JP2025096790A - Control device - Google Patents

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Abstract

To provide a controller capable of continuing abnormality monitoring and operation of a control object even when abnormality occurs.SOLUTION: An ECU 15 includes micro computers 21 and 23, a power supply source, and a clock source. The micro computers 21 and 23 have operation cores 211, 212, 231 and 232 for performing control operation. The power supply source supplies power to the micro computers 21 and 23. The clock source supplies a clock to the operation cores 211, 212, 231 and 232. At least one of the operation cores 211, 212, 231 and 232, the power supply source and the clock source is made of three and more redundant configurations, specifies an abnormal part when abnormality occurs in a part which has three or more redundant configurations, and continues abnormality monitoring and operation by using two or more normal configurations.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、制御装置に関する。 The present invention relates to a control device.

従来、2組のモータ巻線を有するモータを制御するモータ制御装置が知られている。例えば特許文献1では、モータ巻線に対応してインバータ回路および制御部が設けられる2系統の構成になっている。 Conventionally, motor control devices that control a motor having two sets of motor windings are known. For example, in Patent Document 1, a two-system configuration is provided in which an inverter circuit and a control unit are provided corresponding to the motor windings.

特開2018-129995号公報JP 2018-129995 A

特許文献1では、1故障発生時の制御継続中に更なる故障が発生した場合、モータの駆動を継続できない虞がある。 In Patent Document 1, if a further failure occurs while control is continuing after a first failure has occurred, there is a risk that the motor cannot continue to be driven.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、異常発生時においても異常監視および制御対象の動作を継続可能な制御装置を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a control device that can continue to monitor abnormalities and operate the controlled object even when an abnormality occurs.

本発明の制御装置は、制御部(21~24)と、電源ソース(31~34)と、クロックソース(41~44、415)と、を備える。制御部は、制御演算を行う演算回路(211、212、231、232)を有する。電源ソースは、制御部に電源を供給する。クロックソースは、演算回路における制御演算のクロックを供給する。 The control device of the present invention includes a control unit (21-24), a power source (31-34), and a clock source (41-44, 415). The control unit has an arithmetic circuit (211, 212, 231, 232) that performs control arithmetic. The power source supplies power to the control unit. The clock source supplies a clock for the control arithmetic in the arithmetic circuit.

演算回路、電源ソース、および、クロックソースの少なくとも1つは、3以上の冗長構成となっている。3以上に冗長化されている箇所にて異常が生じた場合、異常箇所を特定し、正常である2以上を用いて異常監視および動作を継続する。3以上に冗長化することで、一部に異常が生じた場合であっても、2以上の構成が正常であれば、異常監視および制御対象の動作を継続することができる。 At least one of the arithmetic circuits, power sources, and clock sources has a three or more redundant configuration. If an abnormality occurs in a location that is made redundant with three or more, the abnormal location is identified, and abnormality monitoring and operation are continued using two or more normal sources. By making it redundant with three or more sources, even if an abnormality occurs in one location, abnormality monitoring and operation of the controlled object can be continued as long as two or more configurations are normal.

第1実施形態による電動パワーステアリング装置を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an electric power steering device according to a first embodiment; 第1実施形態によるECUを示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an ECU according to the first embodiment. 第1実施形態によるドライバ回路を説明する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a driver circuit according to the first embodiment. 第1実施形態によるドライバ部品を説明する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a driver component according to the first embodiment. 第1実施形態によるドライバ部品を説明する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a driver component according to the first embodiment. 第1実施形態によるドライバ部品を説明する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a driver component according to the first embodiment. 第1実施形態によるドライバ部品を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing the driver components according to the first embodiment. 図7のVIII-VIII線断面図である。8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 7. 第1実施形態による基板配置を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a substrate arrangement according to the first embodiment. 第1実施形態による基板配置を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a substrate arrangement according to the first embodiment. 第1実施形態による基板配置を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a substrate arrangement according to the first embodiment. 2系統でのマイコンと部品との接続を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining connections between a microcomputer and components in two systems. 3系統でのマイコンと部品との接続を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining connections between a microcomputer and components in three systems. 第1実施形態による系統間接続線を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an inter-system connection line according to the first embodiment. 第1実施形態によるアイソレータを示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an isolator according to a first embodiment. 第1実施形態によるマイコンとドライバ部品との通信構成を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a communication configuration between a microcomputer and a driver component according to the first embodiment. 第1実施形態によるマイコンとドライバ部品との通信構成を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a communication configuration between a microcomputer and a driver component according to the first embodiment. 第1実施形態によるデータ通信を説明するタイムチャートである。4 is a time chart illustrating data communication according to the first embodiment. モータ巻線を2系統とする場合の配置を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an arrangement of motor windings in a two-system configuration. モータ巻線を4系統とする場合の配置を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an arrangement of four motor windings. 第1実施形態による演算コアとプリドライバICとの通信を説明するタイムチャートである。5 is a time chart illustrating communication between an arithmetic core and a pre-driver IC according to the first embodiment. 第1実施形態による一部の演算コアが故障した場合のプリドライバICとの通信を説明するタイムチャートである。6 is a time chart illustrating communication with the pre-driver IC when some of the arithmetic cores fail according to the first embodiment; 第1実施形態による系統間接続線を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an inter-system connection line according to the first embodiment. 第1実施形態による電源リレーおよび逆接保護リレーの駆動を説明するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating driving of a power supply relay and a reverse connection protection relay according to the first embodiment. 第1実施形態によるマイコン内の冗長構成を説明するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a redundant configuration in a microcomputer according to the first embodiment. 第1実施形態によるクロック監視処理を説明するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a clock monitoring process according to the first embodiment. 第1実施形態による電源監視処理を説明するフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a power supply monitoring process according to the first embodiment. 第2実施形態による電源リレーおよび逆接保護リレーの駆動を説明するブロック図である。FIG. 11 is a block diagram illustrating driving of a power supply relay and a reverse connection protection relay according to a second embodiment. 第3実施形態による電源リレーおよび逆接保護リレーの駆動を説明するブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating driving of a power supply relay and a reverse connection protection relay according to a third embodiment. 第1実施形態によるECUを説明するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an ECU according to the first embodiment. 第4実施形態によるECUを説明するブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating an ECU according to a fourth embodiment. 第5実施形態によるECUを説明するブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating an ECU according to a fifth embodiment. 第6実施形態によるECUを説明するブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating an ECU according to a sixth embodiment. モータ巻線を3系統とする場合の配置を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an arrangement of motor windings in three systems. 第7実施形態によるECUを説明するブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating an ECU according to a seventh embodiment. 第8実施形態によるECUを説明するブロック図である。FIG. 23 is a block diagram illustrating an ECU according to an eighth embodiment. 第9実施形態によるECUを説明するブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating an ECU according to a ninth embodiment. 第9実施形態による演算タイミングを説明するブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating calculation timing according to the ninth embodiment. 第10実施形態によるECUを説明するブロック図である。FIG. 23 is a block diagram illustrating an ECU according to a tenth embodiment. 第10実施形態によるモータリレーの作動を説明するタイムチャートである。23 is a time chart illustrating the operation of the motor relay according to the tenth embodiment. 第11実施形態による基板配置を説明する模式図である。FIG. 23 is a schematic diagram illustrating a substrate arrangement according to an eleventh embodiment. 第11実施形態による基板配置を説明する模式図である。FIG. 23 is a schematic diagram illustrating a substrate arrangement according to an eleventh embodiment. 第12実施形態による基板配置を説明する模式図である。FIG. 23 is a schematic diagram illustrating a substrate arrangement according to a twelfth embodiment. 第12実施形態によるECUを説明するブロック図である。FIG. 23 is a block diagram illustrating an ECU according to a twelfth embodiment. 第13実施形態によるECUを説明するブロック図である。FIG. 23 is a block diagram illustrating an ECU according to a thirteenth embodiment. 第13実施形態によるモータリレーの作動を説明するタイムチャートである。23 is a time chart illustrating the operation of the motor relay according to the thirteenth embodiment. 第13実施形態によるモータリレーの作動を説明するタイムチャートである。23 is a time chart illustrating the operation of the motor relay according to the thirteenth embodiment. 第14実施形態による基板配置を説明する模式図である。FIG. 23 is a schematic diagram illustrating a substrate arrangement according to the fourteenth embodiment. 第15実施形態による基板配置を説明する模式図である。FIG. 23 is a schematic diagram illustrating a substrate arrangement according to the fifteenth embodiment. 第16実施形態によるドライバ部品を示す平面図である。FIG. 23 is a plan view showing a driver component according to a sixteenth embodiment. 図50のLI-LI線断面図である。This is a cross-sectional view of line LI-LI in Figure 50. 図50のLII-LII線断面図である。This is a cross-sectional view of line LII-LII in Figure 50. 第17実施形態によるドライバ部品を示す平面図である。FIG. 23 is a plan view showing a driver component according to the seventeenth embodiment. 図53のLIV-LIV線断面図である。This is a cross-sectional view taken along line LIV-LIV in Figure 53. 図53のLV-LV線断面図である。This is a cross-sectional view of line LV-LV in Figure 53. 第18実施形態によるドライバ部品を示す平面図である。FIG. 23 is a plan view showing a driver component according to an eighteenth embodiment.

以下、本発明による制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、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。 The control device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, in multiple embodiments, substantially the same configurations are given the same reference numerals and the description will be omitted.

(第1実施形態)
第1実施形態を図1~図28に示す。図1に示すように、駆動装置10は、モータ11と、通信装置としてのECU15と、を備え、例えば車両のステアリング操作を補助するための操舵装置である電動パワーステアリング装置5に適用される。図1は、電動パワーステアリング装置5を備えるステアリングシステム90の全体構成を示すものである。ステアリングシステム90は、操舵部材であるステアリングホイール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、および、電動パワーステアリング装置5等を備える。
First Embodiment
The first embodiment is shown in Figures 1 to 28. As shown in Figure 1, a drive device 10 includes a motor 11 and an ECU 15 as a communication device, and is applied to, for example, an electric power steering device 5, which is a steering device for assisting the steering operation of a vehicle. Figure 1 shows the overall configuration of a steering system 90 including the electric power steering device 5. The steering system 90 includes a steering wheel 91, which is a steering member, a steering shaft 92, a pinion gear 96, a rack shaft 97, wheels 98, the electric power steering device 5, etc.

ステアリングホイール91は、ステアリングシャフト92と接続される。ステアリングシャフト92には、操舵トルクを検出するトルクセンサ93が設けられる。ステアリングシャフト92の先端には、ピニオンギア96が設けられる。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が連結される。 The steering wheel 91 is connected to a steering shaft 92. A torque sensor 93 that detects steering torque is provided on the steering shaft 92. A pinion gear 96 is provided at the tip of the steering shaft 92. The pinion gear 96 meshes with a rack shaft 97. A pair of wheels 98 are connected to both ends of the rack shaft 97 via tie rods or the like.

運転者がステアリングホイール91を回転させると、ステアリングホイール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によってラック軸97の直線運動に変換される。一対の車輪98は、ラック軸97の変位量に応じた角度に操舵される。 When the driver turns the steering wheel 91, the steering shaft 92 connected to the steering wheel 91 rotates. The rotational motion of the steering shaft 92 is converted into linear motion of a rack shaft 97 by a pinion gear 96. A pair of wheels 98 are steered to an angle that corresponds to the amount of displacement of the rack shaft 97.

電動パワーステアリング装置5は、駆動装置10、および、モータ11の回転を減速してラック軸97に伝える動力伝達部としての減速ギア6等を備える。本実施形態の電動パワーステアリング装置5は、所謂「ラックアシストタイプ」であるが、モータ11の回転をステアリングシャフト92に伝える所謂「コラムアシストタイプ」等としてもよい。 The electric power steering device 5 includes a drive unit 10 and a reduction gear 6 as a power transmission unit that reduces the rotation of the motor 11 and transmits it to the rack shaft 97. The electric power steering device 5 of this embodiment is a so-called "rack assist type", but it may also be a so-called "column assist type" that transmits the rotation of the motor 11 to the steering shaft 92.

駆動装置10は、モータ11の軸方向の一方側にECU15が一体的に設けられており、いわゆる「機電一体型」である。ECU15は、コネクタ16を有し、コネクタ16を経由して、車両電源7、車両通信網8、および、トルクセンサ93と接続されている。車両電源7には、後述の電源501、502が含まれる。車両通信網8は、例えばCAN(Controller Area Network)であり、図中「CAN」と記載した。 The drive unit 10 is a so-called "mechanically and electrically integrated" type in which the ECU 15 is integrally provided on one side of the motor 11 in the axial direction. The ECU 15 has a connector 16, and is connected to the vehicle power supply 7, the vehicle communication network 8, and the torque sensor 93 via the connector 16. The vehicle power supply 7 includes power supplies 501 and 502, which will be described later. The vehicle communication network 8 is, for example, a CAN (Controller Area Network), and is indicated as "CAN" in the figure.

ECU15は、モータ11の出力軸とは反対側において、モータ11と同軸に配置されている。ここで、「同軸」とは、例えば組み付けや設計に係る誤差やズレは許容されるものとする。以下、モータ11の軸方向を駆動装置10の軸方向とみなし、単に「軸方向」とする。「径方向」、「周方向」についても同様である。 The ECU 15 is disposed coaxially with the motor 11, on the opposite side to the output shaft of the motor 11. Here, "coaxial" means that errors and misalignments related to, for example, assembly and design are allowed. Hereinafter, the axial direction of the motor 11 is regarded as the axial direction of the drive unit 10, and will be referred to simply as the "axial direction." The same applies to "radial direction" and "circumferential direction."

図2に示すように、モータ11は、例えば3相ブラシレスモータであって、4つのモータ巻線121~124を有する。モータ11は、操舵に要するトルクの一部または全部を出力するものであって、電源501、502から供給される電力により駆動され、減速ギア6を正逆回転させる。 As shown in FIG. 2, the motor 11 is, for example, a three-phase brushless motor, and has four motor windings 121 to 124. The motor 11 outputs all or part of the torque required for steering, and is driven by power supplied from power sources 501 and 502 to rotate the reduction gear 6 forward and reverse.

ECU15は、マイコン21、23、電源IC31、33、通信部36、38、発振子41、43、ドライバ回路51~54、プリドライバIC61~64、および、ポジションセンサ66~69等を有する。なお、添え字の「1」、「2」、「1A」、「2A」、「1B」、「2B」等の記載は、対応して設けられていることを示すものであり、添え字にて識別可能な構成については、符号を適宜省略する。ECU15を構成する各部品は、モータ11の軸方向の一方側の端面に対して略平行に設けられている基板75に実装されている(図1参照)。図1では、1枚の基板75を記載しているが、複数枚であってもよい。 The ECU 15 includes microcomputers 21, 23, power supply ICs 31, 33, communication units 36, 38, oscillators 41, 43, driver circuits 51-54, pre-driver ICs 61-64, and position sensors 66-69. The subscripts "1", "2", "1A", "2A", "1B", "2B", etc. indicate that the components are provided correspondingly, and the reference numbers are omitted as appropriate for components that can be identified by the subscripts. The components that make up the ECU 15 are mounted on a board 75 that is provided approximately parallel to one end face of the motor 11 in the axial direction (see Figure 1). Although one board 75 is shown in Figure 1, multiple boards may be used.

マイコン21は、ロックステップ付きの演算コア211、212を有する。マイコン23は、ロックステップ付きの演算コア231、232を有する。マイコン21、23は、マイコン間通信にて相互に情報を送受信可能に設けられている。本実施形態では、マイコン21、23は同様に構成されているが、性能や構成詳細が異なっていてもよい。マイコン21、23の詳細は後述する。 The microcomputer 21 has arithmetic cores 211 and 212 with lockstep. The microcomputer 23 has arithmetic cores 231 and 232 with lockstep. The microcomputers 21 and 23 are arranged so that they can transmit and receive information to each other through inter-microcomputer communication. In this embodiment, the microcomputers 21 and 23 are configured in the same way, but the performance and detailed configuration may differ. Details of the microcomputers 21 and 23 will be described later.

マイコン21は電源IC31から電力が供給され、マイコン23は電源IC33から電力が供給される。電源IC31、33は、パワーマネジメントIC(PMIC)である。本実施形態では、図2の一点鎖線の上側の部品には電源501から電力が供給され、一点鎖線の下側の部品には電源502から電力が供給される。すなわち本実施形態の駆動装置10は、2つの電源501、502から電力が供給される「電源2系統」である。 The microcomputer 21 receives power from the power supply IC 31, and the microcomputer 23 receives power from the power supply IC 33. The power supply ICs 31 and 33 are power management ICs (PMICs). In this embodiment, the components above the dashed dotted line in FIG. 2 receive power from the power supply 501, and the components below the dashed dotted line receive power from the power supply 502. In other words, the drive device 10 of this embodiment is a "two-power supply system" in which power is supplied from the two power supplies 501 and 502.

通信部36、38は、各種情報の送受信に用いられる。通信部36、38は、車両通信網8と接続され、車両通信網8から車両信号を取得する。発振子41、43は、例えば水晶やセラミック発振子等のクロックソースである。 The communication units 36 and 38 are used to send and receive various information. The communication units 36 and 38 are connected to the vehicle communication network 8 and acquire vehicle signals from the vehicle communication network 8. The oscillators 41 and 43 are clock sources such as quartz crystals or ceramic oscillators.

