(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の電動パワーステアリング装置（９０）に適用され、所定の位相差の相電流が通電される複数の巻線組（８０１、８０２）が同軸に配置された操舵アシストモータ（８０）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
特定の前記巻線組への通電を制御する一群の構成要素の単位を系統と定義し、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し、他方の系統を他系統とすると、
複数系統のうち少なくとも二系統について、
複数のスイッチング素子（６１１−６１６、６２１−６２６）の動作により対応する前記巻線組に電力を供給する第１電力変換器（６１）及び第２電力変換器（６２）と、
正常時、少なくとも自系統の前記電力変換器を駆動する駆動信号を生成する第１マイコン（２１）及び第２マイコン（２２）と、
前記第１マイコン及び前記第２マイコンの異常を個別に監視する第１監視回路（３１）及び第２監視回路（３２）と、
前記第１マイコン及び前記第２マイコンと前記第１電力変換器及び前記第２電力変換器との間に設けられ、前記電力変換器の前記複数のスイッチング素子に対応する複数の切替回路（４１１−４１６、４２１−４２６）を含み、自系統の前記マイコンが生成した内成駆動信号、及び、自系統の前記マイコン以外のマイコンが生成した外成駆動信号が入力され、自系統の前記マイコンからの選択信号に従って前記内成駆動信号又は前記外成駆動信号の一方を選択し、自系統の前記電力変換器に出力する第１切替回路群（４１）及び第２切替回路群（４２）と、
を備え、
前記第１マイコン及び前記第２マイコンは、
自系統の前記切替回路群に対して出力する前記内成駆動信号を、他系統の前記切替回路群に対し、前記外成駆動信号として共通に出力し、
自系統の前記切替回路群に対し、当該マイコンの正常時に前記内成駆動信号を選択するように前記選択信号を出力し、自系統の前記監視回路により当該マイコンの異常が検出されたとき、前記外成駆動信号を選択するように前記選択信号を出力し、
二系統の前記電力変換器による前記操舵アシストモータの駆動中に前記第１マイコン又は前記第２マイコンのいずれか一方が故障したとき、二系統の前記電力変換器による前記操舵アシストモータの駆動を継続するモータ制御装置。
【請求項２】
車両の電動パワーステアリング装置（９０）に適用され、所定の位相差の相電流が通電される複数の巻線組（８０１、８０２）が同軸に配置された操舵アシストモータ（８０）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
特定の前記巻線組への通電を制御する一群の構成要素の単位を系統と定義し、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し、他方の系統を他系統とすると、
複数系統のうち少なくとも二系統について、
複数のスイッチング素子（６１１−６１６、６２１−６２６）の動作により対応する前記巻線組に電力を供給する第１電力変換器（６１）及び第２電力変換器（６２）と、
正常時、少なくとも自系統の前記電力変換器を駆動する駆動信号を生成する第１マイコン（２１）及び第２マイコン（２２）と、
前記第１マイコン及び前記第２マイコンの異常を個別に監視する第１監視回路（３１）及び第２監視回路（３２）と、
前記第１マイコン及び前記第２マイコンと前記第１電力変換器及び前記第２電力変換器との間に設けられ、前記電力変換器の前記複数のスイッチング素子に対応する複数の切替回路（４１１−４１６、４２１−４２６）を含み、自系統の前記マイコンが生成した内成駆動信号、及び、自系統の前記マイコン以外のマイコンが生成した外成駆動信号が入力され、自系統の前記マイコンからの選択信号に従って前記内成駆動信号又は前記外成駆動信号の一方を選択し、自系統の前記電力変換器に出力する第１切替回路群（４１）及び第２切替回路群（４２）と、
を備え、
前記第１マイコン及び前記第２マイコンは、
自系統の前記電力変換器を駆動する駆動信号とは別に、他系統の前記電力変換器を駆動する駆動信号を生成し、他系統の前記切替回路群に対し前記外成駆動信号として出力し、
自系統の前記切替回路群に対し、当該マイコンの正常時に前記内成駆動信号を選択するように前記選択信号を出力し、自系統の前記監視回路により当該マイコンの異常が検出されたとき、前記外成駆動信号を選択するように前記選択信号を出力し、
二系統の前記電力変換器による前記操舵アシストモータの駆動中に前記第１マイコン又は前記第２マイコンのいずれか一方が故障したとき、二系統の前記電力変換器による前記操舵アシストモータの駆動を継続するモータ制御装置。
【請求項３】
前記第１切替回路群及び前記第２切替回路群を構成する複数の前記切替回路は、
前記選択信号として所定の電圧閾値を超える信号が入力されたときオンし、前記内成駆動信号が出力されるように動作する正スイッチ（４３）と、
前記選択信号として所定の電圧閾値未満であるハイインピーダンス状態の信号が入力されたときオンし、前記外成駆動信号が出力されるように動作する副スイッチ（４４）と、を有し、
前記第１マイコン及び前記第２マイコンは、
当該マイコンの正常時に前記正スイッチがオンするように前記選択信号を出力し、
