JP6914003B2 - Electronic control device - Google Patents

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Description

本発明は、車両用などのように高い信頼性と安全性が要求される電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device that requires high reliability and safety, such as for vehicles.

従来、この種の電子制御装置において、センサをECU(Electronic Control Unit)の筐体の外部に設ける構成では、電源ラインがハーネス上で天地絡する可能性がある。そこで、センサの電源ラインが天地絡した場合でも、他のセンサとマイクロコンピュータ(マイコンと略称する)を使って縮退動作ができるように、マイコン用とセンサ用の電源電圧を、別々のレギュレータにより生成している。このように、各々の機能専用のレギュレータを設けることで、共通原因故障を回避できる。 Conventionally, in this type of electronic control device, in a configuration in which a sensor is provided outside the housing of an ECU (Electronic Control Unit), there is a possibility that the power supply line may be vertically entangled on the harness. Therefore, even if the power supply line of the sensor is top-bottomed, the power supply voltage for the microcomputer and the power supply voltage for the sensor are generated by separate regulators so that the degenerate operation can be performed using another sensor and a microcomputer (abbreviated as a microcomputer). is doing. In this way, by providing a regulator dedicated to each function, it is possible to avoid a common cause failure.

特開2011−152027号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-152027

しかし、故障時における縮退動作は、本来の機能に対して性能の低下が避けられず、多数のレギュレータを設けることで電源電圧のモニタ数が多くなるため、主制御装置であるマイコンの処理負荷も増大することになる。
しかも、近年は、自動運転対応として、単一の故障(電源やマイコンの故障も含む)が起きても、アシスト動作を継続することが求められているため、各回路を2系統化している。例えば特許文献1には、電動パワーステアリング(EPS)装置におけるアシスト用モータを駆動するインバータを2系統化することによって、1系統の故障を許容できるようにしたシステムが開示されている。
しかしながら、共通原因故障を回避する構成で2系統化を行うと、1系統に複数存在したレギュレータが、更に2倍に増えてしまうことになりコストの増加を招く。
However, the degenerate operation in the event of a failure inevitably deteriorates in performance with respect to the original function, and the number of monitors for the power supply voltage increases by providing a large number of regulators, so that the processing load of the microcomputer, which is the main control device, also increases. It will increase.
Moreover, in recent years, as a measure for automatic operation, even if a single failure (including a failure of a power supply or a microcomputer) occurs, it is required to continue the assist operation, so each circuit is systematized into two systems. For example, Patent Document 1 discloses a system in which a failure of one system can be tolerated by forming two systems of inverters for driving an assist motor in an electric power steering (EPS) device.
However, if two systems are used in a configuration that avoids common cause failures, the number of regulators existing in one system will be doubled, resulting in an increase in cost.

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、コスト増加及び主制御装置の処理負荷の増大を抑えながら、故障時における性能の低下を抑制できる電子制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is an electronic control device capable of suppressing a decrease in performance in the event of a failure while suppressing an increase in cost and a processing load of a main control device. Is to provide.

本発明の電子制御装置は、電動モータを駆動するインバータが2系統化されたシステムに用いられる電子制御装置であって、前記電子制御装置は、筐体と、前記筐体内の配線を、前記筐体の外部で所定の機能動作をする第1機能要素、及び前記筐体の外部で前記第1機能要素の冗長動作をする第1冗長機能要素にそれぞれ接続するコネクタと、前記筐体の内部に設けられ、前記第1機能要素とは異なる所定の機能動作をする第2機能要素と、前記筐体の内部に設けられ、前記第2機能要素の冗長動作をする第2冗長機能要素と、前記筐体内に設けられ、前記第2機能要素に動作電源を供給するとともに、前記第1機能要素に前記コネクタを介して動作電源を供給する主電源回路と、前記筐体内に設けられ、前記第2冗長機能要素に動作電源を供給するとともに、前記第1冗長機能要素に前記コネクタを介して動作電源を供給する冗長電源回路と、前記筐体内に設けられ、前記第1及び第2機能要素の出力に基づいて、第1系統のインバータを駆動するための信号を出力する第1マイクロコンピュータと、前記筐体内に設けられ、前記第1及び第2冗長機能要素の出力に基づいて、第2系統のインバータを駆動するための信号を出力する第2マイクロコンピュータと、を具備し、前記主電源回路からの電源供給に異常が発生した場合に、前記主電源回路が停止され、前記冗長電源回路から前記第1及び第2冗長機能要素に動作電源が供給され、前記第1及び第2機能要素の機能動作を前記第1及び第2冗長機能要素で継続させることを特徴とする。 The electronic control device of the present invention is an electronic control device used in a system in which two inverters for driving an electric motor are systematized, and the electronic control device connects a housing and wiring in the housing to the housing. A connector connected to a first functional element that performs a predetermined functional operation outside the body, and a first redundant functional element that performs a redundant operation of the first functional element outside the housing, and inside the housing. A second functional element provided and performing a predetermined functional operation different from the first functional element, a second redundant functional element provided inside the housing and performing a redundant operation of the second functional element, and the above. A main power supply circuit provided in the housing to supply operating power to the second functional element and supply operating power to the first functional element via the connector, and a second power supply circuit provided in the housing. A redundant power supply circuit that supplies operating power to the redundant functional element and supplies operating power to the first redundant functional element via the connector, and outputs of the first and second functional elements provided in the housing. Based on the above, a first microcomputer that outputs a signal for driving the inverter of the first system, and a second system based on the outputs of the first and second redundant functional elements provided in the housing. A second microcomputer that outputs a signal for driving an inverter is provided, and when an abnormality occurs in the power supply from the main power supply circuit, the main power supply circuit is stopped and the redundant power supply circuit is used as described. An operating power supply is supplied to the first and second redundant functional elements, and the functional operations of the first and second functional elements are continued by the first and second redundant functional elements.

