 The present invention has been devised in view of such circumstances. In a redundant system, an abnormality is detected in the input information of one system, and the input information of the other system is switched to continue driving the electric motor. Provided are an electric power steering control device and a control method for reducing a discontinuous change at the time of switching.
上記課題を解決するために、車両の操舵機構を駆動するための駆動力を出力するn個の電動モータと、n個の電動モータをそれぞれ制御するn個の制御システムとを有する電動パワーステアリング制御装置であって、制御システムは、それぞれ、自己のシステムに対応して設けられる所定の検出対象の状態情報を検出するセンサからの出力値を入力され、センサの信頼度を算出する信頼度算出部と、自己のシステムにおける信頼度およびセンサとの出力値と、他のシステムから受信する他のシステムにおける信頼度および他のシステムにおけるセンサの出力値とに基づいて重み付けして平均化した制御信号を出力する加重平均処理部と、制御信号に基づき、電動モータを駆動するための駆動信号を生成するモータ制御部と、を備える電動パワーステアリング制御装置が提供される。
これによれば、正常時から自己のシステムおよび他のシステムの状態情報の入力を受け付けて、自己のシステムの状態情報と他のシステムの状態情報を重み付けして平均化した制御信号を出力することで、切り替え時の不連続的な変化を低減する電動パワーステアリング制御装置を提供することができる。
In order to solve the above problems, electric power steering control having n electric motors that output driving force for driving the steering mechanism of the vehicle and n control systems that control each of the n electric motors. Each of the control systems is a device, and each control system is a reliability calculation unit that calculates the reliability of the sensor by inputting an output value from a sensor that detects the state information of a predetermined detection target provided corresponding to its own system. And the control signal weighted and averaged based on the reliability in the own system and the output value with the sensor, the reliability in the other system received from the other system, and the output value of the sensor in the other system. An electric power steering control device including a weighted averaging processing unit for output and a motor control unit for generating a drive signal for driving an electric motor based on a control signal is provided.
According to this, the input of the state information of the own system and other systems is accepted from the normal time, and the control signal obtained by weighting and averaging the state information of the own system and the state information of the other system is output. Therefore, it is possible to provide an electric power steering control device that reduces discontinuous changes at the time of switching.
さらに、n個の電動モータは、第1電動モータと第2電動モータから構成され、n個の制御システムは、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制御システムから構成され、センサは、主センサと副センサから構成され、信頼度算出部は、自己のシステムに対応して設けられる所定の検出対象の同一の状態情報を検出する主センサおよび副センサからの出力値を入力され、主センサの出力値と副センサの出力値の差分に基づいて主センサの信頼度を算出し、加重平均処理部は、自己のシステムにおける信頼度および主センサと副センサの一方または両方の出力値と、他のシステムから受信する他のシステムにおける信頼度および主センサと副センサの一方または両方の出力値とに基づいて重み付けして平均化した制御信号を出力することを特徴としてもよい。
これによれば、2系統に冗長化されたシステムにおいて切り替え時の不連続的な変化を低減することができる。
Further, the n electric motors are composed of the first electric motor and the second electric motor, and the n control systems control the first electric motor and the second electric motor. It is composed of a control system, the sensor is composed of a main sensor and a sub sensor, and the reliability calculation unit is a main sensor and a sub sensor that detect the same state information of a predetermined detection target provided corresponding to the own system. The output value from is input, and the reliability of the main sensor is calculated based on the difference between the output value of the main sensor and the output value of the sub sensor. Outputs a weighted and averaged control signal based on the output of one or both of the sensors, the reliability of the other system received from the other system, and the output of one or both of the primary and secondary sensors. It may be characterized by that.
According to this, it is possible to reduce the discontinuous change at the time of switching in the system redundant in two systems.
さらに、信頼度は、主センサの出力値と副センサの出力値の差分と所定の異常判定閾値との差であることを特徴としてもよい。
これによれば、冗長化された2つのセンサからの出力値の差分と所定の閾値との差を信頼度として平均化することで、信頼性の高い切り替えを行うことができる。
Further, the reliability may be characterized by being the difference between the output value of the main sensor and the output value of the sub sensor and the difference between the predetermined abnormality determination threshold value.
According to this, by averaging the difference between the output values from the two redundant sensors and the difference between the predetermined threshold values as the reliability, it is possible to perform switching with high reliability.
