轉(zhuǎn)向控制裝置的制作方法

專利名稱：轉(zhuǎn)向控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽車等的轉(zhuǎn)向控制裝置。
背景技術：
近年來，轉(zhuǎn)向控制裝置正不斷付諸實用，該裝置具有根據(jù)來自規(guī)定的車輛狀態(tài)量的校正信號對電動動力轉(zhuǎn)向裝置電動機的輸出轉(zhuǎn)矩進行校正，并使車輛的操縱穩(wěn)定性提高的功能。
在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向控制裝置中，不僅通過操縱轉(zhuǎn)矩還根據(jù)校正信號通過監(jiān)視轉(zhuǎn)向控制實現(xiàn)適應所述裝置的冗余系統(tǒng)構(gòu)成(例如參照專利文獻1)。
即在專利文獻1所述的現(xiàn)有裝置中包括在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上附加輔助控制力的電動機；檢測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器；計算根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器來的操縱轉(zhuǎn)矩的目標電流、及計算根據(jù)來自規(guī)定的車輛狀態(tài)量的信號的校正信號校正后的目標電流的轉(zhuǎn)向控制單元；以及至少將根據(jù)操縱轉(zhuǎn)矩的基準值和目標電流比較后檢查轉(zhuǎn)向控制單元有無異常的轉(zhuǎn)向控制檢查單元。另外，設定兩種基準值，當校正信號發(fā)生時就切換基準值。
但是，所述專利文獻1的構(gòu)成中，未曾言及根據(jù)目標電流進行驅(qū)動電動機用的運算的電動機控制單元的檢查方法。
而且，作為一種現(xiàn)有的其它轉(zhuǎn)向控制裝置，也曾提出過和轉(zhuǎn)向控制檢查單元分開另行設置檢查電動機控制單元異常用的電動機控制檢查單元的方案(例如參照專利文獻2)。
即專利文獻2所述的現(xiàn)有裝置包括操縱轉(zhuǎn)矩和目標電流進行比較判定轉(zhuǎn)向控制單元異常的轉(zhuǎn)向控制檢查單元；將供給電動機驅(qū)動電路的驅(qū)動信號與目標電流對比判定電動機控制單元異常的電動機控制檢查單元。
這時，電動機控制檢查單元監(jiān)視目標電流的方向和電動機驅(qū)動方向的指示信號間的相互關系。
例如在采用H形橋式電路作為電動機驅(qū)動電路時，目標電流的方向和電動機驅(qū)動方向的指示信號一一對應，能方便地生成驅(qū)動方向指示信號。因此，在采用H形電橋能驅(qū)動的DC電動機的轉(zhuǎn)向控制裝置上，利用上述專利文獻2所述的現(xiàn)有裝置能監(jiān)視電動機驅(qū)動電路。
專利文獻1特開2000-190862號公報專利文獻2特開2002-67988號公報現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向控制裝置假定采用所述專利文獻2的電動機控制檢查單元，諸如在用三相變換器驅(qū)動無刷電動機等場合難以從給電動機驅(qū)動電路的信號中生成電動機驅(qū)動方向指示信號時，例如需要使電動機驅(qū)動方向指示信號從另外的微型控制器通道輸出，存在難以對電動機驅(qū)動電路進行監(jiān)視的問題。
本發(fā)明為解決上述問題而提出，其目的在于得到一種對于根據(jù)車輛狀態(tài)量信號的控制裝置即操縱轉(zhuǎn)矩和電動機轉(zhuǎn)矩之間相關較低的轉(zhuǎn)向控制裝置能用簡單的構(gòu)成相對應，同時，能廉價并可靠地構(gòu)成從輸入系統(tǒng)至輸出系統(tǒng)的檢查單元(冗余系統(tǒng))的轉(zhuǎn)向控制裝置。
本發(fā)明又一目的在于得到一種即使對于難以從電動機驅(qū)動電路生成電動機驅(qū)動方向指示信號的三相電動機也能用簡單的構(gòu)成與其適應，同時，能廉價并可靠地構(gòu)成從輸入系統(tǒng)至輸出系統(tǒng)一直進行檢查的檢查單元(冗余系統(tǒng))的轉(zhuǎn)向控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的轉(zhuǎn)向控制裝置為在包括將駕駛者的操縱力作為操縱轉(zhuǎn)矩檢測的轉(zhuǎn)矩傳感器；向轉(zhuǎn)向動作提供轉(zhuǎn)矩的電動機；驅(qū)動電動機的電動機驅(qū)動電路；根據(jù)操縱轉(zhuǎn)矩至少算出電動機的目標電流的轉(zhuǎn)向控制單元；根據(jù)目標電流向電動機驅(qū)動電路發(fā)出指示的電動機控制單元的轉(zhuǎn)向控制裝置中，還包括根據(jù)操縱轉(zhuǎn)矩及目標電流檢查轉(zhuǎn)向控制單元的動作的轉(zhuǎn)向控制檢查單元、以及根據(jù)電動機驅(qū)動電路或電動機的規(guī)定狀態(tài)量檢查電動機控制單元的動作的電動機控制檢查單元。
