(57)【要約】【課題】複数の制御装置を含むアクチュエータ駆動システムにおいて、アクチュエータの駆動を継続しつつ、各制御装置に電力を供給する電力供給線の接地経路の断線を検知することができるようにする。【解決手段】アクチュエータ駆動システムは、第１のシールド線を介してアクチュエータに接続され、第１の電力の供給を受けてアクチュエータを駆動する第１の制御装置と、第２のシールド線を介してアクチュエータに接続され、第２の電力の供給を受けてアクチュエータを駆動する第２の制御装置と、第１のシールド線を接地する第１の接地経路に予め定められた第１の値以上の電流が流れたとき、第１の接地経路に流れる電流を遮断する第１の電流遮断回路と、第２のシールド線を接地する第２の接地経路に予め定められた第２の値以上の電流が流れたとき、第２の接地経路に流れる電流を遮断する第２の電流遮断回路と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動システムであって、
第１のシールド線を介して前記アクチュエータに接続され、第１の電力の供給を受けて前記アクチュエータを駆動する第１の制御装置と、
第２のシールド線を介して前記アクチュエータに接続され、第２の電力の供給を受けて前記アクチュエータを駆動する第２の制御装置と、
前記第１のシールド線を接地する第１の接地経路に予め定められた第１の値以上の電流が流れたとき、前記第１の接地経路に流れる電流を遮断する第１の電流遮断回路と、
前記第２のシールド線を接地する第２の接地経路に予め定められた第２の値以上の電流が流れたとき、前記第２の接地経路に流れる電流を遮断する第２の電流遮断回路と、
を有する、アクチュエータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ回路で三相モータを駆動するアクチュエータ駆動回路において、インバータ回路と三相モータとの間をシールド線で接続し、外部へ向けて放射されるノイズを抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９３５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されたアクチュエータ駆動回路は、仮にアクチュエータ駆動回路に電力を供給する電力供給線の接地経路に断線が発生しても、シールド線の接地経路を介して接地されるため、動作を継続することができる。この場合、アクチュエータ駆動回路が動作を継続するので、ユーザは、電力供給線の接地経路に断線（故障）が発生したことに気付かず、アクチュエータ駆動回路は、潜在的な故障状態のまま動作を続ける恐れがある。
【０００５】
一方、例えば、車両のステアリング操作を電気信号で制御するステアバイワイヤ等の高い安全性が求められるアクチュエータ駆動システムでは、複数の制御装置を用いてアクチュエータを駆動する冗長構成をとる場合がある。これにより、アクチュエータ駆動システムは、例えば、１つの制御装置が故障して停止した場合でも、他の制御装置の制御により、アクチュエータの駆動を継続することができる。
【０００６】
しかし、このようなアクチュエータ駆動システムにおいても、全ての制御装置が前述した潜在的な故障状態になってしまうと、例えば、アクチュエータ側の接地経路が断線すること等により、システム全体が停止してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明の実施の形態は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、複数の制御装置を含むアクチュエータ駆動システムにおいて、アクチュエータの駆動を継続しつつ、各制御装置に電力を供給する電力供給線の接地経路の断線を検知することができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ駆動システムは、アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動システムであって、第１のシールド線を介して前記アクチュエータに接続され、第１の電力の供給を受けて前記アクチュエータを駆動する第１の制御装置と、第２のシールド線を介して前記アクチュエータに接続され、第２の電力の供給を受けて前記アクチュエータを駆動する第２の制御装置と、前記第１のシールド線を接地する第１の接地経路に予め定められた第１の値以上の電流が流れたとき、前記第１の接地経路に流れる電流を遮断する第１の電流遮断回路と、前記第２のシールド線を接地する第２の接地経路に予め定められた第２の値以上の電流が流れたとき、前記第２の接地経路に流れる電流を遮断する第２の電流遮断回路と、を有する。
【０００９】
