(57)【要約】【課題】電動機の動作中に生じるエラーを効果的に処理することが可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】本発明は、目標の状態に達するためにセンサ（１２）によって検知されたセンサデータから導出される）第１のモータ制御信号を用いて制御手段（１４）によって制御されたモータを、エラーが発生したときに第２のモータ制御信号を生成する安全手段（１８）を用いて、エラーが発生したときに簡単かつ効果的に休止状態にすることができる、ということに基づいている。したがって、本発明の基本理念は、重複した機能を組み込んだ部品を用いずに、故障に意識的に対応し、適切なフォールバックソリューションを概念全体に組み込むことである。この故障は検出され、モータは、目標とされる遮断によって、ユーザが管理できる状態でＯＦＦ状態になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサデータを出力するためのセンサ（１２、２８）と、
上記センサデータに基づいてモータ（２６）の目標の状態を決定すると共に、上記モータ（２６）の現在の状態を上記目標の状態に近づけるために、上記モータ（２６）の現在の状態と上記目標の状態との偏差に基づいて、上記モータを制御するための第１のモータ制御信号を生成する制御手段（１４、３８）と、
上記センサ（１２、２８）または上記制御手段（１４、３８）にエラーが発生したとき、エラー信号を出力するための監視手段（１６、４８）と、
上記エラー信号が発生したとき、上記モータを、制御状態で休止させるための、第２のモータ制御信号を生成するための安全手段（１８、６０）とを含む、モータを制御するためのモータ制御装置。
【請求項２】
上記モータ（２６）は電気操舵支援手段の電気支援モータである、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
上記安全手段（１８、６０）は、モータ制御量が所定の緊急規則にしたがって初期の制御量値から最後の制御量値になるように、上記第２のモータ制御信号を生成するように形成されている、請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
上記モータ制御量は電流または電圧である、請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
上記安全手段は、モータ制御量である瞬間の電流の流れを、所定の低減規則にしたがってゼロに下げるように形成されている、請求項３または４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
上記安全手段は、パルス幅変調信号によって上記モータ制御量を生成するように形成されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
上記センサはトルクを検知するためのトルクセンサである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
上記トルクセンサは、車両のハンドルにおいて生じるトルクを検知するように形成されている、請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
上記制御手段（１４、３８）は、上記第１のモータ制御信号を上記センサデータに基づいて計算するように形成された計算ユニットを含んでいる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
上記計算ユニットはマイクロコントローラ（３８）またはＦＰＧＡである、請求項９に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
上記制御手段は、さらに、上記モータの現在の状態を示す制御データを出力するためのモータ制御センサ回路（３２、３４、３６、６２）を含んでいる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
上記モータ制御センサ回路（３２、３４、３６、６２）は、上記モータ（２６）の磁界を検知するためのホールセンサ（３４）を含んでいる、請求項１１に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
上記モータ制御センサ回路（３２、３４、３６、６２）は、上記モータ（２６）の回転子の位置を検知するための回転子位置センサ（３２）を含んでいる、請求項１１または１２に記載のモータ制御装置。
【請求項１４】
上記モータ制御センサ回路は、上記モータ（２６）の供給電流を検知するために、電流センサ（３６）を含んでいる、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１５】