根據(jù)本發(fā)明，對于操縱轉(zhuǎn)矩和電動機轉(zhuǎn)矩的相關較低的轉(zhuǎn)向控制裝置，能用簡單的構(gòu)成與其適應，同時，能廉價并可靠地構(gòu)成從輸入系統(tǒng)至輸出系統(tǒng)的檢查單元(冗余系統(tǒng))。


圖1為和硬件一起表示本發(fā)明實施形式1的轉(zhuǎn)向控制裝置的電路構(gòu)成圖。
圖2為表示說明本發(fā)明實施方式1的控制器軟件動作用的功能構(gòu)成方框圖。
圖3為表示本發(fā)明實施形式1的轉(zhuǎn)向控制裝置作為電動動力轉(zhuǎn)向進行通常動作時操縱轉(zhuǎn)矩、電動機電流、以及故障判定條件間關系的說明圖。
圖4為表示本發(fā)明實施形式1的轉(zhuǎn)向控制裝置進行操縱穩(wěn)定性控制時的操縱轉(zhuǎn)矩、電動機電流、以及故障判定條件間關系的說明圖。
圖5為表示本發(fā)明實施形式1的第1MCU向第2MCU送出信號的例子的說明圖。
圖6為和硬件一起表示本發(fā)明實施形式2的轉(zhuǎn)向控制裝置的電路構(gòu)成圖。
圖7為表示說明本發(fā)明實施方式2的控制器軟件動作用的功能構(gòu)成方框圖。
標號說明1轉(zhuǎn)矩傳感器、3、3A電動機、4電池、5、5A控制器、6轉(zhuǎn)子角度傳感器、51、51A輸入接口電路、52電動機電流檢測電路、53、53A第1MCU(第1控制單元)、54、54A第2MCU(第2控制單元)、55開關單元、56、56A電動機驅(qū)動電路、57、57A柵極驅(qū)動電路、58電動機電壓監(jiān)視電路、59PWM監(jiān)視電路、60、60A電動機斷開單元、61電動機驅(qū)動監(jiān)視電路、iM、iM1、iM2電動機電流、iMA檢測電流值、i0目標電流、Tq操縱轉(zhuǎn)矩、θr轉(zhuǎn)子角度。
具體實施例方式
實施方式1圖1為表示本發(fā)明實施方式1涉及的轉(zhuǎn)向控制裝置的電路構(gòu)成圖。表示用于汽車電動動力轉(zhuǎn)向控制器時的硬件構(gòu)成例子。另外，圖2為說明圖1內(nèi)控制器的軟件動作用的功能構(gòu)成方框圖。
圖1中，裝在車上的轉(zhuǎn)向控制裝置包括控制器5、與控制器5連接的轉(zhuǎn)矩傳感器1、CAN(Control Area Network)2、電動機3、及電池4。
轉(zhuǎn)矩傳感器1將駕駛者的轉(zhuǎn)向操縱力作為操縱轉(zhuǎn)矩Tq進行檢測，向控制器5輸入操縱轉(zhuǎn)矩Tq的檢測信號。
CAN2通過網(wǎng)絡與車內(nèi)控制器5連接。
電動機3由在控制器5的控制下驅(qū)動的DC電動機組成，向車輛的轉(zhuǎn)向提供轉(zhuǎn)矩幫助駕駛者的操縱電池4向控制器5饋電。
控制器5由輸入接口電路51、電動機電流檢測電路52、第1及第2微型控制器(MCU)53、54、開關單元55、電動機驅(qū)動電路56、柵極驅(qū)動電路57、電動機電壓監(jiān)視電路58、及PWM監(jiān)視電路59構(gòu)成。
輸入接口電路51將來自轉(zhuǎn)矩傳感器1的操縱轉(zhuǎn)矩Tq、來自CAN2的網(wǎng)絡等信號輸入第1及第2MCU53、54。
電動機電流檢測電路52檢測供給電動機3的電動機電流iM輸入第1MCU53。
第1MCU53根據(jù)輸入接口電路51的輸入信息邊反饋控制電動機電流iM，邊控制電動動力轉(zhuǎn)向用電動機3。
第2MCU54包括第1MCU53的功能，檢查電動動力轉(zhuǎn)向裝置的動作。
開關單元55從電池4向電動機驅(qū)動電路56饋電，在故障時等，利用第1及第2微型控制器MCU53、54進行斷開控制，切斷對電動機3的供電。
電動機驅(qū)動電路56利用功率MOSFET56a～56d的橋式電路構(gòu)成，在第1MCU53的控制下驅(qū)動電動機3。
柵極驅(qū)動電路57對第1MCU53的通道輸出進行功率放大，驅(qū)動功率MOSFET56a～56d的各柵極。
電動機電壓監(jiān)視電路58監(jiān)視電動機驅(qū)動電路56驅(qū)動電動機3時的電壓，檢測電壓輸入第2MCU54。
PWM監(jiān)視電路59監(jiān)視驅(qū)動電動機3時脈沖狀的電壓，將PWM檢測電壓輸入第2MCU54。
圖2中，和圖1相同或相當?shù)牟糠謽俗⒑蛨D1相同的標號其說明從略。還有，圖1中部分構(gòu)成也不在圖中表示出來。
電動機斷開單元60插入第1及第2MCU53、54和電動機3之間，在適當?shù)臅r候斷開電動機3的輸出。
電動機斷開單元60相當于圖1中開關單元55及柵極驅(qū)動電路57。
電動機驅(qū)動監(jiān)視電路61插入電動機驅(qū)動電路56和第2MCU54之間，向第2MCU54輸入監(jiān)視電動機驅(qū)動電路56或電動機3的驅(qū)動狀態(tài)用的檢測電壓及PWM檢測電壓。
電動機驅(qū)動監(jiān)視電路61相當于圖1中電動機電壓監(jiān)視電路58及PWM監(jiān)視電路59。
圖2中，轉(zhuǎn)向控制單元53a及電動機控制單元53b各以軟件形式裝入第1MCU53。
轉(zhuǎn)向控制單元53a根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器1來的操縱轉(zhuǎn)矩Tq，計算電動機的目標電流io。
