(57)【要約】【課題】異なる系統のマイコンのグランド電位が互いに独立した冗長構成のモータ制御装置において、電源電流の差に起因するマイコン間通信異常が発生しにくくな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、一台のモータの通電を制御可能な複数の系統が冗長的に設けられている。第１系統及び第２系統の各マイコンは、マイコン間通信により自系統及び他系統の情報を相互に通信可能であり、且つ、各マイコンのグランド電位は互いに独立している。電源と電力変換器との間に流れる電源電流Ｉｂ１、Ｉｂ２は、力行状態のとき正、回生動作のとき負と定義される。各マイコンは、マイコン間通信により各系統の電源電流を相互に監視し、二系統の電源電流差ΔＩｂが目標値ΔＩｂ＿ｌｉｍを超えているとき、二系統の電源電流差ΔＩｂを小さくするように、少なくともいずれか一方の系統の電流指令値又は電圧指令値を制限する「電源電流均衡化処理」を実行する。【選択図】図１２
2020162220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一台のモータ（８０）の通電を制御可能な複数の系統が冗長的に設けられたモータ制御装置であって、
各系統は、
個別の電源（１１１、１１２）から入力された直流電力と、前記モータに発生する交流電力とを、力行状態又は回生状態の動作状態に応じて相互に変換する電力変換器（７０１、７０２）と、
前記モータに流れる電流について電流指令値を演算し、且つ、当該電流指令値に対する実電流のフィードバック制御により、自系統の前記電力変換器に指令する電圧指令値を演算するマイコン（４０１、４０２）と、
を備え、
複数系統のうち選択される一組以上の二つの系統の組を対象系統対とすると、
前記対象系統対の各マイコンは、マイコン間通信により自系統及び他系統の情報を相互に通信可能であり、且つ、各マイコンのグランド電位は互いに独立しており、
前記電源と前記電力変換器との間に流れる電源電流（Ｉｂ１、Ｉｂ２）は、力行状態のとき正、回生動作のとき負と定義され、
前記対象系統対の各マイコンは、マイコン間通信により各系統の電源電流の検出値もしくは推定値、又は各系統の電源電流を推定可能な情報を相互に監視し、二系統の電源電流差（ΔＩｂ）が目標電源電流差（ΔＩｂ＿ｌｉｍ）を超えているとき、二系統の電源電流差を小さくするように、少なくともいずれか一方の系統の電流指令値又は電圧指令値を制限する電源電流均衡化処理を実行するモータ制御装置。
【請求項２】
前記対象系統対の各マイコンは、前記電源電流均衡化処理により電流指令値を制限する電流指令値制限部（４２）を有し、
前記電流指令値制限部は、
自系統の電源電流が正であり、且つ、自系統の電源電流が他系統の電源電流に前記目標電源電流差を加えた値より大きい場合、
二系統の電源電流差を小さくするように、自系統の電流指令値を制限する請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記電流指令値制限部は、
自系統及び他系統の電源電流が正であり、且つ、自系統の電源電流が他系統の電源電流に前記目標電源電流差を加えた値より大きい場合、
二系統の電源電流差を前記目標電源電流差以下とするように、自系統の電流指令値を制限する請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記対象系統対の各マイコンは、前記電源電流均衡化処理により電圧指令値を制限する電圧指令値制限部（４５）を有し、
前記電圧指令値制限部は、
自系統の電源電流が正であり、且つ、自系統の電源電流が他系統の電源電流に前記目標電源電流差を加えた値より大きい場合、又は、
自系統及び他系統の電源電流が負であり、且つ、自系統の電源電流が他系統の電源電流から前記目標電源電流差を減じた値より小さい場合、
二系統の電源電流差を前記目標電源電流差以下とするように、自系統の電圧指令値を制限する請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記対象系統対の各マイコンは、力行状態又は回生状態の動作状態について、自系統の動作状態を判定し、且つ、マイコン間通信により他系統の動作状態を取得し、
自系統が力行状態であり、他系統が回生状態であるとき、前記電源電流均衡化処理として、自系統の電流指令値又は電圧指令値を制限する請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記対象系統対の各マイコンは、少なくとも前記電源電流均衡化処理の開始前まで、共通の電流指令値に基づき二系統を協調動作させる請求項１〜５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
車両の電動パワーステアリング装置に適用され、前記モータとして操舵アシストモータの通電を制御する請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一台のモータの通電を制御可能な複数の系統が冗長的に設けられたモータ制御装置が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１に開示された回転電機制御装置は、系統毎に個別のバッテリから電力供給される構成において、二つのマイコン間で制御信号を相互に通信し、二系統を協調させて回転電機の駆動を制御することで、系統間の不整合や調停の複雑さを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１３０００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の従来技術において、系統間にバッテリ電圧や配線抵抗等の差がある場合、バッテリとインバータ回路との間に流れる電源電流に差が生じる。また、ある系統のマイコンがサージ電圧等の影響で故障したとき、他系統のマイコンに故障が伝播することを防ぐため、異なる系統のマイコンのグランド電位を互いに独立させる場合がある。この構成で各系統の電源電流に差が生じると、系統間のグランド電位差によりマイコン間通信異常が発生するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、異なる系統のマイコンのグランド電位が互いに独立した冗長構成のモータ制御装置において、電源電流の差に起因するマイコン間通信異常が発生しにくくなるモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、一台のモータ（８０）の通電を制御可能な複数の系統が冗長的に設けられたモータ制御装置であって、各系統は、電力変換器（７０１、７０２）と、マイコン（４０１、４０２）と、を備える。つまり、互いに対応して設けられた電力変換器及びマイコン等の構成要素の単位が「系統」と定義される。
【０００８】
電力変換器は、個別の電源（１１１、１１２）から入力された直流電力と、モータに発生する交流電力とを、力行状態又は回生状態の動作状態に応じて相互に変換する。マイコンは、モータに流れる電流について電流指令値を演算し、且つ、当該電流指令値に対する実電流のフィードバック制御により、自系統の電力変換器に指令する電圧指令値を演算する。
【０００９】
複数系統のうち選択される一組以上の二つの系統の組を「対象系統対」とする。対象系統対の各マイコンは、マイコン間通信により自系統及び他系統の情報を相互に通信可能であり、且つ、各マイコンのグランド電位は互いに独立している。
【００１０】
電源と電力変換器との間に流れる電源電流（Ｉｂ１、Ｉｂ２）は、力行状態のとき正、回生動作のとき負と定義される。対象系統対の各マイコンは、マイコン間通信により各系統の電源電流の検出値もしくは推定値、又は各系統の電源電流を推定可能な情報を相互に監視する。対象系統対の各マイコンは、二系統の電源電流差（ΔＩｂ）が目標電源電流差（ΔＩｂ＿ｌｉｍ）を超えているとき、二系統の電源電流差を小さくするように、少なくともいずれか一方の系統の電流指令値又は電圧指令値を制限する「電源電流均衡化処理」を実行する。
【００１１】
本発明において、対象系統対の各マイコンは、二系統の電源電流差が目標電源電流差を超えているとき、二系統の電源電流の差を小さくするように、電源電流均衡化処理を実行する。これにより、系統間のグランド電位差によるマイコン間通信異常が発生しにくくなる。好ましくは、対象系統対の各マイコンは、二系統の電源電流差を目標電源電流差以下とするように、電源電流均衡化処理を実行する。これにより、系統間のグランド電位差によるマイコン間通信異常がより発生しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】各実施形態のＥＣＵが機電一体式のモータに適用される電動パワーステアリング装置の構成図。
【図２】各実施形態のＥＣＵが機電別体式のモータに適用される電動パワーステアリング装置の構成図。
【図３】二系統機電一体式モータの軸方向断面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図。
【図５】多相同軸モータの構成を示す模式図。
