WO2023281990A1 - 電動パワーステアリング装置、電動パワーステアリング装置の制御方法及び操舵制御装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electric power steering device, a control method for an electric power steering device, and a steering control device.
- the electric power steering apparatus for a vehicle of Patent Document 1 operates in parallel with a steered wheel, a steering handle, and an electric actuator composed of three electric motors acting in parallel for changing the steering angle of the steered wheel.
- an interconnection bus interconnecting three control units and three electrical control channels; detecting differences in the state of an electrical control channel with respect to the other two electrical control channels; means for issuing a malfunction warning and maintaining operation in a degraded mode, each controller forming part of a steering angle electrical control channel connected to a position sensor, each electrical channel controller comprising: It receives one of three electrical signals to drive the electric motors to provide the steering angle, and in normal operation the torque produced by each motor is summed.
- the present invention has been made in view of the conventional circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric power steering system capable of suppressing a decrease in the total output of an electric motor even if one of a plurality of control devices fails.
- An object of the present invention is to provide a device, a control method for an electric power steering device, and a steering control device.
- a steering apparatus capable of steering wheels by outputs of a first actuator and a second actuator, and a steering control apparatus capable of controlling the steering apparatus.
- a first controller connected to the first actuator and capable of controlling the first actuator;
- a second controller connected to the second actuator and capable of controlling the second actuator; and the first actuator.
- a third control device capable of switching connection and disconnection with at least one of the second actuators, and when a failure of the first control device is detected, the connection between the first control device and the first actuator is disconnected, the third control device and the first actuator are connected, and when a failure of the second control device is detected, the connection between the second control device and the second actuator is disconnected, and the third control and the steering control device connecting the device and the second actuator.
- a steering apparatus capable of steering wheels by outputs of a first actuator and a second actuator is connected to the first actuator.
- a first controller capable of controlling the first actuator
- a second controller connected to the second actuator and capable of controlling the second actuator
- at least one of the first actuator and the second actuator is connected.
- the steering control device is capable of controlling the first actuator and the second actuator provided in a steering device capable of steering steering wheels, the steering control device comprising: a first drive circuit connected to a first actuator, a first controller capable of controlling the first drive circuit, a second drive circuit connected to the second actuator, and capable of controlling the second drive circuit a second control device, a third drive circuit connected to the first actuator and the second actuator, and connection and disconnection between the first actuator, the second actuator, and each drive circuit can be switched.
- FIG. 1 is a system diagram of an electric power steering device
- FIG. 2 is a block diagram schematically showing a steering control device and a reaction force control device
- FIG. 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the steering control device
- FIG. 4 is a flow chart showing processing by a first control device and a second control device; It is a flow chart which shows processing by the 3rd control device. It is a flow chart which shows processing by the 3rd control device. It is a time chart which shows relay control when a 1st control apparatus breaks down.
- FIG. 1 is a configuration diagram showing one aspect of an electric power steering device 1000 provided in a vehicle 1 such as an automobile. Fr in FIG. 1 indicates the front of the vehicle.
- Electric power steering device 1000 has steering device 2000 and reaction force generating device 3000 .
- the steering device 2000 is a device that can steer front wheels 2L and 2R, which are steered wheels, by operation of an electric motor 100, which is an actuator for steering.
- Reaction force generation device 3000 is a device capable of applying reaction force torque to steering wheel 500 by operating electric motor 600 as a reaction force actuator.
- the steering device 2000 and the reaction force generating device 3000 are mechanically separated, and the electric power steering device 1000 is a so-called steer-by-wire system.
- the electric power steering device 1000 is a steer-by-wire system for the vehicle 1 in which the steering wheel 500 and the front wheels 2L and 2R, which are steered wheels, are mechanically separated.
- the electric power steering device 1000 is configured such that the steering device 2000 and the reaction force generating device 3000 can be mechanically connected when an abnormality occurs. can be a steer-by-wire system configured to mechanically couple the
- the steering device 2000 includes an electric motor 100 that generates a steering force to be applied to the front wheels 2L and 2R, a steering control device 200 that drives and controls the electric motor 100, a steering mechanism 300, and steering angles of the front wheels 2L and 2R ( In other words, it has a steering angle detection device 400 that detects the position of the steering mechanism 300 .
- the electric motor 100 is a brushless motor and has a motor rotation angle sensor 101 that detects the rotor position, in other words, the rotation angle of the output shaft.
- the steering mechanism 300 is a mechanism that converts the rotational motion of the output shaft of the electric motor 100 into the linear motion of the steering rod 310, and uses a rack and pinion in this embodiment.
- the rotational driving force of electric motor 100 is transmitted to pinion shaft 330 via reduction gear 320 .
- the steering rod 310 has a rack 311 that meshes with a pinion 331 provided on a pinion shaft 330. When the pinion 331 rotates, the steering rod 310 horizontally moves in the left-right direction of the vehicle 1, thereby steering the front wheels 2L and 2R. angle changes.
- the steering device 2000 includes a rack 311 that can steer the front wheels 2L and 2R by moving in the axial direction, and a pinion shaft 330 that has teeth that mesh with the rack teeth of the rack 311 and is rotated by the electric motor 100.
- the steering mechanism 300 is not limited to a rack and pinion, and may be a mechanism using a ball screw, for example.
- the reaction force generating device 3000 includes a steering wheel 500 operated by the driver of the vehicle 1, a steering shaft 510 connected to the steering wheel 500 and rotating as the steering wheel 500 rotates, and an electric motor 600 generating a steering reaction force. , a reaction force control device 700 that drives and controls the electric motor 600 , and a steering angle detection device 800 that detects the steering angle, which is the operation angle of the steering wheel 500 . Then, the steering control device 200 of the steering device 2000 outputs information on the target steering angle corresponding to the steering angle of the steering wheel 500 detected by the steering angle detection device 800 and the actual steering angle detected by the steering angle detection device 400. , and controls the electric motor 100, which is a steering actuator.
- the reaction force control device 700 of the reaction force generation device 3000 obtains the target reaction torque based on the information on the steering angle of the steering wheel 500, the information on the speed of the vehicle 1, and the like.
- An electric motor 600 which is a force actuator, is controlled to generate a steering reaction force.
- the electric motor 600 is a brushless motor and has a motor rotation angle sensor 601 that detects the rotor position, in other words, the rotation angle of the output shaft.
- the steering control device 200 and the reaction force control device 700 described above constitute a control device 1100 that outputs a signal used for controlling the electric power steering device 1000 .
- FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the steering control device 200 and the reaction force control device 700.
- the steering device 2000 is a device capable of steering the front wheels 2L and 2R by the output of the electric motor 100, which is an actuator for steering.
- the electric motor 100 is a three-phase brushless motor, and two sets of windings, that is, a first winding set 100a and a second winding set 100b, each including a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil. have.
- the electric motor 100 includes a first electric motor 100A (first actuator) having a first winding set 100a that is a three-phase winding stator, and a second winding set that is a three-phase winding stator. and a second electric motor 100B (second actuator) having 100b.
- first electric motor 100A and second electric motor 100B act in parallel to steer front wheels 2L and 2R.
- the steering control device 200 is connected to the first winding set 100a and connected to a first control device 200A capable of controlling the energization of the first winding set 100a, and the second winding set 100b to connect the second winding set 100b.
- a second control device 200B capable of controlling energization of 100b and a third control capable of switching between connection and disconnection with the first winding set 100a and switching between connection and disconnection with the second winding set 100b.
- the first control device 200A is an ECU (Electronic Control Unit) including a first MCU (Micro Controller Unit) 200A1, a first drive circuit 200A2, and a first relay 200A3.
- ECU Electronic Control Unit
- the second control device 200B is an ECU that includes a second MCU 200B1, a second drive circuit 200B2, and a second relay 200B3.
- the third control device 200C is an ECU including a third MCU 200C1, a third drive circuit 200C2, a third relay 200C3, and a fourth relay 200C4.
- the MCUs 200A1 and 200B1 among the MCUs 200A1, 200B1 and 200C1 can be multi-core having a plurality of processor cores.
- the second processor core in other words, the standby system
- the MCU can also be called a microcomputer, a processor, a processing device, an arithmetic device, or the like.
- MCUs 200A1, 200B1, 200C1 output control signals (in other words, command signals) for controlling power supplied to first electric motor 100A or second electric motor 100B to drive circuits 200A2, 200B2, 200C2.
- the drive circuits 200A2, 200B2, 200C2 include pre-drivers, inverters, etc., and energize the first winding set 100a or the second winding set 100b.
- the first relay 200A3 is ON/OFF controlled by the first MCU 200A1 of the first control device 200A, and switches connection and disconnection between the first drive circuit 200A2 and the first winding set 100a.
- the second relay 200B3 is turned on/off controlled by the second MCU 200B1 of the second control device 200B, and switches between connection and disconnection between the second drive circuit 200B2 and the second winding set 100b.