電動機控制單元53b根據(jù)利用轉(zhuǎn)向控制單元53a算出的目標電流io和利用電動機電流檢測電路52檢測出的電動機電流iM反饋控制供給電動機3的電流。
即，生成驅(qū)動電動機驅(qū)動電路56用的指示信號，將指示信號給電動機驅(qū)動電路56內(nèi)的功率MOSFET56a～56d的各柵極。
轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a及電動機控制檢查單元54b各以軟件形式裝入第2MCU54。
轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a根據(jù)操縱轉(zhuǎn)矩Tq及目標電流io，檢查轉(zhuǎn)向控制單元53a動作的穩(wěn)妥性，在判定目標電流io的值為異常時，驅(qū)動電動機斷開單元60切斷對電動機3的供電。
電動機控制檢查單元54b根據(jù)電動機驅(qū)動監(jiān)視電路61的檢測電壓及PWM檢測電壓(規(guī)定的狀態(tài)量)，檢查電動機控制單元53b的動作穩(wěn)妥性，在判定檢測值為異常時，驅(qū)動電動機斷開單元60切斷向電動機3供電。
更具體為，第2MCU54內(nèi)的轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a根據(jù)操縱轉(zhuǎn)矩Tq設定比較檢查目標電流io用的基準值，在目標電流io超過基準值時，判定轉(zhuǎn)向控制單元53a為異常。
另外，轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a根據(jù)操縱轉(zhuǎn)矩Tq設定比較檢查目標電流io用的多個基準值(參照后述的圖3、圖4)，第2MCU54按照第1MCU53的指示(參照后述的圖5)從多個基準值中選一個，在目標電流io超過所選基準值時，判定轉(zhuǎn)向控制單元53a為異常。
這時，對于多個基準值中至少一個在處于選擇狀態(tài)的時間上設置制約(參照圖5中時間T2)。
另外，第1MCU53根據(jù)規(guī)定的周期的信號(參照圖5中的周期T1)，對第2MCU54發(fā)出選擇基準值的指示。
另外，電動機控制檢查單元54b根據(jù)電動機驅(qū)動電路56加在電動機3上的電壓(電動機驅(qū)動監(jiān)視電路61的檢測電壓)檢查電動機控制單元53b的動作。
即，電動機控制檢查單元54b在電動機驅(qū)動電路56加在電動機3的各端子上電壓之和超出規(guī)定范圍時，判定電動機控制單元53b異常。
另外電動機控制單元53b對電動機3作PWM驅(qū)動，電動機控制檢查單元54b在電動機驅(qū)動電路56加在電動機3各端子上的PWM信號的周期超出規(guī)定范圍時，判定電動機控制單元53b異常。
另外，電動機控制檢查單元54b根據(jù)流過電動機3的電流檢查電動機控制單元53b的動作。
接著，參照圖3～圖5具體說明圖1及圖2示出的本發(fā)明實施形式1的動作。
圖3為表示本發(fā)明實施形式1的操縱轉(zhuǎn)矩Tq和電動機電流iM及故障判定條件(區(qū)域)之間的關系用說明圖，表示轉(zhuǎn)向控制裝置作為電動動力轉(zhuǎn)向裝置通常動作情況下的關系。
同樣，圖4為表示本發(fā)明實施形式1的操縱轉(zhuǎn)矩Tq和電動機電流iM及故障判定條件(區(qū)域)之間的關系用說明圖，表示轉(zhuǎn)向控制裝置進行操縱穩(wěn)定性控制時的關系。
圖5為表示本發(fā)明實施形式1的從第1MCU53向第2MCU54送出的信號例子用說明圖。
首先，接口電路51向第1MCU53輸入來自轉(zhuǎn)矩傳感器1的操縱轉(zhuǎn)矩Tq、CAN2來的車輛狀態(tài)量(車速等)。
第1MCU53內(nèi)的轉(zhuǎn)向控制單元53a從操縱轉(zhuǎn)矩Tq例如根據(jù)圖3特性計算須流過電動機3的目標電流io。
第1MCU53中的電動機控制單元53b根據(jù)目標電流io和電動機電流檢測電路52檢測出的電動機電流iM利用PI控制等算法對通過電動機3的電流進行反饋控制。
即，電動機控制單元53b通過電動機斷開單元60內(nèi)柵極驅(qū)動電路57對電動機驅(qū)動電路56進行PWM驅(qū)動。
還有，電動機驅(qū)動電路56的PWM驅(qū)動為互補PWM驅(qū)動，如以后所述，加在電動機3各端子上的電壓之和與電池4供給電動機驅(qū)動電路56的電壓值大致相等。
電動機3與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接，通過電動機驅(qū)動電路56當流過所需的電流時，產(chǎn)生所要的轉(zhuǎn)矩使駕駛者減輕操縱所用的力。
第1MCU53還根據(jù)規(guī)定的通信協(xié)議向第2MCU54送出目標電流io。
通過這樣，第2MCU54內(nèi)轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a對目標電流io和轉(zhuǎn)矩傳感器1來的操縱轉(zhuǎn)矩Tq進行比較，檢查存在規(guī)定的相關性。