自系統の前記監視回路により当該マイコンの異常が検出されたとき、前記副スイッチがオンするように前記選択信号を出力する請求項１または２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、複数の巻線組を有するモータの駆動を制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ駆動システムにおいて、モータの巻線組や、巻線組に電力を供給する電力変換器の構成要素を冗長的に複数設け、一部の構成要素が故障した場合に、他の正常な構成要素により駆動を継続する技術が知られている。特に車両の主要機能に関連する装置では、想定されるあらゆる故障に対して、冗長化による信頼性の向上が求められている。
以下、特定の巻線組への通電を制御する一群の構成要素の単位を「系統」と定義する。従来、モータの二組の巻線組に対し、二系統の電力変換器から電力を供給する構成のモータ制御装置が多く用いられている。
【０００３】
また、モータ制御装置とは別の分野では、信号伝送用ユニットが冗長化された装置が知られている。例えば特許文献１に開示された伝送装置は、ワークデータの伝送機能を共通に有する現用ユニット及び予備ユニットと、伝送経路を切り替える切替制御ユニットとを有している。現用ユニットにアラームが発生した場合、現用ユニットに代わって予備ユニットが機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−８６９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイコンの故障に対応するべく、二つのマイコン及び二つのインバータを設け、各マイコンが生成した駆動信号を対応する電力変換器に出力するモータ制御装置を想定する。このようなモータ制御装置では、いずれかのマイコンが故障した場合、故障したマイコンを含む系統の電力変換器の動作を停止することとなる。すると、二系統のうち一系統のマイコンが故障した場合、残りの一系統のマイコンで制御を継続することは可能だとしても、二系統駆動から一系統駆動への切替時における出力トルクの急変等、動作の不連続性が問題となる場合がある。例えば電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータの駆動システムでは、運転者に違和感を与えるおそれがある。
【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、複数のマイコンが冗長的に設けられたモータ制御装置において、いずれかのマイコンが故障したときモータ駆動を適切に継続す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、車両の電動パワーステアリング装置（９０）に適用され、所定の位相差の相電流が通電される複数の巻線組（８０１、８０２）が同軸に配置された操舵アシストモータ（８０）の駆動を制御するモータ制御装置に係る発明である。
最初に、特定の巻線組への通電を制御する一群の構成要素の単位を「系統」と定義し、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」とし、他方の系統を「他系統」とする。
本発明のモータ制御装置は、複数系統のうち少なくとも二系統について、第１電力変換器（６１）及び第２電力変換器（６２）と、第１マイコン（２１）及び第２マイコン（２２）と、第１監視回路（３１）及び第２監視回路（３２）と、第１切替回路群（４１）及び第２切替回路群（４２）とを備える。
【０００８】
第１電力変換器及び第２電力変換器は、複数のスイッチング素子（６１１−６１６、６２１−６２６）の動作により対応する巻線組に電力を供給する。
第１マイコン及び第２マイコンは、正常時、少なくとも自系統の電力変換器を駆動する駆動信号を生成する。第１監視回路及び第２監視回路は、第１マイコン及び第２マイコンの異常を個別に監視する。
【０００９】
第１切替回路群及び第２切替回路群は、第１マイコン及び第２マイコンと第１電力変換器及び第２電力変換器との間に設けられ、電力変換器の複数のスイッチング素子に対応する複数の切替回路（４１１−４１６、４２１−４２６）を含む。
第１切替回路群及び第２切替回路群は、「自系統のマイコンが生成した内成駆動信号」、及び、「自系統のマイコン以外のマイコンが生成した外成駆動信号」が入力され、自系統のマイコンからの選択信号に従って内成駆動信号又は外成駆動信号の一方を選択し、自系統の電力変換器に出力する。
【００１０】
本発明の第１の態様では、第１マイコン及び第２マイコンは、自系統の切替回路群に対して出力する内成駆動信号を、他系統の切替回路群に対し、外成駆動信号として共通に出力する。そして、自系統の切替回路群に対し、当該マイコンの正常時に内成駆動信号を選択するように選択信号を出力し、自系統の監視回路により当該マイコンの異常が検出されたとき、外成駆動信号を選択するように選択信号を出力する。二系統の電力変換器による操舵アシストモータの駆動中に第１マイコン又は第２マイコンのいずれか一方が故障したとき、二系統の電力変換器による操舵アシストモータの駆動を継続する。