- the third relay 200C3 is turned on/off controlled by the third MCU 200C1, and switches between connection and disconnection between the third drive circuit 200C2 and the first winding set 100a.
- the fourth relay 200C4 is turned on/off controlled by the third MCU 200C1, and switches between connection and disconnection between the third drive circuit 200C2 and the second winding set 100b.
- the first relay 200A3 can be configured so that the third MCU 200C1 of the third control device 200C can be controlled to be off (shut off state). It can be configured to turn off when at least one of the third MCU 200C1 outputs an off command.
- the second relay 200B3 can be configured so that the second MCU 200B1 of the second control device 200B can be controlled to be off (shut off state), and the second MCU 200B1 of the second control device 200B and the third control device 200C can be controlled.
- 3 MCU 200C1 outputs an off command, it can be configured to turn off, that is, to be in a cut-off state.
- Each control device 200A, 200B, 200C monitors whether there is a failure in the drive circuits 200A2, 200B2, 200C2 provided therein. Then, when a failure occurs in the first drive circuit 200A2 of the first control device 200A, the connection between the first drive circuit 200A2 and the first winding set 100a is cut off by turning off the first relay 200A3, and instead, the third The driving circuit 200C2 and the first winding set 100a are connected by turning on the third relay 200C3. That is, when a failure occurs in the first control device 200A that drives and controls the first winding set 100a, the third control device 200C can control the energization of the first winding set 100a instead of the first control device 200A. to
- the connection between the second drive circuit 200B2 and the second winding set 100b is cut off by turning off the second relay 200B3, and instead, the second relay 200B3 is turned off.
- the drive circuit 200C2 and the second winding set 100b are connected by turning on the fourth relay 200C4. That is, when the second control device 200B that drives and controls the second winding set 100b fails, the third control device 200C can control the energization of the second winding set 100b instead of the second control device 200B. .
- the steering device 2000 can still operate the first electric motor 100A and the second electric motor 100B. can be driven and controlled, and steering of the front wheels 2L and 2R by the steering device 2000 can be continued without deterioration in performance.
- the third control device 200C drives and controls the first electric motor 100A and the second electric motor 100B so that the front wheels 2L by the steering device 2000 are controlled. , 2R can continue.
- the reaction force generating device 3000 is a device capable of applying reaction force torque to the steering wheel 500 by the output of the electric motor 600, which is an actuator for reaction force.
- the electric motor 600 is a three-phase brushless motor, and two sets of windings, ie, a first winding set 600a and a second winding set 600b, each consisting of a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil are provided. have.
- the electric motor 600 includes a first electric motor 600A (first actuator) having a first winding set 600a that is a three-phase winding stator, and a second winding set that is a three-phase winding stator. and a second electric motor 600B (second actuator) having 600b.
- first electric motor 600A and second electric motor 600B act in parallel to apply reaction torque to steering wheel 500.
- the reaction force control device 700 is connected to the first winding set 600a and connects to a first control device 700A capable of controlling the energization of the first winding set 600a, to the second winding set 600b, and to the second winding set 600b. and a second control device 700B capable of controlling energization of the set 600b.
- the first control device 700A includes a first MCU 700A1, a first drive circuit 700A2, and a first relay 700A3.
- the second control device 700B includes a second MCU 700B1, a second drive circuit 700B2, and a second relay 700B3.
- MCUs 700A1 and 700B1 output control signals (command signals) for controlling power supplied to first electric motor 600A or second electric motor 600B to drive circuits 700A2 and 700B2.
- Drive circuits 700A2 and 700B2 include pre-drivers, inverters, and the like, and supply power to first electric motor 600A or second electric motor 600B.
- the first relay 700A3 is ON/OFF-controlled by the first MCU 700A1, and switches connection and disconnection between the first drive circuit 700A2 and the first winding set 600a.
- the second relay 700B3 is turned on/off controlled by the second MCU 700B1, and switches connection and disconnection between the second drive circuit 700B2 and the second winding set 600b.
- the reaction force control device 700 includes a third control device in addition to the first control device 700A and the second control device 700B, similarly to the steering control device 200, and when the first control device 700A fails, the third control device It can be configured such that the controller controls the energization of the first winding set 600a and the third controller controls the energization of the second winding set 600b when the second controller 700B fails.
- FIG. 3 is a block diagram showing one aspect of the detailed configuration of the steering control device 200. As shown in FIG. In addition, in FIG. 3, the same reference numerals are given to the same elements as in FIG.
- the first drive circuit 200A2 of the first control device 200A has a first pre-driver 200A21 and a first inverter 200A22.
- the second drive circuit 200B2 of the second control device 200B has a second pre-driver 200B21 and a second inverter 200B22.
- the third drive circuit 200C2 of the third control device 200C has a third pre-driver 200C21 and a third inverter 200C22.
- the electric motor 100 has a first motor rotation angle sensor 101A and a second motor rotation angle sensor 101B that detect the rotation angle of the output shaft.
- the first motor rotation angle sensor 101A and the second motor rotation angle sensor 101B are, for example, magnetic angle sensors that convert changes in the magnetic field generated by magnets 102 provided on the output shaft of the electric motor 100 into electrical resistance.
- the first MCU 200A1 and the third MCU 200C1 acquire the output signal of the first motor rotation angle sensor 101A
- the second MCU 200B1 and the third MCU 200C1 acquire the output signal of the second motor rotation angle sensor 101B.
- the vehicle 1 includes a first battery 11 as a first power source and a second battery 12 as a second power source.
- First inverter 200A22 receives power supply from first battery 11 via relay 13 .
- Second inverter 200B22 receives power supply from second battery 12 via relay 14 .
- Third inverter 200C22 receives power from first battery 11 via relay 15 and receives power from second battery 12 via relay 16 .
- the MCUs 200A1, 200B1, and 200C1 are connected by communication line 20 and configured to communicate with each other.
- the first controller 200A also has a diagnostic circuit 201 that monitors the first MCU 200A1
- the second controller 200B has a diagnostic circuit 202 that monitors the second MCU 200B1.
- the wakeup circuit 203 acquires a signal indicating the diagnosis result of the first MCU 200A1 output by the diagnosis circuit 201 and a signal indicating the diagnosis result of the second MCU 200B1 output by the diagnosis circuit 202.
- FIG. When the wakeup circuit 203 detects the first MCU 200A1 or the second MCU 200B1, the wakeup circuit 203 outputs a wakeup signal to the third MCU 200C1 to activate the third MCU 200C1.
- the first control device 200A also has a main voltage regulator 210 and a sensor voltage regulator 211 .
- the main voltage regulator 210 converts the voltage of the first battery 11 into the operating voltage of the first MCU 200A1 and the like, and supplies it to the first MCU 200A1, the first pre-driver 200A21, the diagnostic circuit 201 and the like.
- the sensor voltage regulator 211 converts the output voltage of the main voltage regulator 210 into the operating voltage of the first turning angle sensor 400A constituting the turning angle detection device 400, and outputs the operating voltage to the first turning angle sensor 400A.
- the steering angle detection device 400 is made redundant by having a first steering angle sensor 400A and a second steering angle sensor 400B.
- the second control device 200B has a main voltage regulator 220 and a sensor voltage regulator 221 .
- the main voltage regulator 220 converts the voltage of the second battery 12 into the operating voltage of the second MCU 200B1, etc., and supplies it to the second MCU 200B1, the second pre-driver 200B21, the diagnostic circuit 202, and the like.
- the sensor voltage regulator 221 converts the output voltage of the main voltage regulator 220 into the operating voltage of the second turning angle sensor 400B that constitutes the turning angle detection device 400, and outputs the operating voltage to the second turning angle sensor 400B. .
- the third control device 200C has a main voltage regulator 230 and a sensor voltage regulator 231 .
- the main voltage regulator 230 converts the voltage of the first battery 11 or the second battery 12 into the operating voltage of the third MCU 200C1, etc., and supplies the operating voltage to the third MCU 200C1, the third pre-driver 200C21, and the like.
- the sensor voltage regulator 231 converts the output voltage of the main voltage regulator 230 into operating voltages of the first turning angle sensor 400A and the second turning angle sensor 400B that constitute the turning angle detection device 400, Output to the steering angle sensor 400A or the second steering angle sensor 400B.
- the first turning angle sensor 400A operates using the output voltage of the sensor voltage regulator 211 or the sensor voltage regulator 231 as a power supply voltage
- the second turning angle sensor 400B operates using the sensor voltage regulator 221 or the sensor voltage It is configured to operate using the output voltage of the regulator 231 as the power supply voltage
- the first motor rotation angle sensor 101A is configured to operate using the output voltage of the main voltage regulator 210 or the main voltage regulator 230 as a power supply voltage
- the second motor rotation angle sensor 101B is configured to operate using the output voltage of the main voltage regulator 220 or the main voltage regulator 230 as a power supply voltage.