這時，轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a例如通過檢查目標電流io及操縱轉(zhuǎn)矩Tq是否在圖3內(nèi)故障判定區(qū)域(參照斜線部分)所表示的范圍以外(正常區(qū)域)中，從而檢查駕駛者的操縱力和電動機3的輸出轉(zhuǎn)矩幾乎是同一方向，存在規(guī)定的相關性。
轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a當判定目標電流io和操縱轉(zhuǎn)矩Tq在故障判定區(qū)域時，視作異常發(fā)生狀態(tài)，指示電動機斷開單元60切斷對電動機3的供電。
通過這樣，電動機斷開單元60內(nèi)的開關單元55斷開，切斷電池4對電動機驅(qū)動電路55的供電。
還有，在近年的轉(zhuǎn)向控制裝置中，具有根據(jù)來自規(guī)定的車輛狀態(tài)量的信號利用校正信號對電動動力轉(zhuǎn)向裝置的電動機輸出轉(zhuǎn)矩(輔助轉(zhuǎn)矩)進行校正，提高車輛操縱穩(wěn)定性的功能的裝置正不斷地付諸實用。
在這種轉(zhuǎn)向控制裝置中，為了不依賴駕駛者的操縱使車輛穩(wěn)定，所進行的控制使駕駛者的操縱轉(zhuǎn)矩Tq和電動機3的輔助轉(zhuǎn)矩間的相關性變小。
因此，雖然操縱轉(zhuǎn)矩Tq和輔助轉(zhuǎn)矩甚至變成反向的關系，但是對于操縱轉(zhuǎn)矩Tq一直允許電動機向相反方向驅(qū)動，這一點會由于裝置故障等原因有可能妨礙駕駛者的操縱，所以并不好。
而本發(fā)明實施形式1中在開始提高輛操縱穩(wěn)定性用的控制時，例如如圖4所示，縮小故障判定區(qū)域(參照斜線部分)擴大正常區(qū)域。
在這種情況下，第1MCU53向第2MCU54例如如圖5所示，按照4bit位長利用周期T1的信號(例如‘1010’、‘0101’)發(fā)送操縱穩(wěn)定性控制的指示。
收到操縱穩(wěn)定性控制指示的第2MCU54如圖4所示，暫時縮小轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a的故障判定區(qū)域(暫時擴大正常區(qū)域)之同時，還檢查是否周期(按照周期T1)地送出第1MCU53來的指示信號，在指示周期變成異常時，使故障判定區(qū)域回復成圖3的正常特性。
第2MCU54例如如第1MCU53來的指示信號變成‘0000’，則設定成圖3的正常特性，如為‘0101’，則設定成圖4的操縱穩(wěn)定特性。
但即使是設定成圖4的特性，在T1秒后沒有指示信號‘1010’送來時，仍舊返回圖3的設定。
即，第1MCU53正常時每隔規(guī)定周期(T1秒)發(fā)送一次指示信號‘0000’，在操縱穩(wěn)定控制時，按照規(guī)定周期(T1秒)并且最大到規(guī)定時間T2發(fā)送交替的指示信號‘0101’、‘1010’(參照圖5)。
還有，執(zhí)行所述操縱穩(wěn)定性控制的條件應該是例如車輛在轉(zhuǎn)彎行駛時作反轉(zhuǎn)駕駛盤的操縱那樣極短的時間段，長時間持續(xù)進行操縱穩(wěn)定性控制被認為是異常。
即使在從第1MCU53周期地送來指示信號‘1010’、‘0101’時，指示的持續(xù)時間超過預定時間T2(＞T1)時，也使轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a的故障判定區(qū)域恢復成圖3的正常特性。
根據(jù)以上的處理，能防止不小心切換成圖4的設定。
另外，第2MCU54內(nèi)的電動機控制單元檢查單元54b根據(jù)電動機驅(qū)動監(jiān)視電路61來的檢測信號也檢測第1MCU53內(nèi)的電動機控制單元53b的動作。
電動機控制單元檢查單元54b首先根據(jù)來自電動機驅(qū)動監(jiān)視電路61內(nèi)的電動機電壓監(jiān)視電路58的檢測電壓進行檢查。
如上所述，電動機驅(qū)動電路56為互補PWM驅(qū)動，按照占空比α驅(qū)動兩個功率MOSFET56a、56b時，以占空比(1-α)驅(qū)動其它兩個功率MOSFET56c、56d。
因此，在電池4向電動機驅(qū)動電路56供給電池電壓VB時，若電壓α×VB加在電動機3一側(cè)的端子上，則在電動機3的另一側(cè)端子上就外加電壓(1-α)×VB。
這里，如將配線及各功率MOSFET56a～56d的電壓降勿略不計，則電動機3各端子電壓之和與驅(qū)動占空比α無關，始終等于電池電壓VB。
另外，電動機電壓監(jiān)視電路58如圖1所示，其結(jié)構(gòu)做成電動機3各端子電壓相加，同時除去PWM載波分量得到平均電壓。
因此，電動機控制檢查單元54b通過判定電動機驅(qū)動監(jiān)視電路61內(nèi)的電動機電壓監(jiān)視電路58來的檢測電壓是否是與電池電壓VB相當?shù)碾妷褐?，從而能檢查電動機控制單元53b的動作穩(wěn)妥性。
即，電動機控制檢查單元54b在來自電動機電壓監(jiān)視電路58的檢測電壓偏離以電池電壓VB為中心值的規(guī)定范圍時，判定電動機控制單元53b、柵極驅(qū)動電路57、或電動機驅(qū)動電路56異常，向電動機斷開單元60內(nèi)的開關單元55輸出斷開指示信號。
