WO2007138676A1

WO2007138676A1 - ステアリング制御装置

Info

Publication number: WO2007138676A1
Application number: PCT/JP2006/310740
Authority: WO
Inventors: Takayuki Kifuku; Hiroyuki Kozuki; Masaki Matsushita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2007-12-06
Also published as: US8983727B2; US20100222968A1; EP2022700B1; KR101011912B1; JPWO2007138676A1; JP4896722B2; KR20080086995A; EP2022700A4; EP2022700A1

Abstract

　簡単な構成で複雑な制御機能を実現し、モータ出力トルク制御部の冗長性を実現したステアリング制御装置を得る。　操舵系にアシストトルクを与えるモータ３と、各種センサの検出信号を取り込む入力処理部２１およびモータ３を駆動するインバータ２５ａを有し、検出信号に基づいてインバータ２５ａに指令を与える演算処理部２とを備え、演算処理部２は、モータ目標出力トルク演算部２２１ａと、モータ出力トルク制御部２２２と、複数の正演算部と、正演算部に対応した複数の副演算部とを有し、正演算部および副演算部の各演算結果に基づいてモータ出力トルク制御部２２２の異常を判定する。

Description

明細書

ステアリング制御装置

技術分野

[0001] 本発明は自動車等の操舵系にアシストトルクを与えるためのモータを制御する電動式のステアリング制御装置に関し、特にモータ出力トルク制御部の異常を判定するための新規な技術改良に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、電動式のステアリング制御装置は、データバスで相互接続されたメイン CPU およびサブ CPUと、メイン CPUからの駆動信号に応じてモータを駆動するモータ駆動回路と、メイン CPUとモータ駆動回路との間に挿入された論理回路とを備え、メイン CPUからの駆動方向信号を通過させる論理回路を、サブ CPUの出力信号で駆動することにより、モータの駆動方向を制限するように構成されている（例えば、特許文献 1参照)。

[0003] 次に、上記特許文献 1に記載された従来装置の動作について説明する。

メイン CPUは、トルクセンサ等の各種センサ力もの検出信号に基づいて、モータの駆動方向等を演算するとともに、モータ駆動方向の演算結果を、データバスを介してサブ CPUに送出する。

サブ CPUは、トルクセンサからの操舵トルク信号と、メイン CPU力入力されるモータ駆動方向とを比較し、両者が一致しない場合には故障 (異常発生状態)と判定し、モータの駆動を禁止するための出力信号を生成する。

[0004] 特許文献 1 :特許第 2915234号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 従来のステアリング制御装置は、以上のように構成されているので、例えばモータの角速度や角加速度に基づく外乱補償制御等、駆動方向と操舵トルクとがー致しないモータ駆動制御に適用することは困難であるという課題があった。

また、モータの駆動方向がメイン CPU力もモータ駆動回路に直接的に出力されな V、三相モータに適用することも困難であると!/、う課題があった。

[0006] 本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で複雑な制御機能を実現し、モータ出力トルク制御部の冗長性を実現したステアリング制御装置を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明に係るステアリング制御装置は、運転者により操作される操舵系にアシストトルクを与えるためのモータと、少なくとも操舵系の操舵状態を検出する各種センサと、各種センサ力のセンサ検出信号を取り込む入力処理部およびモータを駆動する出力処理部を有し、センサ検出信号に基づいて出力処理部に指令を与える演算処理部とを備えたステアリング制御装置において、演算処理部は、モータの目標出力トルクを演算するモータ目標出力トルク演算部と、モータの実出力トルクが目標出力トルクと一致するように、モータに流れるモータ電流をフィードバック制御して、モータへの印加電圧を演算するモータ出力トルク制御部とを有し、少なくともモータ出力トルク制御部は、複数の正演算部と、正演算部に対応した複数の副演算部とを含み、正演算部および副演算部の各演算結果に基づいてモータ出力トルク制御部の異常を判定するものである。

発明の効果

[0008] 本発明によれば、簡単な構成で、モータ出力トルク制御部の冗長性を実現することができる。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]本発明の実施例 1に係るステアリング制御装置を示すブロック構成図である。 ( 実施例 1)

[図 2]本発明の実施例 1に係るロータ角度演算部副演算部の動作を示す説明図である。（実施例 1)

[図 3]本発明の実施例 1に係るロータ角度演算部副演算部の動作を示す説明図である。（実施例 1)

発明を実施するための最良の形態 [0010] (実施例 1)

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例 1について説明する。

図 1は本発明の実施例 1に係るステアリング制御装置を示すブロック構成図である。図 1において、ステアリング制御装置は、トルクセンサ 1と、演算処理部 2と、モータ 3 と、レゾルバ 4とにより構成されている。

[0011] トルクセンサ 1は、車両の操舵系の操舵状態 (運転者の操舵トルク Ts)を検出して演算処理部 2に入力する。

モータ 3は、例えば永久磁石界磁の同期電動機力なり、運転者により操作される操舵系に接続されており、演算処理部 2の演算結果に基づく制御信号により駆動されて、操舵系にアシストトルクを与えて運転者の操舵力を補助する。

