专利名称：电动动力转向装置用控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制电动动力转向中产生操纵辅助力的电动机用的装置。
背景技术：
在电动动力转向装置用控制装置中，根据操纵转矩运算，产生操纵辅助力的无刷电动机的驱动电流目标值；根据该算出的目标值与驱动电流的检测值及转子旋转位置的检测值，运算电动机驱动用信号值；根据该运算出的电动机驱动用信号值，利用电动机驱动电路驱动电动机。
利用1块微型计算机芯片运算上述驱动电流的目标值，另一块微型计算机芯片运算驱动用信号值，利用由车内布线构成的通信线连接两块微型计算机芯片(美国专利第6679350号)，为了高精度地控制产生操纵辅助力用无刷电动机的驱动电流，要高速运算与转子的旋转位置对应的驱动用信号值。另外，为了改善驾驶员的操纵感觉，需要不是根据转子的旋转速度等修正目标电流值这种类型的，而是要作复杂的运算。但是由于进行如此高速而且并非上述类型的复杂运算需要高性能的微型计算机，因而微型计算机的费用增加。
再有，为了进行防备万一故障处理，需要监视运算值有无异常用的专用辅助微型计算机或监视电路用硬件。但是，倘若为了进行防备万一故障处理而设置专用辅助微型计算机或监视电路用硬件则成本更加增大。
本发明的目的在于提供一种能解决上述问题的电动动力转向装置用控制装置。
发明内容
本发明的电动动力转向装置用控制装置，包括至少根据操纵转矩的检测值，运算产生操纵辅助力用无刷电动机的驱动电流目标值的目标值运算要素；根据由所述目标值运算要素运算出的目标值、所述电动机驱动电流的检测值、以及所述电动机转子的旋转位置检测值，运算所述电动机的驱动用信号值的驱动用信号值运算要素；以及根据所述驱动用信号值，驱动所述电动机的驱动要素，所述目标值运算要素由设置在芯片上的第1集成电路构成，所述驱动用信号值运算要素由设置在别的芯片上的第2集成电路构成，所述第1集成电路与第2集成电路之间能通信地进行连接，并且所述驱动用信号值的运算周期比所述目标值的运算周期短。
采用本发明，则在第1集成电路运算驱动电流的目标值，在第2集成电路运算目标值、所述电动机驱动电流的检测值、以及与转子的旋转位置运算相应的驱动用信号值，该驱动用信号值的运算周期比目标值的运算周期短。也就是在进行较低速运算的第1集成电路上，作与驱动信号值的运算比较不是上述类型的而是复杂的驱动电流的目标值运算，在进行较高速运算的第2集成电路上，进行所述类型的比较单纯的驱动用信号值的运算。通过这样，作为构成控制装置的集成电路芯片不需要高速而且作并非所述类型的复杂运算的高性能芯片，通过设置并非所述类型的比较复杂的但只要进行较低速的运算便可的第1集成电路的芯片；以及设置较高速的但只要作所述类型的较单纯的运算便可的第2集成电路的芯片，能构成控制装置。因而，能利用价格低的集成电路芯片构成控制装置。可以用微型计算机芯片作为设置第1集成电路的芯片，可以用微型计算机芯片、DSP(Digital Signal Processor数字信号处理器)芯片、具有门阵列等的IC芯片作为设置第2集成电路的芯片。
本发明的电动动力转向装置用控制装置，其它特点是包括具有至少根据操纵转矩的检测值，运算产生操纵辅助力用无刷电动机的驱动电流目标值的目标值运算要素的第1控制部；具有根据由所述目标值运算要素运算出的目标值、所述电动机驱动电流的检测值、以及所述电动机转子的旋转位置检测值，运算所述电动机的驱动用信号值的驱动用信号值运算要素的第2控制部；以及根据所述驱动用信号值驱动所述电动机的驱动部，在与具有所述第1控制部的芯片不同的芯片上，具有所述第2控制部，所述第1控制部与第2控制部能通信地进行连接，并且所述驱动用信号值的运算周期比所述目标值的运算周期短。
最好所述第1集成电路具有通过对所述目标值运算要素运算出的目标值与驱动电流的检测值进行比较，判断有无异常的输出监视要素，所述第2集成电路具有通过对所述目标值运算要素运算出的目标值与操纵转矩的检测值进行比较，判断有无异常的输入监视要素。通过这样，就不需要用于监视第1集成电路与第2集成电路的运算值有无异常的专用硬件。
在这种情况下，最好在所述第1集成电路上设置能与车辆状态数据的第1输入部通信的第1输入数据用通信处理部，以便能由所述目标值运算要素根据操纵转矩的检测值与车辆状态数据运算所述目标值，在所述第2集成电路上设置能与车辆状态数据的第2输入部通信的第2输入数据用通信处理部，以便通过由所述输入监视要素，对所述目标值运算要素运算出的目标值与操纵转矩的检测值及车辆状态数据进行比较判断有无异常。通过这样，不仅根据操纵转矩的检测值，而且还根据车速、制动力等车辆状态数据相应控制电动机，在这种情况下，通过将根据操纵转矩与车辆状态数据运算出的目标值与操纵转矩的检测值及车辆状态数据进行比较，能择情判断有无异常。因此在不仅根据操纵系统信息而且还根据车辆全体的信息综合地控制电动机的情况下能消除防备万一故障用的异常判定的失误。再有，在某一方的集成电路或某一方的输入部发生异常时，也能将该异常向外部系统发送，通报控制装置故障。
最好所述目标值运算要素具有根据与所述电动机的负载相对应的变量，为了过载保护而减小所述目标值的降低额定值运算部。通过这样，就不需要为了过载保护而专用的硬件。
最好所述目标值运算要素具有根据影响操纵转矩的变量的检测值，修正所述目标值的补偿运算部。通过这样，利用因为运算速度比较低运算处理能力有富余的第1集成电路，能为了改善操纵感觉等而进行修正目标值用的运算。
最好所述第1集成电路具有判断所述目标值与所述驱动用信号值的运算所需的检测值有无异常的检测状态监视要素。通过这样，利用因为运算速度比较低运算处理能力有富余的第1集成电路能构成判断第1集成电路的目标值运算与第2集成电路的驱动用信号值的运算所需的检测值有无异常的检测状态监视要素。
最好具有判断所述第2集成电路的动作有无异常的第1监视部、以及运算所述电动机的辅助驱动用信号值的第1辅助运算要素，所述第1辅助运算要素由所述第1集成电路构成，并且设置信号选择要素，使所述驱动要素在所述驱动用信号值运算要素与所述第1辅助运算要素中选择一个进行连接，以便在所述第2集成电路动作异常时，根据所述辅助驱动用信号值代替所述驱动用信号值，驱动所述电动机。通过这样，在第2集成电路发生异常时，能根据由设置在第1集成电路中的第1辅助运算要素运算的辅助驱动用信号值驱动电动机。因此，即使第2集成电路发生异常，依旧能不使电动机急剧停止，缓慢地降低操纵辅助力，利用简易的控制给出操纵辅助力，防止对驾驶员作用过大的冲击。