上記モータ制御センサ回路は、上記モータ（２６）から出力される電流の流れを検知するための逆電流センサ（６２）を含んでいる、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１６】
上記モータ（２６）は多相誘導モータである、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１７】
センサデータを検知するステップと、
上記センサデータに基づいてモータ（２６）の目標の状態を決定するステップと、
上記モータの現在の状態を上記目標の状態に近づけるために、上記現在の状態と上記目標の状態との偏差に基づいて、上記モータを制御するための第１のモータ制御信号を生成するステップと、
エラーが発生したときにエラー信号を出力するステップと、
上記エラー信号が発生したときに、上記モータを、制御状態で休止させるための第２のモータ制御信号を生成するステップとを含む、モータ制御方法。
【請求項１８】
当該コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行される際に、請求項１７に記載のモータ制御方法を実行するためのプログラムコードを有する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機駆動時のエラー処理に関するものであり、特に、エラーが生じた時に、モータを制御状態で目標の状態にするための概念に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々な産業に用いるために、調整された電動機によって作動プロセスまたは駆動プロセスが行われる。上記のようなモータが直ちに停止してしまうような、該モータまたは該モータの調整にエラーが生じることは、安全の観点からあってはならない場合もある。例えば、冷却液ポンプが突然故障してしまい、冷却されるべき装置が部分的に強く加熱されてしまうと、火災が生じる恐れがある。特に、この火災の危険が増すのは、冷却液ポンプが突然故障したときに可能な措置を講じる（つまり、機械の部品の一部が発熱した場合、機械を一時的に停止する）時間がないからである。
【０００３】
自動車に関する近年の操舵支援手段またはパワーステアリングは、電動機を調整することによって用いられるトルク支援に基づいている。現在のＥＰＳ（電動パワーステアリング）システムにおいては、操舵支援の動作は、エラー（例えば、部品の故障）が生じたときに突然（数ミリ秒の範囲で）停止する。このような、操舵支援の突然の故障は、非常に危険である。なぜなら、運転手は驚いて、状況の変化にもはや対応できず、命を脅かす運転状況になりかねないからである。
【０００４】
上記問題には、通常、調整システムまたはモータシステムに重複した機能を組み込むことによって対応される。重複機能性が最も高い場合、全ての個々のシステム部品（つまり、電動機自体および調整システム、数個のセンサ、または、互いに交差結合した複数の演算素子が含まれていてもよい）が、２つずつ組み込まれる必要がある。パワーステアリングの目的は、操舵支援を出来る限り長い間用いることができる状態にすること、さらに、１つまたは複数の部品の故障を補正することである。
【特許文献１】WO 2005/061304 A1
【特許文献２】DE 10244999 A1
【特許文献３】US 5,912,539
【特許文献４】DE 3825280 A1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、上記システムに起因して費用および全重量が増すという明らかな不都合に加えて、重複機能を有する設計によって、自動車産業の典型的な関連要因（システムの複雑さ）が増す。メインシステムから重複機能を用いたバックアップシステムへの障害のあるシステム機能の移行は、非常に複雑なプロセスである。なぜなら、この移行は、システムの安定性および機能性が低下しない動作システムにおいて行われる必要があるからである。このことを可能にするために、多くの場合、このシステムに新たに付加的な部品またはセンサを組み込む必要がある。これにより、付加的な閉回路またはハンドオーバアルゴリズムを用いて、メインシステムからバックアップシステムに確実に移行できるようになる。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動機の動作中に生じるエラーを効果的に処理することが可能なモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のモータ制御装置は、上記課題を解決するために、目標の状態に達するために（センサによって検知されたセンサデータから導出される）第１のモータ制御信号を用いて制御手段によって制御されたモータを、エラーが発生したときに第２のモータ制御信号を生成する安全手段を用いて、エラーが発生したときに簡単かつ効果的に休止状態にすることができる、ということに基づいている。