モータ 3に設けられたレゾルバ 4は、角度センサとして機能し、モータ 3のロータ角度位置情報を検出し、ロータ角度に関する検出信号を演算処理部 2に入力する。

[0012] 演算処理部 2は、ステアリング制御装置の要部を構成しており、各種センサ力ものセンサ検出信号を取り込むための入力インターフェース回路 (入力処理部） 21と、メイン CPUを有する第 1のマイクロコントローラ（第 1の演算処理部） 22と、サブ CPUを有する第 2のマイクロコントローラ 23 (第 2の演算処理部）と、モータ 3の相電流を検出するための電流検出回路 24と、モータ 3を駆動するためのインバータ（出力処理部） 25aとを備え、センサ検出信号に基づいてインバータ（出力処理部） 25aに指令を与える。

[0013] 第 1のマイクロコントローラ 22は、目標出力トルク演算部正演算部 221aと、モータ出力トルク制御部 222と、異常判定部 223aと、 PWM演算部 224aとにより構成されている。

目標出力トルク演算部正演算部 221aは、トルクセンサ 1からの検出信号 (操舵トルク Ts)に基づ、て、モータ 3の目標出力トルクに相当する q軸目標電流値 Iq *を演算する。

[0014] モータ出力トルク制御部 222は、目標出力トルク演算部正演算部 221aで演算された q軸目標電流値 Iq * (モータ 3の目標出力トルク）と、電流検出回路 24からの検出信号 (実相電流 Iu、 Iv)に基づいて演算された q軸検出電流 Iq (モータ 3の実出力トルク）とが一致するように、モータ電流をフィードバック制御して PWM演算部 224aを制御する。

異常判定部 223aは、すべての演算結果に基づいて、第 1のマイクロコントローラ 22 または第 2のマイクロコントローラ 23の異常を判定し、異常時にインバータ 25aを停止させてモータ 3への通電の遮断を指示する。

[0015] PWM演算部 224aは、モータ出力トルク制御部 222からのモータ相電圧信号（三相目標印加電圧値 Vu *、 Vv *、 Vw * )をパルス幅変調し、三相目標印加電圧値 V u *、 Vv*、 Vw*から生成した PWM信号をインバータ 25aに供給する。

インバータ 25aは、 PWM演算部 224aからの PWM信号により駆動されてモータ 3 を駆動する。

[0016] モータ出力トルク制御部 222は、フィードバック制御部正演算部 225aと、印加電圧演算部正演算部 226aと、印加電圧演算部副演算部 226bと、ロータ角度演算部正演算部 227aと、検出電流演算部正演算部 228aと、検出電流演算部副演算部 228b とにより構成されている。

[0017] フィードバック制御部正演算部 225aは、電流検出回路 24の検出値 (実相電流 Iu、

Iv)から演算された q軸検出電流 Iqに基づきモータ電流をフィードバック制御する。印加電圧演算部正演算部 226aは、フィードバック制御部正演算部 225aで演算された q軸印加電圧値 Vq *および d軸印加電圧値 Vd *を、モータ 3の相電圧（三相目標印加電圧値 Vu *、 Vv *、 Vw * )に変換する。

[0018] 印加電圧演算部副演算部 226bは、三相目標印加電圧値 Vu*、 Vv*、 Vw*に基づいて印加電圧演算部正演算部 226aの異常を判定する。

ロータ角度演算部正演算部 227aは、レゾルバ 4の出力信号に基づいてモータ 3のロータ角度 (電気角） Θを演算する。

[0019] 検出電流演算部正演算部 228aは、演算されたロータ角度 Θと、電流検出回路 24 で検出されたモータ 3の実相電流 Iu、 Ivとに基づいて、 d軸検出電流 Idおよび q軸検出電流 Iqを変換する。

検出電流演算部副演算部 228bは、演算されたロータ角度 Θと、モータ 3の実相電流 Iv、 Iwとに基づいて、検出電流演算部正演算部 228aの異常を判定する。 [0020] 一方、第 2のマイクロコントローラ 23は、第 1のマイクロコントローラ 22に対して通信線 100を介して相互接続されており、目標出力トルク演算部副演算部 221bと、フィードバック制御部副演算部 225bと、ロータ角度演算部副演算部 227bと、 PWM異常判定部 224bと、インバータ出力電圧異常判定部 25bと、異常判定部 223bとを備えている。

[0021] 目標出力トルク演算部副演算部 221bは、トルクセンサ 1で検出された操舵トルク Ts と、目標出力トルク演算部正演算部 221aで演算された q軸目標電流値 Iq *とに基づいて、第 1のマイクロコントローラ 22内の目標出力トルク演算部正演算部 221aの異常を判定する。

フィードバック制御部副演算部 225bは、モータ出力トルク制御部 222内のフィードバック制御部正演算部 225aで演算された d軸印加電圧値 Vd *および q軸印加電圧値 Vq *に基づいて、フィードバック制御部正演算部 225aの異常を判定する。

[0022] ロータ角度演算部副演算部 227bは、モータ出力トルク制御部 222内のロータ角度演算部正演算部 227aへの入力情報 (角度位置検出信号 sin 0、 cos θ )と、ロータ角度演算部正演算部 227aで演算されたロータ角度 Θとに基づいて、ロータ角度演算部正演算部 227aの異常を判定する。

PWM異常判定部 224bは、モータ 3への印加電圧をモニタして搬送波周期を監視することにより、第 1のマイクロコントローラ 22内の PWM演算部 224aの異常を判定する。