本発明の第２の態様では、第１マイコン及び第２マイコンは、自系統の電力変換器を駆動する駆動信号とは別に、他系統の電力変換器を駆動する駆動信号を生成し、他系統の切替回路群に対し外成駆動信号として出力する。そして、自系統の切替回路群に対し、当該マイコンの正常時に内成駆動信号を選択するように選択信号を出力し、自系統の監視回路により当該マイコンの異常が検出されたとき、外成駆動信号を選択するように選択信号を出力する。二系統の電力変換器による操舵アシストモータの駆動中に第１マイコン又は第２マイコンのいずれか一方が故障したとき、二系統の電力変換器による操舵アシストモータの駆動を継続する。
これにより本発明では、二系統のうちいずれか一方のマイコンが故障したとき、故障した系統の切替回路群において外成駆動信号を選択することにより、両系統の電力変換器による操舵アシストモータの駆動を適切に継続することができる。よって、操舵アシストモータの出力トルクの急変等を回避し、運転者に違和感を与えることを防止することができる。
【００１１】
第１切替回路群及び第２切替回路群を構成する複数の切替回路は、好ましくは、正スイッチ（４３）及び副スイッチ（４４）を有する。
正スイッチは、選択信号として所定の電圧閾値を超える信号が入力されたときオンし、内成駆動信号が出力されるように動作する。
副スイッチは、選択信号として所定の電圧閾値未満であるハイインピーダンス状態の信号が入力されたときオンし、外成駆動信号が出力されるように動作する。
第１マイコン及び第２マイコンは、当該マイコンの正常時に正スイッチがオンするように選択信号を出力する。自系統の監視回路により当該マイコンの異常が検出されたとき、副スイッチがオンするように選択信号を出力する。
【００１２】
マイコンの異常時における制御切替に関し、二つのマイコンが相互に異常監視する周知技術では、制御切替の構成が複雑化し、切替にタイムラグが生じるという問題がある。
これに対し、本発明の好ましい形態では、マイコンの異常時にハイインピーダンス状態の信号を選択信号として出力するため、制御切替の構成が単純となり、速やかな切替が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態によるＥＣＵ（モータ制御装置）の構成図。
【図２】各実施形態によるＥＣＵが適用される電動パワーステアリング装置の概略構成図。
【図３】図１の切替回路群、ドライバＩＣ、及びインバータの詳細構成図。
【図４】各実施形態に共通の切替回路の構成図。
【図５】第１実施形態によるＥＣＵの動作を説明するタイムチャート。
【図６】第２実施形態によるＥＣＵの構成図。
【図７】第２実施形態によるＥＣＵの動作を説明するタイムチャート。
【図８】第３実施形態によるＥＣＵの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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装置に適用され、操舵アシストトルクを発生する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。
【００１５】
［電動パワーステアリング装置の構成］
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１００の全体構成を示す。なお、図２に示す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。
ステアリングシステム１００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。
【００１６】
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。
【００１７】
電動パワーステアリング装置９０は、操舵トルクセンサ９３、ＥＣＵ１０１、モータ８０、及び、減速ギア９４等を含む。各実施形態に共通するＥＣＵの説明では、代表として第１実施形態のＥＣＵの符号「１０１」を記す。
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Ｔｓを検出する。ＥＣＵ１０１は、操舵トルクＴｓ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。
【００１８】
図１に示すように、ＥＣＵ１０１の制御対象であるモータ８０は、二組の三相巻線組８０１、８０２を冗長的に有する三相ブラシレスモータである。第１巻線組８０１は、Ｕ相巻線８１１、Ｖ相巻線８１２、Ｗ相巻線８１３から構成され、第２巻線組８０２は、Ｕ相巻線８２１、Ｖ相巻線８２２、Ｗ相巻線８２３から構成されている。
巻線組８０１、８０２は、電気的特性が同等であり、例えば特許第５６７２２７８号公報の図３に参照されるように、共通のステータに互いに電気角３０ｄｅｇ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３０ｄｅｇずれた相電流が通電されるように制御される。
【００１９】
［ＥＣＵの構成］
ＥＣＵ１０１は、回転角センサ８５が検出したモータ８０の電気角θ、及び、操舵トルクセンサ９３が検出した操舵トルクＴｓを取得する。ＥＣＵ１０１は、これらの情報やＥＣＵ１０１内部で検出した相電流の情報に基づき、インバータ６１、６２から巻線組８０１、８０２への通電を制御することによりモータ８０の駆動を制御する。両方のインバータ６１、６２を駆動し、両方の巻線組８０１、８０２に通電してモータ８０を駆動することを「二系統駆動」という。また、いずれか一方のインバータを駆動し、対応する一方の巻線組に通電してモータ８０を駆動することを「一系統駆動」という。