図3に示すように、ドライバ回路51は、6つのスイッチング素子511~516を有し、巻線121に対応して設けられている。ドライバ回路52は、6つのスイッチング素子521~526を有し、巻線122に対応して設けられている。ドライバ回路53は、6つのスイッチング素子を有し、巻線123に対応して設けられている。ドライバ回路54は、6つのスイッチング素子を有し、巻線124に対応して設けられる。ドライバ回路51~54と巻線121~124の間には、モータリレー131~134が設けられている(図39参照)。 As shown in FIG. 3, driver circuit 51 has six switching elements 511-516 and is provided corresponding to winding 121. Driver circuit 52 has six switching elements 521-526 and is provided corresponding to winding 122. Driver circuit 53 has six switching elements and is provided corresponding to winding 123. Driver circuit 54 has six switching elements and is provided corresponding to winding 124. Motor relays 131-134 are provided between driver circuits 51-54 and windings 121-124 (see FIG. 39).

ドライバ回路51では、スイッチング素子511~513が高電位側に設けられ、スイッチング素子514~516が低電位側に設けられ、ブリッジ接続されている。スイッチング素子511、514は巻線121のU相に接続され、スイッチング素子512、515は巻線121のV相に接続され、スイッチング素子513、516は巻線121のW相に接続される。 In the driver circuit 51, switching elements 511 to 513 are provided on the high potential side, and switching elements 514 to 516 are provided on the low potential side, and are bridge-connected. Switching elements 511 and 514 are connected to the U phase of the winding 121, switching elements 512 and 515 are connected to the V phase of the winding 121, and switching elements 513 and 516 are connected to the W phase of the winding 121.

また、ドライバ回路52では、スイッチング素子521~523が高電位側に設けられ、スイッチング素子524~526が低電位側に設けられ、ブリッジ接続されている。スイッチング素子521、524は巻線122のU相に接続され、スイッチング素子522、525は巻線122のV相に接続され、スイッチング素子523、526は巻線122のW相に接続される。以下適宜、高電位側のスイッチング素子を上アーム素子、低電位側のスイッチング素子を下アーム素子という。本実施形態のスイッチング素子は、MOSFETであるが、IGBTやバイポーラトランジスタ等であってもよい。 In addition, in the driver circuit 52, switching elements 521 to 523 are provided on the high potential side, and switching elements 524 to 526 are provided on the low potential side, and are bridge-connected. Switching elements 521 and 524 are connected to the U phase of the winding 122, switching elements 522 and 525 are connected to the V phase of the winding 122, and switching elements 523 and 526 are connected to the W phase of the winding 122. Hereinafter, the switching element on the high potential side will be referred to as the upper arm element, and the switching element on the low potential side as the lower arm element, as appropriate. The switching elements in this embodiment are MOSFETs, but may also be IGBTs, bipolar transistors, etc.

ドライバ回路51、52は、電源501に接続されている。電源501とドライバ回路51との間には、電源リレー551、逆接保護リレー556、チョークコイル562およびコンデンサ566が設けられている。チョークコイル561およびコンデンサ566は、フィルタ回路を構成する。電源501とドライバ回路52との間には、電源リレー552、逆接保護リレー557、チョークコイル562およびコンデンサ567が設けられている。チョークコイル562およびコンデンサ567は、フィルタ回路を構成する。ドライバ回路53、54は、電源502に接続されている。ドライバ回路53、54、および、電源502とドライバ回路53、54との間に設けられる電源リレー、逆接保護リレー、フィルタ回路の回路構成は、ドライバ回路51、52、電源リレー551、552等と同様であるので説明を省略する。 The driver circuits 51 and 52 are connected to the power supply 501. Between the power supply 501 and the driver circuit 51, a power supply relay 551, a reverse connection protection relay 556, a choke coil 562, and a capacitor 566 are provided. The choke coil 561 and the capacitor 566 form a filter circuit. Between the power supply 501 and the driver circuit 52, a power supply relay 552, a reverse connection protection relay 557, a choke coil 562, and a capacitor 567 are provided. The choke coil 562 and the capacitor 567 form a filter circuit. The driver circuits 53 and 54 are connected to the power supply 502. The circuit configurations of the driver circuits 53 and 54, and the power supply relay, reverse connection protection relay, and filter circuit provided between the power supply 502 and the driver circuits 53 and 54 are similar to those of the driver circuits 51 and 52, the power supply relays 551 and 552, etc., so a description thereof will be omitted.

図2に戻り、プリドライバIC61~64は、ドライバ回路51~54に対応して設けられている。プリドライバIC61、62はマイコン21とデジタル通信可能に設けられており、プリドライバIC63、64はマイコン23とデジタル通信可能に設けられている。マイコン21、23は、プリドライバIC61~64のそれぞれに対し、モータ11の3相の駆動指令を1組のデジタル信号として送信する。 Returning to FIG. 2, pre-driver ICs 61-64 are provided corresponding to driver circuits 51-54. Pre-driver ICs 61 and 62 are provided to be capable of digital communication with microcomputer 21, and pre-driver ICs 63 and 64 are provided to be capable of digital communication with microcomputer 23. Microcomputers 21 and 23 transmit three-phase drive commands for motor 11 to each of pre-driver ICs 61-64 as a set of digital signals.

詳細には、プリドライバIC61は演算コア211と通信可能に接続され、プリドライバIC62は演算コア212と通信可能に接続され、プリドライバIC63は演算コア231と通信可能に接続され、プリドライバIC64は演算コア232と通信可能に接続される。また、プリドライバIC61~64と演算コア211、212、231、232とを接続する通信線は、系統間接続線25で接続されている。 In detail, the pre-driver IC 61 is communicatively connected to the calculation core 211, the pre-driver IC 62 is communicatively connected to the calculation core 212, the pre-driver IC 63 is communicatively connected to the calculation core 231, and the pre-driver IC 64 is communicatively connected to the calculation core 232. In addition, the communication lines connecting the pre-driver ICs 61 to 64 and the calculation cores 211, 212, 231, and 232 are connected by the system connection line 25.

マイコン-プリドライバ間の通信をデジタル化し、系統間接続線25を設けることで、例えば1つの演算コアに異常が生じた場合であっても、他の正常な演算コアから全てのプリドライバIC61~64への指令を継続可能である。なお、系統間接続線25は、コアとプリドライバICとを接続する4つの接続線が同一電位となるように接続されることを意味している。したがって、仮に例えば図2中に矢印midで示す箇所で断線したとしても、演算コア1A、1Bとプリドライバ2A、2Bとで信号授受を行うことは可能である。 By digitizing the communication between the microcomputer and the pre-drivers and providing the system connection lines 25, even if an abnormality occurs in one of the calculation cores, commands can continue to be sent from the other normal calculation cores to all of the pre-driver ICs 61 to 64. The system connection lines 25 mean that the four connection lines connecting the cores and the pre-driver ICs are connected to the same potential. Therefore, even if a line is broken at the point indicated by the arrow mid in Figure 2, it is still possible to send and receive signals between the calculation cores 1A, 1B and the pre-drivers 2A, 2B.

系統間接続線25には、後述するアイソレータ28が設けられる(図2中では不図示)。アイソレータ28は、系統間接続線25のいずれかの箇所に設けられていればよい。また、必要な部品にアイソレータ機能を付与することでも同様の効果を得ることができる。 An isolator 28 (not shown in FIG. 2 ), which will be described later, is provided on the inter-system connection line 25. The isolator 28 may be provided at any location on the inter-system connection line 25. The same effect can also be achieved by providing an isolator function to a necessary component.

ポジションセンサ66~69は、モータ11の回転を検出する。ポジションセンサ66~69は、それぞれ演算コア211、212、231、232と接続される。ポジションセンサ66~69とマイコン21、23とを接続する通信線は、系統間接続線256で接続されている。電源IC31、33とマイコン21、23とを接続する通信線が系統間接続線257で接続され、通信部36、38とマイコン21、23とを接続する通信線が系統間接続線258で接続されている。なお、系統間接続線256~258は省略してもよい。 The position sensors 66-69 detect the rotation of the motor 11. The position sensors 66-69 are connected to the calculation cores 211, 212, 231, 232, respectively. The communication lines connecting the position sensors 66-69 and the microcomputers 21, 23 are connected by the inter-system connection line 256. The communication lines connecting the power supply ICs 31, 33 and the microcomputers 21, 23 are connected by the inter-system connection line 257, and the communication lines connecting the communication units 36, 38 and the microcomputers 21, 23 are connected by the inter-system connection line 258. Note that the inter-system connection lines 256-258 may be omitted.

プリドライバICを図4に基づいて説明する。ここでは、代表としてプリドライバIC61を例に説明する。図4に示すように、プリドライバIC61には、ドライバ回路51を構成するスイッチング素子にゲート信号を送信する3相プリドライバ回路611が含まれる。また、プリドライバIC61には、電流検出回路612、温度検出回路613、異常検出部614、および、リレードライバ回路621等が含まれる。 The pre-driver IC will be described with reference to FIG. 4. Here, the pre-driver IC 61 will be described as a representative example. As shown in FIG. 4, the pre-driver IC 61 includes a three-phase pre-driver circuit 611 that transmits gate signals to the switching elements that make up the driver circuit 51. The pre-driver IC 61 also includes a current detection circuit 612, a temperature detection circuit 613, an abnormality detection unit 614, and a relay driver circuit 621.

プリドライバ回路611は、マイコン21からの駆動指令に基づき、駆動信号としてのゲート信号をスイッチング素子511~516に出力する。電流検出回路612は、電流検出素子517~519の検出値に基づき、モータ電流を検出する。本実施形態の電流検出素子517~519は、電流センスMOSであって、後述するローサイドチップ713に内蔵されている。電流センスMOSは、ハイサイドチップ712に内蔵されていてもよいし、上下アーム素子とは別のチップであってもよい。 The pre-driver circuit 611 outputs a gate signal as a drive signal to the switching elements 511 to 516 based on a drive command from the microcontroller 21. The current detection circuit 612 detects the motor current based on the detection values of the current detection elements 517 to 519. In this embodiment, the current detection elements 517 to 519 are current sense MOSs, and are built into the low-side chip 713, which will be described later. The current sense MOSs may be built into the high-side chip 712, or may be a chip separate from the upper and lower arm elements.

また、図5に示すように、電流検出素子531は、各相のアームに設けられるシャント抵抗であってもよい。図5の例では、下アーム素子の低電位側にシャント抵抗が設けられているが、上アーム素子の高電位側に設けてもよい。さらにまた図6に示すように、電流検出素子532は、上下アーム素子の接続点とモータ巻線との間に設けられるホール素子であってもよい。図5および図6では、電流検出素子531、532が後述するドライバ部品701内に設けられるものとして記載しているが、ドライバ部品701の外部に設けてもよい。なお図6では、モータリレー131の記載を省略した。 As shown in FIG. 5, the current detection element 531 may be a shunt resistor provided in the arm of each phase. In the example of FIG. 5, the shunt resistor is provided on the low potential side of the lower arm element, but it may be provided on the high potential side of the upper arm element. Furthermore, as shown in FIG. 6, the current detection element 532 may be a Hall element provided between the connection point of the upper and lower arm elements and the motor winding. In FIG. 5 and FIG. 6, the current detection elements 531, 532 are described as being provided in the driver component 701 described later, but they may be provided outside the driver component 701. Note that the motor relay 131 is omitted in FIG. 6.

図4に戻り、温度検出回路613は、図示しない温度検出素子の検出値に基づき、ドライバ回路50、および、プリドライバIC60自身の温度を検出する。異常検出部614は、ドライバ回路50を構成する素子のゲート-ソース間の電位差やドレイン-ソース間の電位差、および、マイコン21からの駆動指令に基づき、ドライバ回路50の異常を監視する。例えば、異常検出部614は、電位差に基づき、短絡や端子オープン等の異常を監視する。また、異常検出部614は、温度情報に基づく過熱異常や、プリドライバIC61自身の異常を監視する。 Returning to FIG. 4, the temperature detection circuit 613 detects the temperatures of the driver circuit 50 and the pre-driver IC 60 itself based on the detection value of a temperature detection element (not shown). The abnormality detection unit 614 monitors abnormalities in the driver circuit 50 based on the gate-source potential difference and drain-source potential difference of the elements that make up the driver circuit 50, and on drive commands from the microcontroller 21. For example, the abnormality detection unit 614 monitors abnormalities such as short circuits and open terminals based on the potential difference. The abnormality detection unit 614 also monitors overheating abnormalities based on temperature information and abnormalities in the pre-driver IC 61 itself.

リレードライバ回路621は、マイコン21からの駆動指令に基づき、電源リレー551、逆接保護リレー556およびモータリレー131に駆動信号としてのゲート信号を出力する。 Based on a drive command from the microcontroller 21, the relay driver circuit 621 outputs a gate signal as a drive signal to the power supply relay 551, the reverse connection protection relay 556, and the motor relay 131.

プリドライバIC61は、電流検出値、温度情報および異常情報をマイコン21に送信する。プリドライバIC61からマイコン21への情報送信は、デジタル通信であってもよいし、アナログ通信であってもよい。 The pre-driver IC 61 transmits the current detection value, temperature information, and abnormality information to the microcontroller 21. Information transmission from the pre-driver IC 61 to the microcontroller 21 may be digital communication or analog communication.

本実施形態では、対応して設けられているドライバ回路51~54と、プリドライバIC61~64とが1つのドライバ部品701~704として同一パッケージ内に設けられている。図7および図8では、ドライバ回路51およびプリドライバIC61を有するドライバ部品701を例示した。図7では部品内部の説明のため封止部749を省略し、図8では封止部749のハッチングを省略した。 In this embodiment, the corresponding driver circuits 51-54 and pre-driver ICs 61-64 are provided in the same package as a single driver component 701-704. Figures 7 and 8 show an example of a driver component 701 having a driver circuit 51 and a pre-driver IC 61. In Figure 7, the sealing portion 749 is omitted in order to explain the inside of the component, and in Figure 8, the hatching of the sealing portion 749 is omitted.

図7および図8に示すように、ドライバ部品701は、制御チップ711、ハイサイドチップ712、ローサイドチップ713、中間クリップ715、グランドクリップ716、および、リードフレーム72等を有し、封止部749で封止されている。封止部749は、平面視略矩形に形成され、外縁に沿って端子が形成されている。端子配置や形状は問わず、ノンリードタイプであってもよいし、封止部749の外側に突出して形成されていてもよい。また、ドライバ部品701に、感温ダイオード等の温度検出素子が設けられている。温度検出素子は、電流検出素子517~519と同様、ハイサイドチップ712またはローサイドチップ713に内蔵されていてもよい。 As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the driver component 701 has a control chip 711, a high-side chip 712, a low-side chip 713, an intermediate clip 715, a ground clip 716, a lead frame 72, etc., and is sealed with a sealing portion 749. The sealing portion 749 is formed in a generally rectangular shape in a plan view, and terminals are formed along the outer edge. The terminal arrangement and shape are not important, and the terminals may be of a non-lead type, or may be formed to protrude outside the sealing portion 749. In addition, the driver component 701 is provided with a temperature detection element such as a temperature sensing diode. The temperature detection element may be built into the high-side chip 712 or the low-side chip 713, similar to the current detection elements 517 to 519.

リードフレーム72には、制御ランド721、パワーランド722、出力ランド723およびグランドランド724が含まれる。リードフレーム72の裏面側は、封止部749から露出しており、基板75の配線パターンとはんだ接合等により電気的に接続されている。なお、全てのランドが基板75と裏面接続されていなくてもよい。以下、制御ランド721側の領域をIC領域Ric、パワーランド722側の領域を駆動素子領域Rdとする。また、ドライバ部品701において、パワーランド722側(図7の紙面上側)の端部を素子側端部、制御ランド721側(図7の紙面下側)の端部をIC側端部とする。 The lead frame 72 includes a control land 721, a power land 722, an output land 723, and a ground land 724. The back side of the lead frame 72 is exposed from the sealing portion 749, and is electrically connected to the wiring pattern of the substrate 75 by soldering or the like. It is not necessary for all lands to be connected to the substrate 75 on the back side. Hereinafter, the region on the control land 721 side is referred to as the IC region Ric, and the region on the power land 722 side is referred to as the driving element region Rd. In addition, in the driver component 701, the end on the power land 722 side (upper side of the paper in FIG. 7) is referred to as the element side end, and the end on the control land 721 side (lower side of the paper in FIG. 7) is referred to as the IC side end.

制御チップ711は、プリドライバIC61を構成しており、制御ランド721に配置されている。本実施形態では、制御チップ711が実装されている制御ランド721はグランド電位であるが、制御チップ711の裏面側が絶縁されているものを用いる場合、制御ランド721の電位は、電源電位等、グランド電位以外の電位であってもよい。 The control chip 711 constitutes the pre-driver IC 61 and is disposed on the control land 721. In this embodiment, the control land 721 on which the control chip 711 is mounted is at ground potential, but if a control chip 711 with an insulated back side is used, the potential of the control land 721 may be a potential other than ground potential, such as a power supply potential.

