WO2023068305A1 - 制御装置 - Google Patents

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WO2023068305A1
WO2023068305A1 PCT/JP2022/038963 JP2022038963W WO2023068305A1 WO 2023068305 A1 WO2023068305 A1 WO 2023068305A1 JP 2022038963 W JP2022038963 W JP 2022038963W WO 2023068305 A1 WO2023068305 A1 WO 2023068305A1
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WO
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circuit
power supply
internal power
inter
overvoltage
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Application number
PCT/JP2022/038963
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English (en)
French (fr)
Inventor
秀樹 株根
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/20—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/20—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electronic equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device.
  • An object of the present disclosure is to provide a control device capable of preventing fault propagation to other systems.
  • a control device of the present disclosure includes a plurality of control units, an inter-system communication circuit, an internal power supply circuit, and a protection circuit.
  • the control unit controls driving of the load. If the circuit configuration provided corresponding to each control unit is taken as a system, the inter-system communication circuit is connected to another system, which is a system corresponding to another control unit.
  • the internal power supply circuit is provided for each system and supplies power to the control section and the inter-system communication circuit.
  • the protection circuit can cut off the internal power supply line from the internal power supply circuit to the communication path between systems, or limit the power supply to the communication circuit between systems when an overvoltage error occurs that causes the output voltage from the internal power supply circuit to overvoltage. is. This makes it possible to prevent fault propagation to other systems.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the steering system according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram showing an ECU according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a protection circuit according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a protection circuit according to the first embodiment
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a protection circuit in the case of three systems according to the first embodiment
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a protection circuit in the case of a common ground according to the first embodiment
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an IC constituting an internal power supply circuit according to the first embodiment
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the steering system according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram showing an ECU according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a protection circuit according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a protection circuit according to the first embodiment
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a protection circuit in the case
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a fuse pattern according to the first embodiment
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing a protection circuit according to the second embodiment
  • FIG. 10 is a circuit diagram showing a protection circuit in the case of three systems according to the second embodiment
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a protection circuit in the case of a common ground according to the second embodiment
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing a protection circuit according to the third embodiment
  • FIG. 13 is a circuit diagram showing a protection circuit in the case of three systems according to the third embodiment
  • FIG. 14 is a circuit diagram showing a protection circuit in the case of a common ground according to the third embodiment
  • FIG. 15 is a circuit diagram showing a protection circuit according to the fourth embodiment
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing the output characteristics of the overcurrent limiter circuit according to the fourth embodiment
  • FIG. 17 is a circuit diagram showing a protection circuit in the case of three systems according to the fourth embodiment
  • FIG. 18 is a circuit diagram showing a protection circuit for a common ground according to the fourth embodiment.
  • FIGS. 1 to 8 A first embodiment is shown in FIGS. 1 to 8.
  • FIG. The ECU 10 as the control device of this embodiment is applied to, for example, an electric power steering device 8 for assisting the steering operation of a vehicle.
  • FIG. 1 shows the configuration of a steering system 90 including an electric power steering device 8.
  • the steering system 90 includes a steering wheel 91 that is a steering member, a steering shaft 92, a pinion gear 96, a rack shaft 97, wheels 98, an electric power steering device 8, and the like.
  • a steering wheel 91 is connected to a steering shaft 92 .
  • the steering shaft 92 is provided with a torque sensor 94 that detects steering torque.
  • the torque sensor 94 has a first sensor section 194 and a second sensor section 294, each of which has a dual sensor capable of detecting its own failure.
  • a pinion gear 96 is provided at the tip of the steering shaft 92 .
  • the pinion gear 96 meshes with the rack shaft 97 .
  • a pair of wheels 98 are connected to both ends of the rack shaft 97 via tie rods or the like.
  • the electric power steering device 8 includes a driving device 40, a reduction gear 89, and the like.
  • the driving device 40 includes a motor 80, an ECU 10, and the like.
  • a reduction gear 89 serving as a power transmission section reduces the speed of the rotation of the motor 80 and transmits it to the steering shaft 92 . That is, the electric power steering device 8 of the present embodiment is a so-called “column assist type", but it may be a so-called "rack assist type” that transmits the rotation of the motor 80 to the rack shaft 97, or the like.
  • the motor 80 outputs part or all of the torque required for steering, and is driven by being supplied with electric power from batteries 190 and 290 (see FIG. 2), which are power sources, to rotate the reduction gear 89 forward and backward. rotate.
  • the motor 80 is a three-phase brushless motor, but a motor other than the three-phase brushless motor may be used.
  • the motor 80 has two sets of motor windings (not shown).
  • the configuration related to energization control of one motor winding will be referred to as a first circuit section 100
  • the configuration related to energization control of the other motor winding will be referred to as a second circuit section 200.
  • FIG. Electronic components forming the first circuit section 100 and the second circuit section 200 are mounted on a substrate (not shown). All the electronic components may be mounted on one board, or may be mounted separately on a plurality of boards.
  • first circuit section 100 and the second circuit section 200 are configured in substantially the same manner, description of the detailed configuration of the second circuit section 200 is omitted as appropriate, and the first circuit section 100 is mainly described. to explain.
  • the combination of the first circuit unit 100 and the motor windings connected thereto is defined as a first system
  • the combination of the second circuit unit 200 and the motor windings connected thereto is defined as a second system.
  • the second system is to be the own system, the corresponding configuration may be replaced.
  • the first circuit unit 100 includes an inverter 120, a motor relay unit 123, an inverter driver circuit 125, a current detection unit 130, a rotation angle sensor 135, a voltage detection unit 136, a power supply relay 141, a reverse connection protection relay 142, a relay driver circuit 145, and communication. It has a driver circuit 147, a microcomputer 150, an integrated circuit section 151, an internal power supply circuit 155, a protection circuit 160, and the like.
  • the first battery 190 is a 48V power supply, for example, and supplies power to the first circuit section 100 via the PIG terminal 191 .
  • the power of the first battery 190 is stepped down to, for example, 12 V by the step-down circuit 193 and supplied to the first circuit section 100 via the IG terminal 192 .
  • the configuration related to step-up/step-down can be appropriately designed.
  • the first circuit section 100 is connected to the first sensor section 194 of the torque sensor 94 via the torque sensor terminal 195 and is connected to a vehicle communication network (not shown) via the communication terminal 196 .
  • the vehicle communication network is connected to the microcomputer 150 via the communication driver circuit 147 so that various information can be transmitted and received.
