![马达控制装置的制作方法](http://img.xjishu.com/img/zl/2021/9/10/liutiey48.jpg)
1.本发明涉及具有由多个系统的马达控制电路构成的冗余结构的例如电动助力转向用的马达控制装置。
背景技术:2.随着车辆的自动驾驶化的进展,要求即使电子控制单元(electronic control unit:ecu)的部件发生故障也继续进行自动驾驶,例如,关于自动驾驶中的操舵装置(电动助力转向装置),要求即使发生故障也能够继续操舵。
3.电动助力转向装置作为电子控制单元(ecu)而由马达控制装置构成,但出于安全上的要求等,故障检测很重要。因此,例如在专利文献1的电子控制装置中,将基于由主微型计算机周期性地执行的任务的执行周期的监视结果的异常信息经由时钟监视用信号线、运算监视用信号线而与设置于监视电路中的时钟监视电路和运算监视电路进行通信,该时钟监视电路监视主微型计算机的时钟异常,该运算监视电路监视主微型计算机的运算电路的异常。
4.并且,在电动助力转向装置中,以往公知有如下的冗余结构:具有独立地对设置于马达中的两组线圈绕组进行驱动的两组逆变器电路,通过将逆变器电路以外的控制电路设为双重系统,即使在一个系统发生异常时(故障时),也能通过正常动作的另一个系统而继续进行马达控制。
5.例如,专利文献2公开了如下的马达控制装置:按每个系统独立地设置两个系统的各电子部件,采用两个系统由全部独立的两组要素组构成的完全双系统的冗余结构,并且能够在多个微型计算机之间进行信号通信。
6.专利文献1:日本特许第5477654号公报
7.专利文献2:日本特开2019
‑
4682号公报
8.在专利文献1的电子控制装置中,在检测到主微型计算机的异常时,输出复位信号,使主微型计算机重新启动,或者针对马达的驱动电路,关闭预驱动器的驱动许可信号以停止预驱动器驱动。因此,存在发生故障时无法继续进行操舵辅助的问题。
9.专利文献2所记载的马达控制装置在微型计算机间通信发生异常的情况下,立即停止基于自身微型计算机的辅助。即,在微型计算机间通信或通信单元发生异常时,在停止判定部判定为要停止自身微型计算机的动作的情况下,使基于自身微型计算机的马达驱动停止。由此,即使装置为冗余结构,在微型计算机间通信发生异常时,也会产生无法继续进行基于一个系统的简并的辅助的辅助失效。
技术实现要素:10.本发明是鉴于上述课题而完成的,其目的在于,在采用由多个系统构成的冗余结构的马达控制装置中,提供即使在发生了控制部之间的信号通信故障的情况下,也能够继续进行马达控制的马达控制装置。
11.作为达成上述目的并解决上述课题的一个手段,具有以下结构。即,本技术的例示的第1发明是一种马达控制装置,其由多个控制系统构成,通过对按照每个该控制系统而设置的中央控制部而对电动马达进行驱动,其特征在于,该马达控制装置具有:第1通信单元,其能够进行所述多个控制系统的第1控制系统与第2控制系统的所述中央控制部之间的控制信号的通信;第2通信单元,其能够进行所述中央控制部之间的异常监视信号的收发;以及故障判定单元,其根据所述控制信号和所述异常监视信号的通信状态来判定有无所述中央控制部之间的通信故障,在所述故障判定单元判定出所述通信故障的情况下,通过所述第1控制系统和所述第2控制系统中的正常动作的控制系统来继续进行所述电动马达的驱动控制。
12.本技术的例示的第2发明是一种电动助力转向控制装置,其具有对多个控制系统的每一个设置的中央控制部,该电动助力转向控制装置对车辆等的驾驶员的方向盘操作进行辅助,其特征在于,所述电动助力转向控制装置具有:电动马达,其对所述驾驶员的操舵进行辅助;以及通过上述例示的第1发明的马达控制装置而对所述电动马达进行驱动控制。
13.本技术的例示的第3发明是一种电动助力转向系统,其特征在于,该电动助力转向系统具有上述例示的第2发明的电动助力转向控制装置。
14.根据本发明,在冗余结构的马达控制装置中,当在控制部之间发生了信号通信故障的情况下,能够以低成本确定故障部位,继续进行与确定出的故障部位对应的马达控制。
附图说明
15.图1是示出搭载有电动助力转向用的马达控制单元的电动助力转向系统的概略结构的图。
