(57)【要約】【課題】正常な回転角センサが残り１つとなった場合にでも２重化構成を維持できるモータ制御装置を提供する。【解決手段】第１マイコン２１ａは、第１回転角センサ３ａの信号から電動モータ２の回転角を算出する第１回転角算出部２４ａと、第１回転角センサ３ａの故障を検出する第１故障検出部２３ａと、電動モータ２の駆動電流から回転角の推定を行う回転角推定部２５とを備え、第２マイコン２１ｂは、第１、２回転角センサ３ａ、３ｂのいずれかを選択するセンサ選択部２２と、選択された回転角センサの信号から回転角を算出する第２回転角算出部２４ｂと、選択された回転角センサの故障を検出する第２故障検出部２３ｂとを備え、さらに、第１マイコン２１ａは、第１故障検出部２３ａの情報に基づいて第１回転角算出部２４ａ、回転角推定部２５、および第２回転角算出部２４ｂからの回転角情報の何れかを出力する。【選択図】図２
2020162197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータを制御するモータ制御装置において、
前記モータ制御装置は、外部センサおよび前記電動モータの駆動電流に基づいて、前記電動モータを制御するモータ制御部と、前記電動モータの制御に用いる前記電動モータの回転角を生成する回転角生成部とを備え、
前記回転角生成部は少なくとも２台のマイクロコンピュータを備えるとともに、複数の回転角センサからの信号を受信し、
第１マイクロコンピュータは、第１回転角センサからの信号に基づいて前記電動モータの回転角を算出する第１回転角算出部と、前記第１回転角センサの故障を検出する第１故障検出部と、前記電動モータの駆動電流から前記電動モータの回転角の推定を行う回転角推定部と、前記回転角推定部が回転角の推定を行うために用いる情報を生成する推定情報生成部とを備え、
第２マイクロコンピュータは、前記第１回転角センサおよび第２から第ｎ回転角センサからの出力のいずれかを選択するセンサ選択部と、前記センサ選択部で選択された前記第１回転角センサまたは前記第２から第ｎ回転角センサからの信号に基づいて前記電動モータの回転角を算出する第２回転角算出部と、前記センサ選択部で選択された前記第１回転角センサまたは前記第２から第ｎ回転角センサの故障を検出する第２故障検出部とを備え、
さらに、前記第１マイクロコンピュータは、前記第１故障検出部の情報に基づいて前記第１回転角算出部、前記回転角推定部、および前記第２回転角算出部からの回転角情報の何れかを回転角値として出力する第１出力決定部を備えるモータ制御装置。
【請求項２】
前記第２マイクロコンピュータは、さらに前記第２故障検出部の情報に基づいて前記第２回転角算出部からの回転角情報を回転角値として出力する第２出力決定部を備える請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第１回転角算出部は、前記第１回転角センサおよび前記第２から第ｎ回転角センサに関する情報をセンサ情報として、前記第２回転角算出部に出力する請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記第１マイクロコンピュータは、前記第１回転角センサが故障した場合、または前記第２から第ｎ回転角センサのすべてが故障した場合は、前記推定情報生成部において前記電動モータの回転角の推定定処理を開始するとともに、前記第１回転角算出部における前記電動モータの回転角を算出する処理を停止する請求項１から請求項３にいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記第１マイクロコンピュータは、前記第１回転角センサおよび前記第２から第ｎ回転角センサのすべてが故障した場合は、前記回転角推定部からの回転角情報を回転角値として第１出力決定部から出力する請求項１から請求項３にいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記第１回転角センサと前記第２から第ｎ回転角センサの仕様が異なる場合において、
前記第１回転角センサまたは前記第２から第ｎ回転角センサのいずれかが故障し、前記センサ選択部が選択している回転角センサを切り替えた場合、前記第２回転角算出部は、前記第１回転角算出部からの前記センサ情報に基づいて回転角算出に用いる演算式を変更する請求項３に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、モータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載する電動パワーステアリングの電動モータ等を駆動制御するモータ制御装置では、モータ制御系に異常が発生した場合でも電動モータの駆動を継続できることが望まれている。
【０００３】
電動モータの駆動回路を複数用意し、故障に備えて多重化する装置が開示されている（例えば、特許文献１、非特許文献１）。
電動モータの制御に用いる回転角センサが故障した場合に、電動モータの駆動電流から回転角を推定するセンサレス制御を行うことで電動モータ制御を継続する装置が開示されている（例えば、特許文献２）。
また、マイコン上の命令ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）領域に故障が発生した場合に、別の正常なＲＯＭ領域上の命令コードで動作する方式が開示されている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６００４０２５号公報（段落［０００５］、［００１１］および図５）
