(57)【要約】【課題】各デューティ演算部における演算処理の負荷を低減しつつ、一方のデューティ演算部が故障により停止した場合でも制御を継続できるようにする。【解決手段】モータ制御装置１００は、相互に時分割でＰＷＭ信号のデューティを演算するデューティ演算部１２、２２と、同じＰＷＭ信号Ａを所定回数連続して出力するＰＷＭ信号生成部１３と、同じＰＷＭ信号Ｂを所定回数連続して出力するＰＷＭ信号生成部２３と、ＰＷＭ信号Ａ、Ｂを交互に選択して連続したＰＷＭ信号Ｃを出力する選択器３と、ＰＷＭ信号Ａが出力されない異常を検出する異常検出部１６と、ＰＷＭ信号Ｂが出力されない異常を検出する異常検出部２６とを備えている。選択器３は、異常検出部１６が異常を検出した場合に、ＰＷＭ信号Ｂを選択して出力し、異常検出部２６が異常を検出した場合に、ＰＷＭ信号Ａを選択して出力する。【選択図】図１
2015130714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子のオン・オフによりモータを駆動するインバータ回路と、
前記スイッチング素子をオン・オフさせるためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
前記ＰＷＭ信号のデューティを演算するデューティ演算部と、を備えたモータ制御装置において、
前記デューティ演算部は、相互に時分割で前記ＰＷＭ信号のデューティを演算する第１デューティ演算部および第２デューティ演算部からなり、
前記ＰＷＭ信号生成部は、
前記第１デューティ演算部で演算されたデューティを持つ第１ＰＷＭ信号を生成し、同じ第１ＰＷＭ信号を所定回数連続して出力する第１ＰＷＭ信号生成部と、
前記第２デューティ演算部で演算されたデューティを持つ第２ＰＷＭ信号を生成し、同じ第２ＰＷＭ信号を所定回数連続して出力する第２ＰＷＭ信号生成部と、からなり、
前記第１ＰＷＭ信号生成部から出力される前記第１ＰＷＭ信号と、前記第２ＰＷＭ信号生成部から出力される前記第２ＷＭ信号とを交互に選択し、選択された各ＰＷＭ信号を連続したＰＷＭ信号として出力する選択器と、
前記第１ＰＷＭ信号生成部から前記第１ＰＷＭ信号が出力されない異常を検出する第１異常検出部と、
前記第２ＰＷＭ信号生成部から前記第２ＰＷＭ信号が出力されない異常を検出する第２異常検出部と、をさらに備え、
前記選択器は、
前記第１異常検出部が前記異常を検出した場合に、前記第２ＰＷＭ信号生成部から出力される前記第２ＰＷＭ信号を選択して出力し、
前記第２異常検出部が前記異常を検出した場合に、前記第１ＰＷＭ信号生成部から出力される前記第１ＰＷＭ信号を選択して出力する、ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
スイッチング素子のオン・オフによりモータを駆動するインバータ回路と、
前記スイッチング素子をオン・オフさせるためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
前記ＰＷＭ信号のデューティを演算するデューティ演算部と、を備えたモータ制御装置において、
前記デューティ演算部は、相互に時分割で前記ＰＷＭ信号のデューティを演算する第１デューティ演算部および第２デューティ演算部からなり、
前記第１デューティ演算部は、前記ＰＷＭ信号の第１デューティを演算し、同じ第１デューティを所定回数連続して出力し、
前記第２デューティ演算部は、前記ＰＷＭ信号の第２デューティを演算し、同じ第２デューティを所定回数連続して出力し、
前記第１デューティ演算部から出力される前記第１デューティと、前記第２デューティ演算部から出力される前記第２デューティとを交互に選択する選択器と、
前記第１デューティ演算部から前記第１デューティが出力されない異常を検出する第１異常検出部と、
前記第２デューティ演算部から前記第２デューティが出力されない異常を検出する第２異常検出部と、をさらに備え、
前記ＰＷＭ信号生成部は、前記選択器で選択された前記第１デューティおよび前記第２デューティに基づいて、連続したＰＷＭ信号を生成して出力し、
前記選択器は、
前記第１異常検出部が前記異常を検出した場合に、前記第２デューティ演算部から出力される前記第２デューティを選択して、前記ＰＷＭ信号生成部へ出力し、
前記第２異常検出部が前記異常を検出した場合に、前記第１デューティ演算部から出力される前記第１デューティを選択して、前記ＰＷＭ信号生成部へ出力する、ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置において、
前記モータの駆動に伴って発生する、当該モータにおける所定の物理量を検出する物理量検出部と、
前記モータの物理量に対する指令値を演算する指令値演算部と、をさらに備え、
前記各デューティ演算部は、前記物理量検出部で検出された物理量の値を、前記指令値演算部で演算された指令値と比較し、それらの偏差に基づいて、前記ＰＷＭ信号のデューティを演算する、ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のモータ制御装置において、
前記指令値演算部は、前記第１デューティ演算部および前記第２デューティ演算部に指令値を与える単一の指令値演算部からなる、ことを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭ（Pulse Width  Modulation：パルス幅変調）方式によりモータを制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両の電動パワーステアリング装置においては、ハンドルの操舵トルクに応じた操舵補助力をステアリング機構に与えるために、３相ブラシレスモータなどの電動式モータが設けられる。このモータの回転を制御する装置として、ＰＷＭ方式を用いたモータ制御装置が知られている。