【０００８】
上記モータを制御することにより休止状態（つまり、通常は停止）にするための、エラーが発生した場合の簡単な第２のモータ制御信号を用いて、コストをかけずにシステムをあまり複雑にせずに、所定の休止状態に達することができるようになる。こうすることにより、さらに、上記モータの動作を短時間で簡単なモードにすることができる。したがって、突然の危険な機能の故障を、高価な重複機能システムを実行せずに防止することができる。
【０００９】
要約すれば、本発明の基本理念は、重複した機能を組み込んだ部品を用いずに、故障に意識的に対応し、適切なフォールバックソリューションを概念全体に組み込むことである。例えば、モータコントローラの調整システムでは、マイクロコントローラの故障に対応することができる。この故障は検出され、モータは、所定の論理（例えばハードワイヤード論理）を介して、目標とされる遮断によって、ユーザが管理できる状態でＯＦＦ状態になる。第２マイクロコントローラ以外、ここでは、例えば、インターフェースパッケージに集積される第２マイクロコントローラを用いなくてもよい。
【００１０】
本発明の概念の基本的な利点は、重複機能システムを省くことによりこのシステムのコストを低減し、所要スペースを著しく低減する点にある。
【００１１】
さらに、安全に関するシステム（例えば、パワーステアリング）においてスイッチオフプロセスを完全に予測できることは、安全性をできる限り損なわないようにするスイッチオフ特性を選択できるので、非常に大きな利点である。
【００１２】
本発明の好ましい一形態では、本発明の電動機の調整は、電子支援型または電気支援型の操舵システムのモータ駆動を制御するために用いられる。このシステムでは、従属する部品の故障は、操舵支援のスイッチオフを制御する必要がある。
【００１３】
例えば２〜４秒の間に、操舵支援を制御して切断することにより、命を脅かす運転状況の発生を防止できる。ここで、このモータの調整では、コストのかかる、第２マイクロコントローラおよびそれに付随の供給ユニットの集積、さらには、ハンドルの舵取り角および／またはトルクを検知するセンサの重複機能を有する設計を完全に省略してもよい。エラーが発生した場合、モータを駆動するために用いられる電流と、付加的に発生するトルクの測度である電流の強さとは、（つまり、操舵支援では、）エラーが発生した瞬間から所定の時間特性によってゼロに下がる。この操舵支援は、この時間内に完全にスイッチオフされる。電流を簡単に調整するために、ハードワイヤード論理方式で他の安全手段を集積する必要があるが、重複機能を有する設計をもはや必要としないためにシステム全体の複雑さがない点が著しく優れているので、論理ハードワイヤードはあまり複雑ではない。全体として、システムの安全性に負の効果を与えずに、システムの複雑さが著しく軽減され、それに伴ってコストも著しく低減される。
【００１４】
操舵を支援する電動機を安全にスイッチオフするには、エラーが発生した時に電動機を駆動した電流に関する比較的不正確な情報のみが必要になる。
【００１５】
本発明の他の形態では、実際の回転子センサが故障した場合にモータの回転子位置を測定する補助センサとしてのホールセンサを、さらに除去できる。しかし、該ホールセンサの代わりに、モータ位相の電圧測定を行う必要がある。これにより、上記電動機の機能状態を、電圧状態に基づいて推定できる。したがって、本発明のこの概念では、重複機能の実施を省くことができる。
【００１６】
本発明の他の形態では、ハンドルのトルクおよび／またはハンドルの角度を決定するセンサにさらに安全手段を接続することにより、ほんのわずかなオーバーヘッドを用いて、本発明の電気操舵支援の緊急操作機能を行うことができる。これにより、操舵支援を制御するマイクロコントローラに故障が発生した場合であっても、実際にはもはや速度に依存していないにもかかわらず、ハンドルでの力を低減する簡単な操舵支援を、なお用いることができる。
【００１７】
したがって、要約すると、本発明の操舵支援の概念は、重複機能を組み込んだ部品の代わりに、故障に意識的に対応して、それに応じたフォールバックソリューションを概念全体に組み込むことである。したがって、マイクロコントローラ（μＣ）、電圧源、他のセンサまたは閉回路、および、複雑なハンドオーバアルゴリズムといった、コストのかかるバックアップソリューションを用いずに済む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のモータ制御装置は、以上のように、センサデータを出力するためのセンサ（１２、２８）と、上記センサデータに応じてモータ（２６）の目標の状態を決定し、上記モータ（２６）の現在の状態と目標の状態との偏差に応じて上記モータを制御するための第１のモータ制御信号を生成することにより、上記モータ（２６）の現在の状態を目標の状態に近づける制御手段（１４、３８）と、上記センサ（１２、２８）または上記制御手段（１４、３８）にエラーが発生したとき、エラー信号を出力するための監視手段（１６、４８）と、エラー信号が発生したとき、上記モータを、制御状態で休止させるための第２のモータ制御信号を生成するための安全手段（１８、６０）とを含む構成である。