  • the vehicle communication network of this embodiment exemplifies CAN (Controller Area Network), but standards other than CAN such as CAN-FD (CAN with Flexible Data rate) and FlexRay may be used.
  • the first circuit section 100 is connected to the ground G1 via the ground terminal 198 .
  • the second battery 290 is, for example, a 48V power supply, and supplies power to the second circuit section 200 via the PIG terminal 291 . Also, the power of the second battery 290 is stepped down to, for example, 12 V by the step-down circuit 293 and supplied to the second circuit section 200 via the IG terminal 292 .
  • the second circuit section 200 is also connected to the second sensor section 294 of the torque sensor 94 via a torque sensor terminal 295 and is connected to a vehicle communication network (not shown) via a communication terminal 296 .
  • the vehicle communication network to which the first circuit unit 100 is connected and the vehicle communication network to which the second circuit unit 200 is connected may be the same or different.
  • the second circuit section 200 is connected to the ground G2 via the ground terminal 298 . In this embodiment, the grounds G1 and G2 are separated between the first system and the second system.
  • the inverter 120 is a three-phase inverter that converts the power of the motor windings of the first system. Between the inverter 120 and the motor windings, a motor relay section 123 capable of switching connection/disconnection between the inverter 120 and the motor windings is provided. Inverter driver circuit 125 outputs drive signals for turning on/off switching elements (not shown) forming inverter 120 and motor relay unit 123 and reverse connection protection relay 142 . Capacitor 127 is connected in parallel with inverter 120 and smoothes the power supplied to inverter 120 by storing electric charge.
  • the current detection unit 130 is, for example, a shunt resistor or the like provided in each phase, and detects the current flowing through each phase of the motor windings. The detected value is output to the microcomputer 150 via the integrated circuit section 151 .
  • the integrated circuit section 151 is described as "ASIC”.
  • a rotation angle sensor 135 detects the rotation of the motor 80 and outputs the detected value to the microcomputer 150 .
  • the voltage detection unit 136 detects the voltage of the power supply line Lp1 connected to the PIG terminal 191 and outputs the detected value to the microcomputer 150.
  • a choke coil 137 and a capacitor 138 forming a filter circuit are connected to power supply line Lp1.
  • the ground line Lg1 is provided with a disconnection detector 139 that detects ground disconnection.
  • a power supply relay 141 and a reverse connection protection relay 142 are provided on the power supply line Lp1.
  • the relays 141 and 142 are composed of elements having parasitic diodes such as MOSFETs, it is desirable to connect the two elements in series so that the directions of the parasitic diodes are opposite to each other. This can prevent reverse current from flowing if the battery 190 is accidentally connected in the opposite direction.
  • the relays 141 and 142 may be mechanical relays.
  • a relay driver circuit 145 outputs a drive signal for turning on/off the power relay 141 .
  • the microcomputers 150 and 250 perform various control calculations related to drive control of the motor 80, and are provided so as to be able to transmit and receive information to each other.
  • Power is supplied to the microcomputer 150 from an internal power supply circuit 155 .
  • a capacitor 156 is connected to the internal power supply circuit 155 (see FIG. 4). Capacitor 156 stabilizes the output voltage of internal power supply circuit 155 .
  • inter-system communication line If an overvoltage is applied to other systems that are normal via Lc, there is a possibility that a fault will propagate.
  • an insulating communication buffer such as a photocoupler may be used for inter-system communication. If the isolation communication buffer is a large device, it occupies a relatively large footprint on the substrate.
  • a protection circuit 160 is provided for the internal power supply circuit 155 . Details of the protection circuits 160, 260 are shown in FIGS. In Fig. 3, etc., the SCI (Serial Communication Interface) and SPI (Serial Peripheral Interface) built into the microcomputer, general-purpose port signals, other IC monitor signals, CAN and LIN transceivers, and branching from sensor I/F, etc. are collectively referred to as inter-system communication circuits 152 and 252 . Also, from FIG. 4 onward, the configuration for one system is mainly described.
  • the protection circuit 160 has a fusing portion 161 and a Zener diode 162.
  • Fusing section 161 is provided in internal power supply line Li1 that connects internal power supply circuit 155 and inter-system communication circuit 152 .
  • the Zener diode 162 has a cathode side connected to the internal power supply line Li1 and an anode side connected to the other system ground G2 via a diode 163 .
  • Diode 163 is provided between Zener diode 162 and ground G2. The provision of the diode 163 prevents current from flowing into the first system when the ground G2 floats.
  • the protection circuit 260 has a fusing portion 261 and a Zener diode 262 .
  • Fusing section 261 is provided in internal power supply line Li ⁇ b>2 that connects internal power supply circuit 255 and inter-system communication circuit 252 .
  • the Zener diode 262 is connected to the internal power supply line Li2 on the cathode side and to the ground G1, which is the other system ground, via the diode 263 on the anode side.
  • Diode 263 is provided between Zener diode 262 and ground G1. The provision of the diode 263 prevents current from flowing into the second system when the ground G1 floats.
  • a Zener diode 162 and a diode 163 are provided for each system, and the grounds G2 and G3 of the other systems are provided. to each.
  • the diode 163 provided on the ground side of the Zener diode 162 can be omitted.
  • the protection circuit 160 will be mainly described below.
  • the internal power supply line Li1 becomes overvoltage due to an abnormality in the internal power supply circuit 155
  • the voltage of the internal power supply line Li1 becomes higher than the Zener voltage of the Zener diode 162
  • a large current flows and the fusing portion 161 is blown.
  • the protection circuit 160 is configured so that the fusing part 161 fuses before the Zener diode 162 becomes an open failure. That is, the fusing portion 161 and the Zener diode 162 are configured so that If ⁇ Iz, where If is the fusing current of the fusing portion 161 and Iz is the Zener breaking current.
  • Zener diode 162 of protection circuit 160 it is preferable to use one with a metal clip connection structure that is less prone to open failures.
  • a substrate-mounted fuse such as a rectangular chip current fuse or a mold-mounted current fuse is used.
  • a chip resistor with a low resistance (for example, several ⁇ ) and a low rated current may be used as the fusing part 161 .
  • the IC 55 constituting the internal power supply circuit 155 has a die 551, an output terminal 552 connected to the inter-system communication circuit 152, and a bonding wire 553 connecting the die 551 and the output terminal 552.
  • the bonding wire 553 may function as a fusing portion by configuring the bonding wire 553 so that the disconnection current of the bonding wire 553 is smaller than the disconnection current of the Zener diode 162 .
