WO2017159091A1 - モータ制御装置 - Google Patents

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WO2017159091A1
WO2017159091A1 PCT/JP2017/003502 JP2017003502W WO2017159091A1 WO 2017159091 A1 WO2017159091 A1 WO 2017159091A1 JP 2017003502 W JP2017003502 W JP 2017003502W WO 2017159091 A1 WO2017159091 A1 WO 2017159091A1
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WO
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microcomputer
drive signal
signal
switching circuit
circuit group
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PCT/JP2017/003502
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友晴 早川
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • B62D5/0412—Electric motor acting on the steering column the axes of motor and steering column being parallel

Definitions

  • the present disclosure relates to a motor control device that controls driving of a motor having a plurality of winding sets.
  • a plurality of components of a power converter for supplying power to a motor winding set and a winding set are redundantly provided, and when some of the components fail, other normal A technique for continuing driving by a component is known.
  • an apparatus related to the main functions of a vehicle is required to improve reliability by redundancy for every possible failure.
  • system a unit of a group of components that controls energization to a specific winding set.
  • the transmission apparatus disclosed in Patent Document 1 includes an active unit and a standby unit that have a common work data transmission function, and a switching control unit that switches transmission paths. When an alarm occurs in the working unit, the spare unit functions in place of the working unit.
  • a motor controller that provides two microcomputers and two inverters to output a drive signal generated by each microcomputer to the corresponding power converter in order to cope with the failure of the microcomputer.
  • the operation of the power converter in the system including the failed microcomputer is stopped. Then, if one of the two systems fails, even if it is possible to continue control with the remaining one system, the output torque changes suddenly when switching from two systems to one system, etc. In some cases, discontinuity of operation may be a problem. For example, in a drive system for a steering assist motor of an electric power steering apparatus, the driver may feel uncomfortable.
  • One of the objects of the present disclosure is to provide a motor control device in which a plurality of microcomputers are redundantly provided in view of the above points, and to appropriately continue the motor drive when any of the microcomputers fails. It is to provide.
  • the motor control device relates to a motor control device that controls driving of a motor having a plurality of winding sets.
  • a unit of a group of components that controls energization to a specific winding set is defined as a “system”.
  • the system that includes the component is defined as “own system”, and the other system is defined as “system”. “Other systems”.
  • a motor control device includes a first power converter, a second power converter, a first microcomputer, a second microcomputer, a first monitoring circuit, and a second monitoring for at least two of a plurality of systems.
  • the first power converter and the second power converter supply power to the corresponding winding set by the operation of a plurality of switching elements).
  • the first microcomputer and the second microcomputer normally generate a drive signal for driving at least the power converter of the own system.
  • the first monitoring circuit and the second monitoring circuit individually monitor abnormalities in the first microcomputer and the second microcomputer.
  • the first switching circuit group and the second switching circuit group are provided between the first microcomputer and the second microcomputer and the first power converter and the second power converter, and correspond to a plurality of switching elements of the power converter.
  • a plurality of switching circuits are included.
  • the first switching circuit group and the second switching circuit group are inputted with “internal drive signal generated by a microcomputer of its own system” and “external drive signal generated by a microcomputer other than its own microcomputer”.
  • One of the internal drive signal and the external drive signal is selected in accordance with a selection signal from the system microcomputer, and is output to the power converter of the system.
  • the first microcomputer and the second microcomputer output a selection signal to the switching circuit group of its own system so as to select the internal drive signal when the microcomputer is normal.
  • a selection signal is output so as to select the external drive signal.
  • the motor drive by the power converters in both systems can be appropriately continued by selecting the external drive signal in the switching circuit group of the failed system Can do. Therefore, in particular, in the drive system for the steering assist motor of the electric power steering apparatus, it is possible to avoid sudden changes in the output torque and the like, and to prevent the driver from feeling uncomfortable.
  • the plurality of switching circuits constituting the first switching circuit group and the second switching circuit group may include a positive switch and a sub switch.
  • the positive switch may be turned on when a signal exceeding a predetermined voltage threshold is input as a selection signal, and may operate so as to output an internal drive signal.
  • the sub switch may be turned on when a signal in a high impedance state that is less than a predetermined voltage threshold is input as a selection signal, and may operate so that an external drive signal is output.
  • the first microcomputer and the second microcomputer may output a selection signal so that the positive switch is turned on when the microcomputer is normal.
  • a selection signal may be output so that the sub switch is turned on.
  • a signal in a high impedance state is output as a selection signal when the microcomputer is abnormal, so that the control switching configuration is simplified and quick switching is possible.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an ECU (motor control device) according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an electric power steering apparatus to which the ECU according to each embodiment is applied.
  • FIG. 3 is a detailed configuration diagram of the switching circuit group, the driver IC, and the inverter of FIG.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a switching circuit common to the embodiments.
  • FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of the ECU according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of an ECU according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a time chart for explaining the operation of the ECU according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of an ECU according to the third embodiment.
  • an ECU as a “motor control device” is applied to an electric power steering device of a vehicle and controls energization of a motor that generates a steering assist torque.
  • substantially the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 2 shows the overall configuration of the steering system 100 including the electric power steering device 90.
  • the electric power steering apparatus 90 shown in FIG. 2 is a column assist type, but can be similarly applied to a rack assist type electric power steering apparatus.
  • the steering system 100 includes a handle 91, a steering shaft 92, a pinion gear 96, a rack shaft 97, wheels 98, an electric power steering device 90, and the like.
  • a steering shaft 92 is connected to the handle 91.
  • a pinion gear 96 provided at the tip of the steering shaft 92 is engaged with the rack shaft 97.
  • a pair of wheels 98 are provided at both ends of the rack shaft 97 via tie rods or the like.
  • the electric power steering device 90 includes a steering torque sensor 93, an ECU 101, a motor 80, a reduction gear 94, and the like.
  • ECU common to each embodiment, the code
  • the steering torque sensor 93 is provided in the middle of the steering shaft 92 and detects the steering torque Ts of the driver.
  • the ECU 101 controls the driving of the motor 80 based on the steering torque Ts so that the motor 80 generates a desired assist torque.
  • the assist torque output from the motor 80 is transmitted to the steering shaft 92 via the reduction gear 94.
  • the motor 80 that is the control target of the ECU 101 is a three-phase brushless motor that redundantly includes two sets of three-phase winding sets 801 and 802.
  • the first winding set 801 includes a U-phase winding 811, a V-phase winding 812, and a W-phase winding 813
  • the second winding set 802 includes a U-phase winding 821, a V-phase winding 822, W It consists of a phase winding 823.
  • the winding sets 801 and 802 have the same electrical characteristics. For example, as shown in FIG. 3 of Japanese Patent No. 5672278, the winding sets 801 and 802 are arranged on a common stator with an electrical angle shifted by 30 degrees. In response to this, the winding sets 801 and 802 are controlled so that, for example, a phase current having the same amplitude and a phase shift of 30 deg.
  • the ECU 101 acquires the electrical angle ⁇ of the motor 80 detected by the rotation angle sensor 85 and the steering torque Ts detected by the steering torque sensor 93.
  • the ECU 101 controls driving of the motor 80 by controlling energization from the inverters 61 and 62 to the winding sets 801 and 802 based on the information and information on the phase current detected inside the ECU 101.
  • Driving both inverters 61 and 62 and energizing both winding sets 801 and 802 to drive the motor 80 is referred to as “two-system driving”.
  • Driving one of the inverters and energizing the corresponding one winding set to drive the motor 80 is referred to as “one-system driving”.
  • the motor 80 is driven by two systems in a normal state, and when one of the inverters 61 and 62 or the winding sets 801 and 802 breaks down, the motor 80 is operated by a normal one system. Switch control to drive. As a result, the steering assist function of the electric power steering device 90 can be continuously exhibited even when one system fails.
  • the drive control of the motor 80 is appropriately continued even when the microcomputer fails. It is intended.
  • the ECU 101 basically includes a first system that controls energization of the first winding set 801 and a second system that controls energization of the second winding set 802 in principle. It has a two-line configuration consisting of Here, “in principle” is described as an exception when the energization of the second winding set 802 is controlled by the first system microcomputer 21 or when the second system microcomputer 22 controls the first winding group. It means that the energization of 801 may be controlled. These exceptional operations will be described later.
  • the names of the components of the ECU 101 are appropriately distinguished by adding “first” as a prefix to components of the first system and “second” as a prefix of components of the second system. To do.