[0023] インバータ出力電圧異常判定部 25bは、モータ 3への三相印加電圧 Vu、 Vv、 Vw をモニタして中性点電位を監視することにより、インバータ 25aの異常を判定する。異常判定部 223bは、第 1のマイクロコントローラ 22内の異常判定部 223aと同様に、すべての正演算部および副演算部の演算結果力正演算部の異常の有無を判定し、いずれか 1つでも異常がある場合にはインバータ 25aによるモータ 3の駆動を遮断する。

[0024] 図 1に示すように、演算処理部 2は、複数の正演算部として、目標出力トルク演算部正演算部 22 laと、フィードバック制御部正演算部 225aと、印加電圧演算部正演算部 226aと、ロータ角度演算部正演算部 227aと、検出電流演算部正演算部 228aとを有する。

また、演算処理部 2は、正演算部に対応した複数の副演算部として、目標出力トルク演算部副演算部 221bと、フィードバック制御部副演算部 225bと、印加電圧演算部副演算部 226bと、ロータ角度演算部副演算部 227bと、検出電流演算部副演算部 228bとを有する。

[0025] すなわち、演算処理部 2は、それぞれ冗長系演算部を構成する目標出力トルク演算部（目標出力トルク演算部正演算部 221aおよび目標出力トルク演算部副演算部 2 21b)と、フィードバック制御部（フィードバック制御部正演算部 225aおよびフィードバック制御部副演算部 225b)と、印加電圧演算部（印加電圧演算部正演算部 226aおよび印加電圧演算部副演算部 226b)と、ロータ角度演算部 (ロータ角度演算部正演算部 227aおよびロータ角度演算部副演算部 227b)と、検出電流演算部 (検出電流演算部正演算部 228aおよび検出電流演算部副演算部 228b)とを有する。

[0026] また、演算処理部 2内において、モータ出力トルク制御部 222は、少なくとも、正演算部である印加電圧演算部正演算部 226aおよび検出電流演算部正演算部 228aと、副演算部である印加電圧演算部副演算部 226bおよび検出電流演算部副演算部 228bとを有しており、正演算部および副演算部の各演算結果に基づいて、モータ出力トルク制御部 222の異常を判定するようになっている。

[0027] また、ここでは、一例として、正演算と等価の処理内容でかつ比較的演算量の多!、副演算を実行する印加電圧演算部副演算部 226bおよび検出電流演算部副演算部 228bは、処理速度の速いメイン CPUを含む第 1のマイクロコントローラ 22内に実装し、簡略ィ匕した副演算を実行する他の副演算部に関しては、メイン CPUよりも処理速度の遅、サブ CPUを含む第 2のマイクロコントローラ 23内に実装して！/、る。

[0028] また、モータ 3は、永久磁石界磁の同期電動機に限られることはなぐ誘導機やべクトル制御以外のモータであってもよ、。

図示したように、モータ 3が多相（例えば、三相）モータの場合、モータ出力トノレク制御部 222内の印加電圧演算部正演算部 226aは、多相モータの各相への印加電圧を演算し、印加電圧演算部副演算部 226bは、印加電圧演算部正演算部 226aの異常を判定する。 [0029] また、モータ 3の種類にかかわらず、モータ出力トルク制御部 222内のロータ角度演算部正演算部 227aは、モータのロータ角度 Θを演算し、第 2のマイクロコントローラ 23内のロータ角度演算部副演算部 227bは、ロータ角度演算部正演算部 227aの異常を判定する。

[0030] 具体的には、角度センサとして機能するレゾルバ 4は、モータ 3のロータ角度 Θに関する sin Θおよび cos Θの情報を含む角度位置検出信号を出力し、ロータ角度演算部正演算部 227aは、角度位置検出信号に基づき、 arctan(sin Θ /cos θ )からロータ角度 0を求める。

一方、ロータ角度演算部正演算部 227bは、 sin Θおよび cos Θの正負符号と振幅大小比較関係とに関する 8通りの組み合わせから、 45° の分解能で別途のロータ角度 Θ 'を求め、正演算部の演算結果 (ロータ角度 0 )と副演算部の演算結果 (ロータ角度 0 ' )との比較により、ロータ角度演算部正演算部 227aの異常を判定する。

[0031] また、モータ 3として三相モータを用いた場合、モータ出力トルク制御部 222において、 dq軸制御に関連した検出電流演算部正演算部 228aは、モータ 3 (三相モータ）の少なくとも二相の電流検出値 (実相電流 Iu、 Iv)を二軸直流電流 (d軸検出電流 Id および q軸検出電流 Iq)に変換する。

[0032] 一方、モータ出力トルク制御部 222内の検出電流演算部副演算部 228bは、少なくとも一相は、検出電流演算部正演算部 228aが用いた相電流（図 1においては、実相電流 Iu)を用いずに、二軸直流電流を演算する。

すなわち、検出電流演算部副演算部 228bは、モータ 3 (三相モータ）の各相電流のうちの少なくとも二相の電流検出値を二軸直流電流に変換するが、この際に用いる二相のうちの少なくとも一相は、電流正演算部が用いない相を含むことになる。