【００１９】
また、本発明のモータ制御方法は、以上のように、センサデータを検知するステップと、上記センサデータに応じてモータ（２６）の目標の状態を決定するステップと、上記モータの現在の状態を上記目標の状態に近づけるために、上記現在の状態と上記目標の状態との偏差に応じて上記モータを制御するための第１のモータ制御信号を生成するステップと、エラーが発生したときにエラー信号を出力するステップと、上記エラー信号が発生したときに、上記モータを、制御状態で休止させるための第２のモータ制御信号を生成するステップとを含む方法である。
【００２０】
これにより、電動機の動作中に生じるエラーを効果的に処理することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の好ましい形態を、添付の図面を参照しながら以下に詳述する。図１は、センサ１２と、制御手段１４と、監視手段１６と、安全手段１８とを含む、本発明のモータ制御手段１０を示している。
【００２２】
センサ１２は、モータの目標の状態を示すセンサデータを検知する。該センサデータは、例えば、回転速度またはトルクであってもよい。このセンサデータは、センサ１２から制御手段１４へ伝達される。上記制御手段１４は、センサデータに基づいてモータの目標の状態を計算して、該モータの目標の状態と、該モータの現時点での実際の状態とを比較する。また、制御手段１４は、モータの制御に適したモータ制御信号（第１のモータ制御信号）を計算することにより、目標の状態に達することができ、あるいは、該目標の状態を維持することができる。これにより、実際の状態と目標の状態との偏差を補正することができる。このモータ制御信号は、制御手段１４により制御信号ハンドオーバ点（制御信号譲渡位置）２０に供給される。制御手段は、上記モータ制御信号を上記センサデータに応じて計算するように形成された計算ユニットを含んでいる。また、計算ユニットは後述するマイクロコントローラ（３８）またはＦＰＧＡであることが好ましい。
【００２３】
監視手段１６は、例えばセンサ１２または制御手段１４においてエラーが発生した際に、エラー信号を安全手段１８に伝達する。この監視手段１６は、センサ１２および制御手段１４を監視するために、センサ１２および制御手段１４に接続されていてもよい。
【００２４】
上記エラー信号が、監視手段１６から安全手段１８に伝達されると、安全手段１８は、モータを、制御状態で休止させるための他のモータ制御信号（第２のモータ制御信号）を生成する。これは、例えば、モータの回転速度を制御することにより現時点（瞬間）での回転速度をゼロに下げること、または、現時点（瞬間）でのトルクをゼロに下げることを意味しうる。すなわち、安全手段は、モータ制御量が所定の緊急規則にしたがって初期の制御量値から最後の制御量値になるように、上記他のモータ制御信号を生成するように形成されている。なお、上記モータ制御量は電流または電圧である。また、安全手段は、モータ制御量である現時点（瞬間）での電流の流れを、所定の低減規則にしたがってゼロに下げるように形成されている。この他のモータ制御信号も、安全手段１８により制御信号ハンドオーバ点２０において利用することが可能となる。
【００２５】
したがって、本発明のモータ制御手段１０によれば、制御手段１４、センサ１２、または、他のシステム部品にエラーまたは誤動作が生じたとき、モータを所望の休止状態にすることができる。さらに、短期間の間、モータの機能を部分的に保証できる。つまり、モータは、警告なく動作を突然一時的に停止することはない。
【００２６】
ここで、エラー信号が発生した場合、他のモータ制御信号によってのみモータを制御できるようにする必要がある。制御手段１４が完全に故障した場合、制御手段１４がモータ制御信号をもはや出力できないので、図１から連想されるように、モータ制御信号と他のモータ制御信号とは簡単に重ね合わせられる。また、このシナリオによれば、センサ１２にエラーが生じた時に制御手段１４が信号をもはや出力できない場合でも、モータ制御信号と他のモータ制御信号とは簡単に重ね合わせられる。
【００２７】