【特許文献２】特許第５６１４５９８号公報（段落［００４６］、［００５７］、［００５９］−［００６３］および図７、図９、図１０）
【特許文献３】特許第５２６７１８６号公報（段落［００１３］、［００２８］−［００３０］および図４）
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】大橋、「ＥＰＳ用駆動２系統ＭＣＵ」（ＤＥＮＳＯ  ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＲＥＶＩＥＷ  Ｖｏｌ．２１  ２０１６）ｐ．５０−５１、インターネット（ＵＲＬ：https://www.denso.com/jp/ja/innovation/technology/dtr/v21/paper-04.pdf)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
先行技術文献技術では、２重化されている回路および処理の一方に固定故障が発生した場合、それ以降は２重化されていない状態となるため、機電一体化された電動パワーステアリングのような装置では故障交換が必要となるという問題がある。
【０００７】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、正常動作可能な回転角センサが残り１つとなった場合にでも２重化構成を維持し、故障交換が必要となる可能性を低減できるモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に開示されるモータ制御装置は、電動モータを制御するモータ制御装置において、
モータ制御装置は、外部センサおよび電動モータの駆動電流に基づいて、電動モータを制御するモータ制御部と、電動モータの制御に用いる電動モータの回転角を生成する回転角生成部とを備え、回転角生成部は少なくとも２台のマイクロコンピュータを備えるとともに、複数の回転角センサからの信号を受信し、第１マイクロコンピュータは、第１回転角センサからの信号に基づいて電動モータの回転角を算出する第１回転角算出部と、第１回転角センサの故障を検出する第１故障検出部と、電動モータの駆動電流から電動モータの回転角の推定を行う回転角推定部と、回転角推定部が回転角の推定を行うために用いる情報を生成する推定情報生成部とを備え、第２マイクロコンピュータは、第１回転角センサおよび第２から第ｎ回転角センサからの出力のいずれかを選択するセンサ選択部と、センサ選択部で選択された第１回転角センサまたは第２から第ｎ回転角センサからの信号に基づいて電動モータの回転角を算出する第２回転角算出部と、センサ選択部で選択された第１回転角センサまたは第２から第ｎ回転角センサの故障を検出する第２故障検出部とを備え、さらに、第１マイクロコンピュータは、第１故障検出部の情報に基づいて第１回転角算出部、回転角推定部、および第２回転角算出部からの回転角情報の何れかを回転角値として出力する第１出力決定部を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願に開示されるモータ制御装置によれば、第１マイクロコンピュータは、第１回転角センサからの信号に基づいて電動モータの回転角を算出する第１回転角算出部と、第１回転角センサの故障を検出する第１故障検出部と、電動モータの駆動電流から電動モータの回転角の推定を行う回転角推定部と、回転角推定部が回転角の推定を行うために必要な情報を生成する推定情報生成部とを備え、第２マイクロコンピュータは、第１回転角センサおよび第２から第ｎ回転角センサからの出力のいずれかを選択するセンサ選択部と、センサ選択部で選択された第１回転角センサまたは第２から第ｎ回転角センサからの信号に基づいて電動モータの回転角を算出する第２回転角算出部と、センサ選択部で選択された第１回転角センサまたは第２から第ｎ回転角センサの故障を検出する第２故障検出部とを備え、さらに、第１マイクロコンピュータは、第１故障検出部の情報に基づいて第１回転角算出部、回転角推定部、および第２回転角算出部からの回転角情報の何れかを回転角値として出力する第１出力決定部を備えるものである。このため、センサレス制御の処理負荷の増加を抑えることができ、故障によって２重化されていない状態となる可能性を低減することができるモータ制御装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係るモータ制御装置を含む電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図２】実施の形態１に係るモータ制御装置の回転角生成部のブロック図である。
【図３】実施の形態１に係るモータ制御装置の第１回転角センサ故障発生の第１マイクロコンピュータの処理フローチャートである。
【図４】実施の形態１に係るモータ制御装置の第２回転角センサ故障発生の第１マイクロコンピュータの処理フローチャートである。
【図５】実施の形態１に係るモータ制御装置の第２回転角センサ故障発生の第２マイクロコンピュータの処理フローチャートである。
【図６】実施の形態２に係るモータ制御装置の回転角生成部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