【図６】二系統ＥＣＵ（モータ制御装置）の全体構成図。
【図７】二系統ＥＣＵにおける各系統の電源電流を説明する図。
【図８】二系統の電源電圧に差がある場合の力行／回生動作を説明する回転数−トルク特性図。
【図９】第１実施形態による電流フィードバック制御のブロック図。
【図１０】（ａ）「力行＋力行」状態、（ｂ）「力行＋回生」状態における電流指令値の制限による電源電流均衡化処理の作用を説明する図。
【図１１】第２実施形態による電流フィードバック制御のブロック図。
【図１２】（ａ）「力行＋力行」状態、（ｂ）「力行＋回生」状態（１）、（ｃ）「力行＋回生」状態（２）における電圧指令値の制限による電源電流均衡化処理の作用を説明する図。
【図１３】「回生＋回生」状態における電圧指令値の制限による電源電流均衡化処理の作用を説明する図。
【図１４】自系統及び他系統の推定電源電流に基づく電源電流均衡化処理のフローチャート。
【図１５】自系統及び他系統の動作状態に基づく電源電流均衡化処理のフローチャート。
【図１６】第３実施形態による電流フィードバック制御のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、モータ制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態において「モータ制御装置」としてのＥＣＵは、車両の電動パワーステアリングシステムに適用され、操舵アシストモータの通電を制御する。複数の実施形態で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、以下の第１〜第３実施形態を包括して「本実施形態」という。
【００１４】
最初に、本実施形態のＥＣＵが適用される電動パワーステアリング装置の構成について、図１〜図６を参照して説明する。図１、図２に、電動パワーステアリング装置９０を含むステアリングシステム９９の全体構成を示す。図１に、ＥＣＵ１０がモータ８０の軸方向の一方側に一体に構成されている「機電一体式」の構成が図示され、図２に、ＥＣＵ１０とモータ８０とがハーネスで接続された「機電別体式」の構成が図示される。なお、図１、図２における電動パワーステアリング装置９０はコラムアシスト式であるが、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。
【００１５】
ステアリングシステム９９は、ハンドル９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、及び、電動パワーステアリング装置９０等を含む。ハンドル９１にはステアリングシャフト９２が接続されている。ステアリングシャフト９２の先端に設けられたピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が設けられる。運転者がハンドル９１を回転させると、ハンドル９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によりラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の変位量に応じた角度に一対の車輪９８が操舵される。
【００１６】
電動パワーステアリング装置９０は、操舵トルクセンサ９３、ＥＣＵ１０、モータ８０、及び、減速ギア９４等を含む。操舵トルクセンサ９３は、ステアリングシャフト９２の途中に設けられ、運転者の操舵トルクを検出する。図１、図２に示す形態では、二重化された操舵トルクセンサ９３は、第１トルクセンサ９３１及び第２トルクセンサ９３２を含み、第１操舵トルクｔｒｑ１及び第２操舵トルクｔｒｑ２を二重に検出する。操舵トルクセンサが冗長的に設けられない場合、一つの操舵トルクｔｒｑの検出値が二系統共通に用いられてもよい。以下、冗長的に検出された操舵トルクｔｒｑ１、ｔｒｑ２を用いることに特段の意味が無い箇所では、一つの操舵トルクｔｒｑとして記載する。
【００１７】
ＥＣＵ１０は、力行動作時、操舵トルクｔｒｑ１、ｔｒｑ２に基づいて、モータ８０が所望のアシストトルクを発生するようにモータ８０の駆動を制御する。モータ８０が出力したアシストトルクは、減速ギア９４を介してステアリングシャフト９２に伝達される。また、ＥＣＵ１０は、回生動作時、逆入力やハンドル操作によりモータ８０に発生した逆起電力のエネルギーを電源に回生させる。ＥＣＵ１０は、電流センサ及び回転角センサが検出したモータ８０の相電流、及び電気角θ１、θ２を取得し、これらの情報に基づき、モータ８０の通電を制御する。
【００１８】
モータ８０の軸方向の一方側にＥＣＵ１０が一体に構成された機電一体式モータ８００の構成について、図３、図４を参照して説明する。図３に示す形態では、ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力側とは反対側において、シャフト８７の軸Ａｘに対して同軸に配置されている。なお、他の実施形態では、ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力側において、モータ８０と一体に構成されてもよい。モータ８０は、三相ブラシレスモータであって、ステータ８４０、ロータ８６０、及びそれらを収容するハウジング８３０を備えている。
【００１９】
ステータ８４０は、ハウジング８３０に固定されているステータコア８４５と、ステータコア８４５に組み付けられている二組の三相巻線組８０１、８０２とを有している。第１巻線組８０１を構成する各相巻線からは、リード線８５１、８５３、８５５が延び出している。第２巻線組８０２を構成する各相巻線からは、リード線８５２、８５４、８５６が延び出している。ロータ８６０は、リア軸受８３５及びフロント軸受８３６により支持されているシャフト８７と、シャフト８７が嵌入されたロータコア８６５とを有している。ロータ８６０は、ステータ８４０の内側に設けられており、ステータ８４０に対して相対回転可能である。シャフト８７の一端には永久磁石８８が設けられている。
【００２０】
ハウジング８３０は、リアフレームエンド８３７を含む有底筒状のケース８３４と、ケース８３４の一端に設けられているフロントフレームエンド８３８とを有している。ケース８３４及びフロントフレームエンド８３８は、ボルト等により互いに締結されている。各巻線組８０１、８０２のリード線８５１、８５２等は、リアフレームエンド８３７のリード線挿通孔８３９を挿通してＥＣＵ１０側に延び、基板２３０に接続されている。
【００２１】
ＥＣＵ１０は、カバー２１と、カバー２１に固定されているヒートシンク２２と、ヒートシンク２２に固定されている基板２３０と、基板２３０に実装されている各種の電子部品とを備えている。カバー２１は、外部の衝撃から電子部品を保護したり、ＥＣＵ１０内への埃や水等の浸入を防止したりする。カバー２１は、外部からの給電ケーブルや信号ケーブルが外部接続用コネクタ部２１４と、カバー部２１３とを有している。外部接続用コネクタ部２１４の給電用端子２１５、２１６は、図示しない経路を経由して基板２３０に接続されている。
【００２２】
基板２３０は、例えばプリント基板であり、リアフレームエンド８３７と対向する位置に設けられ、ヒートシンク２２に固定されている。基板２３０には、二系統分の各電子部品が系統毎に独立して設けられており、完全冗長構成をなしている。本実施形態では基板２３０は一枚であるが、他の実施形態では、二枚以上の基板を備えるようにしてもよい。基板２３０の二つの主面のうち、リアフレームエンド８３７に対向している面をモータ面２３７とし、その反対側の面、すなわちヒートシンク２２に対向している面をカバー面２３８とする。
【００２３】
モータ面２３７には、複数のスイッチング素子２４１、２４２、回転角センサ２５１、２５２、カスタムＩＣ２６１、２６２等が実装されている。本実施形態では複数のスイッチング素子２４１、２４２は各系統について６個であり、「電力変換器」としてのインバータの三相上下アームを構成する。回転角センサ２５１、２５２は、シャフト８７の先端に設けられた永久磁石８８と対向するように配置される。カスタムＩＣ２６１、２６２及びマイコン４０１、４０２は、ＥＣＵ１０の制御回路を有する。
【００２４】
カバー面２３８には、マイコン４０１、４０２、コンデンサ２８１、２８２、及び、インダクタ２７１、２７２等が実装されている。特に、第１マイコン４０１及び第２マイコン４０２は、同一の基板２３０の同一側の面であるカバー面２３８に、所定間隔を空けて配置されている。コンデンサ２８１、２８２は、電源から入力された電力を平滑化し、また、スイッチング素子２４１、２４２のスイッチング動作等に起因するノイズの流出を防止する。インダクタ２７１、２７２は、コンデンサ２８１、２８２と共にフィルタ回路を構成する。
【００２５】
図５、図６に示すように、ＥＣＵ１０の制御対象であるモータ８０は、二組の三相巻線組８０１、８０２が同軸に設けられた三相ブラシレスモータである。巻線組８０１、８０２は、電気的特性が同等であり、共通のステータに互いに電気角３０［ｄｅｇ］ずらして配置されている。これに応じて、巻線組８０１、８０２には、例えば、振幅が等しく位相が３０［ｄｅｇ］ずれた相電流が通電されるように制御される。
