JPWO2019176316A1 - 車両搭載機器の制御装置 - Google Patents

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Abstract

グランド電位の変動を抑制しつつ、車両のグランド部に異常があった場合に、アース電流の偏りによる損傷を抑制できる、車両搭載機器の制御装置を提供する。車両搭載機器の制御装置は、アクチュエータを備え、第1、第2電源から第1、第2給電経路で、それぞれに対応する第1、第2マイクロプロセッサと第1、第2駆動回路に電力を供給し、第1、第2駆動回路でアクチュエータを駆動するように構成される。この制御装置は、第1、第2電源の各負極が共通のグランド部に電気的に接続される。そして、第1、第2電源の第1、第2負極と共通のグランド部とがそれぞれ独立した第1、第2コネクタ部で接続されている。

Description

本発明は、冗長化構成された車両搭載機器の制御装置に関する。
車両搭載機器には、高い安全性や信頼性が要求されており、近年の自動運転の実用化に向けた取り組みに伴い、これらの要求がより強くなっている。その対策の一つとして、故障や障害が発生しても制御を継続できるように、システムを冗長構成で構築することが行われている。
例えば、特許文献1では、二組の巻線組を有するモータを、二系統の駆動回路で制御することにより、仮に一方の系統が故障してもモータの駆動を継続できるようにしている。
また、特許文献2では、二つの電源から二系統の給電経路を介して二系統の駆動回路にそれぞれ電力を供給し、二組の巻線組を有するモータを制御することで、より信頼性を高めている。
特開2015−61458号公報 特開2017−99170号公報
ところで、特許文献2のように、独立した二つの電源系統を備えるモータ制御装置は、単一の電源を用いるものに比べて信頼性を向上できるものの、グランド電位の変動(ばらつき)により系統間の情報伝達に制約が生ずる。また、車両のグランド部にアース電流を出力できなくなった場合には、一系統の機能を全て喪失することになる。このため、各系統におけるグランド電位の変動を考慮した回路設計をせざるを得ず、設計の難易度が高くなる、という課題がある。
一方、二つの電源系統でグランド部を共通化すると、一方の系統に障害が発生してアース電流が出力できなくなると、他方の系統のグランド部にアース電流が集中し、グランドハーネス等の許容電流量を超えてしまう可能性がある。
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、グランド電位の変動を抑制しつつ、車両のグランド部に異常があった場合に、アース電流の偏りによる損傷を抑制できる、車両搭載機器の制御装置を提供することにある。
本発明の車両搭載機器の制御装置は、その一つの態様において、アクチュエータを備え、第1、第2電源から第1、第2給電経路で、それぞれに対応する第1、第2マイクロプロセッサと第1、第2駆動回路に電力を供給し、第1、第2の駆動回路でアクチュエータを駆動するように構成される。この制御装置は、第1、第2電源の各負極が共通のグランド部に電気的に接続される。そして、第1、第2電源の第1、第2負極と共通のグランド部とがそれぞれ独立した第1、第2コネクタ部で接続されている。
本発明によれば、第1、第2マイクロプロセッサと第1、第2駆動回路を、共通のグランド部に接続することで、グランド電位の変動を抑制できる。また、一方のコネクタ部の異常により端子間がショートしても、各系統間の独立性の喪失のみで機能残存させることができる。更に、第1、第2コネクタ部が独立していることで、電源ハーネスとグランドハーネスで異なる線種、線径の電線を選択でき、設計の自由度を高くできる。しかも、第1、第2負極端子の電流容量を第1、第2正極端子の電流容量よりも大きくすれば、一方のグランドハーネスの断線やコネクタ部の外れにより、他方のグランドハーネスに電流が集中しても損傷を抑制できる。
車両搭載機器の一例として、電動パワーステアリング装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る車両搭載機器の制御装置を示しており、EPS制御用ECUへの電源供給に関係する要部を抽出して示すブロック図である。 図2に示した第1、第2電源とEPS制御用ECUとの接続例を示す概略図である。 図3の第1、第2コネクタ部におけるジャックの外観を示す斜視図である。 図2に示した第1、第2電源とEPS制御用ECUとの接続の他の例を示す概略図である。 図5の第1、第2コネクタ部におけるジャックの外観を示す斜視図である。 図2に示したEPS制御用ECUの構成例を示すブロック図である。 図2および図7に示したEPS制御用ECUにおけるアース電流監視用センサの構成例を示すブロック図である。 図2のEPS制御用ECUにおけるグランドハーネス断線時のアース電流の変化について説明するためのブロック図である。 図2のEPS制御用ECUにおけるグランドハーネス断線時の制御例について説明するためのブロック図である。 図2のEPS制御用ECUにおける第1系統の駆動ユニットで実行されるアース電流の異常検出動作を示すフローチャートである。 図2のEPS制御用ECUにおける第2系統の駆動ユニットで実行されるアース電流の異常検出動作を示すフローチャートである。 図2のEPS制御用ECUにおける第1系統の駆動ユニットで実行される過電流検出動作を示すフローチャートである。 図2のEPS制御用ECUにおける第2系統の駆動ユニットで実行される過電流検出動作を示すフローチャートである。 図2のEPS制御用ECUにおける第1系統の駆動ユニットで実行されるショート検出動作を示すフローチャートである。 図2のEPS制御用ECUにおける第2系統の駆動ユニットで実行されるショート検出動作を示すフローチャートである。
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。
図1は、本発明が適用される車両搭載機器の一例として、電動パワーステアリング(EPS:Electric Power Steering)装置の概略構成を示している。電動パワーステアリング装置10は、ラックハウジング11、モータハウジング12、二組の巻線組を有する電動モータ(三相ブラシレスモータ)13、減速機14、ピニオン15、ダストブーツ16,16、タイロッド17,17および操舵機構18等を備える。
ラックハウジング11には、図示しないピニオンシャフトとラックバー、およびステアリングシャフト19の一部が収容されている。また、モータハウジング12には、電動モータ13とEPS制御用ECU(Electronic Control Unit)3が収容されている。そして、電動モータ13の回転が減速機14で減速されて操舵機構18に伝達され、車両の運転者による操舵力をアシストして操舵輪に付与する。
操舵機構18は、ステアリングシャフト19、ピニオンシャフトおよびトーションバーを有する。ステアリングシャフト19は、ステアリングホイールと一体に回転する。操舵軸20には、操舵機構18の操舵状態を検出する運転状態検出センサとしての操舵トルクセンサ21と舵角センサ22が取り付けられている。これら操舵トルクセンサ21と舵角センサ22はそれぞれ、一対ずつ設けられている。操舵トルクセンサ21は、トーションバーの捩じれ量に基づいて操舵機構18に発生する操舵トルク(トーションバートルク)を検出する。舵角センサ22は、ステアリング操作時の舵角を検出する。
ピニオンシャフトは、トーションバーを介してステアリングシャフト19と接続されている。ダストブーツ16,16は、ゴム等を用いて蛇腹環状に形成されている。ダストブーツ16,16の車幅方向外側端は、タイロッド17,17の車幅方向内側端に固定されている。これら一対のタイロッド17,17の端部は、上記ラックバーの両端に接続されている。
図2は、本発明の実施形態に係る車両搭載機器の制御装置であり、EPS制御用ECU3の電源供給に関係する要部を抽出して示している。このEPS制御用ECU3は、第1、第2系統の駆動ユニットEPP1,EPP2を備えた冗長化構成になっている。EPS制御用ECU3はハウジング1を有し、第1、第2系統の駆動ユニットEPP1,EPP2がハウジング1の電子機器収容空間1aに収容されている。
ハウジング1には、第1正極端子2a−1と第2正極端子2b−1を備える第1コネクタ部と、第1負極端子2a−2と第2負極端子2b−2を備える第2コネクタ部が設けられている。第1正極端子2a−1は、電源ハーネスPH1を介して第1電源(バッテリー)4aの正極4aPに接続され、第2正極端子2b−1は、電源ハーネスPH2を介して第2電源4bの正極4bPに接続されている。また、第1負極端子2a−2はグランドハーネスGH1を介して第1電源4aの負極4aM、および車体グランド(車両の接地部材)9に接続され、第2負極端子2b−2はグランドハーネスGH2を介して第2電源4bの負極4bM、および車体グランド9に接続されている。上記第1、第2コネクタ部は、第1正極端子2a−1側の電流容量よりも第1負極端子2a−2側の電流容量が大きく、かつ第2正極端子2b−1側の電流容量よりも第2負極端子2b−2側の電流容量が大きくなっている。
第1系統の駆動ユニットEPP1には、第1マイクロプロセッサ5a、第1駆動回路6a、および第1センサ7aが含まれている。また、第2系統の駆動ユニットEPP2には、第2マイクロプロセッサ5b、第2駆動回路6b、および第2センサ7bが含まれている。
第1マイクロプロセッサ5aは、第1電源4aの正極4aPとグランド部(共通グランド)8との間に接続されて第1電源4aから電力が供給され、第1駆動回路6aを制御する第1指令信号CS1を出力する。第2マイクロプロセッサ5bは、第2電源4bとグランド部8との間に接続されて第2電源4bから電力が供給され、第2駆動回路6bを制御する第2指令信号CS2を出力する。