  • the ECU 101 includes a first microcomputer 21, a first monitoring circuit 31, a first switching circuit group 41, a first driver IC 51, a first inverter 61, and a current sensor 71 as a first system configuration.
  • the ECU 101 includes a second microcomputer 22, a second monitoring circuit 32, a second switching circuit group 42, a second driver IC 52, a second inverter 62, and a current sensor 72 as a second system configuration.
  • the first inverter 61 and the second inverter 62 correspond to a first power converter and a second power converter.
  • the electrical angle ⁇ and the steering torque Ts are input to the first microcomputer 21 and the second microcomputer 22 of the ECU 101, but illustration of these signal inputs is omitted. Further, the first microcomputer 21 acquires the first system phase currents Iu1, Iv1, and Iw1 fed back from the first current sensor 71. The second microcomputer 22 acquires the second system phase currents Iu2, Iv2, and Iw2 fed back from the second current sensor 72.
  • the current sensors 71 and 72 current sensors for each phase are collectively shown for each system.
  • the current sensors 71 and 72 are not limited to the configuration provided on the power path from the inverters 61 and 62 to the winding sets 801 and 802.
  • the current sensors 71 and 72 serve as shunt resistors between the lower arm switching elements of the inverters 61 and 62 and the ground. It may be provided. Alternatively, only the current of two phases out of the three phases may be detected, and the current of the other phase may be calculated according to Kirchhoff's law.
  • the microcomputers 21 and 22 generate drive signals for driving the inverters 61 and 62 of each system based on these pieces of information so that the motor 80 outputs a desired assist torque.
  • the microcomputers 21 and 22 preferably operate in synchronization.
  • the electrical angle ⁇ is used for coordinate conversion between a fixed coordinate system and a rotary coordinate system.
  • the first system uses an electrical angle ⁇
  • the second system uses, for example, an electrical angle ( ⁇ + 30) deg to perform coordinate conversion.
  • microcomputers 21 and 22 generate drive signals by, for example, PWM-modulating a three-phase voltage command. Since such techniques such as current feedback control, vector control, and PWM control are well-known techniques, detailed description thereof is omitted.
  • first drive signal Dr 1 the signal generated for driving the first inverter 61
  • second drive signal Dr2 the signal generated for driving the second inverter 62 in principle.
  • the first microcomputer 21 generates the first drive signal Dr1 and outputs it to the first switching circuit group 41 of its own system and also outputs it to the second switching circuit group 42 of the other system.
  • the second microcomputer 22 generates the second drive signal Dr2 and outputs it to the second switching circuit group 42 of its own system and also outputs it to the first switching circuit group 41 of the other system.
  • the range enclosed by the broken ellipse means that the six lines marked in the ellipse constitute the first drive signal Dr1 or the second drive signal Dr2.
  • first microcomputer 21 and the second microcomputer 22 output the first selection signal Sel1 and the second selection signal Sel2 in common to the switching circuit groups 41 and 42 of their own systems, respectively.
  • the first switching circuit group 41 and the second switching circuit group 42 are provided in the course of the drive signals Dr1, Dr2 from the microcomputers 21, 22 to the driver ICs 51, 52.
  • the first switching circuit group 41 and the second switching circuit group 42 select one of the first drive signal Dr1 and the second drive signal Dr2 according to the selection signals Sel1 and Sel2 from the microcomputers 21 and 22 of the own system, and the own system To the driver ICs 51 and 52.
  • the first monitoring circuit 31 and the second monitoring circuit 32 individually monitor the abnormality of the first microcomputer 21 and the second microcomputer 22, respectively.
  • an abnormality monitoring method any technique such as watchdog monitoring, calculation monitoring, clock monitoring, or the like may be used.
  • the first monitoring circuit 31 and the second monitoring circuit 32 are synchronized in activation timing.
  • the first monitoring circuit 31 outputs a reset signal to the first microcomputer 21 when detecting an abnormality of the first microcomputer 21.
  • the second monitoring circuit 32 detects an abnormality in the second microcomputer 22, it outputs a reset signal to the second microcomputer 22.
  • a signal obtained by drawing a horizontal bar on the character “RESET” means an inverted signal of the reset signal.
  • the microcomputers 21 and 22 stop controlling when a reset signal is input. As a result, the selection signals Sel1, Sel2 output to the switching circuit groups 41, 42 are in a high impedance state.
  • FIG. 3 shows the detailed configuration of the switching circuit groups 41 and 42, the driver ICs 51 and 52, and the inverters 61 and 62.
  • the configuration of the first system will be described.
  • switching elements 611-616 are bridge-connected.
  • Switching elements 611, 612, and 613 are upper-arm switching elements of the U-phase, V-phase, and W-phase, respectively, and switching elements 614, 615, and 616 are switching of the lower-arm of the U-phase, V-phase, and W-phase, respectively. It is an element.
  • the switching elements 611-616 for example, MOSFETs are used.
  • a field effect transistor other than a MOSFET, an IGBT, or the like may be used as a switching element.
  • the first inverter 61 converts the DC power of the power supply voltage Vb input from the battery (not shown) into AC power of the three-phase AC voltages Vu1, Vv1, and Vw1 by the operation of the switching elements 611 to 616 to convert the first winding.
  • the set 801 is supplied.
  • the first driver IC 51 has driver circuits 511-516 corresponding to the switching elements 611-616.
  • Each driver circuit 511-516 outputs drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL to the respective switching elements 611-616.
  • the respective switching elements 611-616 are turned on / off according to the drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL, thereby generating desired three-phase AC voltages Vu1, Vv1, Vw1.
  • a bundle of drive signals UH, VH, WH, UL, VL, and WL for the switching elements 611 to 616 is referred to as a first drive signal Dr1 or a second drive signal Dr2 in this specification.
  • Each switching circuit 411-416 of the first switching circuit group 41 selects either the first drive signal Dr1 input from the first microcomputer 21 or the second drive signal Dr2 input from the second microcomputer 22.
  • the data is output to the corresponding driver circuits 511-516 of the first driver IC 51.
  • “outputting to the corresponding driver circuits 511-516 of the first driver IC 51” is omitted, and “outputting to the first driver IC 51” is referred to.
  • the second inverter 62 converts the power supply voltage Vb into the three-phase AC voltages Vu2, Vv2, and Vw2 by the operation of the switching elements 621-626, and applies it to the second winding set 802.
  • the second driver IC 52 includes driver circuits 521-526 corresponding to the switching elements 621-626.
  • Each switching circuit 421-426 of the second switching circuit group 42 outputs the selected drive signal Dr1 or Dr2 to the corresponding driver circuit 521-526 of the second driver IC 52.
  • the first inverter 61 When the first switching circuit group 41 selects the first drive signal Dr1, the first inverter 61 is driven by the drive signal generated by the first microcomputer 21 of its own system.
  • the generation of the drive signals of the inverters 61 and 62 by the microcomputer of its own system is referred to as “internal”, and the internalized drive signal is referred to as “internal drive signal”.
  • the first switching circuit group 41 selects the second drive signal Dr2
  • the first inverter 61 is driven by the drive signal generated by the second microcomputer 22 of another system.
  • generation of a drive signal for the inverters 61 and 62 by a microcomputer other than the microcomputer of the own system is referred to as “external”, and the externally generated drive signal is referred to as “external drive signal”.
  • the external drive signal is indicated by a broken line.
  • the other-system microcomputer corresponds to “a microcomputer other than the own-system microcomputer”.
  • the backup microcomputer corresponds to “a microcomputer other than the microcomputer of its own system”.
  • the first microcomputer and the second microcomputer send the internal drive signal output to the switching circuit groups 41 and 42 of their own system to the switching circuit group of the other system. On the other hand, it is output in common as an external drive signal.
  • drive signals input to the switching circuit groups 41 and 42 are expressed as follows.
  • the first switching circuit group 41 receives the first drive signal Dr1 formed by the first microcomputer 21 of the own system and the second drive signal Dr2 formed by the second microcomputer 22 of the other system.
  • the second switching circuit group 42 receives the second drive signal Dr2 formed by the second microcomputer 22 of the own system and the first drive signal Dr1 formed by the first microcomputer 21 of the other system.
  • each switching circuit will be described with the switching circuit 411 of the first switching circuit group 41 corresponding to the switching element 611 of the first system U-phase upper arm as a representative example.