【００２６】
［ＥＣＵ（モータ制御装置）の構成］
次に図６を参照し、ＥＣＵ１０の構成及び作用効果について説明する。ＥＣＵ１０は、車両に搭載され、一台のモータ８０を冗長的に設けられた二つの系統により駆動する。以下、互いに対応して設けられるマイコン４０１、４０２及び「電力変換器」としてのインバータ７０１、７０２を含む一群の構成要素の単位を「系統」という。図６において、第１巻線組８０１と、第１巻線組８０１の通電制御に係る第１マイコン４０１及びインバータ７０１等との組み合わせを第１系統とする。第２巻線組８０２と、第２巻線組８０２の通電制御に係る第２マイコン４０２及び第２インバータ７０２等との組み合わせを第２系統とする。第１系統と第２系統とは、全て独立した二組の要素群から構成されている。
【００２７】
明細書中、必要に応じて、第１系統の構成要素又は信号には語頭に「第１」を付し、第２系統の構成要素又は信号には語頭に「第２」を付して区別する。各系統に共通の事項については、「第１、第２」を付さず、まとめて記載する。また、第１系統の構成要素又は信号の符号の末尾に「１」を付し、第２系統の構成要素又は信号の符号の末尾に「２」を付して記す。以下、ある構成要素にとって、その構成要素が含まれる系統を「自系統」といい、他方の系統を「他系統」という。
【００２８】
ＥＣＵ１０の第１コネクタ部３５１には、第１電源コネクタ１３１、第１車両通信コネクタ３１１、及び、第１トルクコネクタ３３１が含まれる。第２コネクタ部３５２には、第２電源コネクタ１３２、第２車両通信コネクタ３１２、及び、第２トルクコネクタ３３２が含まれる。コネクタ部３５１、３５２は、それぞれ単一のコネクタとして形成されていてもよいし、複数のコネクタに分割されていてもよい。
【００２９】
第１電源コネクタ１３１は、第１電源（例えばバッテリ）１１１に接続される。第１電源１１１の電力は、電源コネクタ１３１、電源リレー１４１、第１インバータ７０１、及び、モータリレー７３１を経由して、第１巻線組８０１に供給される。また、第１電源１１１の電力は、第１マイコン４０１及び第１系統のセンサ類にも供給される。
【００３０】
第２電源コネクタ１３２は、第２電源（例えばバッテリ）１１２に接続される。第２電源１１２の電力は、電源コネクタ１３２、電源リレー１４２、第２インバータ７０２、及び、モータリレー７３２を経由して、第２巻線組８０２に供給される。また、第２電源１１２の電力は、第２マイコン４０２及び第２系統のセンサ類にも供給される。
【００３１】
車両通信ネットワークとしてＣＡＮが冗長的に設けられる場合、第１車両通信コネクタ３１１は、第１ＣＡＮ３０１と第１車両通信回路３２１との間に接続され、第２車両通信コネクタ３１２は、第２ＣＡＮ３０２と第２車両通信回路３２２との間に接続される。ＣＡＮが冗長的に設けられない場合、二系統の車両通信コネクタ３１１、３１２は、共通のＣＡＮ３０に接続されてもよい。また、ＣＡＮ以外の車両通信ネットワークとして、ＣＡＮ−ＦＤ（ＣＡＮ with Flexible Data rate）やＦｌｅｘＲａｙ等、どのような規格のネットワークが用いられてもよい。車両通信回路３２１、３２２は、自系統及び他系統の各マイコン４０１、４０２との間で双方向に情報を通信する。
【００３２】
第１トルクコネクタ３３１は、第１トルクセンサ９３１と第１トルクセンサ入力回路３４１との間に接続される。第１トルクセンサ入力回路３４１は、第１トルクコネクタ３３１が検出した操舵トルクｔｒｑ１を第１マイコン４０１に通知する。第２トルクコネクタ３３２は、第２トルクセンサ９３２と第２トルクセンサ入力回路３４２との間に接続される。第２トルクセンサ入力回路３４２は、第２トルクコネクタ３３２が検出した操舵トルクｔｒｑ２を第２マイコン４０２に通知する。
【００３３】
マイコン４０１、４０２は、各巻線組８０１、８０２に通電される電流についての電流指令値及び電流制限値を演算する。そして、マイコン４０１、４０２は、電流指令値及び電流制限値に基づいて生成したモータ駆動信号Ｄｒ１、Ｄｒ２を、各インバータ７０１、７０２に出力する。マイコン４０１、４０２における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
【００３４】
第１マイコン４０１は、第１インバータ７０１のスイッチング素子２４１の動作を操作するモータ駆動信号Ｄｒ１を生成し、第１インバータ７０１に指令する。また、第１マイコン４０１は、第１電源リレー駆動信号Ｖｐｒ１、及び、第１モータリレー駆動信号Ｖｍｒ１を生成する。第２マイコン４０２は、第２インバータ７０２のスイッチング素子２４２の動作を操作するモータ駆動信号Ｄｒ２を生成し、第２インバータ７０２に指令する。また、第２マイコン４０２は、第２電源リレー駆動信号Ｖｐｒ２、及び、第２モータリレー駆動信号Ｖｍｒ２を生成する。マイコン４０１、４０２が生成した電源リレー駆動信号Ｖｐｒ１、Ｖｐｒ２は、自系統の電源リレー１４１、１４２に指令される他、他マイコンにも通知される。
【００３５】
マイコン４０１、４０２は、マイコン間通信により、電流指令値や電流検出値等の情報を相互に通信可能である。マイコン間通信の通信フレームには、電流指令値、電流制限値、電流検出値等が含まれる。その他、アップデートカウンタ、ステータス信号、及び、誤り検出値信号であるＣＲＣ信号、チェックサム信号等が含まれる場合もある。
【００３６】
各マイコンが他マイコンからの電源リレー駆動信号Ｖｐｒ１、Ｖｐｒ２を受信しているにもかかわらず、マイコン間通信で他マイコンからの信号を受信しない場合には、他マイコンは正常であり、マイコン間通信の異常であると判断される。一方、各マイコンが他マイコンからの電源リレー駆動信号Ｖｐｒ１、Ｖｐｒ２を受信せず、且つ、マイコン間通信で他マイコンからの信号を受信しない場合には、他マイコンが異常であると判断される。
【００３７】
二つのインバータ７０１、７０２は、二組の巻線組８０１、８０２に対応して設けられる。第１インバータ７０１は、複数のスイッチング素子２４１を有する三相インバータであって、第１巻線組８０１へ供給される電力を変換する。第１インバータ７０１のスイッチング素子２４１は、第１マイコン４０１から出力されるモータ駆動信号Ｄｒ１に基づいてオンオフ作動が制御される。第２インバータ７０２は、複数のスイッチング素子２４２を有する三相インバータであって、第２巻線組８０２へ供給される電力を変換する。第２インバータ７０２のスイッチング素子２４２は、第２マイコン４０２から出力されるモータ駆動信号Ｄｒ２に基づいてオンオフ作動が制御される。
【００３８】
第１電源リレー１４１は、第１電源コネクタ１３１と第１インバータ７０１との間に設けられ、第１マイコン４０１からの第１電源リレー駆動信号Ｖｐｒ１により制御される。第１電源リレー１４１がオンのとき、第１電源１１１と第１インバータ７０１との間の通電が許容され、第１電源リレー１４１がオフのとき、第１電源１１１と第１インバータ７０１との間の通電が遮断される。
【００３９】
第２電源リレー１４２は、第２電源コネクタ１３２と第２インバータ７０２との間に設けられ、第２マイコン４０２からの第２電源リレー駆動信号Ｖｐｒ２により制御される。第２電源リレー１４２がオンのとき、第２電源１１２と第２インバータ７０２との間の通電が許容され、第２電源リレー１４２がオフのとき、第２電源１１２と第２インバータ７０２との間の通電が遮断される。
【００４０】
本実施形態の電源リレー１４１、１４２は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体リレーである。電源リレー１４１、１４２がＭＯＳＦＥＴのように寄生ダイオードを有する場合、電源リレー１４１、１４２に対し寄生ダイオードの向きが逆向きになるように直列接続される図示しない逆接保護リレーを設けることが望ましい。また、電源リレー１４１、１４２は、メカリレーであってもよい。
【００４１】
第１モータリレー７３１は、第１インバータ７０１と第１巻線組８０１との間の各相電力経路に設けられ、第１マイコン４０１からの第１モータリレー駆動信号Ｖｍｒ１により制御される。第２モータリレー７３２は、第２インバータ７０２と第２巻線組８０２との間の各相電力経路に設けられ、第２マイコン４０２からの第２モータリレー駆動信号Ｖｍｒ２により制御される。各モータリレー７３１、７３２がオンのとき、各インバータ７０１、７０２と巻線組８０１、８０２との間の通電が許容され、各モータリレー７３１、７３２がオフのとき、各インバータ７０１、７０２と巻線組８０１、８０２との間の通電が遮断される。
【００４２】
第１電流センサ７５１は、第１巻線組８０１の各相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を検出し、第１マイコン４０１に出力する。第２電流センサ７５２は、第２巻線組８０２の各相電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２を検出し、第２マイコン４０２に出力する。回転角センサ２５１、２５２が冗長的に設けられる場合、第１回転角センサ２５１は、モータ８０の電気角θ１を検出し、第１マイコン４０１に出力する。第２回転角センサ２５２は、モータ８０の電気角θ２を検出し、第２マイコン４０２に出力する。回転角センサが冗長的に設けられない場合、例えば第１回転角センサ２５１が検出した第１系統の電気角θ１に基づき、第２系統の電気角θ２を「θ２＝θ１＋３０［ｄｅｇ］」の式により算出してもよい。