上記の構成により、第１の制御装置に電力を供給する電力供給線の接地経路が断線すると、第１のシールド線を接地する第１の接地経路に通常時より大きな電流が流れるので、第１の接地経路に流れる電流が遮断され、第１の制御装置は動作を停止する。これにより、第１の制御装置の故障が検知されると共に、第２の制御装置により、アクチュエータの駆動を継続することができる。
【００１０】
同様に、第２の制御装置に電力を供給する電力供給線の接地経路が断線すると、第２のシールド線を接地する第２の接地経路に通常時より大きな電流が流れるので、第２の接地経路に流れる電流が遮断され、第２の制御装置は動作を停止する。これにより、第２の制御装置の故障が検知されると共に、第１の制御装置により、アクチュエータの駆動を継続することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施の形態によれば、複数の制御装置を含むアクチュエータ駆動システムにおいて、アクチュエータの駆動を継続しつつ、各制御装置に電力を供給する電力供給線の接地経路の断線を検知することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係るアクチュエータ駆動システムの構成の一例を示す図である。
【図２】一実施形態に係るヒューズ回路の例を示す図である。
【図３】一実施形態に係る故障発生時における電流の流れの例を示す図である。
【図４】一実施形態に係る故障発生後における第１のＥＣＵの状態を示す図である。
【図５】一実施形態に係る故障発生後における第２のＥＣＵの状態を示す図である。
【図６】ヒューズ回路がない場合のアクチュエータ駆動システムの動作について説明するための図である。
【図７】一実施形態に係るアクチュエータ駆動システムの構成の別の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
【００１４】
＜システム構成＞
図１は、一実施形態に係るアクチュエータ駆動システムの構成の一例を示す図である。アクチュエータ駆動システム１は、第１のＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０、第２のＥＣＵ２０、アクチュエータ３０、第１のシールド線５１、及び第２のシールド線５２等を含む。
【００１５】
第１のＥＣＵ（第１の制御装置）１０は、第１のシールド線５１を介してアクチュエータ３０に接続され、第１の電源４１から第１の電力の供給を受けて、アクチュエータ３０が有する第１の三相モータ３１を駆動する。
【００１６】
第１のＥＣＵ１０は、第１の電源４１から供給される直流電圧と接地電圧との間に接続される複数のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を有する。複数のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６は、第１のＥＣＵ１０の制御に従って、所定の順序でスイッチングされ、第１の電力を三相の交流電圧に変換するインバータ回路として機能する。第１のＥＣＵ１０は、インバータ回路で生成される三相の交流電圧を、第１のシールド線５１を介して第１の三相モータ３１に供給する。
【００１７】
第１のシールド線５１は、第１のＥＣＵ１０から第１の三相モータ３１に三相の交流電圧を供給する複数の信号線と、複数の信号線の周りを囲う導電性のあるシールド層とを有し、複数の信号線から放射される電磁波を低減させる機能を有する。
【００１８】
第１のシールド線５１のシールド層は、アクチュエータ３０の接地電位である筐体ＧＮＤ（グランド）３３に接続されると共に、第１のＥＣＵ１０のヒューズ回路１１を介して、第１の電源４１から供給される接地電圧に接続されている。また、第１の電源４１から供給される接地電圧は、車体の接地電位である車体ＧＮＤに接続されている。
【００１９】
ヒューズ回路１１は、第１のシールド線５１を接地する第１の接地経路５３に、予め定められた値以上（第１の値以上）の電流が流れたとき、第１の接地経路５３に流れる電流を遮断する第１の電流遮断回路として機能する。ヒューズ回路１１は、例えば、予め定められた値以上の電流（以下、過電流と呼ぶ）で溶断する遮断配線等によって実現される。
【００２０】
図２は、一実施形態に係るヒューズ回路の例を示す図である。ヒューズ回路１１は、例えば、回路基板上に形成された配線２０１の一部に形成され、配線２０１より細い遮断配線２０２等によって実現される。遮断配線２０２は、過電流による発熱により溶断することで、配線２０１に流れる電流を遮断する。
【００２１】
なお、遮断配線２０２は、回路基板上の配線幅が、配線２０１の配線幅より十分に小さく、第１の電源４１の接地経路が断線したときに、配線２０１を流れる電流によって溶断するように、予め設定されているものとする。
【００２２】
ここで、図１に戻り、アクチュエータ駆動システム１の説明を続ける。
