KR20180103175A - 전자 제어 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

전자 제어 장치는, 제1, 제2 권선 세트를 갖는 다상(多相) 모터를, 이들 제1, 제2 권선 세트의 권선마다, 선택적으로 온/오프 조작되는 상부 아암 스위치 소자와 하부 아암 스위치 소자로 구동하는 제1, 제2 계통의 인버터 회로를 포함한다. 제1 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상(全相)의 상부 아암 스위치 소자를 온으로 하여 제1 권선 세트에 고전위를 부여하고, 또한 제2 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 하부 아암 스위치 소자를 온으로 하여 제2 권선 세트를 저전위 상태로 제어한다. 그리고, 제2 계통의 인버터 회로의 하부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류값이 미리 정해진 값 이상인 경우에, 제1, 제2 계통 간에 통전 이상이 있다고 판정한다.

Description

전자 제어 장치 및 그 제어 방법
본 발명은 복수의 권선 세트를 갖는 다상(多相) 모터를 구동하는 전자 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 예컨대 전동 파워 스티어링(EPS) 장치나 스티어 바이 와이어용의 모터 제어에 적용되는 것이다.
종래, EPS 장치에서 고장이 발생했을 때에는, 어시스트를 정지시켜 매뉴얼 스티어로 이행하는 것이 주류로 되어 있다. 그러나, 차량의 대형화 등에 의해, 갑자기 매뉴얼 스티어가 되는 것이 위험하다고 인식하는 경향이 나타나고 있어, 주행 중에는 어시스트를 급정지시키지 않도록 하는 요구가 높아지고 있다.
이러한 요구에 응하기 위해서, 예컨대 특허문헌 1에서는, 모터를 구동하는 인버터의 2계통화에 의해 1계통의 고장을 허용할 수 있는 것과 같은 시스템 구성으로 하고 있다. 그러나, 복수의 권선 세트를 갖는 모터를, 복수 계통의 인버터로 구동하는 시스템에서는, 계통 간의 단락(각 상 라인 간의 단락, 모터 내부에서의 단락 등) 시에는 각 계통의 출력이 충돌하여 모터에의 통전(通電)을 의도대로 제어할 수 없다.
그래서, 특허문헌 2에서는, 계통 간 단락을 검출하기 쉽게 하기 위해서, 제1 계통의 인버터로부터 출력되는 Pulse Width Modulation(PWM) 신호의 센터 전압과 제2 계통의 인버터로부터 출력되는 PWM 신호의 센터 전압을 상이한 값으로 해서 전위차를 갖게 하여, 계통 간 단락 시에 제1 계통의 인버터로부터 제2 계통의 인버터로 유입되는 전류를 크게 하고 있다. 이에 의해, 본래는 「0」인 전류 검출값의 3상 합이 어긋남으로써 계통 간 단락을 검출할 수 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2011-152027호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2014-176229호 공보
그러나, 모터 권선을 통하지 않는 단락 전류는 펄스형이 되기 때문에, PWM 출력의 전위차가 발생하고 있는 순간에 전류를 검출하지 않는 한 고장을 파악할 수 없다고 하는 문제가 있다. 예컨대 하류 션트 방식의 경우, 로우 출력 기간의 중간 지점에서 전류 검출을 행하여 A/D 변환하는 것이 일반적이지만, 계통 간의 전위차가 없기 때문에 단락 전류가 파악되지 않는다. 이 때문에, 제1 계통의 PWM 펄스와 제2 계통의 PWM 펄스에 전위차가 발생하고 있는 짧은 기간 내에서 전류값을 A/D 변환할 필요가 발생하여, 컨트롤러인 마이크로 컴퓨터(CPU)의 부하가 증대한다.
본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 컨트롤러의 처리 부하를 증대시키지 않고 계통 간 단락을 검출할 수 있는 전자 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 전자 제어 장치는, 제1 계통, 제2 계통의 다상 권선 세트를 갖는 모터와, 상기 모터의 상기 제1 계통, 상기 제2 계통의 다상 권선 세트의 상마다 설치되고, 선택적으로 온/오프 제어되는 상부 아암 스위치 소자 및 하부 아암 스위치 소자를 갖는 제1 계통, 제2 계통의 인버터 회로와, 상기 제1 계통, 제2 계통의 인버터 회로를 제어하는 컨트롤러로서, 상기 제1 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상(全相)의 상부 아암 스위치 소자 또는 하부 아암 스위치 소자를 온으로 하고, 상기 제2 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 온으로 한 상태에서, 상기 제2 계통의 인버터 회로의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류값에 기초하여, 상기 제1 계통과 상기 제2 계통 간의 통전 이상의 유무를 판정하는 컨트롤러를 포함한다.
또한, 본 발명의 전자 제어 장치의 제어 방법은, 제1 계통, 제2 계통의 다상 권선 세트를 갖는 모터와, 상기 모터의 상기 제1 계통, 상기 제2 계통의 다상 권선 세트의 상마다 설치되고, 선택적으로 온/오프 제어되는 상부 아암 스위치 소자 및 하부 아암 스위치 소자를 갖는 제1 계통, 제2 계통의 인버터 회로를 포함하는 전자 제어 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 제1 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 상부 아암 스위치 소자 또는 하부 아암 스위치 소자를 온으로 하고, 상기 제2 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 온으로 하는 단계와, 상기 제2 계통의 인버터 회로의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류값을 검출하는 단계와, 검출한 전류값에 기초하여, 상기 제1 계통과 상기 제2 계통 간의 통전 이상의 유무를 판정하는 단계를 포함한다.
본 발명에서는, 제1 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 상부 아암 스위치 소자(또는 하부 아암 스위치 소자)를 온으로 하여 제1 권선 세트에 고전위를 부여하고(또는 저전위 상태로 제어하고), 또한 제2 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 하부 아암 스위치 소자(또는 상부 아암 스위치 소자)를 온으로 하여 제2 권선 세트를 저전위 상태로 제어한다(또는 고전위를 부여한다). 이 상태에서, 제2 계통의 인버터 회로의 하부 아암 스위치 소자(또는 상부 아암 스위치 소자)를 흐르는 전류값에 기초하여 제1, 제2 계통 간의 통전 이상의 유무를 검출하기 때문에, 컨트롤러의 처리 부하를 증대시키지 않고 계통 간 단락을 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전자 제어 장치의 구성예를 도시한 회로도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 제1 계통의 인버터 회로와 그 전류 검출 회로의 구성예를 도시한 회로도이다.
도 3은 도 1에 있어서의 제2 계통의 인버터 회로와 그 전류 검출 회로의 구성예를 도시한 회로도이다.
도 4는 도 1에 있어서의 제1, 제2 상전위(相電位) 검출 회로의 구성예를 도시한 회로도이다.
도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 전자 제어 장치가 적용되는 전동 파워 스티어링 장치의 개략 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전자 제어 장치의 제어 방법의 일부를 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전자 제어 장치의 제어 방법의 일부를 도시한 흐름도이다.
도 8a는 종래의 제1, 제2 계통의 PWM 신호를 비교하여 도시한 파형도이다.
도 8b는 본 발명에 있어서의 제1, 제2 계통의 PWM 신호를 비교하여 도시한 파형도이다.
도 9는 도 1에 있어서의 제1 계통의 인버터 회로와 그 전류 검출 회로의 다른 구성예를 도시한 회로도이다.
도 10은 도 1에 있어서의 제2 계통의 인버터 회로와 그 전류 검출 회로의 다른 구성예를 도시한 회로도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자 제어 장치에 있어서의 제1 계통의 인버터 회로와 그 전류 검출 회로의 구성예를 도시한 회로도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자 제어 장치에 있어서의 제2 계통의 인버터 회로와 그 전류 검출 회로의 구성예를 도시한 회로도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자 제어 장치의 제어 방법의 일부를 도시한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자 제어 장치의 제어 방법의 일부를 도시한 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자 제어 장치에 있어서의 제1 계통의 인버터 회로와 그 전류 검출 회로의 다른 구성예를 도시한 회로도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자 제어 장치에 있어서의 제2 계통의 인버터 회로와 그 전류 검출 회로의 다른 구성예를 도시한 회로도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
[제1 실시형태]
도 1 내지 도 4는 각각, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전자 제어 장치의 구성예를 도시하고 있고, 도 5는 이 전자 제어 장치가 적용되는 EPS 장치의 개략 구성을 도시하고 있다. 먼저, EPS 장치에 대해 간단히 설명하고, 계속해서 이 EPS 장치에 있어서 조타력을 어시스트하는 다상 모터를 제어하는 전자 제어 장치를 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, EPS 장치는, 스티어링 휠(10), 조타 토크 검출 센서(11), 어시스트용의 다상 모터(12), 및 이 다상 모터(12)를 제어하는 전자 제어 장치(13) 등을 포함하여 구성되어 있다. 또한, 스티어링 샤프트(14)를 내포하는 스티어링 칼럼(15) 내에는, 상기 조타 토크 검출 센서(11) 및 감속기(16)가 설치되어 있다.