- 1st MCU200A1 acquires the output signal of 400 A of 1st steering angle sensors via the interface 261 for sensors.
- the second MCU 200B1 acquires the output signal of the second turning angle sensor 400B via the sensor interface 262.
- FIG. The third MCU 200C1 acquires the output signal of the first turning angle sensor 400A and the output signal of the second turning angle sensor 400B via the interface 263 for sensors.
- the first MCU 200A1 is connected via a CAN interface 241 to a CAN bus 251 forming an in-vehicle network.
- the second MCU 200 B 1 is connected to the CAN bus 251 via the CAN interface 242 .
- the third MCU 200 C 1 is connected to the CAN bus 251 via the CAN interface 243 .
- the first MCU 200 A 1 , the second MCU 200 B 1 and the third MCU 200 C 1 communicate with other MCUs connected to the CAN bus 251 .
- Main voltage regulator 210 , main voltage regulator 220 , and main voltage regulator 230 operate based on the signal of ignition switch (IGN SW) 260 .
- FIG. 4 shows the processing in the first control device 200A (first MCU 200A1) and the second control device 200B (second MCU 200B1). Although the flowchart of FIG. 4 shows the processing that is performed in parallel by the first control device 200A and the second control device 200B, the processing by the first control device 200A will be described below as a representative example.
- the first control device 200A When the first control device 200A (first MCU 200A1) is activated by turning on the ignition switch 260 in step S901, it performs an initial diagnosis (self-diagnosis) in the next step S902. In step S902, the first control device 200A monitors failure of the first battery 11 that supplies power to the first pre-driver 200A21, the first inverter 200A22, the first pre-driver 200A21 and the first inverter 200A22.
- the first control device 200A monitors whether there is a failure in the first pre-driver 200A21 and the first inverter 200A22. By monitoring the voltage of 11, the presence or absence of failure of the first battery 11 is monitored. Through such diagnostic processing, the first control device 200A can detect a failure mode in which the control of the first inverter 200A22 becomes impossible.
- the first control device 200A determines whether the result of the initial diagnosis was normal or abnormal in step S903. If the result of the initial diagnosis is normal, the first control device 200A proceeds to step S904 and turns on the relay 13 (in other words, the power relay) that turns on and off the power supply to the first inverter 200A22. Furthermore, in step S905, the first control device 200A turns on the relay 200A3 (in other words, motor relay) that switches connection and disconnection between the first inverter 200A22 and the first winding set 100a. In other words, when the result of the initial diagnosis is normal, the first control device 200A supplies power to the first inverter 200A22 and connects the first inverter 200A22 and the first winding set 100a. A state is established in which the energization of the first winding set 100a can be controlled.
- the relay 13 in other words, the power relay
- step S905 the first control device 200A turns on the relay 200A3 (in other words, motor relay) that switches connection and disconnection between the first
- step S906 the first control device 200A acquires a command regarding the steering angle of the front wheels 2L, 2R, that is, a signal of the target steering angle, from the reaction force control device 700.
- step S907 the first control device 200A acquires information on the detected value of the turning angle, that is, a signal related to the actual turning angle, from the turning angle detection device 400.
- step S908 the first control device 200A self-diagnoses whether or not there is a failure in the same way as in step S902.
- the first control device 200A detects the failure of the first battery 11 that supplies power to the first pre-driver 200A21, the first inverter 200A22, the first pre-driver 200A21, and the first inverter 200A22, as in step S902 described above. monitor for the presence of.
- the first control device 200A determines whether or not the result of the self-diagnosis in step S908 indicates a normal state, in other words, a state in which energization control of the first winding set 100a is possible. to decide.
- the first control device 200A proceeds to step S910 and after, and controls the energization of the first winding set 100a.
- the first control device 200A compares the target steering angle, which is a command relating to the steering angle of the front wheels 2L and 2R, with the actual steering angle detected by the steering angle detection device 400, and determines the control deviation.
- the target steering angle which is a command relating to the steering angle of the front wheels 2L and 2R
- step S911 the first control device 200A obtains the motor current based on the control deviation, and in the next step S912, controls the current component that generates torque and the current component that generates magnetic flux in the rotor separately. Implement vector control. Then, in step S913, the first control device 200A calculates the duty ratio in PWM (Pulse Width Modulation) control of the switching element of the first inverter 200A22, and in the next step S914, sends a duty command to the first predriver 200A21. Output as drive signal.
- PWM Pulse Width Modulation
- the first control device 200A proceeds to step S918 and determines whether or not the ignition switch 260 has been switched from ON to OFF. If the ignition switch 260 remains on, the first control device 200A returns to step S906 and repeats the processes after step S906. On the other hand, when the ignition switch 260 is switched from ON to OFF, the first control device 200A ends the process.
- step S903 determines an abnormality in the self-diagnosis in step S903 or step S909
- the process proceeds to step S915. That is, when an abnormality occurs in at least one of the first pre-driver 200A21, the first inverter 200A22, and the first battery 11, the first control device 200A proceeds to step S915 and thereafter to Stop energization control.
- step S915 the first control device 200A turns off the relay 13, which is a power supply relay that switches connection and disconnection between the first battery 11 and the first inverter 200A22, and disconnects the first battery 11 and the first inverter 200A22. Cut off. Further, in the next step S916, the first control device 200A turns off the first relay 200A3, which is a motor relay for switching between connection and disconnection between the first drive circuit 200A2 and the first winding set 100a, thereby turning off the first drive circuit 200A3. The connection between 200A2 and the first winding set 100a is cut off. Furthermore, in the next step S917, the first control device 200A transmits a signal indicating that the self-diagnosis has detected an abnormality to the third control device 200C (more specifically, the third MCU 200C1).
- the third control device 200C more specifically, the third MCU 200C1
- the third control device 200C is notified of the occurrence of the abnormality, and the third control device 200C starts energization control of the first winding set 100a as described later.
- the first control device 200A transmits information about failures to the third control device 200C, in addition to the presence or absence of failures, as well as information on failure locations, such as first pre-driver 200A21, first inverter 200A22, and first battery 11. can include information about which of the
- the relay 13 and the first relay 200A3 are configured to turn off when at least one of the first MCU 200A1 of the first control device 200A and the third MCU 200C1 of the third control device 200C outputs an off command. can do. Then, the third MCU 200C1 of the third control device 200C can output a command signal to turn off the relay 13 and the first relay 200A3 when it acquires the signal notifying the abnormality of the first control device 200A.
- FIGS. 5 and 6 show the processing in the third control device 200C (more specifically, the third MCU 200C1).
- the third control device 200C When the third control device 200C is activated by turning on the ignition switch 260 in step S951, it performs an initial diagnosis (in other words, self-diagnosis) in the next step S952.
- the third control device 200C detects the failure of the first battery 11 and the second battery 12 that supply power to the third pre-driver 200C21, the third inverter 200C22, the third pre-driver 200C21, and the third inverter 200C22. monitor for the presence of That is, the third control device 200C controls the third pre-driver 200C21, the third By monitoring whether there is a failure in the inverter 200C22 and the power supply, a failure mode in which the electric motor 100, that is, the first winding set 100a and the second winding set 100b cannot be controlled is detected.
- the third control device 200C is detected whether or not the third control device 200C is in a normal state in which it can take over the motor control by the first control device 200A or the second control device 200B. Safety is improved when the second control device 200B fails. Also, if the third control device 200C performs self-diagnosis when the ignition switch 260 is turned on, it can be known whether or not the third control device 200C is out of order before the vehicle 1 starts. is enhanced.
- the third control device 200C operates when the ignition switch 260 is turned off (in other words, when the ignition switch 260 is turned off), which is when the power of the vehicle 1 in which the electric power steering device 1000 is mounted is turned off. to self-shutoff), failures of the third pre-driver 200C21, the third inverter 200C22, and the power supply can be monitored. If the third control device 200C performs self-diagnosis when the ignition switch 260 is turned on, the self-diagnosis by the third control device 200C affects the motor control of the first control device 200A and the second control device 200B. can prevent you from doing it.
- the third control device 200C determines whether the result of the initial diagnosis was normal or abnormal in step S953. When the result of the initial diagnosis is normal, the third control device 200C proceeds to step S954 and turns off the relays 15 and 16, which are power relays for turning on and off the power supply to the third inverter 200C22.
- the third control device 200C switches between the third inverter 200C22 and the first winding set 100a, and the third relay 200C3 that switches connection and disconnection between the third inverter 200C22 and the second winding set.
- the fourth relay 200C4 for switching between connection and disconnection with 100b is turned off.
- the third control device 200C takes over the motor control when the first control device 200A or the second control device 200B becomes abnormal.