【００２３】
第２のＥＣＵ２０（第２の制御装置）は、第２のシールド線５２を介してアクチュエータ３０に接続され、第２の電源４２から第２の電力の供給を受けて、アクチュエータ３０が有する第２の三相モータ３２を駆動する。
【００２４】
第２のＥＣＵ２０は、第１のＥＣＵ１０と同様に、第２の電源４２から供給される直流電圧と接地電圧との間に接続される複数のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を有する。複数のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６は、第２のＥＣＵ２０の制御に従って、所定の順序でスイッチングされ、第２の電力を三相の交流電圧に変換するインバータ回路として機能する。第２のＥＣＵ２０は、インバータ回路で生成される三相の交流電圧を、第２のシールド線５２を介して第２の三相モータ３２に供給する。
【００２５】
なお、第１のＥＣＵ１０、及び第２のＥＣＵ２０に含まれる複数のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６は、例えば、外部に接続される別のＥＣＵやマイコン等によって制御されるものであっても良い。
【００２６】
第２のシールド線５２は、第２のＥＣＵ２０から第２の三相モータ３２に三相の交流電圧を供給する複数の信号線と、複数の信号線の周りを囲う導電性のあるシールド層とを有し、複数の信号線から放射される電磁波を低減させる機能を有する。
【００２７】
第２のシールド線５２のシールド層は、アクチュエータ３０の接地電位である筐体ＧＮＤ（グランド）３３に接続されると共に、第２のＥＣＵ２０のヒューズ回路２１を介して、第２の電源４２から供給される接地電圧に接続されている。また、第２の電源４２から供給される接地電圧は、車体の接地電位である車体ＧＮＤに接続されている。
【００２８】
ヒューズ回路２１は、第２のシールド線５２を接地する第２の接地経路５４に、予め定められた値以上（第２の値以上）の電流が流れたとき、第２の接地経路５４に流れる電流を遮断する第２の電流遮断回路として機能する。ヒューズ回路２１は、例えば、ヒューズ回路１１と同様に、過電流で溶断する遮断配線２０２等によって実現される。
【００２９】
ヒューズ回路２１においても、遮断配線２０２は、回路基板上の配線幅が、配線２０１の配線幅より十分に小さく、第２の電源４２の接地経路が断線したときに、配線２０１を流れる電流によって溶断するように、予め設定されているものとする。
【００３０】
アクチュエータ３０は、例えば、車両に搭載される電動パワーステアリング等に用いられる作動装置であり、第１の三相モータ３１、及び第２の三相モータ３２を有している。また、アクチュエータ３０の接地電位である筐体ＧＮＤ３３は、車体ＧＮＤに接続されている。
【００３１】
第１の三相モータ３１は、第１のＥＣＵ１０から、第１のシールド線５１を介して供給される三相の交流電流が入力され、入力された三相の交流電流に応じて駆動される。同様に、第２の三相モータ３２は、第２のＥＣＵ２０から、第２のシールド線５２を介して供給される三相の交流電流が入力され、入力された三相の交流電流に応じて駆動される。
【００３２】
上記の構成において、アクチュエータ駆動システム１は、第１のＥＣＵ１０、及び第１の三相モータ３１で構成される第１の制御系統と、第２のＥＣＵ２０、及び第２の三相モータ３２で構成される第２制御系統とによる冗長構成を有している。
【００３３】
例えば、アクチュエータ駆動システム１は、第１の制御系統が故障等により停止した場合でも、第２の制御系統により、アクチュエータ３０の駆動を継続することができる。同様に、アクチュエータ駆動システム１は、第２の制御系統が故障等により停止した場合でも、第１の制御系統により、アクチュエータ３０の駆動を継続することができる。
【００３４】
これにより、アクチュエータ駆動システム１は、例えば、車両のステアリング操作を電気信号で制御するステアバイワイヤ等の用途においても、高い信頼性を実現することができる。
【００３５】
また、アクチュエータ駆動システム１は、第１のＥＣＵ１０に第１の電力を供給する電力供給線の接地経路が断線すると、第１のシールド線５１を接地する第１の接地経路５３に通常時より大きな電流が流れ、ヒューズ回路１１が溶断する。これにより、第１のシールド線５１を接地する第１の接地経路５３に流れる電流が遮断され、第１のＥＣＵ１０は動作を停止する。
【００３６】
第１のＥＣＵ１０が動作を停止したことは、例えば、車両を制御する制御ＥＣＵ（又は第２のＥＣＵ２０）によって検知され、車両の表示装置に警告メッセージとして表示されるので、ユーザは、第１のＥＣＵ１０に故障が発生したことを認識することができる。また、このとき、第２のＥＣＵ２０は、アクチュエータ３０の駆動を継続することができる。