具有判断所述第1集成电路的动作有无异常的第2监视部，以及至少根据操纵转矩的检测值、运算所述电动机的驱动电流的目标值的第2辅助运算要素，所述第2辅助运算要素由所述第2集成电路构成，在所述第1集成电路动作异常时由驱动用信号值运算要素根据所述第2辅助运算要素运算的目标值，运算所述电动机的驱动用信号值。通过这样，在第1集成电路发生异常时根据由设置在第2集成电路的第2辅助运算要素运算出的目标值，运算电动机的驱动用信号值。因此，即使在第1集成电路上发生异常，依旧能不使电动机急剧停止，缓慢地降低操纵辅助力，利用简易的控制给出操纵辅助力，防止对驾驶员作用过大的冲击。
最好具有存储所述电动机的控制用数据与该控制用数据的总数校验用数据的第1非易失性存储装置；存储与所述第1非易失性存储装置所存储的数据相同的控制用数据及总数校验用数据的第2非易失性存储装置；以及根据所述第1非易失性存储装置存储的控制用数据的总数校验结果与所述第2非易失性存储装置存储的控制用数据的总数(sum)校验结果，判定两个非易失性存储装置中哪一个有无数据异常的判定要素，由所述第1集成电路构成能与所述第1非易失性存储装置进行数据通信的第1存储数据通信处理部，以便将所述第1非易失性存储装置所存储的控制用数据用于所述第1集成电路的运算，由所述第2集成电路构成能与所述第2非易失性存储装置进行数据通信的第2存储数据通信处理部，以便将所述第2非易失性存储装置所存储的控制用数据用于所述第2集成电路的运算，在所述第1非易失性存储装置中发生数据异常时，所述第2非易失性存储装置存储的控制用数据通过所述第2存储数据通信处理部，用于所述第1集成电路的运算，在所述第2非易失性存储装置中发生数据异常时，所述第1非易失性存储装置存储的控制用数据通过所述第1存储数据通信处理部，用于所述第2集成电路的运算。通过这样，在任何一个非易失性存储装置上发生数据异常时，能根据另一个非易失性存储装置存储的数据进行运算。另外各非易失性存储装置中有无数据异常除了控制用数据外只要存储总数校验用数据便能判定，所以能减少判定数据异常用的数据量，减少非易失性存储装置的总容量。
采用本发明的电动动力转向装置用控制装置，则能高精度地控制产生操纵辅助力用无刷电动机的驱动电流，改善驾驶员的操纵感觉，以低成本进行防备万一故障处理所需的高速而且不是所述类型的复杂的运算，还能在防备万一故障时，防止对驾驶员作用过大的冲击。
图1为本发明的实施方式涉及的电动动力转向装置的局部剖视主视图。
图2为本发明的实施方式涉及的控制装置的构成说明图。
图3为表示本发明的实施方式涉及的电动动力转向装置中操纵转矩和车速、基本助推电流间关系用的图。
图4为表示构成本发明的实施方式涉及的控制装置的微型计算机芯片的运算步骤用的流程图。
图5为表示构成本发明的实施方式涉及的控制装置的DSP芯片的运算步骤用的流程图。
图6为本发明的第1变形例涉及的控制装置的构成说明图。
图7为本发明的第2变形例涉及的控制装置的构成说明图。
图8为本发明的第2变形例涉及的EEPROM中发生数据异常时进行处理用的构成说明图。
图9为本发明的第2变形例涉及的EEPROM中存储的控制用数据的说明图。
图10为本发明的比较例涉及的EEPROM中存储的控制用数据的说明图。
具体实施例方式
图1示出的车用齿条小齿轮式电动动力转向装置101，具有利用操纵进行旋转的转向轴103；设置在转向轴103的小齿轮103a；与小齿轮103a啮合的齿条104；以及产生操纵辅助力用的三相无刷电动机1。齿条104两端连接操纵用车轮(图中未示出)。通过利用操纵小齿轮103a转动，从而齿条104朝沿车辆宽度方向的长轴方向移动，利用该齿条104的移动改变操纵角度。
电动机1具有固定在盖住齿条104的外壳108的包括U、V、W各相的线圈在内的定子1a；借助轴承108a、108b能转动地支持于外壳108上的圆筒状的转子1b；安装于转子1b上的磁铁1c；以及构成检测转子1b的旋转位置的旋转位置检测部的旋转变压器2，用转子1b围住齿条104。螺纹机构110具有与齿条104的外周做成一体的滚珠螺杆轴110a；以及通过滚珠与滚珠螺杆轴110a螺纹接合的滚珠螺母110b，滚珠螺母110b与电动机1的转子1b连接。通过这样，滚珠螺母11b由电动机1带动旋转，利用滚珠螺母110b的转动给出沿齿条104长轴方向的操纵辅助力。电动机1与旋转变压器2连接称为ECU的控制装置10。控制装置10连接检测由转向轴103传递的操纵转矩τ的转矩传感器11、检测车速ν的车速传感器12、以及图中未示出的电池。
图2用功能方框表示形成控制装置10的电路。控制装置10具有微型计算机芯片20、以及DSP芯片30。再有控制装置10还具有包括使电池的电压调节为一定的调压器在内的电路电源10a；输入来自车速传感器11的信号的I/O接口10b；通过CAN(Control Area Network控制局域网)输入来自车速传感器12的信号的CAN驱动电路10c(车辆状态数据的第1输入部)；检测控制装置10内环境温度用的热敏电阻10d；放大器10e；继电器驱动电路10f；电源继电器10h；前置驱动电路10i；旋转变压器驱动部10j；旋转变压器放大器10k、电流传感器放大器10m’；以及EEPROM10n。由控制装置10的起动，按照EEPROM10n中存储的程序对微型计算机芯片20和DSP芯片30进行初始设定，又在微型计算机芯片20和DSP芯片30上设置与EEPROM10n间通信的通信处理部20’、30’，以使EEPROM10n存储的电动机1控制用数据用于第1集成电路中的运算。例如，利用存于EEPROM10n的程序进行的初始设定可设定第1集成电路及第2集成电路中运算所需的初始值。另外，EEPROM10n中还存储对作为电动机1的控制用数据之一操纵转矩τ的检测值进行偏置修正用的预定的修正值。也就是，能预先测量由于各个转矩传感器11的差异产生的操纵转矩τ的检测值的实际值的变动，该测量值为修正值。利用该EEPROM10n所存储的修正值，能对第1集成电路及第2集成电路中运算时所用的操纵转矩τ的检测值进行偏置修正。
