JP2018038176A - モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部信号の入力状態に関係なく本来の性能を発揮することができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置は、各駆動回路と組み合わせて設けられる各演算処理部310,320を含んで構成される第1ECU31及び第2ECU32を備えている。各演算処理部310,320のそれぞれは、マスター又はスレーブとして動作するように構成されている。例えば、第1演算処理部310がマスターの場合、当該第1演算処理部310がトルク指令値を演算する。各演算処理部310,320は、トルク指令値の出力態様を切り替える出力切替部と、マスタースレーブの何れで動作するのかを判定するマスタースレーブ判定部とを有している。そして、各演算処理部310,320は、各マスタースレーブ判定部の判定結果に基づいて、各出力切替部におけるトルク指令値の出力態様を切り替えるように構成されている。【選択図】図3
Description
本発明は、モータ制御装置に関する。
複数系統の巻線を有するモータの動作を制御するモータ制御装置として、例えば、特許文献1に記載のものがある。
特許文献1には、車両のステアリング装置において、舵取機構に対して動力を付与するように、第1モータ巻線を有する第1モータ、及び第2モータ巻線を有する第2モータの2系統のモータの動作を制御する操舵制御装置を備えるものが開示されている。この操舵制御装置では、第1モータに対して電流を供給するように第1駆動回路と組み合わせて設けられる第1ECUにより構成される第1システムと、第2モータに対して電流を供給するように第2駆動回路と組み合わせて設けられる第2ECUにより構成される第2システムとを備えるようにしている。なお、各ECUには、ステアリングホイールの操舵角が外部から位置信号としてそれぞれ個別に入力されているとともに、各モータの回転角を検出する回転角センサがそれぞれ個別に接続されている。
特許文献1には、車両のステアリング装置において、舵取機構に対して動力を付与するように、第1モータ巻線を有する第1モータ、及び第2モータ巻線を有する第2モータの2系統のモータの動作を制御する操舵制御装置を備えるものが開示されている。この操舵制御装置では、第1モータに対して電流を供給するように第1駆動回路と組み合わせて設けられる第1ECUにより構成される第1システムと、第2モータに対して電流を供給するように第2駆動回路と組み合わせて設けられる第2ECUにより構成される第2システムとを備えるようにしている。なお、各ECUには、ステアリングホイールの操舵角が外部から位置信号としてそれぞれ個別に入力されているとともに、各モータの回転角を検出する回転角センサがそれぞれ個別に接続されている。
具体的には、第1ECUは、位置信号を用いてトルク指令値を生成する。このトルク指令値は、第1ECUによって第1ECUと第2ECUとにそれぞれ分配される。各ECUは、第1ECUによって分配されたトルク指令値に基づいて、各ECUに接続されている回転角センサの検出結果を用いてそれぞれ組み合わせて設けられている各駆動回路の動作を制御するようにしている。すなわち、各ECUにおいて、第1ECUはマスターとして動作し、第2ECUはスレーブとして動作するように構成されている。
上記特許文献1に記載されているように、各ECUがマスター又はスレーブの何れかで動作するように構成されている場合、マスターである第1ECUにはマスターとして制御に必要な位置信号等の外部信号が入力される一方、スレーブである第2ECUにはスレーブとして制御に必要な位置信号等の外部信号が入力される。例えば、外部信号がマスターであるかスレーブであるかによって異なる場合、マスター用の外部信号が正しくマスターである第1ECUに入力されるとともに、スレーブ用の外部信号が正しくスレーブである第2ECUに入力されるように、各ECUに対して正しく入力されなければならない。
仮に、各ECUに対してコネクタの接続間違い等によって外部信号が誤入力されることがあると、モータの制御について本来の性能を発揮することができなくなる可能性がある。これは、車両において、舵取機構に対して動力を付与するものに限らず、モータの動作を制御するものであれば同様である。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部信号の入力状態に関係なくモータの制御において本来の性能を発揮できるモータ制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するモータ制御装置は、複数系統の巻線を有するモータの動作を制御する複数の制御系統を備え、各制御系統は、各系統の巻線に対してそれぞれ電流を供給するように駆動回路と組み合わせて設けられる演算部を含んで構成されるものであり、各演算部のそれぞれがマスターの演算部又はスレーブの演算部として動作するように構成されている。このモータ制御装置において、マスターの演算部は、巻線に対して供給する電流量の目標となる電流指令値を演算し、当該電流指令値をスレーブの演算部に対して出力し、マスターの演算部及びスレーブの演算部は、上記電流指令値に基づいて、属する制御系統の駆動回路の動作をそれぞれ制御するように構成されている。また、各演算部は、マスターの演算部である場合にスレーブの演算部に対して電流指令値を出力するように出力態様を切り替える出力切替部をそれぞれ有している。そして、各演算部のうち少なくとも一つの演算部は、マスターの演算部である場合に入力されるマスター用の外部信号が入力されているか、スレーブの演算部である場合に入力されるスレーブ用の外部信号が入力されているかに基づいて、各演算部がマスターの演算部及びスレーブの演算部の何れで動作するのかを判定するマスタースレーブ判定部を有しており、各演算部は、マスタースレーブ判定部の判定結果に基づいて、出力切替部における電流指令値の出力態様を切り替えるように構成されている。
上記構成によれば、各演算部では、マスター用の外部信号及びスレーブ用の外部信号の何れが入力される場合であっても、入力される外部信号の種類に応じてマスターの演算部及びスレーブの演算部の何れで動作するのかが判定される。この判定と合わせて、出力切替部による出力態様も切り替えられることによって、各演算部は、その時の外部信号の入力状態に応じて、マスターの演算部又はスレーブの演算部で動作する。したがって、上記[発明が解決しようとする課題]で述べたような外部信号の誤入力を存在させなくすることができ、外部信号の入力状態に関係なくモータの制御において本来の性能を発揮することができる。
上記モータ制御装置において、各演算部は、マスタースレーブ判定部をそれぞれ有していることが望ましい。
上記構成によれば、モータの制御の冗長化の信頼性を向上させることができる。
上記構成によれば、モータの制御の冗長化の信頼性を向上させることができる。
具体的には、上記モータ制御装置において、マスター用の外部信号及びスレーブ用の外部信号は、制御系統の駆動回路の動作を制御するために用いられる信号である。この場合、例えば、マスター用の外部信号及びスレーブ用の外部信号は、互いに通信方式又は通信周期が異なる信号である。
これら構成によれば、制御系統の駆動回路の動作を制御するための構成を用いて、上記[発明が解決しようとする課題]で述べたような外部信号の誤入力を存在させなくすることができる。これにより、構成上の変更の及ぶ範囲を小さくすることができ、汎用性を向上させることができる。
その他、上記モータ制御装置において、マスター用の外部信号及びスレーブ用の外部信号は、制御系統の駆動回路の動作を制御するためには用いられない信号であってもよい。
この構成によれば、マスター用の外部信号及びスレーブ用の外部信号は、何れの信号であるか判別可能に構成されていればよく、構成の自由度が高いと言える。したがって、汎用性をさらに向上させることができる。
この構成によれば、マスター用の外部信号及びスレーブ用の外部信号は、何れの信号であるか判別可能に構成されていればよく、構成の自由度が高いと言える。したがって、汎用性をさらに向上させることができる。
上述の各構成によれば、マスタースレーブ判定部を有していてもこれ自体に異常が生じてしまうと、全ての演算部がマスターの演算部で動作することを判定したり、全ての演算部がスレーブの演算部で動作することを判定したりする可能性がある。