[0033] また、モータ出力トルク制御部 222内において、フィードバック制御部正演算部 22 5aは、モータ 3 (三相モータ）の各相電流 (Iu、 Iv)から変換された二軸直流電流 (Id、 Iq)を、二軸直流電圧 (Vq *、 Vd * )に変換してフィードバック制御し、 dq軸制御に関連した印加電圧演算部正演算部 226aは、二軸直流電圧 (Vq *、 Vd * )を、モータ 3 (三相モータ）の各相への印加電圧（三相目標印加電圧値 Vu *、 Vv*、 Vw* ) に変換する。 [0034] また、モータ出力トルク制御部 222内の印加電圧演算部副演算部 226bは、印加電圧演算部正演算部 226aからモータ 3 (三相モータ)への印加電圧に対応する三相目標印加電圧値 Vu *、 Vv *、 Vw *に基づき実際の中性点電位を演算し、中性点電位が妥当力否かにより印加電圧演算部正演算部 226aの正否を判定する。

ここでは、後述するように、各副演算部は、各正演算部とは異なる数式により正演算部の検算を行うものとする。

[0035] また、第 1および第 2のマイクロコントローラ 22、 23は、通信線 100を介して相互通信可能に接続されており、第 1のマイクロコントローラ 22内の各正演算部 221a、 225 a、 227aの異常を判定するための各種データは、通信線 100を介して、第 2のマイクロン卜ローラ 23内の各畐 IJ演算部 221b、 225b, 227bに人力される。

[0036] また、第 1および第 2のマイクロコントローラ 22、 23内の異常判定部 223a、 223bは、モータ 3への通電および遮断を制御する通電遮断制御部を含み、通電遮断制御部によるフェイルセーフ処理機能として、複数の正演算部 221a、 225a, 226a, 227a, 228aのうち少なくとも 1つが異常と判定された場合、または、インバータ出力電圧異常判定部 25bおよび PWM異常判定部 224bの少なくとも 1つが異常を判定した場合には、モータ 3および操舵系を含む装置全体を保護するために、インバータ 25aからモータ 3への通電を遮断するように構成されて、る。

[0037] さらに、第 1および第 2のマイクロコントローラ 23の少なくとも一方は、異常判定部 22 3a、 223bと関連して、モータ 3への通電遮断機能をチェックする通電遮断機能検査部を備えている。

通電遮断機能検査部は、起動時チェック機能として、ステアリング制御装置の起動後のモータ 3の駆動制御が開始される前に、異常判定部 223a、 223bによりモータ 3 への通電遮断機能が正常に動作するか否かを少なくとも 1回チェックし、通電遮断機能が異常と判定された場合には、同様にモータ 3および操舵系を含む装置全体を保護するために、モータ 3の駆動制御を禁止し、ステアリング制御動作を実行しないように構成されている。

[0038] なお、図 1においては、ハードウア構成として、複数の正演算部および副演算部のうちの副演算部の一部を、第 1のマイクロコントローラ 22とは異なる第 2のマイクロコントローラ 23内に構成した力複数の正演算部および副演算部のすべてを同一のマイク口コントローラ内に構成してもよい。

また、図 1の構成例に限らず、複数の正演算部および副演算部のうちの任意の一部を、第 1のマイクロコントローラ 22とは異なる第 2のマイクロコントローラ 23内に個別に構成してもよい。

[0039] 次に、本発明の実施例 1による冗長系を含むステアリング制御装置の処理動作について説明する。

まず、第 1のマイクロコントローラ 22において、目標出力トルク演算部正演算部 221 aは、トルクセンサ 1で検出された操舵トルク Tsに基づき所定の演算処理を行い、モータ 3を駆動するための q軸目標電流値 Iq *を算出する。

目標出力トルク演算部正演算部 221aで算出された q軸目標電流値 Iq *は、フィードバック制御部正演算部 225aに入力されるとともに、通信線 100を介して、第 2のマイク口コントローラ 23内に実装された目標出力トルク演算部副演算部 221bに入力される。

[0040] 一方、モータ出力トルク制御部 222内のロータ角度演算部正演算部 227aは、レゾルバ 4からの角度位置検出信号 sin θ , cos Θに基づき、 arctan (sin Θ /cos 0 )の演算によりロータ角度 (電気角） Θを算出する。

ロータ角度演算部正演算部 227aで算出されたロータ角度 Θは、印加電圧演算部正演算部 226a、検出電流演算部正演算部 226aおよび検出電流演算部副演算部 2

28bに供給されるとともに、通信線 100を介して、第 2のマイクロコントローラ 23内に実装されたロータ角度演算部副演算部 227bに入力される。また、ロータ角度演算部副演算部 227bには、通信線 100を介して、電気角 Θの演算に用いられた角度位置検出信号 sin θ , cos Θが供給される。

[0041] 検出電流演算部正演算部 228aは、電流検出回路 24で検出された相電流値 Iu、 I Vと、ロータ角度演算部正演算部 _227aで算出されたロータ角度 _θとに基づき、以下の式（1)を用いて三相 Ζ二相変換 (dq変換)を行い、 d軸検出電流 Idおよび q軸検出電流 Iqを算出する。

[0042] [数 1]

[0043] 式（1)で算出された変換後の d軸検出電流 Idおよび q軸検出電流 Iqは、二軸目標電流値 Id *、 Iq *との偏差が個別に算出された後、フィードバック制御部正演算部 2 25aに入力される。