【００２０】
従来、このような構成のＥＣＵでは、正常時は二系統でモータ８０を駆動し、いずれか一方のインバータ６１、６２又は巻線組８０１、８０２が故障した場合、正常な一系統でモータ８０を駆動するように制御を切り替える。これにより、一系統の故障時にも、電動パワーステアリング装置９０の操舵アシスト機能を継続して発揮することができる。
【００２１】
ところで、マイコンが故障した場合については、例えば外部監視ＩＣがマイコンの異常を検出したときリセット信号を出力することにより、制御を停止するという処置が取られていた。この処置は、運転者の意思に反したステアリング制御やステアリングロックを防止する思想に基づくものである。しかし、操舵アシストモータの駆動を停止し、いわゆる「重ステ」状態とすることは、シチュエーションによっては不都合を招く。また、近年、高度に運転者を支援する自動運転システムにおいては、可能な限り制御継続が求められるようになってきている。
【００２２】
このような背景から、本実施形態は、二組の巻線組８０１、８０２を有するモータ８０の駆動を制御するＥＣＵ１０１において、マイコンが故障した場合にもモータ８０の駆動制御を適切に継続することを目的とするものである。
以下、各実施形態のＥＣＵの構成について実施形態毎に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
第１実施形態について、図１、及び、図３〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、第１実施形態のＥＣＵ１０１は、原則として第１巻線組８０１の通電を制御する第１系統、及び、原則として第２巻線組８０２の通電を制御する第２系統からなる二系統の構成を備えている。ここで、「原則として」と記載したのは、例外的に、第１系統のマイコン２１により第２巻線組８０２の通電を制御する場合や、第２系統のマイコン２２により第１巻線組８０１の通電を制御する場合があることを意味する。これらの例外的な動作については後述する。
【００２４】
ＥＣＵ１０１の各構成要素の名称について、適宜、第１系統の構成要素には接頭辞として「第１」を付し、第２系統の構成要素には接頭辞として「第２」を付して区別する。
ＥＣＵ１０１の各構成要素の符号について、第１系統の構成要素には２桁目に「１」を付し、第２系統の構成要素には２桁目に「２」を付す。また、第１系統に係る信号記号には末尾に「１」を付し、第２系統に係る信号記号には末尾に「２」を付して区別する。
【００２５】
ＥＣＵ１０１は、第１系統の構成として、第１マイコン２１、第１監視回路３１、第１切替回路群４１、第１ドライバＩＣ５１、第１インバータ６１、及び電流センサ７１を備えている。また、ＥＣＵ１０１は、第２系統の構成として、第２マイコン２２、第２監視回路３２、第２切替回路群４２、第２ドライバＩＣ５２、第２インバータ６２、及び電流センサ７２を備えている。第１インバータ６１及び第２インバータ６２は、特許請求の範囲に記載の「第１電力変換器及び第２電力変換器」に相当する。
各系統の構成は実質的に同等であるので、主に第１系統について説明し、第２系統については、適宜、重複する説明を省略する。また、注目する構成要素に対し、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。
【００２６】
ＥＣＵ１０１の第１マイコン２１及び第２マイコン２２には、電気角θ及び操舵トルクＴｓが入力されるが、これらの信号入力の図示を省略する。また、第１マイコン２１は、第１電流センサ７１からフィードバックされた第１系統の相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を取得する。第２マイコン２２は、第２電流センサ７２からフィードバックされた第２系統の相電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２を取得する。
【００２７】
図１では、電流センサ７１、７２として、系統毎に各相の電流センサをまとめて示す。電流センサ７１、７２は、インバータ６１、６２から巻線組８０１、８０２への電力経路上に設けられる構成に限らず、例えばインバータ６１、６２の下アームスイッチング素子とグランドとの間にシャント抵抗として設けられてもよい。また、三相のうち二相の電流のみを検出し、他の一相の電流をキルヒホッフの法則により算出してもよい。
マイコン２１、２２は、これらの情報に基づいて、モータ８０が所望のアシストトルクを出力するように、各系統のインバータ６１、６２を駆動する駆動信号を生成する。マイコン２１、２２は、同期して動作することが好ましい。
【００２８】
三相交流モータ制御で一般的なベクトル制御において、電気角θは、固定座標系と回転座標系との座標変換に用いられる。なお、巻線組８０１、８０２を３０ｄｅｇずらす構成では、第１系統では電気角θを用い、第２系統では、例えば電気角（θ＋３０）ｄｅｇを用いて座標変換する。
また、マイコン２１、２２は、例えば三相電圧指令をＰＷＭ変調することにより駆動信号を生成する。このような電流フィードバック制御、ベクトル制御、ＰＷＭ制御等の技術は周知技術であるため、詳細な説明を省略する。
【００２９】