本発明によれば、第1及び第2機能要素に主電源回路から電源を供給し、第1及び第2冗長機能要素に冗長電源回路から電源を供給するように構成したので、第1及び第2機能要素に別々の電源回路から電源を供給し、この構成を2系統化する場合に比べて電源回路を削減でき、コストの増加を抑制できる。また、2系統化したことで、故障時に一方の系統の動作を停止させて他方の系統で実質的に同じ機能動作を継続できるので、縮退動作により性能が低下したり、マイコンの処理負荷が増大したりするのを抑えることができる。従って、コスト増加及び主制御装置の処理負荷の増大を抑えながら、故障時における性能の低下を抑制できる。 According to the present invention, the first and second functional elements are supplied with power from the main power supply circuit, and the first and second redundant functional elements are supplied with power from the redundant power supply circuit. Compared with the case where power is supplied to the two functional elements from separate power supply circuits and this configuration is systematized into two systems, the power supply circuits can be reduced and the increase in cost can be suppressed. In addition, by making two systems, the operation of one system can be stopped in the event of a failure and the same functional operation can be continued in the other system, so that the performance deteriorates due to the degenerate operation and the processing load of the microcomputer increases. It is possible to suppress the degeneracy. Therefore, it is possible to suppress a decrease in performance at the time of failure while suppressing an increase in cost and an increase in processing load of the main controller.

本発明の参考例に係る電子制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the electronic control device which concerns on the reference example of this invention. 図1に示した電子制御装置が適用されるEPS装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the EPS apparatus to which the electronic control apparatus shown in FIG. 1 is applied. 本発明の実施形態に係る電子制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the electronic control device which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
[参考例]
図1は、本発明の参考例に係る電子制御装置の構成例を示しており、図2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モータ(電動アクチュエータ)を制御する電子制御装置を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Reference example]
FIG. 1 shows a configuration example of an electronic control device according to a reference example of the present invention, and FIG. 2 shows a schematic configuration of an EPS device to which this electronic control device is applied. First, the EPS device will be briefly described, and then an electronic control device that controls a motor (electric actuator) that assists the steering force in the EPS device will be described.

図2に示すように、EPS装置は、ステアリングホイール10、操舵トルクセンサ11、冗長用の操舵トルクセンサ32、ステア角センサ12、冗長用のステア角センサ33、アシスト用のモータ13、及びこのモータ13を制御する電子制御装置14などを含んで構成されている。また、ステアリングシャフト15を内包するステアリングコラム16内には、操舵トルクセンサ11,32、ステア角センサ12,33及び減速機17が設けられている。 As shown in FIG. 2, the EPS device includes a steering wheel 10, a steering torque sensor 11, a steering torque sensor 32 for redundancy, a steering angle sensor 12, a steering angle sensor 33 for redundancy, a motor 13 for assist, and the motor. It is configured to include an electronic control device 14 and the like for controlling 13. Further, in the steering column 16 including the steering shaft 15, steering torque sensors 11 and 32, steering angle sensors 12 and 33, and a speed reducer 17 are provided.

そして、運転者がステアリング操作を行う際に、ステアリングシャフト15に発生する操舵トルクを操舵トルクセンサ11(または冗長用の操舵トルクセンサ32)によって検出し、ステアリングの角度をステア角センサ12(または冗長用のステア角センサ33)によって検出する。これらのセンサ11,12(またはセンサ32,33)から得られた操舵トルク信号S1とステア角信号S2、及び車両で検出した車速信号S3などに基づいて、電子制御装置14でモータ13を駆動制御することにより、車両の走行状態に応じた操舵アシスト力をモータ13から発生させる。これによって、ステアリングシャフト15の先端に設けられたピニオンギア18が回転すると、ラック軸19が進行方向左右に水平移動することで、運転者のステアリング操作が車輪(タイヤ)20に伝達されて車両の向きを変える。 Then, when the driver performs the steering operation, the steering torque generated on the steering shaft 15 is detected by the steering torque sensor 11 (or the steering torque sensor 32 for redundancy), and the steering angle is determined by the steering angle sensor 12 (or the redundancy). It is detected by the steering angle sensor 33). The electronic control device 14 drives and controls the motor 13 based on the steering torque signal S1 and the steering angle signal S2 obtained from these sensors 11 and 12 (or the sensors 32 and 33), the vehicle speed signal S3 detected by the vehicle, and the like. By doing so, a steering assist force according to the traveling state of the vehicle is generated from the motor 13. As a result, when the pinion gear 18 provided at the tip of the steering shaft 15 rotates, the rack shaft 19 moves horizontally to the left and right in the traveling direction, so that the driver's steering operation is transmitted to the wheels (tires) 20 of the vehicle. Turn around.