【０００３】
一般に、ＰＷＭ方式のモータ制御装置は、ＰＷＭ信号により駆動されるスイッチング素子のオン・オフ動作に基づいてモータに電流を供給するインバータ回路と、モータに流れる電流（モータ電流）を検出する電流検出部と、モータ電流の検出値とモータ電流の目標値との偏差に基づいてＰＷＭ信号のデューティを演算するデューティ演算部と、当該デューティを持ったＰＷＭ信号を生成して出力するＰＷＭ信号生成部とを備えている。特許文献１〜４には、このようなＰＷＭ方式のモータ制御装置が開示されている。
【０００４】
特許文献１では、２つの巻線を有するモータを駆動するための２系統の駆動装置が設けられ、各系統にインバータ回路が備わっている。そして、１つのＰＷＭ信号生成部で生成されたＰＷＭ信号を、２つのインバータ回路へ分岐して出力するようにしている。
【０００５】
特許文献２では、２つの巻線を有するモータを駆動するための２系統の駆動装置が設けられ、各系統にインバータ回路とＰＷＭ信号生成部とが備わっている。そして、それぞれのＰＷＭ信号生成部で生成されたＰＷＭ信号を、対応するインバータ回路へ出力するようにしている。
【０００６】
特許文献３では、２台のモータをそれぞれ駆動する２つのインバータ回路と、これらのインバータ回路を制御する１つの制御部とが備わっている。また、制御部には、２つのＰＷＭ信号生成部が備わっている。そして、それぞれのＰＷＭ信号生成部で生成されたＰＷＭ信号を、対応するインバータ回路へ出力するようにしている。
【０００７】
特許文献４では、１台のモータを駆動する２つのインバータ回路と、これらのインバータ回路をそれぞれ制御する２つの制御部とが備わっている。各インバータ回路の出力側は結合され、モータに接続されている。そして、２つの制御部のそれぞれで生成されたＰＷＭ信号を、対応するインバータ回路へ出力するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１５２０２７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２６８９９号公報
【特許文献３】特開２０１２−１２０２９６号公報
【特許文献４】特開２０１３−１１３６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＰＷＭ方式のモータ制御装置において、デューティ演算部を２つ設けた場合は、一方のデューティ演算部が故障などで停止した場合でも、他方のデューティ演算部でデューティの演算が行われるので、ＰＷＭ信号が出力され制御が継続される。しかし、２つのデューティ演算部が並行してデューティの演算を行うと、各デューティ演算部における演算処理の負荷が増大する。
【００１０】
本発明の課題は、各デューティ演算部における演算処理の負荷を低減しつつ、一方のデューティ演算部が故障により停止した場合でも制御を継続でき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】
【００１１】
本発明に係るモータ制御装置は、スイッチング素子のオン・オフによりモータを駆動するインバータ回路と、スイッチング素子をオン・オフさせるためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、ＰＷＭ信号のデューティを演算するデューティ演算部とを備えている。デューティ演算部は、相互に時分割でＰＷＭ信号のデューティを演算する第１デューティ演算部および第２デューティ演算部からなる。ＰＷＭ信号生成部は、第１デューティ演算部で演算されたデューティを持つ第１ＰＷＭ信号を生成し、同じ第１ＰＷＭ信号を所定回数連続して出力する第１ＰＷＭ信号生成部と、第２デューティ演算部で演算されたデューティを持つ第２ＰＷＭ信号を生成し、同じ第２ＰＷＭ信号を所定回数連続して出力する第２ＰＷＭ信号生成部とからなる。そして、本発明では、第１ＰＷＭ信号生成部から出力される第１ＰＷＭ信号と、第２ＰＷＭ信号生成部から出力される第２ＷＭ信号とを交互に選択し、選択された各ＰＷＭ信号を連続したＰＷＭ信号として出力する選択器と、第１ＰＷＭ信号生成部から第１ＰＷＭ信号が出力されない異常を検出する第１異常検出部と、第２ＰＷＭ信号生成部から第２ＰＷＭ信号が出力されない異常を検出する第２異常検出部とがさらに設けられる。選択器は、第１異常検出部が異常を検出した場合に、第２ＰＷＭ信号生成部から出力される第２ＰＷＭ信号を選択して出力し、第２異常検出部が異常を検出した場合に、第１ＰＷＭ信号生成部から出力される第１ＰＷＭ信号を選択して出力する。
【００１２】
このようにすると、第１デューティ演算部と第２デューティ演算部が時分割でデューティ演算を行うので、各デューティ演算部における演算処理の負荷を低減することができる。また、各ＰＷＭ信号生成部から、それぞれ同じＰＷＭ信号が連続して出力されるので、一方のデューティ演算部の故障により、一方のＰＷＭ信号生成部からＰＷＭ信号が出力されない期間において、他方のＰＷＭ信号生成部から出力されるＰＷＭ信号を選択して出力することができる。このため、デューティ演算部の一方が故障により停止した場合でも、モータの制御を継続することができる。また、選択器から連続したＰＷＭ信号が出力されるので、モータに十分な電流を流すことができ、モータの回転数の低下が抑制される。
【００１３】