そこで、上記モータ制御装置において、マスタースレーブ判定部の判定内容に異常が生じた場合、各演算部では、マスターの演算部及びスレーブの演算部の何れで動作するのかが予め定められていることが望ましい。
上記構成によれば、マスタースレーブ判定部に異常が生じたとしても、全ての演算部がマスターの演算部で動作したり、全ての演算部がスレーブの演算部で動作したりすることがなくなる。すなわち、マスターの演算部と、スレーブの演算部とを少なくとも存在させることができる。この場合、モータの制御において本来の性能に至らない可能性はあっても、制御系統の駆動回路の動作を継続できない状態に陥ることは少なくとも回避される。したがって、モータの制御について信頼性を向上させることができる。
本発明によれば、外部信号の入力状態に関係なくモータの制御において本来の性能を発揮することができる。
(第1実施形態)
以下、モータ制御装置の第1実施形態について説明する。
図1に示すように、車両Aには、後述する操舵機構2に対して車両Aの進行方向を自動的に変化させる動力を付与することによって、例えば、車両Aが走行中に車線を逸脱することを防ぐ車線逸脱防止支援システムを構築する車両転舵システム1が搭載されている。
以下、モータ制御装置の第1実施形態について説明する。
図1に示すように、車両Aには、後述する操舵機構2に対して車両Aの進行方向を自動的に変化させる動力を付与することによって、例えば、車両Aが走行中に車線を逸脱することを防ぐ車線逸脱防止支援システムを構築する車両転舵システム1が搭載されている。
操舵機構2は、ユーザーにより操作されるステアリングホイール10と、ステアリングホイール10と固定されるステアリングシャフト11とを備えている。ステアリングシャフト11は、ステアリングホイール10と連結されたコラムシャフト11aと、コラムシャフト11aの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト11bと、インターミディエイトシャフト11bの下端部に連結されたピニオンシャフト11cとを有している。ピニオンシャフト11cの下端部は、ラックアンドピニオン機構13を介してラックシャフト12に連結されている。ステアリングシャフト11の回転運動は、ラックアンドピニオン機構13を介してラックシャフト12の軸方向の往復直線運動に変換される。この往復直線運動が、ラックシャフト12の両端にそれぞれ連結されたタイロッド14を介して、左右の転舵輪15にそれぞれ伝達されることにより、これら転舵輪15の転舵角が変化する。
ステアリングホイール10と固定されたコラムシャフト11aの途中には、操舵機構2に対して付与する動力の発生源であるモータ20を有するアクチュエータ3が設けられている。例えば、モータ20は、表面磁石同期電動機(SPMSM)であり、3相(U,V,W)の駆動電力に基づいて回転する3相ブラシレスモータである。モータ20の回転軸21は、減速機構22を介してコラムシャフト11aに連結されている。アクチュエータ3は、モータ20の回転軸21の回転力を減速機構22を介してコラムシャフト11aに伝達する。このコラムシャフト11aに付与されるモータ20のトルク(回転力)が動力(転舵力)となり、左右の転舵輪15の転舵角を変化させる。
図2に示すように、モータ20は、その回転軸21を中心に回転するロータ23と、ロータ23の外周に配置されるステータ24とを備えている。ロータ23には、その表面に永久磁石が固定されている。永久磁石は、ロータ23の周方向に異なる極性(N極、S極)が交互に並んで配置されている。こうした永久磁石は、モータ20が回転する際に磁界、すなわち界磁を形成する。ステータ24には、3相(U相、V相、W相)の複数の巻線25が円環状に配されている。巻線25は、第1系統巻線26と第2系統巻線27とに分類される。第1系統巻線26及び第2系統巻線27は、それぞれスター結線されている。なお、各系統巻線26,27は、それぞれの各相の巻線がステータ24の周に沿って系統毎に交互に配置されたり、それぞれの各相の巻線がステータ24の周に沿って纏めて並べて配置されたり、同一ティースにステータ24の径方向に積層されて配置されたりする。
図1の説明に戻り、アクチュエータ3には、モータ20の制御量である電流量を制御することによって、モータ20の動作(駆動)を制御するモータ制御装置30が接続されている。モータ制御装置30は、車両Aに設けられる各種のセンサの検出結果に基づいて、モータ20の動作を制御する。各種のセンサとしては、例えば、2つ(個別)のトルクセンサ50,51、及び2つ(個別)の回転角センサ52,53がある。
各トルクセンサ50,51はコラムシャフト11aに設けられ、各回転角センサ52,53はモータ20に設けられている。各トルクセンサ50,51は、ユーザーのステアリング操作によりステアリングシャフト11に加えられる負荷である操舵トルクの大きさ及び向きを示す値であるトルク値Tm1,Tm2をそれぞれ検出する。各回転角センサ52,53は、モータ20の回転軸21の回転角度θm1,θm2をそれぞれ検出する。なお、各回転角度θm1,θm2と、ユーザーのステアリング操作に連動するコラムシャフト11aの回転角及び転舵輪15の舵角との間には相関関係がある。回転角度θm1,θm2に処理を施し、これに換算係数を乗算すれば、コラムシャフト11aの回転角及び転舵輪15の舵角、すなわち実角度を算出できる。
また、各トルクセンサ50,51は、同一構成をなしており、例えば、操舵トルクに応じたデジタル値を出力するホールIC(素子)である。各トルクセンサ50,51は、共にコラムシャフト11aを検出対象とするものであり、共に正常な場合、略同一のデジタル値を出力するものである。これにより、各トルクセンサ50,51、すなわちこれらの検出結果である操舵トルクの情報は冗長化されている。これと同様、各回転角センサ52,53は、同一構成をなしており、例えば、モータ20の回転軸21の回転角度に応じたデジタル値を出力するホールIC(素子)である。各回転角センサ52,53は、共に回転軸21を検出対象とするものであり、共に正常な場合、略同一のデジタル値を出力するものである。これにより、各回転角センサ52,53、すなわちこれらの検出結果である回転角度の情報は冗長化されている。
また、モータ制御装置30には、車載される上位制御装置40が接続されている。上位制御装置40は、車両Aの進行方向を自動的に変化させる自動操舵制御(車線維持制御)をモータ制御装置30に対して指示する。
上位制御装置40は、車両Aに設けられるカーナビ等のGPSやその他の車載センサ(カメラ、距離センサ、ヨーレートセンサ、レーザー等)や車路間通信による車両周辺環境検出部54の検出結果に基づいて、自動操舵制御に用いる2つ(個別)の角度指令値θs1*,θs2*を所定周期毎に演算する。そして、上位制御装置40は、演算した各角度指令値θs1*,θs2*をモータ制御装置30に対して所定周期毎に個別に出力する。本実施形態において、各角度指令値θs1*はマスター用の外部信号の一例であり、角度指令値θs2*はスレーブ用の外部信号の一例である。
車両周辺環境検出部54は、各種センサから車両周辺環境を検出することによって、これらに基づき角度情報θvを演算する。角度情報θvは、例えば、道路に対する車両Aの相対的な方向である。これは、車両Aの進行方向を示す成分(状態量)であり、車両Aの直進方向に対する転舵輪15の舵角である。そのため、転舵輪15の舵角に換算可能な各回転角度θm1,θm2は、車両Aの実際の進行方向を示す成分となる。また、自動操舵制御に用いる各角度指令値θs1*,θs2*は、車両Aの進行方向を示す成分の目標値となる。各角度指令値θs1*,θs2*は、原則、同一値であり、自動操舵制御の角度指令値の情報は冗長化されている。
なお、モータ制御装置30には、図示しない切替スイッチが接続されている。切替スイッチは、ユーザーにより操作され、モータ制御装置30が自動操舵制御を実行する自動操舵モードを設定するか否かの切り替えを指示する。モータ制御装置30は、自動操舵モードの設定が指示される間、自動操舵制御を実行し、ユーザーによるステアリング操作の介入(以下、「介入操作」という)があれば、自動操舵制御を中断してステアリング操作を補助する介入制御を実行する。また、モータ制御装置30は、自動操舵モードの設定が指示されない間(設定しないことが指示される間)、自動操舵制御を実行しないで、ステアリング操作を補助するアシスト制御を実行する。この場合、モータ制御装置30は、上位制御装置40が出力する各角度指令値θs1*,θs2*を無効化する。