  • the other switching circuits 412 to 416 in the first switching circuit group 41 have the same configuration as the switching circuit 411.
  • the configuration of each switching circuit 421-426 of the second switching circuit group 42 is obtained by replacing “first” and “second” in FIG.
  • the switching circuit 411 includes a positive switch 43 and a sub switch 44 configured by FETs or the like.
  • the first drive signal Dr1 from the first microcomputer 21 is input to the drain of the positive switch 43.
  • the second drive signal Dr ⁇ b> 2 from the second microcomputer 22 is input to the drain of the sub switch 44.
  • Each source of the primary switch 43 and the secondary switch 44 is connected to the first driver IC 51.
  • the first selection signal Sel1 is input to the gate of the positive switch 43, and the inverted signal of the first selection signal Sel1 is input to the gate of the sub switch 44.
  • the positive switch 43 and the sub switch 44 are turned on when the gate voltage exceeds a predetermined voltage threshold Vth.
  • the voltage threshold Vth is shown as a value slightly lower than the high value H of the first selection signal Sel1 in FIG.
  • the time chart of FIG. 5 shows the transition of various signals when the first microcomputer 21 fails at time tx.
  • FIG. 5A shows the inverted signal of the reset signal of the first monitoring circuit 31
  • FIG. 5B shows the first selection signal Sel1
  • FIG. 5C shows the selection output of the switching circuits 411-416 of the first switching circuit group 41.
  • the drive signal to perform is shown.
  • 5D shows the first drive signal Dr1 formed by the first microcomputer 21
  • FIG. 5E shows the second drive signal Dr2 made by the second microcomputer 22
  • FIG. 5F shows the first driver IC 51. Shows the output.
  • the drive signals (d), (e), and (f) are representative of drive signals for any one of the switching elements.
  • “Hi-Z” means a high impedance state.
  • the first microcomputer 21 is “normal” when the inverted signal of the reset signal is high, that is, when the first monitoring circuit 31 does not output the reset signal.
  • the state where the inverted signal of the reset signal is low, that is, the state where the first monitoring circuit 31 outputs the reset signal is referred to as “abnormal” in the first microcomputer 21.
  • the first selection signal Sel1 having a voltage value exceeding the voltage threshold Vth is output. Then, the first selection signal Sel1 is input, and the positive switch 43 whose gate voltage exceeds the voltage threshold Vth is turned on. The sub switch 44 in which the inverted signal of the first selection signal Sel1 is input and the gate voltage becomes less than the voltage threshold Vth is turned off. As a result, in the switching circuits 411-416, the first drive signal Dr1 that is an internal drive signal is selected.
  • the first microcomputer 21 When the first microcomputer 21 becomes abnormal and a reset signal is input from the first monitoring circuit 31, the first microcomputer 21 stops the control, and all output signals to the outside including the first selection signal Sel1 are set to the high impedance state. To do. Then, in the switching circuits 411-416, the positive switch 43 is turned off because the signal input to the gate is in a high impedance state and the gate voltage is less than the voltage threshold value Vth. Conversely, the sub switch 44 is turned on because the inverted signal input to the gate is in a low impedance state and the gate voltage exceeds the voltage threshold Vth. As a result, the switching circuit 411-416 selects the second drive signal Dr2, which is an external drive signal.
  • the first microcomputer 21 cannot generate the first drive signal Dr1, which is an internal drive signal, and the first drive signal Dr1 enters a high impedance state.
  • the second drive signal Dr2 generated as the external drive signal by the second microcomputer 22 for the first inverter 61 continues after time tx.
  • the first driver IC 51 outputs the first drive signal Dr1, which is an internal drive signal, to the first inverter 61 until the time tx, and the external drive after the time tx.
  • the ECU 101 uses the second drive signal Dr2 generated by the other normal second microcomputer 22 to generate the first inverter 61. Continue driving.
  • an ECU is assumed in which two microcomputers and two inverters are provided and the drive signal generated by each microcomputer is output to the corresponding inverter.
  • the operation of the inverter of the system including the failed microcomputer is stopped. Then, if one of the two systems fails, even if it is possible to continue control with the remaining one system, the output torque changes suddenly when switching from two systems to one system, etc. In some cases, discontinuity of operation may be a problem. For example, in a drive system for a steering assist motor of an electric power steering apparatus, the driver may feel uncomfortable.
  • the motor drive by the inverters 61 and 62 of both systems is selected by selecting the external drive signal in the switching circuit group of the failed system. Can continue properly. Therefore, in particular, in the drive system for the steering assist motor of the electric power steering apparatus, it is possible to avoid sudden changes in the output torque and the like, and to prevent the driver from feeling uncomfortable.
  • the pulse width and phase of the first drive signal Dr1 and the second drive signal Dr2 may not match. In that case, strictly speaking, when switching from the first drive signal Dr1 to the second drive signal Dr2, a discontinuity occurs in which an unintended pulse is generated.
  • the motor 80 for steering assist can be driven even if the pulse width and phase are slightly different from the signal based on the current feedback control.
  • the discontinuity of the pulses at the time of switching is only slight compared to the sudden change in output torque accompanying the transition from the two-system drive to the one-system drive. Therefore, in the first embodiment, a slight influence due to the difference between the first drive signal Dr1 and the second drive signal Dr2 is ignored.
  • a signal in a high impedance state is output as a selection signal when the microcomputer is abnormal, so that the control switching configuration is simplified and quick switching is possible.
  • each of the microcomputers 21 and 22 not only acquires the phase current of the own system from the current sensors 71 and 72 of the own system, but also indicates the phase of the other system from the current sensors 71 and 72 of the other system as indicated by broken lines. Get the current.
  • Each of the microcomputers 21 and 22 generates a drive signal for driving the inverter of the own system based on the phase current of the own system, and generates a drive signal for driving the inverter of the other system based on the phase current of the other system. That is, the first microcomputer 21 generates the second drive signal Dr2 separately from the first drive signal Dr1, and outputs the second drive signal Dr2 to the second switching circuit group 42 as an external drive signal. The second microcomputer 22 generates the first drive signal Dr1 separately from the second drive signal Dr2, and outputs the first drive signal Dr1 to the first switching circuit group 41 as an external drive signal.
  • the first switching circuit group 41 receives the first drive signal Dr1 formed by the first microcomputer 21 of the own system and the first drive signal Dr1 formed by the second microcomputer 22 of the other system.
  • the second switching circuit group 42 receives the second drive signal Dr2 formed by the second microcomputer 22 of its own system and the second drive signal Dr2 formed by the first microcomputer 21 of the other system.
  • the first switching circuit group 41 selects the first drive signal Dr1 formed by the first microcomputer 21 when the first microcomputer 21 is normal, and is externalized by the second microcomputer 22 when the first microcomputer 21 is abnormal.
  • the first drive signal Dr1 is selected and output to the first driver IC 51.
  • the second switching circuit group 42 selects the second drive signal Dr2 formed by the second microcomputer 22 when the second microcomputer 22 is normal, and is generated by the first microcomputer 21 when the second microcomputer 22 is abnormal.
  • the second drive signal Dr2 is selected and output to the second driver circuit 52.
  • FIG. 7 differs from FIG. 5 of the first embodiment in (c), (e), and (f).
  • FIG. 7E shows the first drive signal Dr1 generated by the second microcomputer 22.
  • the first driver IC 51 outputs the first drive signal Dr1, which is an internal drive signal, to the first inverter 61 until time tx, and the external drive signal after time tx.
  • the first drive signal Dr1 is output.
  • the ECU 102 of the second embodiment has the same effect as that of the first embodiment.
  • the drive signals before and after switching are the same, strict continuity can be ensured.
  • more appropriate control can be continued based on a signal based on the original current feedback control.
  • the ECU 103 of the third embodiment further includes a third microcomputer 23 as a “backup microcomputer” and a third monitoring circuit 33 that monitors the third microcomputer 23.
  • the third microcomputer 23 functions as “a microcomputer other than the microcomputer of its own system” with respect to the first system and the second system.
  • the third microcomputer 23 acquires a phase current from the current sensors 71 and 72 of each system, and generates a backup drive signal Dr3 that can drive both the first inverter 61 and the second inverter 62. Then, the third microcomputer 23 outputs the backup drive signal Dr3 as an external drive signal to the first switch circuit group 41 and the second switch circuit group 42.
  • the phase current acquired by the third microcomputer 23 and the backup drive signal Dr3 are indicated by a two-dot chain line.