第1、第2マイクロプロセッサ5a,5bはそれぞれ、第1センサ7aまたは第2センサ7bの出力信号DS1,DS2に基づき当該装置の異常を検出するもので、不揮発性メモリを有する記憶部5c,5dを備えている。これらの記憶部5c,5dは、第1または第2マイクロプロセッサ5aまたは5bが第2コネクタ部に異常があると判断したときに、その故障履歴を記録する。
第1駆動回路6aは、第1電源4aの正極4aPとグランド部8との間に接続され、第1電源4aから電力が供給される。この第1駆動回路6aは電動モータ(アクチュエータ)13を駆動制御する第1インバータを含んでいる。第2駆動回路6bは、第2電源4bの正極4bPとグランド部8との間に接続され、第2電源4bから電力が供給される。この第2駆動回路6bは電動モータ13を駆動制御する第2インバータを含んでいる。
グランド部8は、導電材料で形成され、第1、第2マイクロプロセッサ5a,5bと第1、第2駆動回路6a,6bの共通グランドになっている。
図3は図2に示した第1、第2電源とEPS制御用ECUとの接続例を示す概略図、図4は図3の第1、第2コネクタ部におけるジャックの外観を示す斜視図である。本例は、第1、第2電源(バッテリー)4a,4bの電圧が、例えば12Vで等しい場合に適用される。
図3に示すように、EPS制御用ECU3のハウジング1には、第1、第2コネクタ部2c,2dが分離して設けられている。これら第1、第2コネクタ部2c,2dのジャックに、対応する形状のプラグ(図示しない)がそれぞれ挿入され、第1、第2電源4a,4bから電源ハーネスPH1,PH2とグランドハーネスGH1,GH2をそれぞれ介して電源供給を受けるようになっている。
上記グランドハーネスGH1,GH2には、電源ハーネスPH1,PH2よりも耐電流性の高い線種の電線を用いており、一方のグランドハーネスGH1またはGH2に第1、第2電源4a,4bからアース電流が流れても耐えられるようになっている。例えば、グランドハーネスGH1,GH2は同じ線種で線径、電源ハーネスPH1,PH2も同じ線種で線径であり、かつグランドハーネスGH1,GH2は電源ハーネスPH1,PH2よりも線径が太くなっている。また、グランドハーネスGH1,GH2用のプラグとジャックも同様に、電源ハーネスPH1,PH2よりも耐電流性が高くなるように、断面積や接触面積が大きくなっている。
図4に示すように、第1コネクタ部2cには、ハウジング1に形成された有底孔1bと、この有底孔1bの底面1cに立設された第1、第2正極端子2a−1,2b−1とを有するジャックが形成されている。第1正極端子2a−1は、電源ハーネスPH1を介して第1電源4aの正極4aPに接続され、第2正極端子2b−1は、電源ハーネスPH2を介して第2電源4bの正極4bPに接続される。
また、第2コネクタ部2dには、ハウジング1に形成された有底孔1dと、この有底孔1dの底面1eに立設された第1、第2負極端子2a−2,2b−2とを有するジャックが形成されている。第1負極端子2a−2は、グランドハーネスGH1を介して第1電源4aの負極4aMに接続され、第2負極端子2b−2は、グランドハーネスGH2を介して第2電源4bの負極4bMに接続される。また、グランドハーネスGH1,GH2は、共に車体グランド9に接続される。
このように、第1、第2電源4a,4bの正極4aP,4bPに接続される第1コネクタ部2cと、第1、第2電源4a,4bの負極4aM,4bMに接続される第2コネクタ部2dの形状が異なるものを使用する。すなわち、第1コネクタ部2cの矢視A方向から見た形状は、第2コネクタ部2dの矢視A方向から見た形状とは異なっており、誤組み付けができない構成になっている。
より詳しくは、第1電源4aの正極4aPを第1正極端子2a−1に装着する方向である装着方向(矢視A)に対し直角な断面を装着方向直角断面としたとき、第1正極端子2a−1は、装着方向直角断面における形状が、第1負極端子2a−2の装着方向直角断面における形状とは異なり、第2正極端子2b−1は、装着方向直角断面における形状が、第2負極端子2b−2の装着方向直角断面における形状とは異なる。
ここで、「断面における形状が異なる」という用語には、幾何学的な形状の種類が異なるだけでなく、大きさの異なる相似形も含まれる。
また、第1電源4aの正極4aPを第1正極端子2a−1に装着する方向である装着方向に対し直角な断面を装着方向直角断面としたとき、第1負極端子2a−2は、装着方向直角断面における断面積が、第1正極端子2a−1の装着方向直角断面における断面積よりも大きく、第2負極端子2b−2は、装着方向直角断面における断面積が、第2正極端子2b−1の装着方向直角断面における断面積よりも大きい。
図5は図2に示した第1、第2電源とEPS制御用ECUとの接続の他の例を示す概略図、図6は図3の第1、第2コネクタ部におけるジャックの外観を示す斜視図である。本例は、第1、第2電源(バッテリー)4a,4bの電圧が異なる場合に適用されるものであり、第1電源4aの電圧が12Vで、第2電源4bの電圧が48Vと仮定する。
すなわち、図5に示すように、EPS制御用ECU3のハウジング1には、第1、第2コネクタ部2c,2dが設けられている。第1コネクタ部2cは、第1正極端子用第1コネクタ2c−1と第2正極端子用第1コネクタ2c−2に分離されている。これら第1正極端子用第1コネクタ2c−1、第2正極端子用第1コネクタ2c−2、第2コネクタ部2dのジャックにそれぞれ、対応する形状のプラグ(図示しない)が挿入され、第1、第2電源4a,4bから電源ハーネスPH1,PH2とグランドハーネスGH1,GH2をそれぞれ介して電源供給を受けるようになっている。
上記グランドハーネスGH1,GH2には、電源ハーネスPH1,PH2よりも耐電流性の高い線種の電線を用いており、一方のグランドハーネスGH1またはGH2に第1、第2電源4a,4bからアース電流が流れても耐えられるようになっている。電源ハーネスPH2には電源ハーネスPH1よりも高い電圧(48V)が印加されるので、耐電流性の高い線種の電線が用いられる。例えば、グランドハーネスGH1,GH2には、電源ハーネスPH1,PH2と同じ線種で線径の太い電線を用いる。また、電源ハーネスPH2には、電源ハーネスPH1と同じ線種で線径の太い電線を用いる。すなわち、電線の太さは、「GH1,GH2>PH2>PH1」となる。
図6に示すように、第1正極端子用第1コネクタ2c−1には、ハウジング1に形成された有底孔1b−1と、この有底孔1b−1の底面1c−1に立設された第1正極端子2a−1とを有するジャックが形成されている。また、第2正極端子用第1コネクタ2c−2には、ハウジング1に形成された有底孔1b−2と、この有底孔1b−2の底面1c−2に立設された第2正極端子2b−1とを有するジャックが形成されている。第1正極端子2a−1は、電源ハーネスPH1を介して第1電源4aの正極4aPに接続され、第2正極端子2b−1は、電源ハーネスPH2を介して第2電源4bの正極4bPに接続される。
一方、第2コネクタ部2dは、ハウジング1に形成された有底孔1dと、この有底孔1dの底面1eに立設された第1、第2負極端子2a−2,2b−2とを有するジャックが形成されている。第1負極端子2a−2は、グランドハーネスGH1を介して第1電源4aの負極4aMに接続され、第2負極端子2b−2は、グランドハーネスGH2を介して第2電源4bの負極4bMに接続される。また、グランドハーネスGH1,GH2は、共に車体グランド9に接続される。
このように、第1、第2電源4a,4bの正極4aP,4bPにそれぞれ接続される第1コネクタ部2cの第1正極端子用第1コネクタ2c−1、第1コネクタ部2cの第2正極端子用第1コネクタ2c−2、第1、第2電源4a,4bの負極4aM,4bMに接続される第2コネクタ部2dの形状が異なるコネクタを使用する。すなわち、第1正極端子用第1コネクタ2c−1、第2正極端子用第1コネクタ2c−2、および第2コネクタ部2dの矢視B方向から見た形状が異なっており、誤組み付けができない構成になっている。
ここで、「断面における形状が異なる」という用語には、幾何学的な形状の種類が異なるだけでなく、大きさの異なる相似形も含まれる。
このように、供給電圧が異なる場合において、グランドハーネスGH1,GH2に同じ線種・線径の電線を用いることができる。これによって、アース電流を均等に分配でき、グランド用の第1、第2負極端子2a−2,2b−2を電源毎に分ける必要がない。
なお、「第1、第2コネクタ部2c,2dが分離して設けられている」とは、例えば下記(1),(2)の意味を含む。
(1)第1コネクタ部2cに接続される電源ハーネスPH1のプラグと第2コネクタ部2dに接続されるグランドハーネスGH1のプラグとが分離されている。
(2)第1正極端子2a−1と第2正極端子2b−1の周囲が絶縁材料の囲いで包囲されおり、第1負極端子2a−2と第2負極端子2b−2が、第1、第2正極端子2a−1,2b−1を包囲する囲いの中に設けられていない(囲いの外に設けられている)。この場合、第1正極端子2a−1と第2正極端子2b−1は、同じ囲いの中に設けられていてもよいし、夫々が別々の囲いに設けられていてもよい。
図7は、図2に示したEPS制御用ECU3の構成例を示している。このEPS制御用ECU3は、プリント基板上に実装される論理回路部3aと、メタルプリント基板上に実装される電力回路部3bとを有する。論理回路部3aは第1、第2電源4a,4bからそれぞれ供給された外部電源電圧を、電源IC等により降圧して生成した内部電源電圧で動作し、電力回路部3bは第1、第2電源4a,4bからそれぞれ供給される外部電源電圧で動作する。ここで、メタルプリント基板は、発熱量の大きいパワー系デバイスの放熱対策と熱による電子部品の信頼性対策を行うために用いている。