さらに、信頼度算出部は、主センサの出力値と副センサの出力値の差分が所定の異常判定閾値より大きい場合、自己のシステムの信頼度をゼロにして他のシステムに出力することを特徴としてもよい。
これによれば、他のシステムにおける冗長化された2つのセンサからの出力値の差分が所定の閾値より大きい場合、他のシステムの信頼度をゼロにして平均化し、実質的に異常が生じたシステムのセンサの出力値を使用せずに、正常なシステムの出力値を用いて電動モータの駆動を継続することができる。
Further, the reliability calculation unit is characterized in that when the difference between the output value of the main sensor and the output value of the sub sensor is larger than the predetermined abnormality determination threshold value, the reliability of its own system is set to zero and output to another system. May be.
According to this, when the difference between the output values from the two redundant sensors in the other system is larger than the predetermined threshold value, the reliability of the other system is set to zero and averaged, resulting in a substantial abnormality. Instead of using the output value of the system sensor, the drive of the electric motor can be continued using the output value of the normal system.
上記課題を解決するために、車両の操舵機構を駆動するための駆動力を出力するn個の電動モータと、n個の電動モータをそれぞれ制御するn個の制御システムとを有する電動パワーステアリング制御装置の制御方法であって、それぞれのシステムにおいて、自己のシステムに対応して設けられる所定の検出対象の状態情報を検出するセンサからの出力値の入力を受け付け、センサの信頼度を算出し、自己のシステムにおける信頼度およびセンサの出力値と、他のシステムから受信する他のシステムにおける信頼度および他のシステムにおけるセンサの出力値とに基づいて重み付けして平均化した制御信号を出力し、制御信号に基づき、電動モータを駆動するための駆動信号を生成する制御方法が提供される。
これによれば、正常時から自己のシステムおよび他のシステムの状態情報の入力を受け付けて、自己のシステムの状態情報と他のシステムの状態情報を重み付けして平均化した制御信号を出力することで、切り替え時の不連続的な変化を低減する制御方法を提供することができる。
In order to solve the above problems, electric power steering control having n electric motors that output driving force for driving the steering mechanism of the vehicle and n control systems that control each of the n electric motors. It is a control method of the device, and each system accepts the input of the output value from the sensor that detects the state information of the predetermined detection target provided corresponding to the own system, calculates the reliability of the sensor, and calculates the reliability of the sensor. It outputs a control signal weighted and averaged based on the reliability and the output value of the sensor in the own system and the reliability in the other system and the output value of the sensor in the other system received from the other system. A control method for generating a drive signal for driving an electric motor based on the control signal is provided.
According to this, the input of the state information of the own system and other systems is accepted from the normal time, and the control signal obtained by weighting and averaging the state information of the own system and the state information of the other system is output. Therefore, it is possible to provide a control method for reducing discontinuous changes at the time of switching.
以上説明したように、本発明によれば、冗長化されたシステムにおいて、一方のシステムの入力情報に異常を検出し、他方のシステムの入力情報に切り替えて電動モータの駆動を継続する場合でも、切り替え時に不連続的な変化が生じることを低減する制御装置および制御方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, in a redundant system, even when an abnormality is detected in the input information of one system and the input information of the other system is switched to continue driving the electric motor. It is possible to provide a control device and a control method that reduce the occurrence of discontinuous changes during switching.
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。 Hereinafter, examples according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<第一実施例>