次に、車両転舵システム1の電気的構成についてモータ制御装置30の機能と合わせて説明する。
図2に示すように、モータ制御装置30は、モータ20の第1系統巻線26に対して電流(駆動電力)を供給する制御系統を構成する第1電子制御装置31(以下、「第1ECU」という)と、モータ20の第2系統巻線27に対して電流(駆動電力)を供給する制御系統を構成する第2電子制御装置32(以下、「第2ECU」という)とを備えている。各電子制御装置31,32は、互いに独立した制御系統を構成するECU(Electronic Control Unit)である。
図2に示すように、モータ制御装置30は、モータ20の第1系統巻線26に対して電流(駆動電力)を供給する制御系統を構成する第1電子制御装置31(以下、「第1ECU」という)と、モータ20の第2系統巻線27に対して電流(駆動電力)を供給する制御系統を構成する第2電子制御装置32(以下、「第2ECU」という)とを備えている。各電子制御装置31,32は、互いに独立した制御系統を構成するECU(Electronic Control Unit)である。
第1ECU31には、トルクセンサ50及び回転角センサ52が接続されている。第1ECU31には、インターフェースcom11(通信回線)を介してトルクセンサ50からトルク値Tm1が入力されるとともに、回転角センサ53から回転角度θm1が入力される。また、第1ECU31には、インターフェースcom12(通信回線)を介して上位制御装置40から角度指令値θs1*が入力される。これと同様、第2ECU32には、トルクセンサ51及び回転角センサ53が接続されている。第2ECU32には、インターフェースcom21(通信回線)を介してトルクセンサ51からトルク値Tm2が入力されるとともに、回転角センサ53から回転角度θm2が入力される。また、第2ECU32には、インターフェースcom22(通信回線)を介して上位制御装置40から角度指令値θs2*が入力される。なお、各ECU31,32には、各系統巻線26,27に電流を供給するための個別の直流電源がそれぞれ接続されている。
各ECU31,32は、モータ制御装置30内において、第1ECU31に設けられているインターフェースcom13(通信回線)と、第2ECU32に設けられているインターフェースcom23(通信回線)とを介して互いに情報を入出力可能に接続されている。なお、各インターフェースcom13,com23を介しては、後述のトルク指令値及び回転角度を少なくとも含む複数の情報が、例えば、シリアル通信等によって、第1ECU31から第2ECU32の一方向に一度に送信されるとともに、第2ECU32から第1ECU31の一方向に一度に送信される。
第1ECU31は、第1演算処理部310、第1駆動回路311、第1電流センサ312、及び第1角度演算部313を有している。また、第2ECU32は、第2演算処理部320、第2駆動回路321、第2電流センサ322、及び第2角度演算部323を有している。
各駆動回路311,321は、複数のMOSFET等のスイッチング素子を有してなる、3相(U相、V相、W相)のインバータ回路である。各駆動回路311,321は、直列に接続された2つのFET(Field effect transistor)を1組とする3組のアーム(単相ハーフブリッジ)が、それぞれ直流電源の+端子と−端子との間に並列に接続されてなる。
各電流センサ312,322は、各駆動回路311,321と各系統巻線26,27との間の給電経路に生じる各相の各電流値I1,I2を検出する。
各角度演算部313,323は、各回転角センサ52,53から出力されたデジタル値V1,V2に基づいて、モータ20の回転軸21の回転角度を示す各回転角度θm1,θm2を演算する。
各角度演算部313,323は、各回転角センサ52,53から出力されたデジタル値V1,V2に基づいて、モータ20の回転軸21の回転角度を示す各回転角度θm1,θm2を演算する。
第1演算処理部310は、予め定めた制御周期毎に周期処理を実行することによって、上位制御装置40とともに、トルクセンサ50、回転角センサ52(第1角度演算部313)、及び第1電流センサ312のそれぞれの値を取り込む。そして、第1演算処理部310は、周期処理を通じて、第1PWM信号P1を生成し、第1駆動回路311(第1系統巻線26)を制御対象としてPWM制御する。これと同様、第2演算処理部320は、予め定めた制御周期毎に周期処理を実行することによって、上位制御装置40とともに、トルクセンサ51、回転角センサ53(第2角度演算部323)、及び第2電流センサ322のそれぞれの値を取り込む。そして、第2演算処理部320は、周期処理を通じて、第2PWM信号P2を生成し、第2駆動回路321(第2系統巻線27)を制御対象としてPWM制御する。
また、各演算処理部310,320は、互いに必要な情報を取り込む。各演算処理部310,320は、相手の演算処理部を通じて、指令値やセンサの検出結果や相手の演算処理部の異常に関わる情報等を取り込む。
次に、第1演算処理部310及び第2演算処理部320の機能について詳しく説明する。
図3に示すように、各演算処理部310,320は、例えば、単数又は複数のCPU(Central Processing Unit)からなるマイクロプロセスユニット(MPU)であり、[特許請求の範囲]で記載する「演算部」の一例である。
図3に示すように、各演算処理部310,320は、例えば、単数又は複数のCPU(Central Processing Unit)からなるマイクロプロセスユニット(MPU)であり、[特許請求の範囲]で記載する「演算部」の一例である。
各演算処理部310,320は、位置フィードバック演算部(以下、「位置F/B部」という)410,420、角度変換部411,421、アシストトルク演算部412,422、電流フィードバック演算部(以下、「電流F/B部」という)413,423、及びPWM出力部414,424をそれぞれ有している。また、各演算処理部310,320は、異常検出部415,425及び出力切替部416,426をそれぞれ有している。
各位置F/B部410,420は、上位制御装置40から得られる各角度指令値θs1*,θs2*と、各角度変換部411,421を通じて得られる各実角度θs1,θs2との差である角度偏差に基づいて、自動操舵トルク成分Ts1*,Ts2*を演算する。自動操舵トルク成分Ts1*,Ts2*は、各系統巻線26,27を通じてモータ20に発生させるべき自動操舵トルク(動力)に対応した電流量の目標値である。すなわち、自動操舵トルク成分Ts1*,Ts2*は電流指令値である。
各角度変換部411,421は、各角度演算部313,323からそれぞれ得られる各回転角度θm1,θm2をそれぞれ積算することによって、0〜360°よりも広い角度領域の数値の角度である絶対角度に変換する。そして、各角度変換部411,421は、絶対角度に変換した各回転角度θm1,θm2に係数を乗算して各実角度θs1,θs2を算出する。この係数は、減速機構22とモータ20の回転軸21との回転速度比に応じて定められている。
なお、各位置F/B部410,420は、自動操舵モードの設定中、介入操作があることを判断できる場合、各自動操舵トルク成分Ts1*,Ts2*の値に関係なく零値を出力する。この場合と同様、各位置F/B部410,420は、自動操舵モードの非設定中、上位制御装置40が出力する各角度指令値θs1*,θs2*を無効化しているので、零値を出力する。
各アシストトルク演算部412,422は、各トルクセンサ50,51から得られる各トルク値Tm1,Tm2に基づいて、アシストトルク成分Ta1*,Ta2*を演算する。アシストトルク成分Ta1*,Ta2*は、各系統巻線26,27を通じてモータ20に発生させるべきアシストトルク(動力)に対応した電流量の目標値である。すなわち、各アシストトルク成分Ta1*,Ta2*は電流指令値である。
各電流F/B部413,423には、第1ECU31において演算された自動操舵トルク成分Ts1*とアシストトルク成分Ta1*との加算値であるトルク指令値T1*、及び第2ECU32において演算された自動操舵トルク成分Ts2*とアシストトルク成分Ta2*との加算値であるトルク指令値T2*の何れかのトルク指令値が入力される。なお、自動操舵トルク成分とアシストトルク成分との加算値であるトルク指令値は電流指令値である。