論理回路部3aはプロセッサとして働き、図2における第1、第2マイクロプロセッサ5a,5bに対応する。電力回路部3bは、図2における第1、第2駆動回路6a,6bに対応する。論理回路部3aと電力回路部3bは、一点鎖線DLを境界として第1系統の駆動ユニットEPP1と第2系統の駆動ユニットEPP2に分かれている。
第1マイクロプロセッサ5aは、第1マイクロコントローラ(本例ではデュアルコアCPU)32、プリドライバ33、CPUモニタ34および仮想モータ位置検出器(インダクタンス検出器)35等で構成される。第2マイクロプロセッサ5bは、第2マイクロコントローラ(本例ではデュアルコアCPU)36、プリドライバ37、CPUモニタ38および仮想モータ位置検出器(インダクタンス検出器)39等で構成される。
第1駆動回路6aは、第1インバータ40と3シャント方式の第1電流検出部42を備える。この電流検出部42は、モータ相電流センサおよび一次電流センサとして用いられる。第2駆動回路6bは、第2インバータ41と3シャント方式の第2電流検出部43を備える。この電流検出部43は、モータ相電流センサおよび一次電流センサとして用いられる。
更に、第1インバータ40のグランド部と第1負極端子2a−2との間には、アース電流監視用の第1センサ7aが設けられ、この第1センサ7aで検出した電流または電圧がマイクロコントローラ32に供給される。また、第2インバータ41のグランド部と第2負極端子2b−2との間には、第2センサ7bが設けられ、この第2センサ7bで検出した電流または電圧がマイクロコントローラ36に供給される。
第1、第2マイクロコントローラ32,36はそれぞれ、EPSのアシスト制御の演算、モータ電流のコントロール、機能構成要素の異常検出、および安全状態への移行処理等を行うものである。第1、第2マイクロコントローラ32,36にはそれぞれ、内部動作電源48,49から電源電圧が印加される。CPUモニタ34,38は、マイクロコントローラ32,36に発生した異常を検出するもので、異常と判断されたとき、マイクロコントローラ32,36への電源供給を遮断する機能を持っている。また、プリドライバ33,37はそれぞれ、マイクロコントローラ32,36からの指令に基づいて、インバータ40,41中の駆動素子を駆動する。
インバータ40,41はそれぞれ、電動モータ13へ電流を流すための複数の駆動素子で構成され、プリドライバ33,37からの指令信号CS1,CS2に基づいて作動する。これらインバータ40,41からの駆動電流に応じて、二系統の巻線組を有する電動モータ13が駆動されて操舵力をアシストするためのモータトルクを発生する。
電流検出部42,43は、アシスト制御から求めた電動モータ13での必要トルクを出力するために、モータ制御で必要な電流値が目標どおり出ているかモニタする機能と、1次電流(第1、第2電源4a,4bから駆動ユニットEPP1,EPP2への取り込み電流)をモニタする機能を備える。
駆動ユニットEPP1の第1操舵センサ23a(操舵トルクセンサ21aと舵角センサ22a)には、論理回路部3aの内部動作電源45から電源電圧が印加され、検出出力は第1、第2マイクロコントローラ32,36にそれぞれ供給される。また、駆動ユニットEPP2の第2操舵センサ23b(操舵トルクセンサ21bと舵角センサ22b)には、論理回路部3aの内部動作電源47から電源電圧が印加され、検出出力は第2、第1マイクロコントローラ36,32にそれぞれ供給される。
ここで、操舵トルクセンサ21aと舵角センサ22a、および操舵トルクセンサ21bと舵角センサ22bには、デュアルコアCPUにそれぞれ対応するデュアルセンサを用いることができる。第1、第2マイクロコントローラ32,36はそれぞれ、マイコン間通信(CPU間通信)を行ってステータス信号とセンサ信号の送受信を行うマイコン間通信部を備える。
電動モータ13には、モータ回転角センサ(デュアルモータ位置センサ)50a,50bがプリント基板上に実装されて設けられている。このモータ回転角センサ50a,50bには、論理回路部3aに設けられた内部動作電源51,52から電源電圧が印加され、検出出力がそれぞれ第1、第2マイクロコントローラ32,36に供給される。
第1マイクロコントローラ32は、電流検出部42で検出した3相電流、仮想モータ位置検出器35で検出したロータの回転位置、モータ回転角センサ50a,50bで検出したモータ回転角、および第1センサ7aの出力信号DS1等に基づいて、PWM(Pulse Width Modulation)制御を行うためのパルス信号を生成する。第1マイクロコントローラ32から出力されるパルス信号は、プリドライバ33に供給される。
また、第2マイクロコントローラ36は、電流検出部43で検出した相電流、仮想モータ位置検出器39で検出したロータの回転位置、モータ回転角センサ50a,50bで検出したモータ回転角、および第2センサ7bの出力信号DS2等に基づいて、PWM制御を行うためのパルス信号を生成する。第2マイクロコントローラ36から出力されるパルス信号は、プリドライバ37に供給される。
第1マイクロコントローラ32の動作はCPUモニタ34によって検証され、第2マイクロコントローラ36の動作はCPUモニタ38によって検証される。これらCPUモニタ34,38は、例えばウォッチドッグと呼ばれるタイマで構成されており、第1、第2マイクロコントローラ32,36が正常か否かを常に監視している。
プリドライバ33,37から出力される第1、第2指令信号(PWM信号)CS1,CS2はそれぞれ、インバータ40,41に供給され、電動モータ13がインバータ40,41からの電流に応じて駆動される。電動モータ13の駆動時の3相電流が電流検出部42,43でそれぞれ検出され、検出信号がフィードバック制御を行うために第1、第2マイクロコントローラ32,36に供給される。第1、第2マイクロコントローラ32,36では、3相電流に基づいて第1、第2電源4a,4bからの総電流量が算出される。また、仮想モータ位置検出器35,39により、ステータコイルの中性点電圧に基づいてロータの回転位置が検出され、検出信号が第1、第2マイクロコントローラ32,36に供給される。仮想モータ位置検出器35,39の検出信号は、電流検出部42,43およびモータ回転角センサ50a,50bの検出出力の検証用とセンサ故障時のバックアップ用に用いられる。
図8は、図2および図7に示したEPS制御用ECU3における第1、第2センサ7a,7bの構成例を示している。これらのセンサ7a,7bは、アース電流監視用である。第1センサ7aは、インバータ40のグランド部8と第1負極端子2a−2との間に接続された抵抗器R1で構成される。この抵抗器R1の両端の電圧が、第1センサ7aの出力信号DS1としてマイクロコントローラ32に供給されてアース電流が検出される。また、抵抗器R1の両端の電圧レベルに応じて過電流やハーネスのショートが検出される。第2センサ7bも第1センサ7aと同様であり、インバータ41のグランド部8と第2負極端子2b−2との間に接続された抵抗器R2で構成される。この抵抗器R2の両端の電圧が、第2センサ7bの出力信号DS2としてマイクロコントローラ36に供給されてアース電流が検出される。また、抵抗器R2の両端の電圧レベルに応じて過電流やハーネスのショートが検出される。
次に、図2のEPS制御用ECU3におけるグランドハーネス断線時のアース電流の変化について、図9により説明する。電源4bの負極4bMと第2負極端子2b−2との間のグランドハーネスGH2が、×印で示すように断線したと仮定する。この断線によって、第2系統の駆動ユニットEPP2にはアース電流が流れなくなり、第2センサ7bの出力信号DS2(電流モニタ値)がゼロになる。この出力信号DS2が第2マイクロプロセッサ5bに供給されると、グランドハーネスGH2の異常(断線)が検出される。
一方、電源4aの負極4aMと第1負極端子2a−2との間のグランドハーネスGH1には、二系統分の電流が流れる(電流値が2倍になる)。このアース電流の増大を第1センサ7aで検出すると、第1マイクロプロセッサ5aに出力信号DS1が供給されて、グランドハーネスGH1の異常(過電流)が検出される。
図10は、図2のEPS制御用ECU3におけるグランドハーネスGH2の断線時の制御例について説明するためのものである。図9に示したように、グランドハーネスGH2が断線し、第1、第2センサ7a,7bでグランドハーネスGH1,GH2を流れるアース電流の異常が検出された場合には、第1マイクロプロセッサ5aと第2マイクロプロセッサ5bとのマイコン間通信により、グランドハーネスGH2の断線、あるいはグランドハーネスGH2のプラグがジャックから外れたと判断される。
グランドハーネスGH2の断線、あるいはグランドハーネスGH2の外れが検出されると、第1マイクロプロセッサ5aから第1駆動回路6aを制御する第1指令信号CS1を出力して、モータ電流の印加量を例えば最大1/2に制限する。また、第2マイクロプロセッサ5bから第2駆動回路6bを制御する第2指令信号CS2を出力して、モータ電流の印加量を例えば最大1/2に制限する。このように、第1、第2マイクロプロセッサ5a,5bから第1、第2指令信号CS1,CS2の出力は継続しつつ、グランドハーネスGH1のアース電流の増大を抑制する。
これによって、断線していないグランドハーネスGH1に流れるアース電流は、最大でも一系統分の電流を超えないようになる。従って、グランド電位の変動を抑制しつつ、車両のグランド部に異常があった場合に、アース電流の偏りによるグランドハーネスの焼損等を抑制できる。