次に、本発明の参考例に係る電子制御装置について図1により詳しく説明する。バッテリ21の電圧(例えば12V)は、電子制御装置14の筐体内に設けられている6Vのレギュレータ(6VREG)23、プリドライバ24、インバータ25、モータ電流センサ26、及び冗長用のモータ電流センサ27にそれぞれ供給される。レギュレータ23で降圧されて生成された6Vの内部電圧は、5Vのレギュレータ(5VREG)28、5Vのレギュレータ(5VREG)29、5Vのレギュレータ(5VREG)30、及び1Vのレギュレータ(1V REG)31にそれぞれ供給されて、各々の機能用の電圧に降下される。 Next, the electronic control device according to the reference example of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The voltage of the battery 21 (for example, 12V) is a 6V regulator (6VREG) 23, a predriver 24, an inverter 25, a motor current sensor 26, and a motor current sensor 27 for redundancy provided in the housing of the electronic control device 14. Is supplied to each. The 6V internal voltage generated by stepping down by the regulator 23 is applied to the 5V regulator (5VREG) 28, the 5V regulator (5VREG) 29, the 5V regulator (5VREG) 30, and the 1V regulator (1VREG) 31, respectively. It is supplied and dropped to the voltage for each function.

レギュレータ28は、センサ用の主電源回路として働くもので、操舵トルクセンサ11、ステア角センサ12、モータ電流センサ26及びモータ角度センサ22にそれぞれ電源ラインを介して5Vの動作電源を供給する。レギュレータ29は、センサ用の冗長電源回路として働くもので、冗長用の操舵トルクセンサ32、冗長用のステア角センサ33、冗長用のモータ電流センサ27及び冗長用のモータ角度センサ34にそれぞれ電源ラインを介して5Vの動作電源を供給する。 The regulator 28 functions as a main power supply circuit for the sensor, and supplies 5V operating power to the steering torque sensor 11, the steering angle sensor 12, the motor current sensor 26, and the motor angle sensor 22 via the power supply line, respectively. The regulator 29 functions as a redundant power supply circuit for the sensor, and has a power supply line for the steering torque sensor 32 for redundancy, the steering angle sensor 33 for redundancy, the motor current sensor 27 for redundancy, and the motor angle sensor 34 for redundancy, respectively. 5V operating power is supplied via.

なお、上記操舵トルクセンサ11、ステア角センサ12、冗長用の操舵トルクセンサ32、及び冗長用のステア角センサ33は、電子制御装置14の筐体の外部に設けられている。筐体にはコネクタが設けられており、これらのコネクタを介して各センサ11,12,32,33が筐体に搭載される。コネクタからレギュレータ28または29までの配線長は、マイコン35からコネクタまでの配線長よりも短くなっている。 The steering torque sensor 11, the steering angle sensor 12, the redundant steering torque sensor 32, and the redundant steering angle sensor 33 are provided outside the housing of the electronic control device 14. The housing is provided with connectors, and the sensors 11, 12, 32, and 33 are mounted on the housing via these connectors. The wiring length from the connector to the regulator 28 or 29 is shorter than the wiring length from the microcomputer 35 to the connector.

また、レギュレータ30は、演算処理装置(または集積回路装置)用の主電源回路として働くもので、マイコン35内のA/D変換器36、及びCANドライバ37に5Vの動作電源を供給する。A/D変換器36は、破線の矢印で示すように、レギュレータ28からセンサ11,12に供給される電圧をA/D変換すると共に、レギュレータ29からセンサ32,33に供給される電圧をA/D変換し、各レギュレータ28,29の出力電圧をマイコン35でモニタするようになっている。CANドライバ37は、外部の他のECU38とマイコン35との間で通信を行ってデータの授受を行う。
更に、レギュレータ31は、マイコン35内の演算部39に1Vの動作電源を供給するように構成されている。
Further, the regulator 30 functions as a main power supply circuit for an arithmetic processing unit (or an integrated circuit device), and supplies an operating power supply of 5 V to the A / D converter 36 and the CAN driver 37 in the microcomputer 35. As shown by the broken arrow, the A / D converter 36 A / D converts the voltage supplied from the regulator 28 to the sensors 11 and 12, and A / D converts the voltage supplied from the regulator 29 to the sensors 32 and 33. The / D conversion is performed, and the output voltages of the regulators 28 and 29 are monitored by the microcomputer 35. The CAN driver 37 communicates with another external ECU 38 and the microcomputer 35 to exchange data.
Further, the regulator 31 is configured to supply an operating power supply of 1 V to the arithmetic unit 39 in the microcomputer 35.