制御領域Rcに設けられる端子である制御端子は、マイコン21、電源IC31および別のプリドライバIC62~64等と接続される。制御端子には、クロック信号端子、PWM周波数同期端子、および、サンプルホールド端子等が含まれる。また、マイコン21とプリドライバIC61間の通信が、例えばSPI通信である場合、チップセレクト端子、MISO端子、MOSI端子等が含まれる。 The control terminals, which are terminals provided in the control region Rc, are connected to the microcontroller 21, the power supply IC 31, and the other pre-driver ICs 62 to 64. The control terminals include a clock signal terminal, a PWM frequency synchronization terminal, and a sample-and-hold terminal. In addition, if the communication between the microcontroller 21 and the pre-driver IC 61 is, for example, SPI communication, the control terminals include a chip select terminal, a MISO terminal, a MOSI terminal, etc.

3つのハイサイドチップ712にはそれぞれ各相の上アーム素子が内蔵されており、3つのローサイドチップ713にはそれぞれ各相の下アーム素子が内蔵されている。また、ローサイドチップ713には、電流検出素子517~519が内蔵されている。 The three high-side chips 712 each have an upper arm element for each phase built in, and the three low-side chips 713 each have a lower arm element for each phase built in. The low-side chip 713 also has current detection elements 517 to 519 built in.

3つのハイサイドチップ712は、電源電位であるパワーランド722に配置されている、ハイサイドチップ712は、ゲート電極が制御チップ711側を向き、制御チップ711の長辺に沿うように横並びに配列されている。ハイサイドチップ712は、ソース電極が上側を向き、裏側に設けられるドレイン電極がパワーランド722と接続される。ハイサイドチップ712の上側には、ハイサイドチップ712側から、中間クリップ715、ローサイドチップ713、グランドクリップ716の順に積層され、スタック構造となっている。 The three high-side chips 712 are arranged on a power land 722, which is at the power supply potential. The high-side chips 712 are arranged side by side with their gate electrodes facing the control chip 711 along the long side of the control chip 711. The source electrodes of the high-side chips 712 face upward, and the drain electrodes provided on the back side are connected to the power land 722. On the upper side of the high-side chip 712, the intermediate clip 715, low-side chip 713, and ground clip 716 are layered in this order from the high-side chip 712 side, forming a stack structure.

中間クリップ715は、例えば銅等で形成される導電性の金属プレートであって、3つのハイサイドチップ712ごとに設けられている。中間クリップ715は、下面側にてハイサイドチップ712のソース電極と接続され、上側面にてローサイドチップ713のドレイン電極と接続されている。中間クリップ715は、ハイサイドチップ712の制御チップ711側にて信号線718を接続可能な程度、ずらして配置されている。中間クリップ715の制御チップ711と反対側の端部は、下側に折り曲げられて出力ランド723と接続される。出力ランド723は、モータ端子と接続され、基板配線等を経由してモータ巻線121の各相と接続される。 The intermediate clip 715 is a conductive metal plate made of, for example, copper, and is provided for each of the three high-side chips 712. The lower surface of the intermediate clip 715 is connected to the source electrode of the high-side chip 712, and the upper surface is connected to the drain electrode of the low-side chip 713. The intermediate clip 715 is shifted to an extent that the signal line 718 can be connected to the control chip 711 side of the high-side chip 712. The end of the intermediate clip 715 opposite the control chip 711 is bent downward and connected to the output land 723. The output land 723 is connected to the motor terminal and is connected to each phase of the motor winding 121 via the board wiring or the like.

ハイサイドチップ712が隣り合う方向を幅方向(図中、「第1方向」)とすると、中間クリップ715は、幅方向において、隣り合うフレームと絶縁を確保可能な程度に離間し、かつ、ハイサイドチップ712より幅広に形成されている。中間クリップ715の面積は、ハイサイドチップ712より大きく形成されている。中間クリップ715の面積を可及的大きく形成することで、放熱効率を高める。 If the direction in which the high-side chips 712 are adjacent is defined as the width direction (the "first direction" in the figure), the intermediate clip 715 is spaced apart from adjacent frames in the width direction to an extent that insulation can be ensured, and is formed wider than the high-side chip 712. The area of the intermediate clip 715 is formed to be larger than the high-side chip 712. By forming the area of the intermediate clip 715 as large as possible, heat dissipation efficiency is improved.

グランドクリップ716は、例えば銅等で形成される導電性プレートであって、3つのローサイドチップ713に跨って設けられている。グランドクリップ716は、ローサイドチップ713の制御チップ711側にて信号線718を接続可能な程度、ずらして配置されている。グランドクリップ716は、幅方向の一方側にて、下側に折り曲げられ、グランドランド724と接続される。本実施形態では、グランドクリップ716は、封止部749内に設けられているが、天面側は封止部749から露出していてもよい。 The ground clip 716 is a conductive plate made of, for example, copper, and is provided across the three low-side chips 713. The ground clip 716 is offset to an extent that the signal line 718 can be connected on the control chip 711 side of the low-side chip 713. The ground clip 716 is bent downward on one side in the width direction and connected to the ground land 724. In this embodiment, the ground clip 716 is provided within the sealing portion 749, but the top surface side may be exposed from the sealing portion 749.

ハイサイドチップ712およびローサイドチップ713は、信号線718で制御チップ711と接続されている。本実施形態では、ハイサイドチップ712およびローサイドチップ713は積層されているが、ずらして階段状にスタックし、上側に設けられる部品と重ならない非重複領域を確保しているため、非重複領域にて、信号線718を接続可能である。信号線718の制御チップ711側の接続端は、制御チップ711の一辺に集約されている。信号線718には、ゲート駆動用、電流検出用および温度検出用のものが含まれる。これにより、ドライバ部品701の内部にて、大電流が通電される駆動素子領域Rdと、IC領域Ricとを領域分けすることができる。 The high-side chip 712 and the low-side chip 713 are connected to the control chip 711 by signal lines 718. In this embodiment, the high-side chip 712 and the low-side chip 713 are stacked, but are offset and stacked in a staircase pattern to ensure a non-overlapping area that does not overlap with the components provided above, so that the signal lines 718 can be connected in the non-overlapping area. The connection ends of the signal lines 718 on the control chip 711 side are concentrated on one side of the control chip 711. The signal lines 718 include lines for gate drive, current detection, and temperature detection. This makes it possible to separate the inside of the driver component 701 into a drive element region Rd through which a large current flows and an IC region Ric.

基板75における部品配置を図9~図11に示す。図9および図11は、基板75のモータ11側の面を示しており、図10は、基板75のモータ11と反対側の面を示している。なお、図11は、基板75におけるドライバ部品701~704とモータ巻線121~124の配置を模式的に示しており、制御チップ711、ハイサイドチップ712およびローサイドチップ713について、対応するプリドライバIC61~64およびドライバ回路51~54を括弧書きで付番した。図42等も同様である。 The component layout on the board 75 is shown in Figures 9 to 11. Figures 9 and 11 show the side of the board 75 facing the motor 11, and Figure 10 shows the side of the board 75 opposite the motor 11. Note that Figure 11 shows a schematic layout of the driver components 701 to 704 and motor windings 121 to 124 on the board 75, with the corresponding pre-driver ICs 61 to 64 and driver circuits 51 to 54 numbered in parentheses for the control chip 711, high-side chip 712, and low-side chip 713. The same is true for Figure 42 etc.

図9および図11に示すように、ドライバ部品701~704は、基板75に実装されている。4つのドライバ部品701~704は、基板75のモータ11側の面に設けられている。4つのドライバ部品701~704は、同心円上に、概ね等間隔で配置されている。また、ドライバ部品701、702と、ドライバ部品703、704とは、基板区画線D1を挟んで線対称に配置されている。基板区画線D1は、供給電源が異なる領域を分ける区画線である。 As shown in Figures 9 and 11, the driver components 701 to 704 are mounted on a board 75. The four driver components 701 to 704 are provided on the surface of the board 75 facing the motor 11. The four driver components 701 to 704 are arranged on concentric circles at roughly equal intervals. Furthermore, the driver components 701 and 702 and the driver components 703 and 704 are arranged symmetrically with respect to the board partition line D1. The board partition line D1 is a partition line that separates areas with different power supplies.

ドライバ部品701~704は、素子側の端部が径方向外側を向くように配置されている。モータ巻線121~124は、ドライバ部品701~704の径方向外側にて、基板75と接続される。すなわち、径方向内側から、制御チップ711、ハイサイドチップ712およびローサイドチップ713、および、モータ線接続部の順に配列されている。モータ巻線121~124の取出線は、ドライバ部品701~704内のスイッチング素子の相配列と対応するように、ドライバ部品701~704の素子側端部と略平行に配列される。なお、図11に示した相配列は一例であって、異なっていてもよい。図9~図11では、モータ巻線の取出線が接続される巻線接続箇所をモータ巻線121~124として付番した。パワー端子および信号端子についても同様とする。 The driver components 701-704 are arranged so that the ends on the element side face radially outward. The motor windings 121-124 are connected to the substrate 75 on the radially outer side of the driver components 701-704. That is, from the radially inner side, the control chip 711, the high-side chip 712, the low-side chip 713, and the motor line connection part are arranged in that order. The take-out wires of the motor windings 121-124 are arranged approximately parallel to the element side ends of the driver components 701-704 so as to correspond to the phase arrangement of the switching elements in the driver components 701-704. Note that the phase arrangement shown in FIG. 11 is an example, and may be different. In FIGS. 9-11, the winding connection points to which the take-out wires of the motor windings are connected are numbered as the motor windings 121-124. The same applies to the power terminals and signal terminals.

基板75のモータ11側の面には、モータ11の図示しないシャフトの端部に設けられるマグネットと対向する位置に、回転検出部65が実装されている。本実施形態では、回転検出部65は、基板75の中央に実装されている。回転検出部65には、ポジションセンサ66~69が含まれている。 A rotation detector 65 is mounted on the surface of the substrate 75 facing the motor 11, at a position opposite a magnet provided at the end of the shaft (not shown) of the motor 11. In this embodiment, the rotation detector 65 is mounted in the center of the substrate 75. The rotation detector 65 includes position sensors 66 to 69.

パワー端子761、763は、基板75の外縁側であって、基板区画線D1と直交する基板中心線D2を跨ぐ領域に接続されている。パワー端子761、763には、電源端子およびグランド端子が含まれる。パワー端子761には電源501からの電力が供給され、パワー端子763には電源502からの電力が供給される。基板75には、基板中心線D2上であって、回転検出部65とパワー端子761、763との間には、電源IC31、33が実装される。電源IC31、33は、パワー端子761、763およびマイコン21、23と接続しやすい箇所であればよく、基板中心線D2上以外の箇所に配置してもよい。また、基板75の外縁側であって、基板区画線D1を跨ぐ領域には、信号端子77が接続される。 The power terminals 761, 763 are connected to the outer edge of the board 75 in an area that straddles the board center line D2, which is perpendicular to the board partition line D1. The power terminals 761, 763 include a power terminal and a ground terminal. The power terminal 761 is supplied with power from the power source 501, and the power terminal 763 is supplied with power from the power source 502. The power supply ICs 31, 33 are mounted on the board 75 on the board center line D2 between the rotation detection unit 65 and the power terminals 761, 763. The power supply ICs 31, 33 may be located anywhere other than on the board center line D2 as long as they are easily connected to the power terminals 761, 763 and the microcomputers 21, 23. A signal terminal 77 is connected to the outer edge of the board 75 in an area that straddles the board partition line D1.

図10に示すように、モータ11と反対側の面には、基板区画線D1上であって、基板中心線D2を挟んで両側にマイコン21、23が実装されている。マイコン21はパワー端子761から電力が供給され、マイコン23はパワー端子763から電力が供給されるように配線パターンが形成される。マイコン21、23は、通信可能に接続されており、マイコン21、23の接続箇所には、アイソレータ28が実装されている。本実施形態では、アイソレータ28は、基板中心に設けられている。また、モータ11と反対側の面には、フィルタ回路を構成するコンデンサやコイル等の部品が実装されている。 As shown in FIG. 10, on the surface opposite the motor 11, microcomputers 21 and 23 are mounted on both sides of the board center line D2 on the board partition line D1. A wiring pattern is formed so that power is supplied to the microcomputer 21 from a power terminal 761, and power is supplied to the microcomputer 23 from a power terminal 763. The microcomputers 21 and 23 are connected so that they can communicate with each other, and an isolator 28 is mounted at the connection point between the microcomputers 21 and 23. In this embodiment, the isolator 28 is provided at the center of the board. In addition, components such as capacitors and coils that constitute a filter circuit are mounted on the surface opposite the motor 11.

本実施形態では、駆動装置10は、電動パワーステアリング装置5に適用されている。電動パワーステアリング装置5に限らず、例えば主機モータやブレーキモータに駆動装置10が適用される場合、一部の部品に故障が生じた場合であっても安全性が確保できるよう、各種部品を冗長化する場合がある。 In this embodiment, the drive unit 10 is applied to an electric power steering device 5. When the drive unit 10 is applied to a main motor or a brake motor, not limited to the electric power steering device 5, various components may be made redundant to ensure safety even if some components fail.

図12~図15では、マイコンと部品との通信構成を概念的に示している。図12に概念的に示すように、通信線C1、C2で通信可能に接続されたマイコン(または演算コア)M1、M2と部品P1、P2との組み合わせを制御系統とすると、1系統目の制御系統であるマイコンM1または部品P1にて故障が発生した場合、2系統目の制御系統であるマイコンM2および部品P2にて、50%の機能残存での動作を継続可能である。ここで、2系統目の制御系統のいずれかの箇所で故障が発生した場合、制御を継続することができない。 Figures 12 to 15 conceptually show the communication configuration between the microcontrollers and components. As conceptually shown in Figure 12, if a combination of microcontrollers (or computing cores) M1, M2 and components P1, P2 communicatively connected by communication lines C1, C2 is considered to be a control system, if a failure occurs in the microcontroller M1 or component P1, which is the first control system, the microcontroller M2 and component P2, which are the second control system, can continue to operate with 50% of the functionality remaining. Here, if a failure occurs anywhere in the second control system, control cannot continue.

図13に示すように、更なる冗長化とし、例えば制御系統を3系統化した場合、1故障目では66%の機能残存での動作継続が可能であり、1故障、2制御系統での動作継続中に更なる故障が生じた場合であっても、残った制御1系統にて33%の機能残存での動作継続が可能である。ただし、制御系統数を増やすと部品点数が増大する。 As shown in Figure 13, if further redundancy is achieved by, for example, increasing the number of control systems to three, in the event of a first failure, operation can continue with 66% of the functionality remaining. Even if a further failure occurs while operation is continuing with one failure and two control systems, operation can continue with 33% of the functionality remaining with the remaining one control system. However, increasing the number of control systems increases the number of parts.

ここで、図14(a)および図14(b)に示すように、マイコンM1、M2がマイコン21、23、部品P1、P2がドライバ部品701、703に対応するものとする。ドライバ部品701、703には、ドライバ回路51、53を制御するプリドライバIC61、63が含まれており、マイコン21、23から送信される指令に応じ、ドライバ回路51、53を駆動する駆動信号を出力する。また、ドライバ部品701、703からは、電流検出値、ドライバ出力、異常情報および温度情報等がマイコン21、23側に送信される。 As shown in Fig. 14(a) and Fig. 14(b), microcomputers M1 and M2 correspond to microcomputers 21 and 23, and components P1 and P2 correspond to driver components 701 and 703. Driver components 701 and 703 include pre-driver ICs 61 and 63 that control driver circuits 51 and 53, and output drive signals that drive driver circuits 51 and 53 in response to commands sent from microcomputers 21 and 23. In addition, driver components 701 and 703 send current detection values, driver outputs, abnormality information, temperature information, and the like to microcomputers 21 and 23.

図14(a)に示すように、ドライバ部品701、703がデジタル通信可能である場合、1系統目の通信線C1と2系統目の通信線C2をと系統間接続線25で接続することで、例えば、マイコン21で故障が生じた場合、マイコン23からドライバ部品701、703を指令する。これにより、制御を継続することができる。また、2故障目がドライバ部品701、703のいずれかであれば、正常なマイコンとドライバ部品とで制御を継続可能である。これにより、制御2系統であっても、故障時の動作継続可能性を高めることができる。また、図14(b)に示すように、ドライバ部品701、703間を系統間接続線25で接続するようにしてもよい。 As shown in FIG. 14(a), when the driver components 701 and 703 are capable of digital communication, the first communication line C1 and the second communication line C2 are connected by the inter-system connection line 25. For example, if a failure occurs in the microcomputer 21, the microcomputer 23 issues a command to the driver components 701 and 703. This allows control to continue. Also, if the second failure occurs in either the driver component 701 or 703, control can be continued with a normal microcomputer and driver component. This increases the possibility of continued operation in the event of a failure, even with two control systems. Also, as shown in FIG. 14(b), the driver components 701 and 703 may be connected by the inter-system connection line 25.