- the fourth relay 200C4 is kept off, and the motor control (in other words, the output of the motor current) is stopped to wait.
- step S956 the third control device 200C acquires a command regarding the steering angle of the front wheels 2L, 2R, that is, a signal of the target steering angle from the reaction force control device 700.
- the third control device 200C acquires information on the detected value of the turning angle, that is, a signal related to the actual turning angle from the turning angle detection device 400 in step S957.
- step S958 the third control device 200C self-diagnoses whether there is a failure in the same manner as in step S952. Then, in step S959, the third control device 200C determines that the result of the self-diagnosis in step S958 is a normal state, in other words, a state in which the energization control of the first winding set 100a or the second winding set 100b is possible. is shown. If the result of the self-diagnosis in step S958 is normal, the third control device 200C proceeds from step S959 to step S960 and after, and when the first control device 200A or the second control device 200B becomes abnormal, A process that takes over motor control is executed.
- step S960 the third control device 200C communicates with the first control device 200A and the second control device 200B to transmit information about the failure of the first control device 200A and the second control device 200B, that is, the result of self-diagnosis.
- the presence or absence of a failure in the first control device 200A and the second control device 200B is monitored by acquiring the indicated signal.
- the third control device 200C determines whether the first control device 200A or the second control device 200B is out of order based on the information on the failure acquired in step S960.
- the third control device 200C monitors the presence or absence of failures in the first control device 200A and the second control device 200B, for example, by detecting the output voltage of the first inverter 200A22 and the output voltage of the second inverter 200B22. Fault diagnosis can be performed. The third control device 200C can accurately ascertain that the first control device 200A or the second control device 200B has failed by diagnosing the first control device 200A and the second control device 200B.
- the third control device 200C detects the output voltage of the first inverter 200A22 and the output voltage of the second inverter 200B22, thereby accurately detecting the failure of the first control device 200A or the second control device 200B.
- the third MCU 200C1 of the third control device 200C determines whether or not there is a failure in the first control device 200A based on whether communication with the first MCU 200A1 of the first control device 200A can be performed normally. Whether or not there is a failure in the second control device 200B can be determined based on whether or not communication with the second MCU 200B1 of the second control device 200B can be performed normally.
- the third control device 200C bypasses steps S962 to S970 and proceeds to step S975.
- the third control device 200C determines in step S975 whether or not the ignition switch 260 has been switched from ON to OFF.
- the third control device 200C When the ignition switch 260 remains on, the third control device 200C returns to step S956 and repeats the processes after step S956. When the ignition switch 260 is switched from on to off, the third control device 200C ends the process.
- step S962 determines in step S962 whether or not the first control device 200A is out of order. If the third control device 200C detects that the first control device 200A has failed, the process proceeds to step S963. If the first control device 200A is normal, the process bypasses step S963 and proceeds to step S964.
- step S963 the third control device 200C turns on the third relay 200C3 and turns on one of the relays 15 and 16, thereby enabling control of energization to the first winding set 100a. do. That is, in step S963, the third control device 200C turns on the third relay 200C3 to connect the third control device 200C and the first winding set 100a and supply power to the third inverter 200C22. Thus, a state in which energization control to the first winding set 100a is possible is achieved.
- the third control device 200C turns off the first relay 200A3 in step S963. Outputting a signal to turn off 200A3 can be implemented. If the third control device 200C turns off the first relay 200A3 when it detects that the first control device 200A has failed, the disconnection between the first control device 200A and the first winding set 100a can be reliably performed. The state in which the first control device 200A controls the first winding set 100a can be smoothly shifted to the state in which the third control device 200C controls the first winding set 100a.
- step S963 for example, if both the first battery 11 and the second battery 12 are normal, the third control device 200C turns on the relay 15 in step S963 to cause the first battery 11 to malfunction (for example, voltage drop), turn relay 16 on.
- the third control device 200C uses a normal battery to control the energization of the first winding set 100a. .
- the steering control device 200 can maintain its performance even if the battery, which is the power source, fails.
- the third control device 200C determines in step S964 whether or not the second control device 200B is out of order. Then, the third control device 200C proceeds to step S965 if the second control device 200B is faulty, and proceeds to step S966 bypassing step S965 if the second control device 200B is normal. In step S965, the third control device 200C turns on the fourth relay 200C4 and turns on either one of the relays 15 and 16, thereby controlling the energization of the second winding set 100b. state.
- the processing in step S965 of the third control device 200C is performed in the same manner as the processing in step S963 when the first control device 200A is out of order, so detailed description thereof will be omitted.
- the third control device 200C turns on the third relay 200C3 and the fourth relay 200C4 to It controls the energization of the winding set 100b.
- the third control device 200C controls the energization of either the first winding set 100a or the second winding set 100b.
- the third control device 200C is configured to be connected to either the first winding set 100a or the second winding set 100b when the first control device 200A and the second control device 200B fail. be able to. However, when the first control device 200A and the second control device 200B fail, the third control device 200C is connected to the first winding set 100a and the second winding set 100b to By energizing both of the second winding sets 100b, the electric motor 100 can be driven smoothly.
- step S966-S970 the third control device 200C controls energization of the first winding set 100a or the second winding set 100b by PWM (Pulse Width Modulation) in the same manner as in steps S910-914. Further, when the third control device 200C determines in step S959 that the electric motor 100 itself is in an uncontrollable failure state, the process proceeds to step S971.
- PWM Pulse Width Modulation
- the third control device 200C turns off the relays 15 and 16, which are power relays, in step S971.
- the third control device 200C turns off the third relay 200C3 in step S972.
- the third control device 200C turns off the fourth relay 200C4 in step S973. That is, when a failure occurs in the third drive circuit 200C2 or the like of the third control device 200C, the third control device 200C turns off all of the relays 15, 16, 200C3, and 200C4 to stop power supply to the third inverter 200C22. stop, and stop the output from the third inverter 200C22.
- the third control device 200C transmits a signal to the first control device 200A and the second control device 200B indicating that the self-diagnosis has detected an abnormality. If a failure occurs in the third control device 200C and the first control device 200A and the second control device 200B are normal, the first control device 200A controls the energization of the first winding set 100a, and the second control device 200B controls the energization of the second winding set 100b. Further, when the third control device 200C fails and the first control device 200A fails, the second control device 200B continues the energization control to the second winding set 100b, and the front wheels 2L and 2R are rotated. Continue rudder control.
- FIG. 7 is a time chart showing on/off states of relays when the first control device 200A fails. Between time t0 and time t1 when the first control device 200A and the second control device 200B are normal, the first relay 200A3 of the first control device 200A and the second relay 200B3 of the second control device 200B are turned on. is controlled, and the third relay 200C3 and the fourth relay 200C4 of the third control device 200C are controlled to be OFF.
- the first control device 200A and the second control device 200B are normal, the first control device 200A controls the relay so that the energization of the first winding set 100a can be controlled, and 2 control device 200B controls the relay so that the energization of second winding set 100b can be controlled.
- the first control device 200A and the second control device 200B are in a normal state and the first control device 200A fails at time t1, the first relay 200A3 of the first control device 200A is switched from ON to OFF, and the first inverter The connection between 200A22 and the first winding set 100a is cut off.
- first control device 200A fails at time t1
- third relay 200C3 of third control device 200C is switched from off to on, and third inverter 200C22 and first winding set 100a are connected.
- the first control device 200A stops controlling the energization of the first winding set 100a, and instead, the third control device 200C shifts to a state of controlling the energization of the first winding set 100a. Therefore, even if the first control device 200A fails, the energization control of the first winding set 100a is continued in the same manner as when the first control device 200A is normal, and the deterioration of the performance of the electric power steering device 1000 is suppressed. be done.
- the third control device 200C operates in the low power consumption mode when the first control device 200A and the second control device 200B are normal and the energization control by the third control device 200C is unnecessary, and the first control device 200C When at least one of the device 200A and the second control device 200B fails, the low power consumption mode can be ended and the energization control can be started. If the third control device 200C operates in the low power consumption mode in the standby state in which the electric motor 100 is not controlled to be energized, the power consumption of the third control device 200C in the standby state can be suppressed.
- the first control device 200A fails and the third control device 200C starts controlling the energization of the first winding set 100a
- the first inverter 200A22 and the first winding set 100a until the third control device 200C starts energization control of the first winding set 100a.
- Only the wire set 100b is energized.
- the steering torque generated by the electric motor 100 for the front wheels 2L and 2R may be insufficient.
- the second control device 200B disconnects the first inverter 200A22 and the first winding set 100a based on the occurrence of a failure in the first control device 200A. Until the energization of 100a is started, the current output to the second winding set 100b is increased more than when the first control device 200A and the second control device 200B are normal. In other words, the second control device 200B suppresses a drop in steering torque by increasing the current output to the second winding set 100b when the energization of the first winding set 100a is temporarily interrupted.
