JP2025096790A - Control device - Google Patents
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Abstract
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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-
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-
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
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-
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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
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,
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,
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,
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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
(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
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
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
(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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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-
(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
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,
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
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
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
(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
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
(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
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
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
(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
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
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
(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-
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
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-
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
(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
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:
41 to 44: Oscillator (clock source)
415: Built-in clock (clock source)
Claims (9)
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.
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