図1を参照し、本実施例における電動パワーステアリング制御装置1を説明する。電動パワーステアリング制御装置1は、車両の操舵機構に含まれるEPS(Electric Power Steering)ギヤを駆動する電動モータと、その電動モータを制御する第1系統100および第2系統200から構成される。この電動モータは、1個のロータに2巻線を備え、2系統に冗長化された3相電動モータであり、本明細書では、2系統を区別して説明する場合、第1電動モータMT1と第2電動モータMT2と呼ぶ。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、車両の操舵機構を駆動するための駆動力を分担して出力する。なお、本明細書では、2系統に冗長化された電動モータを例に説明するが、2系統であることに限定されず、n個(n≧2)の系統に冗長化されていてもよい。
<First Example>
The electric power
電動パワーステアリング制御装置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。電動パワーステアリング制御装置1は、第1電動モータMT1に対する第1系統100に対応した第1制御システム110と、第2電動モータMT2に対する第2系統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、バッテリ(図示せず)から電力を供給され、主トルクセンサ/副トルクセンサからステアリングに付加されるトルク値を、主操舵角センサ/副操舵角センサからステアリングの舵角を、主MRセンサ/副MRセンサから第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。なお、MRセンサとは、磁気抵抗(Magnetic Resistance)センサである。第1制御システム110および第2制御システム210は、これらのセンサが検出した信号に基づき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電動モータMT1および第2電動モータMT2の駆動力は、車両の運転者がステアリングを操舵する力を補助する。
The electric power
第1制御システム110は、これらのセンサの信号を取得し、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の制御信号に基づき、第1電動モータMT1を駆動するための駆動信号を生成するモータ制御部120と、マイクロコンピュータ111とモータ制御部120に電源を供給する電源部130と、を備える。モータ制御部120は、マイクロコンピュータ111の制御信号からPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成するプリドライバ121と、PWM信号により第1電動モータMT1を回転駆動する駆動力を出力するため電流を供給するインバータ回路122とを備える。
The
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は、主トルクセンサと副トルクセンサの2つのセンサから構成され冗長化されている。同様に、ステアリングの舵角を検出する操舵角センサは、主操舵角センサと副操舵角センサの2つのセンサから構成され冗長化されている。第1電動モータMT1のロータの回転角を検出するMRセンサは、主MRセンサと副MRセンサの2つのセンサから構成され冗長化されている。これらの冗長化されている主センサおよび副センサからの出力値は、異常がなければ所定の検出対象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。なお、所定の検出対象とは、操舵機構のステアリングのトルクや操舵角、電動モータのロータの回転角などを言う。 The torque sensor that detects the steering torque, which is important information for electric power steering, is composed of two sensors, a main torque sensor and a sub torque sensor, and is redundant. Similarly, the steering angle sensor that detects the steering angle of the steering is composed of two sensors, a main steering angle sensor and a sub-steering angle sensor, and is redundant. The MR sensor that detects the rotation angle of the rotor of the first electric motor MT1 is composed of two sensors, a main MR sensor and a sub MR sensor, and is redundant. The output values from these redundant main sensors and sub-sensors are designed to be the same because the same state information of a predetermined detection target is detected if there is no abnormality. The predetermined detection target refers to the steering torque and steering angle of the steering mechanism, the rotation angle of the rotor of the electric motor, and the like.
第1制御システム110は、第2系統200の主トルクセンサが検出した操舵トルク信号も取得する。本図では、第1制御システム110は、第2系統200の主トルクセンサのみから操舵トルク信号を取得するが、これに限定されず、第2系統200の副トルクセンサからも操舵トルク信号を取得してもよい。その場合、第1制御システム110は、主トルクセンサと副トルクセンサの操舵トルク信号からトルク値の平均値を算出してもよい。また、本図では、第1制御システム110は、第2系統200の主トルクセンサのみから操舵トルク信号を取得するが、主操舵角センサ/副操舵角センサ、主MRセンサ/副MRセンサなどの他のセンサから検出信号を取得してもよい。この場合、第1制御システム110は、これらのセンサが検出する操舵角や回転角に基づき、後述する信頼度算出部113や加重平均処理部114が行う処理を行ってもよい。
The
マイクロコンピュータ111は、第1制御システム110を全体的に制御することに加え、モータ制御部120に対して制御信号を生成する制御信号処理部112を備える。制御信号処理部112は、信頼度算出部113と加重平均処理部114を有する。信頼度算出部113は、自己のシステムの主トルクセンサおよび副トルクセンサからの操舵トルク信号を取得し、その操舵トルク信号から得られる主トルクセンサの出力値S1mと副トルクセンサの出力値S1sの差分の絶対値に基づき、主トルクセンサの信頼度R1を算出する。この場合、信頼度R1は、差分の絶対値が小さいほど信頼度が高くなるように設定し、ゼロと1の間の値を取るように正規化することが望ましい。
