JP6417306B2 - 電子制御装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
[第1の実施形態]
図1乃至図5はそれぞれ、本発明の第1の実施形態に係る電子制御装置の構成例を示しており、図6はこの電子制御装置が適用されるEPS装置の概略構成を示している。まず、EPS装置について簡単に説明し、続いてこのEPS装置において操舵力をアシストする多相モータを制御する電子制御装置を説明する。
なお、各MOSFET31〜36におけるソース・ドレイン間に順方向に接続されているダイオードD1〜D6は寄生ダイオードである。
なお、各MOSFET41〜46におけるソース・ドレイン間に順方向に接続されているダイオードD7〜D12は寄生ダイオードである。
ステップST2では、第1系統のインバータ回路22aのU相上アームスイッチ素子をオン状態にするとともに、対応する相リレー28Uをオン(通電)状態にする。具体的には、マイクロコンピュータ20の制御により、ドライバ23aでインバータ回路22aにおけるU相のMOSFET31をオン状態にする。また、U相の相リレー28Uとして働くMOSFETをオン状態にする。
続いて、カウンタC1の計数値C1bが「C1b≧5」か否かを判定し(ステップST8)、「C1b≧5」であれば第1、第2系統間に短絡はないものと判定して、系統間短絡診断終了フラグをセットして(ステップST9)診断を終了する。カウンタC1は、第1、第2系統間に何回か(本例では5回以上)短絡がないと判定されたときに、系統間短絡診断を終了するためのもので、故障の検出精度と信頼性を向上させている。
ステップST8において「C1b≧5」で無ければ、短絡がないと判定されたのは4回未満であるので、診断を終了し、所定時間後に再び故障診断動作が起動されるのを待機する。
続いて、カウンタC2の計数値C2aが「C2a≧10」か否かを判定し(ステップST11)、「C2a≧10」であれば第1系統に異常があるものと判定(異常確定)して、インバータ回路22aの動作禁止フラグをセットする(ステップST12)。そして、系統間短絡診断終了フラグをセットして診断を終了する(ステップST13)。
ステップST11で、「C2a≧10」で無いと判定された場合には診断を終了し、所定時間後に再び故障診断動作が起動されるのを待機する。
続いて、カウンタC3の計数値C3bが「C3b≧10」か否かを判定し(ステップST15)、「C3b≧10」であれば第2系統に異常があるものと判定(異常確定)して、インバータ回路22bの動作禁止フラグをセットする(ステップST16)。そして、ステップST9に移動し、系統間短絡診断終了フラグをセットして診断を終了する。
ステップST15で、「C3b≧10」で無いと判定された場合には、診断を終了し、所定時間後に再び故障診断動作が起動されるのを待機する。
これに対し、ステップST16で第2系統のインバータ回路22bの動作禁止フラグがセットされたことを検知すると、インバータ回路22bのMOSFET41〜46を全てオフ状態にして出力をハイインピーダンス状態に固定し、第1系統の駆動回路21aによるモータ制御動作を実行する。
一方の駆動回路21aまたは21bによる操舵アシスト力は、両駆動回路による操舵アシスト力に対して半減するもののアシスト動作を継続することができるので、アシストが急停止することによる安全性の低下を抑制できる。
図8は、本発明の第2の実施形態に係る電子制御装置であり、3相モータ12が第1、第2、第3の巻線組12a,12b,12cを有し、電子制御装置13には、これら巻線組に対応する第1、第2、第3の駆動回路21a,21b,21cが設けられている。巻線組12a,12b,12cは、巻線Ua,Va,Wa、巻線Ub,Vb,Wb及び巻線Uc,Vc,Wcを備えている。そして、それぞれの巻線組12a,12b,12cが第1系統、第2系統、第3系統の駆動回路21a,21b,21cで個別に駆動可能に構成されている。
各駆動回路21a,21b,21cにおけるインバータ回路の出力は、駆動ライン1U,1V,1W、駆動ライン2U,2V,2W及び駆動ライン3U,3V,3Wから、相リレー28U,28V,28W、相リレー29U,29V,29W及び相リレー30U,30V,30Wを介して巻線組12a,12b,12cに供給される。上記各相リレーとして働くMOSFETにはそれぞれ、ソースからドレインに向かって順方向の寄生ダイオードが形成されている。