16.图2是作为实施方式的马达控制单元的电动助力转向控制装置(eps)的结构图。
17.图3是示出cpu之间的相互通信结构的框图。
18.图4是示出马达控制单元中的控制处理的一例的流程图。
19.图5是作为通信ic的异常,由于txd线的故障而导致cpu间通信发生了异常的情况下的故障应对处理序列的一例。
20.图6是作为通信ic的异常,由于rxd线的故障而导致cpu间通信发生了异常的情况下的故障应对处理序列的一例。
21.图7是由于cpu
‑
1的故障而导致cpu间通信发生了异常的情况下的故障应对处理序列的一例。
22.图8是由于cpu
‑
2的故障而导致cpu间通信发生了异常的情况下的故障应对处理序列的一例。
23.图9是示出时钟异常(1)时的故障应对处理的序列图。
24.图10是示出时钟异常(2)时的故障应对处理的序列图。
25.图11是示出时钟异常(3)时的故障应对处理的序列图。
26.图12是示出第2系统的扭矩传感器发生了故障的情况下的马达控制单元的操舵辅助控制的图。
27.图13是示出第1系统的扭矩传感器发生了故障的情况下的马达控制单元的操舵辅助控制的图。
28.标号说明
29.1:马达控制单元;1a、1b:马达控制装置;2:方向盘;3:旋转轴;4:减速齿轮;6:小齿轮;7:齿条轴;9a、9b:扭矩传感器;10:电动助力转向系统;11a、11b:角度传感器;12a、12b:控制部(cpu);13a、13b:逆变器控制部;14a、14b:逆变器电路;15:电动马达;15a、15b:三相绕组;16a、16b:时钟振荡部;19a、19b:cani/f;20a、20b:电源部;21a、21b:电源管理部;24a、24b:ig电压检测部;27h、27l:can信号线;27ha、27hb:can
‑
h线;27la、27lb:can
‑
l线;29a、29b:电池(bt)电压监视部;30、30a、30b:隔离ic;31:点火开关(ig
‑
sw);bt:电池。
具体实施方式
30.以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是搭载有作为本发明的实施方式的马达控制单元的电动助力转向控制装置(eps)的电动助力转向系统的概略结构。如图1所示,电动助力转向系统10具有与构成马达控制单元的两个控制系统对应的马达控制装置1a、1b、作为操舵部件的方向盘2、与方向盘2连接的旋转轴3、小齿轮6以及齿条轴7等。
31.旋转轴3与设置在其前端的小齿轮6啮合。通过小齿轮6,旋转轴3的旋转运动被转换成齿条轴7的直线运动,设置于该齿条轴7的两端的一对车轮5a、5b被操舵到与齿条轴7的位移量对应的角度。
32.在旋转轴3上设置有检测方向盘2被操作时的操舵扭矩的扭矩传感器9a、9b,检测到的操舵扭矩发送给马达控制单元1。马达控制单元1根据由扭矩传感器9a、9b获取的操舵扭矩、来自车速传感器(未图示)的车速等信号而生成马达驱动信号,并将该信号输出给电动助力转向用的电动马达15。
33.从被输入了马达驱动信号的电动马达15输出用于对方向盘2的操舵进行辅助的辅助扭矩,该辅助扭矩经由减速齿轮4而传递到旋转轴3。其结果为,通过由电动马达15产生的扭矩而对旋转轴3的旋转进行了辅助,由此对驾驶员的方向盘操作进行了辅助。
34.接下来,对本实施方式的马达控制单元进行说明。图2是作为本实施方式的马达控制单元的电动助力转向控制装置(eps)的结构图。如图2所示,马达控制单元1具有冗余结构,该冗余结构由具有相同结构要素(电路部件)的两个控制系统(马达控制装置1a、1b)构成。
35.另外,冗余结构不限于两个系统,也可以向由三个系统、四个系统等多系统构成的冗余结构展开。
36.马达控制装置1a、1b由相互独立的第1系统和第2系统构成,该第1系统和第2系统分别具有控制部(cpu)12a、12b。马达控制装置1a、1b为由电动马达15和两组逆变器电路14a、14b构成的双逆变器结构,其中,该电动马达15具有将三相绕组(ua、va、wa)15a和三相绕组(ub、vb、wb)15b这两组同轴设置的结构,该两组逆变器电路14a、14b向这两组三相绕组分别提供驱动电流。电动马达15例如是三相无刷dc马达。