In addition to controlling the
なお、信頼度R1は、センサの正常の度合いを示すものである。信頼度R1は、たとえば、正常時には1、センサに大きな異常が発生した場合にはゼロを示すような値が好ましい。信頼度R1の算出方法はいくつか考えられる。たとえば、信頼度R1は、(式1)に示すように、主トルクセンサの出力値S1mと副トルクセンサの出力値S1sの差分の大きさ(絶対値)に応じたものと定義できる。(式1)では、差分の大きさ(|S1m−S1s|)と所定の異常判定閾値THとの比を1からマイナスすることで、2つのトルクセンサの出力値の差分を用いて、正常時には1、センサの続行不可能な異常時にはゼロを示し、その間の中間的な値として主トルクセンサの正常の度合いを示す。なお、差分の大きさが異常判定閾値THより大きくなった場合は、R1をゼロとする。例として、異常判定閾値THが0.2ボルトとする場合、差分の絶対値がゼロである正常時は、信頼度R1は1となり、差分の絶対値が0.1である異常が発生した場合信頼度R1は0.5となり、差分の絶対値が異常判定閾値THと同じ値の0.2である場合信頼度R1はゼロとなり、差分の絶対値が異常判定閾値THを超える場合信頼度R1はゼロとなる。ただし、信頼度R1の算出方法は、上記の例では差分の大きさと信頼度R1は線形として説明したが、これに限定されず、非線形の関数を用いて算出してもよい。
R1=1−|S1m−S1s|/TH ・・・(式1)
The reliability R1 indicates the degree of normality of the sensor. The reliability R1 is preferably a value that indicates 1, for example, when it is normal, and zero when a major abnormality occurs in the sensor. There are several possible methods for calculating the reliability R1. For example, the reliability R1 can be defined as corresponding to the magnitude (absolute value) of the difference between the output value S1m of the main torque sensor and the output value S1s of the sub torque sensor, as shown in (Equation 1). In (Equation 1), by subtracting the ratio between the magnitude of the difference (| S1m-S1s |) and the predetermined abnormality determination threshold value TH from 1, the difference between the output values of the two torque sensors is used, and at normal times. 1. When the sensor cannot continue, it shows zero, and the degree of normality of the main torque sensor is shown as an intermediate value between them. When the magnitude of the difference becomes larger than the abnormality determination threshold value TH, R1 is set to zero. As an example, when the abnormality judgment threshold TH is 0.2 volt, the reliability R1 is 1 and the absolute value of the difference is 0.1 when the absolute value of the difference is zero. The reliability R1 is 0.5, and when the absolute value of the difference is 0.2, which is the same value as the abnormality judgment threshold TH, the reliability R1 becomes zero, and when the absolute value of the difference exceeds the abnormality judgment threshold TH, the reliability R1 Is zero. However, the method of calculating the reliability R1 is not limited to this, although the magnitude of the difference and the reliability R1 have been described as linear in the above example, and may be calculated using a non-linear function.
R1 = 1- | S1m-S1s | / TH ... (Equation 1)
加重平均処理部114は、自己のシステムの信頼度算出部113が算出した信頼度R1および自己のシステムの主トルクセンサの出力値S1mと、他のシステムである第2制御システム210から受信する第2制御システム210の信頼度算出部213が算出した信頼度R2と、第2制御システム210の主トルクセンサの出力値S2mとに基づいて制御信号を出力する。加重平均処理部114は、出力値S1mおよび出力値S2mを、自己の信頼度R1および信頼度R2で重み付けして平均化した(式2)のように算出した加重平均値WAを用いて、制御信号を出力する。このように、中間的な値を取れる自己のシステムの信頼度R1と他のシステムの信頼度R2を用いて自己のシステムのセンサの出力値と他のシステムの出力値を加重平均することで、実質的に異常が生じたシステムのセンサの出力値を使用せずに、正常なシステムの出力値を用いて電動モータの駆動を継続することができる。
WA=(R1*S1m+R2*S2m)/(R1+R2) ・・・(式2)
The weighted
WA = (R1 * S1m + R2 * S2m) / (R1 + R2) ... (Equation 2)
第1電動モータMT1の各相U/V/Wの制御信号CS(U、V、W)は、自己のシステムの検出情報だけで生成する場合、(式3)のようにたとえば主トルクセンサで検出した操舵トルク信号に基づき生成される。しかし、本発明における制御信号CS(U、V、W)は、(式4)のように算出される。マイクロコンピュータ111は、これらのセンサから得られた信号に基づき、インバータ回路122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デューティ値を算出する。プリドライバ121は、そのPWMデューティ値に基づき、インバータ回路122を駆動するためのPWM信号を出力する。インバータ回路122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を回転駆動する。