フィードバック制御部正演算部 225aは、二軸目標電流値 Id*、 Iq *と、式（1)に基づくニ軸検出電流 Id、 Iqとの偏差に基づき、 PI制御を行うことにより、二軸目標印加電圧値 Vd *、 Vq *を生成する。

二軸目標印加電圧値 Vd *、 Vq *は、印加電圧演算部正演算部 226aに入力される。また、 q軸目標印加電圧値 Vq *は、通信線 100を介して、第 2のマイクロコント口ーラ 23内に実装されたフィードバック制御部副演算部 225bに入力される。

[0044] 印加電圧演算部正演算部 226aは、 dq軸目標印加電圧値 Vd *、 Vq *と電気角 Θ とに基づき、以下の式 (2)を用いて、二相 Z三相変換 (dq逆変換)を行い、三相目標印加電圧値 Vu *、 Vv *、 Vw *を算出する。

[0045] [数 2]

(2)

[0046] 式（2)で算出された三相目標印加電圧値 Vu *、 Vv*、 Vw*は、 PWM演算部 2 24aおよび印加電圧演算部副演算部 226bに入力される。

PWM演算部 224aは、三相目標印加電圧値 Vu *、 Vv *、 Vw *に基づ!/、て生成した PWM信号をインバータ 25aに供給することにより、モータ 3を駆動して目標出力トルク (所要のアシストトルク）を発生させる。

[0047] 次に、本発明の実施例 1によるステアリング制御装置の冗長系の動作について説明する。

まず、第 1のマイクロコントローラ 22内のモータ出力トルク制御部 222の外部に位置する目標出力トルク演算部正演算部 221a、 PWM演算部 224aおよびインバータ 25 aに関し、第 2のマイクロコントローラ 23内の目標出力トルク演算部副演算部 221b、 P WM異常判定部 224bおよびインバータ出力電圧異常判定部 25bによる異常判定（妥当性検証)動作について説明する。

[0048] 第 2のマイクロコントローラ 23内において、目標出力トルク演算部副演算部 221bは、トルクセンサ 1により検出された操舵トルク Tsと、第 1のマイクロコントローラ 22から通信線 100を介して入力された q軸目標電流値 Iq *とに基づ!/、てインターロックを行う。

[0049] PWM異常判定部 224bは、入力インターフェース回路 21を介して、パルス幅変調されたモータ 3への三相印加電圧 Vu、 Vv、 Vwを直接モニタし、モータ駆動信号の搬送波周期を監視する。

同様に、インバータ出力電圧異常判定部 25bは、入力インターフェース回路 21を介して、モータ 3への三相印加電圧 Vu、 Vv、 Vwを直接モニタして、三相印加電圧 V u、 Vv、 Vwの中性点電位を監視する。

[0050] 以上の目標出力トルク演算部副演算部 221b、 PWM異常判定部 224bおよびインバータ出力電圧異常判定部 25bの動作は、もっぱら第 1および第 2のコントローラ 22 、 23の外部に現れる信号を用いて装置の妥当性を検証するものである。

すなわち、目標出力トルク演算部副演算部 221bは、モータ出力トルク制御部 222 への入力信号 (q軸目標電流値 Iq * )と操舵トルク Tsとの関係の妥当性を検証し、 P WM異常判定部 224bおよびインバータ出力電圧異常判定部 25bは、モータ出力トルク制御部 222からの出力信号 (モータ 3への相電圧 Vu、 Vv、 Vw)の妥当性を検証している。 [0051] 次に、図 1とともに図 2および図 3を参照しながら、モータ出力トルク制御部 222内の演算部に関する異常判定 (妥当性検証)動作について説明する。

図 2および図 3は第 2のマイクロコントローラ 23内のロータ角度演算部副演算部 227 bの動作を示す説明図である。

図 2および図 3は、ロータ角度演算部副演算部 227bで算出されるロータ角度 Θ ' ( 領域 R1〜R8)を示しており、図 2および図 3において、各領域 R1〜R8は、 sin Θおよび cos Θの正負符号と振幅大小比較結果とに関する 8通りの組み合わせにより設定されている。

[0052] 図 1において、第 1のマイクロコントローラ 22内のフィードバック制御部正演算部 22 5aの異常を判定するフィードバック制御部副演算部 225bは、前述のように、第 2のマイク口コントローラ 23内に実装されている。

フィードバック制御部副演算部 225bは、第 1のマイクロコントローラ 22から通信線 1 00を介して入力された q軸目標印加電圧値 Vq *が所定の正常範囲内にある力否かを監視し、 q軸目標印加電圧値 Vq *が正常範囲を逸脱した場合に、フィードバック制御部正演算部 225aが異常であると判定する。

[0053] 一方、印加電圧演算部正演算部 226aの異常を判定する印加電圧演算部副演算部 226bは、第 1のマイクロコントローラ 22内に実装されており、以下の式（3)の関係を満たすか否かに基づ！、て、三相目標印加電圧値 Vu *、 Vv *、 Vw *の中性点電位 (印加電圧演算部正演算部 226a)の正否を監視する。

[0054] [数 3]

Vu * +Vv * +Vw* = 0 . . . (3)