电动机驱动电路10h连接检测流过作为电动机1的、驱动电流的U相、V相、W相各相线圈的实际电流Iu、Iv、Iw的巳知的电流传感器10m，其检测值用电流传感器放大器10m’进行放大。
设置在微型计算机芯片20的第1集成电路在图2用功能方框表示，并具有以下的功能。
与车辆点火开关的开·关操作对应的信号经A/D变换器输入起动·停止控制部20b，并在继电器驱动控制部20c生成与该开·关操作对应的继电器控制信号。通过借助放大器10e、继电器驱动电路10f由继电器控制信号驱动电源继电器10g，从而控制从电池向电动机驱动电路10h的供电。
根据操纵转矩τ的检测值，由目标值运算要素20A运算作为电动机1的驱动电流的目标值的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*。目标值运算要素20A由第1集成电路构成，具有基本助推电流运算部20e、补偿运算部20f、加法部20j、dq轴目标电流运算部20k、降低额定值运算部20o。
也就是说，操纵转矩τ的检测值经A/D变换部20d输入基本助推电流运算部20e。为了由目标值运算要素20A根据操纵转矩τ的检测值和车辆状态数据即车速ν能运算d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*，在第1集成电路上设置能与CAN驱动电路10c通信的第1输入数据用通信处理部20f。通过这样，车速ν的检测值通过通信处理部20f输入基本助推电流运算部20e。基本助推电流运算部20e上根据以表格或运算式形式存储的操纵转矩τ、车速ν以及基本助推电流Io间的对应关系，运算与检测出的操纵转矩τ、车速ν对应的基本助推电流Io。操纵转矩τ、车速ν与基本助推电流Io间的对应关系例如如图3所示，操纵转矩τ的数值越大、车速ν越小，则基本助推电流Io的数值变得越大。
旋转变压器2通过旋转变压器驱动部送励磁信号，输出转子1b的旋转位置θ的检测值。旋转位置θ的检测值被旋转变压器放大器10k放大，经A/D变换器20g输入R/D变换部20h，成与转子1b的旋转位置θ对应的数字信号。R/D变换部20h输出的转子1b的旋转位置θ与检测出的车速ν一起作为影响操纵转矩的变量的检测值输入补偿运算部20i。补偿运算部20i进行根据旋转位置θ和车速ν求附加于基本助推电流Io修正电流II的补偿运算。补偿运算用已知的方法进行，根据影响操纵转矩的变量的检测值修正电动机1的驱动电流的目标值，例如规定修正电流II，保持适当的操纵性能，以根据旋转位置θ的变化速度dθ/dt与车速ν使操纵辅助力减小。
通过由加法运算部20j，将基本助推电流Io与修正电流II相加求得的目标电流I*输入dq轴目标电流运算部20k。设将沿转子1b具有的磁场(磁铁1c)的磁通方向的轴为d轴，设d轴和转子1b的旋转轴正交的轴为q轴，dq轴目标电流运算部20k运算生成d轴方向的磁场的d轴目标电流Id*和生成q轴方向的磁场的q轴目标电流Iq*。Dq轴目标电流运算部20k的运算可以用已知的运算式进行。
电流传感器10m的电流检测值在电流传感器放大器10m’放大后，经A/D变换部20m输入电流检波电路20n，成为与流过U、V、W各相线圈的实际电流IU、IV、IW分别对应的数字信号。热敏电阻10d的温度检测值由A/D变换部20u变换成数字信号。该电流检测值和温度检测值作为与电动机1的负载对应的变量输入降低额定值运算部20o。降低额定值运算部20o根据电流检测值和温度检测值按照预定的关系运算电动机1的输出降低速率δ。Dq轴目标电流运算部20k运算根据降低额定值运算部20o送来的输出降低速率δ减小的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*。通过这样，根据与电动机1的负载对应的变量的检测值由降低额定值运算部20o为了过载保护减小电动机1的驱动电流的目标值。还有，并不特别限定与电动机1的负载对应的变量的检测值，例如也可以用连续通电时间代替温度检测值。
微型计算机芯片20中的第1集成电路具有通过将目标值运算要素20A运算出的目标值与电动机1的驱动电流的检测值进行比较判断有无异常的输出监视要素20B。输出监视要素20B具有监视用实际电流坐标变换部20p和输出监视部20q。
监视用实际电流坐标变换部20p根据来自电流检波电路20n的U、V、W各相线圈的检测实际电流IU、IV、IW和来自R/D变换部20h的转子1b的检测旋转位置θ，运算生成d轴方向的磁场的d轴实际电流Id和生成q轴方向的磁场的q轴实际电流Iq。可以用已知的运算式进行监视用实际电流坐标变换部20p中的运算。
由dq轴目标电流运算部20k算出的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*、由监视用实际电流坐标变换部20p算出的d轴实际电流Id和q轴实际电流Iq输入输出监视部20q。输出监视部20q通过对目标电流Id*、Iq*、和实际电流Id、Iq作比较判断有无异常。例如在d轴目标电流Id*和d轴实际电流Id间的偏差大于等于设定值的情况下，或在q轴目标电流Iq*和q轴实际电流Iq间的偏差大于等于设定值的情况下，向继电器驱动控制部20c传送异常信号。继电器驱动控制部20c若传送异常信号则通过放大器10e将继电器控制信号送继电器驱动电路10f驱动电源继电器10g，切断从电池向电动机10h的供电。
在与微型计算机芯片20不同的芯片即DSP芯片30上设有在图2用功能方框表示的第2集成电路。第2集成电路30通过各芯片20、30上设置的SCI(SerialCommunication Interface串行通信接口)20”、30”与设置在微型计算机芯片20的第1集成电路能彼此通信地进行连接。第2集成电路具有以下功能。