そして、各電流F/B部413,423は、各トルク指令値T1*,T2*の何れかのトルク指令値と、回転角度及び各相電流値とに基づいて、PWM制御のデューティ指令値D1*,D2*を演算する。なお、この場合の回転角度は、入力されたトルク指令値を演算した各演算部が属する各ECU31,32において得られる回転角度である一方、各相電流値は、各電流F/B部413,423が属する各ECU31,32において得られる各相電流値である。
各PWM出力部414,424は、属する各ECU31,32において演算された各デューティ指令値D1*,D2*に基づいて、各PWM信号P1,P2を演算する。
各異常検出部415,425は、属する各ECU31,32において電流の供給対象とする各系統巻線26,27への給電等の動作に関わる制御を継続できない異常が生じているか否か自己診断する自己診断機能を有している。各異常検出部415,425は、属する各ECU31,32において得られる各角度指令値θs1*,θs2*、各回転角度θm1,θm2、又は各トルク値Tm1,Tm2に異常が生じているか否か自己診断する。
各異常検出部415,425は、属する各ECU31,32において電流の供給対象とする各系統巻線26,27への給電等の動作に関わる制御を継続できない異常が生じているか否か自己診断する自己診断機能を有している。各異常検出部415,425は、属する各ECU31,32において得られる各角度指令値θs1*,θs2*、各回転角度θm1,θm2、又は各トルク値Tm1,Tm2に異常が生じているか否か自己診断する。
第1演算処理部310の異常検出部415は、トルク値Tm1、角度指令値θs1*、及び回転角度θm1がそれぞれ予め定めた周期毎に入力されているか否か、入力されている各値が前回値との比較や二乗平均和の演算等に基づいて妥当であるか否かを判定する。これは、第2演算処理部320の異常検出部425についても同様である。
トルク値Tm1が予め定めた周期毎に入力されていない場合、インターフェースcom11の断線の可能性がある。トルク値Tm1が妥当でない場合、トルクセンサ50のセンサ異常の可能性がある。また、角度指令値θs1*が予め定めた周期毎に入力されていない場合、インターフェースcom12の断線の可能性がある。角度指令値θs1*が妥当でない場合、上位制御装置40の演算異常の可能性がある。また、回転角度θm1が予め定めた周期毎に入力されていない場合、回転角センサ52又は第1角度演算部313の断線の可能性がある。また、回転角度θm1が妥当でない場合、回転角センサ52のセンサ異常、第1角度演算部313の演算異常の可能性がある。これらは、トルク値Tm2、角度指令値θs2*、及び回転角度θm2の異常についても同様である。
各異常検出部415,425は、属する各ECU31,32において異常が生じていることを自己診断する場合、その結果として異常フラグFLG1,FLG2を出力する。各異常フラグFLG1,FLG2は、属するECUの出力切替部に対して出力されるとともに、各インターフェースcom13,com23を介して他方(相手側)のECUの出力切替部に対して出力される。これにより、各演算処理部310,320(各出力切替部416,426)は、属するECUにおいて異常が生じていることを検出するとともに、他方(相手側)のECUにおいて異常が生じていることを検出する。
各出力切替部416,426には、属する各ECU31,32において演算等から得られる各トルク指令値T1*,T2*、各回転角度θm1,θm2、及び各異常フラグFLG1,FLG2が入力される。
そして、各出力切替部416,426は、属する各ECU31,32の各電流F/B部413、423に対して、第1演算処理部310で得られるトルク指令値T1*及び回転角度θm1を出力するか、第2演算処理部320で得られるトルク指令値T2*及び回転角度θm2を出力するかを切り替える。例えば、第1演算処理部310の出力切替部416が電流F/B部413に対して、トルク指令値T1*及び回転角度θm1を出力する場合、同じく第2演算処理部320の出力切替部426は、電流F/B部423に対して、トルク指令値T1*及び回転角度θm1を出力する。これは、トルク指令値T2*及び回転角度θm2を出力する場合も同様である。
本実施形態において、各異常検出部415,425を通じて共に異常が生じていることを検出しない、各ECU31,32が正常である場合、各ECU31,32の間では、角度指令値θs1*が入力されるECUをマスターとして動作させ、角度指令値θs2*が入力されるECUをスレーブとして動作させるように構成されている。
図3に示したように、本実施形態では、角度指令値θs1*が第1ECU31、角度指令値θs2*が第2ECU32にそれぞれ入力されているので、第1ECU31、すなわち第1演算処理部310がマスターで動作し、第2ECU32、すなわち第2演算処理部320がスレーブで動作する。この場合、各演算処理部310,320の各PWM信号P1,P2の演算には、マスターの第1演算処理部310により演算されるトルク指令値T1*が用いられるとともに、マスターの第1演算処理部310が属する第1ECU31に接続されている回転角センサ52により検出される回転角度θm1が用いられる。
本実施形態において、角度指令値θs2*は、例えば、CAN(Contoller Area Network、登録商標)の通信方式で伝送されるものであり、角度指令値θs1*は、CANの通信方式に対して一度に多くの情報量を高速で伝送することのできる、例えば、CANFD(CAN with Flexible Date Rate)の通信方式で伝送されるものである。すなわち、角度指令値θs1*を用いる場合には、角度指令値θs2*を用いる場合と比較して、多くの情報を短周期で得ることができ、多くの情報が反映された自動操舵トルク指令値(トルク指令値)を演算することができる。これにより、本実施形態では、角度指令値θs1*が入力されるECUがマスターで動作する場合、モータ20の制御として最適な制御を実現することができる。
これにより、各演算処理部310,320は、互いに位相が一致する各PWM信号P1,P2を演算するように同期動作し、各駆動回路311,321(各系統巻線26,27)に対しては基本的に同じタイミングで同じだけの電流量の電流を供給するように構成されている。すなわち、各演算処理部310,320の各PWM信号P1,P2の演算には、同一のトルク指令値及び回転角度が用いられ、各駆動回路311,321(各系統巻線26,27)で合わせて必要な電流量となるように演算されるトルク指令値が用いられる。本実施形態のトルク指令値は、モータ20に発生させるトルク全体のうちの半分(50%)に対応した電流量の目標値として演算される。
具体的には、図3中、太線で示すように、マスターの第1演算処理部310の出力切替部416は、位置F/B部410で演算した自動操舵トルク成分Ts1*と、アシストトルク演算部412で演算したアシストトルク成分Ta1*との加算値であるトルク指令値T1*を電流F/B部413に対して出力する。同時にマスターの第1演算処理部310は、トルク指令値T1*及び回転角度θm1を、各インターフェースcom13,com23を介してスレーブの第2演算処理部320の出力切替部426に対して出力する。
そして、マスターの第1演算処理部310は、自身で演算したトルク指令値T1*と、属する第1ECU31に接続されている回転角センサ52を通じて検出した回転角度θm1とを用いて、第1駆動回路311(第1系統巻線26)を制御対象としてPWM制御する。また、スレーブの第2演算処理部320は、マスターの第1演算処理部310で演算されたトルク指令値T1*と、当該マスターの第1演算処理部310が属する第1ECU31に接続されている回転角センサ52を通じて検出された回転角度θm1とを用いて、第2駆動回路321(第2系統巻線27)を制御対象としてPWM制御する。
すなわち、図3中、ブロック内にドットを付すように、第1演算処理部310において、第1PWM信号P1を出力するため、位置F/B部410、角度変換部411(第1角度演算部313(回転角センサ52))、アシストトルク演算部412、電流F/B部413、PWM出力部414、及び出力切替部416が各種処理を実行する。また、第2演算処理部320において、第2PWM信号P2を出力するために、電流F/B部423、PWM出力部424、及び出力切替部426が各種処理を実行する。