また、一方のグランドハーネスが断線したり外れたりしても、各系統間の独立性の喪失のみで機能残存させることができる。よって、二系統の駆動ユニットEPP1,EPP2で電動モータ13の駆動を継続できるので、故障検出性を保ったままアシスト出力を低下させることができ、より安全な方法で故障を通知できる。しかも、二系統の駆動ユニットEPP1,EPP2のマイクロプロセッサ5a,5b、駆動回路6a,6bおよびセンサ7a,7bが作動状態であるので、電動モータ13の異常等グランドハーネス以外に故障が発生した場合にも両方のマイクロプロセッサ5a,5bで対処でき、二重の安全性が得られる。
次に、上述したアース電流の異常検出動作、過電流検出動作、およびショート検出動作について図11乃至図16のフローチャートにより詳しく説明する。図11は第1系統の駆動ユニットEPP1で実行されるアース電流の異常検出動作、図12は第2系統の駆動ユニットEPP2で実行されるアース電流の異常検出動作を示すフローチャートである。
図11に示すように、第1系統の駆動ユニットEPP1では、まず、第1マイクロプロセッサ5a中に設けられているアース電流の異常カウンタが規定値以上か否か判定する。そして、グランドハーネスGH1に、規定値以上の回数アース電流の異常が発生した場合にハーネスの異常と判定する(ステップS1)。規定値未満の場合には、第1センサ7aによりアース電流を検出し、電流値が所定値を超えているか否かにより異常検出判断を行う(ステップS2)。
ステップS2でアース電流が所定値を超えていない、すなわち正常と判断すると、第1マイクロプロセッサ5aにおける異常カウンタのクリア処理を実行する(ステップS3)。
続いて、マイコン間通信により、駆動ユニットEPP2側の第2マイクロプロセッサ5bから異常確定フラグの受信処理を実行する(ステップS4)。第1マイクロプロセッサ5aは、第2マイクロプロセッサ5bから異常確定フラグを受信すると、モータ印加電流の上限値の設定処理を実行する(ステップS5)。この設定処理は、第1マイクロプロセッサ5aで制御されている電動モータ13の巻線組13aに流れる電流値を制限するもので、第1指令信号CS1により駆動回路6aから出力される電流量がハーネスの許容電流を超えないように補正する。具体的には、異常確定フラグを受信すると、第1マイクロプロセッサ5aは、巻線組13aに流れる電流値(モータ電流印加量)を、例えば1/2に制限する。
次に、記憶部5cに、モータ印加電流異常の故障履歴の記録処理を行って(ステップS6)終了する。
一方、ステップS1でアース電流の異常カウンタが規定値以上であると判定された場合には、グランドハーネスGH1の異常と判定し、ステップS7に移動してアース電流の異常確定フラグ設定処理を実行する。次に、第1マイクロプロセッサ5aは、第2系統の駆動ユニットEPP2の第2マイクロプロセッサ5bに対して、アース電流の異常確定フラグ送信処理を実行する(ステップS8)。これによって、第2マイクロプロセッサ5bに第1系統の駆動ユニットEPP1のグランドハーネスGH1で異常が発生したことが送信される。このように、第1、第2系統の駆動ユニットEPP1,EPP2間で協調してグランドハーネスの許容電流を超えないように電流制限を行う。
その後、ステップS6に移動し、記憶部5cに、モータ印加電流異常の故障履歴の記録処理を行って終了する。
また、ステップS2でアース電流が異常であると判断された場合には、第1マイクロプロセッサ5aにより異常カウンタの加算処理が実行される(ステップS9)。その後、ステップS6に移動し、記憶部5cに、モータ印加電流異常の故障履歴の記録処理を行って終了する。
図12に示すように、第2系統の駆動ユニットEPP2では、まず、第2マイクロプロセッサ5b中に設けられているアース電流の異常カウンタが規定値以上か否か判定する。そして、グランドハーネスGH2に、規定値以上の回数アース電流の異常が発生した場合にハーネスの異常と判定する(ステップS11)。規定値未満の場合には、第2センサ7bによりアース電流を検出し、電流値が所定値を超えているか否かにより異常検出判断を行う(ステップS12)。
ステップS12でアース電流が所定値を超えていない、すなわち正常と判断すると、第2マイクロプロセッサ5bにおける異常カウンタのクリア処理を実行する(ステップS13)。
続いて、マイコン間通信により、駆動ユニットEPP1側の第1マイクロプロセッサ5aから異常確定フラグの受信処理を実行する(ステップS14)。第2マイクロプロセッサ5bは、第1マイクロプロセッサ5aから異常確定フラグを受信すると、モータ印加電流の上限値の設定処理を実行する(ステップS15)。この設定処理は、第2マイクロプロセッサ5bで制御されている電動モータ13の巻線組13bに流れる電流値を制限するもので、第2指令信号CS2により駆動回路6bから出力される電流量がハーネスの許容電流を超えないように補正する。具体的には、異常確定フラグを受信すると、第2マイクロプロセッサ5bは、巻線組13bに流れる電流値(モータ電流印加量)を、例えば1/2に制限する。
次に、記憶部5dに、モータ印加電流異常の故障履歴の記録処理を行って(ステップS16)終了する。
一方、ステップS11でアース電流の異常カウンタが規定値以上であると判定された場合には、グランドハーネスGH2の異常と判定し、ステップS17に移動してアース電流の異常確定フラグ設定処理を実行する。次に、第2マイクロプロセッサ5bは、第1系統の駆動ユニットEPP1の第1マイクロプロセッサ5aに対して、アース電流の異常確定フラグ送信処理を実行する(ステップS18)。これによって、第1マイクロプロセッサ5aに第2系統の駆動ユニットEPP2のグランドハーネスGH2で異常が発生したことが送信される。このように、第1、第2系統の駆動ユニットEPP1,EPP2間で協調してグランドハーネスの許容電流を超えないように電流制限を行う。
その後、ステップS16に移動し、記憶部5dに、モータ印加電流異常の故障履歴の記録処理を行って終了する。
また、ステップS12でアース電流が異常であると判断された場合には、第2マイクロプロセッサ5bにより異常カウンタの加算処理が実行される(ステップS19)。その後、ステップS16に移動し、記憶部5dに、モータ印加電流異常の故障履歴の記録処理を行って終了する。
このように、第1、第2センサ7a,7bでアース電流の異常検出を検出し、第1、第2駆動回路6a,6bに設けられたインバータ40,41にそれぞれ、第1、第2指令信号CS1,CS2を出力してモータ制御量を調整することで、車両のグランド部8に異常があった場合に、アース電流の偏りによる損傷を抑制できる。
また、ステップS1,S2、およびステップS11,S12では、第1、第2マイクロプロセッサ5a,5bによって車体ハーネスの異常を判断するので、新たなハードウェアを追加する必要がなく、ソフトウェアで処理することが可能である。
更に、ステップS4,S8、およびステップS14,S18では、第1、第2系統の駆動ユニットEPP1,EPP2間で協調して電流制限を行うので、より確実な動作継続が可能となる。
更にまた、ステップS5およびステップS15では、モータ印加電流の上限値を設定するので、ハーネスの焼損防止と動作継続を両立できると共に、モータ印加電流が低い領域においてより機能残存ができる。
加えて、ステップS6およびステップS16では、記憶部5c,5dにそれぞれ故障履歴を記録するので、この故障履歴をサービスツールで読み出すことでグランドハーネスの異常が発見できるため、サービス性を向上できる。
図13は第1系統の駆動ユニットEPP1で実行される過電流検出動作、図14は第2系統の駆動ユニットEPP2で実行される過電流検出動作を示すフローチャートである。例えば、操舵トルクセンサ21a,21bの故障により操舵トルクが不足していると判定され、フィードバック制御でモータ電流を増加させ続けるような異常(過電流)が発生した場合に対処するためのものである。
図13に示すように、第1系統の駆動ユニットEPP1では、まず、第1マイクロプロセッサ5aにより、過電流の異常カウンタが規定値以上か否か判定する。そして、グランドハーネスGH1に、規定値以上の回数、電源4aから供給された電流とアース電流に有意差が発生した場合に、EPS制御用ECU3内の過電流発生と判定する(ステップS21)。規定値未満の場合には、第1センサ7aによりアース電流を検出し、第1マイクロプロセッサ5aで電源4aから供給された電流とアース電流との差に基づき、過電流が流れているか否か判断することにより異常検出判断を行う(ステップS22)。
ステップS22で過電流が流れていない、すなわち正常と判断すると、第1マイクロプロセッサ5aにおける異常カウンタのクリア処理を実行する(ステップS23)。
続いて、マイコン間通信により、駆動ユニットEPP2側の第2マイクロプロセッサ5bから異常確定フラグの受信処理を実行する(ステップS24)。第1マイクロプロセッサ5aは、第2マイクロプロセッサ5bから異常確定フラグを受信すると、安全状態移行処理を実行する(ステップS25)。この安全移行処理は、例えば、第1マイクロプロセッサ5aで制御されている電動モータ13の巻線組13aに流れる電流値を制限するもので、第1指令信号CS1により駆動回路6aから出力される電流量がハーネスの許容電流を超えないように補正する。具体的には、異常確定フラグを受信すると、第1マイクロプロセッサ5aは、巻線組13aに流れる電流値(モータ電流印加量)を、例えば1/2に制限する。
次に、記憶部5cに、過電流異常の故障履歴の記録処理を行って(ステップS26)終了する。