第2集成电路具有驱动用信号值运算要素30A。驱动用信号值运算要素30A根据由目标值运算要素20A算出的目标值即d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*、电动机1的驱动电流的检测值即检测实际电流IU、IV、IW、以及转子1b的旋转位置θ的检测值运算电动机1的驱动用信号值即目标外加电压vU*、vV*、vW*。驱动用信号值运算要素30A由第2集成电路构成，并具有目标电流指示部30a、实际电流坐标变换部30f、偏差运算部30g、30i、PI运算部30h、30j、目标电压变换部30k。
由微型计算机芯片20的dq轴目标电流运算部20k算出的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*通过SCI20”、30”送目标电流指示部30a。另又用电流传感器放大器10m’放大的电流检测值通过A/D变换部30b输入电流检波电路30c，U、V、W各相线圈的检测实际电流IU、IV、IW分别成为对应的数字信号。旋转变压器放大器10k放大后的旋转位置θ的检测值经A/D变换部30d输入R/D变换部30e，成为与转子1b的旋转位置θ对应的数字信号。
实际电流坐标变换部30f根据U、V、W各相线圈的检测实际电流IU、IV、IW和转子1b的旋转位置θ，运算生成d轴方向的磁场的d轴实际电流Id和生成q轴方向的磁场的q轴实际电流Iq。可以用已知的运算式进行实际电流坐标变换部30f中的运算。
目标电流指示部30a输出微型计算机芯片20送来的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*。偏差运算部30g求出来自目标电流指示部30a的d轴目标电流Id*和来自实际电流坐标变换部30f的d轴实际电流Id的偏差，通过在PI运算部30h进行PI运算从而可求出d轴目标电压vd*。偏差运算部30i求出来自目标电流指示部30a的q轴目标电流Iq*和来自实际电流坐标变换部30f的q轴实际电流Iq的偏差，通过在PI运算部30j进行其之PI运算从而可求出q轴目标电压vq*。目标电压坐标变换部30k根据来自PI运算部30h、30j的目标电压vd*、vq*及来自R/D变换部30e的旋转位置θ，运算外加于电动机1的U、V、W各相的线圈的目标外加电压vU*。vV*。vW*。可用已知的运算式进行目标电压坐标变换部30k中的运算。
由第2集成电路构成的PWM信号形成部30m，形成与目标电压坐标变换部30k算出的目标外加电压vU*。vV*。vW*对应的占空比的PWM信号送前置驱动电路10i。电动机驱动电路10h具有断开从电源继电器10g对电动机1通电的FET桥式电路，通过利用前置驱动电路10i根据PWM信号驱动构成该桥式电路的FET，从而控制对电动机1供电。通过这样，利用前置驱动电路10i和电动机驱动电路10h根据驱动用信号值构成驱动电动机1的驱动要素10A。
设置在DSP芯片30的第2集成电路的工作频率比设置在微型计算机芯片20的第1集成电路的工作频率高，电动机1的驱动用信号值即目标外加电压vU*。vV*。vW*的运算周期比目标值即d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*的运算周期短。
DSP芯片30中的第2集成电路，具有通过对目标值运算要素20A运算出的目标值与操纵转矩τ的检测值进行比较，判断有无异常的输入监视要素30B。输入监视要素30B具有输入监视部30o。
操纵转矩τ的检测值通过A/D变换部30n输入输入监视部30o，另外，来自目标电流指示部30d的q轴目标电流Iq*也输入输入监视部30o。输入监视部30o通过对操纵转矩τ的检测值和q轴目标电流Iq*作比较判断有无异常。例如，输入监视部30o求与q轴目标电流Iq*对应的转矩值，在该转矩值与检测操纵转矩τ的检测值间偏差大于等于设定值时，向继电器驱动控制部30p传送异常信号。继电器驱动控制部30p当传送异常信号时通过经放大器10e将继电器控制信号送继电器驱动电路10f，切断电池对电动机驱动电路10h的供电。
微型计算机芯片20中的第1集成电路和DSP芯片中的第2集成电路因为确认互相的动作，分别具有每隔一定时间输出WD(Watch Dog监控)信号的WD信号输出部20s、30r和信号监视部20t、30s。若WD信号监视部20t没有收到WD信号就向继电器驱动控制部20c发送异常信号，若WD信号监视部30s没有收到WD信号就向继电器驱动控制部30p发送异常信号。也就是，WD信号监视部20t构成判断第2集成电路的动作有无异常的第1监视部，WD信号监视部30s构成判断第1集成电路的动作有无异常的第2监视部。
微型计算机芯片20中的第1集成电路作为判断目标值运算要素20A的目标值运算与驱动用信号值运算要素30A的驱动用信号值运算所需的检测值有无异常的检测状态监视要素，具有输入输出防备万一故障部20r。本实施方式中，操纵转矩τ、车速ν、转子1b的旋转位置θ、检测实际电流IU、IV、IW、中任一个一旦未输入第1集成电路，则输入输出防备万一故障部20r便将异常信号送继电器驱动控制部20c。
图4的流程图示出微型计算机芯片20中第1集成电路的运算步骤。首先，利用与EEPROM10n的通信进行初始设定(步骤S1)，从操纵转矩τ和车速ν的检测值求出基本助推电流Io(步骤S2)，从车速ν和转子1b的旋转位置θ求出修正电流II(步骤S3)，运算与求出的基本助推电流Io与修正电流II之和对应的目标电流I*的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*(步骤S4)，其运算结果送DSP芯片30(步骤S5)。另外根据流过电动机1的线圈的实际电流IU、IV、IW和转子1b的旋转位置θ的检测值运算d轴实际电流Id和q轴实际电流Iq(步骤S6)，在输出监视部20q、WD监视部20t、输入输出防备万一故障部20r，分别判断输出异常信号之必要性(步骤S7)，如有输出异常信号之必要则向继电器驱动控制部20c输出异常信号(步骤S8)，切断对电动机1的供电。在步骤S7，若无输出异常信号之必要则根据点火开关的开·关判断运算是否结束(步骤S9)，在未结束时返回步骤S2。