マイコン21、23と部品701、703との通信は、例えばSPI通信であるが、PSI5、SENT、CAN、イーサネット、Flexray等、SPI以外の通信方式でもよいし、無線通信でもよい。また、図14等では、1本の通信線を記載しているが、通信方式等に応じ、通信線数や端子数は任意に設定可能である。 The communication between the microcontrollers 21, 23 and the components 701, 703 is, for example, SPI communication, but it may be a communication method other than SPI, such as PSI5, SENT, CAN, Ethernet, or Flexray, or it may be wireless communication. Also, in FIG. 14 etc., one communication line is shown, but the number of communication lines and the number of terminals can be set arbitrarily depending on the communication method etc.

図14のように、通信線C1、C2を系統間接続線25で接続した場合、通信線が電源やグランドと接続して電圧固着すると、接続されている全てのマイコンおよび部品が動作できなくなる故障モードがある。また、マイコンM1、M2を異なる電源に接続した場合において、一方の制御系統の故障により、正常系統に高電圧が印加されたり、大電流が流れ込んだりすることで故障する虞がある。 As shown in Figure 14, when communication lines C1 and C2 are connected by inter-system connection line 25, if the communication lines are connected to a power supply or ground and the voltage is fixed, there is a failure mode in which all connected microcomputers and components cannot operate. Also, when microcomputers M1 and M2 are connected to different power supplies, a failure in one control system may cause a high voltage to be applied to the normal system or a large current to flow in, resulting in a failure.

そこで、図15に示すように、同時故障を発生させたくない箇所に系統分離部品としてのアイソレータ28を設ける。なお、図2等ではアイソレータ28の記載を省略した。図15の例では、系統間接続線25にアイソレータ28を設けているが、例えばマイコンM1、M2や部品P1、P2の内部に設けてもよい。系統間を分離するための構成として、電位差を保持しつつ情報伝達可能であればよく、系統分離部品は、アイソレータに替えて、例えば抵抗等の受動阻止やバッファ等を設けてもよい。また、通信を無線通信とすることで、共連れ故障が生じないようにしてもよい。 As a result, as shown in FIG. 15, an isolator 28 is provided as a system separation component in a location where simultaneous failures are undesirable. Note that the illustration of the isolator 28 has been omitted from FIG. 2 and other figures. In the example of FIG. 15, the isolator 28 is provided in the inter-system connection line 25, but it may also be provided, for example, inside the microcontrollers M1 and M2 or the components P1 and P2. Any configuration that can transmit information while maintaining a potential difference is sufficient for separating the systems, and the system separation component may be provided with a passive blocking component such as a resistor or a buffer instead of an isolator. Also, simultaneous failures may be prevented by using wireless communication for communication.

通信構成の具体例を図16および図17に示す。図16および図17では、簡単化のため、各マイコンの2つのコアの信号線を纏めて記載し、系統間接続線は省略した。図16に示すように、マイコン21、23は、それぞれ対応して設けられるドライバ部品701~704に対し、共通のクロック信号SCLK、MOSI信号を送信可能であり、ドライバ部品701、703に対してチップセレクト信号CS_A、ドライバ部品702、704に対してチップセレクト信号CS_Bを送信可能である。それぞれのドライバ部品701~704からは、対応して設けられるマイコン21、23に、MISO信号を送信可能である。 Specific examples of communication configurations are shown in Figures 16 and 17. For simplicity, in Figures 16 and 17, the signal lines of the two cores of each microcontroller are shown together, and the inter-system connection lines are omitted. As shown in Figure 16, microcontrollers 21 and 23 can transmit a common clock signal SCLK and a MOSI signal to corresponding driver components 701 to 704, and can transmit a chip select signal CS_A to driver components 701 and 703, and a chip select signal CS_B to driver components 702 and 704. Each of driver components 701 to 704 can transmit a MISO signal to the corresponding microcontrollers 21 and 23.

マイコン21、23は、マイコン間通信可能に設けられており、4つのドライバ部品701~704に対し、PWM同期、デューティ更新タイミングの同期およびサンプルホールドタイミングの同期を行う。マイコン21、23は、MISO信号により、PWM反映値と電流検出値でPWM更新確認を行う。また、ドライバ部品701~704からドライバ出力をマイコン21、23に返すように構成することで、PMW更新確認を行ってもよい。ドライバ出力をマイコン21、23側に戻さない場合、ドライバ出力を戻すための端子および配線は省略可能である。 The microcontrollers 21 and 23 are provided to enable inter-microcontroller communication, and perform PWM synchronization, duty update timing synchronization, and sample-and-hold timing synchronization for the four driver components 701-704. The microcontrollers 21 and 23 use the MISO signal to check the PWM update using the PWM reflected value and current detection value. In addition, PWM update check may be performed by configuring the driver components 701-704 to return the driver output to the microcontrollers 21 and 23. If the driver output is not returned to the microcontrollers 21 and 23, the terminals and wiring for returning the driver output can be omitted.

図17に示すように、マイコン21、ドライバ部品701およびドライバ部品702は、通信線を環状に接続する、所謂「デイジーチェーン接続」としてもよい。同様に、マイコン23、ドライバ部品703およびドライバ部品704は、デイジーチェーン接続としてもよい。 As shown in FIG. 17, the microcontroller 21, the driver component 701, and the driver component 702 may be connected in a so-called "daisy chain" configuration, in which the communication lines are connected in a circular fashion. Similarly, the microcontroller 23, the driver component 703, and the driver component 704 may be connected in a daisy chain.

具体的には、マイコン21、23からの信号をドライバ部品701、703に送信し、当該信号をドライバ部品701、703からドライバ部品702、704に送信する。そして、ドライバ部品702、704から、マイコン21、23にMISO信号を送信する、といった具合である。この場合、チップセレクト信号およびサンプルホールドを共通にしてもよい。これにより、端子数および配線数を低減可能である。 Specifically, signals from the microcontrollers 21 and 23 are sent to driver components 701 and 703, and the signals are then sent from the driver components 701 and 703 to the driver components 702 and 704. The driver components 702 and 704 then send MISO signals to the microcontrollers 21 and 23, and so on. In this case, the chip select signal and sample and hold may be shared. This makes it possible to reduce the number of terminals and wiring.

なお、本実施形態では、各制御系統の通信線が系統間接続線25で接続されているため、通信線上でデータが混在しないよう、マイコン21、23では、他のマイコンからの通信が始まったら自身は指令を出さないようにしたり、或いは、ドライバ部品701、703側からの返答から所定時間経過後に指令を出力したりする。また、マイコン21、23側からの指令には、チップセレクトやID付与等により、指令先を特定するようにしてもよい。 In this embodiment, since the communication lines of each control system are connected by the system connection lines 25, in order to prevent data from being mixed on the communication lines, the microcontrollers 21 and 23 do not issue commands when communication from another microcontroller begins, or output commands a predetermined time after a response from the driver components 701 and 703. In addition, the destination of commands from the microcontrollers 21 and 23 may be specified by chip select, ID assignment, etc.

図18は、データ送受信の例を説明する。本実施形態では、マイコン21、23から、IDと指令を出力することで、駆動する部品を指定する。例えば、IDにより駆動する部品を指定し、MOSIにて電流指令値やオンデューティを部品側に送信する。ID方式では、駆動したい部品をIDで指定するが、複数部品を同時に指令するIDを設定することも可能である。これにより、例えば複数部品の電流検出のタイミングを揃えることができる。駆動する部品の指定は、チップセレクト方式であってもよい。 Figure 18 explains an example of data transmission and reception. In this embodiment, the microcontrollers 21 and 23 output an ID and a command to specify the part to be driven. For example, the part to be driven is specified by the ID, and a current command value and on-duty are transmitted to the part side by MOSI. In the ID method, the part to be driven is specified by the ID, but it is also possible to set an ID that commands multiple parts simultaneously. This makes it possible, for example, to align the timing of current detection for multiple parts. The part to be driven may be specified by the chip select method.

ドライバ部品701、703は、電流値やステータス情報をマイコン21、23に送信する。ドライバ部品701、703側からのデータ送信は、MISOにて行われるため、マイコン21、23側からの指令送信中も情報送信可能であるが、異なるドライバ部品からのデータ送信タイミングが重ならないよう、例えばドライバ部品701からの送信が完了したらドライバ部品703からの送信を開始するように設定する。また、例えばID順に送信するように設定することでデータ調停を行ってもよい。 The driver components 701 and 703 transmit current values and status information to the microcontrollers 21 and 23. Data transmission from the driver components 701 and 703 is performed by MISO, so information can be transmitted even while commands are being transmitted from the microcontrollers 21 and 23. However, to prevent data transmission timing from different driver components from overlapping, the driver components are set to start transmission from the driver component 703 when transmission from the driver component 701 is completed, for example. Data arbitration can also be performed by setting transmission to be in ID order, for example.

図19および図20は、モータ巻線の配置を模式的に示しており、3相の配線を1本の線で記載している。集中巻きモータでは、ステータに複数の巻線があり、複数の巻線を接続することで3本の入力端子を持った3相モータが形成される。巻線の接続の仕方により、1組の3相巻線を構成することも可能であるし、複数組の3相巻線を構成することも可能である。図19は、2組の3相巻線を構成する場合の例であって、180°対向する巻線同士を接続する場合、複数巻線の接続に係る配線や配線を担うバスバーの構成が複雑になる傾向にある。 Figures 19 and 20 show schematic layouts of motor windings, with three-phase wiring depicted as a single line. In a concentrated winding motor, the stator has multiple windings, which are connected to form a three-phase motor with three input terminals. Depending on how the windings are connected, it is possible to configure one set of three-phase windings, or multiple sets of three-phase windings. Figure 19 shows an example of configuring two sets of three-phase windings; when connecting windings that are 180° opposed to each other, the wiring for connecting the multiple windings and the configuration of the busbars that carry the wiring tend to become complicated.

本実施形態では、2電源、4つのモータ巻線の構成となっている。図20に示すように、例えば、14極18スロット、10極12スロット、または、8極12スロットのステータを用いた集中巻きモータにて4組の3相巻線を構成する場合、対向配置される巻線同士の接続が不要になるため、配線を簡素化することができる。 In this embodiment, there are two power sources and four motor windings. As shown in FIG. 20, for example, when configuring four sets of three-phase windings in a concentrated winding motor using a 14-pole, 18-slot, 10-pole, 12-slot, or 8-pole, 12-slot stator, the wiring can be simplified because there is no need to connect the windings arranged opposite each other.

本実施形態では、基板75は、モータ11の軸方向の一方側に設けられており、各電源に対応する構成が、基板区画線D1により区画される領域に集約して配置されている(図1、図9~図11参照)。また、4組のモータ巻線121~124を2つの電源501、502および2つのマイコン21、23に割り当てる。4組のモータ巻線121~124でモータ11を駆動する場合、180°対向する巻線組を同位相で駆動することが多い。同位相で駆動される巻線組を同電源に割り当てる場合、配線を纏める部材の複雑になることでの大型化、基板75での配線がクロス配置になることでのレイアウト性の悪化や、配線ショートによる共通原因故障が生じる虞がある。 In this embodiment, the board 75 is provided on one side of the motor 11 in the axial direction, and the components corresponding to each power source are concentrated and arranged in an area defined by the board partition line D1 (see Figures 1, 9 to 11). In addition, the four motor windings 121-124 are assigned to the two power sources 501, 502 and the two microcomputers 21, 23. When the motor 11 is driven by the four motor windings 121-124, the winding sets that are 180° opposed to each other are often driven in the same phase. When the winding sets driven in the same phase are assigned to the same power source, there is a risk that the components that bundle the wiring will become complicated and thus the size will increase, the wiring on the board 75 will be crossed, which will deteriorate the layout, and a common cause failure will occur due to a wiring short.

そこで、ステータにて隣り合って配置される駆動位相の異なる巻線を、1つの電源系統に割り当てる。具体的には、電源501から巻線121、122に電力が供給され、電源502から巻線123、124に電力が供給されるように構成している。本実施形態では、系統間接続線25を設けているので、1つのコアで、他の電源に割り当てられている巻線への指令も出力することができる。したがって、ステータにて隣り合って配置され駆動位相が異なる2つの巻線を同一電源に割り当てて配置しても、同位相で駆動するドライバを同一コアからの指令で動作させることができる。 Therefore, windings with different drive phases that are arranged next to each other on the stator are assigned to one power supply system. Specifically, power is supplied from power supply 501 to windings 121 and 122, and power is supplied from power supply 502 to windings 123 and 124. In this embodiment, since an inter-system connection line 25 is provided, one core can also output commands to windings assigned to other power supplies. Therefore, even if two windings with different drive phases that are arranged next to each other on the stator are assigned to the same power supply, drivers that drive in the same phase can be operated by commands from the same core.

また、同一電源に割り当てられている巻線の通電位相が異なることで、モータ駆動時に引き込み電流が最大となるタイミングがずれる。これにより、同電源に同位相で駆動されるドライバ回路が割り当てられている場合と比較し、ドライバ回路での消費電力を平滑化でき、例えば平滑コンデンサを小型化可能である。また、同一電源系統に割り当てられる部品の基板片側への集約、レイアウト性の向上および配線ショートによる共通原因故障発生低減を実現可能である。図20では、同位相通電される巻線121、123を白抜き、巻線121、123とは異なる位相で同位相通電される巻線122、124を梨地で示した。 In addition, because the windings assigned to the same power source have different energization phases, the timing at which the current draw reaches its maximum when the motor is driven shifts. This makes it possible to smooth out the power consumption in the driver circuit, and for example to reduce the size of the smoothing capacitor, compared to when driver circuits driven in the same phase are assigned to the same power source. It is also possible to consolidate components assigned to the same power source system on one side of the board, improve layout, and reduce the occurrence of common cause failures due to wiring shorts. In Figure 20, windings 121 and 123 that are energized in the same phase are shown in white, and windings 122 and 124 that are energized in the same phase but in a different phase from windings 121 and 123 are shown in matte finish.

演算コア211、212、231、232とプリドライバIC61~64との通信を図21に基づいて説明する。通信の説明において、簡略化のため、演算コア211を「コア1A」、演算コア212を「コア1B」、演算コア231を「コア2A」、演算コア232を「コア2B」、プリドライバIC61を「プリドライバ1A」、プリドライバIC62を「プリドライバ1B」、プリドライバIC63を「プリドライバ2A」、プリドライバIC64を「プリドライバ2B」とする。 The communication between the calculation cores 211, 212, 231, 232 and the pre-driver ICs 61 to 64 will be explained with reference to FIG. 21. For the sake of simplicity in explaining the communication, the calculation core 211 will be referred to as "core 1A", the calculation core 212 as "core 1B", the calculation core 231 as "core 2A", the calculation core 232 as "core 2B", the pre-driver IC 61 as "pre-driver 1A", the pre-driver IC 62 as "pre-driver 1B", the pre-driver IC 63 as "pre-driver 2A", and the pre-driver IC 64 as "pre-driver 2B".

本実施形態では、プリドライバ1A、2Aに対応して設けられる巻線121、123が対向してステータに巻回され、同位相で通電される。プリドライバ1B、2Bに対応して設けられる巻線122、124が対向してステータに巻回され、同位相で通電される。巻線121、123の通電位相と、巻線122、124の通電位相とは、異なっている。なお、巻線121~124に通電される電流の振幅は等しいものとする。 In this embodiment, windings 121, 123 provided for pre-drivers 1A, 2A are wound around the stator in opposing directions and are energized in the same phase. Windings 122, 124 provided for pre-drivers 1B, 2B are wound around the stator in opposing directions and are energized in the same phase. The energization phase of windings 121, 123 is different from the energization phase of windings 122, 124. The amplitude of the currents energized in windings 121 to 124 is assumed to be equal.

図21に示すように、同一位相で駆動するプリドライバ1A、2Aには、コア1A、2Aがデューティ指令値および各種駆動許可信号等の指令信号を送信する。プリドライバ1A、2Aは、コア1A、2Aに電流検出値やステータス情報(例えばドライバ出力、異常情報および温度情報等)を送信する。また、同一位相で駆動するプリドライバ1B、2Bには、コア1B、2Bがデューティ指令値および各種駆動許可信号等の指令信号を送信する。プリドライバ1B、2Bは、コア1B、2Bに電流検出値やステータス情報を送信する。 As shown in FIG. 21, cores 1A and 2A transmit command signals such as duty command values and various drive permission signals to pre-drivers 1A and 2A, which are driven in the same phase. Pre-drivers 1A and 2A transmit current detection values and status information (e.g., driver output, abnormality information, temperature information, etc.) to cores 1A and 2A. Cores 1B and 2B transmit command signals such as duty command values and various drive permission signals to pre-drivers 1B and 2B, which are driven in the same phase. Pre-drivers 1B and 2B transmit current detection values and status information to cores 1B and 2B.