上記のような構成において、通常のアシスト動作では、マイコン35は、プリドライバ24にPWM信号を出力する。プリドライバ24中の各H側ドライバとL側ドライバはそれぞれ、PWM信号に基づいて、インバータ25中の各上アームスイッチ素子と下アームスイッチ素子の制御端にそれぞれPWM信号に基づく駆動信号を供給して選択的にオン/オフ制御する。 In the above configuration, in the normal assist operation, the microcomputer 35 outputs the PWM signal to the pre-driver 24. Based on the PWM signal, each of the H-side driver and the L-side driver in the pre-driver 24 supplies a drive signal based on the PWM signal to the control ends of the upper arm switch element and the lower arm switch element in the inverter 25, respectively. Selectively control on / off.

そして、モータ13をインバータ25で駆動する際に、センサ11,12で検出した操舵トルク信号S1とステア角信号S2、及び車両で検出した車速信号S3などに基づいて操作量演算を行い、演算結果の操作量に応じてPWM信号のデューティを可変し、モータ13の出力トルクをそれぞれ制御することでアシスト力を変化させる。この際、モータ電流センサ26とモータ角度センサ22でモータ13の状態変化を検出する。 Then, when the motor 13 is driven by the inverter 25, the operation amount is calculated based on the steering torque signal S1 and the steering angle signal S2 detected by the sensors 11 and 12, the vehicle speed signal S3 detected by the vehicle, and the like, and the calculation result is obtained. The duty of the PWM signal is changed according to the amount of operation of the above, and the assist force is changed by controlling the output torque of the motor 13. At this time, the motor current sensor 26 and the motor angle sensor 22 detect the state change of the motor 13.

アシスト動作中は、マイコン35はA/D変換器36を用いて各レギュレータ28の出力電圧をモニタしており、例えばレギュレータ28から操舵トルクセンサ11あるいはステア角センサ12へ動作電源を供給する電源ラインに天地絡が発生したことを検知すると、レギュレータ28を停止させ、センサ11,12から出力される操舵トルク信号S1とステア角信号S2は使用しないようにする。そして、レギュレータ29から操舵トルクセンサ32あるいはステア角センサ33へ動作電源を供給し、冗長用のセンサ32,33を用いてアシストを継続する。この場合には、モータ電流センサ26とモータ角度センサ22に代えて冗長用のモータ電流センサ27と冗長用のモータ角度センサ34を用いて、モータ13の状態変化を検出することになる。 During the assist operation, the microcomputer 35 monitors the output voltage of each regulator 28 by using the A / D converter 36. For example, the power supply line that supplies the operating power from the regulator 28 to the steering torque sensor 11 or the steering angle sensor 12. When it is detected that a top-bottom fault has occurred, the regulator 28 is stopped, and the steering torque signal S1 and the steering angle signal S2 output from the sensors 11 and 12 are not used. Then, the regulator 29 supplies the operating power to the steering torque sensor 32 or the steering angle sensor 33, and the assist is continued by using the redundant sensors 32 and 33. In this case, instead of the motor current sensor 26 and the motor angle sensor 22, the redundant motor current sensor 27 and the redundant motor angle sensor 34 are used to detect the state change of the motor 13.

このような構成によれば、操舵トルクセンサとステア角センサ、レギュレータ及びモータ電流センサとモータ角度センサを2系統備えているので、一方の系統に異常が発生しても、他方の系統で本来の機能と同様にモータを制御することができ、アシスト動作を継続することができる。よって、故障時に、縮退動作により性能の低下を招くことはない。また、マイコン35は、センサ11,12またはセンサ32,33に動作電源を供給している一方のレギュレータ28または29の出力電圧をモニタすれば良いので、マイコンの処理負荷を増大させることもない。 According to such a configuration, since the steering torque sensor and the steering angle sensor, the regulator, the motor current sensor, and the motor angle sensor are provided in two systems, even if an abnormality occurs in one system, the original system should be used. The motor can be controlled in the same way as the function, and the assist operation can be continued. Therefore, in the event of a failure, the degenerate operation does not cause a decrease in performance. Further, since the microcomputer 35 only needs to monitor the output voltage of the regulator 28 or 29 that supplies the operating power to the sensors 11 and 12 or the sensors 32 and 33, the processing load of the microcomputer does not increase.