  • the backup drive signal Dr3 may be the same signal as the first drive signal Dr1 or the second drive signal Dr2, or may be an intermediate drive signal calculated based on the average value of the phase currents of both systems, for example.
  • the third microcomputer 23 generates the first drive signal Dr1 and the second drive signal Dr2 doubly, outputs the first drive signal Dr1 to the first switching circuit group 41, and sends it to the second switching circuit group 42.
  • the second drive signal Dr2 may be output.
  • the first switching circuit group 41 selects the first drive signal Dr1 formed by the first microcomputer 21 when the first microcomputer 21 is normal, and is externalized by the third microcomputer 23 when the first microcomputer 21 is abnormal.
  • the backup drive signal Dr3 is selected and output to the first driver IC 51.
  • the second switching circuit group 42 selects the second drive signal Dr2 formed by the second microcomputer 22 when the second microcomputer 22 is normal, and is generated by the third microcomputer 23 when the second microcomputer 22 is abnormal.
  • the backup drive signal Dr3 is selected and output to the second driver circuit 52.
  • the ECU 103 of the third embodiment has the same effects as those of the first embodiment or the second embodiment according to the specification of the backup drive signal Dr3. Further, in the third embodiment, even when both the first microcomputer 21 and the second microcomputer 22 fail, the two systems of inverters 61 and 62 are controlled to continue energizing the winding sets 801 and 802. Can do.
  • the motor 80 to be controlled in the above embodiment is a multi-winding motor in which two winding sets 801 and 802 are arranged on a common stator with an electrical angle of 30 deg.
  • the motor to be controlled in other embodiments may be one in which two or more winding sets are arranged in the same phase.
  • the present invention is not limited to a configuration in which two or more winding sets are arranged on a common stator, but is applied to, for example, a motor that has a plurality of stators in which each winding set is separately wound and outputs torque in cooperation. May be.
  • the present invention is not limited to an AC motor, and may be applied to a brushed DC motor if possible in terms of configuration.
  • an H-bridge circuit may be used as the “power converter”.
  • the motor control device includes the first and second components “at least for two systems”. That is, the motor control device may further include third, fourth, and other components.
  • the motor control device may further include third, fourth, and other components.
  • First switching circuit group first driving signal Dr1 and second driving signal Dr2
  • Second switching circuit group second driving signal Dr2 and third driving signal Dr3
  • Third switching circuit group third driving signal Dr3 and first driving signal Dr1
  • the motor control device of the present disclosure is not limited to a motor for an electric power steering device, and may be applied to a motor for any other purpose.

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Abstract

モータ制御装置を提供する。モータ制御装置において、第１マイコン（２１）及び第２マイコン（２２）と第１電力変換器（６１）及び第２電力変換器（６２）との間に設けられる第１切替回路群（４１）及び第２切替回路群（４２）は、自系統のマイコンが生成した内成駆動信号、及び、自系統のマイコン以外のマイコンが生成した外成駆動信号が入力され、自系統の前記マイコンからの選択信号に従って内成駆動信号又は外成駆動信号の一方を選択し、自系統の電力変換器に出力する。第１マイコン及び第２マイコンは、自系統の切替回路群に対し、当該マイコンの正常時に内成駆動信号を選択するように選択信号を出力し、自系統の監視回路により当該マイコンの異常が検出されたとき、外成駆動信号を選択するように選択信号を出力する。

Description

モータ制御装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年３月１７日に出願された日本特許出願番号２０１６－５３６１５号に基づくもので、その開示をここに参照により援用する。
　本開示は、複数の巻線組を有するモータの駆動を制御するモータ制御装置に関する。
　従来、モータ駆動システムにおいて、モータの巻線組や、巻線組に電力を供給する電力変換器の構成要素を冗長的に複数設け、一部の構成要素が故障した場合に、他の正常な構成要素により駆動を継続する技術が知られている。特に車両の主要機能に関連する装置では、想定されるあらゆる故障に対して、冗長化による信頼性の向上が求められている。
　以下、特定の巻線組への通電を制御する一群の構成要素の単位を「系統」と定義する。従来、モータの二組の巻線組に対し、二系統の電力変換器から電力を供給する構成のモータ制御装置が多く用いられている。
　また、モータ制御装置とは別の分野では、信号伝送用ユニットが冗長化された装置が知られている。例えば特許文献１に開示された伝送装置は、ワークデータの伝送機能を共通に有する現用ユニット及び予備ユニットと、伝送経路を切り替える切替制御ユニットとを有している。現用ユニットにアラームが発生した場合、現用ユニットに代わって予備ユニットが機能する。
ＪＰ－Ｈ０７－８６９８８Ａ