37.在电动马达15上,与三相绕组15a、15b分别对应地搭载有检测马达的转子的旋转位置的旋转传感器(角度传感器)11a、11b。来自旋转传感器11a、11b的输出信号分别作为旋转信息而发送给cpu 12a、12b。
38.马达控制装置1a、1b分别根据来自传感器类的传感器输出、驱动和控制信号等而
独立地驱动电动马达15。这里,将包含马达控制装置1a和三相绕组15a的结构部分设为第1系统,将包含马达控制装置1b和三相绕组15b的结构部分设为第2系统。
39.构成第1系统的马达控制装置1a具有:控制部(cpu)12a,其由例如微处理器构成,负责该装置整体的控制;逆变器控制部13a,其根据来自cpu 12a的控制信号而生成马达驱动信号,作为fet驱动电路而发挥功能;以及作为马达驱动部的逆变器电路14a,其向电动马达15的三相绕组(ua、va、wa)15a提供驱动电流。
40.构成第2系统的马达控制装置1b与马达控制装置1a同样地具有:控制部(cpu)12b,其负责该装置整体的控制;逆变器控制部13b,其根据来自cpu 12b的控制信号而生成马达驱动信号,作为fet驱动电路而发挥功能;以及逆变器电路14b,其向电动马达15的三相绕组(ub、vb、wb)15b提供规定的驱动电流。
41.控制部(cpu)12a、12b分别基于由时钟振荡部16a、16b输出的规定的频率的动作时钟来执行控制动作、运算动作等。另外,也可以采用在控制部(cpu)12a、12b内对时钟频率进行倍增的结构。
42.马达控制装置1a、1b的cpu 12a、12b构成为能够经由隔离ic 30(详细内容在后面说明)而进行实时的相互通信。另外,马达控制装置1a、1b经由与收发车辆的各种信息的车载网络(can(controller area network,控制器局域网))连接的can信号线(can通信总线)27h、27l而与其他控制单元(ecu)之间进行基于can协议的数据通信。
43.can信号线27h、27l是由构成第1系统的can
‑
h线27ha、can
‑
l线27la和构成第2系统的can
‑
h线27hb、can
‑
l线27lb构成的各自为两线式的通信线。
44.从外部电池bt经由未图示的滤波器和电源继电器而向逆变器电路14a提供马达驱动用的电源,其中,该滤波器吸收包含于供给电源中的噪声等以使电源电压平滑。同样地,从外部电池bt经由未图示的滤波器和电源继电器而向逆变器电路14b提供马达驱动用的电源。
45.逆变器电路14a是由与电动马达15的三相绕组(ua、va、wa)15a分别对应的半导体开关元件(fet)构成的fet桥式电路。另外,逆变器电路14b是由与电动马达15的三相绕组(ub、vb、wb)15b分别对应的半导体开关元件(fet)构成的fet桥式电路。
46.另外,这些开关元件(fet)也被称为功率元件,例如使用mosfet(metal
‑
oxide semiconductor field
‑
effect transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)、igbt(insulated gate bipolar transistor:绝缘栅双极型晶体管)等半导体开关元件。
47.点火开关(ig
‑
sw)31的一端与电池bt连接,另一端与电源部20a、20b各自的电源管理部21a、21b连接。ig
‑
sw 31的另一端还与ig电压检测部24a、24b连接。
48.电源管理部21a、21b在点火开关(ig
‑
sw)31接通的情况下,启动电源部20a、20b。电源部20a、20b将由电池bt提供的电池电压+b转换为规定的电压(例如,逻辑电平的电压+5v),并提供作为控制部(cpu)12a、12b、bt电压监视部29a、29b、逆变器控制部13a、13b等控制电路的动作电源。
49.ig电压检测部24a、24b对点火(ig)电压值进行ad转换,将转换后的数字电压值作为第1系统和第2系统各自的ig电压的实际电压值而输入给cpu 12a、12b。另外,ig电压检测部24a、24b也可以分别配置于cpu 12a、12b内。
50.电池(bt)电压监视部29a、29b被输入电池bt的电池电压(+b)并进行ad转换,将转