- the first control device 200A When the third control device 200C starts energization control of the second winding set 100b based on the occurrence of a failure in the second control device 200B, the first control device 200A temporarily stops energization of the second winding set 100b. Increase the current output to the first winding set 100a when it breaks.
- the first MCU 200A1 of the first control device 200A and the second MCU 200B1 of the second control device 200B are multi-cores having a plurality of processor cores
- the third MCU 200C1 of the third control device 200C is configured to have a greater number than the first MCU 200A1 and the second MCU 200B1. It can be multi-core or single-core with fewer processor cores. If the first MCU 200A1 and the second MCU 200B1 are multi-core and have high processing capability, high performance can be exhibited in normal motor control by the first control device 200A and the second control device 200B.
- the number of processor cores in the third MCU 200C1 of the third control device 200C which is provided in case the first control device 200A or the second control device 200B fails, is set to be less than the number of processor cores in the first MCU 200A1 and the second MCU 200B1. By doing so, the cost of the third MCU 200C1 can be reduced.
- the third control device 200C is used instead of the first control device 200A or the second control device 200B. It is possible to directly connect to the first winding set 100a or the second winding set 100b so that the energization control can be performed by the third control device 200C.
- a first control pattern in which the first control device 200A controls the energization of the first winding set 100a and the second control device 200B controls the energization of the second winding set 100b;
- a second control pattern in which the energization of the first winding set 100a is controlled and the third control device 200C controls the energization of the second winding set 100b, and the third control device 200C controls the energization of the first winding set 100a.
- the second control device 200B switches the third control pattern for controlling the energization of the second winding set 100b at predetermined time intervals.
- the first control device 200A and the second control device 200B can be controlled.
- the control operation time of each of the control devices 200A, 200B, and 200C is reduced compared to the case where the control used is fixed, and the failure rate of the control devices 200A, 200B, and 200C with respect to the operation time of the vehicle 1 can be reduced. can.
- the first winding set 100a and the second winding set 100b A control device that is disconnected from the wire set 100a and the second winding set 100b and does not perform energization control can be operated in the low power consumption mode.
- the control device operating in the low power consumption mode to the first winding set 100a or the second winding set 100b based on failure detection of the control device that was performing periodic switching or energization control to exit low power consumption mode. As a result, power consumption by the control devices 200A, 200B, and 200C can be suppressed.
- the steer-by-wire system can be a system that includes a backup mechanism that mechanically couples steering wheel 500 and front wheels 2L, 2R with a clutch or the like.
- the electric power steering device is not limited to a steer-by-wire system, but may be a system in which the steering wheel and steered wheels are mechanically coupled and an electric motor that generates steering force is provided.
- the actuator is not limited to an electric motor, and includes a solenoid and the like.
- the steering control device can include four or more control devices including MCUs, drive circuits, and relays.
- the MCUs constituting the first control device, the second control device, and the third control device are multi-core, a plurality of processor cores can monitor each other's operations. Then, for example, when an abnormality occurs in the first processor core out of the first processor core and the second processor core constituting the dual core, the second processor core continues to drive and control the actuator such as the electric motor, Also, the second processor core can continue to monitor the pre-driver, inverter, and power supply.
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Abstract
Description
図1は、自動車などの車両1が備える電動パワーステアリング装置1000の一態様を示す構成図である。図1のFrは、車両前方を示している。
操舵装置2000は、転舵用のアクチュエータである電動モータ100の作動によって操舵輪である前輪2L,2Rを操舵可能な装置である。
反力発生装置3000は、反力用のアクチュエータとしての電動モータ600の作動によってステアリングホイール500に反力トルクを付与可能な装置である。
換言すれば、電動パワーステアリング装置1000は、ステアリングホイール500と操舵輪である前輪2L,2Rが機械的に分離している、車両1のステアバイワイヤシステムである。
なお、電動パワーステアリング装置1000は、異常が発生したときに、操舵装置2000と反力発生装置3000とを機械的に連結できるように構成された、換言すれば、前輪2L,2Rとステアリングホイール500とを機械的に連結できるように構成された、ステアバイワイヤシステムとすることができる。
電動モータ100は、ブラシレスモータであり、ロータ位置、換言すれば、出力軸の回転角を検出するモータ回転角センサ101を有する。
電動モータ100の回転駆動力は、減速機320を介してピニオン軸330に伝達する。
一方、ステアリングロッド310は、ピニオン軸330に設けたピニオン331と噛み合うラック311を備え、ピニオン331が回転すると、ステアリングロッド310が車両1の左右方向に水平移動することで、前輪2L,2Rの舵角が変化する。
なお、転舵機構300は、ラック&ピニオンに限らず、たとえばボールねじを用いた機構とすることができる。
そして、操舵装置2000の操舵制御装置200は、操舵角検出装置800が検出したステアリングホイール500の操舵角に応じた目標転舵角の情報と、転舵角検出装置400が検出した実転舵角の情報とを比較して、転舵用アクチュエータである電動モータ100を制御する。
電動モータ600は、ブラシレスモータであり、ロータ位置、換言すれば、出力軸の回転角を検出するモータ回転角センサ601を有する。