このように、基本的な構成は第1の実施形態と同様であるので、第1、第2系統の駆動回路21a,21bの詳細な説明は省略する。
なお、各MOSFET51〜56におけるソース・ドレイン間に順方向に接続されているダイオードD13〜D18は寄生ダイオードである。
ステップST22では、第1系統の系統間短絡診断要求があるか否かを判定し、診断要求があると、第1系統のインバータ回路22aのU相上アームスイッチ素子をオン状態にするとともに、相リレー28Uをオン(通電)状態にする。具体的には、マイクロコンピュータ20の制御により、ドライバ23aでインバータ回路22aにおけるU相のMOSFET31をオン状態にする。また、U相の相リレー28Uとして働くMOSFETをオンする(ステップST23)。
続いて、カウンタC2の計数値C2aが「C2a≧10」か否かを判定し(ステップST30)、「C2a≧10」であれば第1系統に異常があるものと判定(異常確定)して、インバータ回路22aの動作禁止フラグをセットする(ステップST31)。そして、第1系統の系統間短絡診断要求をクリアし、第2系統の系統間診断要求をセットする。また、第3系統の系統間短絡が無いことを示すカウンタC4をクリアするとともに、第3系統の系統間短絡があることを示すカウンタC5をクリアして診断を終了する(ステップST32)。
ステップST30で、「C2a≧10」で無いと判定された場合には診断を終了し、所定時間後に再び故障診断動作が起動されるのを待機する。
ステップST28で範囲外である(異常あり)と判定された場合には、第2系統の系統間短絡があることを示すカウンタC3の計数値C3bに「+1」する(ステップST34)。
ステップST37で範囲外である(異常あり)と判定されると、第3系統の系統間短絡があることを示すカウンタC5の計数値C5cに「+1」する(ステップST39)。
続いて、カウンタC2の計数値C2bが「C2b≧10」か否かを判定し(ステップST54)、「C2b≧10」であれば第2系統に異常があるものと判定(異常確定)して、インバータ回路22bの動作禁止フラグをセットする(ステップST55)。そして、系統間短絡診断終了フラグをセットして診断を終了する(ステップST56)。
ステップST54で、「C2b≧10」で無いと判定された場合には診断を終了する。
ステップST52で範囲外である(異常あり)と判定されると、第3系統の系統間短絡があることを示すカウンタC5の計数値C5cに「+1」する(ステップST53)。
更に、マイクロコンピュータ20は、各系統の短絡故障の状態に応じて、短絡していない系統によるモータ制御動作を実行する。この際、短絡故障が発生した系統のインバータ回路の出力をハイインピーダンス状態に固定して、他の系統による駆動に影響を与えないようにする。よって、操舵アシスト力が低下するもののアシスト動作を継続することができ、アシストの急停止による安全性の低下を抑制できる。
<変形例1>
例えば、上述した第1、第2の実施形態では、2系統のインバータ回路と3系統のインバータ回路で多相モータを駆動する例について説明したが、同様にしてn系統(n≧4)のインバータ回路で駆動する電子制御装置にも適用できるのはもちろんである。
電子制御装置をEPS装置に適用する場合を例に取って説明したが、EPS装置に限らず、ステアバイワイヤ等の2系統(複数系統)のインバータ回路で多相モータを駆動する他の様々な装置やシステムに用いることができる。
また、1つのマイクロコンピュータで2系統のインバータ回路を制御する場合を説明したが、インバータ回路毎に独立したマイクロコンピュータを設けて制御するようにしても良い。1つのマイクロコンピュータで3系統以上のインバータ回路を制御することもできる。
相リレーと3相モータの巻線との間に相電位検出回路(相電位モニタ)及び電位印加回路(プルアップ抵抗)を設けたが、インバータ回路と相リレーとの間に設けても良い。換言すれば、相電圧モニタ及びプルアップ抵抗は、インバータ回路からモータの巻線間に設置されていれば、相リレーの前段に設けても後段に設けても構わない。
更に、各インバータ回路とモータの巻線との間に相リレーが設けられた電子制御装置を例に取って説明したが、相リレーを持たない電子制御装置にも適用可能である。また、相リレー用の半導体素子が各相に1つ設けられている場合を例に示したが、寄生ダイオードが互いに逆方向となるように2つの半導体素子を配置した相リレーを備える場合にも適用可能である。