一方、ステップS21で過電流の異常カウンタが規定値以上であると判定された場合には、過電流が流れたと判定し、ステップS27に移動して過電流異常確定フラグ設定処理を実行する。次に、第1マイクロプロセッサ5aは、第2系統の駆動ユニットEPP2の第2マイクロプロセッサ5bに対して、過電流異常確定フラグ送信処理を実行する(ステップS28)。これによって、第2マイクロプロセッサ5bに第1系統の駆動ユニットEPP1のグランドハーネスGH1に過電流異常が発生したことが送信される。このように、ステップS24およびS28においては、第1、第2系統の駆動ユニットEPP1,EPP2間で協調して許容電流を超えないように電流制限を行う。
その後、ステップS26に移動し、記憶部5cに、過電流異常の故障履歴の記録処理を行って終了する。
また、ステップS22で過電流が流れていると判断された場合には、第1マイクロプロセッサ5aにより異常カウンタの加算処理が実行される(ステップS29)。その後、ステップS26に移動し、記憶部5cに、過電流異常の故障履歴の記録処理を行って終了する。
図14に示すように、第2系統の駆動ユニットEPP2では、まず、第2マイクロプロセッサ5bにより、過電流の異常カウンタが規定値以上か否か判定する。そして、グランドハーネスGH2に、規定値以上の回数、電源4bから供給された電流とアース電流に有意差が発生した場合には、EPS制御用ECU3内の過電流発生と判定する(ステップS31)。規定値未満の場合には、第2センサ7bによりアース電流を検出し、第2マイクロプロセッサ5bで電源4bから供給された電流とアース電流との差に基づき、過電流が流れているか否か判断することにより異常検出判断を行う(ステップS32)。
ステップS32で過電流が流れていない、すなわち正常と判断すると、第2マイクロプロセッサ5bにおける異常カウンタのクリア処理を実行する(ステップS33)。
続いて、マイコン間通信により、駆動ユニットEPP1側の第1マイクロプロセッサ5aから異常確定フラグの受信処理を実行する(ステップS34)。第2マイクロプロセッサ5bは、第1マイクロプロセッサ5aから異常確定フラグを受信すると、安全状態移行処理を実行する(ステップS35)。この安全移行処理は、例えば、第2マイクロプロセッサ5bで制御されている電動モータ13の巻線組13bに流れる電流値を制限するもので、第2指令信号CS2により駆動回路6bから出力される電流量がハーネスの許容電流を超えないように補正する。具体的には、異常確定フラグを受信すると、第2マイクロプロセッサ5bは、巻線組13bに流れる電流値(モータ電流印加量)を、例えば1/2に制限する。
次に、記憶部5dに、過電流異常の故障履歴の記録処理を行って(ステップS36)終了する。
一方、ステップS31で過電流の異常カウンタが規定値以上であると判定された場合には、過電流が流れたと判定し、ステップS37に移動して過電流異常確定フラグ設定処理を実行する。次に、第2マイクロプロセッサ5bは、第1系統の駆動ユニットEPP1の第1マイクロプロセッサ5aに対して、過電流異常確定フラグ送信処理を実行する(ステップS38)。これによって、第1マイクロプロセッサ5aに第2系統の駆動ユニットEPP2のグランドハーネスGH2に過電流異常が発生したことが送信される。このように、ステップS34およびS38においては、第1、第2系統の駆動ユニットEPP1,EPP2間で協調して許容電流を超えないように電流制限を行う。
その後、ステップS36に移動し、記憶部5dに、過電流異常の故障履歴の記録処理を行って終了する。
また、ステップS32で過電流が流れていると判断された場合には、第2マイクロプロセッサ5bにより異常カウンタの加算処理が実行される(ステップS39)。その後、ステップS26に移動し、記憶部5dに、過電流異常の故障履歴の記録処理を行って終了する。
このようにして、第1、第2マイクロプロセッサ5a,5bで過電流を検出し、第1、第2駆動回路6a,6bに設けられたインバータにそれぞれ、第1、第2指令信号CS1,CS2を出力してモータ制御量を調整することで、車両のグランド部8に異常が発生して過電流が流れた場合に、アース電流の偏りによる損傷を抑制できる。
また、ステップS21,S22およびステップS31,S32では、アース電流を監視する第1、第2センサ7a,7bを用いて過電流も検出するので、過電流検出用のセンサを別途設ける必要はない。
図15は第1系統の駆動ユニットEPP1で実行されるショート検出動作、図16は第2系統の駆動ユニットEPP2で実行されるショート検出動作を示すフローチャートである。
図15に示すように、第1系統の駆動ユニットEPP1では、まず、第1マイクロプロセッサ5aにより、ショート異常のカウンタが規定値以上か否か判定する(ステップS41)。ショート異常は、第1駆動回路6aからの出力に応じて電動モータ13の巻線組13aに流れる電流値と、第1センサ7aで検出された電流値との比較に基づき、第1マイクロプロセッサ5aで判断する。そして、規定値以上の回数、電源4aから供給された電流とアース電流との間に有意差が生じた場合には、EPS制御用ECU3内にショートが発生したと判定する。規定値未満の場合には、一次電流の推定処理を実行する(ステップS42)。この際、入力電流には、モータ相電流に基づく推定値を用いる。次に、ショートの異常検出判断を行う(ステップS43)。
ステップS43でショートしていない、すなわち正常と判断すると、第1マイクロプロセッサ5aにおける異常カウンタのクリア処理を実行する(ステップS44)。
続いて、マイコン間通信により、駆動ユニットEPP2側の第2マイクロプロセッサ5bから異常確定フラグの受信処理を実行する(ステップS45)。第2マイクロプロセッサ5bから異常確定フラグを受信すると、ショート異常が発生している第2系統のモータ電流の遮断処理を実行する(ステップS46)。すなわち、電動モータ13の巻線組13bに流れる電流値を遮断するように、第2マイクロプロセッサ5bから第2指令信号CS2を出力して制御する。
次に、記憶部5cに、ショート異常の故障履歴の記録処理を行って(ステップS47)終了する。
一方、ステップS41でショート異常のカウンタが規定値以上であると判定された場合には、ショートが発生したと判断し、ステップS48に移動してショート異常確定フラグ設定処理を実行する。次に、第1マイクロプロセッサ5aは、第2系統の駆動ユニットEPP2の第2マイクロプロセッサ5bに対して、ショート異常の確定フラグ送信処理を実行する(ステップS49)。これによって、第2マイクロプロセッサ5bに第1系統の駆動ユニットEPP1のショート発生が送信される。このように、ステップS45およびS49においては、第1、第2系統の駆動ユニットEPP1,EPP2間で協調して電流制限を行う。
その後、ステップS47に移動し、記憶部5cに、ショート異常の故障履歴の記録処理を行って終了する。
また、ステップS43でショート異常であると判断された場合には、第1マイクロプロセッサ5aにより異常カウンタの加算処理が実行される(ステップS50)。その後、ステップS47に移動し、記憶部5cに、ショート異常の故障履歴の記録処理を行って終了する。
図16に示すように、第2系統の駆動ユニットEPP2では、まず、第2マイクロプロセッサ5bにより、ショート異常のカウンタが規定値以上か否か判定する(ステップS51)。ショート異常は、第2駆動回路6bからの出力に応じて電動モータ13の巻線組13bに流れる電流値と、第2センサ7bで検出された電流値との比較に基づき、第2マイクロプロセッサ5bで判断する。そして、規定値以上の回数、電源4bから供給された電流とアース電流との間に有意差が生じた場合には、EPS制御用ECU3内にショートが発生したと判定する。規定値未満の場合には、一次電流の推定処理を実行する(ステップS52)。この際、入力電流には、モータ相電流に基づく推定値を用いる。次に、ショートの異常検出判断を行う(ステップS53)。
ステップS53でショートしていない、すなわち正常と判断すると、第2マイクロプロセッサ5bにおける異常カウンタのクリア処理を実行する(ステップS54)。
続いて、マイコン間通信により、駆動ユニットEPP1側の第1マイクロプロセッサ5aから異常確定フラグの受信処理を実行する(ステップS55)。第1マイクロプロセッサ5aから異常確定フラグを受信すると、ショート異常が発生している第1系統のモータ電流の遮断処理を実行する(ステップS56)。すなわち、電動モータ13の巻線組13aに流れる電流値を遮断するように、第1マイクロプロセッサ5aから第1指令信号CS1を出力して制御する。
次に、記憶部5dに、ショート異常の故障履歴の記録処理を行って(ステップS57)終了する。
一方、ステップS51でショート異常のカウンタが規定値以上であると判定された場合には、ショートが発生したと判断し、ステップS58に移動してショート異常確定フラグ設定処理を実行する。次に、第2マイクロプロセッサ5bは、第1系統の駆動ユニットEPP1の第1マイクロプロセッサ5aに対して、ショート異常の確定フラグ送信処理を実行する(ステップS59)。これによって、第1マイクロプロセッサ5aに第2系統の駆動ユニットEPP2のショート発生が送信される。このように、ステップS55およびS59においては、第1、第2系統の駆動ユニットEPP1,EPP2間で協調して電流制限を行う。
その後、ステップS57に移動し、記憶部5dに、ショート異常の故障履歴の記録処理を行って終了する。
また、ステップS53でショート異常であると判断された場合には、第2マイクロプロセッサ5bにより異常カウンタの加算処理が実行される(ステップS60)。その後、ステップS57に移動し、記憶部5dに、ショート異常の故障履歴の記録処理を行って終了する。
このようにして、第1、第2マイクロプロセッサ5a,5bでショートを検出し、第1、第2駆動回路6a,6bに設けられたインバータにそれぞれ、第1、第2指令信号CS1,CS2を出力してショートが発生している系統のモータ電流を遮断することで、EPS制御用ECU3内にショートが発生した場合においても、アース電流の偏りによる損傷を抑制できる。