本実施形態では、コア1A、2Aは、プリドライバ1A、2Aに対して駆動指令を送信し、プリドライバ1B、2Bに対して駆動指令を送信していない。ここで、プリドライバ1B、2Bから、駆動指令を受けていないコア1A、2Aに対しても電流検出値やステータス情報を送信するように構成してもよい。同様に、プリドライバ1A、2Aから、駆動指令を受けていないコア1B、2Bに対しても電流検出値やステータス情報を送信するように構成してもよい。これにより、それぞれのコアにおいて、駆動装置10全体の制御状態を把握可能である。 In this embodiment, cores 1A and 2A send drive commands to predrivers 1A and 2A, but do not send drive commands to predrivers 1B and 2B. Here, the predrivers 1B and 2B may be configured to send current detection values and status information to cores 1A and 2A that have not received a drive command. Similarly, the predrivers 1A and 2A may be configured to send current detection values and status information to cores 1B and 2B that have not received a drive command. This allows each core to grasp the control state of the entire drive device 10.

コア1A、2Aは、プリドライバ1A、2Aに対し、交互に指令を送信する。同様に、コア1B、2Bは、プリドライバ1B、2Bに対し、交互に指令を送信する。これにより、各コアの演算負荷を低減可能である。 Cores 1A and 2A alternately send commands to pre-drivers 1A and 2A. Similarly, cores 1B and 2B alternately send commands to pre-drivers 1B and 2B. This makes it possible to reduce the computational load of each core.

図22に示すように、1つのコアが故障した場合、正常時と処理を変更しなくても、更新周期が延びるものの、致命的な影響が生じることなく、制御が継続される。具体的には、例えばコア2Aが故障した場合、Aグループにおいて、コア2Aの指令での更新タイミングでの情報が更新されず、更新周期が延びる。この場合、コア2Aでの更新タイミングでは、前回指令値が保持される。コア2Aでの更新タイミングにおいて、過去データからの推定値を用いることで、故障の影響を低減可能である。 As shown in FIG. 22, when one core fails, even if the processing is not changed from normal, the update period is extended, but control continues without any fatal impact. Specifically, for example, when core 2A fails, information in group A is not updated at the update timing commanded by core 2A, and the update period is extended. In this case, the previous command value is held at the update timing of core 2A. By using an estimated value from past data at the update timing of core 2A, the impact of the failure can be reduced.

故障したコア2Aでの指令更新タイミングにおいて、コア2Aに替えて正常であるコア1Aから指令を送信するようにしてもよい。これにより、更新周期も含めて性能低下を防ぐことができる。また、コア2Aの指令を用いていないプリドライバ1B、2Bは、コア2Aの故障の影響を受けることなく制御を継続可能である。 When the command update timing of the failed core 2A occurs, the command may be sent from the normal core 1A instead of the core 2A. This makes it possible to prevent a decrease in performance, including the update cycle. Also, the pre-drivers 1B and 2B that do not use the command from the core 2A can continue to control without being affected by the failure of the core 2A.

図23に示すように、同位相で駆動するAグループとBグループとで系統間接続線25を分けてもよい。図23では、Aグループの系統間接続線を「25A」、Bグループの系統間接続線を「25B」とした。位相ごとに通信線を分けることで、通信線の情報量を抑制することができる。また、通信線での共通故障モードを回避できるので、一方の通信線に異常が生じた場合であっても、制御を継続可能である。 As shown in FIG. 23, the system connection line 25 may be divided between group A and group B, which are driven in the same phase. In FIG. 23, the system connection line for group A is "25A", and the system connection line for group B is "25B". By dividing the communication lines by phase, the amount of information on the communication lines can be reduced. In addition, common failure modes in the communication lines can be avoided, so control can continue even if an abnormality occurs in one of the communication lines.

次に、電源リレーおよび逆接保護リレーの駆動について説明する。図24に示すように、本実施形態では、電源リレー551~554および逆接保護リレー556~559は、ドライバ回路51~54ごとに設けられおり、正常時、対応するドライバ回路51~54のリレードライバ回路621~624から、個別の指令を受けて駆動される。図24では、逆接保護リレーおよび逆接保護リレーを纏めて「電源/逆接リレー」と記載し、マイコン内の演算コアの記載を省略した。また、図24では、図23のようにAグループとBグループとで系統間接続線を分けているものとして記載したが、図2のように系統間接続線を纏めてもよい。 Next, the driving of the power supply relay and reverse connection protection relay will be described. As shown in FIG. 24, in this embodiment, the power supply relays 551-554 and reverse connection protection relays 556-559 are provided for each driver circuit 51-54, and are driven in normal operation by receiving individual commands from the relay driver circuits 621-624 of the corresponding driver circuits 51-54. In FIG. 24, the reverse connection protection relay and reverse connection protection relay are collectively described as "power supply/reverse connection relay", and the description of the calculation core in the microcomputer is omitted. Also, in FIG. 24, the system connection lines are described as being separate for group A and group B as in FIG. 23, but the system connection lines may be collectively described as in FIG. 2.

プリドライバIC61、電源リレー551または逆接保護リレー556に異常が生じた場合、プリドライバIC61側でプルダウン(オフ側)となる構成とし、他のプリドライバIC62~64による駆動は行わない。他のプリドライバIC、電源リレー、逆接保護リレーまたはモータリレー(図24中では不図示)に異常が生じた場合も同様である。 If an abnormality occurs in the pre-driver IC 61, the power supply relay 551, or the reverse connection protection relay 556, the pre-driver IC 61 is configured to be pulled down (off), and the other pre-driver ICs 62 to 64 are not driven. The same applies if an abnormality occurs in the other pre-driver ICs, the power supply relay, the reverse connection protection relay, or the motor relay (not shown in FIG. 24).

また、マイコン21に異常が生じた場合、マイコン23からプリドライバIC61、62内のリレードライバ回路621、622に指令することで、電源リレー551、552および逆接保護リレー556、557を駆動する。同様に、マイコン23に異常が生じた場合、マイコン21からプリドライバIC63、64内のリレードライバ回路623、624に指令することで、電源リレー553、554および逆接保護リレー558、559を駆動する。これにより、一方のマイコンに異常が生じた場合であっても、他方のマイコンからの指令でリレー駆動することでモータ11の駆動を継続することができる。 In addition, if an abnormality occurs in the microcomputer 21, the microcomputer 23 issues a command to the relay driver circuits 621, 622 in the pre-driver ICs 61, 62 to drive the power relays 551, 552 and the reverse connection protection relays 556, 557. Similarly, if an abnormality occurs in the microcomputer 23, the microcomputer 21 issues a command to the relay driver circuits 623, 624 in the pre-driver ICs 63, 64 to drive the power relays 553, 554 and the reverse connection protection relays 558, 559. As a result, even if an abnormality occurs in one microcomputer, the motor 11 can continue to be driven by driving the relays in response to a command from the other microcomputer.

次に、マイコン内の冗長構成について図25に基づいて説明する。ここでは、マイコン21を例に説明する。マイコン21は、演算コア211、212、電源コントロール部213、および、クロックコントロール部217等を有する。 Next, the redundant configuration within the microcomputer will be described with reference to FIG. 25. Here, the microcomputer 21 will be used as an example. The microcomputer 21 has arithmetic cores 211 and 212, a power supply control unit 213, and a clock control unit 217.

電源コントロール部213は、電源監視部214を有する。電源コントロール部213は、複数の電源回路PM1~PM3と接続される。電源回路PM1、PM2は、電源IC31に対応しており、電源回路PM3は電源IC33に対応している。電源IC31は、例えばコア電源電圧出力(例えば約1.2[V])、および、コア電源電圧とは異なる電源出力(例えば5[V])を有しており、コア電源が電源回路PM1、5V電源が電源回路PM2に対応する。電源回路PM1、PM2は、同一の電源IC31に対応しているが、電源IC31の内部にて異なる電圧を生成するものであって、「異なる電源ソース」と捉えることができる。すなわち本実施形態の電源コントロール部213は、3つの異なる電源ソースからの電力が供給される冗長構成になっている、といえる。 The power supply control unit 213 has a power supply monitoring unit 214. The power supply control unit 213 is connected to a plurality of power supply circuits PM1 to PM3. The power supply circuits PM1 and PM2 correspond to the power supply IC 31, and the power supply circuit PM3 corresponds to the power supply IC 33. The power supply IC 31 has, for example, a core power supply voltage output (for example, about 1.2 [V]) and a power supply output different from the core power supply voltage (for example, 5 [V]), and the core power supply corresponds to the power supply circuit PM1, and the 5V power supply corresponds to the power supply circuit PM2. The power supply circuits PM1 and PM2 correspond to the same power supply IC 31, but generate different voltages inside the power supply IC 31, and can be considered as "different power supply sources". In other words, the power supply control unit 213 of this embodiment can be said to have a redundant configuration in which power is supplied from three different power supply sources.

電源回路PM1は、そのままの電圧で電源コントロール部213に入力されて演算コア211、212にて用いられる。電源回路PM2からの電力は、内蔵降圧回路215で降圧されて電源コントロール部213に入力されてコア演算に用いられる。電源回路PM3からの電力は、マイコン外部の降圧回路216で降圧されて電源コントロール部213に入力される。なお、電源回路PM2は、例えば電源IC33等、電源IC31とは別途の電源から電力供給されるものであってもよいし、マイコン外部の降圧回路で降圧するように構成してもよい。電源監視部214は、各電源回路から供給される電圧を監視する。 The power supply circuit PM1 is input to the power supply control unit 213 at its original voltage and used by the arithmetic cores 211 and 212. The power from the power supply circuit PM2 is stepped down by the built-in step-down circuit 215 and input to the power supply control unit 213 for use in the core arithmetic. The power from the power supply circuit PM3 is stepped down by a step-down circuit 216 outside the microcomputer and input to the power supply control unit 213. The power supply circuit PM2 may be supplied with power from a power source separate from the power supply IC 31, such as the power supply IC 33, or may be configured to step down the voltage using a step-down circuit outside the microcomputer. The power supply monitoring unit 214 monitors the voltage supplied from each power supply circuit.

クロックコントロール部217は、クロック監視部218を有する。クロックコントロール部217は、発振子41からのクロックを、位相同期回路(PLL)411を経由してクロック信号を取得する。また、クロックコントロール部217は、内蔵クロック回路415および外部クロック回路からクロック信号を取得する。本実施形態では、外部クロック回路は他系統のマイコン23であって、マイコン23からクロック信号を取得する。なお、外部クロック回路は、他系統マイコンに限らず、別途に設けられたクロック回路であってもよい。 The clock control unit 217 has a clock monitoring unit 218. The clock control unit 217 obtains a clock signal from the oscillator 41 via a phase-locked loop (PLL) 411. The clock control unit 217 also obtains clock signals from an internal clock circuit 415 and an external clock circuit. In this embodiment, the external clock circuit is the microcomputer 23 of another system, and obtains a clock signal from the microcomputer 23. Note that the external clock circuit is not limited to the microcomputer of another system, and may be a separately provided clock circuit.

すなわち本実施形態のクロックコントロール部217は、3つの異なるクロックソースからクロックが供給される冗長構成になっている、といえる。以下、発振子41から位相同期回路411を経由して取得されたクロック信号を「PLLクロック」、内蔵クロック回路219から取得されたクロック信号を「内蔵クロック」、外部クロック回路から取得されたクロック信号を「外部クロック」とする。 In other words, the clock control unit 217 of this embodiment has a redundant configuration in which clocks are supplied from three different clock sources. Hereinafter, the clock signal obtained from the oscillator 41 via the phase-locked loop circuit 411 will be referred to as the "PLL clock", the clock signal obtained from the built-in clock circuit 219 as the "built-in clock", and the clock signal obtained from the external clock circuit as the "external clock".

本実施形態のクロック監視処理を図26のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、マイコン21での処理として説明するが、マイコン23でも同様の処理が行われる。なお、マイコン21、23における各処理は、ROM等の実体的なメモリ装置(すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体)に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。以下、ステップS101等の「ステップ」を省略し、単に記号「S」と記す。 The clock monitoring process of this embodiment will be described based on the flowchart in Figure 26. Here, the process will be described as being performed by the microcomputer 21, but similar processes are performed by the microcomputer 23. Note that each process in the microcomputers 21 and 23 may be software processing in which a program pre-stored in a physical memory device such as a ROM (i.e., a readable non-transitory tangible recording medium) is executed by the CPU, or may be hardware processing by a dedicated electronic circuit. Hereinafter, the "step" in step S101 and other steps will be omitted and simply referred to as the symbol "S".

S101では、クロック監視部218は、PLLクロックと内蔵クロックとが一致するか否か判断する。なお、誤差程度のズレは許容され、一致していると判定する。他の一致判定についても同様である。PLLクロックと内蔵クロックとが一致していると判断された場合(S101:YES)、S104へ移行する、PLLクロックと内蔵クロックとが一致していないと判断された場合(S101:NO)、S102へ移行する。 In S101, the clock monitoring unit 218 judges whether the PLL clock and the built-in clock match. Note that a deviation of the order of error is tolerated and it is judged that they match. The same applies to other match judgments. If it is judged that the PLL clock and the built-in clock match (S101: YES), the process proceeds to S104. If it is judged that the PLL clock and the built-in clock do not match (S101: NO), the process proceeds to S102.

S102では、クロック監視部218は、内蔵クロックと外部クロックとが一致するか否か判断する。内蔵クロックと外部クロックとが一致すると判断された場合(S102:YES)、S105へ移行する。内蔵クロックと外部クロックとが一致しないと判断された場合(S102:NO)、S103へ移行する。 In S102, the clock monitoring unit 218 determines whether the built-in clock and the external clock match. If it is determined that the built-in clock and the external clock match (S102: YES), the process proceeds to S105. If it is determined that the built-in clock and the external clock do not match (S102: NO), the process proceeds to S103.

S103では、クロック監視部218は、PLLクロックと外部クロックとが一致するか否か判断する。PLLクロックと外部クロックとが一致すると判断された場合(S103:YES)、S104へ移行する。PLLクロックと外部クロックとが一致しないと判断された場合(S103:NO)、S106へ移行する。 In S103, the clock monitoring unit 218 determines whether the PLL clock and the external clock match. If it is determined that the PLL clock and the external clock match (S103: YES), the process proceeds to S104. If it is determined that the PLL clock and the external clock do not match (S103: NO), the process proceeds to S106.

PLLクロックが内蔵クロックまたは外部クロックと一致した場合に移行するS104では、クロックコントロール部217は、PLLクロックを用いて演算コア211、212を動作させる。 In S104, which is reached when the PLL clock matches the built-in clock or the external clock, the clock control unit 217 operates the arithmetic cores 211 and 212 using the PLL clock.

PLLクロックと内蔵クロックとが一致せず、かつ、内蔵クロックと外部クロックとが一致した場合に移行するS105では、クロックコントロール部217は、内蔵クロックを用いて演算コア211、212を動作させる。すなわち、正常時はPLLクロックを用いるが、PLLクロック異常時にはバックアップクロックとして内蔵クロックに切り替える。このとき、切替後のクロックを他の制御系統のマイコンに出力し、他系統マイコンにて受け取ったクロックを同期して演算を行う。また、内蔵クロックと外部クロックとの比較による異常監視を継続する。 In S105, which is reached when the PLL clock and the built-in clock do not match, and the built-in clock and the external clock match, the clock control unit 217 operates the calculation cores 211 and 212 using the built-in clock. That is, the PLL clock is used normally, but when the PLL clock is abnormal, it switches to the built-in clock as a backup clock. At this time, the clock after switching is output to the microcomputer of the other control system, and the clock received by the microcomputer of the other system is synchronized to perform calculations. In addition, abnormality monitoring by comparing the built-in clock with the external clock continues.

PLLクロック、内蔵クロックおよび外部クロックがいずれも一致しなかった場合に移行するS106では、クロックコントロール部217は、演算コア211、212の演算を停止させ、クロック異常を外部ICに通知する。 In S106, which is reached when the PLL clock, the built-in clock, and the external clock do not match, the clock control unit 217 stops the calculations of the calculation cores 211 and 212 and notifies the external IC of the clock abnormality.

電源監視処理を図27のフローチャートに基づいて説明する。S201では、電源監視部214は、電源回路PM1から供給されるコア電源電圧が正常か否か判断する。電源回路PM1からのコア電源電圧が正常であると判断された場合(S201:YES)、S202へ移行し、電源回路PM1からのコア電源電圧で演算コア211、212を動作させる。電源回路PM1からのコア電源が正常でないと判断された場合(S201:NO)、S203へ移行し、コア演算に用いる電源を、電源回路PM1から、電源回路PM2または電源回路PM3に切り替える。ここでは、バックアップ電源ソースとして電源回路PM2に切り替える場合を例に説明する。電源回路PM3に切り替える場合については、電源回路PM2を電源回路PM3に読み替えればよいので、説明を省略する。 The power supply monitoring process will be described based on the flowchart in FIG. 27. In S201, the power supply monitoring unit 214 determines whether the core power supply voltage supplied from the power supply circuit PM1 is normal. If it is determined that the core power supply voltage from the power supply circuit PM1 is normal (S201: YES), the process proceeds to S202, and the arithmetic cores 211 and 212 are operated by the core power supply voltage from the power supply circuit PM1. If it is determined that the core power supply from the power supply circuit PM1 is not normal (S201: NO), the process proceeds to S203, and the power supply used for the core arithmetic is switched from the power supply circuit PM1 to the power supply circuit PM2 or the power supply circuit PM3. Here, the case where the backup power source is switched to the power supply circuit PM2 will be described as an example. In the case where the power supply circuit PM3 is switched to, the power supply circuit PM2 can be read as the power supply circuit PM3, so the description will be omitted.