また、図3中、ブロック内にドットを付すように、第1演算処理部310において、異常検出部415が、第1ECU31に異常が生じていることを自己診断する。
そして、異常検出部415によって、マスターであるECUに異常が生じていることが検出される場合、角度指令値θs2*が入力されるECUをマスターとし、角度指令値θs1*が入力されるECUをスレーブとするように各ECU31,32の間でマスタースレーブの関係が切り替えるように構成されている。
そして、異常検出部415によって、マスターであるECUに異常が生じていることが検出される場合、角度指令値θs2*が入力されるECUをマスターとし、角度指令値θs1*が入力されるECUをスレーブとするように各ECU31,32の間でマスタースレーブの関係が切り替えるように構成されている。
この場合、各演算処理部310,320の各PWM信号P1,P2の演算には、マスターの第2演算処理部320により演算されるトルク指令値T2*が用いられるとともに、マスターの第2演算処理部320が属する第2ECU32に接続されている回転角センサ53により検出される回転角度θm2が用いられる。
具体的には、異常検出部415は、異常フラグFLG1を第1演算処理部310の出力切替部416に対して出力する。同時に異常検出部415は、異常フラグFLG1を各インターフェースcom13,com23を介して第2演算処理部320の出力切替部426に対して出力する。
これにより、マスターの第2演算処理部320の出力切替部426は、位置F/B部420で演算した自動操舵トルク成分Ts2*と、アシストトルク演算部422で演算したアシストトルク成分Ta2*との加算値であるトルク指令値T2*を電流F/B部423に対して出力する。同時にマスターの第2演算処理部320は、トルク指令値T2*及び回転角度θm2を、各インターフェースcom13,com23を介してスレーブの第1演算処理部310の出力切替部416に対して出力する。
そして、マスターの第2演算処理部320は、自身で演算したトルク指令値T2*と、属する第2ECU32に接続されている回転角センサ53を通じて検出した回転角度θm2とを用いて、第2駆動回路321(第2系統巻線27)を制御対象としてPWM制御する。また、スレーブの第1演算処理部310は、マスターの第2演算処理部320で演算されたトルク指令値T2*と、当該マスターの第2演算処理部320が属する第2ECU32に接続されている回転角センサ53を通じて検出された回転角度θm2とを用いて、第1駆動回路311(第1系統巻線26)を制御対象としてPWM制御する。
このように、本実施形態では、各ECU31,32を備え、これらに対して個別に接続される各トルクセンサ50,51及び各回転角センサ52,53を備えるとともに、各角度指令値θs1*,θs2*が個別に入力されることによって、モータ20(各系統巻線26,27)の動作に関わる制御の冗長化が図られている。
ここまで、角度指令値θs1*が第1ECU31、角度指令値θs2*が第2ECU32にそれぞれ入力される例を説明したが、角度指令値θs1*の通信回線がインターフェースcom12ではなくインターフェースcom22に接続され、当該角度指令値θs1*が第2ECU32(第2演算処理部320)に入力される場合もある。この場合、角度指令値θs2*の通信回線がインターフェースcom22ではなくインターフェースcom12に接続され、当該角度指令値θs2*が第1ECU31(第1演算処理部310)に入力される。これは、CANの通信方式と、CANFDの通信方式とは、通常、プロトコルの方式も同一であり、これらの通信方式の間ではインターフェースについても同一のものを用いることができるからである。この場合であっても、角度指令値θs1*が入力されるECUをマスターで動作させることによって、モータ20の制御として最適な制御を実現する必要がある。
これに対して、本実施形態は、各角度指令値θs1*が各ECU31,32(各演算処理部310,320)の何れに入力される場合であっても、角度指令値θs1*が入力されるECUをマスター、角度指令値θs2*が入力されるECUをスレーブとして動作させることができる機能を有している。
以下、マスタースレーブの何れで動作するのか判定するための機能について説明する。
図3に示すように、各演算処理部310,320は、マスタースレーブ判定部417,427をそれぞれ有している。各マスタースレーブ判定部417,427は、属する各ECU31,32に入力されている各角度指令値θs1*,θs2*に基づいて、属する各ECU31,32、すなわち各演算処理部310,320がマスタースレーブの何れで動作するのか判定する。なお、各マスタースレーブ判定部417,427は、車両Aにおけるイグニッションオン後、すなわちモータ20を駆動させる準備段階であるモータ制御装置30の起動処理時に、マスタースレーブの何れで動作するのか判定する。
図3に示すように、各演算処理部310,320は、マスタースレーブ判定部417,427をそれぞれ有している。各マスタースレーブ判定部417,427は、属する各ECU31,32に入力されている各角度指令値θs1*,θs2*に基づいて、属する各ECU31,32、すなわち各演算処理部310,320がマスタースレーブの何れで動作するのか判定する。なお、各マスタースレーブ判定部417,427は、車両Aにおけるイグニッションオン後、すなわちモータ20を駆動させる準備段階であるモータ制御装置30の起動処理時に、マスタースレーブの何れで動作するのか判定する。
図4に示すように、各角度指令値θs1*,θs2*は、CANFDであるかCANであるか通信方式の違いを有している。この通信方式の違いは、通信周期の違いから判別することができ、例えば、CANFDの通信方式が通信周期Xmsの場合、CANの通信方式が通信周期Xmsと比較して遅い(大きい値である)通信周期Ymsとなる。各マスタースレーブ判定部417,427は、通信周期の違いから通信方式を判定し、入力されている信号が各角度指令値θs1*,θs2*の何れであるかを判定する。そして、各マスタースレーブ判定部417,427は、通信周期からCANFDの通信方式の信号が入力されていることを判定する場合、属する各ECU31,32の各演算処理部310,320がマスターで動作することを判定する。また、各マスタースレーブ判定部417,427は、通信周期からCANの通信方式の信号が入力されていることを判定する場合、属する各ECU31,32の各演算処理部310,320がスレーブで動作することを判定する。
図3の例では、図5に実線で示すように、角度指令値θs1*がCANFDの通信方式でインターフェースcom12(図5中、CANI/F)を介して第1演算処理部310のマスタースレーブ判定部417に入力される。この場合、マスタースレーブ判定部417は、CANFDの通信方式の信号が入力されていることを判定し、第1演算処理部310がマスターで動作することを判定する。そして、マスタースレーブ判定部417は、マスターで動作することを指示するマスターフラグFLGMを、出力切替部416に対して出力する。これにより、出力切替部416は、第1ECU31において演算等から得られるトルク指令値T1*及び回転角度θm1を電流F/B部413に対して出力するように出力態様を切り替える。
また、同じく図5に実線で示すように、角度指令値θs2*がCANの通信方式でインターフェースcom22(図5中、CANI/F)を介して第2演算処理部320のマスタースレーブ判定部427に入力される。この場合、マスタースレーブ判定部427は、CANの通信方式の信号が入力されていることを判定し、第2演算処理部320がスレーブで動作することを判定する。そして、マスタースレーブ判定部427は、スレーブで動作することを指示するスレーブフラグFLGSを、出力切替部426に対して出力する。これにより、出力切替部426は、第1ECU31において演算等から得られるトルク指令値T1*及び回転角度θm1を電流F/B部423に対して出力するように出力態様を切り替える。