换后的数字电压值作为电池(bt)电压值输入给cpu 12a、12b。另外,电池(bt)电压监视部29判定电池电压值是否为规定的电压值以上(是否满足能够使控制电路等进行动作的电压值)。
51.图3是示出cpu 12a、12b之间的相互通信结构的框图。如图3所示,在cpu 12a、12b之间设置有用于对控制信息等进行异步串行通信的一对通信线(txd线、rxd线)和用于交换wdp(看门狗脉冲)信号的一对通信线(wdp1线、wdp2线)。能够使相互通信所需的信号线数为最小,实现低价的结构。
52.经由txd线、rxd线的通信方式为uart(universal asynchronous receiver
‑
transceiver:通用异步收发电路),构成为能够进行cpu 12a、12b之间的实时的相互通信。与时钟同步方式相比,利用uart,能够成为信号线数少的结构。
53.如图3所示,使cpu 12a、12b之间电绝缘的隔离ic 30(参照图1)由使txd线、rxd线电绝缘的隔离ic 30a和使wdp1线、wdp2线电绝缘的隔离ic 30b构成。
54.隔离ic 30a、30b是能够在保持上述的通信路径(txd线、rxd线、wdp1线、wdp2线)的输入侧与输出侧的电绝缘的状态下传送高频信号的半导体电路元件。通过隔离ic 30a、30b,能够防止故障向对方系统传播。
55.另外,在图3所示的例子中,例如为了防止共同原因故障,分别与一对通信线(txd线、rxd线)和一对通信线(wdp1线、wdp2线)对应地配置有共计两个通道数为2的隔离ic,但不限于此。例如,也可以将四个通道数为1的隔离ic分别配置在单独的通信线上。通过对每条信号线配置隔离ic,能够进行更复杂的故障判定(双重故障等)。
56.接下来,对本实施方式的马达控制单元的动作进行说明。图4是示出马达控制单元1中的控制处理的一例的流程图。
57.当电源部20a、20b生成+5v并向cpu 12a、12b提供电源时,在图4的步骤s11中,进行os启动处理。即,预先保存于存储部(未图示)中的操作系统(operating system:os)启动,由马达控制单元1的各系统的控制部(cpu)12a、12b根据ig电压检测部24a、24b的电压检测结果,确认自身系统的点火开关的状态(ig状态)成为ig
‑
接通的情况、确认保存有控制程序等的存储部(未图示)内的校验和、进行基于cpu 12a、12b的诊断功能bist(built
‑
in self
‑
test:内置自测)的自我诊断、进行cpu所具有的功能的初始化、确认未图示的外部看门狗(wd)的复位动作等。
58.在os启动后的步骤s12中,在cpu 12a、12b之间收发看门狗信号。在随后的步骤s13中,cpu 12a、12b各自开始cpu间通信。
59.在步骤s15中,在各系统中开始初始诊断序列。然后,在步骤s16中,作为初始诊断a,例如,由未图示的电流检测部来诊断有无逆变器电路的短路故障。
60.各系统的cpu在步骤s17中判断对方系统的状态。在判断为对方系统转移到规定的故障工作状态的情况下,在步骤s35中停止自身系统的初始诊断。
61.在对方系统不处于故障工作状态的情况下,各系统的cpu在步骤s18中开始与对方系统的cpu进行cpu间通信诊断。这里,从初始诊断进行了某种程度后开始cpu间通信诊断,因此在执行上述初始诊断a后并且cpu间通信诊断开始后的步骤s19中,进行初始诊断b(例如,判定有无朝向电动马达的过电流)。
62.在本实施方式的马达控制单元中,考虑到例如因由起动(cranking)引起的电压降
低而导致只有其他系统复位、cpu间通信无法成立的情况,在步骤s20中,开始进行至少其他系统开始os重新启动所需的最差时间(worst time)的等待。然后,在随后的步骤s21中,各系统的cpu判断与对方系统的cpu之间的cpu间通信是否成立。
63.如果没有例如uart超时、uart校验和异常、uart存活计数器(alive counter)异常等,则判断为cpu间通信正常。但是,考虑到例如由于起动而导致其他系统复位、uart和wd均无法进行发送的情况,在uart超时和wd异常同时发生时,也可以不视为异常。