S204では、電源監視部214は、電源回路PM2から降圧回路を経由して供給されるコア電源電圧が正常か否か判断する。電源回路PM2由来のコア電源電圧が正常であると判断された場合(S204:YES)、S205へ移行し、電源回路PM2由来のコア電源電圧で演算コア211、212を動作させる。電源回路PM2由来のコア電源電圧が異常でないと判断された場合(S204:NO)、S206へ移行し、演算コア211、212の演算を停止させ、コア電源電圧異常を外部ICに通知する。これにより、電源回路PM1のコア電源異常が生じた場合であっても、電源回路PM2、PM3をバックアップコア電源として用いることで、演算コア211、212の動作を継続可能である。 In S204, the power supply monitor 214 determines whether the core power supply voltage supplied from the power supply circuit PM2 via the step-down circuit is normal. If it is determined that the core power supply voltage from the power supply circuit PM2 is normal (S204: YES), the process proceeds to S205, where the processor cores 211 and 212 are operated with the core power supply voltage from the power supply circuit PM2. If it is determined that the core power supply voltage from the power supply circuit PM2 is not abnormal (S204: NO), the process proceeds to S206, where the processor cores 211 and 212 stop operating and the external IC is notified of the core power supply voltage abnormality. As a result, even if a core power supply abnormality occurs in the power supply circuit PM1, the processor cores 211 and 212 can continue to operate by using the power supply circuits PM2 and PM3 as backup core power supplies.

以上説明したように、ECU15は、マイコン21、23と、電源ソースと、クロックソースと、を備える。マイコン21、23は、制御演算を行う演算コア211、212、231、232を有する。電源ソースは、主に電源IC31、33であって、マイコン21、23に電源を供給する。クロックソースは、主に発振子41、43および内蔵クロック回路415であって、演算コア211、212、231、232にクロックを供給する。 As described above, the ECU 15 includes the microcomputers 21 and 23, a power source, and a clock source. The microcomputers 21 and 23 have calculation cores 211, 212, 231, and 232 that perform control calculations. The power source is mainly the power supply ICs 31 and 33, which supply power to the microcomputers 21 and 23. The clock source is mainly the oscillators 41 and 43 and the built-in clock circuit 415, which supply clocks to the calculation cores 211, 212, 231, and 232.

演算コア211、212、231、232、電源ソース、および、クロックソースの少なくとも1つは、3以上の冗長構成となっており、3以上に冗長化されている箇所にて異常が生じた場合、異常箇所を特定し、正常である2以上を用いて異常監視および動作を継続する。3以上に冗長化することで、一部に異常が生じた場合であっても、2以上の構成が正常であれば、異常監視および動作を継続することができる。 At least one of the computing cores 211, 212, 231, 232, power source, and clock source has a three or more redundant configuration, and if an abnormality occurs in a location that is made redundant to three or more, the abnormal location is identified and abnormality monitoring and operation are continued using two or more normal sources. By making it redundant to three or more, even if an abnormality occurs in a part, abnormality monitoring and operation can be continued as long as two or more configurations are normal.

マイコン21は、3つ以上の異なるクロックソースからのクロックを取得可能であって、クロック異常を監視可能なクロックコントロール部217を有する。クロックコントロール部217は、正常時に用いているクロックソースからのクロックが異常となった場合、バックアップクロックに切り替えて動作を継続し、異常監視を行う。 The microcomputer 21 has a clock control unit 217 that can obtain clocks from three or more different clock sources and monitors clock abnormalities. If an abnormality occurs in the clock from the clock source used normally, the clock control unit 217 switches to a backup clock to continue operation and monitors for abnormalities.

詳細には、マイコン21において、発振子41、内蔵クロック回路415、および、他のマイコンであるマイコン23が「3つの異なるクロックソース」であって、正常時、発振子41から位相同期回路411を経由して取得されたPLL信号を用い、PLL信号が異常となった場合、内蔵クロックをバックアップクロックとして用いて動作を継続し、内蔵クロックと外部クロックとの相互比較により異常監視を継続する。これにより、一部のクロックが異常になった場合であっても、適切に動作と異常監視を継続することができる。 In detail, in the microcomputer 21, the oscillator 41, the built-in clock circuit 415, and the other microcomputer, the microcomputer 23, are the "three different clock sources." Under normal circumstances, the PLL signal obtained from the oscillator 41 via the phase-locked loop circuit 411 is used, and if the PLL signal becomes abnormal, the built-in clock is used as a backup clock to continue operation, and abnormality monitoring continues by mutually comparing the built-in clock with the external clock. This makes it possible to continue operation and abnormality monitoring appropriately even if some of the clocks become abnormal.

マイコン21、23は、複数であって、クロック異常によりバックアップクロックでの制御を行う制御部とクロック異常制御部、正常である制御部を正常制御部とする。ここではクロック異常制御部をマイコン21、正常制御部をマイコン23とする。マイコン21、23は、演算に用いるクロックを一方から他方へ送信し、バックアップクロックと同期して演算コアでの演算を行う。本実施形態では、異常側のマイコン21からバックアップクロックを正常側のマイコン23へ出力し、マイコン23では、マイコン21から受け取ったバックアップクロックを同期して演算コアでの演算を行う。また、正常側のマイコン23から異常側のマイコン21へ正常クロックを送り、マイコン21にて同期するようにしてもよい。これにより、一部のマイコンにてクロック異常が生じた場合であっても、複数のマイコンを同期させて制御を継続することができる。 There are multiple microcomputers 21 and 23, and a control unit that performs control using a backup clock due to a clock abnormality and a clock abnormality control unit, and a normal control unit that is normal. Here, the clock abnormality control unit is the microcomputer 21, and the normal control unit is the microcomputer 23. The microcomputers 21 and 23 transmit the clock used for calculation from one to the other, and perform calculations in the calculation core in synchronization with the backup clock. In this embodiment, the abnormal side microcomputer 21 outputs the backup clock to the normal side microcomputer 23, and the microcomputer 23 synchronizes the backup clock received from the microcomputer 21 and performs calculations in the calculation core. In addition, a normal clock may be sent from the normal side microcomputer 23 to the abnormal side microcomputer 21, and synchronization may be performed by the microcomputer 21. As a result, even if a clock abnormality occurs in some of the microcomputers, multiple microcomputers can be synchronized and control can be continued.

マイコン21は、少なくとも3つの電源ソースから電力が入力される電源コントロール部213を有し、正常時に用いている電源ソースが異常になった場合、バックアップ電源ソースからの電力を用いて演算コアの動作を継続する。本実施形態では、電源回路PM1~PM3が「3つの異なる電源ソース」であって、正常時には電源回路PM1を電源ソースとして用い、電源回路PM1が異常になった場合、電源回路PM1以外の電源回路である電源回路PM2を用いてコア演算を継続する。これにより、電源ソース異常時においても、適切に動作を継続することができる。 The microcomputer 21 has a power supply control unit 213 to which power is input from at least three power sources, and if the power source used normally becomes abnormal, the operation of the calculation core is continued using power from the backup power source. In this embodiment, the power supply circuits PM1 to PM3 are "three different power supply sources", and under normal circumstances, the power supply circuit PM1 is used as the power source, and if the power supply circuit PM1 becomes abnormal, the core calculation is continued using the power supply circuit PM2, which is a power supply circuit other than the power supply circuit PM1. This allows proper operation to continue even when a power source abnormality occurs.

演算コア211、212、231、232は、複数のコアで同一の演算を行うことで異常監視するロックステップ機能を有する。これにより、演算コア211、212、231、232の異常を適切に検出することができる。 The computing cores 211, 212, 231, and 232 have a lockstep function that monitors for abnormalities by performing the same calculations across multiple cores. This allows for appropriate detection of abnormalities in the computing cores 211, 212, 231, and 232.

(第2実施形態、第3実施形態)
第2実施形態を図28に示す。図28は、第1実施形態の図24に対応する図であって、電源リレーおよび逆接保護リレーが上記実施形態と異なっている。本実施形態では、電源リレー551、553および逆接保護リレー556、558は、電源ごとに設けられている。電源リレー551および逆接保護リレー556はドライバ回路51、52に共用されており、電源リレー553および逆接保護リレー558はドライバ回路53、54に共用されている。
(Second and third embodiments)
The second embodiment is shown in Fig. 28. Fig. 28 corresponds to Fig. 24 of the first embodiment, and the power supply relay and the reverse connection protection relay are different from those of the above embodiment. In this embodiment, the power supply relays 551, 553 and the reverse connection protection relays 556, 558 are provided for each power supply. The power supply relay 551 and the reverse connection protection relay 556 are shared by the driver circuits 51, 52, and the power supply relay 553 and the reverse connection protection relay 558 are shared by the driver circuits 53, 54.

リレードライバ回路621、622は、調停回路571を介して電源リレー551および逆接保護リレー556を駆動する。リレードライバ回路623、624は、調停回路573を介して電源リレー553および逆接保護リレー558を駆動する。調停回路571、573を設けることで、リレー個数を低減することができる。 The relay driver circuits 621 and 622 drive the power supply relay 551 and the reverse connection protection relay 556 via the arbitration circuit 571. The relay driver circuits 623 and 624 drive the power supply relay 553 and the reverse connection protection relay 558 via the arbitration circuit 573. By providing the arbitration circuits 571 and 573, the number of relays can be reduced.

調停回路571は、正常時には、リレードライバ回路621、622から同じ指令を受け、整合を取って電源リレー551および逆接保護リレー556を駆動する。調停回路571は、リレードライバ回路621、622の一方が異常である場合、リレードライバ回路621、622から受け取る信号が異なるため、正常に動作している側の信号を優先して電源リレー551および逆接保護リレー556を駆動する。 When the arbitration circuit 571 is normal, it receives the same command from the relay driver circuits 621 and 622, and drives the power supply relay 551 and the reverse connection protection relay 556 by matching them. If one of the relay driver circuits 621 and 622 is abnormal, the arbitration circuit 571 receives different signals from the relay driver circuits 621 and 622, so it prioritizes the signal from the normally operating side to drive the power supply relay 551 and the reverse connection protection relay 556.

調停回路573は、正常時には、リレードライバ回路623、624から同じ指令を受け、整合を取って電源リレー553および逆接保護リレー558を駆動する。調停回路573は、リレードライバ回路623、624の一方が異常である場合、リレードライバ回路623、624から受け取る信号が異なるため、正常に動作している側の信号を優先して電源リレー553および逆接保護リレー558を駆動する。 When the arbitration circuit 573 is normal, it receives the same command from the relay driver circuits 623 and 624, and drives the power relay 553 and reverse connection protection relay 558 by matching them. If one of the relay driver circuits 623 and 624 is abnormal, the arbitration circuit 573 receives different signals from the relay driver circuits 623 and 624, so it prioritizes the signal from the normally operating side and drives the power relay 553 and reverse connection protection relay 558.

第3実施形態を図29に示す。本実施形態では、ドライバ回路51~54ごとに電源リレー551~554および逆接保護リレー556~559が設けられており、これに加えて調停回路571~574が設けられている。 The third embodiment is shown in Figure 29. In this embodiment, power supply relays 551-554 and reverse connection protection relays 556-559 are provided for each driver circuit 51-54, and arbitration circuits 571-574 are also provided.

調停回路571は、リレードライバ回路621、622から指令を受け取り、電源リレー551および逆接保護リレー556を駆動する。調停回路572は、リレードライバ回路621、622から指令を受け取り、電源リレー552および逆接保護リレー557を駆動する。調停回路573は、リレードライバ回路623、624から指令を受け取り、電源リレー553および逆接保護リレー558を駆動する。調停回路574は、リレードライバ回路623、624から指令を受け取り、電源リレー554および逆接保護リレー559を駆動する。調停回路571~574の動作は第2実施形態と概ね同様である。これにより、より広い故障モードでもモータ11の動作を継続可能である。また上記実施形態と同様の効果を奏する。 The arbitration circuit 571 receives commands from the relay driver circuits 621 and 622 and drives the power relay 551 and the reverse connection protection relay 556. The arbitration circuit 572 receives commands from the relay driver circuits 621 and 622 and drives the power relay 552 and the reverse connection protection relay 557. The arbitration circuit 573 receives commands from the relay driver circuits 623 and 624 and drives the power relay 553 and the reverse connection protection relay 558. The arbitration circuit 574 receives commands from the relay driver circuits 623 and 624 and drives the power relay 554 and the reverse connection protection relay 559. The operation of the arbitration circuits 571 to 574 is generally similar to that of the second embodiment. This allows the motor 11 to continue operating even in a wider range of failure modes. It also provides the same effects as the above embodiment.

(第4実施形態~第8実施形態)
第4実施形態~第8実施形態は、冗長構成のバリエーションである。冗長系の説明において、適宜、電源、車両信号入力およびトルク信号入力を纏めて「外部入力系」、電源IC、通信部および発振子を纏めて「マイコン入力系」、プリドライバICおよびドライバ回路を纏めて「ドライバ系」とする。外部入力系は、コネクタ16からの入力に対応している。また、発振子や系統間接続線は適宜省略する。図30は、第1実施形態の構成を簡略化して示したものである。なお、マイコン内のコア数に言及していない場合、当該マイコンはロックステップ付きの演算コアを1つ有するものとする。
(Fourth to Eighth Embodiments)
The fourth to eighth embodiments are variations of the redundant configuration. In the description of the redundant system, the power supply, the vehicle signal input, and the torque signal input are collectively referred to as the "external input system", the power supply IC, the communication unit, and the oscillator are collectively referred to as the "microcomputer input system", and the pre-driver IC and the driver circuit are collectively referred to as the "driver system". The external input system corresponds to the input from the connector 16. The oscillator and the inter-system connection lines are omitted as appropriate. FIG. 30 shows a simplified configuration of the first embodiment. Note that, unless the number of cores in the microcomputer is mentioned, the microcomputer is assumed to have one arithmetic core with lockstep.

図31に示すように、第4実施形態では、1つのロックステップ付き演算コアを有する4つのマイコンが設けられている。その他の構成は、第1実施形態と概ね同様である。図32に示すように、第5実施形態では、外部入力系を4つ設けており、電源、マイコン、ドライバおよびモータ巻線がすべて4系統化されている。電源、マイコンおよびドライバを4系統化することで、4系統モータとの組み合わせがしやすい。また、2電源構成にする場合も、電源2系統に分けやすい。 As shown in FIG. 31, in the fourth embodiment, four microcomputers each having one lockstep arithmetic core are provided. The other configurations are generally similar to those of the first embodiment. As shown in FIG. 32, in the fifth embodiment, four external input systems are provided, and the power supplies, microcomputers, drivers, and motor windings are all organized into four systems. By organizing the power supplies, microcomputers, and drivers into four systems, it is easy to combine them with a four-system motor. Also, when using a two-power supply configuration, it is easy to separate the power supplies into two systems.

全ての部品を3つ以上設けることで、同一部品が2つ故障しても、制御を継続できる。また、第1実施形態にて説明したように、信号線を系統間接続線で接続することで、駆動側の故障でなければ、正常時と同じ出力とすることができる。系統間接続線を設ける場合、共通原因故障を避けるため、適宜アイソレータを挿入することが好ましい。 By providing three or more of all components, control can continue even if two of the same components fail. Also, as explained in the first embodiment, by connecting the signal lines with inter-system connection lines, it is possible to provide the same output as in normal operation unless there is a failure on the drive side. When providing inter-system connection lines, it is preferable to insert an isolator as appropriate to avoid common cause failures.

また、2系統、4系統といった偶数系統に限らず、奇数系統であってもよいし、部品数が奇数のものと偶数のものとが混在していてもよい。図33に示す第6実施形態では、外部入力系、マイコン入力系、ドライバ系およびモータ巻線がいずれも3つずつ設けられている3系統構成の例である。図34に示すように、ドライバ系が3系統の場合、モータ巻線も3系統とすることで、効率よく配線することができる。 The number of systems is not limited to an even number such as two or four systems, but may be an odd number, or a mixture of odd and even numbers of components. The sixth embodiment shown in FIG. 33 is an example of a three-system configuration in which three external input systems, three microcomputer input systems, three driver systems, and three motor windings are provided. As shown in FIG. 34, when there are three driver systems, the motor windings can also be provided in three systems, allowing for efficient wiring.

一方で、部品を複数設けることで冗長化すると、部品点数の増大や大型化、演算処理負荷の増大が懸念される。その場合、比較的故障しやすい部品を3系統や4系統とし、比較的故障しにくい部品を2系統としてもよい。例えばドライバ回路が最も故障しやすい場合、図35に示す第7実施形態のように、ドライバ系を4系統、その他を2系統とする、といった具合である。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を奏する。 On the other hand, providing multiple components for redundancy raises concerns about an increase in the number of components, larger components, and increased computational load. In that case, components that are relatively prone to failure may be provided with three or four systems, and components that are relatively unlikely to fail may be provided with two systems. For example, if the driver circuit is most prone to failure, then the driver system may be provided with four systems and the rest with two systems, as in the seventh embodiment shown in Figure 35. This configuration will still produce the same effects as the above embodiments.