【００３７】
同様に、アクチュエータ駆動システム１は、第２のＥＣＵ１０に第２の電力を供給する電力供給線の接地経路が断線すると、第２のシールド線５２を接地する第２の接地経路５４に通常時より大きな電流が流れ、ヒューズ回路２１が溶断する。これにより、第２のシールド線５２を接地する第２の接地経路５４に流れる電流が遮断され、第２のＥＣＵ２０は動作を停止する。
【００３８】
第２のＥＣＵ２０が動作を停止したことは、例えば、車両を制御する制御ＥＣＵ（又は第１のＥＣＵ１０）によって検知され、車両の表示装置に警告メッセージとして表示されるので、ユーザは、第２のＥＣＵ２０に故障が発生したことを認識することができる。また、このとき、第１のＥＣＵ１０は、アクチュエータ３０の駆動を継続することができる。
【００３９】
＜動作の説明＞
続いて、本実施形態に係るアクチュエータ駆動システム１の具体的な動作について説明する。
【００４０】
図３は、一実施形態に係る故障発生時における電流の流れの例を示す図である。この図は、第１の電源４１から第１のＥＣＵ１０に第１の電力を供給する電力供給線の接地経路３０１が断線した場合における、電流の流れを矢印で示している。
【００４１】
図３において、第１の電源４１から第１のＥＣＵ１０に供給される電流は、スイッチング素子ＳＷ１、及び第１のシールド線５１を介して、第１の三相モータ３１に入力される。また、第１の三相モータ３１から出力される電流は、第１のシールド線５１、スイッチング素子ＳＷ４、ヒューズ回路１１、及び第１のシールド線５１を接地する第１の接地経路５３を介して、アクチュエータ３０の筐体ＧＮＤ３３に流れる。なお、アクチュエータ３０の筐体ＧＮＤ３３は、車体ＧＮＤに接続されているので、筐体ＧＮＤ３３に流れた電流は、車体ＧＮＤを介して第１の電源の接地端子に流れる。
【００４２】
ここで、第１のＥＣＵ１０のヒューズ回路１１は、第１の電源４１の接地経路が断線したときに、第１のシールド線５１を接地する第１の接地経路５３を流れる電流によって溶断するように、予め設定されている。従って、第１の電源４１の接地経路３０１が断線すると、ヒューズ回路１１は溶断し、第１のシールド線５１を接地する第１の接地経路５３を流れる電流を遮断する。
【００４３】
図４は、一実施形態に係る故障発生後における第１のＥＣＵの状態を示す図である。図４に示すように、第１の電源４１から第１のＥＣＵ１０に第１の電力を供給する電力供給線の接地経路３０１が断線すると、ヒューズ回路１１は溶断し、第１のシールド線５１を接地する第１の接地経路５３を介して流れる電流は遮断される。
【００４４】
図５は、一実施形態に係る故障発生後における第２のＥＣＵの状態を示す図である。図５に示すように、第２の電源４２から第２のＥＣＵ２０に第２の電力を供給する電力供給線の接地経路５０１が断線すると、第２のシールド線５２を接地する第２の接地経路５４を流れる電流によって、ヒューズ回路２１が溶断する。これにより、第２のシールド線５２を接地する第２の接地経路５４を流れる電流は遮断される。
【００４５】
図６は、ヒューズ回路がない場合のアクチュエータ駆動システムの動作について説明するための図である。
【００４６】
アクチュエータ駆動システム１がヒューズ回路１１を有していない場合、第１の電源４１から第１のＥＣＵ１０に第１の電力を供給する電力供給線の接地経路３０１が断線しても、第１のシールド線５１を接地する第１の接地経路５３を流れる電流は遮断されない。従って、第１のＥＣＵ１０は動作を継続するので、ユーザは、第１の電力を供給する電力供給線の接地経路３０１が断線しても、故障したことに気付かず、潜在的な故障状態（１次故障）が継続する。
【００４７】
この状態で、第２の電源４２から第２のＥＣＵ２０に第２の電力を供給する電力供給線の接地経路５０１が断線しても、第２のシールド線５２を接地する第２の接地経路５４を流れる電流は遮断されない。従って、第２のＥＣＵ２０は動作を継続するので、ユーザは、第２の電力を供給する電力供給線の接地経路５０１が断線しても、故障したことに気付かず、潜在的な故障状態（２次故障）が継続する。
【００４８】
この状態で、例えば、アクチュエータ３０の筐体ＧＮＤ３３を、車体ＧＮＤに接続する接地経路６０１が断線すると、第１のＥＣＵ１０、及び第２のＥＣＵ２０に流れる電流が遮断され、システムが停止してしまう。この場合、１次故障、及び２次故障は、潜在的な故障であり、検知されないので、アクチュエータ３０側の故障（３次故障）によるシステムの停止が、１次故障によるシステムの停止と同様に見えてしまうという問題がある。
【００４９】
一方、図１に示す本実施形態に係るアクチュエータ駆動システム１では、第１のＥＣＵ１０、又は第２のＥＣＵ２０で１次故障が発生した時点で、故障を検知することができる。従って、例えば、アクチュエータ３０の筐体ＧＮＤ３３を、車体ＧＮＤに接続する接地経路６０１が断線し、システムが停止した場合でも、２次故障によるシステムの停止であることを、正しく認識することができるようになる。