更に、単純に2系統化するのではなく、マイコン35に動作電源を与えるレギュレータ30,31は1系統しか設けないので、コストの増加も抑制できる。このように構成できるのは、レギュレータ30,31からマイコン35及びCANドライバ37への電源ラインは、電子制御装置14の筐体の内部のみに形成され、天地絡の可能性が低いからである。
従って、コスト増加及び主制御装置の処理負荷の増大を最小限に抑えながら、故障時における性能の低下を抑制できる。
Further, since the regulators 30 and 31 that supply the operating power supply to the microcomputer 35 are provided with only one system instead of simply forming two systems, the increase in cost can be suppressed. This configuration is possible because the power supply line from the regulators 30 and 31 to the microcomputer 35 and the CAN driver 37 is formed only inside the housing of the electronic control device 14, and the possibility of a top-bottom fault is low.
Therefore, it is possible to suppress a decrease in performance at the time of failure while minimizing an increase in cost and an increase in processing load of the main controller.

[実施形態]
図2は、本発明の実施形態に係る電子制御装置の構成例を示している。上述した参考例では1台のマイコンで1つのモータを制御したが、本実施形態では2台のマイコンで2つのモータを制御するようにしている。バッテリ21の電圧(例えば12V)は、電子制御装置14の筐体内に設けられている6Vのレギュレータ(6VREG)23a、6Vのレギュレータ(6VREG)23b、プリドライバ24a、インバータ25a,25b、モータ電流センサ26、及び冗長用のモータ電流センサ27にそれぞれ供給される。レギュレータ23aで降圧されて生成された6Vの内部電圧は、5Vのレギュレータ(5VREG)28、及び1Vのレギュレータ(1VREG)31aにそれぞれ供給される。また、レギュレータ23bで降圧されて生成された6Vの内部電圧は、5Vのレギュレータ(5VREG)29、及び1Vのレギュレータ(1VREG)31bにそれぞれ供給される。
[ Embodiment]
FIG. 2 shows a configuration example of the electronic control device according to the embodiment of the present invention. In the above-mentioned reference example , one microcomputer controls one motor, but in the present embodiment, two microcomputers control two motors. The voltage of the battery 21 (for example, 12V) is determined by the 6V regulator (6VREG) 23a, the 6V regulator (6VREG) 23b, the predriver 24a, the inverters 25a, 25b, and the motor current sensor provided in the housing of the electronic control device 14. It is supplied to 26 and the motor current sensor 27 for redundancy, respectively. The 6V internal voltage generated by stepping down by the regulator 23a is supplied to the 5V regulator (5VREG) 28 and the 1V regulator (1VREG) 31a, respectively. Further, the 6V internal voltage generated by stepping down by the regulator 23b is supplied to the 5V regulator (5VREG) 29 and the 1V regulator (1VREG) 31b, respectively.

レギュレータ28は、主電源回路として働くもので、操舵トルクセンサ11及びステア角センサ12にそれぞれ電源ラインから抵抗R1,R2を介して5Vの動作電源を供給する。また、CANドライバ37a及びマイコン35a中のA/D変換器36aに電源ラインを介して5Vの動作電源を供給する。更に、このレギュレータ28は、モータ電流センサ26及びモータ角度センサ22にそれぞれ電源ラインを介して5Vの動作電源を供給するようになっている。 The regulator 28 functions as a main power supply circuit, and supplies an operating power supply of 5 V from the power supply line to the steering torque sensor 11 and the steering angle sensor 12 via resistors R1 and R2, respectively. Further, 5V operating power is supplied to the CAN driver 37a and the A / D converter 36a in the microcomputer 35a via the power supply line. Further, the regulator 28 supplies the motor current sensor 26 and the motor angle sensor 22 with an operating power supply of 5 V via a power supply line, respectively.

同様に、レギュレータ29は、冗長電源回路として働くもので、冗長用の操舵トルクセンサ32及び冗長用のステア角センサ33にそれぞれ電源ラインから抵抗R3,R4を介して5Vの動作電源を供給する。また、CANドライバ37b及びマイコン35b中のA/D変換器36bに電源ラインを介して5Vの動作電源を供給する。更に、このレギュレータ29は、冗長用のプリドライバ24b、冗長用のモータ電流センサ27及び冗長用のモータ角度センサ34にそれぞれ電源ラインを介して5Vの動作電源を供給する。
なお、上記抵抗R1〜R4は、筐体に設けられているコネクタから筐体内部にサージが印加されるのを防止するためのものである。
Similarly, the regulator 29 functions as a redundant power supply circuit, and supplies 5 V of operating power to the redundant steering torque sensor 32 and the redundant steering angle sensor 33 from the power supply line via resistors R3 and R4, respectively. Further, 5V operating power is supplied to the CAN driver 37b and the A / D converter 36b in the microcomputer 35b via the power supply line. Further, the regulator 29 supplies a 5V operating power supply to the redundant predriver 24b, the redundant motor current sensor 27, and the redundant motor angle sensor 34, respectively, via the power supply line.
The resistors R1 to R4 are for preventing a surge from being applied to the inside of the housing from a connector provided in the housing.