64.在系统之间的cpu间通信不成立的情况下(在步骤s21中为“否”),在步骤s22中,cpu 12a、12b判断uart和wd双方是否处于未接收状态。在接收到了uart和wd中的任意一方的情况下,在步骤s23中,进行后述的故障模式的判定(故障诊断)。在随后的步骤s25中,执行与在步骤s23中判定出的故障模式对应的故障工作(1)。故障工作(1)的详细内容在后面说明。
65.另一方面,在步骤s22中,在判断为uart和wd双方均未接收到的情况下,在步骤s27中,判定有无经过从操作系统(os)启动开始累积的时间。在经过了os启动所需的最差时间(例如,200ms)的情况下,判断为在上述的初始诊断序列中存在不良情况,无法进行基于两个系统的通信诊断(对方系统故障),转移到步骤s29的故障工作(2),进行使用自身系统的控制。
66.在未经过累积的最差时间的情况下(步骤s27中为“否”),返回到判断与对方系统的cpu间通信是否成立的处理(步骤s21)。
67.在步骤s21中,在判断为cpu间通信成立的情况下,在步骤s28中,作为初始诊断c,例如进行针对规定的传感器类的偏差诊断。然后,在步骤s31中结束初始诊断序列,在步骤s33中开始通常的控制(操舵辅助控制)。
68.通过像上述那样各系统独自启动,不需要用于握手的备用通信线,能够使马达控制单元为低价的结构。
69.另外,通过考虑最差时间,并在初始诊断序列的中途开始cpu间通信诊断,从而能够尽早掌握cpu间通信有无故障。并且,在各系统独自启动后,进行考虑了累积时间的经过的控制,因此能够在两个系统能够可靠地进行通信的时机之前进行等待。
70.接下来,对本实施方式的马达控制单元中的与cpu间通信的故障对应的控制动作(故障应对处理)进行说明。另外,在以下的说明中,将cpu 12a、12b分别设为cpu
‑
1、cpu
‑
2,将逆变器控制部13a和逆变器电路14a称为inv
‑
1,将逆变器控制部13b和逆变器电路14b称为inv
‑
2。
71.<通信ic异常的情况下的故障应对处理>
72.对在图4所示的步骤s23的故障诊断中、在步骤s33的通常的辅助控制开始时及之后的辅助控制中、在步骤s25、s29的故障工作及之后的故障工作中各自的cpu间通信诊断中,判定为通信ic(隔离ic 30)发生异常作为故障模式的情况下的故障应对处理进行说明。这里的故障模式除了包含作为隔离ic 30的电路元件的动作异常,还包含txd线、rxd线的断线或粘连故障。
73.图5是作为通信ic的异常,由于txd线的故障而导致cpu间通信发生了异常的情况下的故障应对处理序列的一例。另外,图6是由于rxd线的故障而导致cpu间通信发生了异常的情况下的故障应对处理序列的一例。
74.如图5所示,在作为cpu之间的通信路径的txd线发生故障、作为其他通信路径的rxd线、wdp1线、wdp2线正常的情况下,在步骤s41中,由于来自cpu
‑
1的信息中断,因此cpu
‑
2检测到与cpu
‑
1的通信异常。然后,在步骤s43中,cpu
‑
2向cpu
‑
1通知检测到通信异常,在步骤s45中,使inv
‑
2的动作停止。
75.cpu
‑
1从cpu
‑
2接收到上述的通信异常通知(步骤s43),在步骤s47中,通过inv
‑
1而进行维持正常时的50%的马达输出的操舵辅助控制,作为上述的故障工作(1)。这是通过两个系统中的一个系统来继续进行马达驱动的辅助控制。
76.另一方面,如图6所示,在作为cpu之间的通信路径的rxd线发生故障、作为其他通信路径的txd线、wdp1线、wdp2线正常的情况下,在步骤s51中,由于来自cpu
‑
2的信息中断,因此cpu
‑
1检测到与cpu
‑
2的通信异常。然后,在步骤s53中,cpu
‑
1向cpu
‑
2通知检测到通信异常。
77.cpu
‑
2在与cpu
‑
1的通信存在异常的情况下,在步骤s55中使inv
‑
2的动作停止。与此相对,cpu
‑
1在步骤s57中,通过inv
‑
1而进行维持正常时的50%的马达输出的操舵辅助控制,作为上述的故障工作(1)。在该情况下,也执行通过两个系统中的一个系统来继续进行马达驱动的故障工作。