【００５０】
また、ユーザは、第１のＥＣＵ１０、又は第２のＥＣＵ２０で１次故障が発生した時点で、故障が発生したことを認識することができるので、例えば、車両の修理を依頼することにより、２次故障によるシステムの停止を未然に防ぐことができるようになる。
【００５１】
以上、本実施形態によれば、複数のＥＣＵ（制御装置）を含むアクチュエータ駆動システム１において、アクチュエータ３０の駆動を継続しつつ、ＥＣＵに電力を供給する電力供給線の接地経路の断線を検知することができるようになる。
【００５２】
［その他の実施形態］
図７は、一実施形態に係るアクチュエータ駆動システムの構成の別の一例を示す図である。図７に示すアクチュエータ駆動システム１の第１のＥＣＵ１０は、図１に示す第１のＥＣＵ１０のヒューズ回路１１に代えて、第１のシールド線５１を接地する第１の接地経路５３に直列に接続される１つ以上の容量素子７０１（セラミックコンデンサ等）を有している。同様に、第２のＥＣＵ２０は、図１に示す第２のＥＣＵ２０のヒューズ回路２１に代えて、第２のシールド線５２を接地する第２の接地経路５４に直列に接地される１つ以上の容量素子７０２（セラミックコンデンサ等）を有している。
【００５３】
なお、容量素子７０１、７０２の数は１つであっても良いが、複数の容量素子を直列に接続することにより、耐圧を上げることができると共に、容量素子がショートモードで故障した場合の誤動作を低減することができる。
【００５４】
１つ以上の容量素子７０１は、第１のＥＣＵ１０に第１の電力を供給する電力供給線の接地経路が断線したときに、第１のシールド線５１を接地する第１の接地経路５３に流れる直流電流を遮断する電流遮断回路として機能する。従って、例えば、第１のＥＣＵ１０に第１の電力を供給する電力供給線の接地経路が断線すると、第１のＥＣＵ１０は動作を停止する。
【００５５】
同様に、１つ以上の容量素子７０２は、第２のＥＣＵ２０に第２の電力を供給する電力供給線の接地経路が断線したときに、第２のシールド線５２を接地する第２の接地経路５４に流れる直流電流を遮断する電流遮断回路として機能する。従って、例えば、第２のＥＣＵ２０に第２の電力を供給する電力供給線の接地経路が断線すると、第２のＥＣＵ２０は動作を停止する。
【００５６】
好ましくは、容量素子７０１、７０２は、直流電流を遮断し、かつ第１のＥＣＵ１０、及び第２のＥＣＵ２０が出力する三相の交流電圧に起因するノイズを通過するように、予め容量値が設定されている。
【００５７】
このように、図７に示すアクチュエータ駆動システム１においても、図１に示すアクチュエータ駆動システム１と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
このように、アクチュエータ駆動システム１は、
第１のＥＣＵ１０に第１の電力を供給する電力供給線の接地経路が断線したときに、第１のシールド線５１を接地する第１の接地経路５３に流れる直流電流を遮断する第１の電流遮断回路（ヒューズ回路１１、又は１つ以上の容量素子７０１）と、
第２のＥＣＵ２０に第２の電力を供給する電力供給線の接地経路が断線したときに、第２のシールド線５２を接地する第２の接地経路５４に流れる直流電流を遮断する第２の電流遮断回路（ヒューズ回路２１、又は１つ以上の容量素子７０２）と、
を有しているものであっても良い。
【００５９】
なお、第１の電流遮断回路は、第１のＥＣＵ１０の内部に限られず、例えば、アクチュエータ３０に備えられているものであっても良い。同様に、第２の電流遮断回路は、第２のＥＣＵ２０の内部に限られず、例えば、アクチュエータ３０に備えられているものであっても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１        アクチュエータ駆動システム
１０      第１のＥＣＵ（第１の制御装置）
１１      ヒューズ回路（第１の電流遮断回路）
２１      ヒューズ回路（第２の電流遮断回路）
２０      第２のＥＣＵ（第２の制御装置）
３０      アクチュエータ
５１      第１のシールド線
５２      第２のシールド線
５３      第１の接地経路
５４      第２の接地経路
【図１】
2018117416.tif 000003
【図２】
2018117416.tif 000004
【図３】
2018117416.tif 000005
【図４】
2018117416.tif 000006
【図５】
2018117416.tif 000007
【図６】
2018117416.tif 000008
【図７】
2018117416.tif 000009