エラーが生じた時に、制御手段１４が信号を出力しないということを設定できない場合には、制御信号が他のモータ制御信号によってのみ生成されるということを、他の手段によって保証する必要がある。例えば、エラー信号は、制御信号１４に伝達されてもよい。これにより、制御手段１４は、エラーが生じたときにその出力を中断することができる。
【００２８】
エラー信号の発生により生成される他のモータ制御信号によってのみモータが確実に制御される方法は、本発明の理念としてはあまり重要ではない。したがって、本発明の目的を達成できるあらゆる適切な回路または手段が、適用可能である。
【００２９】
次に、図２〜図６に基づいて、電気操舵支援システムへの組み込みに基づいたモータ制御に関する本発明の概念の機能について以下に示す。ここで、初めに、従来技術に該当するシステムについて図２に基づいて記載し、本発明の理念、および、それによって生じた電気的支援操舵システムにおいて用いるための利点を明確にする。
【００３０】
図２は、現時点で一般的な電気操舵力支援システムの一例を示している。この操舵力支援手段は、モータ２６を制御するモータ制御信号を生成するための制御手段２４と、トルクセンサ２８と、制御センサ３０と、モータ２６の回転子の位置を制御するための回転子センサ（回転子位置センサ）３２と、該回転子センサ３２に対するフォールバック面である１つまたは複数のホールセンサ３４と、１つまたは複数の電流測定センサ（電流センサ）３６とを含んでいる。制御手段２４は、マイクロコントローラ３８と、マイクロコントローラ支援手段４０と、マイクロコントローラ支援手段４０に重複した機能を有するマイクロコントローラ支援手段４２と、補助センサ４４と、センサ信号抽出手段４６と、監視手段４８と、ビークル・バスと通信するためのＣＡＮトランシーバ５０と、ＭＯＳドライバ５２と、電流制御段５４とを含んでいる。
【００３１】
ここで、操舵支援システムの基本的な機能を理解する上であまり重要ではないセンサおよび／または部品については、他の機能ブロックに接続していない機能ブロックとして示す。これらの部品が有する機能のみを以下に簡潔に示す。マイクロコントローラ支援手段４０は、様々な電源電圧といった、マイクロコントローラ３８の動作に予め必要な全ての資源を提供する。重複機能を有するマイクロコントローラ支援手段４２は、マイクロコントローラ支援手段４０の機能と同じであり、マイクロコントローラ支援手段４０にエラーが発生したときに、該マイクロコントローラ支援手段４０の機能を引き継ぐために備えられている。補助センサ４４は、操舵支援システムの機能を支援するために用いられる。該補助センサ４４は、例えば過熱を防止するファンを制御するための、例えば、回路またはマイクロコントローラ３８の過熱を診断する温度センサであってもよい。しかし、補助センサ４４は、電流センサおよび／または電圧センサといった重複機能を有するシステムへの切り替えに必要なセンサであってもよい。上記補助センサ４４は、マイクロコントローラ支援手段４０から重複機能を有するマイクロコントローラ支援手段４２に移行したときに、この装置の動作に必要な電源電流が一定である閉回路内で用いられる。センサ信号抽出手段４６は、センサから得られた初めの信号を抽出するものである。これにより、あるセンサ（例えば、トルクセンサ２８）が測定する物理的な測定量が、センサ信号から抜き出される。監視手段４８は、モータ（特に、マイクロコントローラ３８）の制御に関する部品のエラーが生じない動作を監視する。この機能は、例えば、一般的な監視技術によって制御されてもよい。ＣＡＮトランシーバ５０は、例えば、車両の速度を得るために、または、現時点（瞬間）の舵取り角を他の部品に伝達するために、車両内部のＣＡＮバスシステムを介して、他の車両部品と情報を交換するために用いられる。
【００３２】
上記センサ信号は、モータ２６を操舵プロセスにより支援するために必要な力またはトルクが実質的に決定されると、トルクセンサ２８から供給される。このために、トルクセンサ２８は、ハンドルとモータ２６との間の接続部に与えられるトルクを測定する。このトルクは、ドライバがハンドルを握るおよび／または動かす必要がある力の大きさでもある。操舵支援の目的は、この力を制限すること、つまり、運転手が、速度に応じて付加される、最大力を超える力でハンドルを動かす必要がないようにすることである。トルクセンサ２８によって測定されたトルクに基づいて、モータ２６が実行する所望のトルク支援を計算できる。この計算は、トルクセンサ２８のセンサ信号を得るマイクロコントローラ３８によって行われる。さらに言えば、重複機能を有するシステム設計に基づいて図示した例には、制御センサ３０が備えられている。この制御センサ３０は、トルクセンサまたは舵取り角を測定するセンサであり、マイクロコントローラ３８に接続されている。これにより、マイクロコントローラ３８は、トルクセンサ２８が故障したときに、制御センサ３０のデータにアクセスできる。