【００４３】
次に図７を参照し、ハードウェア構成の視点から、ＥＣＵ１０の各系統に流れる電源電流Ｉｂ１、Ｉｂ２について主に説明する。なお、図７には、図６に示される電源コネクタ１３１、１３２、電源リレー１４１、１４２、モータリレー７３１、７３２等の図示を省略する。冗長的に設けられた第１系統及び第２系統は、１台のモータ８０の通電を制御可能である。各系統における「電力変換器」としてのインバータ７０１、７０２は、個別の電源１１１、１１２から入力された直流電力と、モータ８０に発生する交流電力とを、力行状態又は回生状態の動作状態に応じて相互に変換する。インバータ７０１、７０２の電源１１１、１１２側には平滑コンデンサ１６１、１６２が接続されている。
【００４４】
電動パワーステアリング装置では、運転者の操舵トルクに応じてモータ８０にアシストトルクを出力させる動作が力行動作に相当する。また、走行中に車輪９８が障害物に乗り上げて転向した場合や、車輪をジャッキアップした無負荷状態でハンドル９１を操作した場合にモータ８０が逆起電力を発生する動作が回生動作に相当する。例えば第１系統では、電源電流Ｉｂ１は、力行動作時、第１電源１１１から第１インバータ７０１に向かって流れ、回生動作時、第１インバータ７０１から第１電源１１１に向かって流れる。以下、電源電流Ｉｂ１、Ｉｂ２の符号を、力行状態のとき正、回生動作のとき負と定義する。
【００４５】
系統間に電源電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２や配線抵抗等の差がある場合、二系統の電源電流Ｉｂ１、Ｉｂ２に差が生じる。例えば、破線で示す電源電流センサ１５１、１５２により検出された電源電流の検出値Ｉｂ１＿ｓｎｓ、Ｉｂ２＿ｓｎｓが各系統のマイコン４０１、４０２に取得されてもよい。ただし、第１〜第３実施形態では、電源電流センサを設けず、各系統のマイコン４０１、４０２は、電源電流の推定値である推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔ、Ｉｂ２＿ｅｓｔ（図９参照）を算出する。
【００４６】
各系統のマイコン４０１、４０２は、モータ８０に流れる電流について電流指令値を演算する。また、例えば第１系統のマイコン４０１は、電流センサ７５１から取得した相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１、及び、回転角センサ２５１から取得した電気角θ１に基づき、モータ８０に流れる実電流として、ｄｑ軸電流Ｉｄ１、Ｉｑ１（図９等参照）を演算する。そして第１マイコン４０１は、電流指令値に対する実電流のフィードバック制御により、自系統の第１インバータ７０１に指令する電圧指令値を演算する。第２マイコンについても同様である。
【００４７】
ここで、三系統以上も含めた複数系統に一般化したとき、「複数系統のうち選択される一組以上の二つの系統の組」を「対象系統対」とする。本実施形態では、単純に二系統のうち第１系統及び第２系統が「対象系統対」として選択され、それ以外の系統は存在しない。つまり、第１マイコン４０１及び第２マイコン４０２が「対象系統対の各マイコン」に相当する。第１系統及び第２系統以外の系統が存在する場合の「対象系統対」の考え方については、「その他の実施形態」の欄にて後述する。
【００４８】
第１マイコン４０１及び第２マイコン４０２は、マイコン間通信により、自系統及び他系統の情報を相互に通信可能に構成されている。また、マイコン４０１、４０２の動作電源は、各系統に個別の電源１１１、１１２から制御電源ラインＩＧ１、ＩＧ２を介して入力される。なお、慣例的に使用されるＩＧの記号は「イグニッション」に由来するものであるが、本実施形態が適用される車両はエンジン車に限らず、ハイブリッド車や電気自動車であってもよい。
【００４９】
本実施形態では、少なくともマイコン間通信を行う対象系統対において、各マイコンのグランドＧＮＤ１、ＧＮＤ２の電位が互いに独立しているものとする。なお、各マイコンのグランドＧＮＤ１、ＧＮＤ２間にコンデンサが接続される構成は、直流成分の導通が遮断されるため、「グランド電位が互いに独立している」に含まれる。グランド電位が互いに独立した構成は、ある系統のマイコンがサージ電圧等の影響で故障したとき、他系統のマイコンに故障が伝播することを防ぐため等に用いられる。グランド電位が共通の系統同士の場合、仮に電源電流に差が生じても、ほぼ問題とならない。ところが、グランド電位が独立した各系統の電源電流Ｉｂ１、Ｉｂ２に差が生じると、系統間のグランド電位差によりマイコン間通信異常が発生するおそれがある。
【００５０】
そこで本実施形態では、各系統のマイコン４０１、４０２は、マイコン間通信により各系統の電源電流の検出値Ｉｂ１＿ｓｎｓ、Ｉｂ２＿ｓｎｓ、又は、推定値Ｉｂ１＿ｅｓｔ、Ｉｂ２＿ｅｓｔを相互に監視する。そして、二系統の電源電流差ΔＩｂが目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを超えているとき、各系統のマイコン４０１、４０２は、二系統の電源電流差ΔＩｂを小さくする、好ましくは、二系統の電源電流差ΔＩｂを目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍ以下とする処理を実行する。なお、他の実施形態では、各系統のマイコン４０１、４０２は、電源電流の検出値Ｉｂ１＿ｓｎｓ、Ｉｂ２＿ｓｎｓ、もしくは推定値Ｉｂ１＿ｅｓｔ、Ｉｂ２＿ｅｓｔ以外に、「各系統の電源電流を推定可能な情報」を相互に監視してもよい。詳しくは、「その他の実施形態」の欄で後述する。
【００５１】
本実施形態によるこの処理を「電源電流均衡化処理」という。目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍは、許容されるグランド電位差を配線抵抗で除した値以下に設定される。具体的に各系統のマイコン４０１、４０２は、いずれかの系統の電流指令値又は電圧指令値を制限することで、二系統の電源電流差ΔＩｂを小さくする。本明細書で、電流指令値又は電圧指令値を「制限する」とは、「０に近づける」ことを意味する。つまり、指令値が正の値である場合、減少させて０に近づけ、指令値が負の値である場合、増加させて０に近づけることを「制限する」という。また、電源電流差ΔＩｂは、大きい値から小さい値を減じた値であり、「ΔＩｂ≧０」とする。
【００５２】
また、二系統の電源電圧に差がある場合の回転数−トルク特性を図８に示す。例えば第１電源１１１の電圧Ｖｂ１が１６［Ｖ］、第２電源１１２の電圧Ｖｂ２が１０［Ｖ］の場合、第１系統及び第２系統の回転数−トルク特性は、オフセットした関係となる。そして、回転数ω１のとき、第１系統、第２系統とも力行、回転数ω２のとき、第１系統が力行で第２系統が回生、回転数ω３のとき、第１系統、第２系統とも回生、というように動作状態が変化する。この３パターンの動作状態の組み合わせを「力行＋力行」状態、「力行＋回生」状態、「回生＋回生」状態と記す。
【００５３】
次に、本実施形態のＥＣＵ１０の詳細な構成、及び、電源電流均衡化処理による作用効果について実施形態毎に説明する。各実施形態のＥＣＵの符号は「１０」に続く３桁目に実施形態の番号を付す。電源電流均衡化処理において、第１実施形態では電流指令値を制限可能であり、第２実施形態では電圧指令値を制限可能である。第３実施形態では電流指令値及び電圧指令値の両方を制限可能である。
【００５４】
ここで、力行状態での電源電流の制限は、電流指令値の制限、及び、電圧指令値の制限のいずれによっても可能である。一方、回生状態での電源電流の制限は、電流指令値の制限では実施不可であり、電圧指令値の制限によってのみ実施可能である、という違いがある。そのため、各実施形態は、二系統の動作状態に応じて、作用効果の一部が異なる。
【００５５】
（第１実施形態）
図９、図１０を参照し、電流指令値を制限する第１実施形態について説明する。図９に第１実施形態のＥＣＵ１０１の電流フィードバック制御の構成を示す。以下、各実施形態の電流フィードバック制御の構成図では、代表として第１マイコン４０１の構成を示し、電圧、電流等について第１系統の記号を用いて表す。また、第１系統を「自系統」とし、第２系統を「他系統」とする立場で説明する。電流フィードバック制御の構成や電源電流均衡化処理における作用は、第２マイコン４０２についても同様である。以下、電源電流均衡化処理による制限前の指令値の記号に「*」を付し、制限後の指令値の記号に「**」を付して区別する。なお、制限されない場合、制限後の指令値は、制限前の指令値と同じ値となる。
【００５６】