本発明において、上述した第１ＰＷＭ信号と第２ＰＷＭ信号とを交互に選択することに代えて、第１ＰＷＭ信号のデューティと第２ＰＷＭ信号のデューティとを交互に選択するようにしてもよい。この場合、第１デューティ演算部は、ＰＷＭ信号の第１デューティを演算し、同じ第１デューティを所定回数連続して出力する。また、第２デューティ演算部は、ＰＷＭ信号の第２デューティを演算し、同じ第２デューティを所定回数連続して出力する。そして、第１デューティ演算部から出力される第１デューティと、第２デューティ演算部から出力される第２デューティとを交互に選択する選択器と、第１デューティ演算部から第１デューティが出力されない異常を検出する第１異常検出部と、第２デューティ演算部から第２デューティが出力されない異常を検出する第２異常検出部とがさらに設けられる。ＰＷＭ信号生成部は、選択器で選択された第１デューティおよび第２デューティに基づいて、連続したＰＷＭ信号を生成して出力する。選択器は、第１異常検出部が異常を検出した場合に、第２デューティ演算部から出力される第２デューティを選択して、ＰＷＭ信号生成部へ出力し、第２異常検出部が異常を検出した場合に、第１デューティ演算部から出力される第１デューティを選択して、ＰＷＭ信号生成部へ出力する。
【００１４】
本発明において、モータの駆動に伴って発生する、当該モータにおける所定の物理量を検出する物理量検出部と、モータの物理量に対する指令値を演算する指令値演算部とをさらに設けてもよい。この場合、各デューティ演算部は、物理量検出部で検出された物理量の値を、指令値演算部で演算された指令値と比較し、それらの偏差に基づいて、ＰＷＭ信号のデューティを演算する。
【００１５】
本発明において、指令値演算部は、第１デューティ演算部および第２デューティ演算部に指令値を与える単一の指令値演算部から構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、各デューティ演算部における演算処理の負荷を低減しつつ、一方のデューティ演算部が故障により停止した場合でも、モータの制御を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。
【図２】インバータ回路の具体的構成を示した図である。
【図３】第１実施形態の正常時の動作を示したタイムチャートである。
【図４】第１実施形態の異常時の動作を示したタイムチャートである。
【図５】第１実施形態の変形例を示したブロック図である。
【図６】第２実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。
【図７】第２実施形態の正常時の動作を示したタイムチャートである。
【図８】第２実施形態の異常時の動作を示したタイムチャートである。
【図９】第２実施形態の変形例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。図面では、同一の部分または対応する部分に、同一の符号を付してある。
【００１９】
まず、図１を参照して、第１実施形態に係るモータ制御装置の構成について説明する。モータ制御装置１００は、ＣＰＵ１、ＣＰＵ２、選択器３、インバータ回路４、電流検出部５、クロック回路６、異常検出部１６、および異常検出部２６を備えている。モータ制御装置１００により制御されるモータ７は、例えば、電動パワーステアリング装置における操舵補助用の３相ブラシレスモータである。モータ制御装置１００は、車両に備わるトルクセンサ８からのトルク信号に基づいて、モータ７を制御する。
【００２０】
ＣＰＵ１は、モータ７に流すべき電流の指令値を演算する電流指令値演算部１１と、ＰＷＭ信号のデューティを演算するデューティ演算部１２と、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部１３とを備えており、第１制御部を構成する。電流指令値演算部１１には、トルクセンサ８よりトルク信号が入力される。デューティ演算部１２には、電流指令値演算部１１の出力と、電流検出部５の出力とが入力される。デューティ演算部１２の出力は、ＰＷＭ信号生成部１３に与えられる。
【００２１】
ＣＰＵ２は、モータ７に流すべき電流の指令値を演算する電流指令値演算部２１と、ＰＷＭ信号のデューティを演算するデューティ演算部２２と、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部２３とを備えており、第２制御部を構成する。電流指令値演算部２１には、トルクセンサ８よりトルク信号が入力される。デューティ演算部２２には、電流指令値演算部２１の出力と、電流検出部５の出力とが入力される。デューティ演算部２２の出力は、ＰＷＭ信号生成部２３に与えられる。
【００２２】
ＰＷＭ信号生成部１３は、デューティ演算部１２で演算されたデューティに基づいて、ＰＷＭ信号Ａを生成する。ＰＷＭ信号生成部２３は、デューティ演算部２２で演算されたデューティに基づいて、ＰＷＭ信号Ｂを生成する。これらのＰＷＭ信号Ａ、Ｂの出力形態については、後で詳しく説明する。
【００２３】
選択器３は、ＰＷＭ信号生成部１３から出力されるＰＷＭ信号Ａと、ＰＷＭ信号生成部２３から出力されるＰＷＭ信号Ｂのいずれかを選択して出力する回路である。通常の状態では、選択器３は、各期間ごとにＰＷＭ信号ＡとＰＷＭ信号Ｂとを交互に選択する。その結果、各期間で選択されたＰＷＭ信号が、連続したＰＷＭ信号Ｃとして選択器３から出力される。このＰＷＭ信号Ｃは、インバータ回路４に与えられる。
【００２４】