CS(U、V、W)=F(S1m) ・・・(式3)
CS(U、V、W)=F(WA) ・・・(式4)
When the control signal CS (U, V, W) of each phase U / V / W of the first electric motor MT1 is generated only by the detection information of its own system, for example, in the main torque sensor as in (Equation 3). It is generated based on the detected steering torque signal. However, the control signal CS (U, V, W) in the present invention is calculated as in (Equation 4). The microcomputer 111 calculates the PWM duty value for turning on / off the semiconductor element provided in each phase circuit of the
CS (U, V, W) = F (S1m) ... (Equation 3)
CS (U, V, W) = F (WA) ... (Equation 4)
このように、自己のシステムは他のシステムの情報を必要とするため、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。マイクロコンピュータ111は、マイクロコンピュータ211から第2制御システム210の信頼度R2を取り込むと共に自己のシステムの信頼度R1をマイクロコンピュータ211に出力する。各種センサの信号は、本図のように他のシステムのセンサから直接取り込んでもよいし、マイクロコンピュータ経由で取り込んでもよい。
In this way, since the own system needs the information of other systems, the microcomputer 111 of the
第2制御システム210は、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の制御信号に基づき、第2電動モータMT2を駆動するための駆動信号を生成するモータ制御部220と、マイクロコンピュータ211とモータ制御部220に電源を供給する電源部230と、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。
The
図2を参照して、電動パワーステアリング制御装置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を初期設定と初期診断を行う。マイクロコンピュータ111は、初期設定により各センサの出力値や制御パラメータなどをリセットし、初期診断により各センサが正しく機能しているかを診断する。
The control flow of the electric power
マイクロコンピュータ111は、S200において、自己のシステムの各センサの出力値、および、他のシステムの各センサの出力値やマイクロコンピュータ211から他のシステムに関する情報を取り込むと共に、他のシステムへ自己のシステムの情報を出力する。より具体的には、マイクロコンピュータ111は、S202において、自己のシステムの主トルクセンサと副トルクセンサの出力値を取り込む。マイクロコンピュータ111は、S204において、制御パラメータを生成する。制御パラメータは、たとえば、主トルクセンサの出力値のみを抽出して生成する場合にはS1mとなり、主トルクセンサと副トルクセンサの出力値の平均値を生成する場合には(S1m+S1s)/2としてもよい。生成した制御パラメータは、相手方の第2系統200に送信される。マイクロコンピュータ111は、S206において、生成された制御パラメータが正常なものであるか否かの診断を実施する。この診断は、たとえば、主トルクセンサと副トルクセンサの出力値の間に相関性があるか否かにより行う。
In S200, the microcomputer 111 takes in the output value of each sensor of its own system, the output value of each sensor of the other system, and the information about the other system from the microcomputer 211, and transfers the own system to the other system. Information is output. More specifically, the microcomputer 111 captures the output values of the main torque sensor and the sub torque sensor of its own system in S202. The microcomputer 111 generates a control parameter in S204. The control parameter is, for example, S1m when only the output value of the main torque sensor is extracted and generated, and (S1m + S1s) / 2 when the average value of the output values of the main torque sensor and the sub torque sensor is generated. May be good. The generated control parameter is transmitted to the other party's
信頼度算出部113は、S208において、自己のシステムの信頼度R1(信頼性パラメータ)を生成する。信頼度R1の算出方法について、図3Aと図3Bを参照して説明する。図3Aの上段のグラフは、第1系統100における異常が発生した主トルクセンサの出力値S1mおよび副トルクセンサの出力値S1sを示す。主トルクセンサは、時間t1から出力値S1mが徐々に減少し始め、時間t3には出力値S1mがゼロになっている。副トルクセンサは正常のままであり、その出力値S1sは一定している。図3Aの中段のグラフは、上段のグラフのように出力値S1mと出力値S1sが変化した場合の差分の大きさの絶対値(|S1m−S1s|)を示す。時間t1までは出力値S1mと出力値S1sは同じ値だったので、差分の大きさはゼロであるが、時間t1から出力値S1mが減少し時間t3にゼロになるため、差分の大きさは、時間t1から上昇し始め時間t3で一定となる。なお、差分の大きさは、異常判定閾値THを時間t2で超える。図3Aの下段のグラフは、(式1)により算出した信頼度R1を示す。信頼度R1は、時間t1までは正常なので1であるが、時間t1以降減少し始め、差分の大きさが異常判定閾値THを超える時間t2でゼロとなる。