  • the system should be designed so that dependent failures such as overheating and other system failures do not occur before the bonding wire 553 is cut.
  • a fuse pattern Pf which is a pattern that is locally thin compared to other portions, may be formed in a portion that becomes the current path P. may have a function as a fusing part. In this case, it is necessary to design such that other wirings are not provided in the upper and lower layer regions where the fuse pattern Pf is to be formed.
  • portions where no pattern is formed are indicated by satin finish.
  • the protection circuit 160 is configured by connecting the fusing part 161 and the Zener diode 162 in series between the internal power supply circuit 155 and the ground G2 of the other system.
  • the fusing portion 161 is fused so that the overvoltage is not applied to the other system via the inter-system communication line Lc.
  • the ECU 10 includes a plurality of microcomputers 150, 250, inter-system communication circuits 152, 252, internal power supply circuits 155, 255, and protection circuits 160, 260.
  • Microcomputers 150 and 250 control driving of the motor 80 .
  • the circuit configurations corresponding to the respective microcomputers 150 and 250 are regarded as a system.
  • Inter-system communication circuit 152 is connected to another system, which is a system corresponding to another microcomputer 250 .
  • the internal power supply circuit 155 is provided for each system and supplies power to the microcomputer 150 and the inter-system communication circuit 152 .
  • the protection circuit 160 cuts off the internal power supply line Li1 from the internal power supply circuit 155 to the inter-system communication circuit 152 or cuts off the internal power supply line Li1 from the internal power supply circuit 155 to the inter-system communication circuit 152 when an overvoltage abnormality occurs in which the internal power supply voltage Vmi, which is the output voltage from the internal power supply circuit 155, is overvoltage. , power supply to the inter-system communication circuit 152 can be limited.
  • the protection circuits 160 and 260 are connected to the grounds of other systems. As a result, it is possible to appropriately prevent an overvoltage due to an abnormality in the internal power supply circuits 155 and 255 from being applied to the other system side.
  • the protection circuit 160 of the present embodiment has a fusing portion 161 provided in the internal power supply line Li1, and a Zener diode 162 provided in the wiring connecting the inter-system communication circuit 152 side of the fusing portion 161 to the ground. , when an overvoltage abnormality occurs in which the internal power supply voltage Vmi becomes an overvoltage, the fusing part 161 is fused to cut off the internal power supply line Li1. As a result, it is possible to appropriately prevent an overvoltage due to an abnormality in the internal power supply circuits 155 and 255 from being applied to the other system side.
  • the fusing parts 161 and 261 are chip-type current fuses mounted on the substrate, or chip resistors that blow at a voltage lower than that of the Zener diode. As a result, the protection circuits 160 and 260 can be configured with relatively small components.
  • the fusing part 161 may be a bonding wire 553 that is connected to an output terminal 552 that is connected to the inter-system communication circuit 152 inside the IC 55 that constitutes the internal power supply circuit 155 .
  • the fusing portion 161 can be configured without increasing the number of parts.
  • the fusing part 161 is formed as a fuse pattern Pf that is locally thinner than other parts in the wiring pattern on the substrate that constitutes the current path P that connects the internal power supply circuit 155 and the inter-system communication circuit 152. good too.
  • the fusing portion 161 can be configured without increasing the number of parts.
  • FIGS. 9-11 A second embodiment is shown in FIGS. 9-11. Since the following embodiments differ from the above-described embodiments mainly in the protection circuit, the first system will be described as an example focusing on this point.
  • the protection circuit 62 has switching elements 621-623, a Zener diode 624, and resistors 625-627.
  • the switching elements 621 and 622 are P-channel MOSFETs, and are connected so that their sources are on the internal power supply circuit 155 side.
  • the switching element 621 has a drain connected to the inter-system communication circuit 152 side, and a gate connected between the switching element 622 and the resistor 625 .
  • the switching element 622 has a drain connected to ground G1 via a resistor 625 and a gate connected to the drain of the switching element 623 .
  • the switching element 623 is an N-channel MOSFET, and has a source connected to the ground G2, which is the other system ground, and a drain connected to the gate of the switching element 622 . Wiring that connects the drain of the switching element 623 and the gate of the switching element 622 . It is connected to the internal power supply line Li1 via a resistor 626.
  • the gate of switching element 623 is connected to the anode side of Zener diode 624 .
  • Zener diode 624 has a cathode side connected to internal power supply line Li1 and an anode side connected to ground G2 via resistor 627 .
  • a switching element 623, a Zener diode 624 and a resistor 627 are provided for each system and connected to the ground of each system.
  • the source of the switching element 623 and the anode side of the Zener diode 624 are connected to the common ground.
  • the protection circuit 62 has a switching element 621 provided on the internal power supply line Li1, and a Zener diode 624 connected to the internal power supply line Li1 and the ground.
  • the switching element 621 is turned on when the internal power supply voltage Vmi is normal, and is turned off by current flowing to the Zener diode 624 side when the internal power supply voltage Vmi is overvoltage.
  • internal power supply line Li1 can be cut off appropriately.
  • the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
  • FIGS. 12-14 A third embodiment is shown in FIGS. 12-14.
  • the protection circuit 63 has an overvoltage detection circuit 631 , an overvoltage threshold generation circuit 632 and a cutoff relay 635 .
  • the overvoltage detection circuit 631 compares the internal power supply voltage Vmi, which is the voltage of the internal power supply line Li1, with the comparison voltage Vref generated by the overvoltage threshold generation circuit 632. If the internal power supply voltage Vmi is greater than the comparison voltage Vref, Turn off the cut-off relay 635 .
  • the cut-off relay 635 of this embodiment is a semiconductor relay, but may be a mechanical relay.
  • the overvoltage threshold generation circuit 632 is a circuit that generates an overvoltage threshold based on the ground G2, which is the ground of another system, and generates an arbitrary voltage using, for example, a circuit using a Zener diode or a bandgap voltage amplifier. A circuit is used to generate a value that does not exceed the circuit withstand voltage of the other system as the comparison voltage Vref.
  • the overvoltage threshold generation circuit 632 is provided for each system and connected to the ground of each system.
  • a diode 633 is provided for each system. By providing the diode 633 , the lowest value among the comparison voltages Vref generated by the overvoltage threshold generation circuit 632 of each system is output to the overvoltage detection circuit 631 . This prevents circuit breakage between systems.
  • the overvoltage threshold generation circuit 632 is connected to the common ground.