また、インバータ回路の出力をハイインピーダンス状態にするために、上アームスイッチ素子と下アームスイッチ素子を共にオフ状態にする例を説明した。しかし、相電位検出回路で巻線組側の電位を検出し、プルアップ抵抗の一端を巻線に接続する場合には、相リレーをオフ状態にすることでインバータ回路の出力をハイインピーダンス状態にして診断することもできる。
更に、相電位検出回路を直列接続した抵抗素子群で形成した場合には、相電位がロウレベルに低下するので、上アームスイッチ素子をオン状態、下アームスイッチ素子をオフ状態、すなわちハイレベルにする場合には、相電位を中間電位に設定するプルアップ抵抗を設けなくても巻線の短絡異常を検出できる。
相電位検出回路を直列接続した抵抗素子群で構成する例を示したが、相電位を検出できれば他の様々な構成を採用できるのはもちろんである。
また、各インバータ回路のスイッチ素子がMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)の場合を例に取ったが、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの他の半導体素子でも同様に適用可能である。
Claims (17)
- 第1、第2の巻線組を有する多相モータの巻線毎に上アームスイッチ素子と下アームスイッチ素子とを備えた第1及び第2系統のインバータ回路と、
前記第1系統のインバータ回路から前記第1の巻線組への通電経路の少なくとも1相の電位を検出する第1の相電位検出回路と、
前記第2系統のインバータ回路から前記第2の巻線組への通電経路の少なくとも1相の電位を検出する第2の相電位検出回路と、
前記第1及び第2の相電位検出回路で検出した各相の電位に基づいて故障を検出する診断装置とを具備し、
前記診断装置は、前記第1系統のインバータ回路により前記第1の巻線組のうちの1相に対応する前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子の一方をオン状態、他方をオフ状態にして、前記第2系統のインバータ回路の全ての相の出力をハイインピーダンス状態にした場合に、前記第2の相電位検出回路で検出した前記通電経路の電位が、前記第1系統のインバータ回路の出力電位相当であるときに短絡異常であると判定する
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項1の電子制御装置において、
前記診断装置は、前記第1の相電位検出回路で検出した電位と、第2の相電位検出回路で検出した電位が、ともに第1系統のインバータ回路の出力電位相当であるときに短絡異常と判定する
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項1または2の電子制御装置において、
前記診断装置で短絡異常と判定されたときは、前記第1、第2系統のインバータ回路のうち一方の出力をハイインピーダンス状態に固定する
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項1または2の電子制御装置において、
前記診断装置で短絡異常と判定されたときは、前記第2系統のインバータ回路の出力をハイインピーダンス状態に固定する
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項1乃至4いずれか1項の電子制御装置において、
前記インバータ回路の出力のハイインピーダンス状態は、前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子を共にオフ状態にするものである
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項1乃至5いずれか1項の電子制御装置において、
前記診断装置は、前記第1系統のインバータ回路における1相に対応する前記上アームスイッチ素子がオン状態で前記下アームスイッチ素子がオフ状態の場合に、前記第2系統のインバータ回路における前記通電経路の電位が所定電位以上の巻線相に異常があると判定する
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項1乃至5いずれか1項の電子制御装置において、
前記診断装置は、前記第1系統のインバータ回路における1相に対応する前記上アームスイッチ素子がオフ状態で前記下アームスイッチ素子がオン状態の場合に、前記第2系統のインバータ回路における前記通電経路の電位が所定電位以下の巻線相に異常があると判定する