The reliability calculation unit 113 generates the reliability R1 (reliability parameter) of its own system in S208. The calculation method of the reliability R1 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. The upper graph of FIG. 3A shows the output value S1m of the main torque sensor and the output value S1s of the sub torque sensor in which the abnormality occurred in the
図3Bの上段のグラフは、第2系統200におけるいずれも正常な主トルクセンサの出力値S2mおよび副トルクセンサの出力値S2sを示す。出力値S2mと出力値S2sは、同じ値を示している。図3Bの中段のグラフは、上段のグラフのように出力値S2mと出力値S2sが変化した場合の差分の大きさがゼロであり、異常判定閾値THを下回っていることを示している。図3Bの下段のグラフは、(式1)により算出した信頼度R2を示しており、いずれも正常なので第2系統200の主トルクセンサの信頼度R2は最も正常の度合いが高いことを示す1である。このような信頼度R1と信頼度R2に基づいて算出される加重平均値WAは、両システムとも正常な時間t1辺りまでは信頼度R1と信頼度R2は等しいため実質的に両者の単純平均値であり、時間t2以降は信頼度R1がゼロのため実質的に第2系統200の主トルクセンサの出力値S2mであり、時間t1から時間t2の間はその移行期間として徐々に両者の重み付けが変化することになる。これにより、加重平均値WAを用いて生成される制御信号の変動は、異常が起こる前後において大きな変化を生じない。
The upper graph of FIG. 3B shows the output value S2m of the main torque sensor and the output value S2s of the sub torque sensor, both of which are normal in the
上述したような加重平均値WAを用いない場合、第1系統100では差分(|S1m−S1s|)が異常判定閾値THを越えているので、主トルクセンサの出力値S1mは、正常と考えられる第2系統200の主トルクセンサの出力値S2mに比べて、TH分は違っている。そうすると、第1系統100では、制御に用いるセンサ値は、S1mからS2mに切り替えられるので、第1制御システム110が用いるセンサ値はTH分だけ急変することになる。そうすると、制御信号には、瞬間的ではあるが大きな変動が発生し、これによりステアリングを操作する運転者にとっては違和感や不快感を感じることになる
When the weighted average value WA as described above is not used, the difference (| S1m-S1s |) exceeds the abnormality determination threshold TH in the
加重平均値WAを用いる場合、第1系統100では、差分(|S1m−S1s|)が異常判定閾値THを越えているので、主トルクセンサの出力値S1mは、正常と考えられる第2系統200の主トルクセンサの出力値S2mに比べて、TH分は違っている。第1制御システム110が制御に用いていたセンサ値は、(R1*S1m+R2*S2m)/(R1+R2)である。第2系統200は正常であるとすると、R2は1だから、代入すると、以下のようになる
(R1*S1m+R2*S2m)/(R1+R2)=
(R1*S1m+S2m)/(R1+1) ・・・ A
異常後は、R1=ゼロとなる。また第2系統200は正常とすると、R2は1であるから、以下のようになる。
(R1*S1m+R2*S2m)/(R1+R2)=S2m ・・・B
When the weighted average value WA is used, in the
(R1 * S1m + S2m) / (R1 + 1) ・ ・ ・ A
After the abnormality, R1 = zero. Further, assuming that the
(R1 * S1m + R2 * S2m) / (R1 + R2) = S2m ... B
そうすると、第1系統100では、制御に用いるセンサ値は、AからBに変化する。その変化量(A−B)は、以下のようになる。
(S1m−S2m)*R1/(R1+1)
第1系統100で制御に用いるセンサ値が切り替えられるのは、差分(|S1m−S1s|)が異常判定閾値THを超えた時点なので、以下のようになる。
(S1m−S2m)*R1/(R1+1)=TH*R1/(R1+1)
ここで、R1/(R1+1)は1より小さいので、TH*R1/(R1+1)はTHよりも小さくなる。仮に、切り替わる直前のR1=0.1とすると、
R1/(R1+1)=0.1/1.1=1/11
となる。これは、加重平均値WAを用いない場合に比べて、第1系統100が制御に用いるセンサ値の変化が約1/11に抑えられることを示す。
Then, in the
(S1m-S2m) * R1 / (R1 + 1)
The sensor value used for control in the
(S1m-S2m) * R1 / (R1 + 1) = TH * R1 / (R1 + 1)
Here, since R1 / (R1 + 1) is smaller than 1, TH * R1 / (R1 + 1) is smaller than TH. Assuming that R1 = 0.1 just before switching,
R1 / (R1 + 1) = 0.1 / 1.1 = 1/11
It becomes. This indicates that the change in the sensor value used by the
このように、本願発明のように正常時から自己のシステムおよび他のシステムの状態情報の入力を受け付けて、自己のシステムの状態情報と他のシステムの状態情報を重み付けして平均化した制御信号を出力することで、切り替え時の不連続的な変化を低減することができる。また、冗長化された2つのセンサからの出力値の差分と所定の閾値との差を信頼度R1/R2として平均化することで、信頼性の高い切り替えを行うことができる。 In this way, as in the present invention, the control signal that accepts the input of the state information of the own system and other systems from the normal time, weights and averages the state information of the own system and the state information of the other system. By outputting, it is possible to reduce the discontinuous change at the time of switching. Further, by averaging the difference between the output values from the two redundant sensors and the difference between the predetermined threshold values as the reliability R1 / R2, highly reliable switching can be performed.