また、ステップS41,S51では、EPS制御用ECU3によってショートの発生を検出することで、ソフトウェアで対処が可能となる場合がある。
更に、ステップS42,S52では、モータ相電流に基づく推定値を用いることで、ショートを検出するための専用のセンサは不要となる。
更にまた、ステップS46,S58では、ショートが発生している系統のモータ電流を遮断するので、ハーネスの焼損を防止できる。この場合でも、ショートが発生した系統の駆動ユニットの動作を継続させることで、マイクロプロセッサ5aやセンサ7aの継続利用が可能となり、機能を残存させることができる。
上述したように、本発明によれば、第1、第2駆動回路と第1、第2マイクロプロセッサを、第1、第2電源の共通のグランド部に接続することで、グランド電位の変動を抑制できる。グランド側を共通化することで、一方の系統のグランドハーネスが断線した場合でも動作を継続することが可能となる。また、グランド電位のばらつきがなくなるため、制御用回路間の通信手段の設計自由度が改善する。しかも、また、電源ハーネスとグランドハーネスとで異なる線種、線径の電線を選択でき、設計の自由度を高くできる。
更に、車両のグランド部に印加されるアース電流の異常を検出する第1、第2センサを設けてアース電流を監視する。そして、アース電流の異常を検出した場合に、第1、第2駆動回路に設けられたインバータに指令信号を出力してモータ制御量を調整することで、車両のグランド部に異常があった場合においても、アース電流の偏りによる損傷を抑制できる。このように、各系統に接続するグランドハーネスの断線、車体アースからの外れを検出できるため、一方のハーネスにアース電流が集中して焼損するのを抑制できる。
従って、複数の電源系統から電源供給を受ける車載装置において、車体ハーネスの異常に対するロバスト性が向上することで、故障発生後においても故障診断の精度の維持または向上が可能となり、特に自動運転を行う車両において、自動運転時の故障発生時にも動作継続による車両制御の維持が可能な高信頼性システムとすることができる。これによって、機能残存性、サービス性、信頼性の向上にも寄与できる。
尚、上述した実施形態では、EPS制御用ECUを例に取って説明したが、他の車両搭載機器にも同様に適用可能なのは勿論である。
また、第1、第2系統の駆動ユニットを備えた冗長化構成について説明したが、第3系統以上の駆動ユニットを備えた冗長化構成にも適用できる。
更に、図11乃至図16のフローチャートでは、アース電流の異常検出動作、過電流検出動作、およびショート検出動作を別々に行う場合について説明したが、グランド部と負極端子の間の電流値または電圧値に基づき、連続的に過電流、ショートおよびアース電流の異常を検出することもできる。もちろん、必要に応じて幾つかの検出動作を選択して実行しても良い。
更にまた、アース電流監視用の第1、第2センサ7a,7bを、インバータ40,41とグランド間に接続された抵抗器R1,R2で構成したが、グランド部と第1、第2負極端子2a−2,2b−2の間の電流または電圧を検出できれば、この構成に限られるものではない。例えば、1シャント方式の電流検出部を備えている場合には、この電流検出部をアース電流監視用センサに用いることができる。この場合には、アース電流監視用センサを別途設ける必要はない。
ここで、上記実施形態から把握し得る技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
車両搭載機器の制御装置は、その一つの態様において、アクチュエータ(電動モータ)13を備え、第1電源4aおよび第2電源4bから電力が供給されるものであって、
電子機器収容空間1aを有するハウジング1と、
第1コネクタ部2cであって、前記ハウジング1に設けられており、第1正極端子2a−1および第2正極端子2b−1を備え、
前記第1正極端子2a−1は、前記第1電源4aの正極4aPと接続可能であり、
前記第2正極端子2b−1は、前記第2電源4bの正極4bPと接続可能である、前記第1コネクタ部2cと、
第2コネクタ部2dであって、前記第1コネクタ部2cとは分離されて前記ハウジング1に設けられており、第1負極端子2a−2および第2負極端子2b−2を備え、
前記第1負極端子2a−2は、前記第1電源4aの負極4aMまたは車両の接地部材(車体グランド9)と接続可能であり、
前記第2負極端子2b−2は、前記第2電源4bの負極4bMまたは前記車両の接地部材(車体グランド9)と接続可能である、前記第2コネクタ部2dと、
グランド部8であって、前記電子機器収容空間1aに収容され、導電材料で形成されている、前記グランド部8と、
第1駆動回路6aであって、前記電子機器収容空間1aに収容され、前記第1電源4aの正極4aPと前記グランド部8との間に接続されて前記第1電源4aから電力が供給されており、前記アクチュエータ13を駆動制御する第1インバータ40を含む前記第1駆動回路6aと、
第2駆動回路6bであって、前記電子機器収容空間1aに収容され、前記第2電源4bの正極4bPと前記グランド部8との間に接続されて前記第2電源4bから電力が供給されており、前記アクチュエータ13を駆動制御する第2インバータ41を含む前記第2駆動回路6bと、
プロセッサであって、前記電子機器収容空間1aに収容され、第1マイクロプロセッサ5aと、第2マイクロプロセッサ5bを備え、
前記第1マイクロプロセッサ5aは、前記第1電源4aから電力が供給され、前記第1インバータ40を制御する第1指令信号CS1を出力可能であり、
前記第2マイクロプロセッサ5bは、前記第2電源4bから電力が供給され、前記第2インバータ41を制御する第2指令信号CS2を出力可能である、前記プロセッサと、
を有することを特徴とする。
上記構成によると、第1、第2負極端子2a−2,2b−2が、第1、第2正極端子2a−1,2b−1が設けられた第1コネクタ部2cとは分離された第2コネクタ部2dに設けられているため、第1、第2正極端子2a−1,2b−1と第1、第2負極端子2a−2,2b−2とのショート(短絡)を抑制することができる。
車両搭載機器の制御装置の好ましい態様では、前記第1負極端子2a−2の電流容量は、前記第1正極端子2a−1の電流容量よりも大きく、前記第2負極端子2b−2の電流容量は、前記第2正極端子2b−1の電流容量よりも大きいことを特徴とする。
上記構成によると、一方のマイナス線(グランドハーネスGH1またはGH2)が外れた場合、他方のマイナス線に電流が集中するため、マイナス線に繋がる第1、第2負極端子2a−2,2b−2の電流容量を大きくしておくことで、これら第1、第2負極端子2a−2,2b−2の損傷を抑制することができる。尚、マイナス線(グランドハーネスGH1またはGH2)も同様に電流容量を大きくしておくとよい。一方、第1、第2正極端子2a−1,2b−1の電流容量は、第1、第2負極端子2a−2,2b−2に比べ小さいため、装置の大型化やコストアップを抑制することができる。
さらに別の好ましい態様では、前記第1電源4aの正極4aPを前記第1正極端子2a−1に装着する方向である装着方向に対し直角な断面を装着方向直角断面としたとき、前記第1負極端子2a−2は、前記装着方向直角断面における断面積が、前記第1正極端子2a−1の前記装着方向直角断面における断面積よりも大きく、前記第2負極端子2b−2は、前記装着方向直角断面における断面積が、前記第2正極端子2b−1の前記装着方向直角断面における断面積よりも大きいことを特徴とする。
上記構成によると、第1、第2負極端子2a−2,2b−2の断面積を大きくすることで、電流容量を大きくすることができる。一方、第1、第2正極端子2a−1,2b−1の断面積は第1、第2負極端子2a−2,2b−2に比べ小さいため、装置の大型化を抑制することができる。
さらに別の好ましい態様では、前記第1電源4aの正極4aPを前記第1正極端子2a−1に装着する方向である装着方向に対し直角な断面を装着方向直角断面としたとき、前記第1正極端子2a−1は、前記装着方向直角断面における形状が、前記第1負極端子2a−2の前記装着方向直角断面における形状とは異なり、前記第2正極端子2b−1は、前記装着方向直角断面における形状が、前記第2負極端子2b−2の前記装着方向直角断面における形状とは異なることを特徴とする。
上記構成によると、第1正極端子2a−1と第1負極端子2a−2、第2正極端子2b−1と第2負極端子2b−2とで異なる断面形状を有するため、誤組み付けを抑制することができる。
さらに別の好ましい態様では、前記第1電源4aの供給電圧は前記第2電源4bの供給電圧とは異なり、前記第1コネクタ部2cは、第1正極端子用第1コネクタ2c−1と、第2正極端子用第1コネクタ2c−2を備え、前記第1正極端子用第1コネクタ2c−1と前記第2正極端子用第1コネクタ2c−2は、互いに分離されて前記ハウジング1に設けられていることを特徴とする。
上記構成によると、供給電圧が異なる第1正極端子2a−1と第2正極端子2b−1の間での誤組み付けを抑制することができる。
さらに別の好ましい態様では、前記第1負極端子2a−2と前記第2負極端子2b−2は、同じ種類の導電材料で形成されていることを特徴とする。
上記構成によると、第1、第2負極端子2a−2,2b−2の作り分けが煩雑となることを抑制することができる。
さらに別の好ましい態様では、前記第1電源4aの正極4aPを前記第1正極端子2a−1に装着する方向である装着方向に対し直角な断面を装着方向直角断面としたとき、前記第1負極端子2a−2は、前記装着方向直角断面における断面積が、前記第1負極端子2a−2の前記装着方向直角断面における断面積と同じであることを特徴とする。