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項1乃至7いずれか1項の電子制御装置において、
前記多相モータの第1、第2の巻線組と前記第1、第2系統のインバータ回路とを接続する通電経路にそれぞれ所定の電位を印加する第1、第2の電位印加回路を更に備える
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項8の電子制御装置において、
前記第1、第2の電位印加回路によって印加される前記所定電位が電源と接地間の中間電位である
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項1乃至9いずれか1項の電子制御装置において、
前記第1、第2系統のインバータ回路から前記多相モータの第1、第2の巻線組に通電を行う各相の通電経路に、寄生ダイオードを有する通電遮断素子を更に備える
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項10の電子制御装置において
前記診断装置は、前記第1系統のインバータ回路における1相に対応する、前記上アームスイッチ素子をオフ状態、前記下アームスイッチ素子をオン状態、及び前記通電遮断素子をオフ状態にして診断を行う
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項10の電子制御装置において、
前記診断装置は、前記第1系統のインバータ回路における1相に対応する、前記上アームスイッチ素子をオン状態、前記下アームスイッチ素子をオフ状態、及び前記通電遮断素子をオン状態にして診断を行う
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項10の電子制御装置において、
前記寄生ダイオードが前記第1、第2の巻線組から前記第1、第2系統のインバータ回路に向かって順方向の場合に、全相の上アームスイッチ素子をオン状態にし、全相の下アームスイッチ素子及び前記通電遮断素子をオフ状態にして、前記診断装置で診断を行う
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項10の電子制御装置において、
前記寄生ダイオードが前記第1、第2系統のインバータ回路から前記第1、第2の巻線組に向かって順方向の場合に、全相の上アームスイッチ素子をオフ状態にし、全相の下アームスイッチ素子及び前記通電遮断素子をオン状態にして、前記診断装置で診断を行う
ことを特徴とする電子制御装置。 - 請求項1乃至14いずれか1項の電子制御装置において、
前記多相モータは、電動パワーステアリング装置用、あるいはステアバイワイヤ用である
ことを特徴とする電子制御装置。 - 第1、第2の巻線組を有する多相モータの巻線毎に上アームスイッチ素子と下アームスイッチ素子とを備えた第1及び第2系統のインバータ回路と、
前記第1系統のインバータ回路から前記第1の巻線組への通電経路の少なくとも1相の電位を検出する第1の相電位検出回路と、
前記第2系統のインバータ回路から前記第2の巻線組への通電経路の少なくとも1相の電位を検出する第2の相電位検出回路と、
前記第1及び第2の相電位検出回路で検出した各相の電位に基づいて故障を検出する診断装置とを備える電子制御装置の制御方法であって、
前記第1系統のインバータ回路により前記第1の巻線組のうちの1相に対応する前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子の一方をオン状態、他方をオフ状態にするとともに、前記第2系統のインバータ回路の全ての相の出力をハイインピーダンス状態にするステップと、
前記第2の相電位検出回路で少なくとも1相の電位を検出するステップと、
前記診断装置により、前記第2の相電位検出回路で検出した前記通電経路の電位が、前記第1系統のインバータ回路の出力電位相当であることが検出された場合に、短絡異常と判定するステップとを具備する
ことを特徴とする電子制御装置の制御方法。 - 請求項16の電子制御装置の制御方法において、
前記短絡異常と判定するステップの後に、前記第1、第2系統のインバータ回路のうち一方の出力をハイインピーダンス状態に固定し、他方の出力で前記多相モータを駆動するステップを更に具備する
ことを特徴とする電子制御装置の制御方法。
Priority Applications (5)
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