  • the cutoff relay 635 When the internal power supply voltage Vmi exceeds the comparison voltage Vref, the cutoff relay 635 is turned off. can be prevented from being applied to other systems via
  • the protection circuit 63 has an overvoltage detection circuit 631 that monitors the internal power supply voltage Vmi, and a cutoff relay 635 that is provided on the internal power supply line Li1 and turns off when an overvoltage of the internal power supply voltage Vmi is detected.
  • an overvoltage detection circuit 631 that monitors the internal power supply voltage Vmi
  • a cutoff relay 635 that is provided on the internal power supply line Li1 and turns off when an overvoltage of the internal power supply voltage Vmi is detected.
  • protection circuit 64 has overcurrent limiter circuit 641 and Zener diode 642 .
  • the overcurrent limiter circuit 641 detects the current in the output line by means of a current mirror circuit or current detection element (for example, Hall IC or shunt resistor) of the output element and limits the output circuit.
  • the overcurrent limiter circuit 641 may be incorporated in the internal power supply circuit 155 as long as it maintains its independence.
  • the Zener diode 642 is provided between the overcurrent limiter circuit 641 and the ground G2, which is the other system ground. By providing the Zener diode 642, it is possible to prevent chain breakdown of other systems due to overvoltage.
  • the output current limit value Ilim of the overcurrent limiter circuit 641 is larger than the maximum value Imax of the total current consumption of the circuit to which power is supplied from the internal power supply circuit 155, and the Zener diode 642 does not open breakdown and affects other systems. It is set to a value that does not cause overheating.
  • a Zener diode 642 is provided for each system and connected to the ground of each system. Moreover, as shown in FIG. 18, when the ground is common to a plurality of systems, the anode side of the Zener diode 642 is connected to the common ground.
  • the protection circuit 64 of this embodiment has an overcurrent limiter circuit 641 provided at the output of the internal power supply circuit 155, and can limit power supply to the inter-system communication circuit 152 when an overvoltage abnormality occurs. .
  • the voltage to inter-system communication circuit 152 can be appropriately limited.
  • the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
  • the ECU 10 is the "control device”
  • the motor 80 is the “load”
  • the microcomputers 150 and 250 are the “control unit”
  • the switching element 621 is the “switching element”
  • the internal power supply voltage Vmi is the "output voltage from the internal power supply circuit”. ” corresponds to
  • the number of systems is two or three has been described. In other embodiments, the number of systems may be four or more.
  • the load is the motor. In other embodiments, the load may be a so-called motor-generator that has the functions of both a motor and a generator, or may be something other than a motor.
  • the control device is applied to an electric power steering device. In other embodiments, the control device may be applied to devices other than the electric power steering device.
  • the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by the computer program.
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Abstract