　マイコンの故障に対応するべく、二つのマイコン及び二つのインバータを設け、各マイコンが生成した駆動信号を対応する電力変換器に出力するモータ制御装置を想定する。このようなモータ制御装置では、いずれかのマイコンが故障した場合、故障したマイコンを含む系統の電力変換器の動作を停止することとなる。すると、二系統のうち一系統のマイコンが故障した場合、残りの一系統のマイコンで制御を継続することは可能だとしても、二系統駆動から一系統駆動への切替時における出力トルクの急変等、動作の不連続性が問題となる場合がある。例えば電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータの駆動システムでは、運転者に違和感を与えるおそれがある。
　本開示の目的の一つは、上述の点に鑑みて、複数のマイコンが冗長的に設けられたモータ制御装置において、いずれかのマイコンが故障したときモータ駆動を適切に継続するモータ制御装置を提供することにある。
　本開示の一側面のモータ制御装置は、複数の巻線組を有するモータの駆動を制御するモータ制御装置に係る。
　最初に、特定の巻線組への通電を制御する一群の構成要素の単位を「系統」と定義し、ある構成要素にとってその構成要素が含まれる系統を「自系統」とし、他方の系統を「他系統」とする。
　本開示の一側面のモータ制御装置は、複数系統のうち少なくとも二系統について、第１電力変換器及び第２電力変換器と、第１マイコン及び第２マイコンと、第１監視回路及び第２監視回路と、第１切替回路群及び第２切替回路群（４２）とを備える。
　第１電力変換器及び第２電力変換器は、複数のスイッチング素子）の動作により対応する巻線組に電力を供給する。
　第１マイコン及び第２マイコンは、正常時、少なくとも自系統の電力変換器を駆動する駆動信号を生成する。第１監視回路及び第２監視回路は、第１マイコン及び第２マイコンの異常を個別に監視する。
　第１切替回路群及び第２切替回路群は、第１マイコン及び第２マイコンと第１電力変換器及び第２電力変換器との間に設けられ、電力変換器の複数のスイッチング素子に対応する複数の切替回路を含む。
　第１切替回路群及び第２切替回路群は、「自系統のマイコンが生成した内成駆動信号」、及び、「自系統のマイコン以外のマイコンが生成した外成駆動信号」が入力され、自系統のマイコンからの選択信号に従って内成駆動信号又は外成駆動信号の一方を選択し、自系統の電力変換器に出力する。
　第１マイコン及び第２マイコンは、自系統の切替回路群に対し、当該マイコンの正常時に内成駆動信号を選択するように選択信号を出力する。自系統の監視回路により当該マイコンの異常が検出されたとき、外成駆動信号を選択するように選択信号を出力する。
　これにより、二系統のうちいずれか一方のマイコンが故障したとき、故障した系統の切替回路群において外成駆動信号を選択することにより、両系統の電力変換器によるモータ駆動を適切に継続することができる。よって、特に電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータの駆動システムでは、出力トルクの急変等を回避し、運転者に違和感を与えることを防止することができる。
　第１切替回路群及び第２切替回路群を構成する複数の切替回路は、正スイッチ及び副スイッチを有する構成としてもよい。
　正スイッチは、選択信号として所定の電圧閾値を超える信号が入力されたときオンし、内成駆動信号が出力されるように動作してもよい。
　副スイッチは、選択信号として所定の電圧閾値未満であるハイインピーダンス状態の信号が入力されたときオンし、外成駆動信号が出力されるように動作してもよい。
　第１マイコン及び第２マイコンは、当該マイコンの正常時に正スイッチがオンするように選択信号を出力してもよい。自系統の監視回路により当該マイコンの異常が検出されたとき、副スイッチがオンするように選択信号を出力してもよい。
　マイコンの異常時における制御切替に関し、二つのマイコンが相互に異常監視する周知技術では、制御切替の構成が複雑化し、切替にタイムラグが生じ得る。
　これに対し、本開示の一形態では、マイコンの異常時にハイインピーダンス状態の信号を選択信号として出力するため、制御切替の構成が単純となり、速やかな切替が可能となる。
　本開示の上記および他の目的、特徴や利点は、添付図面を参照した下記の詳細な説明から、より明確になる。図面において、
図１は、第１実施形態によるＥＣＵ（モータ制御装置）の構成図である。 図２は、各実施形態によるＥＣＵが適用される電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 図３は、図１の切替回路群、ドライバＩＣ、及びインバータの詳細構成図である。 図４は、実施形態に共通の切替回路の構成図である。 図５は、第１実施形態によるＥＣＵの動作を説明するタイムチャートである。 図６は、第２実施形態によるＥＣＵの構成図である。 図７は、第２実施形態によるＥＣＵの動作を説明するタイムチャートである。 図８は、第３実施形態によるＥＣＵの構成図である。
　以下、モータ制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態において、「モータ制御装置」としてのＥＣＵは、車両の電動パワーステアリング装置に適用され、操舵アシストトルクを発生するモータの通電を制御する。複数の実施形態で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　［電動パワーステアリング装置の構成］
　図２に、電動パワーステアリング装置９０を含むステアリングシステム１００の全体構成を示す。なお、図２に示す電動パワーステアリング装置９０はコラムアシスト式であるが、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。
　ステアリングシステム１００は、ハンドル９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、及び、電動パワーステアリング装置９０等を含む。
　ハンドル９１にはステアリングシャフト９２が接続されている。ステアリングシャフト９２の先端に設けられたピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が設けられる。運転者がハンドル９１を回転させると、ハンドル９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によりラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の変位量に応じた角度に一対の車輪９８が操舵される。
　電動パワーステアリング装置９０は、操舵トルクセンサ９３、ＥＣＵ１０１、モータ８０、及び、減速ギア９４等を含む。各実施形態に共通するＥＣＵの説明では、代表として第１実施形態のＥＣＵの符号「１０１」を記す。
　操舵トルクセンサ９３は、ステアリングシャフト９２の途中に設けられ、運転者の操舵トルクＴｓを検出する。ＥＣＵ１０１は、操舵トルクＴｓに基づいて、モータ８０が所望のアシストトルクを発生するようにモータ８０の駆動を制御する。モータ８０が出力したアシストトルクは、減速ギア９４を介してステアリングシャフト９２に伝達される。
　図１に示すように、ＥＣＵ１０１の制御対象であるモータ８０は、二組の三相巻線組８０１、８０２を冗長的に有する三相ブラシレスモータである。第１巻線組８０１は、Ｕ相巻線８１１、Ｖ相巻線８１２、Ｗ相巻線８１３から構成され、第２巻線組８０２は、Ｕ相巻線８２１、Ｖ相巻線８２２、Ｗ相巻線８２３から構成されている。
　巻線組８０１、８０２は、電気的特性が同等であり、例えば特許第５６７２２７８号公報の図３に参照されるように、共通のステータに互いに電気角３０ｄｅｇずらして配置されている。これに応じて、巻線組８０１、８０２には、例えば、振幅が等しく位相が３０ｄｅｇずれた相電流が通電されるように制御される。
　［ＥＣＵの構成］
　ＥＣＵ１０１は、回転角センサ８５が検出したモータ８０の電気角θ、及び、操舵トルクセンサ９３が検出した操舵トルクＴｓを取得する。ＥＣＵ１０１は、これらの情報やＥＣＵ１０１内部で検出した相電流の情報に基づき、インバータ６１、６２から巻線組８０１、８０２への通電を制御することによりモータ８０の駆動を制御する。両方のインバータ６１、６２を駆動し、両方の巻線組８０１、８０２に通電してモータ８０を駆動することを「二系統駆動」という。また、いずれか一方のインバータを駆動し、対応する一方の巻線組に通電してモータ８０を駆動することを「一系統駆動」という。
　従来、このような構成のＥＣＵでは、正常時は二系統でモータ８０を駆動し、いずれか一方のインバータ６１、６２又は巻線組８０１、８０２が故障した場合、正常な一系統でモータ８０を駆動するように制御を切り替える。これにより、一系統の故障時にも、電動パワーステアリング装置９０の操舵アシスト機能を継続して発揮することができる。
　ところで、マイコンが故障した場合については、例えば外部監視ＩＣがマイコンの異常を検出したときリセット信号を出力することにより、制御を停止するという処置が取られていた。この処置は、運転者の意思に反したステアリング制御やステアリングロックを防止する思想に基づくものである。しかし、操舵アシストモータの駆動を停止し、いわゆる「重ステ」状態とすることは、シチュエーションによっては不都合を招く。また、近年、高度に運転者を支援する自動運転システムにおいては、可能な限り制御継続が求められるようになってきている。
　このような背景から、本実施形態は、二組の巻線組８０１、８０２を有するモータ８０の駆動を制御するＥＣＵ１０１において、マイコンが故障した場合にもモータ８０の駆動制御を適切に継続することを目的とするものである。