まず、一般的な電流フィードバック制御の構成について簡単に説明する。図９に示す例では、二系統の電流フィードバック制御として、特許第５５５６８４５号公報（対応ＵＳ公報：ＵＳ８９５２６３７Ｂ２）等に開示された「和と差の制御」を採用している。これに限らず、各系統に独立した電流フィードバック制御の構成としてもよい。第１マイコン４０１は、電流指令値演算部４１、電流フィードバック（図中「ＦＢ」）演算部４３、系統電圧演算部４４、２相３相変換部４６、ＰＷＭ変換部４７、３相２相変換部４８、ｄｑ軸電流和差演算部４９等を有している。これらのうち、ベクトル制御による座標変換やＰＷＭ変換等の周知技術については説明を省略する。
【００５７】
冗長構成では、基本的に二系統の電気的特性が同等であることを前提とする。そして、特許文献１（特開２０１８−１３０００７号公報）に開示されている「協調動作」では、マスター系統が演算した電流指令値がマイコン間通信によりスレーブ系統に通信され、二系統で共通の電流指令値を用いて通電が制御される。本実施形態でも、各マイコン４０１、４０２は、少なくとも電源電流均衡化処理の開始前まで、共通の電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*に基づき二系統を協調動作させる。
【００５８】
この場合、第１マイコン４０１の電流指令値演算部４１が演算した第１系統の電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*が第２マイコン４０２に通知され、同じ値が第２系統の電流指令値Ｉｄ２*、Ｉｑ２*として用いられる。或いは、電流指令値演算部４１が二系統分の電流指令値を演算し、その半分の値が各系統に分配されると考えてもよい。電流フィードバック演算部４３には、「Ｉｄ*和、Ｉｑ*和」として電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*の２倍の値が入力され、「Ｉｄ*差、Ｉｑ*差」として０が入力される。
【００５９】
ただし、第２系統の制限後電流指令値Ｉｄ２**、Ｉｑ２**が第１系統の制限後電流指令値Ｉｄ１**、Ｉｑ１**と異なる場合がある。その場合、破線で示すように、マイコン間通信で取得された制限後電流指令値Ｉｄ２**、Ｉｑ２**が電流フィードバック演算部４３に入力され、「Ｉｄ*和、Ｉｑ*和、Ｉｄ*差、Ｉｑ*差」が算出されてもよい。
【００６０】
ｄｑ軸電流和差演算部４９は、３相２相変換部４８が演算した第１系統のｄｑ軸電流Ｉｄ１、Ｉｑ１、及び、マイコン間通信により取得した第２系統のｄｑ軸電流Ｉｄ２、Ｉｑ２に基づき、「Ｉｄ和、Ｉｑ和、Ｉｄ差、Ｉｑ差」を演算し、電流フィードバック演算部４３にフィードバックする。電流フィードバック演算部４３は、ＰＩ演算等により、「Ｖｄ*和、Ｖｑ*和、Ｖｄ*差、Ｖｑ*差」を演算する。系統電圧演算部４４は、これに基づき、第１系統の電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*を演算する。
【００６１】
次に、本実施形態に特有の構成について説明する。第１実施形態のＥＣＵ１０１は、電源電流均衡化処理のための構成として、推定電源電流算出部５１、電流指令値制限値算出部５２及び電流指令値制限部４２を有している。上述のように、第１〜第３実施形態では電源電流センサを設けておらず、マイコン４０１が推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔを算出する。
【００６２】
推定電源電流算出部５１は、電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*、及び、ｄｑ軸電流Ｉｄ１、Ｉｑ１に基づいて、式（１．１）により、自系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔを算出する。なお、基準電圧Ｖｒｅｆの意味については後述する。
Ｉｂ１＿ｅｓｔ＝（Ｖｄ１*×Ｉｄ１＋Ｖｑ１*×Ｉｑ１）／Ｖｒｅｆ
・・・（１．１）
【００６３】
電流指令値制限値算出部５２は、推定電源電流算出部５１が算出した自系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔを取得し、また、マイコン間通信により他系統の推定電源電流Ｉｂ２＿ｅｓｔを取得する。電流指令値制限値算出部５２は、自系統及び他系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔ、Ｉｂ２＿ｅｓｔに基づき、電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*の制限ゲイン又は制限値を算出し、電流指令値制限部４２に通知する。制限ゲイン又は制限値の具体的な算出に関しては、図１４を参照して後述する。電流指令値制限部４２は、電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*を制限し、制限後の電流指令値Ｉｄ１**、Ｉｑ１**を電流フィードバック演算部４３に出力する。
【００６４】
続いて図１０を参照し、電流指令値の制限による電源電流均衡化処理の作用を説明する。図１０では、制限前の第１系統の電源電流Ｉｂ１が第２系統の電源電流Ｉｂ２に目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを加えた値より大きい場合を例示する。逆に、制限前の第２系統の電源電流Ｉｂ２が第１系統の電源電流Ｉｂ１に目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを加えた値より大きい場合の作用についても同様に類推可能である。
【００６５】
図１０（ａ）に示す「力行＋力行」状態では、第１マイコン４０１は、第１系統の電源電流Ｉｂ１を、第２系統の電源電流Ｉｂ２に目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを加えた値まで減少させるように、電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*を制限する。
【００６６】
このように、第１マイコン４０１の電流指令値制限部４２は、自系統及び他系統の電源電流Ｉｂ１、Ｉｂ２が正であり、且つ、自系統の電源電流Ｉｂ１が他系統の電源電流Ｉｂ２に目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを加えた値より大きい場合、電源電流差ΔＩｂを目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍ以下とするように、自系統の電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*を制限する。
【００６７】
図１０（ｂ）には、第１系統が力行状態であり、第２系統が回生状態である「力行＋回生」状態の実施例を示す。第１マイコン４０１は、第１系統の電源電流Ｉｂ１を正から０に減少させるように電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*を制限する。一方、回生側の第２系統では、電流指令値Ｉｄ２*、Ｉｑ２*の制限により負の電源電流Ｉｂ２を０に近づけることができないため、制限後の電源電流Ｉｂ２は制限前から変化しない。これにより、制限後の電源電流差ΔＩｂは制限前に比べて小さくなる。しかし、第２系統の電源電流Ｉｂ２が（−ΔＩｂ＿ｌｉｍ）より小さい場合、制限後の電源電流差ΔＩｂは目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍより大きくなる。
【００６８】
このように、第１マイコン４０１の電流指令値制限部４２は、自系統の電源電流Ｉｂ１が正であり、且つ、自系統の電源電流Ｉｂ１が他系統の電源電流Ｉｂ２に目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを加えた値より大きい場合、少なくとも電源電流差ΔＩｂを小さくするように、自系統の電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*を制限する。
【００６９】
（第２実施形態）
次に図１１〜図１３を参照し、電圧指令値を制限する第２実施形態について説明する。図１１に第２実施形態のＥＣＵ１０２の電流フィードバック制御の構成を示し、第１実施形態のＥＣＵ１０１との相違点を説明する。ＥＣＵ１０２は、電源電流均衡化処理のための構成として、ＥＣＵ１０１の電流指令値制限値算出部５２に代えて電圧指令値制限値算出部５５を有し、電流指令値制限部４２に代えて電圧指令値制限部４５を有している。
【００７０】
電圧指令値制限値算出部５５は、推定電源電流算出部５１が算出した自系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔを取得し、また、マイコン間通信により他系統の推定電源電流Ｉｂ２＿ｅｓｔを取得する。電圧指令値制限値算出部５５は、自系統及び他系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔ、Ｉｂ２＿ｅｓｔに基づき、電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*の制限ゲイン又は制限値を算出し、電圧指令値制限部４５に通知する。電圧指令値制限部４５は、電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*を制限し、制限後の電圧指令値Ｖｄ１**、Ｖｑ１**を２相３相変換部４６に出力する。