【００３３】
モータ２６に提供される操舵支援は、モータ２６によってトルクが生成されることにより、操舵機構に導入される。モータ（２６）は多相誘導モータであることが好ましく、本実施形態では、モータ２６は、該モータ２６によって発生したトルクが磁界コイルを介して流れる電流の強さに比例した三相誘導モータである。ここで、モータ２６内の磁界は、回転子の回転に応じて形成されている。これにより、回転子の回転は、常に回転子の巻き線に対して垂直であり、そうすることにより、電流の強さに応じた最大トルクが生じる。一方で、磁界コイルに対するモータの回転子の位置を測定できる。他方、該位置は回転子センサ３２によって保証されており、モータの電流は電流測定センサセンサ３６を用いて決定される。電流測定センサ３６および回転子センサ３２のセンサデータは、マイクロコントローラ３８に用いられる。これにより、電界と回転子のコイルとは、常に決まった形で確実に互いに垂直となる。
【００３４】
オーム抵抗測定の原理に基づいてモータ２６に与えられた電流（磁界コイルの電流）を決定する電流測定センサ３６は、他の機能制御に用いられる。電流の強さと、三相にシフトされた電源電流とを制御するために、電流測定センサ３６の電流測定信号もマイクロコントローラ３８に供給される。
【００３５】
次に、マイクロコントローラ３８は、回転子センサ３２と、ホールセンサ３４と、電流センサ３６とのデータから、必要な位相シフト、または、コイル電流の位相のトラッキングを計算する。一方、マイクロコントローラ３８は、トルクセンサ２８のトルク測定値に基づいて、モータ２６による所望のトルク支援を得るために必要な電流の強さを計算する。必要な平均的な電流の強さが、パルス幅変調信号（つまり、時間に応じてスイッチが急速にＯＮまたはＯＦＦに切り替わる、振幅が一定の信号）によって生成される。ＭＯＳドライバ５２は、電流制御段５４内に位置する６つのパワートランジスタの駆動に必要な制御電流を生成するために用いられる。なぜなら、この制御電流は、マイクロコントローラの出力部３８によって直接生成されるには大きすぎるからである。
【００３６】
したがって、図２に示した従来の操舵支援システムのエラーを遮断することは、実質的には、トルクを与えるセンサが重複機能を有するように設計されていること、および、マイクロコントローラ３８の供給に基づいている。これにより、少なくともトルクセンサ２８またはマイクロコントローラ支援手段４０が故障したときに、通常の機能の大部分を維持できる。しかし、マイクロコントローラ３８が故障したときは、モータ２６を駆動する信号が急に消滅してしまうことにより、操舵支援は警告なくすぐに機能しなくなる。
【００３７】
さらに、動作中の、特にマイクロコントローラ支援手段４０から重複機能を有するマイクロコントローラ支援手段４２への移行時における、主要なシステムから重複機能を有するシステムへの継ぎ目のない移行が、ここに示していない他の複雑な調整を行う必要のある非常に重要なプロセスであることを指摘すべきである。
【００３８】
図３〜図６に基づいて、本発明のモータ制御手段を、図２に示す操舵支援手段に適用した場合の構成について以下に説明する。図２との違いは、実質的には、部品を追加または除去していることである。それゆえに、図２にすでに記載した部品には、図２と同じ参照符号を付している。以下の図では、これらの部品の機能についての説明は省略する。
【００３９】
図３に示した本発明の実施形態は、さらに、制御手段２４内に安全手段６０を含んでいる。図３から分かるように、本発明のモータ制御手段を用いた場合、装置の重複機能はあまり必要ではない（ブロックを削除）。エラーが発生し監視手段４８によって該エラーが検出された場合には、安全手段６０は、ＭＯＳドライバ５２にパルス幅変調信号を供給する。これにより、エラーが発生した時にモータ２６に与えられた電流の強さは、所定の時間特性によりゼロに近づく。これにより、モータ２６に流れる電流を安全手段６０によって測定することができる。この安全手段６０は、その一端部において、電流測定センサ３６とホールセンサ３４とに接続されており、安全手段６０の信号は回転子の位置を示している。
【００４０】
したがって、監視手段４８がエラー信号を生成すると、ＭＯＳドライバ５２および電流制御段５４を介してモータ２６に供給されるパルス幅変調信号が、安全手段６０によって生成される。すなわち安全手段６０は、パルス幅変調信号によって上記モータ制御量を生成するように形成されている。なお、パルス幅変調信号がモータ２６に供給されることにより、モータ２６では次第に電流が得られなくなる（つまり、操舵力のサーボ支援が徐々に少なくなる）。したがって、操舵支援における突然の停止、およびそれに伴う安全を脅かす危険を回避することにより、全てのセンサおよびマイクロコントローラ３８自体の故障が補償されて、ハードウェアの保護および効果的な手段を実現することができる。