　以下、各実施形態のＥＣＵの構成について実施形態毎に説明する。
　（第１実施形態）
　第１実施形態について、図１、及び、図３～図５を参照して説明する。
　図１に示すように、第１実施形態のＥＣＵ１０１は、原則として第１巻線組８０１の通電を制御する第１系統、及び、原則として第２巻線組８０２の通電を制御する第２系統からなる二系統の構成を備えている。ここで、「原則として」と記載したのは、例外的に、第１系統のマイコン２１により第２巻線組８０２の通電を制御する場合や、第２系統のマイコン２２により第１巻線組８０１の通電を制御する場合があることを意味する。これらの例外的な動作については後述する。
　ＥＣＵ１０１の各構成要素の名称について、適宜、第１系統の構成要素には接頭辞として「第１」を付し、第２系統の構成要素には接頭辞として「第２」を付して区別する。
　ＥＣＵ１０１の各構成要素の符号について、第１系統の構成要素には２桁目に「１」を付し、第２系統の構成要素には２桁目に「２」を付す。また、第１系統に係る信号記号には末尾に「１」を付し、第２系統に係る信号記号には末尾に「２」を付して区別する。
　ＥＣＵ１０１は、第１系統の構成として、第１マイコン２１、第１監視回路３１、第１切替回路群４１、第１ドライバＩＣ５１、第１インバータ６１、及び電流センサ７１を備えている。また、ＥＣＵ１０１は、第２系統の構成として、第２マイコン２２、第２監視回路３２、第２切替回路群４２、第２ドライバＩＣ５２、第２インバータ６２、及び電流センサ７２を備えている。第１インバータ６１及び第２インバータ６２は、第１電力変換器及び第２電力変換器に相当する。
　各系統の構成は実質的に同等であるので、主に第１系統について説明し、第２系統については、適宜、重複する説明を省略する。また、注目する構成要素に対し、その構成要素が含まれる系統を「自系統」といい、他方の系統を「他系統」という。
　ＥＣＵ１０１の第１マイコン２１及び第２マイコン２２には、電気角θ及び操舵トルクＴｓが入力されるが、これらの信号入力の図示を省略する。また、第１マイコン２１は、第１電流センサ７１からフィードバックされた第１系統の相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を取得する。第２マイコン２２は、第２電流センサ７２からフィードバックされた第２系統の相電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２を取得する。
　図１では、電流センサ７１、７２として、系統毎に各相の電流センサをまとめて示す。電流センサ７１、７２は、インバータ６１、６２から巻線組８０１、８０２への電力経路上に設けられる構成に限らず、例えばインバータ６１、６２の下アームスイッチング素子とグランドとの間にシャント抵抗として設けられてもよい。また、三相のうち二相の電流のみを検出し、他の一相の電流をキルヒホッフの法則により算出してもよい。
　マイコン２１、２２は、これらの情報に基づいて、モータ８０が所望のアシストトルクを出力するように、各系統のインバータ６１、６２を駆動する駆動信号を生成する。マイコン２１、２２は、同期して動作することが好ましい。
　三相交流モータ制御で一般的なベクトル制御において、電気角θは、固定座標系と回転座標系との座標変換に用いられる。なお、巻線組８０１、８０２を３０ｄｅｇずらす構成では、第１系統では電気角θを用い、第２系統では、例えば電気角（θ＋３０）ｄｅｇを用いて座標変換する。
　また、マイコン２１、２２は、例えば三相電圧指令をＰＷＭ変調することにより駆動信号を生成する。このような電流フィードバック制御、ベクトル制御、ＰＷＭ制御等の技術は周知技術であるため、詳細な説明を省略する。
　マイコン２１、２２が生成する駆動信号について、原則として第１インバータ６１の駆動用に生成される信号を「第１駆動信号Ｄｒ１」といい、原則として第２インバータ６２の駆動用に生成される信号を「第２駆動信号Ｄｒ２」という。ここでも、「原則として」と記載したのは、例外があることを意味する。
　第１実施形態では、第１マイコン２１は、第１駆動信号Ｄｒ１を生成し、自系統の第１切替回路群４１に出力すると共に、他系統の第２切替回路群４２にも出力する。第２マイコン２２は、第２駆動信号Ｄｒ２を生成し、自系統の第２切替回路群４２に出力すると共に、他系統の第１切替回路群４１にも出力する。なお、図１において破線の楕円で囲んだ範囲は、楕円内に記された六本の線が第１駆動信号Ｄｒ１又は第２駆動信号Ｄｒ２を構成することを意味する。
　また、第１マイコン２１及び第２マイコン２２は、第１選択信号Ｓｅｌ１及び第２選択信号Ｓｅｌ２を、それぞれ自系統の切替回路群４１、４２に共通に出力する。
　第１切替回路群４１及び第２切替回路群４２は、マイコン２１、２２からドライバＩＣ５１、５２への駆動信号Ｄｒ１、Ｄｒ２の経路途中に設けられる。第１切替回路群４１及び第２切替回路群４２は、自系統のマイコン２１、２２からの選択信号Ｓｅｌ１、Ｓｅｌ２に従って、第１駆動信号Ｄｒ１又は第２駆動信号Ｄｒ２の一方を選択し、自系統のドライバＩＣ５１、５２に出力する。
　第１監視回路３１及び第２監視回路３２は、それぞれ、第１マイコン２１及び第２マイコン２２の異常を個別に監視する。異常監視の方法としては、ウォッチドッグ監視、演算監視、クロック監視等、どのような技術を用いてもよい。第１監視回路３１及び第２監視回路３２は、起動タイミングが同期する。
　第１監視回路３１は第１マイコン２１の異常を検出すると、第１マイコン２１にリセット信号を出力する。第２監視回路３２は第２マイコン２２の異常を検出すると、第２マイコン２２にリセット信号を出力する。なお、図１にて、「ＲＥＳＥＴ」の文字の上に横棒を引いた信号は、リセット信号の反転信号を意味する。
　マイコン２１、２２は、リセット信号が入力されると制御を停止する。これにより、切替回路群４１、４２に出力される選択信号Ｓｅｌ１、Ｓｅｌ２はハイインピーダンス状態となる。
　切替回路群４１、４２、ドライバＩＣ５１、５２及びインバータ６１、６２の詳細構成を図３に示す。以下、第１系統の構成について説明する。
　第１インバータ６１は、六個のスイッチング素子６１１－６１６がブリッジ接続されている。スイッチング素子６１１、６１２、６１３は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子６１４、６１５、６１６は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の下アームのスイッチング素子である。スイッチング素子６１１－６１６としては、例えばＭＯＳＦＥＴが用いられる。なお、ＭＯＳＦＥＴ以外の電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等をスイッチング素子として用いてもよい。
　第１インバータ６１は、スイッチング素子６１１－６１６の動作により、図示しないバッテリから入力された電源電圧Ｖｂの直流電力を、三相交流電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１の交流電力に変換して第１巻線組８０１に供給する。
　第１ドライバＩＣ５１は、各スイッチング素子６１１－６１６に対応するドライバ回路５１１－５１６を有している。各ドライバ回路５１１－５１６は、各スイッチング素子６１１－６１６に対し、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを出力する。駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬに従って各スイッチング素子６１１－６１６がオンオフ動作することにより、所望の三相交流電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１が生成される。
　なお、各スイッチング素子６１１－６１６に対する駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬの束を、本明細書では第１駆動信号Ｄｒ１又は第２駆動信号Ｄｒ２という。
　第１切替回路群４１の各切替回路４１１－４１６は、第１マイコン２１から入力された第１駆動信号Ｄｒ１、又は第２マイコン２２から入力された第２駆動信号Ｄｒ２のいずれかを選択し、第１ドライバＩＣ５１の対応するドライバ回路５１１－５１６に出力する。以下、「第１ドライバＩＣ５１の対応するドライバ回路５１１－５１６に出力する」ことを省略し、「第１ドライバＩＣ５１に出力する」という。
　第２系統も同様に、第２インバータ６２は、スイッチング素子６２１－６２６の動作により、電源電圧Ｖｂを三相交流電圧Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２に変換して第２巻線組８０２に印加する。第２ドライバＩＣ５２は、各スイッチング素子６２１－６２６に対応するドライバ回路５２１－５２６を有している。第２切替回路群４２の各切替回路４２１－４２６は、選択した駆動信号Ｄｒ１又はＤｒ２を、第２ドライバＩＣ５２の対応するドライバ回路５２１－５２６に出力する。
　第１切替回路群４１が第１駆動信号Ｄｒ１を選択した場合、第１インバータ６１は、自系統の第１マイコン２１が生成した駆動信号により駆動される。本明細書では、インバータ６１、６２の駆動信号を自系統のマイコンが生成することを「内成する」といい、内成された駆動信号を「内成駆動信号」という。