그리고, 운전자가 스티어링 조작을 행할 때에, 스티어링 샤프트(14)에 발생하는 조타 토크를 조타 토크 검출 센서(11)에 의해 검출하고, 조타 토크 신호(S1)와 차속 신호(S2) 등에 기초하여, 전자 제어 장치(13)로 다상 모터(12)를 구동 제어함으로써, 다상 모터(12)로부터 차량의 주행 상태에 따른 조타 어시스트력을 발생시킨다. 이에 의해, 스티어링 샤프트(14)의 선단에 설치된 피니언 기어(17)가 회전하면, 랙축(18)이 진행 방향 좌우로 수평 이동함으로써, 운전자의 스티어링 조작이 차륜(타이어)(19)에 전달되어 차량의 방향을 변경한다.
다음으로, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전자 제어 장치에 대해 도 1 내지 도 4에 의해 상세히 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 다상(본 예에서는 3상) 모터(12)는, 제1, 제2 권선 세트(제1 계통, 제2 계통의 다상 권선 세트)(12a, 12b)를 갖는다. 제1 권선 세트(12a)는 U상 권선(Ua), V상 권선(Va) 및 W상 권선(Wa)을 포함하고, 제2 권선 세트(12b)는 U상 권선(Ub), V상 권선(Vb) 및 W상 권선(Wb)을 포함한다. 각각의 권선 세트(12a, 12b)가 전자 제어 장치(13)의 제1 계통의 구동 회로(21a)와 제2 계통의 구동 회로(21b)에 의해 개별적으로 구동 가능하게 구성되어 있다. 3상 모터(12)의 로터(12d)에는 각도 센서(12e)가 설치되어 있다. 이 각도 센서(12e)에 의해 검출된 로터(12d)의 회전각에 대응하는 신호(각도 검출 신호)(S13)가, 컨트롤러로서 작용하는 마이크로 컴퓨터(CPU)(20)에 입력되도록 되어 있다.
제1 계통의 구동 회로(21a)는, 인버터 회로(22a), 이 인버터 회로(22a)의 드라이버(23a), 콘덴서(24a), 전원 릴레이(반도체 릴레이)(25a), 이 전원 릴레이(25a)의 드라이버(26a) 및 전류 검출 회로(27a) 등을 포함하여 구성된다. 이 구동 회로(21a)는, 마이크로 컴퓨터(20)에 의해 제어된다. 이 마이크로 컴퓨터(20)는, 고장을 검출하는 진단 장치로서도 기능한다. 본 예에서는, 구동 회로(21a)와 3상 모터(12)의 U상 권선(Ua), V상 권선(Va) 및 W상 권선(Wa) 사이의 구동 라인(통전 경로)(1U, 1V, 1W)에, 통전 차단 소자로서 작용하는 상 릴레이(28U, 28V, 28W)가 설치되어 있다.
인버터 회로(22a)의 전원 라인(37a)은, 전원 릴레이(25a)를 통해 배터리(전원)(BA)에 접속된다. 전원 라인(37a)과 접지점 사이에는, 콘덴서(24a)가 접속되어 있다. 콘덴서(24a)는, 배터리(BA)로부터 인버터 회로(22a)에의 전력 공급을 보조하고, 서지 전류 등의 노이즈 성분을 제거한다. 전원 릴레이(25a)에는, 기생 다이오드(Da)를 갖는 N채널형 MOSFET을 이용하고 있다.
드라이버(23a)는, 인버터 회로(22a)에 있어서의 U상, V상 및 W상을 구동하는 상부 아암 스위치 소자(상류측 구동 소자)에 각각 대응하는 H측 드라이버부와, 하부 아암 스위치 소자(하류측 구동 소자)에 각각 대응하는 L측 드라이버부를 포함하고 있다. 각 H측 드라이버부의 출력단에는 각각, 상부 아암 스위치 소자의 제어단이 접속되고, 마이크로 컴퓨터(20)에 의해 선택적으로 온/오프 제어된다. 또한, 각 L측 드라이버부의 출력단에는 각각, 하부 아암 스위치 소자의 제어단이 접속되고, 마이크로 컴퓨터(20)에 의해 선택적으로 온/오프 제어된다. 또한, 드라이버(26a)의 출력단에는, 전원 릴레이(25a)로서 작용하는 N채널형 MOSFET의 게이트가 접속되고, 마이크로 컴퓨터(20)에 의해 선택적으로 온/오프 제어된다.
인버터 회로(22a)의 출력은, 구동 라인(1U, 1V, 1W)으로부터, 상 릴레이(28U, 28V, 28W)로서 작용하는 N채널형 MOSFET의 드레인·소스 사이를 통해, 권선 세트(12a)의 U상 권선(Ua), V상 권선(Va) 및 W상 권선(Wa)에 각각 공급된다. 도시하지 않으나, 이들 상 릴레이(28U, 28V, 28W)는, 마이크로 컴퓨터(20)에 의해 선택적으로 온/오프 제어되어, 인버터 회로(22a)와 권선 세트(12a) 사이의 통전과 차단을 행한다. 상 릴레이(28U, 28V, 28W)로서 작용하는 MOSFET에는, 소스로부터 드레인을 향해 순방향의 기생 다이오드가 형성되어 있다.
상기 U상의 구동 라인(1U)과 배터리(BA) 사이에는, 구동 라인(1U)에 중간 전위를 인가하여 유지하는 전위 인가 회로로서 작용하는 풀업 저항(6a)이 접속된다. 풀업 저항(6a)은, 배터리(BA)의 전압과 접지 전위의 중간 전위를 U상의 구동 라인(1U)에 인가하도록 되어 있다. 여기서는, U상의 구동 라인(1U)에 풀업 저항(6a)을 접속하는 예를 대표적으로 나타내지만, V상의 구동 라인(1V)이나 W상의 구동 라인(1W)에 접속해도 좋다. 각 구동 라인(1U, 1V, 1W)의 상전위는, 상전위 검출 회로(4a)에 의해 검출되고, 마이크로 컴퓨터(20)에 입력된다.
또한, 제2 계통의 구동 회로(21b)도 마찬가지이며, 인버터 회로(22b), 이 인버터 회로(22b)의 드라이버(23b), 콘덴서(24b), 전원 릴레이(반도체 릴레이)(25b), 이 전원 릴레이(25b)의 드라이버(26b) 및 전류 검출 회로(27b) 등을 포함하여 구성된다. 이 구동 회로(21b)는, 마이크로 컴퓨터(20)에 의해 제어된다. 구동 회로(21b)와 3상 모터(12)의 U상 권선(Ub), V상 권선(Vb) 및 W상 권선(Wb) 사이의 구동 라인(통전 경로)(2U, 2V, 2W)에는, 통전 차단 소자로서 작용하는 상 릴레이(29U, 29V, 29W)가 설치되어 있다.
인버터 회로(22b)의 전원 라인(37b)은, 전원 릴레이(25b)를 통해 배터리(BA)에 접속된다. 전원 라인(37b)과 접지점 사이에는, 콘덴서(24b)가 접속되어 있다. 콘덴서(24b)는, 배터리(BA)로부터 인버터 회로(22b)에의 전력 공급을 보조하고, 서지 전류 등의 노이즈 성분을 제거한다. 전원 릴레이(25b)에는, 기생 다이오드(Db)를 갖는 N채널형 MOSFET을 이용하고 있다.