A/D変換器36aは、レギュレータ28からセンサ11,12に供給される電圧をA/D変換する。また、A/D変換器36bは、レギュレータ29からセンサ32,33に供給される電圧をA/D変換する。マイコン35a,35bはそれぞれ、これらのA/D変換結果に基づいて、各レギュレータ28,29の出力電圧をモニタするようになっている。CANドライバ37a,37bはそれぞれ、外部の他のECU38a,38bとマイコン35a,35bとの間で通信を行ってデータの授受を行う。
なお、上記操舵トルクセンサ11、ステア角センサ12、冗長用の操舵トルクセンサ32、及び冗長用のステア角センサ33は、電子制御装置14の筐体の外部に設けられている。
The A / D converter 36a A / D converts the voltage supplied from the regulator 28 to the sensors 11 and 12. Further, the A / D converter 36b A / D converts the voltage supplied from the regulator 29 to the sensors 32 and 33. The microcomputers 35a and 35b monitor the output voltages of the regulators 28 and 29 based on the A / D conversion results, respectively. The CAN drivers 37a and 37b communicate with each other external ECUs 38a and 38b and the microcomputers 35a and 35b to exchange data, respectively.
The steering torque sensor 11, the steering angle sensor 12, the redundant steering torque sensor 32, and the redundant steering angle sensor 33 are provided outside the housing of the electronic control device 14.

また、レギュレータ31aは、マイコン35a内の演算部39a用の電源回路として働き1Vの動作電源を供給する。また、レギュレータ31bは、マイコン35b内の演算部39b用の電源回路として働き1Vの動作電源を供給するように構成されている。
そして、マイコン35aでプリドライバ24aからインバータ25aを介してモータ13aを駆動制御し、マイコン35bでプリドライバ24bからインバータ25bを介してモータ13bを駆動制御する。このように、2つのモータ13a,13bを2系統の回路で独立して駆動するようになっている。
Further, the regulator 31a acts as a power supply circuit for the arithmetic unit 39a in the microcomputer 35a and supplies an operating power supply of 1V. Further, the regulator 31b is configured to act as a power supply circuit for the arithmetic unit 39b in the microcomputer 35b and supply an operating power supply of 1V.
Then, the microcomputer 35a drives and controls the motor 13a from the pre-driver 24a via the inverter 25a, and the microcomputer 35b drives and controls the motor 13b from the pre-driver 24b via the inverter 25b. In this way, the two motors 13a and 13b are independently driven by the two circuits.

すなわち、通常のアシスト動作では、マイコン35aは、プリドライバ24aにPWM信号を出力する。プリドライバ24a中の各H側ドライバとL側ドライバはそれぞれ、PWM信号に基づいて、インバータ25a中の各上アームスイッチ素子と下アームスイッチ素子の制御端にそれぞれPWM信号に基づく駆動信号を供給して選択的にオン/オフ制御する。 That is, in the normal assist operation, the microcomputer 35a outputs a PWM signal to the pre-driver 24a. Based on the PWM signal, each of the H-side driver and the L-side driver in the pre-driver 24a supplies a drive signal based on the PWM signal to the control ends of the upper arm switch element and the lower arm switch element in the inverter 25a, respectively. Selectively control on / off.

そして、モータ13aをインバータ25aで駆動する際に、センサ11,12で検出した操舵トルク信号S1とステア角信号S2、及び車両で検出した車速信号S3などに基づいて操作量演算を行い、演算結果の操作量に応じてPWM信号のデューティを可変し、モータ13aの出力トルクをそれぞれ制御することでアシスト力を変化させる。この際、モータ電流センサ26とモータ角度センサ22でモータ13の状態変化を検出する。 Then, when the motor 13a is driven by the inverter 25a, the operation amount is calculated based on the steering torque signal S1 and the steering angle signal S2 detected by the sensors 11 and 12, the vehicle speed signal S3 detected by the vehicle, and the like, and the calculation result is obtained. The duty of the PWM signal is changed according to the amount of operation of the above, and the assist force is changed by controlling the output torque of the motor 13a. At this time, the motor current sensor 26 and the motor angle sensor 22 detect the state change of the motor 13.

アシスト動作中は、マイコン35aはA/D変換器36aを用いてレギュレータ28の出力電圧をモニタしており、例えばレギュレータ28から操舵トルクセンサ11あるいはステア角センサ12へ動作電源を供給する電源ラインに天地絡が発生したことを検知するとレギュレータ28を停止させ、センサ11,12から出力される操舵トルク信号S1とステア角信号S2は使用しないようにする。そして、レギュレータ29から操舵トルクセンサ32あるいはステア角センサ33へ動作電源を供給し、冗長用のセンサ32,33を用いてアシストを継続する。 During the assist operation, the microcomputer 35a monitors the output voltage of the regulator 28 by using the A / D converter 36a. For example, the regulator 28 connects the regulator 28 to the power supply line that supplies the operating power to the steering torque sensor 11 or the steering angle sensor 12. When it is detected that a top-bottom fault has occurred, the regulator 28 is stopped, and the steering torque signal S1 and the steering angle signal S2 output from the sensors 11 and 12 are not used. Then, the regulator 29 supplies the operating power to the steering torque sensor 32 or the steering angle sensor 33, and the assist is continued by using the redundant sensors 32 and 33.