【００７１】
続いて図１２、図１３を参照し、電圧指令値の制限による電源電流均衡化処理の作用を説明する。図１０と同様に図１２では、制限前の第１系統の電源電流Ｉｂ１が第２系統の電源電流Ｉｂ２に目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを加えた値より大きい場合を例示する。
【００７２】
図１２（ａ）に示す「力行＋力行」状態では、図１０（ａ）に示す電流指令値の制限の場合と同様である。すなわち、第１マイコン４０１は、第１系統の電源電流Ｉｂ１を、第２系統の電源電流Ｉｂ２に目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを加えた値まで減少させるように、電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*を制限する。
【００７３】
図１２（ｂ）、（ｃ）に、第１系統が力行状態であり、第２系統が回生状態である「力行＋回生」状態における二通りの実施例を示す。図１２（ｂ）に示す例（１）では、第１マイコン４０１は、第１系統の電源電流Ｉｂ１を正から０に減少させるように電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*を制限する。第２マイコン４０２は、第２系統の電源電流Ｉｂ２を負から０に増加させるように、電圧指令値Ｖｄ２*、Ｖｑ２*を制限する。これにより、制限後の電源電流差ΔＩｂは０となり、目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍ以下となる。
【００７４】
図１２（ｃ）に示す例（２）では、電源電流Ｉｂが０の状態を挟んで目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを二分するように、各系統の目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍが設定される。第１マイコン４０１は、第１系統の電源電流Ｉｂ１を正から（＋ΔＩｂ＿ｌｉｍ／２）に減少させるように電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*を制限する。第２マイコン４０２は、第２系統の電源電流Ｉｂ２を負から（−ΔＩｂ＿ｌｉｍ／２）に増加させるように、電圧指令値Ｖｄ２*、Ｖｑ２*を制限する。これにより、制限後の電源電流差ΔＩｂは目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍとなる。
【００７５】
なお、「力行＋回生」状態の電源電流均衡化処理では、［１］力行側系統を優先的に制限、［２］回生側系統を優先的に制限、［３］両系統を同比率で制限、のいずれを選択してもよい。また、電源電流差ΔＩｂの大きさに応じた条件分岐を設け、処理を切り替えるようにしてもよい。
【００７６】
このように、第１マイコン４０１の電圧指令値制限部４５は、自系統の電源電流Ｉｂ１が正であり、且つ、自系統の電源電流Ｉｂ１が他系統の電源電流Ｉｂ２に目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを加えた値より大きい場合、電源電流差ΔＩｂを目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍ以下とするように、自系統の電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*を制限する。
【００７７】
図１３に示す「回生＋回生」状態の作用は、「力行＋力行」状態の作用を正負反転したものとなる。図１３では、制限前の第１系統の負の電源電流Ｉｂ１が第２系統の負の電源電流Ｉｂ２から目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを減じた値より小さい場合を例示する。第１マイコン４０１は、第１系統の電源電流Ｉｂ１を、第２系統の電源電流Ｉｂ２から目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを減じた値まで増加させるように、電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*を制限する。
【００７８】
このように、第１マイコン４０１の電圧指令値制限部４５は、自系統及び他系統の電源電流Ｉｂ１、Ｉｂ２が負であり、且つ、自系統の電源電流Ｉｂ１が他系統の電源電流Ｉｂ２から目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを減じた値より小さい場合、電源電流差ΔＩｂを目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍ以下とするように、自系統の電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*を制限する。
【００７９】
（電源電流均衡化処理のフロー）
次に図１４、図１５のフローチャートを参照し、第１、第２実施形態を包括した電源電流均衡化処理のフローについて説明する。以下のフローチャートの説明で、記号「Ｓ」はステップを示す。図１４、図１５では、第１系統を「自系統」、第２系統を「他系統」として、各値の記号を表す。
【００８０】
図１４には、各マイコンが自系統及び他系統の推定電源電流に基づき目標電源電流を設定した上で、自系統の電流指令値又は電圧指令値を制限するフローを示す。図１５には、各マイコンが自系統の動作状態を判定、且つ他系統の動作状態を取得し、自系統が力行状態であり、他系統が回生状態であるとき、自系統、すなわち力行側系統のみの電流指令値又は電圧指令値を制限するフローを示す。
【００８１】
図１４のＳ１１で推定電源電流算出部５１は、電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*、実電流Ｉｄ１、Ｉｑ１及び基準電圧Ｖｒｅｆに基づき、式（１．１）により、自系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔを算出する。自系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔは、電流指令値制限値算出部５２又は電圧指令値制限値算出部５５に出力される。
Ｉｂ１＿ｅｓｔ＝（Ｖｄ１*×Ｉｄ１＋Ｖｑ１*×Ｉｑ１）／Ｖｒｅｆ
・・・（１．１）
【００８２】
他系統では同様の式（１．２）により、推定電源電流Ｉｂ２＿ｅｓｔが算出される。Ｓ１２で、電流指令値制限値算出部５２又は電圧指令値制限値算出部５５は、他系統の推定電源電流Ｉｂ２＿ｅｓｔを通信で取得する。
Ｉｂ２＿ｅｓｔ＝（Ｖｄ２*×Ｉｄ２＋Ｖｑ２*×Ｉｑ２）／Ｖｒｅｆ
・・・（１．２）
【００８３】
式（１．１）、（１．２）における基準電圧Ｖｒｅｆはインバータ電圧Ｖｐｉｇによらない共通の定数であり、例えば１２［Ｖ］が用いられる。ここで、式の導出について補足する。電圧、電流の記号は、系統の番号を付さないで記す。電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*は、インバータ電圧Ｖｐｉｇが基準電圧Ｖｒｅｆであるものとして演算される。それに対し、実際のｄ軸電圧Ｖｄ＿ｒｅａｌ、及び実際のｄ軸電圧Ｖｑ＿ｒｅａｌは、インバータ電圧Ｖｐｉｇが反映された値となる。したがって、式（２）の第２行において分母及び分子のＶｐｉｇが相殺されるため、電源電流Ｉｂは、基準電圧Ｖｒｅｆによって算出される。
【００８４】
【数１】
2020162220.tif 000003
【００８５】
続いて、図１４のＳ１３〜Ｓ１６には、電流指令値制限値算出部５２又は電圧指令値制限値算出部５５により制限ゲインが算出される例を示す。他の例では、電流指令値制限値算出部５２又は電圧指令値制限値算出部５５は、電流指令値制限値又は電圧指令値制限値を算出して電流指令値制限部４２又は電圧指令値制限部４５に出力してもよい。
【００８６】
Ｓ１３については、二系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔ、Ｉｂ２＿ｅｓｔがいずれも正、又は、いずれも負である「力行＋力行」又は「回生＋回生」の場合を前提とする。つまり、二系統の推定電源電流の符号が異なる「力行＋回生」の場合を除外して説明する。Ｓ１３では、自系統の推定電源電流の絶対値｜Ｉｂ１＿ｅｓｔ｜が、「他系統の推定電源電流の絶対値｜Ｉｂ２＿ｅｓｔ｜に目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを加えた値」より大きいか、つまり、式（３）が成立するか判断される。