制御装置（１０）は、複数の制御部（１５０、２５０）と、系統間通信回路（１５２、２５２）と、内部電源回路（１５５、２５５）と、保護回路（１６０、２６０、６２～６４）と、を備える。制御部（１５０、２５０）は、負荷（８０）の駆動を制御する。それぞれの制御部（１５０、２５０）と対応して設けられる回路構成を系統とする。内部電源回路（１５５、２５５）は、系統ごとに設けられ、制御部（１５０、２５０）および系統間通信回路（１５２、２５２）に電力を供給する。保護回路（１６０、２６０、６２～６４）は、内部電源回路（１５５、２５５）からの出力電圧が過電圧となる過電圧異常が生じたとき、内部電源回路（１５５、２５５）から系統間通信回路（１５２、２５２）に至る内部電源ラインを遮断、または、系統間通信回路（１５２、２５２）への給電を制限可能である。

Description

制御装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２１年１０月２２日に出願された特許出願番号２０２１－１７３０８９号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、制御装置に関する。
　従来、冗長ドライブを備える電動パワーステアリングシステムが知られている。例えば特許文献１では、２つの駆動電子機器の間にガルバニック絶縁が存在している。
独国特許出願公開第１０２０１５１０４８５０号明細書
　複数系統の制御回路において、マイコン等に電力を供給する内部電源の電圧が上昇する故障が発生した場合、通信線の電圧上昇により、正常な制御回路を破壊する虞がある。この対策として、系統間通信にフォトカプラ等の絶縁通信バッファを設けることが考えられるが、絶縁通信バッファは比較的大型の素子であるため、基板上に比較的大きな実装面積を確保する必要がある。本開示の目的は、他系統への故障伝播を防止可能な制御装置を提供することにある。
　本開示の制御装置は、複数の制御部と、系統間通信回路と、内部電源回路と、保護回路と、を備える。制御部は、負荷の駆動を制御する。それぞれの制御部と対応して設けられる回路構成を系統とすると、系統間通信回路は、他の制御部と対応する系統である他系統と接続される。内部電源回路は、系統ごとに設けられ、制御部および系統間通信回路に電力を供給する。保護回路は、内部電源回路からの出力電圧が過電圧となる過電圧異常が生じたとき、内部電源回路から系統間通信経路に至る内部電源ラインを遮断、または、系統間通信回路への給電を制限可能である。これにより、他系統への故障伝播を防ぐことができる。
　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態によるステアリングシステムの概略構成図であり、 図２は、第１実施形態によるＥＣＵを示すブロック図であり、 図３は、第１実施形態による保護回路を示す回路図であり、 図４は、第１実施形態による保護回路を示す回路図であり、 図５は、第１実施形態による３系統の場合の保護回路を示す回路図であり、 図６は、第１実施形態によるグランド共通の場合の保護回路を示す回路図であり、 図７は、第１実施形態による内部電源回路を構成するＩＣを示す模式図であり、 図８は、第１実施形態によるヒューズパターンを示す模式図であり、 図９は、第２実施形態による保護回路を示す回路図であり、 図１０は、第２実施形態による３系統の場合の保護回路を示す回路図であり、 図１１は、第２実施形態によるグランド共通の場合の保護回路を示す回路図であり、 図１２は、第３実施形態による保護回路を示す回路図であり、 図１３は、第３実施形態による３系統の場合の保護回路を示す回路図であり、 図１４は、第３実施形態によるグランド共通の場合の保護回路を示す回路図であり、 図１５は、第４実施形態による保護回路を示す回路図であり、 図１６は、第４実施形態による過電流リミッタ回路の出力特性を示す説明図であり、 図１７は、第４実施形態による３系統の場合の保護回路を示す回路図であり、 図１８は、第４実施形態によるグランド共通の場合の保護回路を示す回路図である。
　以下、本開示による制御を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、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。
　　　（第１実施形態）
　第１実施形態を図１～図８に示す。本実施形態の制御装置としてのＥＣＵ１０は、例えば車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置８に適用される。図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム９０の構成を示す。ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール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、および、電動パワーステアリング装置８等を備える。
　ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、操舵トルクを検出するトルクセンサ９４が設けられる。トルクセンサ９４は、第１センサ部１９４および第２センサ部２９４を有しており、各々自身の故障検出ができるセンサが二重化されている。ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。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が連結される。
　運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール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によってラック軸９７の直線運動に変換される。一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。
　電動パワーステアリング装置８は、駆動装置４０、および、減速ギア８９等を備える。駆動装置４０は、モータ８０、および、ＥＣＵ１０等を備える。動力伝達部である減速ギア８９は、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、所謂「コラムアシストタイプ」であるが、モータ８０の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」等としてもよい。
　モータ８０は、操舵に要するトルクの一部または全部を出力するものであって、電源であるバッテリ１９０、２９０（図２参照）から電力が供給されることにより駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。モータ８０は、３相ブラシレスモータであるが、３相ブラシレスモータ以外のものを用いてもよい。
　図２に示すように、モータ８０は、図示しない２組のモータ巻線を有する。以下、一方のモータ巻線の通電制御に係る構成を第１回路部１００、他方のモータ巻線の通電制御に係る構成を第２回路部２００とする。第１回路部１００および第２回路部２００を構成する電子部品は、図示しない基板に実装される。１枚の基板に全ての電子部品が実装されていてもよいし、複数枚の基板に分けて実装されていてもよい。
　本実施形態では、第１回路部１００と第２回路部２００とが略同様に構成されているため、第２回路部２００に係る詳細構成の記載を適宜省略し、第１回路部１００を中心に説明する。また、第１回路部１００とこれに接続されるモータ巻線の組み合わせを第１系統、第２回路部２００とこれに接続されるモータ巻線の組み合わせを第２系統とし、主に第１系統を自系統、第２系統を他系統として説明する。また、第２系統を自系統とする場合には、対応する構成を読み替えればよい。
　第１回路部１００は、インバータ１２０、モータリレー部１２３、インバータドライバ回路１２５、電流検出部１３０、回転角センサ１３５、電圧検出部１３６、電源リレー１４１、逆接保護リレー１４２、リレードライバ回路１４５、通信ドライバ回路１４７、マイコン１５０、集積回路部１５１、内部電源回路１５５、および、保護回路１６０等を有する。