系統の切り替えが行われると、マイコン35bは、プリドライバ24bにPWM信号を出力する。プリドライバ24b中の各H側ドライバとL側ドライバはそれぞれ、PWM信号に基づいて、インバータ25b中の各上アームスイッチ素子と下アームスイッチ素子の制御端にそれぞれPWM信号に基づく駆動信号を供給して選択的にオン/オフ制御する。
モータ13bをインバータ25bで駆動する際に、センサ32,33で検出した操舵トルク信号S1とステア角信号S2、及び車両で検出した車速信号S3などに基づいて操作量演算を行い、演算結果の操作量に応じてPWM信号のデューティを可変し、モータ13bの出力トルクをそれぞれ制御することでアシスト力を変化させる。この場合には、モータ電流センサ26とモータ角度センサ22に代えて冗長用のモータ電流センサ27と冗長用のモータ角度センサ34を用いて、モータ13bの状態変化を検出することになる。
When the system is switched, the microcomputer 35b outputs a PWM signal to the pre-driver 24b. Based on the PWM signal, each of the H-side driver and the L-side driver in the pre-driver 24b supplies a drive signal based on the PWM signal to the control ends of the upper arm switch element and the lower arm switch element in the inverter 25b, respectively. Selectively control on / off.
When the motor 13b is driven by the inverter 25b, the operation amount is calculated based on the steering torque signal S1 and the steering angle signal S2 detected by the sensors 32 and 33, the vehicle speed signal S3 detected by the vehicle, and the operation of the calculation result. The duty of the PWM signal is changed according to the amount, and the assist force is changed by controlling the output torque of the motor 13b. In this case, instead of the motor current sensor 26 and the motor angle sensor 22, the redundant motor current sensor 27 and the redundant motor angle sensor 34 are used to detect the state change of the motor 13b.

このような構成によれば、故障時には系統を切り替えるだけで冗長機能を利用できる。2系統の構成であるので、マイコンの処理負荷を増大させることはなく、本来の機能に対して性能の低下を招くこともない。また、各種機能のうちの1つが故障した時はもとより、主電源回路または冗長電源回路のいずれかが故障した場合にも最小限の性能低下で動作を継続させることができる。
従って、コスト増加及び主制御装置の処理負荷の増大を最小限に抑えながら、故障時における性能の低下を抑制できる。
According to such a configuration, in the event of a failure, the redundant function can be used simply by switching the system. Since it has a two-system configuration, it does not increase the processing load of the microcomputer and does not cause a decrease in performance with respect to the original function. Further, not only when one of the various functions fails, but also when either the main power supply circuit or the redundant power supply circuit fails, the operation can be continued with the minimum performance deterioration.
Therefore, it is possible to suppress a decrease in performance at the time of failure while minimizing an increase in cost and an increase in processing load of the main controller.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することが可能である。例えば、実施形態において、2つの系統の回路を1つの筐体内に搭載する場合を例に取って説明したが、系統毎に2つの筐体に搭載しても良いのはもちろんである。 The present invention is not limited to the embodiments described above, but can be implemented in various modifications. For example, in the embodiment, the case where the circuits of two systems are mounted in one housing has been described as an example, but it is needless to say that the circuits of two systems may be mounted in two housings for each system.

11…操舵トルクセンサ、12…ステア角センサ、13,13a,13b…モータ(電動アクチュエータ)、14…電子制御装置、23…レギュレータ、28…レギュレータ(主電源回路)、29…レギュレータ(冗長電源回路)、30,31…レギュレータ、32…冗長用の操舵トルクセンサ、33…冗長用のステア角センサ、35,35a,35b…マイクロコンピュータ(主制御装置) 11 ... Steering torque sensor, 12 ... Steer angle sensor, 13, 13a, 13b ... Motor (electric actuator), 14 ... Electronic control device, 23 ... Regulator, 28 ... Regulator (main power supply circuit), 29 ... Regulator (redundant power supply circuit) ), 30, 31 ... Regulator, 32 ... Redundant steering torque sensor, 33 ... Redundant steering angle sensor, 35, 35a, 35b ... Microcomputer (main controller)

Claims (3)