｜Ｉｂ１＿ｅｓｔ｜＞｜Ｉｂ２＿ｅｓｔ｜＋ΔＩｂ＿ｌｉｍ  ・・・（３）
【００８７】
自系統及び他系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔ、Ｉｂ２＿ｅｓｔが正であり、且つ、自系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔが他系統の推定電源電流Ｉｂ２＿ｅｓｔに目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを加えた値より大きい場合、Ｓ１３でＹＥＳと判断される。また、自系統及び他系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔ、Ｉｂ２＿ｅｓｔが負であり、且つ、自系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔが他系統の推定電源電流Ｉｂ２＿ｅｓｔから目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを減じた値より小さい場合、Ｓ１３でＹＥＳと判断される。
【００８８】
Ｓ１３でＹＥＳの場合、Ｓ１４に移行する。Ｓ１３でＮＯの場合、自系統のマイコンはルーチンを終了する。このとき他系統においてＳ１３に対応する判断がＹＥＳの場合、他系統で、Ｓ１４以降に対応するステップの制限処理が実行される。Ｓ１４では自系統の目標電源電流Ｉｂ１＿ｌｉｍが算出される。ここで、自系統及び他系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔ、Ｉｂ２＿ｅｓｔが正の場合、式（４．１）が用いられ、自系統及び他系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔ、Ｉｂ２＿ｅｓｔが負の場合、式（４．２）が用いられる。
Ｉｂ１＿ｌｉｍ＝Ｉｂ２＿ｅｓｔ＋ΔＩｂ＿ｌｉｍ  ・・・（４．１）
Ｉｂ１＿ｌｉｍ＝Ｉｂ２＿ｅｓｔ−ΔＩｂ＿ｌｉｍ  ・・・（４．２）
【００８９】
式（４．１）、（４．２）は、電源電流差ΔＩｂの許容範囲限界を狙ったものであるが、電源電流差ΔＩｂを０にすることを狙う場合、「Ｉｂ１＿ｌｉｍ＝Ｉｂ２＿ｅｓｔ」としてもよい。また、電源電流差ΔＩｂを０と目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍとの中間の値にすることを狙う場合、例えば式（４．１）の右辺を「Ｉｂ２＿ｅｓｔ＋０．５×ΔＩｂ＿ｌｉｍ」のようにしてもよい。
【００９０】
次にＳ１５では、式（５）により、目標電源電流Ｉｂ１＿ｌｉｍを自系統推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔで除した制限ゲインＫ１が算出される。
Ｋ１＝Ｉｂ１＿ｌｉｍ／Ｉｂ１＿ｅｓｔ  ・・・（５）
【００９１】
Ｓ１６では、制限ゲインＫ１が「０≦Ｋ１≦１」にガードされる。つまり、制限によって指令値の符号が反転することや、元の指令値の絶対値が大きくなることが防止される。ガード後の制限ゲインＫ１は、電流指令値制限値算出部５２から電流指令値制限部４２へ、又は、電圧指令値制限値算出部５５から電圧指令値制限部４５へ出力される。
【００９２】
Ｓ１７では、自系統の電流指令値又は電圧指令値が制限される。図１０（ａ）、図１２（ａ）に示すように、「力行＋力行」の場合、電流指令値又は電圧指令値のいずれが制限されてもよい。図１３に示すように、「回生＋回生」の場合、電圧指令値のみ制限可能である。なお、Ｓ１３で想定外とした「力行＋回生」の場合、図１０（ｂ）に示すように、力行側系統でしか電流指令値を制限することができない。そこで、図１２（ｂ）、（ｃ）に示すように、電圧指令値が制限されることが好ましい。
【００９３】
電流指令値を制限する場合、電流指令値制限部４２は、式（６．１）、（６．２）により、制限前電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*にそれぞれ制限ゲインＫ１を乗じて制限後電流指令値Ｉｄ１**、Ｉｑ１**を算出する。
Ｉｄ１**＝Ｋ１×Ｉｄ１*  ・・・（６．１）
Ｉｑ１**＝Ｋ１×Ｉｑ１*  ・・・（６．２）
【００９４】
電圧指令値を制限する場合、電圧指令値制限部４５は、式（７．１）、（７．２）により、制限前電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*にそれぞれ制限ゲインＫ１を乗じて制限後電圧指令値Ｖｄ１**、Ｖｑ１**を算出する。
Ｖｄ１**＝Ｋ１×Ｖｄ１*  ・・・（７．１）
Ｖｑ１**＝Ｋ１×Ｖｑ１*  ・・・（７．２）
【００９５】
この他、制限後電流指令値Ｉｄ**、Ｉｑ**及び制限後電圧指令値Ｖｄ**、Ｖｑ**は、周知文献に開示された次の構成を採用して算出されてもよい。特開２０１８−５７１６６号公報（対応ＵＳ公報：ＵＳ２０１８／００９１０８１Ａ１）に開示されたモータ制御装置は、目標電源電流、ｄｑ軸電圧指令値及びｑ軸電流検出値に基づき、ｄ軸電流制限値を算出する。また、このモータ制御装置は、目標電源電流、ｄｑ軸電圧指令値及びｄ軸電流検出値に基づき、ｑ軸電流制限値を算出する。
【００９６】
「力行＋力行」状態の場合、この方式を用いると、制限後電流指令値Ｉｄ**、Ｉｑ**は式（８．１）、（８．２）により算出され、各系統で電流指令値が制限される。ここで、目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍは、他系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔを用いて上記式（４．１）で算出される。なお、電流検出値Ｉｄ、Ｉｑに代えて電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*が用いられてもよい。
【００９７】
【数２】
2020162220.tif 000004
【００９８】
特許第６４２８４２８号（対応ＵＳ公報：ＵＳ９５４８６８８Ｂ２）に開示された一系統構成のモータ制御装置は、回生状態における電源電流目標値Ｘ（＞０）を電源電流推定値の絶対値｜Ｉｂ＿ｅｓｔ｜で除して抑制ゲインＫｒｅｓ（＝Ｘ／｜Ｉｂ＿ｅｓｔ｜）を算出する。そして、このモータ制御装置は、制限前の電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*にそれぞれ抑制ゲインＫｒｅｓを乗じて、制限後の電圧指令値Ｖｄ**、Ｖｑ**を算出する。
【００９９】
図１２（ｂ）、（ｃ）に示す「力行＋回生」状態では、特許第６４２８４２８号の方式により、まず回生側系統の電圧指令値を制限し、依然、電源電流差ΔＩｂが目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍより大きい場合、力行側系統の電圧指令値又は電流指令値を制限してもよい。
【０１００】
また、図１３に示す「回生＋回生」状態で特許第６４２８４２８号の方式を適用する場合、自系統及び他系統でそれぞれ算出された抑制ゲインのうち小さい方の値が調停後抑制ゲインとして設定される。そして、各系統で制限前の電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*に調停後抑制ゲインを乗じて、制限後の電圧指令値Ｖｄ**、Ｖｑ**が算出されるようにしてもよい。
【０１０１】
次に図１５のフローチャートを参照する。この処理は、図１０（ｂ）、図１２（ｂ）、（ｃ）に示す「力行＋回生」状態を想定したものであり、主に、各系統の動作状態が力行状態であるか回生状態であるかという点に着目して処理を切り替える。つまり、各マイコン４０１、４０２は、自系統の動作状態を判定し、且つ、マイコン間通信により他系統の動作状態を取得する。そして、自系統が力行状態であり、他系統が回生状態であるとき、電源電流均衡化処理として、自系統、すなわち力行側系統のみの電流指令値又は電圧指令値を制限する。
【０１０２】
Ｓ２１で推定電源電流算出部５１は、図１４のＳ１１と同様に、自系統の推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔを算出する。Ｓ２２では、推定電源電流Ｉｂ１＿ｅｓｔが０以上であるか判断される。Ｓ２２でＹＥＳの場合、Ｓ２３で力行／回生フラグが力行に設定され、Ｓ２５に移行する。Ｓ２２でＮＯの場合、Ｓ２４で力行／回生フラグが回生に設定され、ルーチンを終了する。
【０１０３】
Ｓ２５で電流指令値制限値算出部５２又は電圧指令値制限値算出部５５は、他系統の力行／回生フラグを通信で取得する。このとき、電流指令値制限値算出部５２又は電圧指令値制限値算出部５５は、さらに他系統の推定電源電流Ｉｂ２＿ｅｓｔを取得してもよい。Ｓ２６では、他系統の力行／回生フラグが回生であるか判断される。Ｓ２６でＹＥＳの場合、Ｓ２７に移行し、Ｓ２６でＮＯの場合、ルーチンを終了する。
【０１０４】