実施の形態１は、電動モータを制御するためにモータ制御部と回転角生成部とを備え、回転角生成部は２台のマイクロコンピュータを備えて２台の回転角センサからの信号を受信し、第１マイクロコンピュータは、第１回転角センサの信号から電動モータの回転角を算出する第１回転角算出部と、第１回転角センサの故障を検出する第１故障検出部と、電動モータの駆動電流から回転角の推定を行う回転角推定部とを備え、第２マイクロコンピュータは、第１、２回転角センサのいずれかを選択するセンサ選択部と、選択された回転角センサの信号から回転角を算出する第２回転角算出部と、選択された回転角センサの故障を検出する第２故障検出部とを備え、さらに、第１マイクロコンピュータは、第１故障検出部の情報に基づいて第１回転角算出部、回転角推定部、および第２回転角算出部からの回転角情報の何れかを回転角値として出力するモータ制御装置に関するものである。
【００１２】
以下、実施の形態１に係るモータ制御装置の構成および動作について、モータ制御装置を含む電動パワーステアリング装置の全体構成図である図１、モータ制御装置の回転角生成部のブロック図である図２、第１回転角センサ故障発生の第１マイクロコンピュータの処理フローチャートである図３、第２回転角センサ故障発生の第１マイクロコンピュータの処理フローチャートである図４、および第２回転角センサ故障発生の第２マイクロコンピュータの処理フローチャートである図５に基づいて説明する。
【００１３】
まず、実施の形態１の電力変換装置１を適用した電動パワーステアリング装置１００の全体構成を図１に基づいて説明する。
電動パワーステアリング装置１００は、モータ制御装置１、電動モータ２、回転角センサ３、舵取り機構４、トルクセンサ５、速度センサ６、電動モータ２を駆動する駆動回路７、および電動モータ２の駆動電流を検出する電流検出器８を備える。
【００１４】
モータ制御装置１の構成を説明する。
モータ制御装置１は、トルクセンサ５と、速度センサ６と、電流検出器８とからの信号に基づいて電動モータ２を駆動制御するモータ制御部１０と、モータ制御部１０に対して制御に用いる電動モータ２の回転角情報を与える回転角生成部２０とを備える。
【００１５】
モータ制御装置１の機能を説明する。
モータ制御装置１は、車両のステアリングホイールに加えられる操作トルクを検出するトルクセンサ５と、車両の速度を検出する速度センサ６と、電動モータ２の回転角を検出する回転角センサ３と、電流検出器８とからの信号に基づいて、駆動回路７を介して車両の舵取り機構４に操舵補助力を与える電動モータ２を駆動する。
【００１６】
モータ制御部１０の構成と各部の機能を説明する。
モータ制御部１０は、目標電流値演算部１１、座標変換部１２、偏差演算器１３、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御部１４、電圧指令値生成部１５、およびＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御部１６を備える。
【００１７】
目標電流値演算部１１は、トルクセンサ５からの操作トルクと、速度センサ６からの車速とに基づいて、電動モータ２の目標電流値Ｉ＊を演算する。
座標変換部１２は、電流検出器８で検出した電動モータ２の駆動電流Ｉを、制御上のロータ回転角θ＾に従う回転座標系上での電流Ｉａｂに座標変換する。
偏差演算器１３は、目標電流値Ｉ＊に対する検出電流Ｉａｂの偏差を演算する。
【００１８】
ＰＩ制御部１４は、この偏差に対してＰＩ演算処理を行い、電圧指令値生成部１５は、ＰＩ制御部１４からの出力信号から三相の電圧指令値Ｖ＊（Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊）を生成する。
ＰＷＭ制御部１６は、三相の電圧指令値Ｖ＊に応じて駆動信号を生成して駆動回路７に出力する。
【００１９】
駆動回路７が電動モータ２を駆動し、目標電流値Ｉ＊に対応したアシストトルクを舵取り機構４に与えることで、操作トルクおよび車速に応じた操舵補助を行うことができる。
【００２０】
なお、モータ制御部１０の内部構成については、詳細には内部処理に回転座標系から固定座標系への変換およびこの逆変換が必要であるが、簡素化して主要な機能のみを記載している。
【００２１】
次に、回転角生成部２０の構成、機能を図２に基づいて説明する。
回転角生成部２０は、第１マイクロコンピュータ２１ａと、第２マイクロコンピュータ２１ｂとから構成される。
以降、適宜マイクロコンピュータをマイコンと記載する。
また、実施の形態１では、２つの回転角センサ（第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂ）を備える構成を想定している。
【００２２】
まず、第１マイクロコンピュータ２１ａの構成、機能を説明する。
第１マイコン２１ａは、第１故障検出部２３ａ、第１回転角算出部２４ａ、回転角推定部２５、推定情報生成部２６、および第１出力決定部２７ａを備える。
【００２３】
第１故障検出部２３ａは、第１回転角センサ３ａからの信号を監視し、その故障を検出する。そして、第１故障検出部２３ａは、その検出結果を第１故障情報３１ａとして、第１回転角算出部２４ａ、回転角推定部２５、第１出力決定部２７ａ、および推定情報生成部２６に出力する。
【００２４】