インバータ回路４は、図２に示すような公知の３相ブリッジ回路から構成される。各相の上アームａ１、ａ３、ａ５には、それぞれスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５が備わっており、各相の下アームａ２、ａ４、ａ６には、それぞれスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６が備わっている。これらのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなり、選択器３から出力されるＰＷＭ信号Ｃ（ＰＷＭ１〜ＰＷＭ６）が、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートに与えられる。各相の上アームａ１、ａ３、ａ５と下アームａ２、ａ４、ａ６の各接続点は、モータ７に接続されている。
【００２５】
電流検出部５は、インバータ回路４を通って流れるモータ７の各相の電流を検出するための電流検出抵抗（図示省略）や、この電流検出抵抗の両端の電圧を増幅する増幅器（図示省略）などから構成される。電流検出部５の出力は、デューティ演算部１２、２２に与えられる。
【００２６】
クロック回路６は、ＣＰＵ１とＣＰＵ２の動作を同期させるためのクロック信号を生成し、これを各ＣＰＵへ出力する。クロック信号は一定の周期を持ったパルス信号である。
【００２７】
異常検出部１６は、ＰＷＭ信号生成部１３からＰＷＭ信号Ａが出力されない異常を検出する。異常検出部１６から出力される異常検出信号は、選択器３へ与えられる。異常検出部２６は、ＰＷＭ信号生成部２３からＰＷＭ信号Ｂが出力されない異常を検出する。異常検出部２６から出力される異常検出信号は、選択器３へ与えられる。異常検出部１６、２６と選択器３とは、たとえば１つのＣＰＵに備わっている。
【００２８】
以上の構成において、モータ７に流れる電流は、本発明における「物理量」の一例であり、電流検出部５は、本発明における「物理量検出部」の一例である。電流指令値演算部１１、２１は、本発明における「指令値演算部」の一例である。デューティ演算部１２は、本発明における「第１デューティ演算部」の一例であり、デューティ演算部２２は、本発明における「第２デューティ演算部」の一例である。ＰＷＭ信号生成部１３は、本発明における「第１ＰＷＭ信号生成部」の一例であり、ＰＷＭ信号生成部２３は、本発明における「第２ＰＷＭ信号生成部」の一例である。異常検出部１６は、本発明における「第１異常検出部」の一例であり、異常検出部２６は、本発明における「第２異常検出部」の一例である。ＰＷＭ信号Ａは、本発明における「第１ＰＷＭ信号」の一例であり、ＰＷＭ信号Ｂは、本発明における「第２ＰＷＭ信号」の一例である。
【００２９】
次に、上述したモータ制御装置１００の動作について説明する。トルクセンサ８は、車両のハンドルの操舵により発生するトルクの値を検出し、検出されたトルク値をトルク信号としてモータ制御装置１００へ出力する。モータ制御装置１００において、ＣＰＵ１の電流指令値演算部１１は、トルクセンサ８から与えられるトルク値に基づいて、モータ７に流すべき電流の指令値を演算する。また、ＣＰＵ２の電流指令値演算部２１も、トルクセンサ８から与えられるトルク値に基づいて、モータ７に流すべき電流の指令値を演算する。
【００３０】
ＣＰＵ１のデューティ演算部１２は、所定の期間において、電流指令値演算部１１から与えられる電流指令値と、電流検出部５から与えられる各相のモータ電流の検出値とに基づいて、ＰＷＭ信号のデューティを演算する。詳しくは、デューティ演算部１２は、モータ電流の検出値を電流指令値と比較して、両者の偏差を算出する。そして、当該偏差がゼロとなるように、すなわちモータ電流の値が電流指令値と等しくなるように、デューティの演算を行う。
【００３１】
ＣＰＵ２のデューティ演算部２２は、上記所定の期間と異なる期間において、電流指令値演算部２１から与えられる電流指令値と、電流検出部５から与えられる各相のモータ電流の検出値とに基づき、ＣＰＵ１のデューティ演算部１２と同様にして、ＰＷＭ信号のデューティを演算する。したがって、デューティ演算部１２、２２は、相互に時分割でデューティ演算を行う。
【００３２】
ＣＰＵ１のデューティ演算部１２で演算されたデューティは、ＰＷＭ信号生成部１３へ出力される。ＰＷＭ信号生成部１３は、デューティ演算部１２から出力されるデューティと、キャリア信号（たとえば三角波）とに基づき、公知の方法に従って、当該デューティを持ったＰＷＭ信号Ａを生成する。そして、ＰＷＭ信号生成部１３は、後述するように、同じＰＷＭ信号Ａを２回連続して出力する。
【００３３】
ＣＰＵ２のデューティ演算部２２で演算されたデューティは、ＰＷＭ信号生成部２３へ出力される。ＰＷＭ信号生成部２３も、デューティ演算部２２から出力されるデューティと、キャリア信号（たとえば三角波）とに基づき、公知の方法に従って、当該デューティを持ったＰＷＭ信号Ｂを生成する。そして、ＰＷＭ信号生成部２３は、後述するように、同じＰＷＭ信号Ｂを２回連続して出力する。
【００３４】
ＰＷＭ信号生成部１３から出力される２回連続したＰＷＭ信号Ａと、ＰＷＭ信号生成部２３から出力される２回連続したＰＷＭ信号Ｂとは、タイミングをずらせて選択器３に入力される。選択器３は、ある期間ではＰＷＭ信号Ａを選択し、次の期間ではＰＷＭ信号Ｂを選択し、その次の期間ではＰＷＭ信号Ａを選択するというように、ＰＷＭ信号Ａ、Ｂを交互に選択する。そして、選択したＰＷＭ信号からなるＰＷＭ信号Ｃを、インバータ回路４へ出力する。すなわち、図２のように、インバータ回路４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートに、ＰＷＭ信号Ｃ（ＰＷＭ１〜ＰＷＭ６）を与える。
【００３５】