드라이버(23b)는, 인버터 회로(22b)에 있어서의 U상, V상 및 W상을 구동하는 상부 아암 스위치 소자(상류측 구동 소자)에 각각 대응하는 H측 드라이버부와, 하부 아암 스위치 소자(하류측 구동 소자)에 각각 대응하는 L측 드라이버부를 포함하고 있다. 각 H측 드라이버부의 출력단에는 각각, 상부 아암 스위치 소자의 제어단이 접속되고, 마이크로 컴퓨터(20)에 의해 선택적으로 온/오프 제어된다. 또한, 각 L측 드라이버부의 출력단에는 각각, 하부 아암 스위치 소자의 제어단이 접속되고, 마이크로 컴퓨터(20)에 의해 선택적으로 온/오프 제어된다. 또한, 드라이버(26b)의 출력단에는, 전원 릴레이(25b)로서 작용하는 N채널형 MOSFET의 게이트가 접속되고, 마이크로 컴퓨터(20)에 의해 선택적으로 온/오프 제어된다.
인버터 회로(22b)의 출력은, 구동 라인(2U, 2V, 2W)으로부터, 상 릴레이(29U, 29V, 29W)로서 작용하는 N채널형 MOSFET의 드레인·소스 사이를 통해, 권선 세트(12b)의 U상 권선(Ub), V상 권선(Vb) 및 W상 권선(Wb)에 각각 공급된다. 도시하지 않으나, 이들 상 릴레이(29U, 29V, 29W)는, 상 릴레이(28U, 28V, 28W)와 마찬가지로 마이크로 컴퓨터(20)에 의해 선택적으로 온/오프 제어되어, 인버터 회로(22b)와 권선 세트(12b) 사이의 통전과 차단을 행한다. 상 릴레이(29U, 29V, 29W)로서 작용하는 MOSFET에는, 소스로부터 드레인을 향해 순방향의 기생 다이오드가 형성되어 있다.
상기 U상의 구동 라인(2U)과 배터리(BA) 사이에는, 구동 라인(2U)에 중간 전위를 인가하여 유지하는 전위 인가 회로로서 작용하는 풀업 저항(6b)이 접속된다. 풀업 저항(6b)은, 배터리(BA)의 전압과 접지 전위의 중간 전위를 U상의 구동 라인(2U)에 인가하도록 되어 있다. 여기서는, U상의 구동 라인(2U)에 풀업 저항(6b)을 접속하는 예를 대표적으로 나타내지만, V상의 구동 라인(2V)이나 W상의 구동 라인(2W)에 접속해도 좋다. 각 구동 라인(2U, 2V, 2W)의 상전위는, 상전위 검출 회로(4b)에 의해 검출되고, 마이크로 컴퓨터(20)에 입력된다.
메인 컨트롤러인 마이크로 컴퓨터(20)에는, EPS 장치로부터 조타 토크 신호(S1) 및 차속 신호(S2)가 입력된다. 또한, 전자 제어 장치(13)의 전류 검출 회로(27a, 27b)의 검출 신호(S3∼S8), 및 상전위 검출 회로(4a, 4b)에 의해 검출한 상전위에 대응하는 신호(S9a∼S11a, S9b∼S11b) 등이 입력된다. 또한, 3상 모터(12)에 설치된 각도 센서(12e)로부터 각도 검출 신호(S13)가 입력된다. 마이크로 컴퓨터(20)는, 상기 신호(S3∼S8, S9a∼S11a, S9b∼S11b, S12a, S12b) 등에 기초하여, 권선 세트(12a, 12b) 사이나 인버터 회로(22a, 22b) 사이에 단락 이상이 발생하고 있지 않은지 진단을 행한다. 그리고, 단락 이상이 발생하고 있지 않은 경우에는, 신호(S1, S2, S13) 등에 기초하여, 구동 회로(21a, 21b)를 제어하여 3상 모터(12)를 구동함으로써, 차량의 주행 상태에 따른 스티어링 어시스트력을 발생시킨다.
도 2는 도 1에 있어서의 인버터 회로(22a)와 전류 검출 회로(27a)의 구성예를 도시하고 있다. 인버터 회로(22a)는, 구동 라인(1U, 1V, 1W)을 통해 3상 모터(12)의 U상 권선(Ua), V상 권선(Va) 및 W상 권선(Wa)을 각각 상마다 구동하는 3세트의 스위치 소자를 포함한 3상 브리지 회로 구성이다. 본 예에서는, 각 스위치 소자가 N채널형 MOSFET(31∼36)으로 구성되어 있다. 전류 검출 회로(27a)는, 전류 검출 소자로서 작용하는 전류 검출 저항(38a∼40a)과 이들 전류 검출 저항(38a∼40a)에 의해 검출한 전압(3상 브리지 회로를 흐르는 전류에 각각 대응한다)을 각각 증폭하는 버퍼(47a∼49a)로 구성되어 있다.
MOSFET(31, 32)은, 전원 라인(37a)과 전류 검출 저항(38a)의 일단부 사이에 드레인·소스 사이가 직렬 접속되고, 그 공통 접속점에 구동 라인(1U)의 일단부가 접속된다. MOSFET(33, 34)은, 전원 라인(37a)과 전류 검출 저항(39a)의 일단부 사이에 드레인·소스 사이가 직렬 접속되고, 그 공통 접속점에 구동 라인(1V)의 일단부가 접속된다. 또한, MOSFET(35, 36)은, 전원 라인(37a)과 전류 검출 저항(40a)의 일단부 사이에 드레인·소스 사이가 직렬 접속되고, 그 공통 접속점에 구동 라인(1W)의 일단부가 접속되어 있다.
각 전류 검출 저항(38a∼40a)의 타단부는 전원의 마이너스측 단자에 접속되어 접지되고, 이들 전류 검출 저항(38a∼40a)에 의해 검출된 전압은, 버퍼(47a∼49a)에 각각 입력된다. 각 버퍼(47a∼49a)의 출력은, 인버터 회로(22a)를 흐르는 전류에 대응하는 검출 신호(S3∼S5)[U상 전류 검출값(Uai), V상 전류 검출값(Vai) 및 W상 전류 검출값(Wai)에 대응한다]로서 마이크로 컴퓨터(20)에 입력된다.
한편, 각 MOSFET(31∼36)에 있어서의 소스·드레인 사이에 순방향으로 접속되어 있는 다이오드(D1∼D6)는 기생 다이오드이다.
도 3은 도 1에 있어서의 인버터 회로(22b)와 전류 검출 회로(27b)의 구성예를 도시하고 있다. 인버터 회로(22b)는, 인버터 회로(22a)와 동일 회로 구성이고, 구동 라인(2U, 2V, 2W)을 통해 3상 모터(12)의 U상 권선(Ub), V상 권선(Vb) 및 W상 권선(Wb)을 각각 상마다 구동하는 3세트의 스위치 소자를 포함한 3상 브리지 회로 구성이다. 여기서도 각 스위치 소자는 N채널형 MOSFET(41∼46)으로 구성되어 있다. 또한, 전류 검출 회로(27b)는, 전류 검출 회로(27a)와 마찬가지로, 전류 검출 저항(38b∼40b)과 이들 전류 검출 저항(38b∼40b)에 의해 검출한 전압(3상 브리지 회로를 흐르는 전류에 각각 대응한다)을 각각 증폭하는 버퍼(47b∼49b)로 구성되어 있다.
MOSFET(41, 42)은, 전원 라인(37b)과 전류 검출 저항(38b)의 일단부 사이에 드레인·소스 사이가 직렬 접속되고, 그 공통 접속점에 구동 라인(2U)의 일단부가 접속된다. MOSFET(43, 44)은, 전원 라인(37b)과 전류 검출 저항(39b)의 일단부 사이에 드레인·소스 사이가 직렬 접속되고, 그 공통 접속점에 구동 라인(2V)의 일단부가 접속된다. 또한, MOSFET(45, 46)은, 전원 라인(37b)과 전류 검출 저항(40b)의 일단부 사이에 드레인·소스 사이가 직렬 접속되고, 그 공통 접속점에 구동 라인(2W)의 일단부가 접속되어 있다.
각 전류 검출 저항(38b∼40b)의 타단부는 접지되고, 이들 전류 검출 저항(38b∼40b)에 의해 검출된 전압은, 버퍼(47b∼49b)에 각각 공급된다. 각 버퍼(47b∼49b)의 출력은, 인버터 회로(22b)를 흐르는 전류에 대응하는 검출 신호(S6∼S8)[U상 전류 검출값(Ubi), V상 전류 검출값(Vbi) 및 W상 전류 검출값(Wbi)에 대응한다]로서 마이크로 컴퓨터(20)에 입력된다.