　一方、第１切替回路群４１が第２駆動信号Ｄｒ２を選択した場合、第１インバータ６１は、他系統の第２マイコン２２が生成した駆動信号により駆動される。本明細書では、インバータ６１、６２の駆動信号を自系統のマイコン以外のマイコンが生成することを「外成する」といい、外成された駆動信号を「外成駆動信号」という。図１では外成駆動信号を破線で示す。
　第１実施形態では、他系統のマイコンが「自系統のマイコン以外のマイコン」に該当する。これに対し、後述の第３実施形態では、バックアップ用マイコンが「自系統のマイコン以外のマイコン」に該当する。
　なお、製造業界では一般に、有形の製品について、「ないせい／がいせい」を「内製／外製」の漢字で表記する。しかし、無形の信号生成について「製」の文字はそぐわないため、本明細書では、「成」の文字を用いた「内成／外成」を使用する。
　この用語を用いると、第１実施形態では、「第１マイコン及び第２マイコンは、自系統の切替回路群４１、４２に対して出力する内成駆動信号を、他系統の前記切替回路群に対し、外成駆動信号として共通に出力する。」と言い表される。
　また、切替回路群４１、４２に入力される駆動信号について次のように言い表される。
　第１切替回路群４１には、自系統の第１マイコン２１が内成した第１駆動信号Ｄｒ１、及び、他系統の第２マイコン２２により外成された第２駆動信号Ｄｒ２が入力される。
　第２切替回路群４２には、自系統の第２マイコン２２が内成した第２駆動信号Ｄｒ２、及び、他系統の第１マイコン２１により外成された第１駆動信号Ｄｒ１が入力される。
　次に図４を参照し、各切替回路の構成について、第１系統Ｕ相上アームのスイッチング素子６１１に対応する第１切替回路群４１の切替回路４１１を代表例として説明する。第１切替回路群４１の他の切替回路４１２－４１６の構成は切替回路４１１と同一である。また、第２切替回路群４２の各切替回路４２１－４２６の構成は、図４における「第１」と「第２」とを入れ替えたものとなる。
　切替回路４１１は、ＦＥＴ等で構成される正スイッチ４３及び副スイッチ４４を含む。
　正スイッチ４３のドレインには、第１マイコン２１からの第１駆動信号Ｄｒ１が入力される。副スイッチ４４のドレインには、第２マイコン２２からの第２駆動信号Ｄｒ２が入力される。正スイッチ４３及び副スイッチ４４の各ソースは、第１ドライバＩＣ５１に接続されている。
　正スイッチ４３のゲートには第１選択信号Ｓｅｌ１が入力され、副スイッチ４４のゲートには第１選択信号Ｓｅｌ１の反転信号が入力される。正スイッチ４３及び副スイッチ４４は、ゲート電圧が所定の電圧閾値Ｖｔｈを超えたときオンする。電圧閾値Ｖｔｈは、図５（ｂ）にて、第１選択信号Ｓｅｌ１のハイ値Ｈよりも少し低い値として示される。
　続いて図４及び図５を参照し、ＥＣＵ１０１の動作を説明する。図５のタイムチャートには、第１マイコン２１が時刻ｔｘに故障したときの各種信号の推移を示す。
　図５（ａ）には第１監視回路３１のリセット信号の反転信号、（ｂ）には第１選択信号Ｓｅｌ１、（ｃ）には第１切替回路群４１の切替回路４１１－４１６が選択出力する駆動信号を示す。図５（ｄ）には第１マイコン２１が内成した第１駆動信号Ｄｒ１、（ｅ）には第２マイコン２２により外成された第２駆動信号Ｄｒ２、（ｆ）には第１ドライバＩＣ５１の出力を示す。（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の駆動信号は、いずれか一つのスイッチング素子に対する駆動信号を代表として示すものである。また、図中、「Ｈｉ－Ｚ」はハイインピーダンス状態を意味する。
　図５（ａ）にて、リセット信号の反転信号がハイの状態、すなわち第１監視回路３１がリセット信号を出力していない状態を第１マイコン２１が「正常」であるという。また、リセット信号の反転信号がローの状態、すなわち第１監視回路３１がリセット信号を出力している状態を第１マイコン２１が「異常」であるという。
　図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１マイコン２１の正常時、電圧閾値Ｖｔｈを超える電圧値を有する第１選択信号Ｓｅｌ１が出力される。すると、第１選択信号Ｓｅｌ１が入力され、ゲート電圧が電圧閾値Ｖｔｈを超える正スイッチ４３はオンする。第１選択信号Ｓｅｌ１の反転信号が入力されゲート電圧が電圧閾値Ｖｔｈ未満となる副スイッチ４４はオフする。その結果、切替回路４１１－４１６では、内成駆動信号である第１駆動信号Ｄｒ１が選択される。
　第１マイコン２１が異常となり、第１監視回路３１からリセット信号が入力されると、第１マイコン２１は制御を停止し、第１選択信号Ｓｅｌ１をはじめ外部への出力信号を全てハイインピーダンス状態とする。すると、切替回路４１１－４１６において、正スイッチ４３は、ゲートに入力される信号がハイインピーダンス状態となり、ゲート電圧が電圧閾値Ｖｔｈ未満となるためオフする。逆に、副スイッチ４４は、ゲートに入力される反転信号がローインピーダンス状態となり、ゲート電圧が電圧閾値Ｖｔｈを超えるためオンする。その結果、切替回路４１１－４１６では、外成駆動信号である第２駆動信号Ｄｒ２が選択される。
　図５（ｄ）に示すように、時刻ｔｘ以後、第１マイコン２１は、内成駆動信号である第１駆動信号Ｄｒ１を生成不能となり、第１駆動信号Ｄｒ１はハイインピーダンス状態となる。これに対し、図５（ｅ）に示すように、第１インバータ６１に対し第２マイコン２２が外成駆動信号として生成する第２駆動信号Ｄｒ２は、時刻ｔｘ以後も継続する。
　したがって図５（ｆ）に示すように、第１ドライバＩＣ５１は、第１インバータ６１に対し、時刻ｔｘまでは内成駆動信号である第１駆動信号Ｄｒ１を出力し、時刻ｔｘ以後は外成駆動信号である第２駆動信号Ｄｒ２を出力する。
　このように、ＥＣＵ１０１は、二系統のうちいずれか一方のマイコン、例えば第１マイコン２１が故障したとき、他方の正常な第２マイコン２２により外成された第２駆動信号Ｄｒ２により第１インバータ６１の駆動を継続する。
　例えば、一つのマイコンに対し複数のインバータを冗長的に設け、各インバータに対応する複数のモータ巻線組に電力を供給するＥＣＵを想定する。このようなＥＣＵでは、マイコンが故障した場合には完全に動作を停止せざるを得ない。
　或いは、二つのマイコン及び二つのインバータを設け、各マイコンが生成した駆動信号を対応するインバータに出力するＥＣＵを想定する。このようなＥＣＵでは、いずれかのマイコンが故障した場合、故障したマイコンを含む系統のインバータの動作を停止する。すると、二系統のうち一系統のマイコンが故障した場合、残りの一系統のマイコンで制御を継続することは可能だとしても、二系統駆動から一系統駆動への切替時における出力トルクの急変等、動作の不連続性が問題となる場合がある。例えば電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータの駆動システムでは、運転者に違和感を与えるおそれがある。
　それに対し第１実施形態では、二系統のうちいずれか一方のマイコンが故障したとき、故障した系統の切替回路群において外成駆動信号を選択することにより、両系統のインバータ６１、６２によるモータ駆動を適切に継続することができる。よって、特に電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータの駆動システムでは、出力トルクの急変等を回避し、運転者に違和感を与えることを防止することができる。
　なお、図５（ｆ）に示すように、第１駆動信号Ｄｒ１と第２駆動信号Ｄｒ２とのパルス幅や位相が一致しない場合がある。その場合、厳密には、第１駆動信号Ｄｒ１から第２駆動信号Ｄｒ２への切替時に、意図しないパルスが発生するというような不連続が生じる。
　しかし現実には、パルス幅や位相が、電流フィードバック制御に基づく信号とは多少異なっていても、操舵アシストのためのモータ８０の駆動は可能である。また、切替時におけるパルスの不連続性は、二系統駆動から一系統駆動への移行に伴う出力トルクの急変に比べれば軽微なものに過ぎない。したがって、第１実施形態では、第１駆動信号Ｄｒ１と第２駆動信号Ｄｒ２との差異による軽微な影響を無視する。
　また、マイコンの異常時における制御切替に関し、二つのマイコンが相互に異常監視する周知技術では、制御切替の構成が複雑化し、切替にタイムラグが生じるという問題がある。
　これに対し第１実施形態では、マイコンの異常時にハイインピーダンス状態の信号を選択信号として出力するため、制御切替の構成が単純となり、速やかな切替が可能となる。
　（第２実施形態）
　第２実施形態について、図６、図７を参照して説明する。
　図６に示すように、第２実施形態のＥＣＵ１０２の構成要素は、第１実施形態のＥＣＵ１０１の構成要素と同様である。ただし、各マイコン２１、２２は、自系統の電流センサ７１、７２から自系統の相電流を取得するだけでなく、破線で示すように、他系統の電流センサ７１、７２からも他系統の相電流を取得する。
　各マイコン２１、２２は、自系統の相電流に基づいて自系統のインバータを駆動する駆動信号を生成すると共に、他系統の相電流に基づいて他系統のインバータを駆動する駆動信号を生成する。すなわち、第１マイコン２１は、第１駆動信号Ｄｒ１とは別に第２駆動信号Ｄｒ２を生成し、第２切替回路群４２に対し外成駆動信号として出力する。第２マイコン２２は、第２駆動信号Ｄｒ２とは別に第１駆動信号Ｄｒ１を生成し、第１切替回路群４１に対し外成駆動信号として出力する。
　第１切替回路群４１には、自系統の第１マイコン２１が内成した第１駆動信号Ｄｒ１、及び、他系統の第２マイコン２２により外成された第１駆動信号Ｄｒ１が入力される。