インバータ回路４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、選択器３から与えられるＰＷＭ信号Ｃによりオン・オフ動作を行う。これによって、電源Ｖｄ（図２）からインバータ回路４を通ってモータ７へ電流が流れ、モータ７が回転する。そして、ＰＷＭ信号Ｃのデューティと位相に応じたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン・オフのパターンに従って、モータ７に流れる電流の大きさや方向が制御される。
【００３６】
図３は、モータ制御装置１００の正常時の動作を示したタイムチャートである。図３（ａ）は、ＣＰＵ１の動作シーケンスと、ＰＷＭ信号生成部１３から出力されるＰＷＭ信号Ａを示している。図３（ｂ）は、ＣＰＵ２の動作シーケンスと、ＰＷＭ信号生成部２３から出力されるＰＷＭ信号Ｂを示している。図３（ｃ）は、選択器３から出力されるＰＷＭ信号Ｃを示している。各波形中の数値は、ＰＷＭ信号のデューティ（単位：％）を表している（図４、図７、図８についても同様）。但し、デューティの数値は例示であって、これらに限るものでないことは言うまでもない。また、Ｔａ〜Ｔｅは、それぞれＰＷＭ信号の１周期の期間を表している。なお、図３のＰＷＭ信号は、ある１相の上アームのスイッチング素子に対するＰＷＭ信号を表している。他のスイッチング素子に対するＰＷＭ信号も、デューティが異なるだけで、図３と同様のパターンとなる。
【００３７】
図３（ａ）のように、ＣＰＵ１のデューティ演算部１２は、期間Ｔａでデューティの演算を行う。その結果、次の期間Ｔｂにおいて、当該デューティを持ったＰＷＭ信号Ａが、ＰＷＭ信号生成部１３で生成され出力される。このときのデューティは、たとえばＰＷＭ信号生成部１３の内部レジスタに保持されている。そして、その次の期間Ｔｃにおいて、ＰＷＭ信号生成部１３は、内部レジスタに保持されているデューティを読み出し、期間Ｔｂで出力したＰＷＭ信号Ａと同じＰＷＭ信号Ａを生成して出力する。すなわち、実線で囲んだように、２つの期間（２周期）Ｔｂ、Ｔｃにわたって、同じＰＷＭ信号Ａが２回連続して出力される。なお、期間Ｔａで出力されているＰＷＭ信号Ａは、期間Ｔａの２つ前の期間で演算されたデューティに基づくＰＷＭ信号である。
【００３８】
同様にして、ＣＰＵ１のデューティ演算部１２は、期間Ｔｃでデューティの演算を行う。その結果、次の期間Ｔｄにおいて、当該デューティを持ったＰＷＭ信号Ａが、ＰＷＭ信号生成部１３で生成され出力される。また、期間Ｔｄで出力されたＰＷＭ信号Ａと同じＰＷＭ信号Ａが、その次の期間Ｔｅでも出力される。すなわち、２点鎖線で囲んだように、２つの期間（２周期）Ｔｄ、Ｔｅにわたって、同じＰＷＭ信号Ａが２回連続して出力される。
【００３９】
一方、図３（ｂ）のように、ＣＰＵ２のデューティ演算部２２は、期間Ｔｂでデューティの演算を行う。その結果、次の期間Ｔｃにおいて、当該デューティを持ったＰＷＭ信号Ｂが、ＰＷＭ信号生成部２３で生成され出力される。このときのデューティは、たとえばＰＷＭ信号生成部２３の内部レジスタに保持されている。そして、その次の期間Ｔｄにおいて、ＰＷＭ信号生成部２３は、内部レジスタに保持されているデューティを読み出し、期間Ｔｃで出力したＰＷＭ信号Ｂと同じＰＷＭ信号Ｂを生成して出力する。すなわち、破線で囲んだように、２つの期間（２周期）Ｔｃ、Ｔｄにわたって、同じＰＷＭ信号Ｂが２回連続して出力される。なお、期間Ｔａ、Ｔｂで出力されているＰＷＭ信号Ｂは、期間Ｔａの１つ前の期間で演算されたデューティに基づくＰＷＭ信号である。
【００４０】
同様にして、ＣＰＵ２のデューティ演算部２２は、期間Ｔｄでデューティの演算を行う。その結果、次の期間Ｔｅにおいて、当該デューティを持ったＰＷＭ信号Ｂが、ＰＷＭ信号生成部２３で生成され出力される。また、期間Ｔｅで出力されたＰＷＭ信号Ｂと同じＰＷＭ信号Ｂが、その次の期間（図示省略）でも出力される。すなわち、点線で囲んだように、２つの期間（２周期）にわたって、同じＰＷＭ信号Ｂが２回連続して出力される。
【００４１】
選択器３は、期間ＴａにおいてＰＷＭ信号Ｂを選択する。この結果、図３（ｃ）のように、期間Ｔａでは、ＰＷＭ信号ＢがＰＷＭ信号Ｃとして選択器３から出力される。また、選択器３は、期間ＴｂにおいてＰＷＭ信号Ａを選択する。この結果、期間Ｔｂでは、ＰＷＭ信号ＡがＰＷＭ信号Ｃとして選択器３から出力される。また、選択器３は、期間ＴｃにおいてＰＷＭ信号Ｂを選択する。この結果、期間Ｔｃでは、ＰＷＭ信号ＢがＰＷＭ信号Ｃとして選択器３から出力される。さらに、選択器３は、期間ＴｄにおいてＰＷＭ信号Ａを選択する。この結果、期間Ｔｄでは、ＰＷＭ信号ＡがＰＷＭ信号Ｃとして選択器３から出力される。以下同様にして、選択器３は、各期間ごとにＰＷＭ信号ＡとＰＷＭ信号Ｂを交互に選択し、選択したＰＷＭ信号を出力する。これにより、選択されたＰＷＭ信号が、図３（ｃ）のような連続したＰＷＭ信号Ｃとなって、選択器３から出力されることになる。
【００４２】
図４は、ＣＰＵ２が故障した場合のモータ制御装置１００の動作を示したタイムチャートである。図４（ｂ）のように、期間ＴｂでＣＰＵ２が故障すると、それ以降ＣＰＵ２は動作を停止するので、デューティ演算部２２はデューティ演算を実行せず、ＰＷＭ信号生成部２３もＰＷＭ信号Ｂを出力しなくなる。一方、ＣＰＵ１は正常に動作しているので、図４（ａ）のように、デューティ演算部１２でデューティ演算が実行され、ＰＷＭ信号生成部１３から２回連続するＰＷＭ信号Ａが正常に出力される。
【００４３】