信頼度算出部113は、S210において、S208で生成した信頼度R1を相手方の第2系統200に送信する。マイクロコンピュータ111は、S212において、第2系統200から第2系統200における信頼度R2と、第2系統200における主トルクセンサの出力値S2mなどの制御パラメータを取り込む。
In S210, the reliability calculation unit 113 transmits the reliability R1 generated in S208 to the
上述した制御入力取り込み・共有処理(S200)の後、マイクロコンピュータ111は、S104において、上述した(式2)で示されるように加重平均値WAを算出し制御信号(制御入力値)を生成する。マイクロコンピュータ111は、S106において、自己のシステムに異常な入力があったかを判定を行う。本例では、R1=TH−(S1m−S1s)>0であることを異常が発生していない状態であると判定する。マイクロコンピュータ111は、異常が発生したと判定した場合S110において異常確定カウントFをプラス1し、異常が発生しないと判定した場合S108において異常確定カウントFをゼロにクリアする。そして、マイクロコンピュータ111は、S112において、異常確定カウントFが所定のカウント値Fcになった場合本当に異常が発生したと判定し、それ以外は正常であると判定する。すなわち、マイクロコンピュータ111は、異常な入力が連続的に所定のカウント値Fcの回数あった場合に本当に異常が発生したと判定する。 After the control input capture / sharing process (S200) described above, the microcomputer 111 calculates the weighted average value WA and generates a control signal (control input value) in S104 as shown by the above-mentioned (Equation 2). .. In S106, the microcomputer 111 determines whether or not there is an abnormal input in its own system. In this example, when R1 = TH- (S1m-S1s)> 0, it is determined that no abnormality has occurred. When the microcomputer 111 determines that an abnormality has occurred, the abnormality confirmation count F is incremented by 1 in S110, and when it is determined that no abnormality has occurred, the abnormality confirmation count F is cleared to zero in S108. Then, in S112, the microcomputer 111 determines that an abnormality has really occurred when the abnormality confirmation count F reaches a predetermined count value Fc, and determines that the other than that is normal. That is, the microcomputer 111 determines that the abnormality has really occurred when the abnormal input is continuously performed by the predetermined count value Fc.
各系統のセンサ、例えばトルクセンサが冗長では無く1つの場合には、上述したような主センサと副センサとの差分を用いることはできないが、例えば次のような方法を用いることで信頼度を求めることができる。異常によってセンサの出力が安定しないような場合には出力に含まれる変動(ノイズ)の大きさに応じて信頼度を決める。高周波ノイズを含む出力のピーク値とローパスフィルタで高周波ノイズを除去した出力との差分をノイズの大きさとし、ノイズが大きいほど信頼度は小さく設定する。 When the sensors of each system, for example, the torque sensor, are not redundant and are one, the difference between the main sensor and the sub sensor as described above cannot be used, but the reliability can be improved by using, for example, the following method. Can be sought. If the output of the sensor is not stable due to an abnormality, the reliability is determined according to the magnitude of fluctuation (noise) included in the output. The difference between the peak value of the output including high-frequency noise and the output from which high-frequency noise has been removed by a low-pass filter is used as the noise magnitude, and the larger the noise, the lower the reliability.
自己のシステムに異常が発生したと判定した場合、マイクロコンピュータ111は、S116において、停止処理を行い、第1電動モータMT1の制御を停止する。自己のシステムに異常が発生していないと判定した場合、マイクロコンピュータ111は、S114において、(式4)で示す制御信号CS(U、V、W)を算出し、プリドライバ121とインバータ回路122を通じて第1電動モータMT1を回転駆動する。上述したS200〜S114までの処理が、イグニッションスイッチがオフされるなど停止命令を受信するまで繰り返される(S118)。マイクロコンピュータ111は、S120において、停止命令を受信した場合は動作を停止する処理を行い、終了する。異常を確定する判断する制御(S106、S108、S110、S112、S116)は行わずに、信頼度がゼロになった場合でも、異常側の系統はモータの駆動をWAを用いて継続するようにしても良い。
When it is determined that an abnormality has occurred in its own system, the microcomputer 111 performs a stop process in S116 to stop the control of the first electric motor MT1. When it is determined that no abnormality has occurred in its own system, the microcomputer 111 calculates the control signal CS (U, V, W) represented by (Equation 4) in S114, and the pre-driver 121 and the
上述したことは、電動パワーステアリング制御装置1を制御する制御方法でもある。この制御方法は、車両の操舵機構を駆動するための駆動力を出力する第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とを有する電動パワーステアリング制御装置1の制御方法であって、それぞれのシステムにおいて、自己のシステムに対応して設けられる所定の検出対象の同一の状態情報を検出する主センサおよび副センサからの出力値の入力を受け付け、主センサの出力値と副センサの出力値の差分に基づいて主センサの信頼度を算出し、自己のシステムにおける信頼度および主センサと副センサの一方または両方の出力値と、他のシステムから受信する他のシステムにおける信頼度および主センサと副センサの一方または両方の出力値とに基づいて重み付けして平均化した制御信号を出力し、制御信号に基づき、電動モータを駆動するための駆動信号を生成する制御方法である。
The above is also a control method for controlling the electric power
これによれば、正常時から自己のシステムおよび他のシステムの状態情報の入力を受け付けて、自己のシステムの状態情報と他のシステムの状態情報を重み付けして平均化した制御信号を出力することで、切り替え時の不連続的な変化を低減する制御方法を提供することができる。 According to this, the input of the state information of the own system and other systems is accepted from the normal time, and the control signal obtained by weighting and averaging the state information of the own system and the state information of the other system is output. Therefore, it is possible to provide a control method for reducing discontinuous changes at the time of switching.