上記構成によると、一方のマイナス線(グランドハーネスGH1またはGH2)が外れた場合、他方のマイナス線に電流が集中し、そのとき流れる電流は、どちらのマイナス線が外れたかに拘わらず同じ電流が流れる。そこで、どちらのマイナス線が外れた場合であっても残った方の負極端子2a−2または2b−2とマイナス線での対応が可能な様に同じ断面積の負極端子とする。その結果、第1、第2負極端子2a−2,2b−2の損傷を抑制することができる。
さらに別の好ましい態様では、前記第1負極端子2a−2と前記第2負極端子2b−2は、同じハーネスのコネクタ部に接続可能であることを特徴とする。
上記構成によると、第1負極端子2a−2と第2負極端子2b−2を同じコネクタ部で纏めることにより、第1、第2負極端子2a−2,2b−2のコネクタ接続の作業性が向上する。また、第1負極端子2a−2と第2負極端子2b−2同士が同じコネクタ部に設けられることにより、両者間で短絡が生じた場合においても、装置の継続使用が可能となる。
さらに別の好ましい態様では、車両搭載機器の制御装置は、第1センサ7aと第2センサ7bを備え、
前記第1センサ7aは、前記グランド部8と前記第1負極端子2a−2の間に設けられ、前記グランド部8と前記第1負極端子2a−2の間の電流を検出可能であり、
前記第2センサ7bは、前記グランド部8と前記第2負極端子2b−2の間に設けられ、前記グランド部8と前記第2負極端子2b−2の間の電流を検出可能であり、
前記プロセッサは、前記第1センサ7aまたは前記第2センサ7bの出力信号DS1,DS2に基づき、当該装置の異常を検出可能であることを特徴とする。
上記構成によると、第1、第2センサ7a,7bの出力信号DS1,DS2を監視することにより、第1負極端子2a−2または第2負極端子2b−2におけるマイナス線(グランドハーネスGH1またはGH2)の外れ等を検出することができる。
さらに別の好ましい態様では、前記プロセッサは、前記第1センサ7aで検出された電流と前記第2センサ7bで検出された電流の差が所定値以上のとき、当該装置の異常と判断することを特徴とする。
上記構成によると、第1負極端子2a−2と第2負極端子2b−2は、共通のグランド部8で接続されているため、第1センサ7aと第2センサ7bとで検出する電流の差に基づき、ハーネス外れ等の装置の異常の有無を判断することができる。
さらに別の好ましい態様では、前記プロセッサは、前記第1センサ7aまたは前記第2センサ7bの出力信号DS1,DS2に基づき、当該装置の異常を検出するとき、前記アクチュエータ13に流れる電流値を制限するように、前記第1指令信号CS1または前記第2指令信号CS2を補正することを特徴とする。
上記構成によると、一方のマイナス線が外れた場合、他方のマイナス線に電流が集中するため、電流値を制限することにより、このマイナス線の破損を抑制することができる。尚、電流値の制限方法としては、第1、第2指令信号CS1,CS2の出力が低下するように補正してもよいし、電流量を制限するリミッタ処理を行ってもよい。
さらに別の好ましい態様では、前記プロセッサは、不揮発性メモリを有する記憶部5c,5dを備え、
前記記憶部5c,5dは、前記第1センサ7aまたは前記第2センサ7bの出力信号DS1,DS2に基づき、前記第2コネクタ部2dの前記第1負極端子2a−2または前記第2負極端子2b−2における接触異常であると判断するとき、前記接触異常について記憶することを特徴とする。
上記構成によると、装置の異常について故障履歴として記憶することにより、後の車両整備時における整備性の向上を図ることができる。
さらに別の好ましい態様では、前記プロセッサは、前記第1センサ7aまたは前記第2センサ7bの出力信号DS1,DS2が所定値以上のとき、当該装置の異常と判断することを特徴とする。
上記構成によると、第1、第2センサ7a,7bで過電流の検知も行うことで、別途、過電流検知用の電流センサを設ける必要が無い。
さらに別の好ましい態様では、前記プロセッサは、前記第1駆動回路6aからの出力に応じて前記アクチュエータ13に流れる電流値と前記第1センサ7aの出力信号DS1との比較、または前記第2駆動回路6bからの出力に応じて前記アクチュエータ13に流れる電流値と前記第2センサ7bの出力信号DS2との比較に基づき、前記電子機器収容空間1a内でのショート故障の有無を判断可能であることを特徴とする。
上記構成によると、第1、第2駆動回路6a,6bから出力信号が出力されたとき、通常であれば流れるべき電流値が第1、第2センサ7a,7bで検出されないとき、回路内のショート故障であると判断することができる。
さらに別の好ましい態様では、前記プロセッサは、前記第1センサ7aまたは前記第2センサ7bの出力信号DS1またはDS2に基づき、当該装置の異常を検出するとき、前記第1マイクロプロセッサ5aは、前記第1指令信号CS1の出力を継続し、かつ前記第2マイクロプロセッサ5bは、前記第2指令信号CS2の出力を継続することを特徴とする。
上記構成によると、第1、第2マイクロプロセッサ5a,5bの夫々が独立せず、共通となっているため、一方のマイナス線(グランドハーネスGH1またはGH2)が外れた場合であっても、第1、第2マイクロプロセッサ5a,5bの両方を継続して使用可能となる。よって、装置の異常時における機能減少量の抑制を図ることができる。
さらに別の好ましい態様では、前記プロセッサは、前記第1指令信号CS1に基づき前記第1駆動回路6aからの出力に応じて前記アクチュエータ13に流れる電流値を推定すると共に、前記第2指令信号CS2に基づき前記第2駆動回路6bからの出力に応じて前記アクチュエータ13に流れる電流値を推定することを特徴とする。
上記構成によると、第1、第2指令信号CS1,CS2に関する情報は、マイクロプロセッサ内に存在するため、特にアクチュエータ13に流れる電流値または第1、第2駆動回路6a,6bからの出力信号等を検出する必要が無い。
さらに別の好ましい態様では、前記プロセッサは、前記第1マイクロプロセッサ5aと前記第2マイクロプロセッサ5bの間で信号の送受信を行うマイコン間通信部を備え、
前記第1センサ7aの出力信号DS1または前記第2センサ7bの出力信号DS2に基づき当該装置の異常を検出するとき、前記第1負極端子2a−2または前記第2負極端子2b−2に流れる電流値が前記第1負極端子2a−2と前記第2負極端子2b−2の夫々の電流容量を超えないように、前記第1指令信号CS1または前記第2指令信号CS2を調整することを特徴とする。
上記構成によると、第1、第2負極端子2a−2,2b−2の損傷リスクを低減しながら、アクチュエータ13を継続して使用することができる。
さらに別の好ましい態様では、前記プロセッサは、前記第1マイクロプロセッサ5aと前記第2マイクロプロセッサ5bの間で信号の送受信を行うマイコン間通信部を有し、
前記第1マイクロプロセッサ5aは、前記第1電源4aの正極4aPと前記グランド部8との間に接続されており、
前記第2マイクロプロセッサ5bは、前記第2電源4bの正極4bPと前記グランド部8との間に接続されていることを特徴とする。
上記構成によると、第1マイクロプロセッサ5aと第2マイクロプロセッサ5bが共通のグランド部8に接続されており、グランドレベルが共通化されているため、マイコン間通信の設定が容易となる。
1…ハウジング、1a…電子機器収容空間、2a−1…第1正極端子、2a−2…第1負極端子、2b−1…第2正極端子、2b−2…第2負極端子、2c…第1コネクタ部、2c−1…第1正極端子用第1コネクタ、2c−2…第2正極端子用第1コネクタ、2d…第2コネクタ部、3…EPS制御用ECU、4a…第1電源、4b…第2電源、5a…第1マイクロプロセッサ、5b…第2マイクロプロセッサ、5c,5d…記憶部、6a…第1駆動回路、6b…第2駆動回路、7a…第1センサ、7b…第2センサ、8…グランド部(共通グランド)、9…車体グランド(車両の接地部材)、10…電動パワーステアリング装置、13…電動モータ(アクチュエータ)、21,21a,21b…操舵トルクセンサ(運転状態検出センサ)、22,22a,22b…舵角センサ(運転状態検出センサ)、EPP1…第1系統の駆動ユニット、EPP2…第2系統の駆動ユニット、PH1,PH2…電源ハーネス、GH1,GH2…グランドハーネス、CS1…第1指令信号、CS2…第2指令信号、DS1…第1センサの出力信号、DS2…第2センサの出力信号

Claims (18)

  1. 車両搭載機器の制御装置において、前記車両搭載機器は、アクチュエータを備え、第1電源および第2電源から電力が供給されるものであって、
    電子機器収容空間を有するハウジングと、
    第1コネクタ部であって、前記ハウジングに設けられており、第1正極端子および第2正極端子を備え、
    前記第1正極端子は、前記第1電源の正極と接続可能であり、
    前記第2正極端子は、前記第2電源の正極と接続可能である、前記第1コネクタ部と、
    第2コネクタ部であって、前記第1コネクタ部とは分離されて前記ハウジングに設けられており、第1負極端子および第2負極端子を備え、
    前記第1負極端子は、前記第1電源の負極または車両の接地部材と接続可能であり、
    前記第2負極端子は、前記第2電源の負極または前記車両の接地部材と接続可能である、前記第2コネクタ部と、
    グランド部であって、前記電子機器収容空間に収容され、導電材料で形成されている、前記グランド部と、
    第1駆動回路であって、前記電子機器収容空間に収容され、前記第1電源の正極と前記グランド部との間に接続されて前記第1電源から電力が供給されており、前記アクチュエータを駆動制御する第1インバータを含む前記第1駆動回路と、
    第2駆動回路であって、前記電子機器収容空間に収容され、前記第2電源の正極と前記グランド部との間に接続されて前記第2電源から電力が供給されており、前記アクチュエータを駆動制御する第2インバータを含む前記第2駆動回路と、