一方、図5に破線で示すように、角度指令値θs2*がCANの通信方式でインターフェースcom12を介して第1演算処理部310に入力される場合、マスタースレーブ判定部417は、CANの通信方式の信号が入力されていることを判定し、第1演算処理部310がスレーブで動作することを判定する。そして、マスタースレーブ判定部417は、スレーブで動作することを指示するスレーブフラグFLGSを、出力切替部416に対して出力する。これにより、出力切替部416は、第2ECU32において演算等から得られるトルク指令値T2*及び回転角度θm2を電流F/B部413に対して出力するように出力態様を切り替える。
また、同じく図5に破線で示すように、角度指令値θs1*がCANFDの通信方式でインターフェースcom22を介して第2演算処理部320に入力される場合、マスタースレーブ判定部427は、CANFDの通信方式の信号が入力されていることを判定し、第2演算処理部320がマスターで動作することを判定する。そして、マスタースレーブ判定部427は、マスターで動作することを指示するマスターフラグFLGMを、出力切替部426に対して出力する。これにより、出力切替部426は、第2ECU32において演算等から得られるトルク指令値T2*及び回転角度θm2を電流F/B部423に対して出力するように出力態様を切り替える。
また、各マスタースレーブ判定部417,427は、マスターフラグを各インターフェースcom13,com23を介して他方(相手側)のECUのマスタースレーブ判定部に対して出力する。これにより、各マスタースレーブ判定部417,427は、各マスタースレーブ判定部417,427において判定内容に異常が生じているか否かを検出する。なお、各マスタースレーブ判定部417,427は、共に同じマスターフラグを出力している場合や、共にスレーブフラグを出力している場合、判定内容に異常が生じていることを検出する。なお、各マスタースレーブ判定部417,427が共に同じマスターフラグ又はスレーブフラグを出力するとは、上位制御装置40自体の異常に起因して、各マスタースレーブ判定部417,427に対して、共に角度指令値θs1*が入力されていたり、共に角度指令値θs2*が入力されていたりする場合もある。
これらの場合、各マスタースレーブ判定部417,427は、入力されている角度指令値に関係なく、属するECUがマスタースレーブの何れで動作するのかを予め定めている。例えば、第1演算処理部310のマスタースレーブ判定部417は、各マスタースレーブ判定部417,427において判定内容に異常が生じている場合、第1演算処理部310がマスターで動作することを判定する。また、第2演算処理部320のマスタースレーブ判定部427は、各マスタースレーブ判定部417,427において判定内容に異常が生じている場合、第2演算処理部320がスレーブで動作することを判定する。
以上に説明した本実施形態によれば、以下に示す作用及び効果を奏する。
(1)各演算処理部310,320では、各角度指令値θs1*,θs2*の何れが入力される場合であっても、入力される角度指令値に応じてマスタースレーブの何れで動作するのかが判定される。この判定と合わせて、各出力切替部416,426による出力態様も切り替えられることによって、各演算処理部310,320は、その時の角度指令値の何れが入力されているかの入力状態に応じて、マスタースレーブの何れかで動作する。したがって、上記[発明が解決しようとする課題]で述べたような各角度指令値θs1*,θs2*の誤入力を存在させなくすることができ、各角度指令値θs1*,θs2*の入力状態に関係なくモータ20の制御において本来の性能を発揮することができる。
(1)各演算処理部310,320では、各角度指令値θs1*,θs2*の何れが入力される場合であっても、入力される角度指令値に応じてマスタースレーブの何れで動作するのかが判定される。この判定と合わせて、各出力切替部416,426による出力態様も切り替えられることによって、各演算処理部310,320は、その時の角度指令値の何れが入力されているかの入力状態に応じて、マスタースレーブの何れかで動作する。したがって、上記[発明が解決しようとする課題]で述べたような各角度指令値θs1*,θs2*の誤入力を存在させなくすることができ、各角度指令値θs1*,θs2*の入力状態に関係なくモータ20の制御において本来の性能を発揮することができる。
(2)本実施形態では、上記[発明が解決しようとする課題]で述べたような各角度指令値θs1*,θs2*の誤入力を存在させなくすることができるので、その対策自体が不要となる。したがって、各ECU31,32、すなわち各演算処理部310,320の間で、例えば、各角度指令値θs1*,θs2*用の各インターフェースcom12,com22のコネクタ形状を異ならせる等、構成を変更させる必要がなくなり、汎用性を向上させることができる。
(3)本実施形態において、各演算処理部310,320は、マスタースレーブ判定部417,427をそれぞれ有しているので、モータ20の制御の冗長化の信頼性を向上させることができる。
(4)マスタースレーブの何れで動作するのかを判定するために用いる各角度指令値θs1*,θs2*は、各ECU31,32の各駆動回路311,321の動作を制御するために用いられる信号としている。また、各角度指令値θs1*,θs2*は、互いに通信方式又は通信周期が異なる信号としている。
これら構成によれば、各ECU31,32の各駆動回路311,321の動作を制御するための構成を用いて、上記[発明が解決しようとする課題]で述べたような各角度指令値θs1*,θs2*の誤入力を存在させなくすることができる。これにより、構成上の変更の及ぶ範囲を小さくすることができ、汎用性を向上させることができる。
(5)本実施形態によれば、各マスタースレーブ判定部417,427を有していてもこれらの判定内容自体に異常が生じてしまうと、各演算処理部310,320が共にマスターで動作することを判定したり、各演算処理部310,320が共にスレーブで動作することを判定したりする可能性がある。
そこで、本実施形態において、各マスタースレーブ判定部417,427の判定内容に異常が生じた場合、各マスタースレーブ判定部417,427では、属する各ECU31,32がマスタースレーブの何れで動作するのかを予め定めている。
そのため、各マスタースレーブ判定部417、427の判定内容に異常が生じたとしても、各演算処理部310,320が共にマスターで動作したり、各演算処理部310,320が共にスレーブで動作したりする可能性がなくなる。すなわち、マスターの演算処理部と、スレーブの演算処理部とを少なくとも存在させることができる。この場合、モータ20の制御において本来の性能に至らない可能性はあっても、各ECU31,32の各駆動回路311,321の動作を継続できない状態に陥ることは少なくとも回避される。したがって、モータ20の制御について信頼性を向上させることができる。
(第2実施形態)
次に、モータ制御装置の第2実施形態について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成などは、同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略する。
次に、モータ制御装置の第2実施形態について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成などは、同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略する。
図6及び図7に示すように、本実施形態において、上位制御装置40は、各角度指令値θs1*,θs2*の他、モータ制御装置30の各ECU31,32に対してマスタースレーブの何れで動作するのかを指示する2つ(個別)のフラグ指示信号FM,FSを出力する。上位制御装置40は、各フラグ指示信号FM,FSを、車両Aにおけるイグニッションオン後のモータ制御装置30の起動処理時に合わせて出力する。フラグ指示信号FMは、マスターで動作することを各ECU31,32に認識させるために出力される信号である。このフラグ指示信号FMは、角度指令値θs1*に対応付けて出力される。フラグ指示信号FSは、スレーブで動作することを各ECU31,32に認識させるために出力される信号である。このフラグ指示信号FSは、角度指令値θs2*に対応付けて出力される。本実施形態において、フラグ指示信号FMはマスター用の外部信号の一例であり、フラグ指示信号FSはスレーブ用の外部信号の一例である。