第１回転角算出部２４ａは、第１回転角センサ３ａからの信号を、例えば、アークタンジェント演算などによって角度値に変換して回転角を算出する。そして、第１回転角算出部２４ａは、その算出結果を第１算出情報３２ａとして、第１出力決定部２７ａ、および推定情報生成部２６に出力する。
【００２５】
また、第１回転角算出部２４ａは、後で説明する第２マイコン２１ｂの第２回転角算出部２４ｂが回転角を算出するために必要な第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂに関するセンサ情報３４を第２回転角算出部２４ｂに出力する。
【００２６】
回転角推定部２５は、回転角センサ３ａ、３ｂからの信号を用いずに、電動モータ２の駆動電流値、電圧値を用い、電動モータ２の回転角を推定し、その推定結果を角度推定情報３３として第１出力決定部２７ａに出力する。回転角推定部２５は、電動モータ２の駆動電流値、電圧値から電動モータ２の回転角を推定するために必要な情報として、第１故障検出部２３ａから第１故障情報３１ａ、および推定情報生成部２６から推定開始情報３５を受信する。
【００２７】
なお、回転角推定方法としては、従来のセンサレス制御と同様の方法、例えば、特許文献３に説明されている方法を用いることができる。
【００２８】
第１出力決定部２７ａは、第１故障検出部２３ａからの第１故障情報３１ａに基づいて、第１回転角算出部２４ａからの第１算出情報３２ａ、回転角推定部２５からの角度推定情報３３、さらに後で説明する第２マイコン２１ｂの第２回転角算出部２４ｂからの第２算出情報３２ｂのいずれかを第１回転角値３６ａとしてモータ制御部１０に出力する。
【００２９】
推定情報生成部２６は、第１回転角算出部２４ａからの第１算出情報３２ａ、および後で説明する第２マイコン２１ｂの第２回転角算出部２４ｂからの第２算出情報３２ｂ、さらに第１故障検出部２３ａから第１故障情報３１ａに基づいて、回転角推定部２５が推定処理を開始するために必要となる推定開始情報３５を生成する。
【００３０】
次に、第２マイクロコンピュータ２１ｂの構成、機能を説明する。
第２マイコン２１ｂは、センサ選択部２２、第２故障検出部２３ｂ、第２回転角算出部２４ｂ、および第２出力決定部２７ｂを備える。
【００３１】
センサ選択部２２は、第２故障検出部２３ｂからの第２故障情報３１ｂに基づいて、第１回転角センサ３ａまたは第２回転角センサ３ｂのいずれかを選択する。なお、通常運転時、すなわち第１回転角センサ３ａおよび第２回転角センサ３ｂの両方が正常の場合は、第２回転角センサ３ｂが選択されている。
【００３２】
第２故障検出部２３ｂは、センサ選択部２２で選択された第１回転角センサ３ａまたは第２回転角センサ３ｂからの信号を監視し、その故障を検出する。そして、第２故障検出部２３ｂは、その検出結果を第２故障情報３１ｂとして、センサ選択部２２、第２回転角算出部２４ｂ、第２出力決定部２７ｂ、さらに第１マイコン２１ａの第１故障検出部２３ａに出力する。
【００３３】
第２回転角算出部２４ｂは、センサ選択部２２で選択された第１回転角センサ３ａまたは第２回転角センサ３ｂからの信号を角度値に変換して回転角を算出する。そして、第２回転角算出部２４ｂは、その算出結果を第２算出情報３２ｂとして、第２出力決定部２７ｂ、さらに第１マイコン２１ａの第１出力決定部２７ａおよび推定情報生成部２６に出力する。
【００３４】
ここで、第１故障検出部２３ａ、第２故障検出部２３ｂにおける回転角センサの故障の検出方法について説明する。
公知の検出方法、例えば、特許文献３に説明されている方法を用いることができる。回転角センサであるレゾルバとモータ制御装置間の信号線に対してプルアップ抵抗を介して電源に接続、または、プルダウン抵抗を介して接地する。信号線が断線するとレゾルバからの信号（正弦信号または余弦信号）が検出されなくなり、電源電圧または接地電位に固定されるために、回転角センサの故障を検出できる。
【００３５】
次に、第１回転角算出部２４ａが出力するセンサ情報３４について説明する。
センサ情報３４は、例えば、回転角の算出のための処理で使用されるセンサの精度、リニアリティに関するセンサ個別データである。これらのセンサ情報３４は、第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂとして使用するレゾルバなどのセンサの種類、方式、角度値への変換方法などによって変わる。
センサ情報３４は、第２回転角算出部２４ｂにおいて、第２回転角センサ３ｂから第１回転角センサ３ａに切り換わった場合、回転角の算出を継続可能とするために必要である。
【００３６】
第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂが同じ仕様のセンサであれば、第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂが切り換わった場合でも、第２回転角算出部２４ｂでは同じ算出処理が行われる。このため、センサ情報３４の生成のために、新たな処理を行う必要はない。
【００３７】
次に、第１回転角センサ３ａに故障が発生した場合の第１マイコン２１ａにおける処理を図３に基づいて説明する。
【００３８】
ステップ１（Ｓ０１）は、第１回転角センサ３ａが正常（故障が発生していない）かどうかを確認するために、第１故障検出部２３ａで行う検出処理である。
