JP6314697B2 - 制御装置、モータ制御装置、及びステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御対象をＰＷＭ（パルス幅変調）制御する制御装置、モータ制御装置、及びステアリング装置に関する。

車両の操舵機構にモータのアシスト力を付与することにより運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置は、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサの検出操舵トルクに基づきモータの駆動を制御するモータ制御装置とを備えている。モータ制御装置は、モータを駆動させるための駆動回路と、駆動回路をＰＷＭ信号に基づき駆動させるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する）とを有している。マイコンは、トルクセンサの検出操舵トルクに基づき電流指令値を演算し、モータに実際に供給される電流値を電流指令値に追従させるべく、それらの偏差に応じた電流フィードバック制御を実行することによりＰＷＭ信号を生成する。マイコンは、生成したＰＷＭ信号に基づき駆動回路を駆動させることにより、モータをＰＷＭ制御する。こうしたモータのＰＷＭ制御により操舵トルクに応じたアシスト力が操舵機構に付与され、運転者のステアリング操作が補助される。

ところで、このようなモータ制御装置では、マイコンに何らかの異常が生じると、マイコンが電流指令値の演算やＰＷＭ信号の生成を適切に行うことができなくなる。これがモータの動作に異常を来す要因となる。そこで、特許文献１に記載のモータ制御装置では、ＰＷＭ信号の生成を主として行うメインマイコンとは別に、サブマイコンが設けられている。メインマイコン及びサブマイコンは相互に状態を監視している。そして、メインマイコンがサブマイコンの異常を検出した場合、あるいはサブマイコンがメインマイコンの異常を検出した場合、メインマイコンあるいはサブマイコンがモータの駆動を停止する等の異常対応処理を実行する。

特開２０１１−１４８４９８号公報

特許文献１に記載のモータ制御装置は２つのマイコンを有してはいるものの、一方のサブマイコンはＰＷＭ信号の生成を行っていない。すなわち、モータのＰＷＭ制御に関しては、２つのマイコンを搭載しているという利点を生かすことができていない。２つのマイコンを利用してモータのＰＷＭ制御の即時性を高めることができれば、より滑らかなモータの動作を実現することができ、ひいては操舵感を向上させることが可能である。

なお、このような課題は、電動パワーステアリング装置のモータ制御装置に限らず、制御対象をＰＷＭ制御する制御装置に共通する課題である。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＰＷＭ制御の即時性を向上させることのできる制御装置、モータ制御装置、及びステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決する制御装置は、ＰＷＭ信号を生成する複数の演算部と、前記複数の演算部によりそれぞれ生成されるＰＷＭ信号を合成する合成信号生成部と、を備え、前記演算部の個数をＮとし、前記ＰＷＭ信号の生成に用いられる搬送波の周期をＴとするとき、前記複数の演算部は、位相がＴ／Ｎずつずれた搬送波をそれぞれ用いるとともに、デューティ指示値を１／Ｎ倍する補正を行い、補正後のデューティ指示値と前記搬送波との比較に基づき前記ＰＷＭ信号をそれぞれ生成し、前記合成信号生成部は、前記複数の演算部によりそれぞれ生成されるＰＷＭ信号の論理和を取ることで合成ＰＷＭ信号を生成し、前記合成ＰＷＭ信号に基づき制御対象をＰＷＭ制御する。

一つの演算部がデューティ指示値と搬送波との比較に基づきＰＷＭ信号を生成する場合、搬送波の周期をＴとすると、ＰＷＭ信号は周期Ｔの間に一つのパルス信号を有する構成となる。これに対し、上記構成のように、Ｎ個の演算部によりそれぞれ用いられる搬送波の位相をＴ／Ｎずつずらせば、Ｎ個の演算部によるパルス信号の生成タイミングをＴ／Ｎずつずらすことができるため、Ｎ個の演算部が周期Ｔの間にパルス信号を順次生成する。そのため、各演算部により生成されるＰＷＭ信号の論理和を取ることにより合成ＰＷＭ信号を生成すれば、周期Ｔの間にＮ個のパルス信号を含むＰＷＭ信号を得ることができる。結果的に、一つの演算部だけでＰＷＭ信号を生成する場合と比較すると、ＰＷＭ信号の更新頻度がＮ倍となる。