本実施形態において、各フラグ指示信号FM,FSは、マスタースレーブの何れで動作するのかを判定するためにのみ用いる信号であって、モータ20の制御、すなわち各ECU31,32において各PWM信号P1,P2を演算するためには用いられない信号である。
例えば、図7に示すように、第1ECU31には、インターフェースcom12を介して上位制御装置40から角度指令値θs1*が入力されるとともに、インターフェースcom14(通信回線)を介して上位制御装置40からフラグ指示信号FMが入力される。このフラグ指示信号FMは、第1演算処理部310のマスタースレーブ判定部417に入力される。
また、同じく図7に示すように、第2ECU32には、インターフェースcom22を介して上位制御装置40から角度指令値θs2*が入力されるとともに、インターフェースcom24(通信回線)を介して上位制御装置40からフラグ指示信号FSが入力される。このフラグ指示信号FSは、第2演算処理部320のマスタースレーブ判定部427に入力される。
図7の例では、角度指令値θs1*が入力される第1ECU31に対してフラグ指示信号FM、角度指令値θs2*が入力される第2ECU32に対してフラグ指示信号FSがそれぞれ入力され、第1ECU31、すなわち第1演算処理部310がマスターで動作し、第2ECU32、すなわち第2演算処理部320がスレーブで動作する。
図6に示すように、各フラグ指示信号FM,FSは、通信方式(通信周期)が同一であり、例えば、CANFDの通信方式(通信周期Xms)で共に伝送される。一方、各フラグ指示信号FM,FSは、異なるデジタル値(情報)から構成されるものであり、そのデジタル値から各マスタースレーブ判定部417,427が違いを認識できるように構成されている。各マスタースレーブ判定部417,427は、デジタル値を判定し、入力されている信号が各フラグ指示信号FM,FSの何れであるかを判定する。そして、各マスタースレーブ判定部417,427は、フラグ指示信号FMを示すデジタル値が入力されていることを判定する場合、属する各ECU31,32の各演算処理部310,320がマスターで動作することを判定する。また、各マスタースレーブ判定部417,427は、フラグ指示信号FSを示すデジタル値が入力されていることを判定する場合、属する各ECU31,32の各演算処理部310,320がスレーブで動作することを判定する。
図7に実線で示すように、フラグ指示信号FMがインターフェースcom14(図7中、CANI/F)を介してマスタースレーブ判定部417に入力される場合、マスタースレーブ判定部417は、第1演算処理部310がマスターで動作することを判定する。そして、マスタースレーブ判定部417は、マスターで動作することを指示するマスターフラグFLGMを、出力切替部416に対して出力する。
また、同じく図7に実線で示すように、フラグ指示信号FSがインターフェースcom24(図7中、CANI/F)を介してマスタースレーブ判定部427に入力される場合、マスタースレーブ判定部427は、第2演算処理部320がスレーブで動作することを判定する。そして、マスタースレーブ判定部427は、スレーブで動作することを判定したことを指示するスレーブフラグFLGSを、出力切替部426に対して出力する。
一方、図7に破線で示すように、フラグ指示信号FSがインターフェースcom14を介して第1演算処理部310に入力される場合、マスタースレーブ判定部417は、第1演算処理部310がスレーブで動作することを判定する。そして、マスタースレーブ判定部417は、スレーブで動作することを指示するスレーブフラグFLGSを、出力切替部416に対して出力する。
また、同じく図7に破線で示すように、フラグ指示信号FMがインターフェースcom24を介して第2演算処理部320に入力される場合、マスタースレーブ判定部427は、第2演算処理部320がマスターで動作することを判定する。そして、マスタースレーブ判定部427は、マスターで動作することを指示するマスターフラグFLGMを、出力切替部426に対して出力する。
以上に説明した本実施形態によれば、上記第1実施形態の(1)〜(3),(5)の作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を得ることができる。
(6)マスタースレーブの何れで動作するのかを判定するために用いる各フラグ指示信号FM,FSは、各ECU31,32の各駆動回路311,321の動作を制御するために用いられない信号としている。この場合、各フラグ指示信号FM,FSは、何れの信号であるか判別可能に構成されていればよく、構成の自由度が高いと言える。したがって、汎用性をさらに向上させることができる。
(6)マスタースレーブの何れで動作するのかを判定するために用いる各フラグ指示信号FM,FSは、各ECU31,32の各駆動回路311,321の動作を制御するために用いられない信号としている。この場合、各フラグ指示信号FM,FSは、何れの信号であるか判別可能に構成されていればよく、構成の自由度が高いと言える。したがって、汎用性をさらに向上させることができる。
なお、上記各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第1実施形態において、各角度指令値θs1*,θs2*は、各マスタースレーブ判定部417,427が違いを認識できるように構成されていればよい。すなわち、通信方式(通信周期)が同一であっても、異なるデジタル値(情報)で構成される信号であればよく、例えば、角度指令値θs1*が角度指令値θs2*と比較して多くのパラメータを基に演算されるように構成されていたりしてもよい。
・第1実施形態において、各角度指令値θs1*,θs2*は、各マスタースレーブ判定部417,427が違いを認識できるように構成されていればよい。すなわち、通信方式(通信周期)が同一であっても、異なるデジタル値(情報)で構成される信号であればよく、例えば、角度指令値θs1*が角度指令値θs2*と比較して多くのパラメータを基に演算されるように構成されていたりしてもよい。
・第1実施形態では、マスタースレーブの何れで動作するのかを判定するために用いる信号として、各角度指令値θs1*,θs2*の替わりに、モータ制御装置30と他の制御装置(ECU)から入力される信号、例えば、車両Aのモータ制御装置30と他のECUを介して入力される車速信号を用いるようにしてもよい。このように、車速信号を用いる場合、第1実施形態は、自動操舵制御を実行しないで、ステアリング操作を補助するアシスト制御のみを実行するステアリング装置のモータを制御対象としてもよい。
・第1実施形態において、各角度指令値θs1*,θs2*の通信方式の組み合わせは、インターフェースについて同一のものを用いることができる通信方式の組み合わせであれば変更してもよい。
・第1実施形態のモータ制御装置30では、上位制御装置40から入力される各角度指令値θs1*,θs2*が少なくとも冗長化されていればよく、各トルクセンサ50,51の検出結果、及び各回転角センサ52,53の検出結果については冗長化されていなくてもよい。
・第2実施形態において、各フラグ指示信号FM,FSは、各マスタースレーブ判定部417,427が違いを認識できるように構成されていればよい。すなわち、デジタル値が同一であっても、異なる通信方式(通信周期)で構成される信号であればよく、例えば、フラグ指示信号FMがCANFDの通信方式、フラグ指示信号FSがCANの通信方式で伝送されるように構成されていたりしてもよい。
・第2実施形態において、各フラグ指示信号FM,FSの通信方式は、CANやフレックスレイ(Flex Ray、登録商標)を用いるように変更してもよい。
・第2実施形態は、自動操舵制御を実行しないで、ステアリング操作を補助するアシスト制御のみを実行するステアリング装置のモータを制御対象としてもよい。
・第2実施形態は、自動操舵制御を実行しないで、ステアリング操作を補助するアシスト制御のみを実行するステアリング装置のモータを制御対象としてもよい。
・第2実施形態のモータ制御装置30では、上位制御装置40から入力される各角度指令値θs1*,θs2*、各トルクセンサ50,51の検出結果、及び各回転角センサ52,53の少なくとも何れかが冗長化されていればよい。