ステップ２（Ｓ０２）では、ステップ１（Ｓ０１）の結果に基づいて、第１回転角センサ３ａが正常な（故障が発生していない）場合は、ステップ３（Ｓ０３）に進む。第１回転角センサ３ａに故障が発生している場合は、ステップ５（Ｓ０５）に進む。
【００３９】
ステップ３（Ｓ０３）は、第１回転角センサ３ａが正常な場合の処理である。第１回転角算出部２４ａは、電動モータ２の回転角の算出処理を第１回転角センサ３ａからの出力信号に基づいて行う。
ステップ４（Ｓ０４）では、ステップ３（Ｓ０３）で算出した第１算出情報３２ａを、第１出力決定部２７ａは第１回転角値３６ａとして決定する。
【００４０】
ステップ５（Ｓ０５）は、第１回転角センサ３ａに故障が発生している場合の処理である。
第２マイコン２１ｂの第２回転角算出部２４ｂは、正常な第２回転角センサ３ｂからの出力信号に基づいて、電動モータ２の回転角の算出処理を行っている。推定情報生成部２６は、第２回転角算出部２４ｂが算出した第２算出情報３２ｂを受信する。推定情報生成部２６は、この第２算出情報３２ｂに基づいて、回転角推定部２５で行う回転角の推定処理を開始するために必要となる推定開始情報３５を生成する。
【００４１】
ステップ６（Ｓ０６）では、回転角推定部２５は、回転角の推定処理を開始する。さらに、第１マイコン２１ａでは、第１回転角センサ３ａが正常な場合に行っていた第１回転角算出部２４ａにおける算出処理を停止する。
【００４２】
ステップ７（Ｓ０７）では、正常な第２回転角センサ３ｂからの出力信号に基づいて第２回転角算出部２４ｂで算出した第２算出情報３２ｂを、第１出力決定部２７ａは第１回転角値３６ａとして決定する。
【００４３】
以上説明したように、第１マイコン２１ａでは、第１回転角センサ３ａが故障となった時点から、第１回転角算出部２４ａでは回転角の算出処理を停止し、回転角推定部２５によって電動モータ２の駆動電流、駆動電圧に基づく回転角の推定を開始する。このため、第１回転角算出部２４ａにおける回転角算出処理と、回転角推定部２５による回転角推定処理を同時に行うことはなく、何れか一方のみの処理となる。
【００４４】
したがって、第１マイコン２１ａで必要となる処理負荷の増加を、第１回転角算出部２４ａによる回転角算出処理と回転角推定部２５による回転角推定処理の差分に抑えることができる。このように、処理負荷の増加を抑えながら、第１、第２マイコン２１ａ、２１ｂによって、電動モータ２の回転角を求める処理の２重化を実現している。
【００４５】
また、回転角推定部２５による回転角推定処理の開始時において、正常な第２回転角センサ３ｂからの出力信号に基づいて第２回転角算出部２４ｂが算出した第２算出情報３２ｂを用いている。このため、推定開始時の初期値を新たに求める必要がない。このため、第１回転角センサ３ａの故障発生から回転角推定部２５が回転角推定処理を開始して正しい回転角の推定情報を求めることができるまでの時間を短縮できる。
【００４６】
次に、第２回転角センサ３ｂに故障が発生した場合の第１マイコン２１ａでの処理を図４に基づいて説明する。
【００４７】
ステップ１１（Ｓ１１）は、第２回転角センサ３ｂに故障が発生した場合、この故障を第１故障検出部２３ａで検出する処理である。
第２マイコン２１ｂの第２故障検出部２３ｂは第２回転角センサ３ｂの故障の発生を検出し、第２故障情報３１ｂを第１マイコン２１ａの第１故障検出部２３ａに出力している。第１故障検出部２３ａは、この第２故障情報３１ｂに基づいて第２回転角センサ３ｂの故障の発生を検知する。
【００４８】
ステップ１２（Ｓ１２）では、ステップ１１（Ｓ１１）の結果に基づいて、第２回転角センサ３ｂが正常な（故障が発生していない）場合は、ステップ１３（Ｓ１３）へ進む。第２回転角センサ３ｂに故障が発生している場合は、ステップ１５（Ｓ１５）に進む。
【００４９】
ステップ１３（Ｓ１３）では、第１回転角算出部２４ａで、第１回転角センサ３ａからの出力信号に基づいて、回転角の算出処理を行う。
ステップ１４（Ｓ１４）では、第１回転角算出部２４ａの出力である第１算出情報３２ａを第１出力決定部２７ａは第１回転角値３６ａと決定する。
【００５０】
ステップ１５（Ｓ１５）は、第２回転角センサ３ｂに故障が発生している場合の処理である。第１マイコン２１ａの第１回転角算出部２４ａで正常な第１回転角センサ３ａからの出力信号に基づいて算出した第１算出情報３２ａを推定情報生成部２６が受信する。  推定情報生成部２６は、この第１算出情報３２ａに基づいて、回転角推定部２５で行う回転角の推定処理を開始するために必要となる推定開始情報３５を生成する。
【００５１】
ステップ１６（Ｓ１６）では、回転角推定部２５は、回転角の推定処理を開始する。さらに、第１回転角算出部２４ａで行う算出処理を停止する。
【００５２】
ステップ１７（Ｓ１７）での処理を説明する。後で説明するようにセンサ選択部２２で選択される回転角センサは、第２回転角センサ３ｂ→第１回転角センサ３ａに切り換えられる。したがって、故障が発生していない第１回転角センサ３ａから出力信号に基づいて第２回転角算出部２４ｂが算出した第２算出情報３２ｂを第１出力決定部２７ａは第１回転角値３６ａとして決定する。
【００５３】
次に、第２回転角センサ３ｂに故障が発生した場合の第２マイコン２１ｂでの処理を図５に基づいて説明する。
【００５４】
ステップ２１（Ｓ２１）は、第２回転角センサ３ｂが正常（故障が発生していない）かどうかを確認するために、第２故障検出部２３ｂで行う検出処理である。
【００５５】