    プロセッサであって、前記電子機器収容空間に収容され、第1マイクロプロセッサと、第2マイクロプロセッサを備え、
    前記第1マイクロプロセッサは、前記第1電源から電力が供給され、前記第1インバータを制御する第1指令信号を出力可能であり、
    前記第2マイクロプロセッサは、前記第2電源から電力が供給され、前記第2インバータを制御する第2指令信号を出力可能である、前記プロセッサと、
    を有することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記第1負極端子の電流容量は、前記第1正極端子の電流容量よりも大きく、
    前記第2負極端子の電流容量は、前記第2正極端子の電流容量よりも大きいことを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  3. 請求項2に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記第1電源の正極を前記第1正極端子に装着する方向である装着方向に対し直角な断面を装着方向直角断面としたとき、
    前記第1負極端子は、前記装着方向直角断面における断面積が、前記第1正極端子の前記装着方向直角断面における断面積よりも大きく、
    前記第2負極端子は、前記装着方向直角断面における断面積が、前記第2正極端子の前記装着方向直角断面における断面積よりも大きいことを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  4. 請求項1に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記第1電源の正極を前記第1正極端子に装着する方向である装着方向に対し直角な断面を装着方向直角断面としたとき、
    前記第1正極端子は、前記装着方向直角断面における形状が、前記第1負極端子の前記装着方向直角断面における形状とは異なり、
    前記第2正極端子は、前記装着方向直角断面における形状が、前記第2負極端子の前記装着方向直角断面における形状とは異なることを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  5. 請求項1に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記第1電源の供給電圧は前記第2電源の供給電圧とは異なり、
    前記第1コネクタ部は、第1正極端子用第1コネクタと、第2正極端子用第1コネクタを備え、
    前記第1正極端子用第1コネクタと前記第2正極端子用第1コネクタは、互いに分離されて前記ハウジングに設けられていることを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  6. 請求項5に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記第1負極端子と前記第2負極端子は、同じ種類の導電材料で形成されていることを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  7. 請求項5に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記第1電源の正極を前記第1正極端子に装着する方向である装着方向に対し直角な断面を装着方向直角断面としたとき、
    前記第1負極端子は、前記装着方向直角断面における断面積が、前記第1負極端子の前記装着方向直角断面における断面積と同じであることを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  8. 請求項7に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記第1負極端子と前記第2負極端子は、同じハーネスのコネクタ部に接続可能であることを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  9. 請求項1に記載の車両搭載機器の制御装置において、第1センサと第2センサを更に備え、
    前記第1センサは、前記グランド部と前記第1負極端子の間に設けられ、前記グランド部と前記第1負極端子の間の電流を検出可能であり、
    前記第2センサは、前記グランド部と前記第2負極端子の間に設けられ、前記グランド部と前記第2負極端子の間の電流を検出可能であり、
    前記プロセッサは、前記第1センサまたは前記第2センサの出力信号に基づき、当該装置の異常を検出可能であることを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  10. 請求項9に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記プロセッサは、前記第1センサで検出された電流と前記第2センサで検出された電流の差が所定値以上のとき、当該装置の異常と判断することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  11. 請求項10に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記プロセッサは、前記第1センサまたは前記第2センサの出力信号に基づき、当該装置の異常を検出するとき、前記アクチュエータに流れる電流値を制限するように、前記第1指令信号または前記第2指令信号を補正することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  12. 請求項10に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記プロセッサは、不揮発性メモリを有する記憶部を備え、
    前記記憶部は、前記第1センサまたは前記第2センサの出力信号に基づき、前記第2コネクタ部の前記第1負極端子または前記第2負極端子における接触異常であると判断するとき、前記接触異常について記憶することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  13. 請求項9に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記プロセッサは、前記第1センサまたは前記第2センサの出力信号が所定値以上のとき、当該装置の異常と判断することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  14. 請求項9に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記プロセッサは、前記第1駆動回路からの出力に応じて前記アクチュエータに流れる電流値と前記第1センサの出力信号との比較、または前記第2駆動回路からの出力に応じて前記アクチュエータに流れる電流値と前記第2センサの出力信号との比較に基づき、前記電子機器収容空間内でのショート故障の有無を判断可能であることを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  15. 請求項14に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記プロセッサは、前記第1センサまたは前記第2センサの出力信号に基づき、当該装置の異常を検出するとき、前記第1マイクロプロセッサは、前記第1指令信号の出力を継続し、かつ前記第2マイクロプロセッサは、前記第2指令信号の出力を継続することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  16. 請求項14に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記プロセッサは、前記第1指令信号に基づき前記第1駆動回路からの出力に応じて前記アクチュエータに流れる電流値を推定すると共に、前記第2指令信号に基づき前記第2駆動回路からの出力に応じて前記アクチュエータに流れる電流値を推定することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  17. 請求項9に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記プロセッサは、前記第1マイクロプロセッサと前記第2マイクロプロセッサの間で信号の送受信を行うマイコン間通信部を備え、
    前記第1センサの出力信号または前記第2センサの出力信号に基づき当該装置の異常を検出するとき、前記第1負極端子または前記第2負極端子に流れる電流値が前記第1負極端子と前記第2負極端子の夫々の電流容量を超えないように、前記第1指令信号または前記第2指令信号を調整することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
  18. 請求項1に記載の車両搭載機器の制御装置において、前記プロセッサは、前記第1マイクロプロセッサと前記第2マイクロプロセッサの間で信号の送受信を行うマイコン間通信部を有し、
    前記第1マイクロプロセッサは、前記第1電源の正極と前記グランド部との間に接続されており、
    前記第2マイクロプロセッサは、前記第2電源の正極と前記グランド部との間に接続されていることを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
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