由此，開關單元55斷開，切斷向電動機3的供電。
另外，電動機控制檢查單元54b根據(jù)電動機驅(qū)動監(jiān)視電路61內(nèi)PWM監(jiān)視電路59來的PWM檢測電壓再次檢查電動機控制單元53b的動作穩(wěn)妥性。
這里，由于電動機驅(qū)動電路56中PWM載波頻率應一定，故電動機控制檢查單元54b通過根據(jù)PWM檢測電壓監(jiān)視PWM信號的周期，能檢查電動機控制單元53b的動作穩(wěn)妥性。
即，電動機控制檢查單元54b在PWM信號的周期偏離以設定值為中心的規(guī)定范圍時，判定電動機控制單元53b、柵極驅(qū)動電路57、或電動機驅(qū)動電路56異常，和前述一樣切斷向電動機3供電。
如上所述，在本發(fā)明實施形式1(圖1、圖2)的電動動力轉(zhuǎn)向裝置中，第2MCU54是用監(jiān)視用小規(guī)模微型控制器及硬件能實現(xiàn)的功能，根據(jù)控制器5的輸入信息(操縱轉(zhuǎn)矩Tq)一直到生成電動機3的驅(qū)動信號為止檢查第1MCU53為主的運算及電路動作。
另外，第2MCU54和第1MCU53的動作并行地不斷執(zhí)行檢查動作，同時從通常的電動動力轉(zhuǎn)向控制開始直至車輛的操縱穩(wěn)定性控制，不會妨礙第1MCU53的控制動作，能實現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)向控制裝置。
再有，根據(jù)圖2的構(gòu)成，第1MCU53具有轉(zhuǎn)向控制單元53a及電動機控制單元53b，第2MCU54具有轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a及電動機控制檢查單元54b，所以適合于采用運算速度較快的第1MCU53(主MCU)及運算速度較慢的第2MCU54(副MCU)，構(gòu)成轉(zhuǎn)向控制裝置的場合。
還有，所述實施方式1中，將開關單元55插入電池4和電動機驅(qū)動電路56之間，但也可插入電動機驅(qū)動電路56和電動機3之間，能起到和前述同樣的作用。
另外，電動機驅(qū)動監(jiān)視電路61監(jiān)視電動機驅(qū)動電路56輸出端子的電壓，但結(jié)構(gòu)也可做成監(jiān)視柵極驅(qū)動電路57(參照圖1)的輸入信號或輸出信號。
這時，對電動機驅(qū)動電路56的監(jiān)視功能與前述的相比雖不能說十分充分，但對電動機控制單元53b的監(jiān)視功能還是充分的，第2MCU54作為第1MCU53的冗余系統(tǒng)起作用。
另外，AND門電路等邏輯電路(圖中未示出)設置在第1MCU53和柵極驅(qū)動電路57之間，構(gòu)成第2MCU54能切斷從第1MCU53發(fā)給第2MCU54的指示。
實施方式2還有，所述實施方式1(參照圖2)中，各控制單元53a、53b裝在第1MCU53中，各控制檢查單元54a、54b裝在第2MCU54中，但也可以將各控制單元53a、53b及各控制檢查單元54a、54b分開裝入各MCU中。
圖6為表示將控制功能及檢查功能分裝于各MCU中的本發(fā)明實施形式2涉及的轉(zhuǎn)向控制裝置的電路構(gòu)成圖。
另外，圖7為表示說明圖6內(nèi)控制器5A的軟件動作用的功能構(gòu)成方框圖。
圖6及圖7中，和前述同樣的部分標注和前述相同的標號，另外，在標號后附注‘A’，不再詳細說明。
圖6中，電動機3A由三相無刷DC電動機構(gòu)成，電動機3A中設轉(zhuǎn)子角度傳感器6。
轉(zhuǎn)子角度傳感器6檢測電動機3A轉(zhuǎn)子角度θr輸入控制器5A。
轉(zhuǎn)子角度θr通過輸入接口電路51A輸入第2MCU54A。
這時，控制器5A內(nèi)的開關單元55設在電池4和柵極驅(qū)動電路57A之間。
另外，電動機電流檢測電路52A檢測三相中兩相的電動機電流iM1、iM2，輸入弟2MCU54A。還有一相的電動機電流由于相電流的總和為‘0’，故通?？衫糜嬎闱蟪觥?br> 再有，第2MCU54A驅(qū)動控制電動機3A，通過柵極驅(qū)動電路57A將對電動機驅(qū)動電路56A的指示信號加在電動機驅(qū)動電路56A內(nèi)的功率MOSFET的各柵極上。
電動機驅(qū)動電路56A由向電動機3A的三相端子供電用的3對(6個)功率MOSFET構(gòu)成。
在圖7中，電動機斷開單元60A相當于圖6中開關單元55及柵極驅(qū)動電路57A。
這時，第1MCU53A中裝有轉(zhuǎn)向控制單元53a及電動機控制檢查單元54bA，第2MCU54A中裝有電動機控制單元53bA及轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a。
即，轉(zhuǎn)向控制單元53a及電動機控制單元53bA分配在第1及第2MCU53A、54A中，同樣電動機控制檢查單元54bA及轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a也分配在第1及第2MCU53A、54A中。