78.<cpu异常的情况下的故障应对处理>
79.对判定出cpu自身的动作异常作为cpu间通信的故障模式的情况下的故障应对处理进行说明。
80.图7是由于cpu
‑
1的故障而导致cpu间通信发生了异常的情况下的故障应对处理序列的一例。另外,图8是由于cpu
‑
2的故障而导致cpu间通信发生了异常的情况下的故障应对处理序列的一例。
81.在由于cpu
‑
1的故障而导致例如像图7所示那样从txd线的信号输出停止、从wdp1线的信号输出也停止的情况下,从正常动作的cpu
‑
2通过rxd线、wdp2线而传送通常的信号。
82.在该情况下,由于来自对方cpu(cpu
‑
1)的控制信息中断,不从cpu
‑
1输出表示cpu
‑
1是否在进行动作的看门狗脉冲wdp1,因此cpu
‑
2在步骤s61中检测到发生了cpu
‑
1的动作异常。
83.由此,在cpu
‑
1发生了故障的情况下,cpu
‑
2在步骤s63中,通过inv
‑
2而进行维持正常时的50%的马达输出的操舵辅助控制,作为上述的故障工作(1)。
84.另外,cpu
‑
1在步骤s65中检测自身的异常,在步骤s67中使inv
‑
1的动作停止。
85.在cpu
‑
2发生了故障的情况下,如图8所示,从rxd线的信号输出停止,从wdp2线的信号输出也停止。在该情况下,由于cpu
‑
1正常动作,因此通过txd线、wdp1线而传送通常的信号。
86.由于来自对方cpu(cpu
‑
2)的控制信息中断,不从cpu
‑
2输出表示cpu
‑
2是否在进行动作的看门狗脉冲wdp2,因此cpu
‑
1在步骤s71中检测到发生了cpu
‑
2的动作异常。
87.由此,在cpu
‑
2发生了故障的情况下,cpu
‑
1在步骤s73中,通过inv
‑
1而进行维持正常时的50%的马达输出的操舵辅助控制,作为上述的故障工作(1)。
88.另一方面,cpu
‑
2在步骤s75中检测自身的异常,在步骤s77中使inv
‑
2的动作停止。
89.另外,关于cpu的故障,也可以将由cpu的内部设置的看门狗定时器(wdt)或外部看门狗定时器检测到的复位动作异常或输出运算部的动作异常、基于针对控制程序等的校验
和的确认结果的存储器异常、通过cpu的诊断功能bist检测到的异常、通过cpu的时钟监视功能检测到的时钟异常等检测结果,通过can通信而通知给正常动作的cpu。
90.<cpu时钟异常的情况下的故障应对处理>
91.对判定出从外部向cpu提供的时钟信号的异常(cpu的动作时钟的异常)作为cpu间通信的故障模式的情况下的故障应对处理进行说明。这里,将图2所示的马达控制装置1a的车载网络(can)设为can
‑
1,将马达控制装置1b的车载网络(can)设为can
‑
2。另外,将时钟振荡部16a、16b分别设为clk
‑
1、clk
‑
2。
92.图9~图11示出了与从clk
‑
1提供给cpu
‑
1的时钟信号发生的异常(例如,时钟周期的偏差)的程度对应的故障应对处理。
93.<时钟异常(1)>
94.图9是示出时钟异常(1)时的故障应对处理的序列图。图9是以下情况下的故障应对处理序列:cpu
‑
1、cpu
‑
2之间的经由txd线、rxd线、wdp1线、wdp2线的通信正常,但can
‑
1与cpu
‑
1之间的can信号停止,检测到can
‑
1的动作停止(步骤s81),can
‑
2正常。
95.如上所述,即使cpu间通信正常,要求高精度的动作时钟的can
‑
1的动作也停止了,因此cpu
‑
1在步骤s83中判断为从时钟振荡部16a(clk
‑
1)输出并向can
‑
1提供等的时钟信号产生了例如2%的偏差作为时钟故障。
96.在上述情况下,即使cpu
‑
1检测到can
‑
1的异常,接收与clk
‑
1独立的clk
‑
2的供给的can
‑
2也不受clk
‑
1的时钟异常的影响。因此,can
‑
2正常动作,因此cpu
‑
1经由rxd线而从cpu
‑
2接收can信息(步骤s87)。
97.根据上述的can信息,即使存在时钟异常(1)、即时钟信号产生例如2%的偏差,cpu
‑
1也在步骤s85中通过inv
‑
1而执行通常的控制(100%的辅助控制)。