異常検出部２６は、期間Ｔｂにおいて、ＰＷＭ信号生成部２３からＰＷＭ信号Ｂが出力されていないことを検出する。このとき、異常検出部２６は、異常検出信号を選択器３へ出力する。すると、選択器３は、次の期間Ｔｃにおいて、ＰＷＭ信号ＢではなくＰＷＭ信号Ａを選択する。その結果、図４（ｃ）のように、期間Ｔｃでは、ＰＷＭ信号ＡがＰＷＭ信号Ｃとして選択器３から出力される。また、異常検出部２６は、期間Ｔｃ以降も、ＰＷＭ信号Ｂが出力されていないことを検出し、異常検出信号を選択器３へ出力し続ける。この異常検出信号が入力されている間、選択器３は、各期間でＰＷＭ信号Ａの選択を継続する。したがって、その間は、選択器３から出力されるＰＷＭ信号Ｃは、ＰＷＭ信号Ａとなる。このようにして、ＰＷＭ信号Ｂが出力されない期間では、ＰＷＭ信号Ｂに代わってＰＷＭ信号Ａが出力されるため、選択器３から出力されるＰＷＭ信号Ｃは、図４（ｃ）のような連続したＰＷＭ信号となる。
【００４４】
以上においては、ＣＰＵ２が故障した場合について述べたが、ＣＰＵ１が故障した場合も、上記の同様の原理が適用される。この場合は、異常検出部１６により、ＰＷＭ信号生成部１３からＰＷＭ信号Ａが出力されていないことが検出される。そして、選択器３は、ＰＷＭ信号Ａが出力されない期間において、ＰＷＭ信号Ｂを選択し、ＰＷＭ信号Ａに代わってＰＷＭ信号Ｂを出力する。
【００４５】
このように、第１実施形態では、ＣＰＵ１のデューティ演算部１２と、ＣＰＵ２のデューティ演算部２２とが、時分割で交互にデューティ演算を行うので、各デューティ演算部１２、２２における演算処理の負荷を低減することができる。また、ＰＷＭ信号生成部１３、２３から、ＰＷＭ信号Ａ、Ｂをそれぞれ２回連続して出力しているので、ＣＰＵ１（またはＣＰＵ２）の故障時に、ＰＷＭ信号Ａ（またはＢ）が出力されない期間においても、ＰＷＭ信号Ｂ（またはＡ）を選択して出力することができる。このため、選択器３から出力されるＰＷＭ信号Ｃは、連続したＰＷＭ信号となり、ＰＷＭ信号Ｃに途切れが発生しない。したがって、ＣＰＵ１、２の一方が故障しても、モータ７の制御を継続できることは勿論、連続したＰＷＭ信号Ｃによって、モータ７に十分な電流を流すことができる。これにより、モータ７の回転数の低下が抑制され、一定以上の操舵補助力を確保することができる。
【００４６】
図５は、第１実施形態（図１）の変形例であるモータ制御装置１０１を示している。図１では、２つの電流指令値演算部１１、２１がそれぞれＣＰＵ１、２に設けられていたが、図５では、１つの電流指令値演算部３１がＣＰＵ３０に設けられている。また、デューティ演算部１２とＰＷＭ信号生成部１３はＣＰＵ１０に設けられ、デューティ演算部２２とＰＷＭ信号生成部２３はＣＰＵ２０に設けられている。そして、電流指令値演算部３１は、デューティ演算部１２とデューティ演算部２２に、共通に指令値を与えるように構成されている。その他の構成、および基本的な動作については、図１のモータ制御装置１００と同じであるので、重複部分の説明は省略する。
【００４７】
図６は、第２実施形態に係るモータ制御装置２００の構成を示している。第１実施形態（図１）では、ＣＰＵ１、２にそれぞれＰＷＭ信号生成部１３、２３が備わっていたが、第２実施形態のモータ制御装置２００では、ＣＰＵ１、２にＰＷＭ信号生成部１３、２３が備わっていない。これに代わって、単一のＰＷＭ信号生成部９が、選択器３の後段に設けられている。選択器３には、デューティ演算部１２で演算されたデューティＡと、デューティ演算部２２で演算されたデューティＢとが入力される。異常検出部１６、２６は、それぞれデューティ演算部１２、２２からデューティＡ、Ｂが出力されない異常を検出する。その他の構成については、図１のモータ制御装置１００と同じである。デューティＡは、本発明における「第１デューティ」の一例であり、デューティＢは、本発明における「第２デューティ」の一例である。
【００４８】
ＣＰＵ１のデューティ演算部１２と、ＣＰＵ２のデューティ演算部２２は、第１実施形態と同様に、時分割で交互にデューティ演算を行う。デューティ演算部１２、２２は、演算したデューティＡ、Ｂを選択器３へ出力する。この場合、後述するように、デューティ演算部１２は、同じデューティＡを２回連続して出力する。また、デューティ演算部２２も、同じデューティＢを２回連続して出力する。
【００４９】
デューティ演算部１２から出力される２回連続したデューティＡと、デューティ演算部２２から出力される２回連続したデューティＢとは、タイミングをずらせて選択器３に入力される。選択器３は、ある期間ではデューティＡを選択し、次の期間ではデューティＢを選択し、その次の期間ではデューティＡを選択するというように、デューティＡ、Ｂを交互に選択する。そして、選択したデューティを、ＰＷＭ信号生成部９へ出力する。ＰＷＭ信号生成部９は、選択器３から与えられるデューティと、キャリア信号（たとえば三角波）とに基づき、公知の方法に従って、当該デューティを持ったＰＷＭ信号を生成し、インバータ回路４へ出力する。
【００５０】
図７は、モータ制御装置２００の正常時の動作を示したタイムチャートである。図７（ａ）は、ＣＰＵ１の動作シーケンスと、デューティ演算部１２から出力されるデューティＡを示している。図７（ｂ）は、ＣＰＵ２の動作シーケンスと、デューティ演算部２２から出力されるデューティＢを示している。図７（ｃ）は、ＰＷＭ信号生成部９から出力されるＰＷＭ信号を示している。デューティＡ、Ｂは、いずれもデジタルの数値データである。
【００５１】
図７（ａ）のように、ＣＰＵ１のデューティ演算部１２は、期間Ｔａでデューティの演算を行う。その結果、次の期間Ｔｂにおいて、演算されたデューティＡが、デューティ演算部１２から出力される。そして、その次の期間Ｔｃにおいて、デューティ演算部１２は、期間Ｔｂで出力したデューティＡと同じデューティＡを出力する。すなわち、実線で囲んだように、２つの期間（２周期）Ｔｂ、Ｔｃにわたって、同じデューティＡが２回連続して出力される。なお、期間Ｔａで出力されているデューティＡは、期間Ｔａの２つ前の期間で演算されたデューティである。
【００５２】