한편, 각 MOSFET(41∼46)에 있어서의 소스·드레인 사이에 순방향으로 접속되어 있는 다이오드(D7∼D12)는 기생 다이오드이다.
도 4는 도 1에 있어서의 상전위 검출 회로(4a, 4b)의 구성예를 도시하고 있다. 이 상전위 검출 회로(4a, 4b)는, 인버터 회로(22a, 22b)로부터 권선 세트(12a, 12b)에의 구동 라인(1U, 1V, 1W 및 2U, 2V, 2W)의 전위를 상마다 검출하는 것이다. 상전위 검출 회로(4a)는, 각 구동 라인(1U, 1V, 1W)과 접지점 사이에 각각 직렬 접속된 저항(R1, R2), 저항(R3, R4) 및 저항(R5, R6)으로 구성된다. 상전위 검출 회로(4b)는, 각 구동 라인(2U, 2V, 2W)과 접지점 사이에 각각 직렬 접속된 저항(R7, R8), 저항(R9, R10) 및 저항(R11, R12)으로 구성된다.
그리고, 저항(R1과 R2)의 접속점, 저항(R3과 R4)의 접속점 및 저항(R5와 R6)의 접속점의 전위가, 권선 세트(12a)의 U상 권선(Ua), V상 권선(Va) 및 W상 권선(Wa)의 검출 전위에 대응하는 신호(S9a∼S11a)로서 마이크로 컴퓨터(20)에 입력된다. 또한, 저항(R7과 R8)의 접속점, 저항(R9와 R10)의 접속점 및 저항(R11과 R12)의 접속점의 전위가, 권선 세트(12b)의 U상 권선(Ub), V상 권선(Vb) 및 W상 권선(Wb)의 검출 전위에 대응하는 신호(S9b∼S11b)로서 마이크로 컴퓨터(20)에 입력된다.
다음으로, 상기 도 1 내지 도 4에 도시된 전자 제어 장치의 고장 진단 동작을 도 6 및 도 7의 흐름도에 의해 설명한다. 이 고장 진단 동작은, 3상 모터(12)의 제어 중에 미리 정해진 시간 간격(예컨대 msec 단위)으로 기동하여 실행하는 것이며, 대략 다음과 같은 것이다. 즉, 제1 계통의 캐리어의 위상을 제2 계통의 캐리어에 대해 반전시켜 인버터 회로(22a)를 구동하는 PWM 신호(반전시킨 제어 신호 펄스)를 생성한다. 환언하면, 제1 계통과 제2 계통의 캐리어를 어긋나게 해 두고, 타계통(他系統)이 전상 하이이고 자계통(自系統)인 전류 검출측이 전상 로우일 때에 전류 검출(검출한 전류값의 A/D 변환)을 행한다.
종래에는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 계통의 PWM 신호와 제2 계통의 PWM 신호에서 전위차가 발생하고 있는 기간(Δt1, Δt2)에 전류값을 A/D 변환할 필요가 있어, 컨트롤러의 부하가 증대하는 요인이 되고 있었다. 이에 대해, 본 발명에서는, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 계통의 캐리어의 위상을 반전시키고 있다. 이와 같이 하면, 제1 계통의 하이 출력의 전상 하이의 중간 시점(t0)과, 제2 계통의 전상 로우 출력의 중간 시점(t0)이 겹쳐지는 것과 같은 형태가 되기 때문에, 이 타이밍에서는 전류가 제1 계통으로부터 제2 계통으로 유입되고 있을 것이다. 또한, 제어에서 자주 사용하는 전류 검출의 A/D 변환의 타이밍도 이 중간 시점(t0)이기 때문에, 동일한 타이밍에서 전류를 검출하여 3상 합을 체크하면, 정상인지 이상인지를 알 수 있다. 이러한 진단 동작을 실행함으로써, 마이크로 컴퓨터(20)의 처리 부하를 증대시키지 않고 계통 간 단락을 검출할 수 있다.
진단 동작에서는, 제1 계통의 인버터 회로(22a)에 있어서의 전상의 상부 아암 스위치 소자인 MOSFET(31, 33, 35)을 온으로 하여 제1 권선 세트(12a)에 고전위를 부여하고, 또한 제2 계통의 인버터 회로(22b)에 있어서의 전상의 하부 아암 스위치 소자인 MOSFET(42, 44, 46)을 온으로 하여 제2 권선 세트(12b)를 저전위 상태로 제어한다. 이 상태에서, 제2 계통의 인버터 회로(22b)의 하부 아암 스위치 소자인 MOSFET(42, 44, 46)의 전류 통로를 흐르는 전류값을 전류 검출 회로(27b)에 의해 검출하고, 3상 합이 미리 정해진 값 이상인 경우에, 제1, 제2 계통 간에 통전 이상이 있다고 판정한다.
또한, 제2 계통의 인버터 회로(22b)에 대해서도, 제1 계통의 인버터 회로(22a)와 동일한 진단 동작을 실행한다.
한편, 통상 동작 시에는, 제1 계통의 구동 회로(21a)와 제2 계통의 구동 회로(21b)로부터 3상 모터(12)에 통전 전류가 공급되고, 이들 전류를 가산한 시스템 토탈의 통전 전류값으로 구동된다. 제1, 제2 구동 회로(21a, 21b)를 이용하는 통상 어시스트 상태에서는, 마이크로 컴퓨터(20)는, 드라이버(23a, 23b)에 PWM 신호를 출력한다. 또한, 드라이버(26a, 26b)에, 전원 릴레이(25a, 25b)를 온시키는 신호를 출력한다. 드라이버(23a, 23b) 중의 각 H측 드라이버와 L측 드라이버는 각각, PWM 신호에 기초하여, 제1, 제2 계통의 인버터 회로(22a, 22b) 중의 각 MOSFET(31∼36, 41∼46)의 게이트에 각각 PWM 신호에 기초한 구동 신호를 공급하여 선택적으로 온/오프 제어한다.
그리고, 3상 모터(12)를 구동 라인(1U, 1V, 1W)을 통해 구동 회로(21a)로 3상 구동하고, 구동 라인(2U, 2V, 2W)을 통해 구동 회로(21b)로 3상 구동한다. 이때, 조타 토크 신호(S1)와 차속 신호(S2) 등에 기초하여 PWM 신호의 듀티를 가변하여, 3상 모터(12)의 출력 토크를 제어함으로써 어시스트력을 변화시킨다.
또한, 제1 계통과 제2 계통에서 동시에 고장 검출함으로써, 양방의 계통이 동작 정지하는 것을 방지하기 위해서, 하기와 같은 판정 절차를 실행한다. 먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 계통의 동작이 정지하고 있는지의 여부를 판정하고(단계 ST1), 정지하고 있으면 제1 계통의 정지 천이 카운터(C1)의 계수값(C1a)에 「+1」하고(단계 ST2), 정지하고 있지 않으면 제2 계통의 동작이 정지하고 있는지의 여부를 판정한다(단계 ST3).
단계 ST3에서, 제2 계통의 동작이 정지하고 있다고 판정되면, 제2 계통의 정지 천이 카운터(C2)의 계수값(C2b)에 「+1」하고(단계 ST4), 정지하고 있지 않으면 제2 계통의 정지 천이 카운터(C2)의 계수값(C2b)이 0 또는 5인지의 여부를 판정한다(단계 ST5).
단계 ST5에서, 계수값(C2b)이 0 또는 5라고 판정된 경우에는, 제1 계통의 전류 검출 회로(27a)에 있어서의 U상 전류 검출값(Uai), V상 전류 검출값(Vai) 및 W상 전류 검출값(Wai)의 합이 5 A(5 암페어) 이하인지, 즉 「Uai+Vai+Wai≤5 A」를 판정한다(단계 ST6). 그리고, 「Uai+Vai+Wai≤5 A」이면 제1 계통의 이상 카운터(C3)를 클리어하고(단계 ST7), 「Uai+Vai+Wai>5 A」이면 제1 계통의 이상 카운터(C3)의 계수값(C3a)에 「+1」한다(단계 ST8). 단계 ST7에서 제1 계통의 이상 카운터(C3)를 클리어한 후에는, 도 7의 단계 ST12로 이동하고, 제1 계통의 정지 천이 카운터(C1)의 계수값(C1a)이 0 또는 5인지의 여부를 판정한다.