マイコン２１、２２が生成する駆動信号について、原則として第１インバータ６１の駆動用に生成される信号を「第１駆動信号Ｄｒ１」といい、原則として第２インバータ６２の駆動用に生成される信号を「第２駆動信号Ｄｒ２」という。ここでも、「原則として」と記載したのは、例外があることを意味する。
【００３０】
第１実施形態では、第１マイコン２１は、第１駆動信号Ｄｒ１を生成し、自系統の第１切替回路群４１に出力すると共に、他系統の第２切替回路群４２にも出力する。第２マイコン２２は、第２駆動信号Ｄｒ２を生成し、自系統の第２切替回路群４２に出力すると共に、他系統の第１切替回路群４１にも出力する。なお、図１において破線の楕円で囲んだ範囲は、楕円内に記された六本の線が第１駆動信号Ｄｒ１又は第２駆動信号Ｄｒ２を構成することを意味する。
【００３１】
また、第１マイコン２１及び第２マイコン２２は、第１選択信号Ｓｅｌ１及び第２選択信号Ｓｅｌ２を、それぞれ自系統の切替回路群４１、４２に共通に出力する。
第１切替回路群４１及び第２切替回路群４２は、マイコン２１、２２からドライバＩＣ５１、５２への駆動信号Ｄｒ１、Ｄｒ２の経路途中に設けられる。第１切替回路群４１及び第２切替回路群４２は、自系統のマイコン２１、２２からの選択信号Ｓｅｌ１、Ｓｅｌ２に従って、第１駆動信号Ｄｒ１又は第２駆動信号Ｄｒ２の一方を選択し、自系統のドライバＩＣ５１、５２に出力する。
【００３２】
第１監視回路３１及び第２監視回路３２は、それぞれ、第１マイコン２１及び第２マイコン２２の異常を個別に監視する。異常監視の方法としては、ウォッチドッグ監視、演算監視、クロック監視等、どのような技術を用いてもよい。第１監視回路３１及び第２監視回路３２は、起動タイミングが同期する。
【００３３】
第１監視回路３１は第１マイコン２１の異常を検出すると、第１マイコン２１にリセット信号を出力する。第２監視回路３２は第２マイコン２２の異常を検出すると、第２マイコン２２にリセット信号を出力する。なお、図１にて、「ＲＥＳＥＴ」の文字の上に横棒を引いた信号は、リセット信号の反転信号を意味する。
マイコン２１、２２は、リセット信号が入力されると制御を停止する。これにより、切替回路群４１、４２に出力される選択信号Ｓｅｌ１、Ｓｅｌ２はハイインピーダンス状態となる。
【００３４】
切替回路群４１、４２、ドライバＩＣ５１、５２及びインバータ６１、６２の詳細構成を図３に示す。以下、第１系統の構成について説明する。
第１インバータ６１は、六個のスイッチング素子６１１−６１６がブリッジ接続されている。スイッチング素子６１１、６１２、６１３は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子６１４、６１５、６１６は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の下アームのスイッチング素子である。スイッチング素子６１１−６１６としては、例えばＭＯＳＦＥＴが用いられる。なお、ＭＯＳＦＥＴ以外の電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等をスイッチング素子として用いてもよい。
【００３５】
第１インバータ６１は、スイッチング素子６１１−６１６の動作により、図示しないバッテリから入力された電源電圧Ｖｂの直流電力を、三相交流電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１の交流電力に変換して第１巻線組８０１に供給する。
第１ドライバＩＣ５１は、各スイッチング素子６１１−６１６に対応するドライバ回路５１１−５１６を有している。各ドライバ回路５１１−５１６は、各スイッチング素子６１１−６１６に対し、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを出力する。駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬに従って各スイッチング素子６１１−６１６がオンオフ動作することにより、所望の三相交流電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１が生成される。
なお、各スイッチング素子６１１−６１６に対する駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬの束を、本明細書では第１駆動信号Ｄｒ１又は第２駆動信号Ｄｒ２という。
【００３６】
第１切替回路群４１の各切替回路４１１−４１６は、第１マイコン２１から入力された第１駆動信号Ｄｒ１、又は第２マイコン２２から入力された第２駆動信号Ｄｒ２のいずれかを選択し、第１ドライバＩＣ５１の対応するドライバ回路５１１−５１６に出力する。以下、「第１ドライバＩＣ５１の対応するドライバ回路５１１−５１６に出力する」ことを省略し、「第１ドライバＩＣ５１に出力する」という。
【００３７】
第２系統も同様に、第２インバータ６２は、スイッチング素子６２１−６２６の動作により、電源電圧Ｖｂを三相交流電圧Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２に変換して第２巻線組８０２に印加する。第２ドライバＩＣ５２は、各スイッチング素子６２１−６２６に対応するドライバ回路５２１−５２６を有している。第２切替回路群４２の各切替回路４２１−４２６は、選択した駆動信号Ｄｒ１又はＤｒ２を、第２ドライバＩＣ５２の対応するドライバ回路５２１−５２６に出力する。
【００３８】