【００４１】
上記の供給において、エラー信号が発生してから、安全手段６０のパルス幅変調信号のみがモータ２６を制御することが重要である。これは、例えば、エラー信号を端部において得ることができるＭＯＳドライバ５２のスイッチによって、確実に行うことができる。あるいは、潜在的に未だ有効なマイクロコントローラ３８の出力を、エラー信号によってオフに切り替えてもよい。これにより、次に、この機能を保証するために、ＭＯＳドライバ５２に信号を十分に付与できるだろう。エラーが発生したときに、安全手段６０のパルス幅変調信号のみがモータ２６を確実に制御するための他の代替案について、ここでは、図１に関する説明を参照されたい。この方法では、μＣ手段（マイクロコントローラ支援手段）４２の重複機能を有する設計を削除できる。
【００４２】
図４は、本発明の一実施形態を示している。本実施形態では、位相電圧計６２が電流測定センサ３６に加えてシステムに集積されているので、モータ２６中の比較的複雑なホールセンサを省略することができる。これにより、電流測定センサ３６によって、モータ２６に流れる電流を測定できる。ここで、モータに存在する位相電圧は、位相電圧計６２によって検知され、それにより、モータ２６の回転子の位置を電流電圧特性に基づいて推定できる。電流測定センサ３６および位相電圧計６２は安全手段６０に接続されているため、エラーが発生すると、制御手段により制御される電流量および回転子位置は、安全手段６０によって検出される。エラーが発生したとき、図３に記載したように、モータ２６は休止状態になり、全てのエラーがここで遮断される。この例では、運転手の舵取り角に応じた操舵支援を省略している。
【００４３】
図５に示した本発明の実施形態は、図４に示した構成を拡大したものである。この図においても、センサ２８から制御手段（マイクロコントローラ３８）に信号が供給される。このセンサ２８は通常、トルクセンサであり、つまり所望のトルクを測定する。さらに、この情報が安全手段６０に供給されるように、安全手段６０はセンサ２８に接続されている。上記構成において操舵支援を簡単にオフに切り替えること、あるいは、該操舵支援を制御して遮断することに加えて、マイクロコントローラ３８またはトルクセンサ２８にエラーが発生したときに、安全手段６０によって短時間で、調整されていない基本的な操舵支援を供給することができる。この調整は、安全手段６０による制御によって置き換えられる。さらに言えば、スイッチオフプロセスまたは緊急操作の間、操舵位置（ステアリングポジション）は、重複機能を有する回転子センサの代わりに、（より不正確だが十分な）センサのない整流（commutation）によって短時間の間に切り替えられてもよい。このために、電流測定センサ３６および逆電流センサ６２の信号を用いることができる。この例では、操舵支援は、緊急操作時に運転手の舵取り角に従うこともできる。なお、逆電流センサ６２は、モータ２６から出力される電流の流れを検知する。
【００４４】
図６に示す例は、図４および図５に基づいてすでに述べた例の変形例である。ここでは、回転子の位置は、エラーが発生したときに、モータ２６の１つまたは複数のホールセンサまたはホールセンサ３４によって測定される。ここで、安全手段は、スイッチオフプロセスの間に操舵情報を得るために、トルクセンサ２８にも接続されている。この場合、整流は、電流測定センサ３６とホールセンサ３４との信号を組み合わせることにより行われる。
【００４５】
サーボ支援操舵に関する上記の例では、マイクロコントローラの故障に意識的に対応している。この故障は、検出され、ユーザが管理できるようにハードワイヤード論理（安全手段６０）を介して目標とする遮断によって、オフに切り替えられる。したがって、第２マイクロコントローラの使用に加えて、インターフェースパッケージに集積された第２マイクロコントローラを用いる必要はない。
【００４６】
マイクロコントローラ、電圧源、他のセンサまたは閉回路、および、複雑なハンドオーバアルゴリズムのような、コストのかかるバックアップソリューションは用いられない。したがって、システム全体を簡略化することにより、市場での受け入れが増加し、新しい「電動操舵」市場の発展に有効に働く。
【００４７】
ＥＰＳ（電動パワーステアリング）に基づいた本発明のシステムを、例示的にここに示すが、該システムを他の複雑なモータ制御に用いてもよい。このシステムは、例えば、突然停止したときに、運搬される商品を損傷するコンベヤベルトの駆動を調整してもよい。さらに言えば、例えば、ポンプおよびファンの制御について考慮してもよい。この制御については、少なくとも、数秒間の緊急操作力を保証する必要があり、それによって更なる損傷を防止できる、多くの例がある。
【００４８】