電動モータを駆動するインバータが2系統化されたシステムに用いられる電子制御装置であって、
前記電子制御装置は、
筐体と、
前記筐体内の配線を、前記筐体の外部で所定の機能動作をする第1機能要素、及び前記筐体の外部で前記第1機能要素の冗長動作をする第1冗長機能要素にそれぞれ接続するコネクタと、
前記筐体の内部に設けられ、前記第1機能要素とは異なる所定の機能動作をする第2機能要素と、
前記筐体の内部に設けられ、前記第2機能要素の冗長動作をする第2冗長機能要素と、
前記筐体内に設けられ、前記第2機能要素に動作電源を供給するとともに、前記第1機能要素に前記コネクタを介して動作電源を供給する主電源回路と、
前記筐体内に設けられ、前記第2冗長機能要素に動作電源を供給するとともに、前記第1冗長機能要素に前記コネクタを介して動作電源を供給する冗長電源回路と、
前記筐体内に設けられ、前記第1及び第2機能要素の出力に基づいて、第1系統のインバータを駆動するための信号を出力する第1マイクロコンピュータと、
前記筐体内に設けられ、前記第1及び第2冗長機能要素の出力に基づいて、第2系統のインバータを駆動するための信号を出力する第2マイクロコンピュータと、
を具備し、
前記主電源回路からの電源供給に異常が発生した場合に、前記主電源回路が停止され、前記冗長電源回路から前記第1及び第2冗長機能要素に動作電源が供給され、
前記第1及び第2機能要素の機能動作を前記第1及び第2冗長機能要素で継続させること
を特徴とする電子制御装置。
An electronic control device used in a system in which two inverters are used to drive an electric motor.
The electronic control device is
With the housing
The wiring inside the housing is connected to a first functional element that performs a predetermined functional operation outside the housing and a first redundant functional element that performs a redundant operation of the first functional element outside the housing. With the connector
A second functional element provided inside the housing and performing a predetermined functional operation different from the first functional element,
A second redundant functional element provided inside the housing and performing a redundant operation of the second functional element,
A main power supply circuit provided in the housing, supplying operating power to the second functional element and supplying operating power to the first functional element via the connector.
A redundant power supply circuit provided in the housing, which supplies an operating power supply to the second redundant functional element and supplies an operating power supply to the first redundant functional element via the connector.
A first microcomputer provided in the housing and outputting a signal for driving the inverter of the first system based on the outputs of the first and second functional elements.
A second microcomputer provided in the housing and outputting a signal for driving the inverter of the second system based on the outputs of the first and second redundant functional elements.
Equipped with
When an abnormality occurs in the power supply from the main power supply circuit , the main power supply circuit is stopped, and the redundant power supply circuit supplies operating power to the first and second redundant functional elements .
An electronic control unit, characterized in that to continue the functional operation of the first and second functional element in said first and second redundant functional elements.
請求項1の電子制御装置において、
前記電動モータは、電動パワーステアリング装置におけるアシスト用であり、当該電動モータを駆動するインバータが2系統化されることによって、1系統の故障を許容できるように構成され、
前記第1機能要素が、前記アシスト用モータの操作量演算に使用するパラメータを検出する第1センサを含み、
前記第2機能要素が、前記第1センサで検出する前記操作量演算に使用するパラメータとは異なる状態パラメータを検出する第2センサを含み、
前記主電源回路が第1レギュレータであり、
前記冗長電源回路が第2レギュレータであり、
前記第1レギュレータから前記第1機能要素及び第2機能要素の少なくとも一方の電源ラインが天地絡した場合に、当該天地絡した電源ラインに接続された機能要素に対応する冗長機能要素に前記第2レギュレータから電源を供給し、前記第1及び第2機能要素に代えて、前記第1及び第2冗長機能要素で動作を継続すること
を特徴とする電子制御装置。
In the electronic control device of claim 1,
The electric motor is for assisting in an electric power steering device, and is configured so that a failure of one system can be tolerated by forming two systems of inverters for driving the electric motor.
The first functional element includes a first sensor that detects a parameter used for calculating the operation amount of the assist motor.
The second functional element includes a second sensor that detects a state parameter different from the parameter used for the manipulated variable calculation detected by the first sensor.
The main power supply circuit is the first regulator,
The redundant power supply circuit is the second regulator.
When at least one power supply line of the first functional element and the second functional element is top-bottomed from the first regulator, the second is a redundant functional element corresponding to the functional element connected to the top-bottomed power supply line. An electronic control device characterized in that power is supplied from a regulator and operation is continued by the first and second redundant functional elements in place of the first and second functional elements.
請求項1の電子制御装置において、
前記第1機能要素は、第1の電動モータの操作量演算に使用するパラメータを検出する第1センサを含み、
前記第1冗長機能要素は、第2の電動モータの操作量演算に使用するパラメータを検出する第2センサを含むこと
を特徴とする電子制御装置。
In the electronic control device of claim 1,
The first functional element includes a first sensor that detects a parameter used for calculating the operation amount of the first electric motor.
The first redundant functional element is an electronic control device including a second sensor that detects a parameter used for calculating the operation amount of the second electric motor.
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