また、各演算部が、１／Ｎ倍された補正後のデューティ指示値と搬送波との比較に基づきＰＷＭ信号を生成すれば、各演算部により演算されるＰＷＭ信号は、１／Ｎ倍されたデューティ指示値に対応するＰＷＭ信号となる。よって、各演算部により生成されるＰＷＭ信号を合成して合成ＰＷＭ信号を生成すれば、合成ＰＷＭ信号は、デューティ指示値の元の値に対応したＰＷＭ信号となる。

したがって、上記構成のように、合成ＰＷＭ信号に基づき制御対象の駆動を制御すれば、デューティ指示値に対応した制御対象の駆動を確保しながらも、ＰＷＭ制御の更新頻度を増加させることができるため、ＰＷＭ制御の即時性を向上させることができる。

上記制御装置について、前記複数の演算部の異常をそれぞれ検出する異常検出手段を更に備え、前記異常検出手段により前記複数の演算部のいずれかに異常が検出された際、残りの正常な演算部が複数存在する場合には、前記正常な複数の演算部は、同正常な演算部の個数をＭとするとき、Ｔ／Ｍずつずれた搬送波をそれぞれ用いるとともに、前記デューティ指示値を１／Ｍ倍する補正を行い、補正後のデューティ指示値と前記搬送波との比較に基づき前記ＰＷＭ信号をそれぞれ生成し、前記合成信号生成部は、前記正常な複数の演算部によりそれぞれ生成されるＰＷＭ信号の論理和を取ることにより前記合成ＰＷＭ信号を生成し、前記合成ＰＷＭ信号に基づき前記制御対象をＰＷＭ制御することが好ましい。

この構成によれば、複数の演算部のいずれかに異常が生じた際、残りの正常な演算部が複数存在している場合には、それらの正常な演算部により演算されるＰＷＭ信号に基づき合成ＰＷＭ信号の生成を継続することができる。これにより、合成ＰＷＭ信号の更新頻度を確保することができるため、ＰＷＭ制御の即時性を担保することができる。

上記制御装置について、前記複数の演算部の異常をそれぞれ検出する異常検出手段を更に備え、前記異常検出手段により前記複数の演算部のいずれかに異常が検出された際、残りの正常な演算部が一つのみである場合には、前記正常な一つの演算部は、前記デューティ指示値の元の値と前記搬送波との比較に基づきＰＷＭ信号を生成し、前記合成信号生成部は、前記正常な一つの演算部により生成されたＰＷＭ信号をそのまま出力し、前記正常な一つの演算部により生成されたＰＷＭ信号に基づき前記制御対象をＰＷＭ制御することが好ましい。

この構成によれば、正常な演算部が一つのみとなった場合には、その正常な一つの演算部により生成されるＰＷＭ信号に基づきＰＷＭ制御を継続することができるため、ＰＷＭ制御の継続性を向上させることができる。

一方、モータを駆動させるための駆動回路と、前記駆動回路をＰＷＭ信号に基づき駆動させることにより前記モータをＰＷＭ制御する制御装置と、を備えるモータ制御装置において、前記制御装置として上述の制御装置が用いられることが好ましい。

この構成によれば、モータ制御の即時性を向上させることができるため、モータをより滑らかに動作させることができる。
また、車両の操舵機構に動力を付与するモータと、前記モータを駆動させるための駆動回路と、前記駆動回路をＰＷＭ信号に基づき駆動させることにより前記モータをＰＷＭ制御する制御装置と、を備えるステアリング装置において、前記制御装置として上述の制御装置が用いられることが好ましい。