ステップ２２（Ｓ２２）では、ステップ２１（Ｓ２１）の結果に基づいて、第２回転角センサ３ｂが正常な場合は、ステップ２３（Ｓ２３）に進む。第２回転角センサ３ｂに故障が発生している場合は、ステップ２４（Ｓ２４）に進む。
【００５６】
ステップ２３（Ｓ２３）は、第２回転角センサ３ｂが正常な場合の処理である。第２回転角算出部２４ｂは、電動モータ２の回転角の算出処理を第２回転角センサ３ｂからの出力信号に基づいて行う。
【００５７】
ステップＳ２４（Ｓ２４）は、第２回転角センサ３ｂに故障が発生している場合の処理である。
ステップ２４（Ｓ２４）では、故障となった第２回転角センサ３ｂから第１回転角センサ３ａを用いるようにセンサ選択部２２は回転角センサを切り換える。
【００５８】
ステップ２５（Ｓ２５）では、第２マイコン２１ｂの第２回転角算出部２４ｂは、第１マイコン２１ａの第１回転角算出部２４ａから出力される第１回転角センサ３ａに関するセンサ情報３４を受け取る。第２回転角算出部２４ｂは、算出処理に用いる演算式を変更する処理を行う。ただし、第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂが同じ仕様のセンサであれば、この処理は不要であり、算出処理をそのまま継続すれば良い。
【００５９】
ステップ２６（Ｓ２６）では、センサ選択部２２で切り換えられた第１回転角センサ３ａからの出力信号に基づいた回転角の算出処理を第２回転角算出部２４ｂで行う。
【００６０】
ステップ２７（Ｓ２７）では、ステップ２３（Ｓ２３）で算出した第２算出情報３２ｂ、またはステップ２６（Ｓ２６）で算出した第２算出情報３２ｂを第２出力決定部２７ｂは第２回転角値３６ｂとして決定する。
【００６１】
第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂのいずれかが正常、すなわち第２回転角算出部２４ｂが正常に回転角の算出処理を行っている場合、第２出力決定部２７ｂは第２回転角算出部２４ｂから出力される第２算出情報３２ｂが第２回転角値３６ｂとして決定する。
【００６２】
第１出力決定部２７ａで回転角推定部２５からの角度推定情報３３が選択されるのは、第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂの両方が故障となった場合である。第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂのいずれかが、正常な場合は、正常な回転角センサからの出力信号に基づいて算出された回転角が選択される。
【００６３】
なお、通常の第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂの両方が正常な場合は、第１マイコン２１ａにおいて、第１回転角センサ３ａからの出力信号に基づいて第１回転角算出部２４ａで算出された回転角が選択される。
【００６４】
回転角生成部２０から第１、第２回転角値３６ａ、３６ｂを受けるモータ制御部１０の処理について説明する。
モータ制御部１０は、回転角生成部２０の第１マイコン２１ａが正常な場合は、第１出力決定部２７ａの出力を使用して、電動モータ２を制御する。
回転角生成部２０の第１マイコン２１ａが異常となった場合は、モータ制御部１０は、第２マイコン２１ｂの第２出力決定部２７ｂの出力を使用して、電動モータ２を制御する。
【００６５】
なお、モータ制御部１０は、第１マイコン２１ａおよび第２マイコン２１ｂを公知の技術で、常時監視し、第１、第２マイコン２１ａ、２１ｂが異常となったときは、これを検知できる。
【００６６】
以上のように、第１マイコン２１ａでは、第１回転角センサ３ａまたは第２回転角センサ３ｂのいずれかが故障となった時点から、第１回転角算出部２４ａにおける回転角の算出処理を停止し、回転角推定部２５による回転角の推定を開始する。このため、第１回転角算出部２４ａにおける算出処理と回転角推定部２５における回転角推定処理を同時に行うことはない。第１マイコン２１ａの処理負荷の増加を最小限に抑えて、電動モータ２の回転角を求める処理の２重化を実現している。
【００６７】
一方、第２マイコン２１ｂでは、第１回転角センサ３ａまたは第２回転角センサ３ｂのいずれかが故障しても処理負荷の大きいセンサレス制御を行う必要はない。
【００６８】
第１マイクロコンピュータ２１ａは、センサレス制御などの高負荷の処理を行える高機能なマイクロコンピュータである必要があるが、第２マイクロコンピュータ２１ｂは、センサレス制御などの高負荷の処理を行う必要はなく、簡素な機能のマイクロコンピュータを使用することができる。
【００６９】
第２回転角センサ３ｂが故障した場合、センサ選択部２２によって回転角センサの入力を第２回転角センサ３ｂから正常な第１回転角センサ３ａに切り換える。このため、第２マイコン２１ｂでは、正常な第１回転角センサ３ａの出力信号を用いて回転角の算出処理を継続できる。
【００７０】
また、第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂに異なる仕様のセンサを使用した場合でも、回転角センサに故障が発生し、回転角センサの切り換えたとき、第１回転角算出部２４ａから出力されるセンサ情報３４に基づいて、第２回転角算出部２４ｂは算出に必要な演算式の変更を行うことができる。このため、回転角センサの切り換えが発生した場合でも回転角の算出処理を継続することができる。