第2MCU54A中的電動機控制單元53bA根據(jù)目標電流io及電動機電流iM1、iM2，反饋控制供給電動機3A的電流。
另外，第2MCU54A中的電動機控制單元53bA根據(jù)電動機電流iM1、iM2算出檢測電流值iMA，輸入第1MCU53A內(nèi)的電動機控制檢查單元54bA。
電動機控制檢查單元54bA根據(jù)目標電流i o及檢測電流值iMA的比較結(jié)果檢查電動機控制單元53bA動作的穩(wěn)妥性，在判定為異常時，驅(qū)動電動機斷開單元60A切斷對電動機3A的供電。
即，電動機控制檢查單元54bA在目標電流io和電動機3A上流過的電流之差表示在規(guī)定范圍以外時，判定電動機控制單元53bA為異常。
這時，和前面說過的一樣，轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a在判定轉(zhuǎn)向控制單元53a為異常時，驅(qū)動電動機斷開單元60A切斷對電動機3A的供電。
同樣，電動機控制檢查單元54bA判定電動機控制單元53bA為異常時，驅(qū)動電動機斷開單元60A切斷對電動機3A的供電。
以下，說明圖6及圖7示出的本發(fā)明實施形式2的具體動作。
圖7中，首先向第2MCU54A中的電動機控制單元53bA送出轉(zhuǎn)向控制單元53a算出的dq坐標上的目標電流io。
電動機控制單元53bA根據(jù)轉(zhuǎn)子角度傳感器6來的轉(zhuǎn)子角度θr對電動機電流檢測電路52A來的電動機電流iM1、iM2(相電流)進行坐標變換，換算成dq坐標上的直流電流即檢測電流值iMA，進行反饋控制使得檢測電流值iMA和目標電流io一致。
另外，電動機控制單元53b將檢測電流值iMA送給第1MCU53A中電動機控制檢查單元54bA。
通過這樣，電動機控制檢查單元54bA將檢測電流值iMA和目標電流io比較，判定兩者之差(＝iMA-io)是否在規(guī)定范圍內(nèi)，從而檢查電動機控制單元53bA的穩(wěn)妥性。
另一方面，第2MCU54A中轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a根據(jù)操縱轉(zhuǎn)矩Tq及目標電流io，和前述一樣設定故障判定區(qū)域檢查轉(zhuǎn)向控制單元53a的動作。
這樣，本發(fā)明實施形式2中，第1MCU53A內(nèi)轉(zhuǎn)向控制單元53a及電動機控制單元，與第2MCU54A中的電動機控制單元53bA及轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a對各自的計算結(jié)果互相通信并控制，同時互相監(jiān)視彼此的動作。
這樣，通過分散第1MCU及第2MCU53A、54A各自的運算負荷，由于不會只對一方施加過大的運算負荷，所以可用廉價的微型控制器(MCU)。
另外，可以使用例如DSP(Digital Signal Processor數(shù)字信號處理器)等作為安裝電動機控制單元53bA的第2MCU54A，可以選擇適用于各種處理的處理器，實現(xiàn)最佳的控制器設計。
再根據(jù)圖7的構(gòu)成，第1MCU53A具有轉(zhuǎn)向控制單元53a及電動機控制檢查單元54bA，第2MCU54A具有電動機控制單元53b及轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a。故采用轉(zhuǎn)向控制用的第1MCU53A及電動機控制用第2MCU54A適用于構(gòu)成轉(zhuǎn)向控制裝置的場合。
還有，轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a為了檢查轉(zhuǎn)向控制單元53a，和前述(參照圖2)一樣，利用操縱轉(zhuǎn)矩Tq和目標電流io，但也可以用電動機控制單元53bA來的檢測電流iMA，代替目標電流io。在這種情況下，轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a和電動機控制檢查單元53bA一樣，也能檢查電動機驅(qū)動電路56A等電路。
實施方式3還有，上述實施方式2中，在電動機控制檢查單元54bA中，雖然用電動機控制單元53bA算出的dq坐標上的檢測電流IMA作為和目標電流io比較的對象，但也可以直接用電動機電流檢測電路52A來的電動機電流iM1、iM2(相電流)。
例如，正弦波驅(qū)動電動機3A時，由于三相相電流之和為‘0’，所以通過判定三相相電流之和是否在以‘0’為中心值的規(guī)定范圍內(nèi)，從而可以檢查電動機控制單元53bA的穩(wěn)妥性。
另外，可以判定各相電流的各個相的電流是否在規(guī)定范圍內(nèi)。
另外，上述實施方式2中，采用檢測出的轉(zhuǎn)子角度θr算出坐標變換后的檢測電流值iMA，利用電動機控制檢查單元54bA監(jiān)視檢測電流值iMA之際，將轉(zhuǎn)子角度θr間接地用于檢查，但也可以直接地將轉(zhuǎn)子角度θr用于檢查。
這時，電動機控制檢查單元54bA根據(jù)電動機3A的轉(zhuǎn)子角度θr檢查電動機控制單元53bA的動作。