[0055] もし、式（3)を満たさない場合には、印加電圧演算部副演算部 226bは、印加電圧演算部正演算部 226aが異常であると判定する。

[0056] 一方、第 1のマイクロコントローラ 22内のロータ角度演算部正演算部 227aの異常を判定するロータ角度演算部副演算部 227bは、前述のように、第 2のマイクロコント口ーラ 23内に実装されている。

ロータ角度演算部副演算部 227bは、レゾルバ 4力もロータ角度演算部正演算部 2 27aへの入力情報 (角度位置検出信号 sin 0、 cos 0 )と、ロータ角度演算部正演算部 227aで算出されたロータ角度 Θとを、第 1のマイクロコントローラ 22から通信線 10 0を介して取り込み、角度位置検出信号 sin Θ、 cos Θに基づき、ロータ角度演算部正演算部 227aの異常を判定する。

[0057] すなわち、ロータ角度演算部副演算部 227bは、図 2および図 3に示すように、 sin

Θおよび cos Θの正負符号と振幅大小比較結果とに関する 8通りの組み合わせから、 45° の分解能で別途にロータ角度 Θ ' (領域 R1〜R8)を算出し、自身で算出したロータ角度 Θ 'とロータ角度演算部正演算部 227aで算出されたロータ角度 Θとを比較し、ロータ角度 Θが算出領域内にある力否かに基づいて、ロータ角度演算部正演算部 227aの正否を判定する。

[0058] 最後に、検出電流演算部正演算部 228aの異常を判定する検出電流演算部副演算部 228bは、第 1のマイクロコントローラ 22内に実装されており、電流検出回路 24 で検出した実相電流 Iv、 Iwと、ロータ角度演算部正演算部 227aで演算したロータ角度 (電気角） Θとに基づき、以下の式 (4)を用いて三相 Z二相変換 (dq変換)を行い、 d軸検出電流 Idおよび q軸検出電流 Iqを算出する。

[0059] [数 4]

[0060] 検出電流演算部副演算部 228bは、式 (4)による dq変換結果と、前述の式（1)に基づく検出電流演算部正演算部 228aの dq変換結果とを比較し、両者が一致するか否かにより、検出電流演算部正演算部 228aの正否を判定する。

以上のように、複数の正演算部に対応した複数の副演算部を用いて冗長系の演算処理を行うことにより、演算処理部 2内で複数に分割されたすベての正演算部を検証することができる。

[0061] 次に、フェイルセーフ機能を有する異常判定部 223a、 223bによるモータ 3の駆動制御遮断動作について説明する。

第 1および第 2のマイクロコントローラ 23内の異常判定部 223a、 223bの少なくとも一方は、上述したすべての正演算部および副演算部の演算結果から、正演算部の異常の有無を判定し、いずれカゝ 1つでも異常があると判定された場合には、インバータ 25aによるモータ 3の駆動制御を遮断する。

これにより、前述のように、モータ 3および装置全体を保護することができる。

[0062] また、第 1および第 2のマイクロコントローラ 22、 23の少なくとも一方は、異常判定部 223a, 223bと協働して、起動時の初期チェック動作を行う。

すなわち、前述のように、起動後に異常判定部 223a、 223bによる遮断機能が正常に機能しているかどうか調べ、もし異常があれば、インバータ 25aからモータ 3への通電を遮断してステアリング制御を動作させな、ようにする。

[0063] 以上のように、本発明の実施例 1によれば、例えば dq軸上で永久磁石界磁の三相モータを制御する複雑な構成のモータ出力トルク制御部 222の冗長系を比較的簡単に実現することができる。

[0064] なお、上記実施例 1では、電流検出回路 24が二相電流 (Iu、 Iv)を検出したが、 3つの相電流 (Iu、 Iv、 Iw)を検出するように構成してもよい。

この場合、検出電流演算部副演算部 228bにおいて、電流検出回路 24の異常を判定することもできると、う効果がある。

[0065] (実施例 2)

上記実施例 1では、正演算と等価の内容でかつ比較的演算量の多い副演算に関しては、処理速度の速いメイン CPUを含む第 1のマイクロコントローラ 22内で実行し、簡略ィ匕した副演算に関しては、メイン CPUよりも処理速度の遅いサブ CPUを含む第 2のマイクロコントローラ 23内で実行した力サブ CPUとして比較的高速処理が可能なものを用いて、すべての副演算処理をサブ CPU (第 2のマイクロコントローラ 23)内で実行するように構成してもよ、。

この場合、副演算として、正演算と完全に同一の演算式を用いても、十分な検証ができるという効果がある。

[0066] 例えば、第 2のマイクロコントローラ 23内において、ロータ角度演算部副演算部 22 6bは、 8通りの領域 R1〜R8からなるロータ角度 Θ，（図 2、図 3参照）を求めるのではなぐ正演算部と同一の演算を行い、角度位置検出信号 sin Θおよび cos Θからロータ角度 Θを求め、正演算部の演算結果と比較することにより、ロータ角度演算部正演算部 226aの異常を判定することができる。

[0067] 同様に、第 1のマイクロコントローラ 22内において、検出電流演算部副演算部 228 bは、正演算部と同一の演算を行い、三相モータの各相電流のうち少なくとも二相の電流の検出値を二軸直流電流に変換し、正演算部の演算結果と比較することにより、検出電流演算部正演算部 228aの異常を判定することができる。