同様にして、ＣＰＵ１のデューティ演算部１２は、期間Ｔｃでデューティの演算を行う。その結果、次の期間Ｔｄにおいて、演算されたデューティＡが、デューティ演算部１２から出力される。そして、その次の期間Ｔｅにおいて、デューティ演算部１２は、期間Ｔｄで出力したデューティＡと同じデューティＡを出力する。すなわち、２点鎖線で囲んだように、２つの期間（２周期）Ｔｄ、Ｔｅにわたって、同じデューティＡが２回連続して出力される。
【００５３】
一方、図７（ｂ）のように、ＣＰＵ２のデューティ演算部２２は、期間Ｔｂでデューティの演算を行う。その結果、次の期間Ｔｃにおいて、演算されたデューティＢが出力される。そして、その次の期間Ｔｄにおいて、デューティ演算部２２は、期間Ｔｃで出力したデューティＢと同じデューティＢを出力する。すなわち、破線で囲んだように、２つの期間（２周期）Ｔｃ、Ｔｄにわたって、同じデューティＢが２回連続して出力される。なお、期間Ｔａ、Ｔｂで出力されているデューティＢは、期間Ｔａの１つ前の期間で演算されたデューティである。
【００５４】
同様にして、ＣＰＵ２のデューティ演算部２２は、期間Ｔｄでデューティの演算を行う。その結果、次の期間Ｔｅにおいて、演算されたデューティＢが、デューティ演算部２２から出力される。そして、その次の期間（図示省略）において、デューティ演算部２２は、期間Ｔｅで出力したデューティＢと同じデューティＢを出力する。すなわち、点線で囲んだように、２つの期間（２周期）にわたって、同じデューティＢが２回連続して出力される。
【００５５】
選択器３は、期間ＴａにおいてデューティＢを選択し、ＰＷＭ信号生成部９へ出力する。その結果、期間Ｔａでは、図７（ｃ）のように、デューティＢを持ったＰＷＭ信号が、ＰＷＭ信号生成部９から出力される。また、選択器３は、期間ＴｂにおいてデューティＡを選択し、ＰＷＭ信号生成部９へ出力する。その結果、期間Ｔｂでは、デューティＡを持ったＰＷＭ信号が、ＰＷＭ信号生成部９から出力される。また、選択器３は、期間ＴｃにおいてデューティＢを選択し、ＰＷＭ信号生成部９へ出力する。その結果、期間Ｔｃでは、デューティＢを持ったＰＷＭ信号が、ＰＷＭ信号生成部９から出力される。さらに、選択器３は、期間ＴｄにおいてデューティＡを選択し、ＰＷＭ信号生成部９へ出力する。その結果、期間Ｔｄでは、デューティＡを持ったＰＷＭ信号が、ＰＷＭ信号生成部９から出力される。以下同様にして、選択器３は、各期間ごとにデューティＡとデューティＢを交互に選択し、選択したデューティをＰＷＭ信号生成部９へ出力する。これにより、選択されたデューティを持つＰＷＭ信号がＰＷＭ信号生成部９で生成され、図７（ｃ）のような連続したＰＷＭ信号となって、ＰＷＭ信号生成部９から出力されることになる。
【００５６】
図８は、ＣＰＵ２が故障した場合のモータ制御装置１００の動作を示したタイムチャートである。図８（ｂ）のように、期間ＴｂでＣＰＵ２が故障すると、それ以降ＣＰＵ２は動作を停止するので、デューティ演算部２２はデューティ演算を実行しなくなる。一方、ＣＰＵ１は正常に動作しているので、図８（ａ）のように、デューティ演算部１２でデューティ演算が実行され、デューティ演算部１２から２回連続するデューティＡが正常に出力される。
【００５７】
異常検出部２６は、期間Ｔｂにおいて、デューティ演算部２２からデューティＢが出力されていないことを検出する。このとき、異常検出部２６は、異常検出信号を選択器３へ出力する。すると、選択器３は、次の期間Ｔｃにおいて、デューティＢではなくデューティＡを選択する。その結果、図８（ｃ）のように、期間Ｔｃでは、デューティＡを持ったＰＷＭ信号がＰＷＭ信号生成部９から出力される。また、異常検出部２６は、期間Ｔｃ以降も、デューティＢが出力されていないことを検出し、異常検出信号を選択器３へ出力し続ける。この異常検出信号が入力されている間、選択器３は、各期間でデューティＡの選択を継続する。したがって、その間は、ＰＷＭ信号生成部９から出力されるＰＷＭ信号は、デューティＡを持ったＰＷＭ信号となる。このようにして、デューティＢが出力されない期間では、デューティＢに代わってデューティＡがＰＷＭ信号生成部９に与えられるので、ＰＷＭ信号生成部９から出力されるＰＷＭ信号は、図８（ｃ）のような連続したＰＷＭ信号となる。
【００５８】
以上においては、ＣＰＵ２が故障した場合について述べたが、ＣＰＵ１が故障した場合も、上記の同様の原理が適用される。この場合は、異常検出部１６により、デューティ演算部１２からデューティＡが出力されていないことが検出される。そして、選択器３は、デューティＡが出力されない期間において、デューティＢを選択する。これにより、ＰＷＭ信号生成部９からデューティＢを持ったＰＷＭ信号が出力される。
【００５９】
このように、第２実施形態においても、ＣＰＵ１のデューティ演算部１２と、ＣＰＵ２のデューティ演算部２２とが、時分割で交互にデューティ演算を行うので、各デューティ演算部１２、２２における演算処理の負荷を低減することができる。また、デューティ演算部１２、２２から、デューティＡ、Ｂをそれぞれ２回連続して出力しているので、ＣＰＵ１（またはＣＰＵ２）の故障時に、デューティＡ（またはＢ）が出力されない期間においても、デューティＢ（またはＡ）を選択してＰＷＭ信号生成部９へ出力することができる。このため、ＰＷＭ信号生成部９から出力されるＰＷＭ信号は、連続したＰＷＭ信号となり、ＰＷＭ信号に途切れが発生しない。したがって、ＣＰＵ１、２の一方が故障しても、モータ７の制御を継続できることは勿論、連続したＰＷＭ信号によって、モータ７に十分な電流を流すことができる。これにより、モータ７の回転数の低下が抑制され、一定以上の操舵補助力を確保することができる。
【００６０】