图5的流程图表示DSP芯片30中第2集成电路的运算步骤。首先，利用与EEPROM10n的通信进行初始设定(步骤S101)，读入微型计算机芯片20送来的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*(步骤S102)，由于目标外加电压vU*。vV*。vW*的运算周期比d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*的运算周期短。所以读入的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*存于由第2集成电路构成的存储部，每当从微型计算机芯片20发送时就更新一次。然后根据线圈的检测实际电流IU、IV、IW和检测旋转位置θ运算d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*(步骤S103)，运算与微型计算机芯片20送来的d轴目标电流Id*和d轴实际电流Id的偏差对应的d轴目标电压vd*、及与微型计算机芯片20送来的q轴目标电流Id*和q轴实际电流Iq的偏差对应的q轴目标电压vq*(步骤S 104)，根据d轴目标电压vd*、q轴目标电压vq*、检测旋转位置θ运算加于电动机1的U、V、W各相的线圈的目标外加电压vv*、vd*、vw*(步骤S105)，输出与目标外加电压vv*、vd*、vw*对应的PWM信号(步骤S106)。然后，在分别输出监视部30o和WD监视部30s，判别输出异常信号的必要性(步骤S107)，如有输出异常信号之必要则向继电器驱动控制部30p输出异常信号(步骤S108)，切断对电动机1的供电运算结束。在步骤S107，若无输出异常信号之必要，则判断是否更新d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*(步骤S109)，如不更新则返回步骤S103，如更新则返回步骤S102，读入更新后的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*。另外，若微型计算机芯片20的运算结束则DSP芯片30中的运算也结束。
第1集成电路中的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*的运算按照设定周期进行，该设定周期例如为1ms。另一方面，第2集成电路的目标外加电压vv*、vd*、vw*的运算周期比第1集成电路的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*的运算周期短，例如为200μs。也就是，在运算速度较低的第1集成电路上与目标外加电压vv*、vd*、vw*的运算相比进行不是典型的复杂的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*的运算，在运算速度较高的第2集成电路上进行典型的比较单纯的目标外加电压vv*、vd*、vw*的运算。通过这样，作为构成控制装置10的集成电路芯片不必用高速的而且进行不是上述类型的复杂运算的高性能的芯片，而是用设置进行不是上述类型的比较复杂的但比较低速的运算即可的第1集成电路的微型计算机芯片20、以及设置进行比较高速但是上述类型的比较单纯的运算即可的第2集成电路的DSP芯片30构成控制装置10。因此，能用低价的集成电路芯片20、30构成控制装置10。另外，通过第1集成电路中的目标值运算要素20A具有补偿运算部20i，利用运算速度比较低运算处理能力有富余的第1集成电路，而能为了改善操纵感觉进行修正目标值用的运算。再有，通过第1集成电路具有输入输出防备万一故障部20r，利用运算速度比较低运算处理能力有富余的第1集成电路，而能构成判断第1集成电路的目标值运算与第2集成电路的驱动用信号值运算所需的检测值有无异常的检测状态监视要素。
通过在微型计算机芯片20上设置输出监视要素20B、在DSP芯片30上设置输入监视要素30B，从而不需要专门用于监视第1集成电路与第2集成电路的运算值有无异常的硬件。另外，通过第1集成电路的目标值运算要素20A具有降低额定值运算部20o，从而专门用于过载保护的硬件也可不要。
图6为本发明的第1变形例，与上述实施方式之不同之处在于，控制装置10上不设环境温度检测用热敏电阻10d；微型计算机芯片20上不设A/D变换部20、降低额定值运算部20o、A/D变换部20m、电流检波电路20n、监视用实际电流坐标变换部20p、输出监视部20q；以及DSP芯片上不设A/D变换部30n、输入监视部30o，微型计算机芯片20和DSP芯片中的集成电路不具有防止过载的功能或输入输出异常监视功能。在这种情况下，微型计算机芯片20和DSP芯片30可以分别将设有防止过载的功能或输入输出异常监视功能的集成电路的芯片和微型计算机芯片20或DSP芯片30的集成电路连接。其它与上述实施方式一样同一部分用同一标号表示。
图7～图9表示本发明的第2变形例。
在第2变形例中，利用第1集成电路构成第1辅助运算要素51。第1辅助运算要素51运算作为电动机1的辅助驱动用信号值的目标外加电压，形成与该目标外加电压对应的占空比的PWM信号。本变形例中的辅助驱动用信号值可以根据由目标值运算要素20A运算的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*、检测实际电流IU、IV、IW、及转子1b的旋转位置θ的检测值进行运算。
在控制装置10上设置使驱动要素10A在驱动用信号值运算要素30A和第1辅助运算要素51中选择一个连接的信号选择要素10B。信号选择要素10B例如由具有两个输入端一个输出端的OR电路构成，一端的输入端接PWM信号形成部30m、另一端的输入端接第1辅助运算要素51、而输出端接前置驱动电路10i。
本变形例中，构成判断第2集成电路的动作有无异常的第1监视部的WD信号监视部20t当未接到WD信号，异常信号就向第1辅助运算要素51输出而不是继电器驱动控制部20c。第1辅助运算要素51当有异常信号输入时，向信号选择要素10B输出与辅助驱动用信号值对应的PWM信号。通过这样，在因第2集成电路动作异常而PWM信号形成部30m未向信号选择要素10B输出与辅助驱动用信号值对应的PWM信号时，驱动要素10A与第1辅助运算要素51连接，以代替驱动用信号值由与辅助驱动用信号值对应的PWM信号驱动电动机1。