また、印加電圧演算部副演算部 226bは、正演算部と同一の演算を行い、二軸直流電圧を三相モータへの各相印加電圧に変換し、正演算部の演算結果と比較することにより、印加電圧演算部正演算部 226aの異常を判定することができる。

[0068] さらに、第 1および第 2のマイクロコントローラ 22、 23を用いたが、同一のマイクロコントローラで全ての正演算および副演算を実行してもよい。

この場合、正演算および副演算を等価な内容でかつ異なる演算処理に設定することにより、十分な検証を行うことができる。

また、単一のマイクロコントローラを用いた場合には、サブ CPU (第 2のマイクロコントローラ 23)が不要となり、前述の効果に加えて、さらに簡単な構成で冗長系を実現することができると!/、う効果がある。

[0069] (実施例 3)

さらに、上記実施例 1において、例えば検出電流演算部副演算部 228bは、検出電流演算部正演算部 228aの式（1)とは位相の異なる相電流の式 (4)を用いて dq変換を実行した力正演算部と同じ相の電流または電圧に、位相をずらした行列を乗算してもよい。

この場合、副演算での乗算処理が増えるが、副演算のプログラム構成を正演算と完全に同一にすることができるので、前述の効果に加えて、プログラムの作成を容易にすることができると!/、う効果がある。

すなわち、検出電流演算部副演算部 228bは、三相モータの各相電流のうちの少なくとも二相の電流検出値から、正演算部と等価な演算結果が得られかつ正演算部とは異なる行列を用いて二軸直流電流を変換演算し、正演算部の演算結果との比較に基づいて正演算部の異常を判定することができる。

同様に、印加電圧演算部副演算部 226bは、フィードバック制御部からの二軸直流電圧から、正演算部と等価な演算結果が得られかつ正演算部とは異なる行列を用いて、三相モータへの各相印加電圧を変換演算し、正演算部の演算結果との比較に基づ、て正演算部の異常を判定することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 運転者により操作される操舵系にアシストトルクを与えるためのモータと、

少なくとも前記操舵系の操舵状態を検出する各種センサと、

前記各種センサ力のセンサ検出信号を取り込む入力処理部および前記モータを駆動する出力処理部を有し、前記センサ検出信号に基づいて前記出力処理部に指令を与える演算処理部と

を備えたステアリング制御装置にお、て、

前記演算処理部は、

前記モータの目標出力トルクを演算するモータ目標出力トルク演算部と、前記モータの実出力トルクが前記目標出力トルクと一致するように、前記モータに流れるモータ電流をフィードバック制御して、前記モータへの印加電圧を演算するモータ出力トルク制御部とを有し、

少なくとも前記モータ出力トルク制御部は、

複数の正演算部と、

前記正演算部に対応した複数の副演算部とを含み、

前記複数の正演算部および前記複数の副演算部の各演算結果に基づ!、て、前記モータ出力トルク制御部の異常を判定することを特徴とするステアリング制御装置。

[2] 前記複数の副演算部のうちの少なくとも一部の副演算部は、前記一部の副演算部に対応する正演算部とは異なる数式により前記対応する正演算部の検算を行うことを特徴とする請求項 1に記載のステアリング制御装置。

[3] 前記モータは、多相モータからなり、

前記複数の正演算部は、前記多相モータの各相への印加電圧を演算する印加電圧演算部正演算部を含み、

前記複数の副演算部は、前記印加電圧演算部正演算部の異常を判定するための印加電圧演算部副演算部を含むことを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載のステアリング制御装置。

[4] 前記モータは、前記モータのロータ角度を検出するための角度センサを有し、前記複数の正演算部は、前記ロータ角度を演算するためのロータ角度演算部正演算部を含み、

前記複数の副演算部は、前記ロータ角度演算部正演算部の異常を判定するためのロータ角度演算部副演算部を含むことを特徴とする請求項 1から請求項 3までのいずれ力 1項に記載のステアリング制御装置。

[5] 前記角度センサは、前記モータのロータ角度 Θに関する sin Θおよび cos Θの情報を含む角度位置検出信号を出力し、

前記ロータ角度演算部正演算部は、 arctan (_Sin Θ /cos 0 )から前記ロータ角度 Θを求め、

前記ロータ角度演算部副演算部は、前記角度位置検出信号 sin Θおよび cos Θの正負符号と振幅大小比較関係とに関する 8通りの組み合わせから、 45° の分解能で別途のロータ角度 0 'を求め、

前記ロータ角度 Θと前記別途のロータ角度 Θ 'との比較に基づいて、前記ロータ角度演算部正演算部の異常を判定することを特徴とする請求項 4に記載のステアリング制御装置。

[6] 前記角度センサは、前記ロータ角度 Θに関する sin Θおよび cos Θの情報を含む角度位置検出信号を出力し、

前記ロータ角度演算部副演算部は、前記ロータ角度演算部正演算部と同一の演算を行うことにより別途のロータ角度 0 'を求め、

[7] 前記モータは、三相モータからなり、

前記複数の正演算部は、前記三相モータの各相電流のうちの少なくとも二相の電流検出値を二軸直流電流に変換する検出電流演算部正演算部を含み、

前記複数の副演算部は、前記検出電流演算部正演算部の異常を判定するための検出電流演算部副演算部を含むことを特徴とする請求項 1から請求項 6までのいずれカ 1項に記載のステアリング制御装置。