단계 ST9에서는, 제1 계통의 이상 카운터(C3)의 계수값(C3a)이 「C3a≥5」인지의 여부를 판정하고, 「C3a≥5」이면 제1 계통의 동작을 정지시킨다(단계 ST10). 제1 계통의 동작 정지는, 예컨대 인버터 회로(22a)의 각 MOSFET(31∼36)을 오프 상태로 함으로써, 인버터 회로(22a)의 출력을 하이 임피던스 상태로 한다. 「C3a<5」이면, 단계 ST12로 이동한다.
상기 단계 ST5에서, 계수값(C2b)이 0 또는 5가 아니라고 판정된 경우에는, 제1 계통의 이상 카운터(C3)를 클리어하고, 도 7의 단계 ST13으로 이동한다(단계 ST11).
단계 ST12에서는, 제1 계통의 정지 천이 카운터(C1)의 계수값(C1a)이 0 또는 5인지의 여부를 판정하고, 계수값(C1a)이 0 또는 5라고 판정된 경우에는, 제2 계통의 전류 검출 회로(27b)에 있어서의 U상 전류 검출값(Ubi), V상 전류 검출값(Vbi) 및 W상 전류 검출값(Wbi)의 합이 5 A(5 암페어) 이하인지, 즉 「Ubi+Vbi+Wbi≤5 A」를 판정한다(단계 ST13). 그리고, 「Ubi+Vbi+Wbi≤5 A」이면 제2 계통의 이상 카운터(C4)를 클리어하고 종료한다(단계 ST14).
한편, 「Ubi+Vbi+Wbi> 5 A」이면, 제2 계통의 이상 카운터(C4)의 계수값(C4b)을 「+1」한다(단계 ST15). 단계 ST16에서는, 제2 계통의 이상 카운터(C4)의 계수값(C4b)이 「C4b≥5」인지의 여부를 판정하고, 「C4b≥5」이면 제2 계통의 동작을 정지시키고 나서 종료하고(단계 ST17), 「C4b<5」이면 그대로 종료한다. 제2 계통의 동작 정지는, 예컨대 인버터 회로(22b)의 각 MOSFET(41∼46)을 오프 상태로 함으로써, 인버터 회로(22b)의 출력을 하이 임피던스 상태로 한다.
상기 단계 ST12에서, 계수값(C1a)이 0 또는 5가 아니라고 판정된 경우에는, 제2 계통의 이상 카운터(C4)를 클리어하고 종료한다(단계 ST18).
마이크로 컴퓨터(20)는, 단계 ST10에서 제1 계통의 동작이 정지되면, 인버터 회로(22a)의 MOSFET(31∼36)을 모두 오프 상태로 하여 출력을 하이 임피던스 상태로 고정하고, 제2 계통의 구동 회로(21b)에 의한 모터 제어 동작을 실행한다. 혹은 상 릴레이(28U, 28V, 28W)를 오프 상태로 하여, 인버터 회로(22a)로부터 권선 세트(12a)에 구동 전류가 공급되지 않도록 한다.
이에 대해, 단계 ST17에서 제2 계통의 동작이 정지된 것을 검지하면, 인버터 회로(22b)의 MOSFET(41∼46)을 모두 오프 상태로 하여 출력을 하이 임피던스 상태로 고정하고, 제1 계통의 구동 회로(21a)에 의한 모터 제어 동작을 실행한다. 혹은 상 릴레이(29U, 29V, 29W)를 오프 상태로 하여, 인버터 회로(22b)로부터 권선 세트(12b)에 구동 전류가 공급되지 않도록 한다.
한쪽의 구동 회로(21a 또는 21b)에 의한 조타 어시스트력은, 양 구동 회로에 의한 조타 어시스트력에 대해 반감하지만 어시스트 동작을 계속할 수 있기 때문에, 어시스트가 급정지하는 것에 의한 안전성의 저하를 억제할 수 있다.
한편, 통전 이상이 있다고 판정된 경우에는, 다른쪽의 계통의 전류값에 기초한 통전 이상 판정을 일정 기간만큼 정지한다. 즉, 제2 계통의 인버터 회로(22a)에 있어서의 전상의 상부 아암 스위치 소자인 MOSFET(31, 33, 35)을 온으로 하여 고전위 상태로 제어하고, 또한 상기 제1 계통의 전상의 하부 아암 스위치 소자인 MOSFET(42, 44, 46)을 온으로 하여 저전위 상태로 제어하며, 진단을 미리 정해진 기간 정지시키도록 해도 좋다. 여기서, 미리 정해진 기간이란, 상대측의 인버터 회로의 동작이 정지하여, 전류가 흐르지 않게 될 때까지의 시간이다. 환언하면, 타계통의 고장이 확정되면 자계통의 고장의 확정에는 일정 시간 기다리고, 전류가 흐르지 않게 되고 나서 자계통의 고장인지의 여부를 확정하면 된다.
이것은, 제1 계통과 제2 계통 각각의 로우 출력의 중간에서 검출한 전류값을 A/D 변환하는 형태가 되기 때문에, 게이트 간 단락하고 있으면 타이밍에 따라 양방향으로 전류가 흘러, 각각 고장 검출해 버린다. 그래서, 양 계통을 정지시키는 것이 아니라, 먼저 일 계통이 불량이라고 알았다면, 다른 일 계통은 대기 상태로 한다. 그리고, 제1 계통과 제2 계통 각각의 전류값을 검출한다. 단락하고 있으면 제1 계통으로부터 제2 계통으로 전류가 흐르고, 제2 계통으로부터 제1 계통으로도 전류가 흐르기 때문에, 양측에서 이상이 관측되었을 때만 게이트 간 단락이라고 판단하여 어느 한쪽을 정지시킨다.
도 9 및 도 10은 각각, 도 2 및 도 3에 도시된 제1, 제2 계통의 인버터 회로(22a, 22b)와 이들의 전류 검출 회로(27a, 27b)의 다른 구성예를 도시하고 있다. 도 2 및 도 3은 인버터 회로(22a, 22b)와 접지점 사이에 전류 검출 회로(27a, 27b)를 각각 설치한 하류 션트 방식이었다. 이에 대해, 도 9 및 도 10은 전원 라인(37a, 37b)(전원의 플러스측 단자)과 인버터 회로(22a, 22b) 사이에 전류 검출 회로(27a, 27b)를 각각 설치한 상류 션트 방식으로 되어 있다. 다른 기본적인 구성은 도 2 및 도 3과 동일하기 때문에, 동일 부분에 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.
도 9 및 도 10에 도시된 상류 션트 방식에서는, 전류 검출의 타이밍이 하류 션트 방식과 반대가 될 뿐이고, 기본적으로는 동일한 동작을 행하여, 실질적으로 동일한 작용 효과가 얻어진다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전자 제어 장치 및 그 제어 방법에서는, 제1 계통의 캐리어의 위상을 반전시켜 인버터 회로를 구동하는 PWM 신호를 생성하도록 했기 때문에, 계통 간 단락 시의 이상 전류를 확실하게 파악할 수 있다. 또한, 전류 검출하여 A/D 변환하는 타이밍은, 통전 제어용의 A/D 변환(로우 출력 기간의 중앙값)과 공용할 수 있기 때문에, 마이크로 컴퓨터의 처리 부하의 증대를 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 검출한 전류의 3상 합이 이상해진 계통의 출력을 하이 임피던스 상태로 하면, 계통 간 단락 상태라도, 그 계통에의 전류의 유출입은 없어져, 나머지 계통의 통전 제어에 지장을 주는 일은 없기 때문에, 계속해서 모터 제어 동작이 가능해진다.
따라서, 컨트롤러의 처리 부하를 증대시키지 않고 계통 간 단락을 검출할 수 있는 전자 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.
[제2 실시형태]
도 11 및 도 12는 각각, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자 제어 장치에 대해 설명하기 위한 것으로, 도 1에 있어서의 제1, 제2 계통의 인버터 회로(22a, 22b)와 이들의 전류 검출 회로(27a, 27b)의 구성예를 도시한 회로도이다. 본 제2 실시형태에서는, 전류 검출 회로(27a)를 전류 검출 저항(38a), 버퍼(47a) 및 피크 홀드 회로(50a)로 구성하고, 전류 검출 회로(27b)를 전류 검출 저항(38b), 버퍼(47b) 및 피크 홀드 회로(50b)로 구성하고 있다.
즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 계통의 인버터 회로(22a)는 도 2와 동일한 구성이고, 이 인버터 회로(22a)와 접지점 사이에 전류 검출 저항(38a)이 접속되어 있다. 전류 검출 저항(38a)에 의해 검출된 전압은, 버퍼(47a)에 입력된다. 버퍼(47a)의 출력은, 인버터 회로(22a)를 흐르는 전류에 대응하는 검출 신호(S3)로서 마이크로 컴퓨터(20)에 입력되고, 피크 홀드 회로(50a)에 입력되고, 피크값이 검출 신호(S4)로서 마이크로 컴퓨터(20)에 입력된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제2 계통의 인버터 회로(22b)도 도 11과 동일한 구성이고, 이 인버터 회로(22b)와 접지점 사이에 전류 검출 저항(38b)이 접속되어 있다. 전류 검출 저항(38b)에 의해 검출된 전압은, 버퍼(47b)에 입력된다. 버퍼(47b)의 출력은, 인버터 회로(22b)를 흐르는 전류에 대응하는 검출 신호(S5)로서 마이크로 컴퓨터(20)에 입력되고, 피크 홀드 회로(50b)에 입력되고, 피크값이 검출 신호(S6)로서 마이크로 컴퓨터(20)에 입력된다.
다음으로, 상기 도 11 및 도 12에 도시된 전자 제어 장치의 고장 진단 동작을 도 13 및 도 14의 흐름도에 의해 설명한다. 본 제2 실시형태에 따른 제어 방법에 의한 고장 진단 동작은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 3상 모터의 제어 중에 미리 정해진 시간 간격(예컨대 msec 단위)으로 기동하여 실행한다.
진단 동작은, 제1 계통의 인버터 회로(22a)에 있어서의 전상의 상부 아암 스위치 소자인 MOSFET(31, 33, 35)을 온으로 하여 제1 권선 세트(12a)에 고전위를 부여하고, 또한 제2 계통의 인버터 회로(22b)에 있어서의 전상의 하부 아암 스위치 소자인 MOSFET(42, 44, 46)을 온으로 하여 제2 권선 세트(12b)를 저전위 상태로 제어한다. 이 상태에서, 제2 계통의 인버터 회로(22b)의 상부 아암 스위치 소자인 MOSFET(41, 43, 45)과 하부 아암 스위치 소자인 MOSFET(42, 44, 46)의 전류 통로를 흐르는 전류값을 전류 검출 회로(27b)에 의해 검출한다. 그리고, 1N 션트 전류 검출값이 미리 정해진 값 이상인 경우에, 제1, 제2 계통 간에 통전 이상이 있다고 판정한다.
먼저, 제1 계통의 동작이 정지하고 있는지의 여부를 판정하고(단계 ST21), 정지하고 있으면 제1 계통의 정지 천이 카운터(C1)의 계수값(C1a)에 「+1」하고(단계 ST22), 정지하고 있지 않으면 제2 계통의 동작이 정지하고 있는지의 여부를 판정한다(단계 ST23).
단계 ST23에서, 정지하고 있다고 판정되면, 제2 계통의 정지 천이 카운터(C2)의 계수값(C2b)에 「+1」하고(단계 ST24), 정지하고 있지 않으면 제2 계통의 정지 천이 카운터(C2)의 계수값(C2b)이 0 또는 5인지의 여부를 판정한다(단계 ST25).
단계 ST25에서, 계수값(C2b)이 0 또는 5라고 판정된 경우에는, 제1 계통의 전류 검출 회로(27a)에 있어서의 전류 검출값(1N 션트 전류 검출값)이 100 A(100 암페어) 이하인지의 여부를 판정한다(단계 ST26). 그리고, 100 A 이하이면 제1 계통의 이상 카운터(C3)를 클리어하고(단계 ST27), 100 A 이하가 아니면 제1 계통의 이상 카운터(C3)의 계수값(C3a)을 「+1」한다(단계 ST28). 단계 ST27에서 제1 계통의 이상 카운터(C3)를 클리어한 후에는, 도 14의 단계 ST32로 이동하여, 제1 계통의 정지 천이 카운터(C1)의 계수값(C1a)이 0 또는 5인지의 여부를 판정한다.
단계 ST29에서는, 제1 계통의 이상 카운터(C3)의 계수값(C3a)이 「C3a≥5」인지의 여부를 판정하고, 「C3a≥5」이면 제1 계통의 동작을 정지시킨다(단계 ST30). 「C3a≥5」가 아니면, 단계 ST32로 이동한다.
상기 단계 ST25에서, 계수값(C2b)이 0 또는 5가 아니라고 판정된 경우에는, 제1 계통의 이상 카운터(C3)를 클리어하고, 도 14의 단계 ST33으로 이동한다(단계 ST31).
단계 ST32에서는, 제1 계통의 정지 천이 카운터(C1)의 계수값(C1a)이 0 또는 5인지의 여부를 판정하고, 계수값(C1a)이 0 또는 5라고 판정된 경우에는, 제2 계통의 전류 검출 회로(27b)에 있어서의 전류 검출값(1N 션트 전류 검출값)이 100 A(100 암페어) 이하인지의 여부를 판정한다(단계 ST33). 그리고, 100 A 이하이면 제2 계통의 이상 카운터(C4)를 클리어하고 종료한다(단계 ST34).
한편, 100 A 이하가 아니면, 제2 계통의 이상 카운터(C4)의 계수값(C4b)을 「+1」한다(단계 ST35). 단계 ST36에서는, 제2 계통의 이상 카운터(C4)의 계수값(C4b)이 「C4b≥5」인지의 여부를 판정하고, 「C4b≥5」이면 제2 계통의 동작을 정지시키고 나서 종료하고(단계 ST37), 「C4b<5」이면 그대로 종료한다.
상기 단계 ST32에서, 계수값(C1a)이 0 또는 5가 아니라고 판정된 경우에는, 제2 계통의 이상 카운터(C4)를 클리어하고 종료한다(단계 ST38).
마이크로 컴퓨터(20)는, 단계 ST30에서 제1 계통의 동작이 정지되면, 인버터 회로(22a)의 MOSFET(31∼36)을 모두 오프 상태로 하여 출력을 하이 임피던스 상태로 고정하고, 제2 계통의 구동 회로(21b)에 의한 모터 제어 동작을 실행한다. 혹은 상 릴레이(28U, 28V, 28W)를 오프 상태로 하여, 인버터 회로(22a)로부터 권선 세트(12a)에 구동 전류가 공급되지 않도록 한다.
이에 대해, 단계 ST37에서 제2 계통의 동작이 정지된 것을 검지하면, 인버터 회로(22b)의 MOSFET(41∼46)을 모두 오프 상태로 하여 출력을 하이 임피던스 상태로 고정하고, 제1 계통의 구동 회로(21a)에 의한 모터 제어 동작을 실행한다. 혹은 상 릴레이(29U, 29V, 29W)를 오프 상태로 하여, 인버터 회로(22b)로부터 권선 세트(12b)에 구동 전류가 공급되지 않도록 한다.
한쪽의 구동 회로(21a 또는 21b)에 의한 조타 어시스트력은, 양 구동 회로에 의한 조타 어시스트력에 대해 반감하지만 어시스트 동작을 계속할 수 있기 때문에, 어시스트가 급정지하는 것에 의한 안전성의 저하를 억제할 수 있다.
도 15 및 도 16은 각각, 도 11 및 도 12에 도시된 제1, 제2 계통의 인버터 회로(22a, 22b)와 이들의 전류 검출 회로(27a, 27b)의 다른 구성예를 도시하고 있다. 도 11 및 도 12는 인버터 회로(22a, 22b)와 접지점 사이에 전류 검출 회로(27a, 27b)를 각각 설치한 하류 션트 방식이었다. 이에 대해, 도 15 및 도 16은 전원 라인(37a, 37b)과 인버터 회로(22a, 22b) 사이에 전류 검출 회로(27a, 27b)를 각각 설치한 상류 션트 방식으로 되어 있다. 다른 기본적인 구성은 도 11 및 도 12와 동일하기 때문에, 동일 부분에 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.