还有，信号选择要素10B的构成不受限定，例如，其构成可以是PWM信号形成部30m和第1辅助运算要素51有选择地与前置驱动电路10i连接的开关、通常，前置驱动电路10i与PWM信号形成部30m连接，在异常信号输入时与第1辅助运算要素51连接。
另外，由第1辅助运算要素51运算的辅助驱动用信号值无特别限定，例如当有异常信号输入时，能对按照设定时间直至电动机1的输出为零逐渐减小的值进行运算。在这种情况下，操纵转矩τ、车速ν、转子1b的旋转位置θ、检测实际电流Iu、Iv、Iw在运算辅助驱动用信号值上并不需要。因此，操纵转矩τ、车速ν、转子1b的旋转位置θ、检测实际电流Iu、Iv、Iw中任何一个在没有输入第1集成电路的情况下，输入输出防备万一故障部20r就将异常信号向第1辅助运算要素51和信号选择要素10B输出而不是继电器驱动控制部20c。在这种情况下，利用来自WD信号监视部20t或输入输出防备万一故障部20r的异常信号的输入，第1辅助运算要素51向信号选择要素10B输出与辅助驱动用信号值对应的PWM信号，信号选择要素10B使第1辅助运算要素51与前置驱动电路10i连接。
在第2变形例中，由第2集成电路构成第2辅助运算要素52。第2辅助运算要素52根据操纵转矩τ的检测值运算电动机1的驱动电流的目标值即d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*。也就是，操纵转矩τ的检测值通过A/D变换部30n和低通滤波器53输入第2辅助运算要素52。低通滤波器53除去操纵转矩τ的检测信号中不需要的高频分量，只让比操纵系统的谐振频率低的频率的信号分量通过。在第2辅助运算要素52中以表格或运算式形式存储操纵转矩τ和基本助推电流间的对应关系，例如操纵转矩τ的数值越大，基本助推电流的数值也越大，按照这一关系求与检测出的操纵转矩τ对应的基本助推电流，运算与求出的基本助推电流对应的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*。
本变形例中，构成判断第1集成电路的动作有无异常的第2监视部的WD信号监视部30s若未接收WD信号，则向第2辅助运算要素52输出异常信号而不是向继电器驱动控制部30p输出。第2辅助运算要素52在有异常信号输入时，也就是未从目标值运算要素20A向目标电流指示部30a输出d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*时，向目标电流指示部30a输出d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*。通过这样，在第1集成电路动作异常时，由驱动用信号值运算要素30A根据第2辅助运算要素52运算的目标值进行运算。
还有，第2辅助运算要素52至少可根据操纵转矩的检测值运算电动机1的驱动电流的目标值。例如，由第2辅助运算要素52作为电动机1的驱动电流的目标值不仅可运算与操纵转矩τ的检测值对应的值，还可运算与车速ν的检测值对应的值。
另外，控制装置10具有来自与车辆状态数据即车速ν的检测值对应的车速传感器12的信号通过CAN(Control Area Network)输入的第2CAN驱动电路10p(车辆状态数据的第2输入部)。在第2集成电路上设置能与第2CAN驱动电路10p通信的第2输入数据用通信处理部54。车速ν的检测值通过通信处理部54输入输入监视要素30B的输入监视部30o，通过这样，向输入出监视部30o输入目标值运算要素20A运算的目标值即q轴目标电流Iq、操纵转矩τ的检测值、车速ν的检测值。因此，输入监视部30o通过将q轴目标电流Iq*和操纵转矩τ的检测值及车速ν的检测值作比较能判断有无异常。例如输入监视部30o求出与操纵转矩τ的检测值及车速ν对应的q轴电流，在该q轴电流和q轴目标电流Iq*间的偏差大于等于设定值的情况下，输出异常信号。可将该异常信号传送给驱动用信号值运算要素30A和第2辅助运算要素52，代替传送给继电器驱动控制部30p。通过这样，利用由第2辅助运算要素52运算并向目标电流指示部30a输出的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*运算电动机1的驱动用信号值，代替由目标值运算要素20A运算的d轴目标电流Id*和q轴目标电流Iq*。
还有，从CAN经各CAN驱动电路10c、10p输入第1集成电路及第2集成电路的车辆状态数据不限于车速ν，例如可以输入制动力等作为车辆状态数据，也可以不只是操纵系统的信息还可根据整个车辆的信息对电动机1进行综合控制。通过这样，在不只是操纵系统的信息还可根据整个车辆的信息对电动机1进行综合控制的情况下，能消除防备万一故障的异常判定失误。再有在两个集成电路中某一个或两CAN驱动电路10c、10p中某一个产生异常时、向外部系统发送该异常，通报控制装置的故障。
本变形例的控制装置10，具有第2电路电源10q，该第2电路电源10q包括将电池的电压调整成一定的调压器，由电路电源10a对微型计算机芯片20中的第1集成电路供电，由第2电路电源10q对DSP芯片30中的第2集成电路供电。通过这样，即使两电路电源10a、10q中任何一个故障，仍能利用第1集成电路和第2集成电路中的任何一个控制电动机1。