第１切替回路群４１が第１駆動信号Ｄｒ１を選択した場合、第１インバータ６１は、自系統の第１マイコン２１が生成した駆動信号により駆動される。本明細書では、インバータ６１、６２の駆動信号を自系統のマイコンが生成することを「内成する」といい、内成された駆動信号を「内成駆動信号」という。
一方、第１切替回路群４１が第２駆動信号Ｄｒ２を選択した場合、第１インバータ６１は、他系統の第２マイコン２２が生成した駆動信号により駆動される。本明細書では、インバータ６１、６２の駆動信号を自系統のマイコン以外のマイコンが生成することを「外成する」といい、外成された駆動信号を「外成駆動信号」という。図１では外成駆動信号を破線で示す。
【００３９】
第１実施形態では、他系統のマイコンが「自系統のマイコン以外のマイコン」に該当する。これに対し、後述の第３実施形態では、バックアップ用マイコンが「自系統のマイコン以外のマイコン」に該当する。
なお、製造業界では一般に、有形の製品について、「ないせい／がいせい」を「内製／外製」の漢字で表記する。しかし、無形の信号生成について「製」の文字はそぐわないため、本明細書では、「成」の文字を用いた「内成／外成」を使用する。
【００４０】
この用語を用いると、第１実施形態では、「第１マイコン及び第２マイコンは、自系統の切替回路群４１、４２に対して出力する内成駆動信号を、他系統の前記切替回路群に対し、外成駆動信号として共通に出力する。」と言い表される。
また、切替回路群４１、４２に入力される駆動信号について次のように言い表される。
第１切替回路群４１には、自系統の第１マイコン２１が内成した第１駆動信号Ｄｒ１、及び、他系統の第２マイコン２２により外成された第２駆動信号Ｄｒ２が入力される。
第２切替回路群４２には、自系統の第２マイコン２２が内成した第２駆動信号Ｄｒ２、及び、他系統の第１マイコン２１により外成された第１駆動信号Ｄｒ１が入力される。
【００４１】
次に図４を参照し、各切替回路の構成について、第１系統Ｕ相上アームのスイッチング素子６１１に対応する第１切替回路群４１の切替回路４１１を代表例として説明する。第１切替回路群４１の他の切替回路４１２−４１６の構成は切替回路４１１と同一である。また、第２切替回路群４２の各切替回路４２１−４２６の構成は、図４における「第１」と「第２」とを入れ替えたものとなる。
【００４２】
切替回路４１１は、ＦＥＴ等で構成される正スイッチ４３及び副スイッチ４４を含む。
正スイッチ４３のドレインには、第１マイコン２１からの第１駆動信号Ｄｒ１が入力される。副スイッチ４４のドレインには、第２マイコン２２からの第２駆動信号Ｄｒ２が入力される。正スイッチ４３及び副スイッチ４４の各ソースは、第１ドライバＩＣ５１に接続されている。
正スイッチ４３のゲートには第１選択信号Ｓｅｌ１が入力され、副スイッチ４４のゲートには第１選択信号Ｓｅｌ１の反転信号が入力される。正スイッチ４３及び副スイッチ４４は、ゲート電圧が所定の電圧閾値Ｖｔｈを超えたときオンする。電圧閾値Ｖｔｈは、図５（ｂ）にて、第１選択信号Ｓｅｌ１のハイ値Ｈよりも少し低い値として示される。
【００４３】
続いて図４及び図５を参照し、ＥＣＵ１０１の動作を説明する。図５のタイムチャートには、第１マイコン２１が時刻ｔｘに故障したときの各種信号の推移を示す。
図５（ａ）には第１監視回路３１のリセット信号の反転信号、（ｂ）には第１選択信号Ｓｅｌ１、（ｃ）には第１切替回路群４１の切替回路４１１−４１６が選択出力する駆動信号を示す。図５（ｄ）には第１マイコン２１が内成した第１駆動信号Ｄｒ１、（ｅ）には第２マイコン２２により外成された第２駆動信号Ｄｒ２、（ｆ）には第１ドライバＩＣ５１の出力を示す。（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の駆動信号は、いずれか一つのスイッチング素子に対する駆動信号を代表として示すものである。また、図中、「Ｈｉ−Ｚ」はハイインピーダンス状態を意味する。
【００４４】
図５（ａ）にて、リセット信号の反転信号がハイの状態、すなわち第１監視回路３１がリセット信号を出力していない状態を第１マイコン２１が「正常」であるという。また、リセット信号の反転信号がローの状態、すなわち第１監視回路３１がリセット信号を出力している状態を第１マイコン２１が「異常」であるという。
【００４５】
図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１マイコン２１の正常時、電圧閾値Ｖｔｈを超える電圧値を有する第１選択信号Ｓｅｌ１が出力される。すると、第１選択信号Ｓｅｌ１が入力され、ゲート電圧が電圧閾値Ｖｔｈを超える正スイッチ４３はオンする。第１選択信号Ｓｅｌ１の反転信号が入力されゲート電圧が電圧閾値Ｖｔｈ未満となる副スイッチ４４はオフする。その結果、切替回路４１１−４１６では、内成駆動信号である第１駆動信号Ｄｒ１が選択される。
【００４６】
第１マイコン２１が異常となり、第１監視回路３１からリセット信号が入力されると、第１マイコン２１は制御を停止し、第１選択信号Ｓｅｌ１をはじめ外部への出力信号を全てハイインピーダンス状態とする。すると、切替回路４１１−４１６において、正スイッチ４３は、ゲートに入力される信号がハイインピーダンス状態となり、ゲート電圧が電圧閾値Ｖｔｈ未満となるためオフする。逆に、副スイッチ４４は、ゲートに入力される反転信号がローインピーダンス状態となり、ゲート電圧が電圧閾値Ｖｔｈを超えるためオンする。その結果、切替回路４１１−４１６では、外成駆動信号である第２駆動信号Ｄｒ２が選択される。