98.另一方面,由于can
‑
2正常,因此由cpu
‑
2在步骤s88中通过inv
‑
2来执行通常的控制(100%的辅助控制)。
99.<时钟异常(2)>
100.图10是示出时钟异常(2)时的故障应对处理的序列图。即,图10的故障应对处理序列应对以下情况:cpu
‑
1、cpu
‑
2之间的经由txd线、rxd线的通信停止,即使经由wdp1线、wdp2线的通信正常,can
‑
1与cpu
‑
1之间的can信号也停止,检测到can
‑
1的动作停止(步骤s91),can
‑
2正常。
101.在该情况下,如图10中虚线所示,经由txd线、rxd线的通信停止,can
‑
1的动作停止,因此cpu
‑
1在图10的步骤s92中判断为从clk
‑
1输出的时钟信号产生例如5%的偏差作为时钟故障。
102.然后,cpu
‑
1在步骤s93中有意地使向cpu
‑
2发送的wdp1停止。然后,cpu
‑
1在步骤s95中使inv
‑
1的动作停止。
103.另一方面,由于像上述那样来自cpu
‑
1的wdp1停止,从而cpu
‑
2在步骤s97中检测到cpu间的通信异常和wdp1的异常。因此,cpu
‑
2在步骤s99中通过inv
‑
2而进行维持正常时的50%的马达输出的操舵辅助控制。
104.<时钟异常(3)>
105.图11是示出时钟异常(3)时的故障应对处理的序列图。在时钟异常(3)的情况下,如图11中虚线所示,经由txd线、rxd线以及wdp1线的通信停止,can
‑
1与cpu
‑
1之间的can信
号也停止,can
‑
1的动作停止。
106.另一方面,由于接收与clk
‑
1独立的clk
‑
2的供给的can
‑
2不受clk
‑
1的时钟异常的影响,因此can
‑
2正常动作,wdp2也是正常的。
107.在上述情况下,cpu
‑
1在图11的步骤s101中,判断为从clk
‑
1输出的时钟信号产生例如20%的偏差作为时钟故障。然后,cpu
‑
1在步骤s103中使inv
‑
1的动作停止。
108.另外,在上述那样时钟偏差了20%的情况下,通过cpu的时钟监视功能,检测到时钟异常并进行复位,由此cpu间通信和wdp信号的通信停止,但故障系统在该通信停止前检测自身的异常。
109.另一方面,由于来自cpu
‑
1的发送信息(txd)中断,也不输出看门狗脉冲wdp1,因此cpu
‑
2会在步骤s105中检测到cpu
‑
1的异常。因此,cpu
‑
2在步骤s107中通过inv
‑
2而进行维持正常时的50%的马达输出的操舵辅助控制。
110.从clk
‑
2向cpu
‑
2提供的时钟信号产生例如2%、5%或20%的偏差的情况下的故障应对处理与上述的针对cpu
‑
1中的时钟异常的故障应对处理相同。即,由于时钟异常,can
‑
2的动作停止,cpu
‑
1通过inv
‑
1而进行维持正常时的50%的马达输出的辅助控制。
111.由此,省略了对从clk
‑
2提供的时钟信号存在异常的情况下的故障应对处理的图示和说明。
112.在上述的与cpu间通信的故障对应的各故障应对处理中,在维持正常时的50%的马达输出的操舵辅助控制中,例如,按照将与所有系统正常并且进行100%的操舵辅助时的马达的输出特性(特性曲线的斜率)相同的斜率的特性限制为50%(加以限制)的输出特性,进行马达控制。
113.这样,在进行故障应对时,能够以通常时(正常时)的马达输出进行辅助控制直到最大50%为止,能够避免在辅助时因改变输出特性的斜率而引起的响应性的变化。
114.在本实施方式的马达控制单元中,在与cpu间通信不直接关联的其他传感器类、例如扭矩传感器发生了故障的情况下,使该扭矩传感器所属的系统停止,进行基于其他系统的辅助控制,或者根据由其他系统的扭矩传感器检测到的信息来继续进行100%的操舵辅助。
115.图12是示出第2系统的扭矩传感器发生了故障的情况下的马达控制单元的操舵辅助控制的图。如图12的(a)所示,在扭矩传感器没有故障的情况下,在第1系统的马达控制装置1a中,通过cpu间通信,将由cpu 12a根据指示扭矩tq1运算出的目标扭矩tt1发送给第2系统的马达控制装置1b的cpu 12b。在第2系统的马达控制装置1b中,也由cpu 12b根据输入的指示扭矩tq2来运算目标扭矩tt2。