上記の操舵制御装置200と反力制御装置700は、電動パワーステアリング装置1000の制御に使用する信号を出力する制御装置1100を構成する。
操舵装置2000は、転舵用のアクチュエータである電動モータ100の出力によって前輪2L,2Rを操舵可能な装置である。
ここで、電動モータ100は、3相ブラシレスモータであって、U相コイル、V相コイル及びW相コイルからなる巻線組を、第1巻線組100aと第2巻線組100bの2組有する。
そして、操舵装置2000は、第1電動モータ100Aと第2電動モータ100Bとが並列的に作用して、前輪2L,2Rを操舵する。
第1制御装置200Aは、第1MCU(Micro Controller Unit)200A1、第1駆動回路200A2、及び第1リレー200A3を備えたECU(Electronic Control Unit)である。
第2制御装置200Bは、第2MCU200B1、第2駆動回路200B2、及び第2リレー200B3を備えたECUである。
第3制御装置200Cは、第3MCU200C1、第3駆動回路200C2、第3リレー200C3、及び第4リレー200C4を備えたECUである。
たとえば、マルチコアとしてデュアルコアを採用する場合、デュアルコアを構成する第1プロセッサコア(換言すれば、主システム)に異常が生じたときに、第2プロセッサコア(換言すれば、予備システム)によってアクチュエータである電動モータの駆動制御を継続し、また、第2プロセッサコアによってプリドライバ、インバータ、電源の監視を継続するよう構成することができる。
なお、MCUは、マイクロコンピュータ、プロセッサ、処理装置、演算装置などと言い換えることができる。
駆動回路200A2,200B2,200C2は、プリドライバ、インバータなどを備え、第1巻線組100aまたは第2巻線組100bに通電する。
第2リレー200B3は、第2制御装置200Bの第2MCU200B1によってオンオフが制御され、第2駆動回路200B2と第2巻線組100bとの接続、遮断を切り替える。
第3リレー200C3は、第3MCU200C1によってオンオフが制御され、第3駆動回路200C2と第1巻線組100aとの接続、遮断を切り替える。
第4リレー200C4は、第3MCU200C1によってオンオフが制御され、第3駆動回路200C2と第2巻線組100bとの接続、遮断を切り替える。
同様に、第2リレー200B3は、第2制御装置200Bの第2MCU200B1がオフ(遮断状態)に制御できるように構成することができ、また、第2制御装置200Bの第2MCU200B1と第3制御装置200Cの第3MCU200C1との少なくとも一方がオフ指令を出力したときにオフ、つまり、遮断状態になるよう構成することができる。
そして、第1制御装置200Aの第1駆動回路200A2に故障が発生すると、第1駆動回路200A2と第1巻線組100aとの接続を第1リレー200A3のオフによって遮断し、代わりに、第3駆動回路200C2と第1巻線組100aとを第3リレー200C3のオンによって接続する。
つまり、第1巻線組100aを駆動制御する第1制御装置200Aに故障が発生すると、第1制御装置200Aに代えて第3制御装置200Cが、第1巻線組100aの通電を制御できるようにする。
つまり、第2巻線組100bを駆動制御する第2制御装置200Bが故障すると、第2制御装置200Bに代えて第3制御装置200Cが、第2巻線組100bの通電を制御できるようにする。
したがって、操舵装置2000は、第1制御装置200A、第2制御装置200B、第3制御装置200Cのうちのいずれか1つで故障が発生しても、第1電動モータ100A及び第2電動モータ100Bを駆動制御でき、性能劣化せずに操舵装置2000による前輪2L,2Rの操舵を継続することができる。
また、第1制御装置200A及び第2制御装置200Bに故障が発生しても、第3制御装置200Cが第1電動モータ100A及び第2電動モータ100Bを駆動制御して、操舵装置2000による前輪2L,2Rの操舵を継続することができる。
ここで、電動モータ600は、3相ブラシレスモータであって、U相コイル、V相コイル及びW相コイルからなる巻線組を、第1巻線組600aと第2巻線組600bの2組有する。
そして、反力発生装置3000は、第1電動モータ600Aと第2電動モータ600Bとが並列的に作用して、ステアリングホイール500に反力トルクを付与する。
第1制御装置700Aは、第1MCU700A1、第1駆動回路700A2、及び第1リレー700A3を備える。
第2制御装置700Bは、第2MCU700B1、第2駆動回路700B2、及び第2リレー700B3を備える。
駆動回路700A2,700B2は、プリドライバ、インバータなどを備え、第1電動モータ600Aまたは第2電動モータ600Bに電力を供給する。
第2リレー700B3は、第2MCU700B1によってオンオフが制御され、第2駆動回路700B2と第2巻線組600bとの接続、遮断を切り替える。
なお、反力制御装置700が、操舵制御装置200と同様に、第1制御装置700Aと第2制御装置700Bに加えて第3制御装置を備え、第1制御装置700Aが故障したときに第3制御装置が第1巻線組600aの通電を制御し、第2制御装置700Bが故障したときに第3制御装置が第2巻線組600bの通電を制御できるよう構成することができる。
なお、図3において、図2と同一要素には同一符号を付してある。
第1制御装置200Aの第1駆動回路200A2は、第1プリドライバ200A21及び第1インバータ200A22を有する。
第3制御装置200Cの第3駆動回路200C2は、第3プリドライバ200C21及び第3インバータ200C22を有する。
第1モータ回転角センサ101A及び第2モータ回転角センサ101Bは、たとえば、電動モータ100の出力軸に設けた磁石102による磁界の変化を電気抵抗に変換する磁気式角度センサである。
第1MCU200A1及び第3MCU200C1は、第1モータ回転角センサ101Aの出力信号を取得し、第2MCU200B1及び第3MCU200C1は、第2モータ回転角センサ101Bの出力信号を取得する。
第1インバータ200A22は、リレー13を介して第1バッテリ11から電力供給を受ける。
第2インバータ200B22は、リレー14を介して第2バッテリ12から電力供給を受ける。
第3インバータ200C22は、リレー15を介して第1バッテリ11から電力供給を受け、また、リレー16を介して第2バッテリ12から電力供給を受ける。
また、第1制御装置200Aは、第1MCU200A1を監視する診断回路201を有し、第2制御装置200Bは、第2MCU200B1を監視する診断回路202を有する。
そして、ウエイクアップ回路203は、第1MCU200A1または第2MCU200B1を検知すると、第3MCU200C1にウエイクアップ信号を出力し、第3MCU200C1を起動させる。
主電圧レギュレータ210は、第1バッテリ11の電圧を第1MCU200A1などの動作電圧に変換して、第1MCU200A1、第1プリドライバ200A21、診断回路201などに供給する。
なお、転舵角検出装置400は、第1転舵角センサ400Aと第2転舵角センサ400Bを有して冗長化されている。
主電圧レギュレータ220は、第2バッテリ12の電圧を第2MCU200B1などの動作電圧に変換して、第2MCU200B1、第2プリドライバ200B21、診断回路202などに供給する。
センサ用電圧レギュレータ221は、主電圧レギュレータ220の出力電圧を、転舵角検出装置400を構成する第2転舵角センサ400Bの動作電圧に変換して、第2転舵角センサ400Bに出力する。
主電圧レギュレータ230は、第1バッテリ11または第2バッテリ12の電圧を第3MCU200C1などの動作電圧に変換して、第3MCU200C1、第3プリドライバ200C21などに供給する。
センサ用電圧レギュレータ231は、主電圧レギュレータ230の出力電圧を、転舵角検出装置400を構成する第1転舵角センサ400A、第2転舵角センサ400Bの動作電圧に変換して、第1転舵角センサ400Aまたは第2転舵角センサ400Bに出力する。
また、第1モータ回転角センサ101Aは、主電圧レギュレータ210または主電圧レギュレータ230の出力電圧を電源電圧として動作するよう構成されている。また、第2モータ回転角センサ101Bは、主電圧レギュレータ220または主電圧レギュレータ230の出力電圧を電源電圧として動作するよう構成されている。
第2MCU200B1は、センサ用インターフェース262を介して第2転舵角センサ400Bの出力信号を取得する。
第3MCU200C1は、センサ用インターフェース263を介して第1転舵角センサ400Aの出力信号及び第2転舵角センサ400Bの出力信号を取得する。
第2MCU200B1は、CANインターフェース242を介してCANバス251に接続される。
第3MCU200C1は、CANインターフェース243を介してCANバス251に接続される。
主電圧レギュレータ210、主電圧レギュレータ220、及び主電圧レギュレータ230は、イグニッションスイッチ(IGN SW)260の信号に基づき動作する。
図4のフローチャートは、第1制御装置200A(第1MCU200A1)及び第2制御装置200B(第2MCU200B1)での処理を示す。
なお、図4のフローチャートは、第1制御装置200A及び第2制御装置200Bがそれぞれ並行して実施する処理を示すが、以下では、第1制御装置200Aによる処理を代表例として説明する。
第1制御装置200Aは、ステップS902で、第1プリドライバ200A21、第1インバータ200A22、第1プリドライバ200A21及び第1インバータ200A22に電源供給する第1バッテリ11の故障を監視する。
係る診断処理によって、第1制御装置200Aは、第1インバータ200A22の制御ができなくなる故障モードを検出することができる。
第1制御装置200Aは、初期診断の結果が正常であった場合、ステップS904に進み、第1インバータ200A22への電源供給をオンオフするリレー13(換言すれば、電源リレー)をオンする。さらに、第1制御装置200Aは、ステップS905で、第1インバータ200A22と第1巻線組100aとの接続、遮断を切り替えるリレー200A3(換言すれば、モータリレー)をオンする。
つまり、第1制御装置200Aは、初期診断の結果が正常であった場合、第1インバータ200A22に電源供給し、かつ、第1インバータ200A22と第1巻線組100aとを接続することで、第1巻線組100aへの通電を制御できる状態とする。
また、第1制御装置200Aは、ステップS907で、転舵角の検出値の情報、つまり、実転舵角に関する信号を転舵角検出装置400から取得する。
第1制御装置200Aは、ステップS908において、前述のステップS902と同様に、第1プリドライバ200A21、第1インバータ200A22、第1プリドライバ200A21及び第1インバータ200A22に電源供給する第1バッテリ11の故障の有無を監視する。
そして、第1制御装置200Aは、ステップS909で、ステップS908での自己診断の結果が、正常状態、換言すれば、第1巻線組100aの通電制御が可能な状態を示しているか否かを判断する。
第1制御装置200Aは、ステップS910で、前輪2L,2Rの転舵角に関する指令である目標転舵角と、転舵角検出装置400が検出した実転舵角とを比較して、制御偏差を求める。
そして、第1制御装置200Aは、ステップS913で、第1インバータ200A22のスイッチング素子のPWM(Pulse Width Modulation)制御におけるデューティ比を演算し、次のステップS914でデューティ指令を第1プリドライバ200A21に、駆動信号として出力する。
イグニッションスイッチ260がオン状態を維持している場合、第1制御装置200Aは、ステップS906に戻り、ステップS906以降の処理を繰り返す。
一方、イグニッションスイッチ260がオンからオフに切り替えられた場合、第1制御装置200Aは、処理を終了する。
つまり、第1制御装置200Aは、第1プリドライバ200A21、第1インバータ200A22、第1バッテリ11のうちの少なくとも1つに異常が発生した場合、ステップS915以降に進み、第1巻線組100aの通電制御を停止する。