また、図36に示す第8実施形態ように、ECU15には、4つの電源IC31~34および4つの発振子41~44が設けられており、1つのマイコンに対して電源ICおよび発振子が複数(図36では2つ)設けられていてもよい。本実施形態では、全体として4つの演算コアが設けられており、演算コアは、それぞれ異なる電源ICを電源ソースとして用いており、それぞれ異なる発振子をクロックソースとして用いている。 Also, as in the eighth embodiment shown in FIG. 36, the ECU 15 is provided with four power supply ICs 31-34 and four oscillators 41-44, and multiple power supply ICs and oscillators (two in FIG. 36) may be provided for one microcomputer. In this embodiment, four calculation cores are provided overall, and each calculation core uses a different power supply IC as a power source and a different oscillator as a clock source.

第8実施形態では、ECU15には、それぞれ異なるクロックソースで動作する3つ以上(本実施形態では4つ)の演算コアが設けられている。また、ECU15には、それぞれ異なる電源ソースで動作する2以上(本実施形態では4つ)の演算コアが設けられている。これにより、一部のクロックソースまたは電源ソースに異常が生じた場合であっても、制御対象であるモータ11の動作を継続することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。 In the eighth embodiment, the ECU 15 is provided with three or more (four in this embodiment) arithmetic cores that operate on different clock sources. The ECU 15 is also provided with two or more (four in this embodiment) arithmetic cores that operate on different power sources. This allows the motor 11, which is the object of control, to continue operating even if an abnormality occurs in one of the clock sources or power sources. Also, the same effects as the above embodiments are achieved.

(第9実施形態)
第9実施形態を図37および図38に示す。上記実施形態では、演算コアがロックステップ付きであるものとして説明した。演算コアがロックステップ付きの場合、ロックステップコアで冗長演算を行い、演算結果を比較することで異常検出を行う。一方、演算コアがロックステップコアなしのものである場合、演算間違いの検出ができない。第7実施形態では、演算コアがロックステップコアを有していない例であって、マイコン21、23は、それぞれ3つの演算コアを有し、演算結果の多数決で異常監視を行う。
Ninth embodiment
The ninth embodiment is shown in Figures 37 and 38. In the above embodiments, the processor core is described as having lockstep. When the processor core has lockstep, redundant calculations are performed by the lockstep core, and abnormality detection is performed by comparing the calculation results. On the other hand, when the processor core does not have a lockstep core, calculation errors cannot be detected. The seventh embodiment is an example in which the processor core does not have a lockstep core, and the microcomputers 21 and 23 each have three processor cores, and abnormality monitoring is performed by majority vote of the calculation results.

図38に示すように、3つの演算コア261~263は、独立に演算可能であって、共通のクロックに基づいて同時に演算可能である。この場合、例えば瞬間的なノイズが入った場合、3つの演算コア261~263での演算が同様の影響を受ける虞がある。そこで、クロック遅延器265を用いて演算タイミングをずらすことで、演算誤りの同時発生を防ぐことができる。なお、演算結果の比較を行うコンパレータ267では同一タイミングの演算結果を比較する必要があるため、複数コア間の遅延量は揃える。コンパレータ267を用いて動的に比較することで、高速に判断を行うことができる。また、コンパレータ267での比較に替えて、一定時間データを貯めて、演算コア261~263にてまとめて比較を行うようにしてもよい。 As shown in FIG. 38, the three arithmetic cores 261 to 263 can perform calculations independently and simultaneously based on a common clock. In this case, for example, if momentary noise is introduced, the calculations in the three arithmetic cores 261 to 263 may be affected in the same way. Therefore, by shifting the calculation timing using the clock delayer 265, it is possible to prevent simultaneous occurrence of calculation errors. Note that the comparator 267, which compares the calculation results, needs to compare calculation results at the same timing, so the delay amount between multiple cores is made uniform. By dynamically comparing using the comparator 267, it is possible to make a judgment quickly. Also, instead of comparison by the comparator 267, data may be stored for a certain period of time and compared collectively by the arithmetic cores 261 to 263.

本実施形態では、マイコン21、23は、同一の演算を行う3つ以上の演算コア261~263を有し、演算結果の相互比較結果に基づき、モータ11を制御する。詳細には、多数決の理論により、正常判定された演算結果を用いてモータ11を制御する。これにより、一部の演算コアの演算結果に異常が生じた場合であっても、モータ11の制御を継続することができる。 In this embodiment, the microcomputers 21, 23 have three or more calculation cores 261-263 that perform the same calculation, and control the motor 11 based on the results of mutual comparison of the calculation results. In detail, the motor 11 is controlled using calculation results that are determined to be normal according to the theory of majority voting. This makes it possible to continue controlling the motor 11 even if an abnormality occurs in the calculation results of some of the calculation cores.

3つ以上の演算コア261~264は、異なるタイミングで同一の演算を行い、同一の演算結果を比較可能なようにタイミング調整した値を比較器であるコンパレータ267に入力することで演算結果の比較を行う。これにより、演算誤りの同時発生に対する異常検出の検出カバレッジを上げることができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。 Three or more calculation cores 261 to 264 perform the same calculation at different timings, and compare the calculation results by inputting values with timing adjusted so that the same calculation results can be compared to a comparator 267. This makes it possible to increase the detection coverage of anomaly detection for simultaneous occurrence of calculation errors. It also produces the same effects as the above embodiment.

(第10実施形態)
第10実施形態を図39~図41に示す。第10実施形態では、冗長構成での動かし方について説明する。例えば、マイコンおよびモータ巻線が4ずつ設けられている構成の場合(図32参照)、4つのマイコンを均等に駆動し、モータ巻線1組あたりの出力を25%ずつとしてもよい。
Tenth embodiment
A tenth embodiment is shown in Fig. 39 to Fig. 41. In the tenth embodiment, a method of operation in a redundant configuration will be described. For example, in a configuration in which four microcomputers and four motor windings are provided (see Fig. 32), the four microcomputers may be driven equally, and the output of each set of motor windings may be set to 25%.

また、2つのマイコンおよび2組のモータ巻線を駆動系統、残りの2つずつをバックアップ系統とし、正常時は駆動系統にて駆動することでモータ巻線1組あたりの出力を50%ずつとする。また、駆動系統に異常が生じた場合、バックアップ系統での駆動に切り替える。 In addition, two microcomputers and two sets of motor windings are used as drive systems, and the remaining two each as backup systems. Under normal circumstances, the motor is driven by the drive systems, resulting in 50% output per set of motor windings. If an abnormality occurs in the drive system, the system switches to drive by the backup systems.

図39は、マイコン21~24およびドライバ回路51~54が4つ、モータ巻線121、123が2組の例であって、マイコン21、22およびドライバ回路51、52がモータ巻線121に接続されており、マイコン23、24およびドライバ回路53、54がモータ巻線123に接続されている。ドライバ回路51とモータ巻線121との間にはモータリレー131が設けられており、ドライバ回路52とモータ巻線122との間にはモータリレー132が設けられており、ドライバ回路53とモータ巻線123との間にはモータリレー133が設けられており、ドライバ回路54とモータ巻線124との間にはモータリレー134が設けられている。モータリレー131~134には、それぞれ各相に対応する3つのスイッチング素子が含まれる。図中、モータリレーを「SW」と記載する。 Figure 39 shows an example of four microcomputers 21-24 and driver circuits 51-54, and two sets of motor windings 121, 123. The microcomputers 21, 22 and driver circuits 51, 52 are connected to the motor winding 121, and the microcomputers 23, 24 and driver circuits 53, 54 are connected to the motor winding 123. A motor relay 131 is provided between the driver circuit 51 and the motor winding 121, a motor relay 132 is provided between the driver circuit 52 and the motor winding 122, a motor relay 133 is provided between the driver circuit 53 and the motor winding 123, and a motor relay 134 is provided between the driver circuit 54 and the motor winding 124. Each of the motor relays 131-134 includes three switching elements corresponding to each phase. In the figure, the motor relay is written as "SW".

図40に示すように、正常時は、モータリレー131、133をオンにすることで、ドライバ回路51、53を用いてモータ巻線121、123への通電を行い、モータ11を駆動する。マイコン21に異常が生じた場合、モータリレー131をオフ、モータリレー132をオフからオンにすることで、ドライバ回路51に替えてドライバ回路52を用いてモータ巻線121への通電を行う。マイコン23が正常であれば、モータリレー133がオン、モータリレー134がオフの状態を継続する。 As shown in FIG. 40, under normal circumstances, motor relays 131 and 133 are turned on to energize motor windings 121 and 123 using driver circuits 51 and 53, thereby driving motor 11. If an abnormality occurs in microcontroller 21, motor relay 131 is turned off and motor relay 132 is turned on, so that driver circuit 52 is used instead of driver circuit 51 to energize motor winding 121. If microcontroller 23 is normal, motor relay 133 remains on and motor relay 134 remains off.

同様に、マイコン23に異常が生じた場合、モータリレー133をオフ、モータリレー134をオフからオンにすることで、ドライバ回路53に替えてドライバ回路54を用いてモータ巻線123への通電を行う。マイコン21が正常であれば、モータリレー131がオン、モータリレー132がオフの状態を継続する。これにより、マイコン21、23に異常が生じた場合であっても、異常発生前と同様の状態にてモータ11の駆動を継続することができる。 Similarly, if an abnormality occurs in the microcomputer 23, the motor relay 133 is turned off and the motor relay 134 is turned on instead of off, so that the driver circuit 54 is used to supply current to the motor winding 123 instead of the driver circuit 53. If the microcomputer 21 is normal, the motor relay 131 remains on and the motor relay 132 remains off. This allows the motor 11 to continue to be driven in the same state as before the abnormality occurred, even if an abnormality occurs in the microcomputers 21, 23.

図41に示すように、モータ巻線121の通電に係る部品が基板75の一方側(図41の例では紙面左側)に集約して配置されており、モータ巻線123の通電に係る部品が基板75の他方側(図41の例では紙面右側)に集約して配置されている。 As shown in FIG. 41, the components related to the flow of current through the motor windings 121 are arranged together on one side of the board 75 (the left side of the paper in the example of FIG. 41), and the components related to the flow of current through the motor windings 123 are arranged together on the other side of the board 75 (the right side of the paper in the example of FIG. 41).

基板75上において、パワー端子は基板区画線D1に対して線対称に配置されている。また、モータ巻線121、123の取出線、ドライバ部品73およびモータ線とドライバ部品との間のモータリレー131~134は、モータ巻線121に対応する構成と、モータ巻線123に対する構成とで、基板区画線D1に対して線対称に配置され、かつ、相配列は逆順で配列されている。 On the board 75, the power terminals are arranged symmetrically with respect to the board partition line D1. In addition, the take-off wires of the motor windings 121 and 123, the driver component 73, and the motor relays 131 to 134 between the motor wires and the driver component are arranged symmetrically with respect to the board partition line D1 in a configuration corresponding to the motor winding 121 and a configuration corresponding to the motor winding 123, and the phase arrangement is arranged in reverse order.

ドライバ部品73は、各相に対応するそれぞれ1つずつのハイサイドチップ712、ローサイドチップ713、および、これに対応するプリドライバICが内蔵される制御チップ711が一体に封止されている。6つのドライバ部品73は、素子側端部がモータ巻線121、123側、IC側端部が基板区画線D1側と向いて横並びに配列されている。 The driver components 73 are integrally sealed with one high-side chip 712, one low-side chip 713, and one control chip 711 with a corresponding pre-driver IC built in. The six driver components 73 are arranged side by side with their element side ends facing the motor windings 121, 123 and their IC side ends facing the board partition line D1.

ドライバ部品73内において、モータ巻線121、123側から、ローサイドチップ713、ハイサイドチップ712、制御チップ711の順で配列されている。ローサイドチップ713は、ハイサイドチップ712にずらして積層されているが、積層せず平置きの状態としてもよいし、制御チップ711を別体としてもよい。また、計6つのスイッチング素子がモジュール化されている上記実施形態のドライバ部品701~704を用いてもよい。この場合、真ん中に配置される相(図41の例ではV相)は、駆動系統の素子とバックアップ系統の素子とが別のモジュールに割り当てられる。 In the driver component 73, the low-side chip 713, the high-side chip 712, and the control chip 711 are arranged in this order from the motor windings 121, 123 side. The low-side chip 713 is stacked on top of the high-side chip 712, but it may be laid flat without being stacked, or the control chip 711 may be a separate component. In addition, the driver components 701 to 704 of the above embodiment, in which a total of six switching elements are modularized, may be used. In this case, for the phase located in the middle (V phase in the example of Figure 41), the drive system elements and backup system elements are assigned to different modules.

図41では、駆動系統の部品を実線、バックアップ系統の部品を二点鎖線で示しており、各相に対応する駆動系統のドライバ部品とバックアップ系統のドライバ部品とが隣接して交互に配列されている。したがって、同相の駆動に用いられるハイサイドチップ712およびローサイドチップ713が隣接配置となる。これにより、ドライバ部品73とモータ巻線121、123とを配線しやすく、基板上におけるパワー部の実装面積を抑えることができる。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を奏する。 In FIG. 41, the drive system components are shown with solid lines, and the backup system components are shown with two-dot chain lines, with the drive system driver components and backup system driver components corresponding to each phase arranged adjacent to each other and alternating. Therefore, the high-side chip 712 and the low-side chip 713 used for driving the same phase are arranged adjacent to each other. This makes it easier to wire the driver components 73 and the motor windings 121, 123, and makes it possible to reduce the mounting area of the power section on the board. This configuration also produces the same effects as the above embodiment.

(第11実施形態~第13実施形態)
第11実施形態~第13実施形態は、パワー端子配置および接続のバリエーションである。図42に示す第11実施形態のように、外部入力系が4つ設けられている場合(図32参照)、4つのコネクタに対応するパワー端子761~764は、90°間隔で均等に配置する。
(Eleventh to Thirteenth Embodiments)
The eleventh to thirteenth embodiments are variations of the power terminal arrangement and connection. When four external input systems are provided (see FIG. 32) as in the eleventh embodiment shown in FIG. 42, the power terminals 761 to 764 corresponding to the four connectors are evenly arranged at 90° intervals.

図43および図44に示す第12実施形態のように、基板75の外縁側であって、基板区画線D1を挟んで両側の2箇所に、パワー端子761とパワー端子762、パワー端子763とパワー端子763を、それぞれ横並びに配置してもよい。2つの電源IC31、33に対して4つのコネクタに対応する4組のパワー端子761~764が設けられている場合、ダイオード781~784を経由して2組のパワー端子76をそれぞれの電源IC31、33に接続する。複数の電源入力間を電気的に接続することで、コネクタの異常やハーネス外れ等が生じた場合であっても、適切に給電を継続することができる。 As in the twelfth embodiment shown in Figures 43 and 44, power terminals 761 and 762, and power terminals 763 and 763 may be arranged side by side at two locations on the outer edge of the board 75, on both sides of the board partition line D1. When four sets of power terminals 761-764 corresponding to four connectors are provided for two power supply ICs 31 and 33, the two sets of power terminals 76 are connected to the respective power supply ICs 31 and 33 via diodes 781-784. By electrically connecting multiple power supply inputs, it is possible to continue to supply power appropriately even if a connector abnormality occurs or the harness becomes detached.

また、図45~図47に示す第13実施形態のように、ダイオード781~784に替えてスイッチング素子786~789をコネクタ-電源IC間に設けてもよい。スイッチング素子786、787は電源IC31に接続され、スイッチング素子788、789は電源IC33に接続される。 Also, as in the thirteenth embodiment shown in Figures 45 to 47, switching elements 786 to 789 may be provided between the connector and the power supply IC instead of the diodes 781 to 784. The switching elements 786 and 787 are connected to the power supply IC 31, and the switching elements 788 and 789 are connected to the power supply IC 33.

図46に示すように、正常時はスイッチング素子786、787を共にオンにし、電源1Aに異常が生じた場合、異常が生じた側のスイッチング素子786をオフにする。電源1Bに異常が生じた場合はスイッチング素子787をオフにする。正常時には両方のスイッチング素子786、787をオンにしておくことで、異常発生時おいて、用いる電源を速やかに切り替えることができる。 As shown in FIG. 46, both switching elements 786 and 787 are turned on under normal conditions, and if an abnormality occurs in power supply 1A, switching element 786 on the side where the abnormality occurred is turned off. If an abnormality occurs in power supply 1B, switching element 787 is turned off. By keeping both switching elements 786 and 787 on under normal conditions, it is possible to quickly switch the power supply to be used in the event of an abnormality.

また、図47に示すように、正常時は一方の電源(例えば電源1A)から電力が供給されるように、スイッチング素子786をオン、スイッチング素子787をオフとする。また、電源1Aの異常が検出された場合、スイッチング素子786をオフにし、正常マイコンからスイッチング素子787にウエイクアップ信号を送り、スイッチング素子787をオンにするようにしてもよい。これにより、正常時の消費電流を抑えることができる。電源IC33に接続されるスイッチング素子788、789の制御についても同様である。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を奏する。 Also, as shown in FIG. 47, during normal operation, switching element 786 is turned on and switching element 787 is turned off so that power is supplied from one power source (for example, power source 1A). Furthermore, if an abnormality is detected in power source 1A, switching element 786 may be turned off and a wake-up signal may be sent from the normal microcomputer to switching element 787 to turn switching element 787 on. This makes it possible to reduce current consumption during normal operation. The same applies to the control of switching elements 788 and 789 connected to power supply IC 33. Even with this configuration, the same effects as the above embodiment can be achieved.