Ｓ２７では、電流指令値制限部４２が電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*を制限するか、又は電圧指令値制限部４５が電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*を制限する。この場合、図１０（ｂ）、図１２（ｂ）に示すように、他系統の推定電源電流Ｉｂ２＿ｅｓｔの値にかかわらず、自系統の目標電源電流Ｉｂ１_ｌｉｍを０としてもよい。或いは、他系統の推定電源電流Ｉｂ２_ｅｓｔが「（−ΔＩｂ＿ｌｉｍ）＜Ｉｂ２＿ｅｓｔ＜０」の場合、自系統の目標電源電流Ｉｂ１_ｌｉｍを「Ｉｂ２＿ｅｓｔ＋ΔＩｂ＿ｌｉｍ」に設定してもよい。
【０１０５】
（第３実施形態）
図１６に第３実施形態のＥＣＵ１０３の電流フィードバック制御の構成を示す。ＥＣＵ１０３は、第１実施形態及び第２実施形態のＥＣＵ１０１、１０２を組み合わせた構成を有し、電源電流均衡化処理において電流指令値及び電圧指令値の両方を制限可能である。各部の構成については、重複する説明を説明する。
【０１０６】
ＥＣＵ１０３は、原則的に電流指令値及び電圧指令値の制限を併用してもよいし、場合に応じて制限を切り替えてもよい。例えば、「力行＋力行」状態のとき電流指令値を制限し、「力行＋回生」状態、又は「回生＋回生」状態のとき電圧指令値を制限するようにしてもよい。例えば、図１２（ｃ）に示す「力行＋回生」状態において、力行側の第１系統では第１マイコン４０１が電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*を制限し、回生側の第２系統では第２マイコン４０２が電圧指令値Ｖｄ２*、Ｖｑ２*を制限するようにしてもよい。このように第３実施形態では、多様な状況に応じて柔軟に電源電流均衡化処理を実行することができる。
【０１０７】
（第１〜第３実施形態の効果）
（１）本実施形態において各マイコン４０１、４０２は、二系統の電源電流差ΔＩｂが目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍを超えているとき、二系統の電源電流差ΔＩｂを小さくするように、電源電流均衡化処理を実行する。これにより、系統間のグランド電位差によるマイコン間通信異常が発生しにくくなる。
【０１０８】
好ましくは、各マイコン４０１、４０２は、二系統の電源電流差ΔＩｂを目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍ以下とするように、電源電流均衡化処理を実行する。特に第２、第３実施形態では、一方又は両方の系統が回生状態の場合でも、電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*を制限することで、二系統の電源電流差ΔＩｂを目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍ以下とすることができる。これにより、系統間のグランド電位差によるマイコン間通信異常がより発生しにくくなる。
【０１０９】
（２）本実施形態において各マイコン４０１、４０２は、少なくとも電源電流均衡化処理の開始前まで、共通の電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*に基づき二系統を協調動作させる。協調動作では、マイコン間通信が特に重要な役割を果たすため、電源電流均衡化処理によりマイコン間通信異常の発生を抑制することが特に有効である。なお、第２実施形態では、電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*を変更せず、電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*のみを制限することで、協調動作を維持しつつ電源電流均衡化処理を実行することができる。
【０１１０】
（３）本実施形態のＥＣＵ１０１−１０３は、車両の電動パワーステアリング装置９０に適用され、操舵アシストモータの通電を制御する。車両の転舵機能を司る電動パワーステアリング装置９０には高い信頼性が要求されるため、電源電流均衡化処理によりマイコン間通信異常の発生を抑制することが特に有効である。
【０１１１】
（その他の実施形態）
（ａ）上記実施形態のＥＣＵ１０１−１０３は二系統構成であり、その二系統が電源電流均衡化処理の対象である「対象系統対」をなす。その他、三系統以上のＮ系統のモータ制御装置の場合、Ｎ系統のうち一組以上の二つの系統の組が「対象系統対」として選択される。「対象系統対」の設定については次のような考え方がある。
【０１１２】
［ｉ］Ｎ系統が一つのマスター系統と（Ｎ−１）個のスレーブ系統からなり、全系統のマイコンのグランド電位が互いに独立している場合、マスター系統と各スレーブ系統との（Ｎ−１）組の「対象系統対」を設定する。スレーブ系統同士の電源電流は比較しない。この場合、スレーブ系統同士の電源電流差ΔＩｂは、最大で目標電源電流差ΔＩｂ＿ｌｉｍの２倍となる可能性があるが、マスター系統と各スレーブ系統との間でのみマイコン間通信を行う前提であれば問題とならない。
【０１１３】
［ｉｉ］上記［ｉ］と同様のマスター／スレーブ構成において、各スレーブ系統同士も含めて電源電流均衡化処理を行う。理論的には、Ｎ系統から２系統を選択する組み合わせ（NＣ2）の「対象系統対」を設定してもよい。或いは、［ｉ］の方法で一通り電源電流均衡化処理を行った後、マスター系統に対する電源電流差がプラス側に最大のスレーブ系統とマイナス側に最大のスレーブ系統とを抽出して「対象系統対」とし、二次的な電源電流均衡化処理をさらに実施してもよい。
【０１１４】
［ｉｉｉ］Ｎ系統のうち第１系統及び第２系統以外の「他の系統」とはマイコン間通信を行わない場合や、「他の系統」のグランド電位が第１系統又は第２系統のグランド電位と共通である場合、「他の系統」について電源電流均衡化処理を行う必要はない。したがって、第１系統及び第２系統の組のみが「対象系統対」として設定されればよい。
【０１１５】
（ｂ）対象系統対の各マイコン４０１、４０２は、マイコン間通信により各系統の電源電流の検出値Ｉｂ１＿ｓｎｓ、Ｉｂ２＿ｓｎｓ、もしくは推定値Ｉｂ１＿ｅｓｔ、Ｉｂ２＿ｅｓｔ以外に、「各系統の電源電流を推定可能な情報」を相互に監視してもよい。例えば各マイコン４０１、４０２は、各系統の電力の検出値もしくは推定値を相互に監視してもよい。また、各マイコン４０１、４０２は、電流検出値及び電圧指令値を相互に通信し、取得した信号を基に他系統の電源電流や電力を推定することも可能である。
【０１１６】
（ｃ）他の実施形態では、各マイコン４０１、４０２は、電源電流均衡化処理の開始前であっても、必ずしも二系統を協調動作させることなく、系統毎に独立して電流指令値を演算してもよい。その場合でも、異常信号等の情報をマイコン間通信により相互に通信する可能性があるため、電源電流均衡化処理によりマイコン間通信異常が発生しにくくなるようにすることは有効である。
【０１１７】
（ｄ）上記実施形態の制御対象であるモータ８０において、二組の巻線組８０１、８０２の位相差は電気角３０［ｄｅｇ］に限らず、例えば同位相で配置されるものでもよい。また、多相ブラシレスモータの相の数は、三相に限らず四相以上でもよい。
【０１１８】
（ｅ）本発明のモータ制御装置は、ＥＰＳの操舵アシストモータに限らず、車両に搭載される他の用途のモータや、車両以外のシステムのモータに適用されてもよい。モータの種類や用途によっては、現実的に力行動作のみを行うもの、又は回生動作のみを行うものである可能性がある。その場合、上述の「力行＋力行」状態、又は、「回生＋回生」状態に特化した電源電流均衡化処理を実施するようにしてもよい。
【０１１９】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【０１２０】
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１０（１０１−１０３）・・・ＥＣＵ（モータ制御装置）、
１１１、１１２・・・電源、
４０１、４０２・・・マイコン、
４２  ・・・電流指令値制限部、
４５  ・・・電圧指令値制限部、
７０１、７０２・・・インバータ（電力変換器）、
８０  ・・・モータ。
【図１】
2020162220.tif 000005
【図２】
2020162220.tif 000006
【図３】
2020162220.tif 000007
【図４】
2020162220.tif 000008
【図５】
2020162220.tif 000009
【図６】
2020162220.tif 000010
【図７】
2020162220.tif 000011
【図８】
2020162220.tif 000012
【図９】
2020162220.tif 000013
【図１０】
2020162220.tif 000014
【図１１】
2020162220.tif 000015
【図１２】
2020162220.tif 000016
【図１３】
2020162220.tif 000017
【図１４】
2020162220.tif 000018
【図１５】
2020162220.tif 000019
【図１６】
2020162220.tif 000020