また、第1制御装置200Aは、次のステップS916で、第1駆動回路200A2と第1巻線組100aとの接続、遮断を切り替えるモータリレーである第1リレー200A3をオフし、第1駆動回路200A2と第1巻線組100aとの接続を遮断する。
さらに、第1制御装置200Aは、次のステップS917で、第3制御装置200C(詳細には、第3MCU200C1)に向け、自己診断で異常を検知したことを示す信号を送信する。
なお、第1制御装置200Aは、第3制御装置200Cに送信する故障に関する情報として、故障の有無の他、故障箇所の情報、たとえば、第1プリドライバ200A21、第1インバータ200A22、第1バッテリ11のいずれが故障しているかの情報を含めることができる。
そして、第3制御装置200Cの第3MCU200C1は、第1制御装置200Aの異常を知らせる信号を取得したときに、リレー13及び第1リレー200A3をオフする指令信号を出力することができる。
第3制御装置200Cは、ステップS951で、イグニッションスイッチ260のオンによって起動すると、次のステップS952で、初期診断(換言すれば、自己診断)を実施する。
つまり、第3制御装置200Cは、電動パワーステアリング装置1000が搭載される車両1の電源がオンとなったときである、イグニッションスイッチ260がオンになったときに、第3プリドライバ200C21、第3インバータ200C22、及び電源の故障の有無を監視することで、電動モータ100、つまり、第1巻線組100a、第2巻線組100bの制御ができなくなる故障モードを検出する。
また、第3制御装置200Cが、イグニッションスイッチ260がオンになったときに自己診断を実施すれば、車両1の発車前に第3制御装置200Cが故障しているか否かが分かるので、安全性が高められる。
第3制御装置200Cが、イグニッションスイッチ260がオンになったときに自己診断を実施すれば、第3制御装置200Cによる自己診断が、第1制御装置200A及び第2制御装置200Bのモータ制御に影響することを抑止できる。
第3制御装置200Cは、初期診断の結果が正常であった場合、ステップS954に進み、第3インバータ200C22への電源供給をオンオフする電源リレーであるリレー15,16をオフする。
つまり、第3制御装置200Cは、第1制御装置200Aまたは第2制御装置200Bが異常状態になったときにモータ制御を肩代わりするので、通常は、リレー15、リレー16、第3リレー200C3、及び第4リレー200C4をオフに保持し、モータ制御(換言すれば、モータ電流の出力)を停止した状態で待機する。
また、第3制御装置200Cは、ステップS957で、転舵角の検出値の情報、つまり、実転舵角に関する信号を転舵角検出装置400から取得する。
そして、第3制御装置200Cは、ステップS959で、ステップS958での自己診断の結果が、正常状態、換言すれば、第1巻線組100aまたは第2巻線組100bの通電制御が可能な状態を示しているか否かを判断する。
第3制御装置200Cは、ステップS958での自己診断の結果が正常である場合、ステップS959からステップS960以降に進んで、第1制御装置200Aまたは第2制御装置200Bが異常状態になったときにモータ制御を肩代わりする処理を実施する。
そして、第3制御装置200Cは、次のステップS961で、第1制御装置200Aまたは第2制御装置200Bが故障しているか否かを、ステップS960で取得した故障に関する情報に基づき判断する。
第3制御装置200Cは、第1制御装置200A及び第2制御装置200Bの故障診断を行うことで、第1制御装置200Aまたは第2制御装置200Bが故障したことを正確に把握することができる。
なお、第3制御装置200Cの第3MCU200C1は、第1制御装置200Aの第1MCU200A1との間で通信が正常に行えるか否かに基づき第1制御装置200Aの故障の有無を判断し、同様に、第2制御装置200Bの第2MCU200B1との間で通信が正常に行えるか否かに基づき第2制御装置200Bにおける故障の有無を判断することができる。
第3制御装置200Cは、ステップS975で、イグニッションスイッチ260がオンからオフに切り換わったか否かを判断する。
イグニッションスイッチ260がオンからオフに切り替えられた場合、第3制御装置200Cは、処理を終了する。
第3制御装置200Cは、ステップS962で、第1制御装置200Aが故障しているか否かを判断する。そして、第3制御装置200Cは、第1制御装置200Aの故障の発生を検知した場合はステップS963に進み、第1制御装置200Aが正常である場合はステップS963を迂回してステップS964に進む。
つまり、第3制御装置200Cは、ステップS963で、第3リレー200C3をオンすることで、第3制御装置200Cと第1巻線組100aとを接続し、かつ、第3インバータ200C22に電源供給することで、第1巻線組100aへの通電制御が可能な状態にする。
第3制御装置200Cが、第1制御装置200Aの故障の発生を検知したときに第1リレー200A3をオフすれば、第1制御装置200Aと第1巻線組100aの遮断を確実に行え、第1制御装置200Aが第1巻線組100aを制御する状態から第3制御装置200Cが第1巻線組100aを制御する状態へスムーズに移行させることができる。
つまり、第3制御装置200Cは、第1バッテリ11と第2バッテリ12とのいずれか一方が故障しても、正常なバッテリを用いて第1巻線組100aへの通電制御が行えるようにする。
これにより、操舵制御装置200は、電源であるバッテリの失陥に対しても性能を維持することができる。
第3制御装置200Cは、ステップS965で、第4リレー200C4をオンし、また、リレー15とリレー16とのいずれか一方をオンすることで、第2巻線組100bへの通電制御が可能な状態にする。
なお、第3制御装置200Cは、ステップS965での処理は、第1制御装置200Aが故障している場合でのステップS963での処理と同様に行われるので、詳細な説明は省略する。
第3制御装置200Cは、第1巻線組100a及び第2巻線組100bへの通電を制御するときに、第1巻線組100aと第2巻線組100bとのいずれか一方の通電を制御するときに比べて、出力するモータ電流値を増加させる。
これにより、第1制御装置200A及び第2制御装置200Bが故障したときに、電動モータ100の出力が低下することを抑止できる。
しかし、第1制御装置200A及び第2制御装置200Bが故障したときに、第3制御装置200Cを第1巻線組100a及び第2巻線組100bに接続して、第1巻線組100a及び第2巻線組100bの双方に通電すれば、電動モータ100を滑らかに駆動できる。
また、第3制御装置200Cは、ステップS959において、自身が電動モータ100の制御が不能な故障状態であると判断した場合、ステップS971に進む。
つまり、第3制御装置200Cの第3駆動回路200C2などに故障が発生すると、第3制御装置200Cは、リレー15,16,200C3,200C4を全てオフして、第3インバータ200C22への電源供給を停止し、かつ、第3インバータ200C22からの出力を停止する。
第3制御装置200Cに故障が生じ、第1制御装置200A及び第2制御装置200Bが正常であれば、第1制御装置200Aが第1巻線組100aの通電を制御し、第2制御装置200Bが第2巻線組100bの通電を制御する。
また、第3制御装置200Cが故障し、さらに、第1制御装置200Aが故障した場合は、第2制御装置200Bによる第2巻線組100bへの通電制御が継続され、前輪2L,2Rの転舵操作を継続する。
第1制御装置200A及び第2制御装置200Bが正常である時刻t0から時刻t1までの間においては、第1制御装置200Aの第1リレー200A3及び第2制御装置200Bの第2リレー200B3はオンに制御され、第3制御装置200Cの第3リレー200C3及び第4リレー200C4はオフに制御される。
第1制御装置200A及び第2制御装置200Bが正常の状態から、時刻t1において第1制御装置200Aが故障すると、第1制御装置200Aの第1リレー200A3がオンからオフに切り替えられ、第1インバータ200A22と第1巻線組100aとの接続が遮断される。
そして、第1制御装置200Aによる第1巻線組100aへの通電制御を停止し、代わりに、第3制御装置200Cが第1巻線組100aの通電を制御する状態に移行させる。
したがって、第1制御装置200Aが故障しても、第1巻線組100aの通電制御が、第1制御装置200Aが正常であるときと同様に継続され、電動パワーステアリング装置1000の性能劣化が抑止される。
第3制御装置200Cが、電動モータ100の通電制御を実施しない待機状態ときに、低消費電力モードで動作すれば、第3制御装置200Cの待機状態での消費電力を抑えることができる。
そして、第1巻線組100aへの通電が停止され、第2巻線組100bにのみ通電される状態では、電動モータ100が発生する前輪2L,2Rの操舵トルクが不足するおそれがある。
つまり、第2制御装置200Bは、第1巻線組100aへの通電が一時的に途絶えるときに、第2巻線組100bへの電流出力を増加させることで、操舵トルクの落ち込みを抑止する。
第3制御装置200Cが第2制御装置200Bの故障発生に基づき第2巻線組100bの通電制御を開始するときには、第1制御装置200Aは、第2巻線組100bへの通電が一時的に途絶えるときに第1巻線組100aへの電流出力を増加させる。
第1MCU200A1及び第2MCU200B1がマルチコアで高い処理能力を有すれば、第1制御装置200A及び第2制御装置200Bによる通常のモータ制御において、高い性能を発揮させることができる。
一方、第1制御装置200Aまたは第2制御装置200Bが故障したときに備えて設けられる第3制御装置200Cの第3MCU200C1におけるプロセッサコアの数を、第1MCU200A1及び第2MCU200B1のプロセッサコアの数よりも少なくすることで、第3MCU200C1のコストを下げることができる。
たとえば、第1制御装置200Aが第1巻線組100aの通電を制御し、第2制御装置200Bが第2巻線組100bの通電を制御する第1制御パターンと、第1制御装置200Aが第1巻線組100aの通電を制御し、第3制御装置200Cが第2巻線組100bの通電を制御する第2制御パターンと、第3制御装置200Cが第1巻線組100aの通電を制御し、第2制御装置200Bが第2巻線組100bの通電を制御する第3制御パターンとを、所定時間毎に切り替えるようにする。
そして、低消費電力モードで動作させていた制御装置について、周期的な切り替え若しくは通電制御を行なっていた制御装置の故障検知に基づき第1巻線組100aまたは第2巻線組100bに接続させるときに、低消費電力モードを終了させるようにする。
これにより、制御装置200A,200B,200Cによる消費電力を抑えることができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
また、電動パワーステアリング装置を、ステアバイワイヤに限定するものではなく、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に結合され、かつ、転舵力を発生する電動モータを備えたシステムとすることができる。
また、アクチュエータを電動モータに限定するものではなく、アクチュエータは、ソレノイドなどを含む。
また、操舵制御装置は、MCU、駆動回路、リレーを含む制御装置を4つ以上備えることができる。
そして、たとえば、デュアルコアを構成する第1プロセッサコアと第2プロセッサコアのうちの第1プロセッサコアに異常が生じたときに、第2プロセッサコアによって電動モータなどのアクチュエータの駆動制御を継続し、また、第2プロセッサコアによってプリドライバ、インバータ、電源の監視を継続することができる。
Claims (20)
- 第1アクチュエータ、第2アクチュエータを有し、前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータの出力によって操舵輪を操舵可能な操舵装置と、
前記操舵装置を制御可能な操舵制御装置であって、
前記第1アクチュエータと接続し、前記第1アクチュエータを制御可能な第1制御装置と、