【００４７】
図５（ｄ）に示すように、時刻ｔｘ以後、第１マイコン２１は、内成駆動信号である第１駆動信号Ｄｒ１を生成不能となり、第１駆動信号Ｄｒ１はハイインピーダンス状態となる。これに対し、図５（ｅ）に示すように、第１インバータ６１に対し第２マイコン２２が外成駆動信号として生成する第２駆動信号Ｄｒ２は、時刻ｔｘ以後も継続する。
したがって図５（ｆ）に示すように、第１ドライバＩＣ５１は、第１インバータ６１に対し、時刻ｔｘまでは内成駆動信号である第１駆動信号Ｄｒ１を出力し、時刻ｔｘ以後は外成駆動信号である第２駆動信号Ｄｒ２を出力する。
このように、ＥＣＵ１０１は、二系統のうちいずれか一方のマイコン、例えば第１マイコン２１が故障したとき、他方の正常な第２マイコン２２により外成された第２駆動信号Ｄｒ２により第１インバータ６１の駆動を継続する。
【００４８】
例えば、一つのマイコンに対し複数のインバータを冗長的に設け、各インバータに対応する複数のモータ巻線組に電力を供給するＥＣＵを想定する。このようなＥＣＵでは、マイコンが故障した場合には完全に動作を停止せざるを得ない。
或いは、二つのマイコン及び二つのインバータを設け、各マイコンが生成した駆動信号を対応するインバータに出力するＥＣＵを想定する。このようなＥＣＵでは、いずれかのマイコンが故障した場合、故障したマイコンを含む系統のインバータの動作を停止する。すると、二系統のうち一系統のマイコンが故障した場合、残りの一系統のマイコンで制御を継続することは可能だとしても、二系統駆動から一系統駆動への切替時における出力トルクの急変等、動作の不連続性が問題となる場合がある。例えば電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータの駆動システムでは、運転者に違和感を与えるおそれがある。
【００４９】
それに対し第１実施形態では、二系統のうちいずれか一方のマイコンが故障したとき、故障した系統の切替回路群において外成駆動信号を選択することにより、両系統のインバータ６１、６２によるモータ駆動を適切に継続することができる。よって、特に電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータの駆動システムでは、出力トルクの急変等を回避し、運転者に違和感を与えることを防止することができる。
【００５０】
なお、図５（ｆ）に示すように、第１駆動信号Ｄｒ１と第２駆動信号Ｄｒ２とのパルス幅や位相が一致しない場合がある。その場合、厳密には、第１駆動信号Ｄｒ１から第２駆動信号Ｄｒ２への切替時に、意図しないパルスが発生するというような不連続が生じる。
しかし現実には、パルス幅や位相が、電流フィードバック制御に基づく信号とは多少異なっていても、操舵アシストのためのモータ８０の駆動は可能である。また、切替時におけるパルスの不連続性は、二系統駆動から一系統駆動への移行に伴う出力トルクの急変に比べれば軽微なものに過ぎない。したがって、第１実施形態では、第１駆動信号Ｄｒ１と第２駆動信号Ｄｒ２との差異による軽微な影響を無視する。
【００５１】
また、マイコンの異常時における制御切替に関し、二つのマイコンが相互に異常監視する周知技術では、制御切替の構成が複雑化し、切替にタイムラグが生じるという問題がある。
これに対し第１実施形態では、マイコンの異常時にハイインピーダンス状態の信号を選択信号として出力するため、制御切替の構成が単純となり、速やかな切替が可能となる。
【００５２】
（第２実施形態）
第２実施形態について、図６、図７を参照して説明する。
図６に示すように、第２実施形態のＥＣＵ１０２の構成要素は、第１実施形態のＥＣＵ１０１の構成要素と同様である。ただし、各マイコン２１、２２は、自系統の電流センサ７１、７２から自系統の相電流を取得するだけでなく、破線で示すように、他系統の電流センサ７１、７２からも他系統の相電流を取得する。
【００５３】
各マイコン２１、２２は、自系統の相電流に基づいて自系統のインバータを駆動する駆動信号を生成すると共に、他系統の相電流に基づいて他系統のインバータを駆動する駆動信号を生成する。すなわち、第１マイコン２１は、第１駆動信号Ｄｒ１とは別に第２駆動信号Ｄｒ２を生成し、第２切替回路群４２に対し外成駆動信号として出力する。第２マイコン２２は、第２駆動信号Ｄｒ２とは別に第１駆動信号Ｄｒ１を生成し、第１切替回路群４１に対し外成駆動信号として出力する。
【００５４】
第１切替回路群４１には、自系統の第１マイコン２１が内成した第１駆動信号Ｄｒ１、及び、他系統の第２マイコン２２により外成された第１駆動信号Ｄｒ１が入力される。
第２切替回路群４２には、自系統の第２マイコン２２が内成した第２駆動信号Ｄｒ２、及び、他系統の第１マイコン２１により外成された第２駆動信号Ｄｒ２が入力される。
【００５５】
第１切替回路群４１は、第１マイコン２１の正常時には、第１マイコン２１が内成した第１駆動信号Ｄｒ１を選択し、第１マイコン２１の異常時には、第２マイコン２２により外成された第１駆動信号Ｄｒ１を選択して、第１ドライバＩＣ５１に出力する。
第２切替回路群４２は、第２マイコン２２の正常時には、第２マイコン２２が内成した第２駆動信号Ｄｒ２を選択し、第２マイコン２２の異常時には、第１マイコン２１により外成された第２駆動信号Ｄｒ２を選択して、第２ドライバ回路５２に出力する。