도 15 및 도 16에 도시된 상류 션트 방식에서는, 전류 검출의 타이밍이 하류 션트 방식과 반대가 될 뿐이고, 기본적으로는 동일한 동작을 행하여, 실질적으로 동일한 작용 효과가 얻어진다.
전술한 바와 같이 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자 제어 장치의 제어 방법이어도, 제1 실시형태와 실질적으로 동일한 작용 효과가 얻어진다.
한편, 본 발명은 전술한 제1, 제2 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하다.
<변형예 1>
전자 제어 장치를 EPS 장치에 적용하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, EPS 장치에 한하지 않고, 스티어 바이 와이어 등의 2계통(복수 계통)의 인버터 회로로 다상 모터를 구동하는 다른 여러 가지 장치나 시스템에 이용할 수 있다.
<변형예 2>
또한, 하나의 마이크로 컴퓨터로 2계통의 인버터 회로를 제어하는 경우를 설명하였으나, 인버터 회로마다 독립된 마이크로 컴퓨터를 설치하여 제어하도록 해도 좋다.
<변형예 3>
또한, 각 인버터 회로와 모터의 권선 사이에 상 릴레이가 설치된 전자 제어 장치를 예로 들어 설명하였으나, 상 릴레이를 갖지 않는 전자 제어 장치에도 적용 가능하다. 또한, 상 릴레이용의 반도체 소자가 각 상에 하나 설치되어 있는 경우를 예로 나타내었으나, 기생 다이오드가 서로 반대 방향이 되도록 2개의 반도체 소자를 배치한 상 릴레이를 포함하는 경우에도 적용 가능하다.
<변형예 4>
또한, 제1 계통의 인버터 회로에 있어서의 상부 아암 스위치 소자에 대한 캐리어를 반전시키고, 반전시킨 제어 신호 펄스의 중앙값을 제2 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 저전위 구간의 중앙값에 근접시키도록 하였으나, 캐리어를 어긋나게 하지 않아도, 이 조건이 성립하는 타이밍이 있으면 된다. 예컨대 3상 모터(12)에 있어서의 권선 세트(12a와 12b)의 권선 위상을 대략 180 deg 어긋나게 해도 실질적으로 동일한 작용 효과가 얻어진다. 권선 위상을 대략 180 deg 어긋나게 하면 전압의 위상이 반대가 되기 때문에, 제1 계통의 전압이 넓어졌을 때에, 제2 계통의 전압이 좁아지기 때문에, 전류 검출의 타이밍이 넓어지게 된다.
<변형예 5>
또한, 각 인버터 회로의 스위치 소자가 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(MOSFET)인 경우를 예로 들었으나, Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT) 등의 다른 반도체 소자에서도 동일하게 적용 가능하다.
여기서, 전술한 실시형태로부터 파악할 수 있는 기술 사상에 대해, 이하에 기재한다.
전자 제어 장치는, 그 하나의 양태에 있어서, 제1 계통, 제2 계통의 다상 권선 세트를 갖는 모터를 구동하는 전자 제어 장치로서, 상기 제1 계통, 상기 제2 계통의 다상 권선 세트의 상마다 설치되고, 선택적으로 온/오프 제어되는 상부 아암 스위치 소자 및 하부 아암 스위치 소자를 갖는 제1 계통, 제2 계통의 인버터 회로를 포함하는 전자 제어 장치에 있어서, 상기 제1 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 상부 아암 스위치 소자 또는 하부 아암 스위치 소자를 온으로 하고, 상기 제2 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 온으로 한 상태에서, 상기 제2 계통의 인버터 회로의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류값에 기초하여, 상기 제1 계통과 상기 제2 계통 간의 통전 이상의 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 전자 제어 장치의 바람직한 양태에 있어서, 또한, 상기 제2 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 상부 아암 스위치 소자 또는 하부 아암 스위치 소자를 온으로 하고, 상기 제1 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 온으로 한 상태에서, 상기 제1 계통의 인버터 회로의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류값에 기초하여, 상기 제1 계통, 상기 제2 계통 간의 통전 이상의 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.
다른 바람직한 양태에서는, 상기 제1 계통의 인버터 회로의 스위치 소자에 대한 PWM 캐리어 신호의 위상과, 상기 제2 계통의 인버터 회로의 스위치 소자에 대한 PWM 캐리어 신호의 위상의 차가, 실질적으로 180 deg이다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 제1 계통의 다상 권선 세트와, 상기 제2 계통의 다상 권선 세트가, 전기각으로 실질적으로 180 deg의 위상차를 갖도록 배치된다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 각 계통마다 적어도 1상의 하부 아암 스위치 소자로부터 전원의 마이너스측 단자 사이에 전류 검출 소자가 설치되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 각 계통마다 각 상의 하부 아암 스위치 소자로부터 전원의 마이너스측 단자 사이에 전류 검출 소자가 설치되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 각 계통마다 적어도 1상의 상부 아암 스위치 소자로부터 전원의 플러스측 단자 사이에 전류 검출 소자가 설치되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 각 계통마다 각 상의 상부 아암 스위치 소자로부터 전원의 마이너스측 단자 사이에 전류 검출 소자가 설치되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 각 계통마다의 적어도 1상에 있어서, 상부 아암 스위치 소자와 하부 아암 스위치 소자의 접속점으로부터 모터 권선 사이에 전류 검출 소자가 설치되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 각 계통마다 각 상의, 상부 아암 스위치 소자와 하부 아암 스위치 소자의 접속점으로부터 모터 권선 사이에 전류 검출 소자가 설치되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 통전 이상이 있다고 판정된 경우에는, 제1 계통, 제2 계통 중 어느 하나의 인버터의 전상의 상부 아암 스위치 소자 및 하부 아암 스위치 소자를 오프 제어한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 통전 이상이 있다고 판정된 경우에는, 이상 전류를 검출한 계통의 인버터의 전상의 상부 아암 스위치 소자 및 하부 아암 스위치 소자를 오프 제어한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 한쪽의 계통의 전류값에 기초하여 통전 이상이라고 판정했을 때에는, 다른쪽의 계통의 전류값에 기초한 통전 이상 판정을 일정 기간만큼 정지한다.
상기 전자 제어 장치의 바람직한 양태에 있어서, 상기 다상 모터는, 전동 파워 스티어링 장치용, 또는 스티어 바이 와이어용이다.