例如，盡管電動機3A上流過大于規(guī)定值的電流，而且在轉(zhuǎn)子角度θr隨時間變化的速率(即轉(zhuǎn)子的角速度)在以‘0’為中心值的規(guī)定范圍內(nèi)(實際上不轉(zhuǎn))時，可判定為異常。
即，電動機控制檢查單元54bA根據(jù)電動機3A的轉(zhuǎn)子角速度檢查電動機控制單元53bA的動作。
這種場合，直接監(jiān)視電動機3A的轉(zhuǎn)子的固定不轉(zhuǎn)狀態(tài)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明涉及的轉(zhuǎn)向控制裝置，能廉價并可靠地構(gòu)成從傳感器信號等輸入系統(tǒng)開始至控制信號等輸出系統(tǒng)為止一直進行監(jiān)視用的冗余系統(tǒng)。
還有，所述各實施方式中，雖然對應用于電動動力轉(zhuǎn)向裝置的場合進行了說明，但不限于電動動力轉(zhuǎn)向裝置，當然也能構(gòu)成可適用于各種轉(zhuǎn)向控制裝置的冗余系統(tǒng)，取得同等的作用與效果。
另外，本發(fā)明適用于汽車的轉(zhuǎn)向控制裝置，但用于船舶等其它轉(zhuǎn)向控制裝置也能取得同樣的作用與效果。
權利要求
1.一種轉(zhuǎn)向控制裝置，包括將駕駛者的操縱力作為操縱轉(zhuǎn)矩進行檢測的轉(zhuǎn)矩傳感器；向轉(zhuǎn)向動作提供轉(zhuǎn)矩的電動機；驅(qū)動所述電動機的電動機驅(qū)動電路；根據(jù)所述操縱轉(zhuǎn)矩至少算出所述電動機的目標電流的轉(zhuǎn)向控制單元；根據(jù)所述目標電流向所述電動機驅(qū)動電路發(fā)出指示的電動機控制單元，其特征在于，還包括根據(jù)所述操縱轉(zhuǎn)矩及所述目標電流，檢查所述轉(zhuǎn)向控制單元的動作的轉(zhuǎn)向控制檢查單元；以及根據(jù)所述電動機驅(qū)動電路或所述電動機的規(guī)定的狀態(tài)量，檢查所述電動機控制單元的動作的電動機控制檢查單元。
2.如權利要求1所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，包括具有所述轉(zhuǎn)向控制單元、所述電動機控制單元、所述轉(zhuǎn)向控制檢查單元、以及所述電動機控制檢查單元中至少一種單元的第1及第2控制單元，所述轉(zhuǎn)矩傳感器及所述電動機驅(qū)動電路的輸出端子分別連接所述第1及第2控制單元。
3.如權利要求1所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，包括具有所述轉(zhuǎn)向控制單元、所述電動機控制單元、所述轉(zhuǎn)向控制檢查單元、以及所述電動機控制檢查單元中至少一種單元的第1及第2控制單元，將由所述轉(zhuǎn)矩傳感器檢測出的操縱轉(zhuǎn)矩、以及輸入所述電動機控制單元或所述電動機控制檢查單元的規(guī)定的電動機狀態(tài)量，分別輸入第1及第2控制單元。
4.如權利要求2或3所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述第1控制單元包括所述轉(zhuǎn)向控制單元及所述電動機控制單元，所述第2控制單元包括所述轉(zhuǎn)向控制檢查單元及所述電動機控制檢查單元。
5.如權利要求2或3所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述第1控制單元包括所述轉(zhuǎn)向控制單元及所述電動機控制檢查單元，所述第2控制單元包括所述電動機控制單元及所述轉(zhuǎn)向控制檢查單元。
6.如權利要求1至3中任一項所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制檢查單元根據(jù)所述操縱轉(zhuǎn)矩，設定比較檢查所述目標電流用的基準值，在所述目標電流超過所述基準值時，判定所述轉(zhuǎn)向控制檢查單元為異常。
7.如權利要求4所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制檢查單元根據(jù)所述操縱轉(zhuǎn)矩，設定比較檢查所述目標電流用的多個基準值，所述第2控制單元按照來自所述第1控制單元的指示，從所述多個基準值中選一個，所述目標電流超出所選的基準值時，判斷選轉(zhuǎn)向控制檢查單元為異常，同時對于所述多個基準值中至少一個在處于選擇狀態(tài)的時間上設置制約條件。
8.如權利要求5所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制檢查單元根據(jù)所述操縱轉(zhuǎn)矩，設定比較檢查所述目標電流用的多個基準值，所述第2控制單元按照來自所述第1控制單元的指示，從所述多個基準值中選一個，同時所述目標電流超出所選的基準值時，判斷選轉(zhuǎn)向控制檢查單元為異常，所述第1控制單元根據(jù)規(guī)定周期的信號，對所述第2控制單元給出選擇所述基準值的指示。