【００５６】
図７は、第１実施形態の図５に対し（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）が異なる。図７（ｅ）には第２マイコン２２により外成された第１駆動信号Ｄｒ１を示す。
図７（ｆ）に示すように、第１ドライバＩＣ５１は、第１インバータ６１に対し、時刻ｔｘまでは内成駆動信号である第１駆動信号Ｄｒ１を出力し、時刻ｔｘ以後は外成駆動信号である第１駆動信号Ｄｒ１を出力する。
【００５７】
第２実施形態のＥＣＵ１０２は、第１実施形態と同様の効果を奏する。また、切替前後の駆動信号が同一であるため、厳密な意味での連続性を確保することができる。さらに、切替後には、本来の電流フィードバック制御に基づく信号に基づいて、より適切な制御を継続することができる。
【００５８】
（第３実施形態）
第３実施形態について、図８を参照して説明する。
第３実施形態のＥＣＵ１０３は、第１、第２実施形態の構成に加え、「バックアップ用マイコン」としての第３マイコン２３、及び、第３マイコン２３を監視する第３監視回路３３をさらに備える。上述の通り、第３マイコン２３は、第１系統及び第２系統に対し、「自系統のマイコン以外のマイコン」として機能する。
【００５９】
第３マイコン２３は、各系統の電流センサ７１、７２から相電流を取得し、第１インバータ６１及び第２インバータ６２をいずれも駆動可能なバックアップ駆動信号Ｄｒ３を生成する。そして、第３マイコン２３は、第１切替回路群４１及び第２切替回路群４２に対し、バックアップ駆動信号Ｄｒ３を外成駆動信号として出力する。図８では、第３マイコン２３が取得する相電流、及びバックアップ駆動信号Ｄｒ３を二点鎖線で示す。
【００６０】
バックアップ駆動信号Ｄｒ３は、第１駆動信号Ｄｒ１又は第２駆動信号Ｄｒ２と同一の信号としてもよく、或いは、例えば両系統の相電流の平均値に基づいて演算した中間的な駆動信号としてもよい。また、第３マイコン２３は、第１駆動信号Ｄｒ１及び第２駆動信号Ｄｒ２を二重に生成し、第１切替回路群４１に第１駆動信号Ｄｒ１を出力すると共に、第２切替回路群４２に第２駆動信号Ｄｒ２を出力してもよい。
【００６１】
第１切替回路群４１は、第１マイコン２１の正常時には、第１マイコン２１が内成した第１駆動信号Ｄｒ１を選択し、第１マイコン２１の異常時には、第３マイコン２３により外成されたバックアップ駆動信号Ｄｒ３を選択して、第１ドライバＩＣ５１に出力する。
第２切替回路群４２は、第２マイコン２２の正常時には、第２マイコン２２が内成した第２駆動信号Ｄｒ２を選択し、第２マイコン２２の異常時には、第３マイコン２３により外成されたバックアップ駆動信号Ｄｒ３を選択して、第２ドライバ回路５２に出力する。
【００６２】
第３実施形態のＥＣＵ１０３は、バックアップ駆動信号Ｄｒ３の仕様に応じて、第１実施形態又は第２実施形態と同様の効果を奏する。また、第３実施形態では、第１マイコン２１又は第２マイコン２２の両方が故障した場合にも、二系統のインバータ６１、６２を制御し、巻線組８０１、８０２への通電を継続することができる。
【００６３】
（その他の実施形態）
（ａ）上記実施形態の制御対象であるモータ８０は、二組の巻線組８０１、８０２が共通のステータに互いに電気角３０ｄｅｇずらして配置される多重巻線モータである。その他の実施形態で制御対象とされるモータは、二組以上の巻線組が共通のステータに配置される構成に限らず、例えば各巻線組が別々に巻回された複数のステータを有し協働してトルクを出力するモータに適用されてもよい。
また、交流モータに限らず、構成上可能であれば、ブラシ付き直流モータに適用されてもよい。その場合、「電力変換器」としてＨブリッジ回路を用いてもよい。
【００６４】
（ｂ）特許請求の範囲では、モータ制御装置が「少なくとも二系統について」第１及び第２の各構成要素を備えることを特定しているにすぎない。つまり、本発明のモータ制御装置は、第３、第４等の各構成要素をさらに備えてもよい。例えば三組の巻線組への通電を制御する三系統の構成を備えるモータ制御装置において、各系統の切替回路群には以下のように、自系統のマイコンによる内成駆動信号、及び、一つ次の系統のマイコンによる外成駆動信号が入力されるようにしてもよい。
第１切替回路群・・・第１駆動信号Ｄｒ１及び第２駆動信号Ｄｒ２
第２切替回路群・・・第２駆動信号Ｄｒ２及び第３駆動信号Ｄｒ３
第３切替回路群・・・第３駆動信号Ｄｒ３及び第１駆動信号Ｄｒ１
【００６５】
（ｃ）本発明のモータ制御装置は、電動パワーステアリング装置用のモータに限らず、他のいかなる用途のモータに適用されてもよい。
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、発明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。
【符号の説明】
【００６６】
１０１、１０２、１０３・・・ＥＣＵ（モータ制御装置）、
２１、２２・・・マイコン、
３１、３２・・・監視回路、
４１、４２・・・切替回路群、
６１、６２・・・インバータ（電力変換器）、
８０      ・・・モータ、
８０１、８０２・・・巻線組。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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