　第２切替回路群４２には、自系統の第２マイコン２２が内成した第２駆動信号Ｄｒ２、及び、他系統の第１マイコン２１により外成された第２駆動信号Ｄｒ２が入力される。
　第１切替回路群４１は、第１マイコン２１の正常時には、第１マイコン２１が内成した第１駆動信号Ｄｒ１を選択し、第１マイコン２１の異常時には、第２マイコン２２により外成された第１駆動信号Ｄｒ１を選択して、第１ドライバＩＣ５１に出力する。
　第２切替回路群４２は、第２マイコン２２の正常時には、第２マイコン２２が内成した第２駆動信号Ｄｒ２を選択し、第２マイコン２２の異常時には、第１マイコン２１により外成された第２駆動信号Ｄｒ２を選択して、第２ドライバ回路５２に出力する。
　図７は、第１実施形態の図５に対し（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）が異なる。図７（ｅ）には第２マイコン２２により外成された第１駆動信号Ｄｒ１を示す。
　図７（ｆ）に示すように、第１ドライバＩＣ５１は、第１インバータ６１に対し、時刻ｔｘまでは内成駆動信号である第１駆動信号Ｄｒ１を出力し、時刻ｔｘ以後は外成駆動信号である第１駆動信号Ｄｒ１を出力する。
　第２実施形態のＥＣＵ１０２は、第１実施形態と同様の効果を奏する。また、切替前後の駆動信号が同一であるため、厳密な意味での連続性を確保することができる。さらに、切替後には、本来の電流フィードバック制御に基づく信号に基づいて、より適切な制御を継続することができる。
　（第３実施形態）
　第３実施形態について、図８を参照して説明する。
　第３実施形態のＥＣＵ１０３は、第１、第２実施形態の構成に加え、「バックアップ用マイコン」としての第３マイコン２３、及び、第３マイコン２３を監視する第３監視回路３３をさらに備える。上述の通り、第３マイコン２３は、第１系統及び第２系統に対し、「自系統のマイコン以外のマイコン」として機能する。
　第３マイコン２３は、各系統の電流センサ７１、７２から相電流を取得し、第１インバータ６１及び第２インバータ６２をいずれも駆動可能なバックアップ駆動信号Ｄｒ３を生成する。そして、第３マイコン２３は、第１切替回路群４１及び第２切替回路群４２に対し、バックアップ駆動信号Ｄｒ３を外成駆動信号として出力する。図８では、第３マイコン２３が取得する相電流、及びバックアップ駆動信号Ｄｒ３を二点鎖線で示す。
　バックアップ駆動信号Ｄｒ３は、第１駆動信号Ｄｒ１又は第２駆動信号Ｄｒ２と同一の信号としてもよく、或いは、例えば両系統の相電流の平均値に基づいて演算した中間的な駆動信号としてもよい。また、第３マイコン２３は、第１駆動信号Ｄｒ１及び第２駆動信号Ｄｒ２を二重に生成し、第１切替回路群４１に第１駆動信号Ｄｒ１を出力すると共に、第２切替回路群４２に第２駆動信号Ｄｒ２を出力してもよい。
　第１切替回路群４１は、第１マイコン２１の正常時には、第１マイコン２１が内成した第１駆動信号Ｄｒ１を選択し、第１マイコン２１の異常時には、第３マイコン２３により外成されたバックアップ駆動信号Ｄｒ３を選択して、第１ドライバＩＣ５１に出力する。
　第２切替回路群４２は、第２マイコン２２の正常時には、第２マイコン２２が内成した第２駆動信号Ｄｒ２を選択し、第２マイコン２２の異常時には、第３マイコン２３により外成されたバックアップ駆動信号Ｄｒ３を選択して、第２ドライバ回路５２に出力する。
　第３実施形態のＥＣＵ１０３は、バックアップ駆動信号Ｄｒ３の仕様に応じて、第１実施形態又は第２実施形態と同様の効果を奏する。また、第３実施形態では、第１マイコン２１又は第２マイコン２２の両方が故障した場合にも、二系統のインバータ６１、６２を制御し、巻線組８０１、８０２への通電を継続することができる。
　（その他の実施形態）
　（ａ）上記実施形態の制御対象であるモータ８０は、二組の巻線組８０１、８０２が共通のステータに互いに電気角３０ｄｅｇずらして配置される多重巻線モータである。その他の実施形態で制御対象とされるモータは、二組以上の巻線組が同位相で配置されるものでもよい。また、二組以上の巻線組が共通のステータに配置される構成に限らず、例えば各巻線組が別々に巻回された複数のステータを有し協働してトルクを出力するモータに適用されてもよい。
　また、交流モータに限らず、構成上可能であれば、ブラシ付き直流モータに適用されてもよい。その場合、「電力変換器」としてＨブリッジ回路を用いてもよい。
　（ｂ）本開示の一側面では、モータ制御装置が「少なくとも二系統について」第１及び第２の各構成要素を備えることを特定しているにすぎない。つまり、モータ制御装置は、第３、第４等の各構成要素をさらに備えてもよい。例えば三組の巻線組への通電を制御する三系統の構成を備えるモータ制御装置において、各系統の切替回路群には以下のように、自系統のマイコンによる内成駆動信号、及び、一つ次の系統のマイコンによる外成駆動信号が入力されるようにしてもよい。
　　第１切替回路群・・・第１駆動信号Ｄｒ１及び第２駆動信号Ｄｒ２
　　第２切替回路群・・・第２駆動信号Ｄｒ２及び第３駆動信号Ｄｒ３
　　第３切替回路群・・・第３駆動信号Ｄｒ３及び第１駆動信号Ｄｒ１
　（ｃ）本開示のモータ制御装置は、電動パワーステアリング装置用のモータに限らず、他のいかなる用途のモータに適用されてもよい。
　以上、本開示の実施形態を例示したが、実施形態は上述の実施形態に限定されるものではない。本開示の技術的思想は、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の実施形態として具現化できる。

Claims (6)

  1. 　複数の巻線組（８０１、８０２）を有するモータ（８０）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
    　特定の前記巻線組への通電を制御する一群の構成要素の単位を系統と定義し、ある構成要素にとってその構成要素が含まれる系統を自系統とし、他方の系統を他系統とすると、
    　複数系統のうち少なくとも二系統について、
    　複数のスイッチング素子（６１１－６１６、６２１－６２６）の動作により対応する前記巻線組に電力を供給する第１電力変換器（６１）及び第２電力変換器（６２）と、
    　正常時、少なくとも自系統の前記電力変換器を駆動する駆動信号を生成する第１マイコン（２１）及び第２マイコン（２２）と、
    　前記第１マイコン及び前記第２マイコンの異常を個別に監視する第１監視回路（３１）及び第２監視回路（３２）と、
    　前記第１マイコン及び前記第２マイコンと前記第１電力変換器及び前記第２電力変換器との間に設けられ、前記電力変換器の前記複数のスイッチング素子に対応する複数の切替回路（４１１－４１６、４２１－４２６）を含み、自系統の前記マイコンが生成した内成駆動信号、及び、自系統の前記マイコン以外のマイコンが生成した外成駆動信号が入力され、自系統の前記マイコンからの選択信号に従って前記内成駆動信号又は前記外成駆動信号の一方を選択し、自系統の前記電力変換器に出力する第１切替回路群（４１）及び第２切替回路群（４２）と、
    　を備え、
    　前記第１マイコン及び前記第２マイコンは、自系統の前記切替回路群に対し、
    　当該マイコンの正常時に前記内成駆動信号を選択するように前記選択信号を出力し、
    　自系統の前記監視回路により当該マイコンの異常が検出されたとき、前記外成駆動信号を選択するように前記選択信号を出力するモータ制御装置。
  2. 　前記第１切替回路群及び前記第２切替回路群を構成する複数の前記切替回路は、
    　前記選択信号として所定の電圧閾値を超える信号が入力されたときオンし、前記内成駆動信号が出力されるように動作する正スイッチ（４３）と、
    　前記選択信号として所定の電圧閾値未満であるハイインピーダンス状態の信号が入力されたときオンし、前記外成駆動信号が出力されるように動作する副スイッチ（４４）と、を有し、
    　前記第１マイコン及び前記第２マイコンは、
    　当該マイコンの正常時に前記正スイッチがオンするように前記選択信号を出力し、
    　自系統の前記監視回路により当該マイコンの異常が検出されたとき、前記副スイッチがオンするように前記選択信号を出力する請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 　前記第１マイコン及び前記第２マイコンは、
    　自系統の前記切替回路群に対して出力する前記内成駆動信号を、他系統の前記切替回路群に対し、前記外成駆動信号として共通に出力する請求項１または２に記載のモータ制御装置。
  4. 　前記第１マイコン及び前記第２マイコンは、
    　自系統の前記電力変換器を駆動する駆動信号とは別に、他系統の前記電力変換器を駆動する駆動信号を生成し、他系統の前記切替回路群に対し前記外成駆動信号として出力する請求項１または２に記載のモータ制御装置。
  5. 　前記第１電力変換器及び前記第２電力変換器をいずれも駆動可能なバックアップ駆動信号を生成するバックアップ用マイコン（２３）をさらに備え、
    　前記バックアップ用マイコンは、
    　前記第１切替回路群及び前記第２切替回路群に対し、前記バックアップ駆動信号を前記外成駆動信号として出力する請求項１または２に記載のモータ制御装置。
  6. 　車両の電動パワーステアリング装置（９０）に適用され、操舵アシストモータ（８０）の駆動を制御する請求項１～５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
     
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