　第１回路部１００には、第１バッテリ１９０から電力が供給される。本実施形態では、第１バッテリ１９０は例えば４８Ｖ電源であって、ＰＩＧ端子１９１を経由して第１回路部１００に電力を供給する。また、第１バッテリ１９０の電力は、降圧回路１９３にて例えば１２Ｖに降圧され、ＩＧ端子１９２を経由して第１回路部１００に電力を供給する。第１バッテリ１９０の電圧や第１回路部１００にて要求される電圧に応じ、昇降圧に係る構成は適宜設計可能である。
　また、第１回路部１００は、トルクセンサ端子１９５を経由してトルクセンサ９４の第１センサ部１９４と接続され、通信端子１９６を経由して図示しない車両通信網と接続される。車両通信網は、通信ドライバ回路１４７を経由してマイコン１５０と各種情報を送受信可能に接続されている。本実施形態の車両通信網はＣＡＮ（Controller Area Network）を例示しているが、ＣＡＮ－ＦＤ（ＣＡＮ with Flexible Data rate）やＦｌｅｘＲａｙ等、ＣＡＮ以外の規格のものを用いてもよい。第１回路部１００は、グランド端子１９８を経由してグランドＧ１と接続される。
　第２回路部２００には、第２バッテリ２９０から電力が供給される。本実施形態では、第２バッテリ２９０は例えば４８Ｖ電源であって、ＰＩＧ端子２９１を経由して第２回路部２００に電力を供給する。また、第２バッテリ２９０の電力は、降圧回路２９３にて例えば１２Ｖに降圧され、ＩＧ端子２９２を経由して第２回路部２００に電力を供給する。また、第２回路部２００は、トルクセンサ端子２９５を経由してトルクセンサ９４の第２センサ部２９４と接続され、通信端子２９６を経由して図示しない車両通信網と接続される。第１回路部１００が接続される車両通信網と、第２回路部２００が接続される車両通信網とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。第２回路部２００は、グランド端子２９８を経由してグランドＧ２と接続される。本実施形態では、第１系統と第２系統とでグランドＧ１、Ｇ２が分離されている。
　インバータ１２０は、第１系統のモータ巻線の電力を変換する３相インバータである。インバータ１２０とモータ巻線との間には、インバータ１２０とモータ巻線との断接を切替可能なモータリレー部１２３が設けられる。インバータドライバ回路１２５は、インバータ１２０およびモータリレー部１２３を構成する図示しないスイッチング素子、および、逆接保護リレー１４２のオンオフに係る駆動信号を出力する。コンデンサ１２７は、インバータ１２０と並列に接続され、電荷を蓄えることでインバータ１２０へ供給される電力を平滑化する。
　電流検出部１３０は、例えば各相に設けられるシャント抵抗等であって、モータ巻線の各相に通電される電流を検出する。検出値は、集積回路部１５１を経由して、マイコン１５０に出力される。図２では、集積回路部１５１を「ＡＳＩＣ」と記載した。回転角センサ１３５は、モータ８０の回転を検出し、検出値をマイコン１５０に出力する。
　電圧検出部１３６は、ＰＩＧ端子１９１と接続される電源ラインＬｐ１の電圧を検出し、検出値をマイコン１５０に出力する。電源ラインＬｐ１には、フィルタ回路を構成するチョークコイル１３７およびコンデンサ１３８が接続される。グランドラインＬｇ１には、グランド断線を検出する断線検出部１３９が設けられる。
　電源ラインＬｐ１には、電源リレー１４１および逆接保護リレー１４２が設けられている。リレー１４１、１４２を、ＭＯＳＦＥＴのように寄生ダイオードを有する素子で構成する場合、寄生ダイオードの向きが逆向きとなるように２つの素子を直列に接続することが望ましい。これにより、バッテリ１９０が誤って逆向きに接続された場合に、逆向きの電流が流れるのを防ぐことができる。リレー１４１、１４２は、メカリレーであってもよい。リレードライバ回路１４５は、電源リレー１４１のオンオフに係る駆動信号を出力する。
　マイコン１５０、２５０は、モータ８０の駆動制御に係る各種制御演算を行うものであって、相互に情報を送受信可能に設けられている。マイコン１５０には、内部電源回路１５５から電力が供給される。内部電源回路１５５には、コンデンサ１５６が接続されている（図４参照）。コンデンサ１５６は、内部電源回路１５５の出力電圧を安定化させる。
　ここで、マイコン１５０や系統間通信に係る部品に電力を供給する内部電源回路１５５の出力電圧（以下、「内部電源電圧Ｖｍｉ」とする。）が上昇する故障が生じた場合、系統間通信ラインＬｃを経由して正常である他系統にも過電圧が印加されることで故障伝播が生じる虞がある。この対策として、例えば系統間通信にフォトカプラ等の絶縁通信バッファを用いることがある。絶縁通信バッファが大型の素子である場合、基板上にて比較的大きな実装面積を占有する。
　そこで本実施形態では、内部電源回路１５５に対し、保護回路１６０を設けている。保護回路１６０、２６０の詳細を図３および図４に示す。図３等では、マイコン内蔵のＳＣＩ（Serial Communication Interface）やＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）、汎用ポート信号、その他ＩＣのモニタ信号、ＣＡＮやＬＩＮのトランシーバ、およびセンサＩ／Ｆからの分岐等、系統間を繋ぐ信号のインターフェース回路を、まとめて系統間通信回路１５２、２５２とする。また、図４以降では、１系統分の構成を主に記載した。
　図３および図４に示すように、保護回路１６０は、溶断部１６１、および、ツェナーダイオード１６２を有する。溶断部１６１は、内部電源回路１５５と系統間通信回路１５２とを接続する内部電源ラインＬｉ１に設けられる。ツェナーダイオード１６２は、カソード側が内部電源ラインＬｉ１、アノード側がダイオード１６３を経由して他系統グランドであるグランドＧ２に接続される。ダイオード１６３は、ツェナーダイオード１６２とグランドＧ２との間に設けられる。ダイオード１６３を設けることで、グランドＧ２が浮いた場合における第１系統への電流の回り込みを防止する。
　保護回路２６０は、溶断部２６１、および、ツェナーダイオード２６２を有する。溶断部２６１は、内部電源回路２５５と系統間通信回路２５２とを接続する内部電源ラインＬｉ２に設けられる。ツェナーダイオード２６２は、カソード側が内部電源ラインＬｉ２、アノード側がダイオード２６３を経由して他系統グランドであるグランドＧ１に接続される。ダイオード２６３は、ツェナーダイオード２６２とグランドＧ１との間に設けられる。ダイオード２６３を設けることで、グランドＧ１が浮いた場合における第２系統への電流の回り込みを防止する。
　また図５に示すように、３系統以上であって、系統毎にグランドＧ１、Ｇ２、Ｇ３が分離されている場合、ツェナーダイオード１６２およびダイオード１６３を系統ごとに設け、他系統のグランドＧ２、Ｇ３にそれぞれ接続する。さらにまた、図６に示すように、各系統でグランドが共通である場合、ツェナーダイオード１６２のグランド側に設けられるダイオード１６３を省略可能である。
　以下、保護回路１６０を中心に説明する。内部電源回路１５５の異常により内部電源ラインＬｉ１が過電圧となった場合、内部電源ラインＬｉ１の電圧がツェナーダイオード１６２のツェナー電圧より高くなると、大電流が流れることで、溶断部１６１が溶断される。これにより、内部電源回路１５５の異常による高電圧が他系統である第２系統に印加されるのを防ぐことができる。
　保護回路１６０は、ツェナーダイオード１６２がオープン故障となる前に、溶断部１６１が溶断するように構成する。すなわち、溶断部１６１の溶断電流をＩｆ、ツェナー断線電流をＩｚとしたとき、Ｉｆ＜Ｉｚとなるように、溶断部１６１およびツェナーダイオード１６２を構成する。
　一般に、ツェナーダイオードのベアチップは過電圧がかかり過負荷となると、カソード－アノード間がショート破壊となる。このとき、ショート後の電流が大きいと、ボンディングが切れることで、オープン故障となる虞がある。そのため、保護回路１６０のツェナーダイオード１６２として、オープン故障しにくい金属クリップ接続構造のものを用いることが好ましい。