다른 관점에서, 어느 양태에 있어서, 전자 제어 장치의 제어 방법은, 제1 계통, 제2 계통의 다상 권선 세트를 갖는 모터를 구동하는 전자 제어 장치의 제어 방법으로서, 상기 제1 계통, 상기 제2 계통의 다상 권선 세트의 상마다 설치되고, 선택적으로 온/오프 제어되는 상부 아암 스위치 소자 및 하부 아암 스위치 소자를 갖는 제1 계통, 제2 계통의 인버터 회로를 포함하는 전자 제어 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 제1 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 상부 아암 스위치 소자 또는 하부 아암 스위치 소자를 온으로 하고, 상기 제2 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 온으로 하는 단계와, 상기 제2 계통의 인버터 회로의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류값을 검출하는 단계와, 검출한 전류값에 기초하여, 상기 제1 계통과 상기 제2 계통 간의 통전 이상의 유무를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 바람직한 양태에서는, 상기 제1 계통과 상기 제2 계통 간의 통전 이상의 유무를 판정하는 단계는, 상기 검출한 전류값이 미리 정해진 값 이상, 또는 전상의 합이 미리 정해진 값 이상인 경우에, 상기 제1, 제2 계통 간에 통전 이상이 있다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
1U, 1V, 1W, 2U, 2V, 2W: 구동 라인 4a, 4b: 상전위 검출 회로
6a, 6b: 풀업 저항 12: 3상 모터(다상 모터)
12a, 12b: 권선 세트 13: 전자 제어 장치
20: 마이크로 컴퓨터(컨트롤러) 21a, 21b: 구동 회로
22a, 22b: 인버터 회로 23a, 23b: 드라이버
25a, 25b: 전원 릴레이 27a, 27b: 전류 검출 회로
28U, 28V, 28W, 29U, 29V, 29W: 상 릴레이 31∼36, 41∼46: MOSFET

Claims (20)

  1. 제1 계통, 제2 계통의 다상(多相) 권선 세트를 갖는 모터와,
    상기 모터의 상기 제1 계통, 상기 제2 계통의 다상 권선 세트의 상마다 설치되고, 선택적으로 온/오프 제어되는 상부 아암 스위치 소자 및 하부 아암 스위치 소자를 갖는 제1 계통, 제2 계통의 인버터 회로와,
    상기 제1 계통, 제2 계통의 인버터 회로를 제어하는 컨트롤러로서, 상기 제1 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상(全相)의 상부 아암 스위치 소자 또는 하부 아암 스위치 소자를 온으로 하고, 상기 제2 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 온으로 한 상태에서, 상기 제2 계통의 인버터 회로의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류값에 기초하여, 상기 제1 계통과 상기 제2 계통 간의 통전(通電) 이상의 유무를 판정하는 컨트롤러
    를 포함하는 전자 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 또한, 상기 컨트롤러가 상기 제2 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 상부 아암 스위치 소자 또는 하부 아암 스위치 소자를 온으로 제어하고, 상기 제1 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 온으로 제어한 상태에서, 상기 제1 계통의 인버터 회로의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류값에 기초하여, 상기 제1 계통, 상기 제2 계통 간의 통전 이상의 유무를 판정하는 것인 전자 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러가 상기 하부 아암 스위치 소자 또는 상기 상부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류값이 미리 정해진 값 이상인 경우에, 통전 이상이 있다고 판정하는 것인 전자 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러가 계통마다의, 상기 하부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류값의 전상의 합이 미리 정해진 값 이상인 경우, 또는 상기 상부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류값의 전상의 합이 미리 정해진 값 이상인 경우에, 통전 이상이 있다고 판정하는 것인 전자 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 계통의 인버터 회로의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류의 전류값을 검출하는 제1 전류 검출 회로와, 상기 제2 계통의 인버터 회로의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류의 전류값을 검출하는 제2 전류 검출 회로를 더 포함하는 전자 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 전류 검출 회로는, 상기 제1 계통의 인버터 회로의 적어도 1상의 하부 아암 스위치 소자와 전원의 마이너스측 단자 사이, 또는 적어도 1상의 상부 아암 스위치 소자와 전원의 플러스측 단자 사이에 설치된 제1 전류 검출 소자를 포함하고, 상기 제2 전류 검출 회로는, 상기 제2 계통의 인버터 회로의 적어도 1상의 하부 아암 스위치 소자와 전원의 마이너스측 단자 사이, 또는 적어도 1상의 상부 아암 스위치 소자와 전원의 플러스측 단자 사이에 설치된 제2 전류 검출 소자를 포함하는 것인 전자 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 전류 검출 회로와 상기 제2 전류 검출 회로는 각각, 제1 내지 제3 전류 검출 저항과, 상기 제1 내지 제3 전류 검출 저항에 의해 검출한 전압을 각각 증폭하는 제1 내지 제3 버퍼를 포함하고, 상기 버퍼의 출력 신호는 상기 컨트롤러에 입력되는 것인 전자 제어 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1 전류 검출 회로는, 상기 제1 계통의 인버터 회로의 적어도 1상의 상부 아암 스위치 소자와 하부 아암 스위치 소자의 접속점에 일단부가 접속되고, 상기 제1 계통의 다상 권선 세트의 권선에 타단부가 접속된 제1 전류 검출 소자를 포함하고, 상기 제2 전류 검출 회로는, 상기 제2 계통의 인버터 회로의 적어도 1상의 상부 아암 스위치 소자와 하부 아암 스위치 소자의 접속점에 일단부가 접속되고, 상기 제2 계통의 다상 권선 세트의 권선에 타단부가 접속된 제2 전류 검출 소자를 포함하는 것인 전자 제어 장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 제1 전류 검출 회로와 상기 제2 전류 검출 회로는 각각, 전류 검출 저항과, 상기 전류 검출 저항에 의해 검출한 전압을 증폭하는 버퍼와, 상기 버퍼의 출력 신호가 입력되는 피크 홀드 회로를 포함하고, 상기 버퍼의 출력 신호와 상기 피크 홀드 회로의 출력 신호는 상기 컨트롤러에 입력되는 것인 전자 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 모터의 제1 계통, 제2 계통의 다상 권선 세트에 각각 접속된 구동 라인의 상전위(相電位)를 검출하는 제1 상전위 검출 회로 및 제2 상전위 검출 회로를 더 포함하는 전자 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 상전위 검출 회로에 접속된 구동 라인의 하나에 중간 전위를 인가하여 유지하는 제1 전위 인가 회로와, 상기 제2 상전위 검출 회로에 접속된 구동 라인의 하나에 중간 전위를 인가하여 유지하는 제2 전위 인가 회로를 더 포함하는 전자 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 전위 인가 회로는, 상기 제1 상전위 검출 회로에 접속된 구동 라인 중 하나와 전원 사이에 접속된 제1 풀업 저항을 포함하고, 상기 제2 전위 인가 회로는, 상기 제2 상전위 검출 회로에 접속된 구동 라인 중 하나와 전원 사이에 접속된 제2 풀업 저항을 포함하는 것인 전자 제어 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러에서 통전 이상이 있다고 판정된 경우에, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 제1 계통의 인버터 회로와 상기 제2 계통의 인버터 회로 중 한쪽의 계통의 인버터 회로의 전상의 상부 아암 스위치 소자와 하부 아암 스위치 소자를 오프로 하는 것인 전자 제어 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러에서 통전 이상이 있다고 판정된 경우에, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 제1 계통의 인버터 회로와 상기 제2 계통의 인버터 회로 중 이상 전류를 검출한 계통의 인버터 회로의 전상의 상부 아암 스위치 소자와 하부 아암 스위치 소자를 오프로 하는 것인 전자 제어 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러에서 한쪽의 계통의 전류값에 기초하여 통전 이상이 있다고 판정된 경우에, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 다른쪽의 계통의 전류값에 기초한 통전 이상 판정을 미리 정해진 기간 정지하는 것인 전자 제어 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 계통의 인버터 회로의 스위치 소자에 대한 PWM 캐리어 신호의 위상과, 상기 제2 계통의 인버터 회로의 스위치 소자에 대한 PWM 캐리어 신호의 위상의 차는, 실질적으로 180 deg이고,
    상기 제1 계통의 다상 권선 세트와, 상기 제2 계통의 다상 권선 세트는, 전기각(電氣角)으로 실질적으로 180 deg의 위상차를 갖고 배치된 것인 전자 제어 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 다상 모터는, 전동 파워 스티어링 장치용, 또는 스티어 바이 와이어용인 것인 전자 제어 장치.
  18. 제1 계통, 제2 계통의 다상 권선 세트를 갖는 모터와, 상기 모터의 상기 제1 계통, 상기 제2 계통의 다상 권선 세트의 상마다 설치되고, 선택적으로 온/오프 제어되는 상부 아암 스위치 소자 및 하부 아암 스위치 소자를 갖는 제1 계통, 제2 계통의 인버터 회로를 포함하는 전자 제어 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 제1 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 상부 아암 스위치 소자 또는 하부 아암 스위치 소자를 온으로 하고, 상기 제2 계통의 인버터 회로에 있어서의 전상의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 온으로 하는 단계와,
    상기 제2 계통의 인버터 회로의 하부 아암 스위치 소자 또는 상부 아암 스위치 소자를 흐르는 전류값을 검출하는 단계와,
    검출한 전류값에 기초하여, 상기 제1 계통과 상기 제2 계통 간의 통전 이상의 유무를 판정하는 단계
    를 포함하는 전자 제어 장치의 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 계통과 상기 제2 계통 간의 통전 이상의 유무를 판정하는 단계는, 상기 검출한 전류값이 미리 정해진 값 이상인 경우에, 상기 제1, 제2 계통 간에 통전 이상이 있다고 판정하는 것인 전자 제어 장치의 제어 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제1 계통과 상기 제2 계통 간의 통전 이상의 유무를 판정하는 단계는, 상기 검출한 전류값의 전상의 합이 미리 정해진 값 이상인 경우에, 상기 제1, 제2 계통 간에 통전 이상이 있다고 판정하는 것인 전자 제어 장치의 제어 방법.
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