【００７１】
以上説明のように、実施の形態１では、２つの物理的な回転角センサ（第１回転角センサ３ａ、第２回転角センサ３ｂ）による二重化に加え、回転角推定部２５によるセンサレス制御を第１マイコン２１ａの処理性能を大幅に増加することなく実現している。また、回転角センサの故障発生時に遅滞なくセンサレス制御の動作を開始できる。
【００７２】
したがって、物理的な回転角センサ（第１回転角センサ３ａ、第２回転角センサ３ｂ）の一方が故障し、交換が必要な状態になっても、交換することなく二重系を維持することができる。
電動パワーステアリング装置に適用するモータ制御装置のように機電一体で回転角センサだけの故障であっても電動モータを含めてすべて交換が必要となるような装置に対して、実施の形態１のモータ制御装置は特に有効である。
【００７３】
実施の形態１では、図２において、センサ選択部２２を第２マイコン２１ｂの内部に設ける構成とした。しかし、第２マイコン２１ｂの外部に、例えば、マルチプレクサを実現するＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、あるいはＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）などを用いて構成することもできる。この場合、第２マイコン２１ｂにはＩ／Ｏ（ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ）ポートの少ないものを選択することができる。
【００７４】
また、第１マイコン２１ａと第２マイコン２１ｂとの間で信号の受け渡しがされる第１、第２故障情報３１ａ、３１ｂ、第１、第２算出情報３２ａ、３２ｂ、およびセンサ情報３４については、Ｉ／Ｏポートで直接受け渡しすることもできる。また、第１、第２マイコン２１ａ、２１ｂ間の通信で受け渡しすることもできる。
Ｉ／Ｏポートで受け渡しする場合もマイコン間の通信で受け渡しする場合も、それぞれを２重化することで、故障耐性を向上させることができる。またＩ／Ｏポートとマイコン間通信で２重化することによっても、より故障耐性を向上させることができる。
【００７５】
第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂについて、レゾルバで構成する場合を説明した。回転角センサとして、エンコーダ、ホール素子、あるいは磁気抵抗素子センサであるＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）センサを用いて構成することもできる。
【００７６】
第１、第２故障検出部２３ａ、２３ｂにおける、回転角センサの故障の検出方法として、プルアップ抵抗、あるいはプルダウン抵抗を使用する方法を説明した。しかし、その他の公知の方法を適用してもよい。
【００７７】
第１、第２回転角算出部２４ａ、２４ｂについて、レゾルバの例として、アークタンジェント演算によって角度値に変換して回転角算出する方法を説明した。その他の公知の方法を適用してもよく、第１、第２回転角センサ３ａ、３ｂにレゾルバ以外の回転角センサを使用する場合には、その回転角センサに適した算出方法を適用すればよい。
【００７８】
回転角推定部２５について、電動モータ２の駆動電流値、電圧値を用い、電動モータ２の回転角を推定する方法の例と、特許文献３に記載の方法を説明したが、その他の公知の方法を適用することができる。
【００７９】
上記説明のように、実施の形態１のモータ制御装置は、電動モータを制御するためにモータ制御部と回転角生成部とを備え、回転角生成部は２台のマイクロコンピュータを備えて２台の回転角センサからの信号を受信し、第１マイクロコンピュータは、第１回転角センサの信号から電動モータの回転角を算出する第１回転角算出部と、第１回転角センサの故障を検出する第１故障検出部と、電動モータの駆動電流から回転角の推定を行う回転角推定部とを備え、第２マイクロコンピュータは、第１、２回転角センサのいずれかを選択するセンサ選択部と、選択された回転角センサの信号から回転角を算出する第２回転角算出部と、選択された回転角センサの故障を検出する第２故障検出部とを備え、さらに、第１マイクロコンピュータは、第１故障検出部の情報に基づいて第１回転角算出部、回転角推定部、および第２回転角算出部からの回転角情報の何れかを回転角値として出力するものである。
このため、実施の形態１のモータ制御装置は、センサレス制御の処理負荷の増加を抑えることができ、故障によって２重化されていない状態となる可能性を低減することができる。
【００８０】
実施の形態２．
実施の形態２のモータ制御装置は、回転角センサを１台追加して３台構成としたものである。
【００８１】
以下、実施の形態２に係るモータ制御装置の構成、動作について、モータ制御装置の回転角生成部のブロック図である図６に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。
実施の形態２の回転角生成部のブロック図である図６において、実施の形態１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
なお、実施の形態１と区別するために、回転角生成部２２０、およびセンサ選択部２２２としている。
【００８２】
実施の形態１との違いは、第３回転角センサ３ｃを追加して、回転角センサを３台としたことである。第３回転角センサ３ｃは、回転角生成部２２０に接続されている。