図９は、第２実施形態（図６）の変形例であるモータ制御装置２０１を示している。図６では、２つの電流指令値演算部１１、２１がそれぞれＣＰＵ１、２に設けられていたが、図９では、１つの電流指令値演算部３１がＣＰＵ３０に設けられている。また、デューティ演算部１２はＣＰＵ１０に設けられ、デューティ演算部２２はＣＰＵ２０に設けられている。そして、電流指令値演算部３１は、デューティ演算部１２とデューティ演算部２２に、共通に指令値を与えるように構成されている。その他の構成、および基本的な動作については、図６のモータ制御装置２００と同じであるので、重複部分の説明は省略する。
【００６１】
本発明では、以上述べた実施形態以外にも、以下のような種々の実施形態を採用することができる。
【００６２】
前記の各実施形態では、デューティ演算部１２とデューティ演算部２２が別のＣＰＵに設けられているが、１つのＣＰＵにデューティ演算部１２とデューティ演算部２２を設けてもよい。
【００６３】
図３においては、ＰＷＭ信号生成部１３から同じＰＷＭ信号Ａを２回連続して出力し、ＰＷＭ信号生成部２３から同じＰＷＭ信号Ｂを２回連続して出力したが、同じＰＷＭ信号を３回（またはそれ以上）連続して出力してもよい。同様に、図７においては、デューティ演算部１２から同じデューティＡを２回連続して出力し、デューティ演算部２２から同じデューティＢを２回連続して出力したが、同じデューティを３回（またはそれ以上）連続して出力してもよい。
【００６４】
前記の各実施形態では、物理量検出部として、モータ７の電流を検出する電流検出部５を設け、指令値演算部として、モータ７の電流に対する電流指令値を演算する電流指令値演算部１１、２１、３１を設けたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、物理量検出部として、モータ７の回転速度を検出する回転速度検出部を設け、指令値演算部として、モータ７の回転速度に対する回転速度指令値演算部を設けてもよい。すなわち、物理量検出部は、モータ７の駆動に伴って発生する、モータ７における電流や回転速度などの物理量を検出するものであればよく、指令値演算部は、これらの物理量に対する指令値を演算するものであればよい。
【００６５】
前記の各実施形態では、トルクセンサ８から与えられるトルク値に基づいて、モータ７を制御する例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、車速センサから与えられる速度値に基づいて、モータ７を制御する場合にも、本発明を適用することができる。
【００６６】
前記の各実施形態では、電流検出部５で検出された電流の値と、電流指令値演算部１１、２１、３１で演算された電流指令値との偏差に基づいて、デューティ演算部１２、２２がＰＷＭ信号のデューティを演算するフィードバック制御方式を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、インバータ回路４から電流検出部５を経てデューティ演算部１２、２２へ至るフィードバック経路を省略してもよい。また、フィードバック制御方式に代えて、フィードフォワード制御方式を採用してもよい。この場合は、モータ７に流れる電流の変動要因となる外乱（電源電圧の変動など）を事前に検知し、その結果に基づいてデューティ演算部１２、２２がデューティを演算する。さらに、本発明は、フィードバック制御方式とフィードフォワード制御方式とを併用した場合にも、適用することが可能である。
【００６７】
前記の各実施形態では、３相モータの制御装置について述べたが、本発明は、３相モータに限らず、４相以上の多相モータの制御装置にも適用することができる。この場合は、インバータ回路４において、上下一対のアームが相数分だけ設けられる。
【００６８】
図２においては、インバータ回路４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６としてＦＥＴを例に挙げたが、ＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラモードトランジスタ）のような他のスイッチング素子を使用してもよい。
【００６９】
前記の各実施形態では、モータ７としてブラシレスモータを例に挙げたが、本発明は、これ以外のモータを制御する場合にも適用することができる。
【００７０】
前記の各実施形態では、車両の電動パワーステアリング装置に用いられるモータ制御装置を例に挙げたが、本発明はこれ以外の装置に用いられるモータ制御装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
３    選択器
４    インバータ回路
５    電流検出部（物理量検出部）
７    モータ
９    ＰＷＭ信号生成部
１１、２１、３１  電流指令値演算部（指令値演算部）
１２  デューティ演算部（第１デューティ演算部）
２２  デューティ演算部（第２デューティ演算部）
１３  ＰＷＭ信号生成部（第１ＰＷＭ信号生成部）
２３  ＰＷＭ信号生成部（第２ＰＷＭ信号生成部）
１６  異常検出部（第１異常検出部）
２６  異常検出部（第２異常検出部）
１００、１０１、２００、２０１  モータ制御装置
【図１】
2015130714.tif 000003
【図２】
2015130714.tif 000004
【図３】
2015130714.tif 000005
【図４】
2015130714.tif 000006
【図５】
2015130714.tif 000007
【図６】
2015130714.tif 000008
【図７】
2015130714.tif 000009
【図８】
2015130714.tif 000010
【図９】
2015130714.tif 000011