本变形例中，控制装置10具有第1EEPROM10n’作为第1非易失性存储装置、具有第2EEPROM10n”作为第2非易失性存储装置。第1EEPROM10’存储初始设定用程序、电动机1的控制用数据、该控制用数据的总数校验用数据。第2EEPROM10”存储初始设定用程序、和第1EEPROM10n’存储的相同的控制用数据及总数校验用数据。为了使第1EEPROM10n’存储的控制用数据用于第1集成电路中的运算，由第1集成电路构成能与第1EEPROM10n’进行数据通信的第1存储数据通信处理部20’。另外，为了使第2EEPROM10n’存储的控制用数据用于第1集成电路中的运算，由第2集成电路构成能与第2EEPROM10n”进行数据通信的第2存储数据通信处理部30’。作为电动机1的控制用数据之一，例如存储用于偏置修正操纵转矩τ的检测值用的预定修正值。预先测量来自因各个转矩传感器11的差异造成的操纵转矩τ的实际检测值的变动，该测量值为修正值，利用控制装置10的起动，通过由第1EEPROM10n’中存储的程序所作的初始设定，设定第1集成电路中的运算所需的初始设定，作为在目标值运算要素20A中的运算时所用的操纵转矩τ的检测值的偏置修正值，又利用存于第1EEPROM10n’中的修正值，通过由第2EEPROM10n”中存储的程序所作的初始设定，设定第2集成电路中的运算所需的初始设定，利用存于第2EEPROM10n”中的修正值，作为在输入监视部30o和第2辅助运算要素52中的运算时所用的操纵转矩τ的检测值的偏置修正值。还有，对于各EEPROM10n’、10n”存储的控制用数据的数量、种类无特别限定，例如，在输入监视部30o中输出异常信号的成为基准的设定值那样的防备万一故障信息也能作为控制用数据进行存储。
图8用功能方框表示各EEPROM10n’、10n”发生数据异常时进行处理用的电路。本变形例中，存于第1EEPROM10n’的控制用数据通过通信处理部20’输入由第1集成电路构成的判定要素20v，另外，存于第2EEPROM10n”的控制用数据通过通信处理部30’、SCI20”、30”输入。判定要素20v根据存于第1EEPROM10n’的控制用数据的总数校验结果和存于第2EEPROM10n”的控制用数据通的总数校验结果，判定两EEPROM10n’、10n”中某一个有无数据异常。
例如，如图9所示，第1EEPROM10n’中存储A1、B2、C3、D4四个控制用数据、与各控制用数据A1、B2、C3、D4的前面两位的合计与后面两位的合计的总数校验用数据，第2EEPROM10n”中存储A2、B3、C4、D5四个控制用数据、与各控制用数据A2、B3、C4、D5的前面两位的合计和后面两位的合计的总数校验用数据。这里，设控制用数据A1和A2相等、B2和B3相等、C3和C4相等、D4和D5相等。判定要素20v求出各控制用数据的前面两位的合计与后面两位的合计，根据求出的合计分别与对应的总数校验用数据一致与否判定有无数据异常。
如果两EEPROM10n’、10n”无数据异常，则存于第1EEPROM10n’的控制用数据通过判定要素20v用于第1集成电路的目标值运算要素20A中的运算，存于第2EEPROM10n”的控制用数据通过判定要素20v、SCI20”、30”用于第2集成电路的输入监视部30o和第2辅助运算要素52中的运算。在第1EEPROM10n’中的数据异常时，存于第2EEPROM10n”的控制用数据通过通信处理部30’、SCI20”、30”、判定要素20v，用于目标值运算要素20A中的运算。在第2EEPROM10n”中的数据异常时，存于第1EEPROM10n’的控制用数据通过通信处理部20’、1判定要素20v，用于输入监视部30o和第2辅助运算要素52中的运算。
还有，也可以由第2集成电路代替第1集成电路构成判定要素20v。
通过这样，在第1EEPROM10n’和第2EEPROM10n”中任何一个发生数据异常时能根据存于另一方的数据进行运算。因此，无论EEPROM10n’、EEPROM10n”中任何一个发生故障时，都能继续控制。另外，EEPROM10n’、EEPROM10n”中有无数据异常由于除了控制用数据外能只利用存储总数校验用数据来进行判定，所以能减少判定数据异常用的数据量，能减少EEPROM10n’、EEPROM10n”的总容量。例如，如图10所示，在单独的EEPROM中存储A、B、C、D4种控制用数据时，为了判定有无数据异常有时要三个、三个地存储同一种的数据。在这种情况下，在同一种数据的各个数据上通过进行根据前面两位互相比较由多数决定的判定及根据后面两位互相比较由多数决定的判定，能特定正常数据。在图10中，前面两位和后面两位都是‘00’的数据为正常。与一个一个地存储同一种数据的情形相比，图10示出的例子的总数据量为3倍。与此相反，本变形例中的总数据量用一个一个地存储同一种数据的两倍的量与总数校验用数据的数据量之和便足够，所以能减少EEPROM10n’、EEPROM10n”的总容量并力求降低成本。
第2变形例中的其它构成和上述实施方式相同。
利用上述第2变形例，则在第2集成电路发生异常时，利用驱动要素10A能根据由设置在第1集成电路的第1辅助运算要素51运算的辅助驱动用信号值，驱动电动机1。因此，即使第2集成电路发生异常，也不会急剧地使电动机1停止，通过缓慢地减小操纵辅助力、或通过简易的控制给出操纵辅助力，从而能防止对驾驶者作用过大的冲击。另外在第1集成电路发生异常时，根据由设置在第2集成电路的第2辅助运算要素52运算的目标值，能运算电动机1的驱动用信号值。因此，即使第1集成电路发生异常，也不会急剧地使电动机1停止，通过缓慢地减小操纵辅助力、或通过简易的控制给出操纵辅助力，从而能防止对驾驶者作用过大的冲击。此外，能起到与上述实施方式相同的效果。
本发明不限于上述实施方式。例如作为设置第2集成电路的芯片，可以用由微型计算机芯片或门阵列等组成的逻辑IC芯片等。另外，补偿运算部中修正目标值用的运算种类只要使操纵感觉合适无特别限定，也可以例如根据操纵转矩或操纵角度的变化速度或变化加速度，对目标值进行修正。另外，上述实施方式中列举了以通过将电流值或电压值变换为dq轴上的值对电动机电流进行矢量控制的例子，但也可以不将这些值变换为dq轴上的值对电动机电流进行控制。
权利要求
1.一种电动动力转向装置用控制装置，其特征在于，包括至少根据操纵转矩的检测值，运算产生操纵辅助力用无刷电动机(1)的驱动用电流目标值的目标值运算要素(20A)；根据由所述目标值运算要素(20A)运算出的目标值、所述电动机(1)的驱动电流的检测值、以及所述电动机(1)转子(1b)的旋转位置的检测值，运算所述电动机(1)的驱动用信号值的驱动用信号值运算要素(30A)；以及根据所述驱动用信号值，驱动所述电动机(1)的驱动要素，所述目标值运算要素(20A)由设置在芯片(20)上的第1集成电路构成，所述驱动用信号值运算要素(30A)由设置在别的芯片(30)上的第2集成电路构成，所述第1集成电路与第2集成电路能通信地进行连接，所述驱动用信号值的运算周期比所述目标值的运算周期短。