9.如權利要求4所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制檢查單元根據(jù)所述操縱轉(zhuǎn)矩，設定比較檢查所述目標電流用的多個基準值，所述第2控制單元按照來自所述第1控制單元的指示，從所述多個基準值中選一個，同時所述目標電流超出所選的基準值時，判斷選轉(zhuǎn)向控制檢查單元為異常，所述第1控制單元根據(jù)規(guī)定周期的信號，對所述第2控制單元給出選擇所述基準值的指示。
10.如權利要求5所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制檢查單元根據(jù)所述操縱轉(zhuǎn)矩，設定比較檢查所述目標電流用的多個基準值，所述第2控制單元按照來自所述第1控制單元的指示，從所述多個基準值中選一個，同時所述目標電流超出所選的基準值時，判斷選轉(zhuǎn)向控制檢查單元為異常，所述第1控制單元根據(jù)規(guī)定周期的信號，對所述第2控制單元給出選擇所述基準值的指示。
11.如權利要求1至3中任一項所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述電動機控制檢查單元根據(jù)所述電動機驅(qū)動電路外加在所述電動機上的電壓，檢查所述電動機控制單元的動作。
12.如權利要求11所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述電動機控制檢查單元在所述電動機驅(qū)動電路加在所述電動機各端子上的電壓之和表示在規(guī)定范圍以外時，判定所述電動機控制單元為異常。
13.如權利要求11所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述電動機控制單元對所述電動機進行PWM驅(qū)動，所述電動機控制檢查單元在所述電動機驅(qū)動電路外加在所述電動機各端子上的PWM信號的周期表示在規(guī)定的范圍以外時，判定所述電動機控制單元為異常。
14.如權利要求1至3中任一項所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述電動機控制檢查單元根據(jù)所述電動機上流過的電流，檢查所述電動機控制單元的動作。
15.如權利要求14所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述電動機由3相電動機組成，所述電動機控制檢查單元在從所述電動機驅(qū)動電路開始所述電動機各相上流過的電流之和表示在規(guī)定范圍以外時，判定所述電動機控制單元為異常。
16.如權利要求14所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述電動機控制檢查單元在所述目標電流和所述電動機上流過的電流之差表示在規(guī)定范圍以外時，判定所述電動機控制單元為異常。
17.如權利要求1至3中任一項所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述電動機控制檢查單元根據(jù)所述轉(zhuǎn)子角度，檢查所述電動機控制單元的動作。
18.如權利要求1至3中任一項所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述電動機控制檢查單元根據(jù)所述轉(zhuǎn)子角速度，檢查所述電動機控制單元的動作。
19.如權利要求1至3中任一項所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制檢查單元在判定所述轉(zhuǎn)向控制單元為異常時，斷開對所述電動機的供電。
20.如權利要求1至3中任一項所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述電動機控制檢查單元在判定所述電動機控制單元為異常時，斷開對所述電動機的供電。
全文摘要
本發(fā)明能獲得一種用簡單的構(gòu)成便能適應并能廉價而可靠地構(gòu)成從輸入系統(tǒng)至輸出系統(tǒng)的冗余系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向控制裝置。該裝置包括將駕駛者的操縱力作為操縱轉(zhuǎn)矩Tq進行檢測的轉(zhuǎn)矩傳感器1；向轉(zhuǎn)向動作提供轉(zhuǎn)矩的電動機3；驅(qū)動電動機3的電動機驅(qū)動電路56；根據(jù)操縱轉(zhuǎn)矩Tq至少算出電動機3的目標電流io的轉(zhuǎn)向控制單元53a；根據(jù)目標電流io向電動機驅(qū)動電路56發(fā)出指示的電動機控制單元53b；根據(jù)操縱轉(zhuǎn)矩Tq及目標電流io檢查轉(zhuǎn)向控制單元53a的動作的轉(zhuǎn)向控制檢查單元54a；及根據(jù)電動機驅(qū)動電路56規(guī)定的狀態(tài)量檢查電動機控制單元53b的動作的電動機控制檢查單元54b。
文檔編號B62D5/04GK1746063SQ200510075818
公開日2006年3月15日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權日2004年9月10日
發(fā)明者喜福隆之, 上月宏之, 堀恭彰 申請人:三菱電機株式會社