[8] 前記検出電流演算部副演算部は、前記三相モータの各相電流のうちの少なくとも二相の電流検出値を二軸直流電流に変換し、

前記検出電流演算部副演算部が用いる電流検出値のうちの少なくとも一相は、前記検出電流演算部正演算部が用いない相の電流検出値であることを特徴とする請求項 7に記載のステアリング制御装置。

[9] 前記検出電流演算部副演算部は、前記三相モータの各相電流のうちの少なくとも二相の電流検出値から、前記検出電流演算部正演算部と等価の変換結果が得られかつ前記検出電流演算部正演算部で用いる行列とは異なる行列を用いて、前記二軸直流電流に変換することを特徴とする請求項 7に記載のステアリング制御装置。

[10] 前記検出電流演算部副演算部は、前記検出電流演算部正演算部と同一の演算を行うことを特徴とする請求項 7に記載のステアリング制御装置。

[11] 前記モータは、三相モータからなり、

前記モータ出力トルク制御部は、前記三相モータの各相電流から変換された二軸直流電流を二軸直流電圧に変換してフィードバック制御するフィードバック制御部を含み、

前記複数の正演算部は、前記二軸直流電圧を前記三相モータの各相への印加電圧に変換する印加電圧演算部正演算部を含み、

前記複数の副演算部は、前記印加電圧演算部正演算部の異常を判定するための印加電圧演算部副演算部を含むことを特徴とする請求項 1から請求項 10までのいずれカ 1項に記載のステアリング制御装置。

[12] 前記印加電圧演算部副演算部は、

前記三相モータへの印加電圧の中性点電位を演算し、

前記印加電圧演算部正演算部力前記三相モータへの印加電圧の中性点電位と、前記印加電圧演算部副演算部で演算した前記三相モータへの印加電圧の中性点電位との比較に基づ!/、て、前記印加電圧演算部正演算部の異常を判定することを特徴とする請求項 11に記載のステアリング制御装置。

[13] 前記印加電圧演算部副演算部は、前記フィードバック制御部からの二軸直流電圧から、前記印加電圧演算部正演算部と等価の変換結果が得られかつ前記印加電圧演算部正演算部で用いる行列とは異なる行列を用いて、前記三相モータへの印加電圧に変換し、

前記印加電圧演算部正演算部から前記三相モータへの印加電圧と、前記印加電圧演算部副演算部で変換した前記三相モータへの印加電圧との比較に基づいて、前記印加電圧演算部正演算部の異常を判定することを特徴とする請求項 11に記載のステアリング制御装置。

[14] 前記印加電圧演算部副演算部は、

前記印加電圧演算部正演算部と同一の演算を行うことにより前記三相モータへの印加電圧を算出し、

前記印加電圧演算部正演算部から前記三相モータへの印加電圧と、前記印加電圧演算部副演算部で算出した前記三相モータへの印加電圧との比較に基づいて、前記印加電圧演算部正演算部の異常を判定することを特徴とする請求項 11に記載のステアリング制御装置。

[15] 前記モータは、三相モータからなり、

前記複数の正演算部は、前記三相モータの各相電流力変換された二軸直流電流をフィードバック制御する電流フィードバック制御部正演算部を含み、

前記複数の副演算部は、前記電流フィードバック制御部正演算部の異常を判定するための電流フィードバック制御部副演算部を含むことを特徴とする請求項 1から請求項 14までのいずれか 1項に記載のステアリング制御装置。

[16] 前記複数の副演算部は、前記複数の副演算部に対応する前記複数の正演算部と同一の演算により、前記複数の副演算部に対応する前記複数の正演算部の検算を行うことを特徴とする請求項 1に記載のステアリング制御装置。

[17] 前記複数の正演算部および前記複数の副演算部は、同一のマイクロコントローラ内に構成されたことを特徴とする請求項 1から請求項 16までのいずれか 1項に記載のステアリング制御装置。

[18] 前記複数の正演算部は、第 1のマイクロコントローラ内に構成され、

前記複数の副演算部は、前記第 1のマイクロコントローラとは異なる第 2のマイクロコントローラ内に構成されたことを特徴とする請求項 1から請求項 16までのいずれか 1 項に記載のステアリング制御装置。

[19] 前記第 1および第 2のマイクロコントローラは、通信線を介して相互接続されており、前記複数の正演算部の異常判定に寄与する所定のデータは、前記通信線を介して、前記複数の副演算部に入力されることを特徴とする請求項 18に記載のステアリング制御装置。

[20] 前記モータへの通電および遮断を制御する通電遮断制御部を備え、

前記通電遮断制御部は、前記複数の副演算部により前記複数の正演算部のうちの少なくとも 1つが異常と判定された場合には、前記モータへの通電を遮断することを特徴とする請求項 1から請求項 19までのいずれか 1項に記載のステアリング制御装置。

[21] 前記通電遮断制御部の通電遮断機能をチェックする通電遮断機能検査部を備え、前記通電遮断機能検査部は、

前記ステアリング制御装置の起動後の前記モータの駆動制御が開始される前に、前記通電遮断制御部による前記モータへの通電遮断機能を少なくとも 1回チェックし前記通電遮断機能が異常と判定された場合には、前記モータの駆動制御を禁止することを特徴とする請求項 20に記載のステアリング制御装置。