2.如权利要求1所述的电动动力转向装置用控制装置，其特征在于，所述第1集成电路具有通过对所述目标值运算要素(20A)运算出的目标值与驱动电流的检测值进行比较，判断有无异常的输出监视要素(20B)，所述第2集成电路具有通过对所述目标值运算要素(20A)运算出的目标值与操纵转矩的检测值进行比较，判断有无异常的输入监视要素(30B)。
3.如权利要求1所述的电动动力转向装置用控制装置，其特征在于，所述目标值运算要素(20A)具有根据与所述电动机(1)的负载相对应的变量，为了过载保护而减小所述目标值的降低额定值运算部(20o)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电动动力转向装置用控制装置，其特征在于，所述目标值运算要素(20A)根据影响操纵转矩的变量的检测值，修正所述目标值的补偿运算部(20i)。
5.如权利要求1至3中任一项所述的电动动力转向装置用控制装置，其特征在于，所述第1集成电路具有判断所述目标值与所述驱动用信号值的运算所需的检测值有无异常的检测状态监视要素(20r)。
6.如权利要求1至3中任一项所述的电动动力转向装置用控制装置，其特征在于，包括判断所述第2集成电路的动作有无异常的第1监视部(20t)、以及运算所述电动机(1)的辅助驱动用信号值的第1辅助运算要素(51)，所述第1辅助运算要素(51)由所述第1集成电路构成，设置信号选择要素(10B)，使所述驱动要素(10A)在所述驱动用信号值运算要素(30A)与所述第1辅助运算要素(51)中选择一个进行连接，以便在所述第2集成电路动作异常时，根据所述辅助驱动用信号值代替所述驱动用信号值，驱动所述电动机。
7.如权利要求1至3中任一项所述的电动动力转向装置用控制装置，其特征在于，包括判断所述第1集成电路的动作有无异常的第2监视部(30S)、以及至少根据操纵转矩的检测值，运算所述电动机(1)的驱动电流的目标值的第2辅助运算要素(52)，所述第2辅助运算要素(52)由所述第2集成电路构成，在所述第1集成电路动作异常时，由驱动用信号值运算要素(30A)根据所述第2辅助运算要素(52)运算的目标值，运算所述电动机(1)的驱动用信号值。
8.如权利要求1至3中任一项所述的电动动力转向装置用控制装置，其特征在于，包括存储所述电动机(1)的控制用数据与该控制用数据的总数校验用数据的第1非易失性存储装置(10n’)；存储与所述第1非易失性存储装置(10n’)所存储的数据相同的控制用数据及总数校验用数据的第2非易失性存储装置(10n”)；以及根据所述第1非易失性存储装置(10n’)存储的控制用数据的总数校验结果与所述第2非易失性存储装置(10n”)存储的控制用数据的总数校验结果，判定两个非易失性存储装置(10n’、10n”)中哪一个有无数据异常的判定要素(20v)，由所述第1集成电路构成能与所述第1非易失性存储装置(10n’)进行数据通信的第1存储数据通信处理部(20’)，以便将所述第1非易失性存储装置(10n’)所存储的控制用数据用于所述第1集成电路的运算，由所述第2集成电路构成能与所述第2非易失性存储装置(10n”)进行数据通信的第2存储数据通信处理部(30’)，以便将所述第2非易失性存储装置(10n”)所存储的控制用数据用于所述第2集成电路的运算，在所述第1非易失性存储装置(10n’)中数据异常时，所述第2非易失性存储装置(10n”)存储的控制用数据通过所述第2存储数据通信处理部(30’)，用于所述第1集成电路的运算，在所述第2非易失性存储装置(10n”)中数据异常时，所述第1非易失性存储装置(10n’)存储的控制用数据通过所述第1存储数据通信处理部(20’)，用于所述第2集成电路的运算。
9.如权利要求2所述的电动动力转向装置用控制装置，其特征在于，在所述第1集成电路上设置能与车辆状态数据的第1输入部(10c)进行通信的第1输入数据用通信处理部(20f)，以便能由所述目标值运算要素(20A)根据操纵转矩的检测值与车辆状态数据，运算所述目标值，在所述第2集成电路上设置能与车辆状态数据的第2输入部(10p)进行通信的第2输入数据用通信处理部(54)，以便由所述输出监视要素(30B)通过对所述目标值运算要素(20A)运算出的目标值与操纵转矩的检测值及车辆状态数据进行比较，判断有无异常。
10.一种电动动力转向装置用控制装置，其特征在于，包括具有至少根据操纵转矩的检测值，运算产生操纵辅助力用电动机(1)的驱动电流目标值的目标值运算要素(20A)的第1控制部；具有根据由所述目标值运算要素(20A)运算出的目标值、所述电动机(1)的驱动电流的检测值、以及所述电动机(1)转子(1b)的旋转位置检测值，运算所述电动机(1)的驱动用信号值的驱动用信号值运算要素(30A)的第2控制部；以及根据所述驱动用信号值，驱动所述电动机(1)的驱动部，在与具有所述第1控制部的芯片(20)不同的芯片(30)上，具有所述第2控制部，所述第1控制部与第2控制部能通信地进行连接，所述驱动用信号值的运算周期比所述目标值的运算周期短。
全文摘要
本发明揭示一种电动动力转向装置用控制装置，其中由芯片(20)上的第1集成电路，构成根据操纵转矩的检测值运算电动机(1)的驱动电流的目标值的目标值运算要素(20A)。根据由目标值运算要素(20A)运算出的目标值、电动机(1)的驱动电流的检测值、以及电动机(1)的转子(1b)的旋转位置的检测值运算电动机(1)的驱动用信号值的驱动用信号值运算要素(30A)，由设置在与该芯片(20)不同的芯片(30)上的第2集成电路构成。根据驱动用信号值，驱动要素(10A)驱动电动机(1)。第1集成电路与第2集成电路能通信地进行连接。驱动用信号值的运算周期比目标值的运算周期短。
文档编号G06F15/16GK1872605SQ20061009248
公开日2006年12月6日 申请日期2006年5月30日 优先权日2005年5月30日
发明者长濑茂树, 行松规光 申请人:株式会社捷太格特, 富士通天株式会社