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。 The present invention is not limited to the illustrated examples, and can be implemented with a configuration within a range that does not deviate from the contents described in each section of the claims. That is, although the present invention is particularly illustrated and described primarily with respect to specific embodiments, the quantity, with respect to the embodiments described above, without departing from the scope of the technical idea and purpose of the present invention. In other detailed configurations, those skilled in the art can make various modifications.
1 電動パワーステアリング制御装置
100 第1系統
110 第1制御システム
111 マイクロコンピュータ
112 制御信号処理部
113 信頼度算出部
114 加重平均処理部
120 モータ制御部
121 プリドライバ
122 インバータ回路
130 電源部
200 第2系統
210 第2制御システム
212 制御信号処理部
213 信頼度算出部
214 加重平均処理部
220 モータ制御部
221 プリドライバ
222 インバータ回路
230 電源部
MT1 第1電動モータ
MT2 第2電動モータ
1 Electric power
Claims (5)
前記制御システムは、それぞれ、
自己のシステムに対応して設けられる所定の検出対象の状態情報を検出するセンサからの出力値を入力され、前記センサの信頼度を算出する信頼度算出部と、
自己のシステムにおける前記信頼度および前記センサとの出力値と、他のシステムから受信する他のシステムにおける前記信頼度および他のシステムにおけるセンサの出力値とに基づいて重み付けして平均化した制御信号を出力する加重平均処理部と、
前記制御信号に基づき、前記電動モータを駆動するための駆動信号を生成するモータ制御部と、
を備える電動パワーステアリング制御装置。 An electric power steering control device having n electric motors that output driving force for driving a steering mechanism of a vehicle and n control systems that control each of the n electric motors.
Each of the control systems
A reliability calculation unit that calculates the reliability of the sensor by inputting an output value from a sensor that detects the state information of a predetermined detection target provided corresponding to the own system.
A control signal weighted and averaged based on the reliability in the own system and the output value with the sensor, and the reliability in the other system and the output value of the sensor in the other system received from the other system. Weighted average processing unit that outputs
A motor control unit that generates a drive signal for driving the electric motor based on the control signal, and a motor control unit.
An electric power steering control device equipped with.
前記n個の制御システムは、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制御システムから構成され、
前記センサは、主センサと副センサから構成され、
前記信頼度算出部は、自己のシステムに対応して設けられる前記所定の検出対象の同一の状態情報を検出する前記主センサおよび前記副センサからの出力値を入力され、前記主センサの出力値と前記副センサの出力値の差分に基づいて前記主センサの信頼度を算出し、
前記加重平均処理部は、自己のシステムにおける前記信頼度および前記主センサと前記副センサの一方または両方の出力値と、他のシステムから受信する他のシステムにおける前記信頼度および前記主センサと前記副センサの一方または両方の出力値とに基づいて重み付けして平均化した制御信号を出力する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング制御装置。 The n electric motors are composed of a first electric motor and a second electric motor.
The n control systems are composed of a first control system that controls the first electric motor and a second control system that controls the second electric motor.
The sensor is composed of a main sensor and a sub sensor.
The reliability calculation unit is input with output values from the main sensor and the sub-sensor that detect the same state information of the predetermined detection target provided corresponding to its own system, and is an output value of the main sensor. And the reliability of the main sensor is calculated based on the difference between the output values of the sub sensor and the sub sensor.
The weighted averaging unit includes the reliability in its own system and the output values of one or both of the main sensor and the sub-sensor, and the reliability in another system and the main sensor and the output values received from the other system. Outputs a weighted and averaged control signal based on the output values of one or both of the secondary sensors.
The electric power steering control device according to claim 1.
それぞれのシステムにおいて、
自己のシステムに対応して設けられる所定の検出対象の状態情報を検出するセンサからの出力値の入力を受け付け、前記センサの信頼度を算出し、
自己のシステムにおける前記信頼度および前記センサの出力値と、他のシステムから受信する他のシステムにおける信頼度および他のシステムにおけるセンサの出力値とに基づいて重み付けして平均化した制御信号を出力し、
前記制御信号に基づき、前記電動モータを駆動するための駆動信号を生成する、
制御方法。
It is a control method of an electric power steering control device having n electric motors that output driving force for driving a steering mechanism of a vehicle and n control systems that control each of the n electric motors. ,
In each system
It accepts the input of the output value from the sensor that detects the state information of the predetermined detection target provided corresponding to its own system, calculates the reliability of the sensor, and calculates the reliability of the sensor.
Outputs a control signal weighted and averaged based on the reliability in its own system and the output value of the sensor, and the reliability in another system received from another system and the output value of the sensor in the other system. And
A drive signal for driving the electric motor is generated based on the control signal.
Control method.
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