(第14実施形態、第15実施形態)
第14実施形態および第15実施形態は、基板配置のバリエーションである。第1実施形態では、モータ巻線121~124は、ドライバ部品701~704の径方向外側に設けられている(図11参照)。図48に示す第14実施形態では、モータ巻線121~124は、ドライバ部品701の径方向内側に設けられている。
(14th and 15th embodiments)
The fourteenth and fifteenth embodiments are variations of the board arrangement. In the first embodiment, the motor windings 121 to 124 are provided radially outside the driver components 701 to 704 (see FIG. 11). In the fourteenth embodiment shown in FIG. 48, the motor windings 121 to 124 are provided radially inside the driver component 701.

また、図49に示す第15実施形態では、ドライバ部品701、702は、プリドライバIC61、62がパワー端子76側を向くように、基板中心線D2に対して線対称に配置されている。また、ドライバ部品703、704は、プリドライバIC63、64がパワー端子76側を向くように、基板中心線D2に対して線対称に配置されている。モータ巻線121~124は、ドライバ部品701~704のドライバ回路51~54側に設けられている。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を奏する。 In the fifteenth embodiment shown in FIG. 49, the driver components 701 and 702 are arranged symmetrically with respect to the board center line D2 so that the pre-driver ICs 61 and 62 face the power terminal 76. The driver components 703 and 704 are arranged symmetrically with respect to the board center line D2 so that the pre-driver ICs 63 and 64 face the power terminal 76. The motor windings 121 to 124 are provided on the driver circuit 51 to 54 side of the driver components 701 to 704. This configuration also produces the same effects as the above embodiments.

(第16実施形態)
第16実施形態~第18実施形態は、ドライバ部品の変形例である。第16実施形態を図50~図52に示す。図50は図7と対応する図であって、各部品を簡略化して示している。本実施形態のドライバ部品705では、チップ712、713の積層構造は第1実施形態と概ね同様である。
Sixteenth Embodiment
The sixteenth to eighteenth embodiments are modified driver components. The sixteenth embodiment is shown in Fig. 50 to Fig. 52. Fig. 50 corresponds to Fig. 7, and shows each component in a simplified form. In the driver component 705 of this embodiment, the stacked structure of the chips 712 and 713 is generally similar to that of the first embodiment.

リードフレーム725のグランドランド724は、パワーランド722の両側に設けられている。グランドクリップ741は、幅方向の両側にて下側に折り曲げられて、グランドランド724と接続されている。 The ground lands 724 of the lead frame 725 are provided on both sides of the power land 722. The ground clips 741 are bent downward on both sides in the width direction and connected to the ground lands 724.

図52に示すように、制御チップ711が配置される制御ランド726は、幅方向の中間部にて封止部749から裏面側に露出しており、幅方向の外側にて、封止部749から露出していない。換言すると、破線の四角で示すように、制御ランド726は、一部が基板75から浮いた状態となっている。これにより、ハイサイドチップ712と電源ラインの基板引き回し性を確保することができる。また、電源+ラインとGNDラインとが一直線になることで、図示しないスナバ素子等の雑防素子が配置しやすくなる。また、ノイズループを低減することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。 As shown in FIG. 52, the control land 726 on which the control chip 711 is arranged is exposed from the sealing portion 749 to the back side at the middle in the width direction, and is not exposed from the sealing portion 749 at the outer side in the width direction. In other words, as shown by the dashed square, a part of the control land 726 is floating above the substrate 75. This ensures that the high-side chip 712 and the power supply line can be easily routed on the substrate. Also, since the power supply + line and the GND line are aligned in a straight line, it is easier to arrange anti-noise elements such as snubber elements (not shown). Also, noise loops can be reduced. Also, the same effects as the above embodiment are achieved.

(第17実施形態)
第17実施形態を図53~図55に示す。本実施形態のドライバ部品706では、制御チップ711が内蔵されておらず、リードフレーム727は、制御ランド726を有していない。チップ712、713の積層構造は、第1実施形態と概ね同様である。なお、本実施形態においても制御チップ711を内蔵してもよい。また、第1実施形態等の実施形態において、制御チップ711をドライバ部品に内蔵せず、別途に設けてもよい。
Seventeenth Embodiment
The seventeenth embodiment is shown in Figures 53 to 55. In the driver component 706 of this embodiment, a control chip 711 is not built in, and the lead frame 727 does not have a control land 726. The stacked structure of the chips 712, 713 is generally similar to that of the first embodiment. Note that the control chip 711 may also be built in this embodiment. Also, in the first embodiment and other embodiments, the control chip 711 may not be built in the driver component, but may be provided separately.

本実施形態では、グランドランド724は、相毎に分割されており、パワーランド722を挟んで出力ランド723と反対側に配列されている。グランドクリップ742は、相毎に設けられている。グランドクリップ742は、それぞれローサイドチップ713の上側に設けられ、下側に折り曲げられてグランドランド724と接続される。グランドクリップ742には、ハイサイドチップ712およびローサイドチップ713の一部が天面側に露出するよう、切欠部743が形成されている。これにより、非重複領域が確保され、ハイサイドチップ712およびローサイドチップ713と信号線とを接続することができる。 In this embodiment, the ground lands 724 are divided for each phase and arranged on the opposite side of the power land 722 from the output land 723. A ground clip 742 is provided for each phase. Each ground clip 742 is provided above the low-side chip 713 and is bent downward to connect to the ground land 724. A notch 743 is formed in the ground clip 742 so that a portion of the high-side chip 712 and the low-side chip 713 is exposed on the top surface side. This ensures a non-overlapping area and allows the high-side chip 712 and the low-side chip 713 to be connected to the signal lines.

グランドクリップ742を相毎に分け、ローサイドチップ713側とグランドランド724側の両端電圧を検出することで、モータ電流を検出することができる。すなわち本実施形態では、グランドクリップ742が、電流検出素子としての機能を兼ね備えている。これにより、比較的簡素な構成でモータ電流を検出することができる。 The motor current can be detected by dividing the ground clip 742 into phases and detecting the voltage across both ends of the low-side chip 713 and the ground land 724. In other words, in this embodiment, the ground clip 742 also functions as a current detection element. This makes it possible to detect the motor current with a relatively simple configuration.

(第18実施形態)
第18実施形態を図56に示す。本実施形態のドライバ部品707では、ハイサイドチップ712とローサイドチップ713とが積層されておらず、平置きされている。本実施形態では、一方側から、制御チップ711、ハイサイドチップ712、ローサイドチップ713の順で配列されている。
Eighteenth embodiment
The eighteenth embodiment is shown in Fig. 56. In the driver component 707 of this embodiment, the high-side chip 712 and the low-side chip 713 are not stacked but are laid flat. In this embodiment, the control chip 711, the high-side chip 712, and the low-side chip 713 are arranged in this order from one side.

本実施形態のリードフレーム728は、制御ランド721、パワーランド722、出力ランド729、および、グランドランド724を有し、出力ランド729にはローサイドチップ713が配置される。中間クリップ715は、それぞれハイサイドチップ712の上側に設けられ、一端側が下側に折り曲げられて出力ランド729と接続される。 The lead frame 728 of this embodiment has a control land 721, a power land 722, an output land 729, and a ground land 724, and a low-side chip 713 is disposed on the output land 729. The intermediate clips 715 are provided on the upper side of the high-side chips 712, and one end is bent downward to connect to the output land 729.

本実施形態では、ローサイドチップ713と制御チップ711との間にハイサイドチップ712が配置されているため、ローサイドチップ713のゲート電極と制御チップ711とを直接的に接続することが困難である。そこで本実施形態では、ハイサイドチップ712上にボンディング用のパッドを設け、ローサイドチップ713のゲート端子と制御チップ711とを、ハイサイドチップ712のボンディング用のパッドを経由して接続する。間に設けられるハイサイドチップ712を中継することで、制御チップ711とローサイドチップ713とを適切に接続することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。 In this embodiment, since the high-side chip 712 is disposed between the low-side chip 713 and the control chip 711, it is difficult to directly connect the gate electrode of the low-side chip 713 and the control chip 711. Therefore, in this embodiment, bonding pads are provided on the high-side chip 712, and the gate terminal of the low-side chip 713 and the control chip 711 are connected via the bonding pads of the high-side chip 712. By relaying the high-side chip 712 provided between them, the control chip 711 and the low-side chip 713 can be appropriately connected. In addition, the same effects as the above embodiment are achieved.

実施形態では、モータ11が「制御対象」、ECU15が「制御装置」、マイコン21~24が「制御部」、演算コア211、212、231、232が「演算回路」に対応する。 In this embodiment, the motor 11 corresponds to the "controlled object," the ECU 15 corresponds to the "control device," the microcomputers 21 to 24 correspond to the "control unit," and the calculation cores 211, 212, 231, and 232 correspond to the "calculation circuit."

(他の実施形態)
上記実施形態では、電源系統が2~4系統、制御系統が2~4系統の例を中心に説明した。他の実施形態では、電源IC、マイコン、演算コア、プリドライバIC、ドライバ回路、モータ巻線等の数は、要求される冗長性や実装スペース等に応じ、任意に設定可能である。また、壊れやすい部品(例えばマイコンやドライバ回路)は4つとし、その他は3つとする、といった具合に、部品数は異なっていてよい。
Other Embodiments
In the above embodiment, the explanation was given mainly on examples of two to four power supply systems and two to four control systems. In other embodiments, the numbers of power supply ICs, microcomputers, arithmetic cores, pre-driver ICs, driver circuits, motor windings, etc. can be set arbitrarily according to the required redundancy, mounting space, etc. Also, the number of parts may be different, for example, four for fragile parts (for example, microcomputers and driver circuits) and three for others.

上記実施形態では、電子部品は、主に、プリドライバICが内蔵されているドライバ部品である。他の実施形態では、電子部品は、マイコンとデジタル通信可能であればよく、例えばドライバ回路とは別途に設けられているプリドライバICやセンサ等であってもよい。また、上記実施形態では、各系統の電子部品は同じものであるとして説明した。他の実施形態では、各系統の電子部品は出力や精度等が異なるものであってもよい。 In the above embodiment, the electronic components are mainly driver components with built-in pre-driver ICs. In other embodiments, the electronic components may be any components capable of digitally communicating with the microcomputer, and may be, for example, pre-driver ICs or sensors that are provided separately from the driver circuit. In the above embodiment, the electronic components in each system are described as being the same. In other embodiments, the electronic components in each system may have different outputs, precision, etc.

上記実施形態では、ECUの制御対象はモータである。他の実施形態では、制御対象はモータ以外のアクチュエータやその他の装置であってもよい。上記実施形態では、通信装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、電動パワーステアリング装置以外の車載装置に適用してもよいし、車載以外の装置に適用してもよい。 In the above embodiment, the control target of the ECU is a motor. In other embodiments, the control target may be an actuator or other device other than a motor. In the above embodiment, the communication device is applied to an electric power steering device. In other embodiments, the communication device may be applied to an in-vehicle device other than an electric power steering device, or may be applied to a device other than an in-vehicle device.

本開示では、「前記演算回路は、複数のコアで同一の演算を行うことで異常監視するロックステップ機能を有する項目1~6のいずれか一項に記載の制御装置。」、「前記制御部は、同一の演算を行う3つ以上の前記演算回路を有し、演算結果の相互比較に基づき、制御対象(11)を制御する項目1~7のいずれか一項に記載の制御装置。」としてもよい。 In the present disclosure, the control device may be described as "the control device according to any one of items 1 to 6, wherein the arithmetic circuit has a lock-step function for monitoring abnormalities by performing the same calculation on multiple cores," and "the control unit has three or more of the arithmetic circuits that perform the same calculation, and controls a control target (11) based on mutual comparison of the calculation results."

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら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可能である。 The control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and a memory programmed to execute one or more functions embodied in a computer program. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by one or more dedicated computers configured by combining a processor and a memory programmed to execute one or more functions with a processor configured with one or more hardware logic circuits. In addition, the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by a computer. As described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms within the scope of the invention.

10・・・駆動装置 11・・・モータ(制御対象)
15・・・ECU(制御装置)
21~24・・・マイコン(制御部)
211、212、231、232・・・演算コア(演算回路)
213・・・電源コントロール部
217・・・クロックコントロール部
31~34・・・電源IC(電源ソース)
41~44・・・発振子(クロックソース)
415・・・内蔵クロック(クロックソース)
10: Drive device 11: Motor (control target)
15...ECU (control unit)
21 to 24: Microcomputer (control unit)
211, 212, 231, 232...arithmetic core (arithmetic circuit)
213: Power supply control unit 217: Clock control unit 31 to 34: Power supply IC (power source)
41 to 44: Oscillator (clock source)
415: Built-in clock (clock source)

Claims (9)

制御演算を行う演算回路(211、212、231、232、261~263)を有する制御部(21~24)と、
前記制御部に電源を供給する電源ソース(31~34)と、
前記演算回路における制御演算のクロックを供給するクロックソース(41~44、415)と、
を備え、
前記演算回路、前記電源ソース、および、前記クロックソースの少なくとも1つは、3以上の冗長構成となっており、
3以上に冗長化されている箇所にて異常が生じた場合、異常箇所を特定し、正常である2以上を用いて異常監視および動作を継続する制御装置。
a control unit (21 to 24) having an arithmetic circuit (211, 212, 231, 232, 261 to 263) for performing control arithmetic;
A power source (31 to 34) that supplies power to the control unit;
A clock source (41 to 44, 415) for supplying a clock for a control operation in the arithmetic circuit;
Equipped with
At least one of the arithmetic circuit, the power supply source, and the clock source has a redundant configuration of three or more;
A control device that, if an abnormality occurs in a location that is made redundant in three or more places, identifies the abnormal location and continues abnormality monitoring and operation using two or more normal locations.
前記制御部は、3つ以上の異なる前記クロックソースからのクロックを取得可能であって、クロック異常を監視可能なクロックコントロール部(217)を有し、
前記クロックコントロール部は、正常時に用いている前記クロックソースからのクロックが異常となった場合、バックアップクロックに切り替えて動作を継続し、異常監視を行う請求項1に記載の制御装置。
The control unit has a clock control unit (217) capable of acquiring clocks from three or more different clock sources and monitoring clock abnormalities;
2. The control device according to claim 1, wherein, when an abnormality occurs in the clock from the clock source used under normal circumstances, the clock control unit switches to a backup clock to continue operation and monitors for abnormalities.
前記制御部は複数であって、クロック異常により前記バックアップクロックでの制御を行う前記制御部をクロック異常制御部、正常である前記制御部を正常制御部とすると、
前記正常制御部および前記クロック異常制御部は、演算に用いるクロックを一方から他方へ送信し、前記バックアップクロックと同期して前記演算回路での演算を行う請求項2に記載の制御装置。
The control unit includes a plurality of control units, and the control unit that performs control using the backup clock due to a clock abnormality is a clock abnormality control unit, and the control unit that is normal is a normal control unit.
3. The control device according to claim 2, wherein the normal control section and the clock abnormality control section transmit a clock used for calculation from one to the other, and perform calculations in the calculation circuit in synchronization with the backup clock.
前記制御部は、少なくとも3つの異なる前記電源ソースから電力が入力される電源コントロール部(213)を有し、正常時に用いている前記電源ソースが異常になった場合、バックアップ電源ソースからの電力を用いて前記演算回路の動作を継続する請求項1~3のいずれか一項に記載の制御装置。 The control unit according to any one of claims 1 to 3 has a power supply control unit (213) to which power is input from at least three different power supply sources, and when the power supply source used normally becomes abnormal, the control unit continues to operate the arithmetic circuit using power from a backup power supply source. それぞれ異なる前記クロックソースで動作する3以上の前記演算回路が設けられている請求項1に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, which is provided with three or more arithmetic circuits each operating on a different clock source. それぞれ異なる前記電源ソースで動作する3以上の前記演算回路が設けられている請求項1に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, which is provided with three or more arithmetic circuits each operating on a different power source. 前記演算回路は、複数のコアで同一の演算を行うことで異常監視するロックステップ機能を有する請求項1に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, wherein the arithmetic circuit has a lock-step function that monitors for abnormalities by performing the same calculations on multiple cores. 前記制御部は、同一の演算を行う3つ以上の前記演算回路(261~263)を有し、演算結果の相互比較結果に基づき、制御対象(11)を制御する請求項1に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, wherein the control unit has three or more of the arithmetic circuits (261-263) that perform the same calculation, and controls the control target (11) based on the mutual comparison result of the calculation results. 3つ以上の前記演算回路は、異なるタイミングで同一の演算を行い、同一の演算結果を比較可能なようにタイミング調整した値を用いて演算結果の比較を行う請求項8に記載の制御装置。 The control device according to claim 8, wherein the three or more arithmetic circuits perform the same calculation at different timings, and compare the calculation results using values whose timing has been adjusted so that the same calculation results can be compared.
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