　本実施形態では、溶断部１６１として、例えば角型チップ電流ヒューズ、モールド実装型電流ヒューズ等の基板実装型のヒューズを用いる。また、溶断部１６１として、低抵抗（例えば数Ω）で低定格電流のチップ抵抗を用いてもよい。
　図７に示すように、内部電源回路１５５を構成するＩＣ５５は、ダイ５５１、系統間通信回路１５２と接続される出力端子５５２、および、ダイ５５１と出力端子５５２とを接続するボンディングワイヤ５５３を有する。ここで、ボンディングワイヤ５５３の断線電流が、ツェナーダイオード１６２の断線電流よりも小さくように構成することで、ボンディングワイヤ５５３に溶断部としての機能を持たせてもよい。この場合、ボンディングワイヤ５５３が切れる前に、過熱や他系統故障等の従属故障が発生しないように設計する。
　また図８に示すように、内部電源ラインＬｉ１を構成する基板の配線パターンにおいて、電流経路Ｐとなる箇所に、他の箇所と比較して局所的に細いパターンであるヒューズパターンＰｆを形成することで溶断部としての機能を持たせてもよい。この場合、ヒューズパターンＰｆを形成する箇所の上下層の領域には、他の配線を設けない等の設計が必要となる。図８では、パターンが形成されていない箇所を梨地で示した。
　本実施形態では、内部電源回路１５５と他系統のグランドＧ２との間に溶断部１６１およびツェナーダイオード１６２を直列に接続することで、保護回路１６０を構成し、内部電源回路１５５が過電圧となる異常が発生した場合に溶断部１６１を溶断することで、系統間通信ラインＬｃを経由して過電圧が他系統に印加されないように構成している。これにより、内部電源回路１５５に過電圧が生じた場合における系統間通信回路１５２を介した他系統への故障伝播を防ぐことができる。
　以上説明したように、ＥＣＵ１０は、複数のマイコン１５０、２５０と、系統間通信回路１５２、２５２と、内部電源回路１５５、２５５と、保護回路１６０、２６０と、を備える。マイコン１５０、２５０は、モータ８０の駆動を制御する。ここで、それぞれのマイコン１５０、２５０に対応する回路構成を系統とする。系統間通信回路１５２は、他のマイコン２５０と対応する系統である他系統と接続される。
　内部電源回路１５５は、系統ごとに設けられ、マイコン１５０および系統間通信回路１５２に電力を供給する。保護回路１６０は、内部電源回路１５５からの出力電圧である内部電源電圧Ｖｍｉが過電圧となる過電圧異常が生じたとき、内部電源回路１５５から系統間通信回路１５２に至る内部電源ラインＬｉ１を遮断、または、系統間通信回路１５２への給電を制限可能である。
　これにより、内部電源回路１５５、２５５の異常による過電圧が系統間通信回路１５２、２５２を経由して他系統側へ印加されることによる他系統への故障伝播を防ぐことができる。
　系統ごとにグランドが分離されている場合、保護回路１６０、２６０は、他系統のグランドと接続されている。これにより、内部電源回路１５５、２５５の異常による過電圧が他系統側に印加されるのを適切に防ぐことができる。
　本実施形態の保護回路１６０は、内部電源ラインＬｉ１に設けられる溶断部１６１、および、溶断部１６１の系統間通信回路１５２側とグランドとを接続する配線に設けられるツェナーダイオード１６２を有しており、内部電源電圧Ｖｍｉが過電圧となる過電圧異常が生じたとき、溶断部１６１が溶断することで内部電源ラインＬｉ１を遮断可能である。これにより、内部電源回路１５５、２５５の異常による過電圧が他系統側に印加されるのを適切に防ぐことができる。
　溶断部１６１、２６１は、基板に実装されるチップ型電流ヒューズ、または、ツェナーダイオードよりも低電圧で断線するチップ抵抗である。これにより、比較的小型の部品により保護回路１６０、２６０を構成することができる。
　また、溶断部１６１は、内部電源回路１５５を構成するＩＣ５５の内部において、系統間通信回路１５２と接続される出力端子５５２と接続されるボンディングワイヤ５５３としてもよい。これにより、部品点数を増やすことなく、溶断部１６１を構成することができる。
　また、溶断部１６１は、内部電源回路１５５と系統間通信回路１５２とを接続する電流経路Ｐを構成する基板上の配線パターンにおいて、他の箇所よりも局所的に細く形成されたヒューズパターンＰｆとしてもよい。これにより、部品点数を増やすことなく、溶断部１６１を構成することができる。
　　　（第２実施形態）
　第２実施形態を図９～図１１に示す。以下の実施形態では、主に保護回路が上記実施形態と異なっているので、この点を中心に第１系統を例に説明する。図９に示すように、保護回路６２は、スイッチング素子６２１～６２３、ツェナーダイオード６２４、および、抵抗６２５～６２７を有する。
　スイッチング素子６２１、６２２は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであって、ソースが内部電源回路１５５側となるように接続されている。スイッチング素子６２１のドレインは系統間通信回路１５２側となるように接続され、ゲートはスイッチング素子６２２と抵抗６２５との間に接続される。スイッチング素子６２２のドレインは抵抗６２５を経由してグランドＧ１に接続され、ゲートはスイッチング素子６２３のドレインと接続されている。
　スイッチング素子６２３は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであって、ソースが他系統グランドであるグランドＧ２に接続され、ドレインがスイッチング素子６２２のゲートに接続される。スイッチング素子６２３のドレインとスイッチング素子６２２のゲートとを接続する配線は。抵抗６２６を経由して内部電源ラインＬｉ１と接続される。スイッチング素子６２３のゲートは、ツェナーダイオード６２４のアノード側に接続される。ツェナーダイオード６２４は、カソード側が内部電源ラインＬｉ１に接続され、アノード側が抵抗６２７を経由してグランドＧ２に接続される。
　内部電源回路１５５が正常である場合、ツェナーダイオード６２４側には電流が流れないので、抵抗６２６を経由してスイッチング素子６２２、６２１にゲート電圧が印加され、スイッチング素子６２２、６２１がオンされる。これにより、スイッチング素子６２１を経由して内部電源回路１５５の電力が系統間通信回路１５２に供給される。
　内部電源回路１５５の異常により内部電源ラインＬｉ１が過電圧となった場合、内部電源電圧Ｖｍｉがツェナーダイオード６２４のツェナー電圧より高くなると、ツェナーダイオード６２４を経由してスイッチング素子６２３にゲート電圧が印加され、スイッチング素子６２３がオンされる。抵抗６２６を経由して内部電源ラインＬｉ１からの電流がスイッチング素子６２３側に流れると、スイッチング素子６２２のゲートに印加される電圧が低下し、スイッチング素子６２２、６２１がオフされる。これにより、内部電源回路１５５の過電圧が、系統間通信回路１５２を経由して他系統に印加されるのを防ぐことができる。
　図１０に示すように、３系統以上であって、系統毎にグランドが分離されている場合、スイッチング素子６２３、ツェナーダイオード６２４および抵抗６２７は系統ごとに設けられ、各系統のグランドに接続される。また、図１１に示すように、複数系統でグランドが共通である場合、スイッチング素子６２３のソース、および、ツェナーダイオード６２４のアノード側は、共通グランドに接続される。
　保護回路６２は、内部電源ラインＬｉ１に設けられるスイッチング素子６２１、および、内部電源ラインＬｉ１およびグランドに接続されるツェナーダイオード６２４を有する。スイッチング素子６２１は、内部電源電圧Ｖｍｉが正常である場合にオンされ、内部電源電圧Ｖｍｉが過電圧である場合、ツェナーダイオード６２４側へ電流が流れることでオフされる。これにより、内部電源電圧Ｖｍｉの過電圧が生じた場合、内部電源ラインＬｉ１を適切に遮断することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。
　　　（第３実施形態）