116.在该情况下,第1系统的cpu 12a使用目标扭矩tt1对电动马达15进行驱动控制,第2系统的cpu 12b通过选择部来选择从第1系统通过cpu间通信而发送的目标扭矩tt1和由cpu 12b运算得到的目标扭矩tt2中的任意目标扭矩,而进行驱动控制电动马达15的辅助控制。
117.另一方面,如图12的(b)所示,在第2系统的扭矩传感器发生了故障的情况下,在第1系统的马达控制装置1a中,cpu 12a通过cpu间通信而将根据输入的指示扭矩(操舵扭矩)tq1运算出的目标扭矩tt1发送给第2系统的马达控制装置1b的cpu 12b。
118.由此,第1系统根据基于在自身系统中计算出的目标扭矩tt1的扭矩控制信息而对
电动马达15进行驱动控制,第2系统将在第1系统中计算出的目标扭矩tt1直接作为扭矩控制信息来使用,进行驱动控制电动马达15的辅助控制。
119.图13是示出第1系统的扭矩传感器发生了故障的情况下的马达控制单元的操舵辅助控制的图。图13的(a)与图12的(a)同样地示出了扭矩传感器没有故障的情况下的马达控制单元的操舵辅助控制。
120.如图13的(b)所示,在第1系统的扭矩传感器发生了故障的情况下,在第1系统的控制装置1a中不进行基于cpu 12a的目标扭矩的运算。由此,在第2系统的马达控制装置1b中,cpu 12b根据输入的指示扭矩tq2来运算目标扭矩tt2。其结果为,由第2系统的马达控制装置1b进行维持例如正常时的50%的马达输出的辅助控制。
121.如以上所说明的那样,本实施方式的马达控制装置由第1和第2控制系统构成,通过按照该多个控制系统的每一个而设置的控制部(cpu)来驱动电动马达,其中,该马达控制装置具有以下结构:在根据经由第1通信单元的控制信号和经由第2通信单元的看门狗信号各自的通信状态而判定出中央控制部之间的通信故障的情况下,通过第1控制系统和第2控制系统中的正常动作的控制系统来继续进行电动马达的辅助控制。
122.由此,在采用冗余结构的马达控制装置中,并用多个控制系统的控制部(cpu)之间的cpu通信和看门狗信号(wdp)的收发,即使在cpu间通信中断的情况下也能够相互监视故障。
123.而且,即使一个控制系统被判断为故障模式,也能够根据故障模式(故障部位),通过正常的另一个控制系统来继续进行电动马达的驱动控制的辅助,可靠地转移到故障工作状态。
124.另外,通过构成为根据基于txd线、rxd线以及can通信部的通信有无停止来确定发生了因控制部(cpu)的动作时钟异常引起的故障的控制系统,易于根据要求高精度的动作时钟的can通信来确定故障模式(故障部位)。另外,即使在基于第1通信单元的通信停止了的情况下,也能够通过can通信来确定故障。
125.例如,在电动助力转向用马达控制装置中,通过构成为由采用上述冗余结构的马达控制装置对电动马达进行驱动控制,即使一个控制系统发生了故障,也能够通过另一个控制系统来对电动马达进行驱动控制,继续进行操舵辅助。
126.另外,例如,在具有上述电动助力转向用马达控制装置的电动助力转向系统中,也与上述同样地,即使电动助力转向控制装置的一个控制系统发生故障,也能够通过另一个控制系统来继续进行操舵辅助。
127.本发明不限于上述实施方式,能够进行各种变形。以下,对变形例进行说明。
128.<变形例1>
129.在基于第1通信单元(txd线、rxd线)的通信停止的情况下,或者在基于第2通信单元(wdp1线、wdp2线)的通信停止的情况下,例如,也可以将辅助控制委托给第1系统的马达控制装置。
130.在无法判定因多个控制系统中的哪个控制系统发生故障而导致通信停止的情况下,由第1系统的马达控制装置进行辅助控制,由此能够进行可靠的故障工作。另外,在将多个控制系统中的一个作为主系统,将其他系统作为从系统的情况下,在故障时,能够通过主从的任意控制系统,可靠地进行辅助控制(故障工作)。
131.<变形例2>
132.也可以使用与基于车载网络(can)的can通信停止的控制系统不同的控制系统那一侧的can通信来确定发生故障的控制系统。由此,更换到动作正常的can通信来确定故障模式(故障部位),由此能够继续进行辅助。