・各実施形態において、各演算処理部310,320の少なくとも一つにマスタースレーブ判定部を有していればよく、例えば、第1演算処理部310のマスタースレーブ判定部417のみを残し、第2演算処理部320のマスタースレーブ判定部427を削減することもできる。この場合、マスタースレーブ判定部417は、第1ECU31(第1演算処理部310)に入力される角度指令値やフラグ指示信号からマスタースレーブの何れで動作するのかを判定するようにしてもよい。その他、マスタースレーブ判定部417は、第2ECU32(第2演算処理部320)に入力される外部信号(角度指令値やフラグ指示信号)の情報を得てマスタースレーブの何れで動作するのかを判定するようにしてもよい。そして、マスタースレーブ判定部417は、各ECU31,32の各出力切替部416,426に対してマスタースレーブの何れで動作するのかを指示すればよい。
・各実施形態において、各マスタースレーブ判定部417,427がマスタースレーブの何れで動作するのかを判定するタイミングは、車両Aにおけるイグニッションオン後、周期的に到来するように構成されていてもよいし、製品出荷時であってもよい。
・各実施形態では、各マスタースレーブ判定部417,427において判定内容に異常が生じている場合、モータ20の動作の制御を停止する制御状態へと切り替えられるように構成してもよい。この場合には、アシスト制御についてのみ機能する制御状態へと切り替えられるように構成してもよい。また、各マスタースレーブ判定部417,427において判定内容に異常が生じている情報は、上位制御装置40に入力されるように構成し、上位制御装置40から各角度指令値θs1*,θs2*が出力されないように構成してもよい。
・各実施形態において、第1ECU31の異常時、第1駆動回路311(第1系統巻線26)を通じてモータ20にトルクをいくらか発生させることができるように構成されていればよい。この場合、第1駆動回路311からの第1系統巻線26への電流の供給が絶たれる場合と比較して、モータ20の出力全体の低下を抑制することができる。
・各実施形態において、モータ制御装置30では、複数の制御系統(ECU)が構成されていればよく、3系統や4系統以上の制御系統が構成されていてもよい。この場合、制御系統の数に合わせて演算処理部(駆動回路等)を増やすとともに、制御系統のそれぞれに対してトルク値、角度指令値、回転角度が個別に入力されるように構成されていればよく、何れかの制御系統がマスターとなってモータ20の動作を制御するように構成されていればよい。
・各実施形態において、モータ20の制御では、実角度として、コラムシャフト11aの回転角度であるステアリング角を用いたり、ピニオンシャフト11cの回転角度であるピニオン角やラックシャフト12の移動位置を用いたりしてもよい。これらの場合、各トルク値Tm1,Tm2は、ステアリング角等に処理を施すことによって、算出することもできる。これにより、各トルクセンサ50,51を省略することができ、部品点数及びコストを削減することができる。
・各実施形態において、車両転舵システム1は、自動操舵モードの設定が指示されている間に介入操作があった場合、自動操舵制御からアシスト制御に切り替えるように構成されていてもよい。
・各実施形態において、上位制御装置40は、各角度指令値θs1*,θs2*の替わりに、角度偏差をモータ制御装置30に対して出力するようにしてもよい。この場合、上位制御装置40は、各回転角センサ52,53から得られる各回転角度θm1,θm2や、上記ステアリング角等に基づいて、角度偏差を演算すればよい。
・各実施形態において、各アシストトルク成分Ta1*,Ta2*の演算は、各トルク値Tm1,Tm2を少なくとも用いていればよく、車両Aの車速を用いるようにしてもよい。その他、各アシストトルク成分Ta1*,Ta2*の演算は、各トルク値Tm1,Tm2及び車速と、これら以外の要素とを用いるようにしてもよい。また、各自動操舵トルク成分Ts1*,Ts2*の演算は、車両周辺環境(角度情報θv)に基づき演算される各角度指令値θs1*,θs2*を少なくとも用いていればよく、各角度指令値θs1*,θs2*と、車速やそれ以外の要素とを用いるようにしてもよい。
・各実施形態において、車両転舵システム1は、車両の走行を支援する他の機能として、例えば、横滑り防止装置(ビークル・スタビリティ・コントロール)を構築するものであってもよいし、車線逸脱防止支援システムと、横滑り防止装置とを共に構築するものであってもよい。
・各実施形態では、車両転舵システム1をコラムシャフト11aに動力を付与するタイプに具体化したが、ラックシャフト12に動力を付与するタイプに適用してもよい。この場合、各トルクセンサ50,51は、例えば、ピニオンシャフト11cに設けられるようにしてもよい。
・各実施形態は、車両転舵システム1のモータ20を制御対象としたがこれに限られない。例えば、ステアバイワイヤ式のステアリング装置のモータや、後輪操舵装置や4輪操舵装置(4WS)のモータを制御対象としてもよい。また、各実施形態は、車両以外に搭載されるモータを制御対象としてもよい。
・各変形例は、互いに組み合わせて適用してもよく、例えば、ステアバイワイヤ式の操舵装置に具体化することと、その他の変形例の構成とは、互いに組み合わせて適用してもよい。
3…アクチュエータ、20…モータ、23…ロータ、24…ステータ、25…巻線、26…第1系統巻線、27…第2系統巻線、30…モータ制御装置、31…ECU、32…ECU、310…第1演算処理部、311…第1駆動回路、320…第2演算処理部、321…第2駆動回路、416,426…出力切替部、417,427…マスタースレーブ判定部、T1*,T2*…トルク指令値、θs1*,θs2*…角度指令値、FM…フラグ指示信号、FS…フラグ指示信号。
Claims (6)
- 複数系統の巻線を有するモータの動作を制御する複数の制御系統を備え、各制御系統は、各系統の巻線に対してそれぞれ電流を供給するように駆動回路と組み合わせて設けられる演算部を含んで構成されるものであり、各演算部のそれぞれがマスターの演算部又はスレーブの演算部として動作するように構成されているモータ制御装置において、
前記マスターの演算部は、前記巻線に対して供給する電流量の目標となる電流指令値を演算し、当該電流指令値を前記スレーブの演算部に対して出力し、
前記マスターの演算部及び前記スレーブの演算部は、前記電流指令値に基づいて、属する前記制御系統の前記駆動回路の動作をそれぞれ制御するように構成されており、
前記各演算部は、前記マスターの演算部である場合に前記スレーブの演算部に対して前記電流指令値を出力するように前記電流指令値の出力態様を切り替える出力切替部をそれぞれ有し、
前記各演算部のうち少なくとも一つの演算部は、前記マスターの演算部である場合に入力されるマスター用の外部信号が入力されているか、前記スレーブの演算部である場合に入力されるスレーブ用の外部信号が入力されているかに基づいて、前記各演算部が前記マスターの演算部及び前記スレーブの演算部の何れで動作するのかを判定するマスタースレーブ判定部を有しており、
前記各演算部は、前記マスタースレーブ判定部の判定結果に基づいて、前記出力切替部における前記電流指令値の出力態様を切り替えるように構成されていることを特徴とするモータ制御装置。 - 各演算部は、前記マスタースレーブ判定部をそれぞれ有している請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記マスター用の外部信号及び前記スレーブ用の外部信号は、前記制御系統の前記駆動回路の動作を制御するために用いられる信号である請求項1又は請求項2に記載のモータ制御装置。
- 前記マスター用の外部信号及び前記スレーブ用の外部信号は、互いに通信方式又は通信周期が異なる信号である請求項3に記載のモータ制御装置。
- 前記マスター用の外部信号及び前記スレーブ用の外部信号は、前記制御系統の前記駆動回路の動作を制御するためには用いられない信号である請求項1又は請求項2に記載のモータ制御装置。
- 前記マスタースレーブ判定部の判定内容に異常が生じた場合、前記各演算部では、前記マスターの演算部及び前記スレーブの演算部の何れで動作するのかが予め定められている請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載のモータ制御装置。
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