前記第2アクチュエータと接続し、前記第2アクチュエータを制御可能な第2制御装置と、
前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータの少なくとも1つと接続と遮断を切り替え可能な第3制御装置と、を有し、
前記第1制御装置の故障を検知した場合、前記第1制御装置と前記第1アクチュエータの接続を遮断し、前記第3制御装置と前記第1アクチュエータを接続し、前記第2制御装置の故障を検知した場合、前記第2制御装置と前記第2アクチュエータの接続を遮断し、前記第3制御装置と前記第2アクチュエータを接続する、
前記操舵制御装置と、
を有する電動パワーステアリング装置。 - 請求項1記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第1アクチュエータは、3相巻線のステータである第1巻線組を有する第1電動モータであって、
前記第2アクチュエータは、3相巻線のステータである第2巻線組を有する第2電動モータであって、
前記第1制御装置は、前記第1巻線組との接続と遮断を切り替え可能な第1リレーを有し、
前記第2制御装置は、前記第2巻線組との接続と遮断を切り替え可能な第2リレーを有し、
前記第3制御装置は、前記第1巻線組との接続と遮断を切り替え可能な第3リレーと、前記第2巻線組との接続と遮断を切り替え可能な第4リレーとを有する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項2記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第1制御装置の第1インバータは、第1電源より電源供給され、
前記第2制御装置の第2インバータは、第2電源より電源供給され、
前記第3制御装置の第3インバータは、前記第1電源と前記第2電源の少なくとも一方により電源供給される、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項2記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第3制御装置は、
前記第1制御装置及び前記第2制御装置が正常の場合は、低消費電力モードで動作し、
前記第1制御装置と前記第2制御装置のうち少なくとも前記第1制御装置が故障した場合は、前記低消費電力モードを終了し、前記第1電動モータに接続し、前記第1電動モータを制御する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項4記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第1制御装置が故障し前記第2制御装置が正常である場合、前記第3制御装置が前記第1電動モータに接続され、前記第3制御装置が前記第1電動モータの制御を開始するまでの間、前記第2制御装置は、前記第1制御装置と前記第2制御装置が正常である場合よりも出力を増加する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項2記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第1制御装置は、前記第1制御装置からの制御信号に応じて駆動信号を出力する第1プリドライバと、前記第1プリドライバからの駆動信号に基づき前記第1電動モータを制御する第1インバータと、前記第1インバータ及び前記第1プリドライバに電源供給する第1電源の故障を監視し、
前記第2制御装置は、前記第2制御装置からの制御信号に応じて駆動信号を出力する第2プリドライバと、前記第2プリドライバからの駆動信号に基づき前記第2電動モータを制御する第2インバータと、前記第2インバータ及び前記第2プリドライバに電源供給する第2電源の故障を監視する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項2記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第3制御装置は、前記第3制御装置からの制御信号に応じて駆動信号を出力する第3プリドライバと、前記第3プリドライバからの駆動信号に基づき前記第1電動モータまたは前記第2電動モータを制御する第3インバータと、前記第3プリドライバ及び前記第3インバータに電源供給する第3電源の故障を監視する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項7記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第3制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の搭載される車両の電源がオンとなったときに、前記第3プリドライバと前記第3インバータと前記第3電源の故障を監視する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項7記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第3制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の搭載される車両の電源がオフとなったときに、前記第3プリドライバと前記第3インバータと前記第3電源の故障を監視する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項2記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第3制御装置は、前記第1制御装置と前記第2制御装置の少なくとも1つの故障を監視する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項10記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第3制御装置は、前記第1制御装置または前記第2制御装置と通信するか、前記第1制御装置のインバータの出力電圧または前記第2制御装置のインバータの出力電圧を検知することで、前記第1制御装置と前記第2制御装置の少なくとも1つの故障を監視する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項10記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第3制御装置は、前記第1制御装置の故障を検知した場合に、前記第1制御装置と前記第1巻線組との接続を遮断する信号を前記第1リレーに出力し、前記第3制御装置と前記第1巻線組とを接続する信号を前記第3リレーに出力する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項2記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第1制御装置、前記第2制御装置、及び前記第3制御装置が正常であるときに、前記第3制御装置を、前記第1制御装置又は前記第2制御装置に代えて周期的に前記第1電動モータまたは前記第2電動モータに接続する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項13記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第1制御装置、前記第2制御装置、及び前記第3制御装置は、前記第1電動モータ及び前記第2電動モータとの接続が遮断されているときに低消費電力モードで動作し、前記周期的な接続処理、及び、前記第1制御装置、前記第2制御装置、前記第3制御装置のいずれかの故障検知に基づき前記第1電動モータと前記第2電動モータの少なくとも一方に接続されるときに前記低消費電力モードを終了する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項2記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第1制御装置及び前記第2制御装置の故障を検知した場合、前記第1制御装置と前記第1電動モータの接続及び前記第2制御装置と前記第2電動モータの接続を遮断し、前記第3制御装置と前記第1電動モータ及び前記第2電動モータを接続する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項15記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第3制御装置は、前記第1電動モータ及び前記第2電動モータと接続されるときに、前記第1電動モータと前記第2電動モータのうちの1つと接続されるときに比べて、出力するモータ電流値を増加させる、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項2記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第1制御装置及び前記第2制御装置は、複数のプロセッサコアを有し、
前記第3制御装置は、前記第1制御装置及び前記第2制御装置よりも少ない数のプロセッサコアを有する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項2記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記電動パワーステアリング装置は、前記操舵装置と、ステアリングホイールに反力トルクを付与可能な反力発生装置を有し、前記操舵装置と前記反力発生装置が機械的に分離した車両のステアバイワイヤシステムである、
電動パワーステアリング装置。 - 第1アクチュエータ、第2アクチュエータを有し、前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータの出力によって操舵輪を操舵可能な操舵装置と、
前記第1アクチュエータと接続し、前記第1アクチュエータを制御可能な第1制御装置と、
前記第2アクチュエータと接続し、前記第2アクチュエータを制御可能な第2制御装置と、
前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータの少なくとも1つと接続と遮断を切り替え可能な第3制御装置と、
有する電動パワーステアリング装置を制御するための電動パワーステアリング装置の制御方法であって、
前記第1制御装置が故障した場合、前記第1制御装置と前記第1アクチュエータの接続を遮断し、前記第3制御装置と前記第1アクチュエータを接続し、
前記第2制御装置が故障した場合、前記第2制御装置と前記第2アクチュエータの接続を遮断し、前記第3制御装置と前記第2アクチュエータを接続する、
電動パワーステアリング装置の制御方法。 - 操舵輪を操舵可能な操舵装置に設けられる前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータとを制御可能な操舵制御装置であって、
前記第1アクチュエータと接続される第1駆動回路と、
前記第1駆動回路を制御可能な第1制御装置と、
前記第2アクチュエータと接続される第2駆動回路と、
前記第2駆動回路を制御可能な第2制御装置と、
前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータとに接続される第3駆動回路と、
前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータと前記各駆動回路との接続と遮断とを切り替え可能な第3制御装置と、
を有し、
前記第3制御装置は、
前記第1制御装置が故障した場合には、前記第1駆動回路と前記第1アクチュエータの接続を遮断し、前記第3駆動回路と前記第1アクチュエータを接続し、
前記第2制御装置が故障した場合には、前記第2駆動回路と前記第2アクチュエータの接続を遮断し、前記第3駆動回路と前記第2アクチュエータを接続する、
操舵制御装置。
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