【００８３】
センサ選択部２２２は、第２故障検出部２３ｂからの第２故障情報３１ｂに基づいて、第１回転角センサ３ａ、第２回転角センサ３ｂ、および第３回転角センサ３ｃのいずれかを選択する。なお、通常運転時、すなわち第１回転角センサ３ａ、第２回転角センサ３ｂ、および第３回転角センサ３ｃのすべてが正常の場合は、第２回転角センサ３ｂが選択されている。
【００８４】
第２故障検出部２３ｂは、センサ選択部２２２で選択された第１回転角センサ３ａ、第２回転角センサ３ｂ、または第３回転角センサ３ｃからの信号を監視し、その故障を検出する。そして、第２故障検出部２３ｂは、その検出結果を第２故障情報３１ｂとして、センサ選択部２２２、第２回転角算出部２４ｂ、第２出力決定部２７ｂ、さらに第１マイコン２１ａの第１故障検出部２３ａに出力する。
【００８５】
第２回転角算出部２４ｂは、センサ選択部２２２で選択された第１回転角センサ３ａ、第２回転角センサ３ｂ、または第３回転角センサ３ｃからの信号を角度値に変換して回転角を算出する。そして、第２回転角算出部２４ｂは、その算出結果を第２算出情報３２ｂとして、第２出力決定部２７ｂ、さらに第１マイコン２１ａの第１出力決定部２７ａおよび推定情報生成部２６に出力する。
【００８６】
第３回転角センサ３ｃを追加したことにより、第１回転角センサ３ａ、第２回転角センサ３ｂ、および第３回転角センサ３ｃに故障が発生した場合の、対応が異なる。
第１回転角センサ３ａが故障した場合は、実施の形態１と同じ対応、すなわち、第１回転角算出部２４ａでは回転角の算出処理を停止し、回転角推定部２５によって電動モータ２の駆動電流、駆動電圧に基づく回転角の推定を開始する。
【００８７】
第２回転角センサ３ｂまたは第３回転角センサ３ｃのいずれか１台が故障した場合は、
第１マイコン２１ａでの処理は影響を受けない。すなわち、回転角推定部２５は電動モータ２の駆動電流、駆動電圧に基づく回転角の推定を開始せず、第１回転角算出部２４ａでは回転角の算出処理を継続する。
ただし、センサ選択部２２２で選択されていた回転角センサ（第２回転角センサ３ｂまたは第３回転角センサ３ｃ）が故障した場合は、回転角センサの切り換えが発生する。
【００８８】
第２回転角センサ３ｂおよび第３回転角センサ３ｃの両方が故障した場合は、実施の形態１と同じ対応、すなわち、第１回転角算出部２４ａでは回転角の算出処理を停止し、回転角推定部２５によって電動モータ２の駆動電流、駆動電圧に基づく回転角の推定を開始する。
そして、センサ選択部２２２は、正常な第１回転角センサ３ａを選択し、第２回転角算出部２４ｂでは、第１回転角センサ３ａからの出力信号に基づいて回転角の算出処理を行う。
【００８９】
実施の形態２では、第３回転角センサ３ｃを追加し、回転角センサを３台としたことで、モータ制御装置の信頼性を向上できる。
具体的には、第２回転角センサ３ｂまたは第３回転角センサ３ｃのいずれか１台の故障であれば、第１マイコン２１ａでの処理は影響を受けない。回転角推定部２５は回転角の推定処理を開始せず、第１回転角算出部２４ａでは回転角の算出処理を継続するため、第１マイコン２１ａの負荷の低減が図れる。
【００９０】
実施の形態２では、第３回転角センサ３ｃを追加して、回転角センサを３台として、モータ制御装置の回転角生成部２２０の構成、機能を説明した。回転角センサを、さらに追加して４台、５台、・・・、ｎ台とすることができる。なお、ｎは整数である。
【００９１】
実施の形態２のモータ制御装置は、回転角センサを１台追加して３台構成としたものである。
したがって、本実施の形態２のモータ制御装置は、センサレス制御の処理負荷の増加を抑えることができ、故障によって２重化されていない状態となる可能性を低減することができるとともに、さらに、信頼性の向上を図ることができる。
【００９２】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００９３】
１  モータ制御装置、２  電動モータ、３  回転角センサ、３ａ  第１回転角センサ、３ｂ  第２回転角センサ、３ｃ  第３回転角センサ、４  舵取り機構、
５  トルクセンサ、６  速度センサ、７  駆動回路、８  電流検出器、
１０  モータ制御部、１１  目標電流値演算部、１２  座標変換部、１３  偏差演算器、１４  ＰＩ制御部、１５  電圧指令値生成部、１６  ＰＷＭ制御部、
２０，２２０  回転角生成部、２１ａ  第１マイクロコンピュータ、
２１ｂ  第２マイクロコンピュータ、２２，２２２  センサ選択部、
２３ａ  第１故障検出部、２３ｂ  第２故障検出部、２４ａ  第１回転角算出部、
２４ｂ  第２回転角算出部、２５  回転角推定部、２６  推定情報生成部、
２７ａ  第１出力決定部、２７ｂ  第２出力決定部、３１ａ  第１故障情報、
３１ｂ  第２故障情報、３２ａ  第１算出情報、３２ｂ  第２算出情報、
３３  角度推定情報、３４  センサ情報、３５  推定開始情報、３６ａ  第１回転角値、３６ｂ  第２回転角値。
【図１】
2020162197.tif 000003
【図２】
2020162197.tif 000004
【図３】
2020162197.tif 000005
【図４】
2020162197.tif 000006
【図５】
2020162197.tif 000007
【図６】
2020162197.tif 000008