　第３実施形態を図１２～図１４に示す。図１２に示すように、保護回路６３は、過電圧検出回路６３１、過電圧閾値生成回路６３２、および、遮断リレー６３５を有する。過電圧検出回路６３１は、内部電源ラインＬｉ１の電圧である内部電源電圧Ｖｍｉと、過電圧閾値生成回路６３２にて生成される比較電圧Ｖｒｅｆとを比較し、内部電源電圧Ｖｍｉが比較電圧Ｖｒｅｆより大きい場合、遮断リレー６３５をオフにする。本実施形態の遮断リレー６３５は半導体リレーであるが、メカリレーであってもよい。
　過電圧閾値生成回路６３２は、他系統グランドであるグランドＧ２を基準にした過電圧閾値を生成する回路であって、例えばツェナーダイオードを用いた回路やバンドギャップ電圧を増幅アンプ等で任意の電圧を生成する回路が用いられ、他系統側の回路耐圧を越えない値が比較電圧Ｖｒｅｆとして生成される。
　図１３に示すように、３系統以上であって、系統ごとにグランドが分離されている場合、過電圧閾値生成回路６３２は系統ごとに設けられ、各系統のグランドに接続される。ダイオード６３３は、系統ごとに設けられる。ダイオード６３３を設けることで、各系統の過電圧閾値生成回路６３２にて生成された比較電圧Ｖｒｅｆのうち、最も低い値が過電圧検出回路６３１に出力される。これにより、系統間での回路破壊が防止される。また、図１４に示すように、複数系統でグランドが共通である場合、過電圧閾値生成回路６３２は、共通グランドに接続される。
　内部電源電圧Ｖｍｉが比較電圧Ｖｒｅｆを超えた場合、遮断リレー６３５がオフされるので、内部電源ラインＬｉ１が過電圧になった場合であっても、比較電圧Ｖｒｅｆを越える高電圧が系統間通信回路１５２を経由して他系統に印加されるのを防ぐことができる。
　保護回路６３は、内部電源電圧Ｖｍｉを監視する過電圧検出回路６３１、および、内部電源ラインＬｉ１に設けられ内部電源電圧Ｖｍｉの過電圧が検出された場合にオフされる遮断リレー６３５を有する。これにより、内部電源電圧Ｖｍｉの過電圧が生じた場合、内部電源ラインＬｉ１を適切に遮断することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。
　　　（第４実施形態）
　第４実施形態を図１５～図１８に示す。図１５に示すように、保護回路６４は、過電流リミッタ回路６４１、および、ツェナーダイオード６４２を有する。過電流リミッタ回路６４１は、出力素子のカレントミラー回路や電流検出素子（例えばホールＩＣやシャント抵抗）により出力線の電流を検出し、出力回路を制限する。過電流リミッタ回路６４１は、独立性が保たれていれば、内部電源回路１５５に内蔵されていてもよい。
　ツェナーダイオード６４２は、過電流リミッタ回路６４１と他系統グランドであるグランドＧ２との間に設けられる。ツェナーダイオード６４２を設けることで、過電圧による他系統の連鎖破壊が生じるのを防ぐ。
　過電流リミッタ回路６４１の出力電流制限値Ｉｌｉｍは、内部電源回路１５５から電力を供給する回路の総消費電流の最大値Ｉｍａｘより大きく、かつ、ツェナーダイオード６４２がオープン破壊せず、他系統に影響する過熱が生じない値に設定される。過電流リミッタ回路６４１の出力制限特性が、図１６に示すようなフの字特性（Fold-back Type Drooping Characteristic）となるように設計することで、比較的小さなサイズのツェナーダイオード６４２にて保護回路６４を構成することができる。
　図１７に示すように、３系統以上であって、系統ごとにグランドが分離されている場合、ツェナーダイオード６４２は系統ごとに設けられ、各系統のグランドに接続される。また、図１８に示すように、複数系統でグランドが共通である場合、ツェナーダイオード６４２のアノード側は、共通グランドに接続される。
　本実施形態の保護回路６４は、内部電源回路１５５の出力部に設けられる過電流リミッタ回路６４１を有しており、過電圧異常が生じたとき、系統間通信回路１５２への給電を制限可能である。これにより、内部電源電圧Ｖｍｉの過電圧が生じた場合、系統間通信回路１５２への電圧を適切に制限することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。
　実施形態では、ＥＣＵ１０が「制御装置」、モータ８０が「負荷」、マイコン１５０、２５０が「制御部」、スイッチング素子６２１が「スイッチング素子」、内部電源電圧Ｖｍｉが「内部電源回路からの出力電圧」に対応する。
　　　（他の実施形態）
　上記実施形態では、系統数が２または３の例を説明した。他の実施形態では、系統数は４以上であってもよい。上記実施形態では、負荷はモータである。他の実施形態では、負荷は、電動機と発電機の機能を併せ持つ、所謂モータジェネレータであってもよいし、モータ以外のものであってもよい。上記実施形態では、制御装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、制御装置を電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。
　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本開示は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
　本開示は実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (8)

  1. 　負荷（８０）の駆動を制御する複数の制御部（１５０、２５０）と、
    　それぞれの前記制御部と対応して設けられる回路構成を系統とすると、他の前記制御部と対応する系統である他系統と接続される系統間通信回路（１５２、２５２）と、
    　系統ごとに設けられ、前記制御部および前記系統間通信回路に電力を供給する内部電源回路（１５５、２５５）と、
    　前記内部電源回路からの出力電圧が過電圧となる過電圧異常が生じたとき、前記内部電源回路から前記系統間通信回路に至る内部電源ラインを遮断、または、前記系統間通信回路への給電を制限可能な保護回路（１６０、２６０、６２～６４）と、
    　を備える制御装置。
  2. 　系統ごとにグランドが分離されており、
    　前記保護回路は、他系統のグランドと接続されている請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記保護回路は、前記内部電源ラインに設けられる溶断部（１６１、２６１）、および、前記溶断部の前記系統間通信回路側とグランドとを接続する配線に設けられるツェナーダイオード（１６２、２６２）を有する請求項１または２に記載の制御装置。
  4. 　前記溶断部は、基板に実装されるチップ型電流ヒューズ、または、前記ツェナーダイオードよりも低電圧で断線するチップ抵抗である請求項３に記載の制御装置。
  5. 　前記溶断部は、前記内部電源回路を構成するＩＣ（５５）の内部において、前記系統間通信回路と接続される出力端子（５５２）と接続されるボンディングワイヤ（５５３）である請求項３に記載の制御装置。
  6. 　前記溶断部は、前記内部電源回路と前記系統間通信回路とを接続する電流経路を構成する基板上の配線パターンにおいて、他の箇所よりも局所的に細く形成されたヒューズパターンである請求項３に記載の制御装置。
  7. 　前記保護回路（６２）は、前記内部電源ラインに設けられるスイッチング素子（６２１）、および、前記内部電源ラインおよびグランドに接続されるツェナーダイオード（６２４）を有し、
    　前記スイッチング素子は、前記出力電圧が正常である場合にオンされ、前記出力電圧が過電圧の場合、前記ツェナーダイオード側へ電流が流れることでオフされる請求項１または２に記載の制御装置。
  8. 　前記保護回路（６３）は、前記出力電圧を監視する過電圧検出回路（６３１）、および、前記内部電源ラインに設けられ前記出力電圧の過電圧が検出された場合にオフされる遮断リレー（６３５）を有する請求項１または２に記載の制御装置。
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