調整システムの一部に故障が生じたときのモータは、常に、停止している必要はない。様々な負荷によって一定のコンベヤベルト速度を保証する、調整されたモータについては、例えば、エラーが発生した場合に、安全手段が一定の電流をモータに供給してもよい。これにより、モータの回転速度をほぼ一定にすることができる。
【００４９】
電流を所望のようにゼロに下げる場合、この低減は、どのような時間的経過をたどってもよい。つまり、例えば不連続な時間をたどってもよく、あるいは、連続した時間をたどってもよい。
【００５０】
上述のように、制御手段は、モータの現在の状態を示す制御データを出力するための各種センサ、すなわちモータ制御センサ回路（３２、３４、３６、６２）を含む構成である。
【００５１】
図３〜図６に基づいて記載された使用例を、車両の操舵支援用電動機を駆動するための特別なシステムに基づいて記載してきたが、本発明の概念を、他の全ての電気的に支援された操舵と組み合わせてもよい。例えば、トルクセンサを、マイクロコントローラに直接接続する必要はない。このトルクセンサは、ビークル・バス、およびそれに伴ってＣＡＮトランシーバ５０を介して用いられるトルク情報を示すこともできる。図に基づいて記載してきたモータの調整は、これらの図に例示的に示していない物理量に基づいていてもよい。
【００５２】
図に基づいて記載してきたエラーの例は、例示的なものであると理解されるべきである。なぜなら、電動機の開ループ制御回路および閉ループ制御回路内の全てのエラー例を本発明を用いて遮ることができるからである。
【００５３】
これらの状況に応じて、モータを制御する本発明の方法を、ハードウェアまたはソフトウェアにおいて実行してもよい。デジタル記憶媒体（特に、プログラマブルコンピュータシステムと対話できる電子読取り可能制御信号を有するフロッピー（登録商標）ディスクまたはＣＤ）において実行することにより、モータを制御する本発明の方法を行ってもよい。したがって、一般的には、本発明は、コンピュータ上で実行される場合の、本発明の方法を行うための機械によって読取可能なキャリアに格納されたプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品に関するものでもある。したがって、言い換えると、本発明は、コンピュータ上で実行される場合の、本発明の方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムとして実現されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のモータ制御装置は、特に、自動車の操舵支援手段またはパワーステアリングの分野において適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明における、電動機を制御するためのモータ制御手段の概略構成を示すブロック図である。
【図２】従来技術の電気操舵支援またはパワーステアリングの概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の電気操舵支援の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の電気操舵支援における他の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明における重複機能性を有する操舵支援手段の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明における重複機能性を有する操舵支援手段の他の形態の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０      モータ制御手段
１２      センサ
１４      制御手段
１６      監視手段
１８      安全手段
２０      制御信号ハンドオーバ
２４      制御手段
２６      モータ
２８      トルクセンサ
３０      制御センサ
３１      回転子センサ
３４      ホールセンサ
３６      電流測定センサ
３８      マイクロコントローラ
４０      マイクロコントローラ支援手段
４２      重複機能を有するマイクロコントローラ支援手段
４４      補助センサ
４６      センサ信号抽出
４８      監視手段
５０      ＣＡＮトランシーバ
５２      ＭＯＳドライバ
５４      電流制御段
６０      安全手段
６２      逆電流センサ
【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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