この構成によれば、モータにより操舵機構に動力を付与する制御の即時性を向上させることができるため、操舵感を向上させることができる。

本発明によれば、ＰＷＭ制御の即時性を向上させることができる。

電動パワーステアリング装置の一実施形態についてその概略構成を示すブロック図。 実施形態の電動パワーステアリング装置についてそのモータ制御装置の構成を示すブロック図。 実施形態のモータ制御装置についてその駆動回路の構成を示すブロック図。 実施形態のモータ制御装置についてその第１演算部の構成を示す制御ブロック図。 （ａ）〜（ｇ）は、補正後のデューティ指示値Ｄｕ’，Ｄｖ’，Ｄｗ’と第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆとの関係を示すタイミングチャート。 （ａ），（ｂ）は、第１演算部及び第２演算部によりそれぞれ用いられる搬送波δ１，δ２の波形を示すタイミングチャート。 モータ制御装置の合成信号生成部により実行される処理の手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｅ）は、第１演算部及び第２演算部によりそれぞれ用いられる補正後のデューティ指示値Ｄｕ’、第１ＰＷＭ信号αａ、第２ＰＷＭ信号βａ、並びに合成ＰＷＭ信号Ｃａの関係を示すタイミングチャート。 （ａ）〜（ｇ）は、電動パワーステアリング装置の変形例について、第１〜第３演算部によりそれぞれ用いられる補正後のデューティ指示値Ｄｕ’、第１ＰＷＭ信号αａ、第２ＰＷＭ信号βａ、第３ＰＷＭ信号γａ、並びに合成ＰＷＭ信号Ｃａの関係を示すタイミングチャート。 電動パワーステアリング装置の変形例についてそのモータ制御装置の合成信号生成部により実行される処理の手順を示すフローチャート。

以下、電動パワーステアリング装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、運転者のステアリングホイール１１の操作に基づき転舵輪１６を転舵させる操舵機構１０と、モータ２１により操舵機構１０にアシスト力を付与するアシスト機構２０と、モータ２１の駆動を制御するモータ制御装置３０とを備えている。

操舵機構１０は、ステアリングホイール１１の回転軸となるステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２の下端部にラックアンドピニオン機構１３を介して連結されたラックシャフト１４とを有している。操舵機構１０では、運転者のステアリングホイール１１の操作に伴いステアリングシャフト１２が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１４の軸方向の往復直線運動に変換される。このラックシャフト１４の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド１５を介して転舵輪１６に伝達されることにより転舵輪１６の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

アシスト機構２０は、モータ２１と、モータ２１の出力軸２１ａ及びステアリングシャフト１２を連結する減速機２２とを備えている。モータ２１はブラシレスモータからなる。アシスト機構２０は、モータ２１の出力軸２１ａの回転を減速機２２により減速してステアリングシャフト１２に伝達することによりステアリングシャフト１２にアシスト力（アシストトルク）を付与する。

電動パワーステアリング装置１には、車両の状態量や運転者の操作量を検出する各種センサが設けられている。例えばステアリングシャフト１２には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト１２に付与される操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ４０が設けられている。モータ２１には、その出力軸２１ａの回転角θを検出する回転角センサ４１が設けられている。車両には、その走行速度Ｓｐｄを検出する車速センサ４２が設けられている。これらのセンサ４０〜４２の出力はモータ制御装置３０に取り込まれる。モータ制御装置３０は、各センサ４０〜４２により検出される操舵トルクＴｈ、モータ回転角θ、及び車速Ｓｐｄ等に基づきモータ２１をＰＷＭ制御することによりステアリングシャフト１２にアシスト力を付与するアシスト制御を実行する。

図２に示すように、モータ制御装置３０は、駆動回路３１と、電流センサ３２ｕ，３２ｖ，３２ｗと、プリドライバ３３と、合成信号生成部３４と、マイクロコンピュータを中心に構成される第１及び第２演算部３５，３６と、演算タイミング調整部３７とを備えている。

図３に示すように、駆動回路３１は、上側ＦＥＴ３１ａ及び下側ＦＥＴ３１ｄの直列回路と、上側ＦＥＴ３１ｂ及び下側ＦＥＴ３１ｅの直列回路と、上側ＦＥＴ３１ｃ及び下側ＦＥＴ３１ｆの直列回路とを並列接続してなる周知のインバータ回路を有している。各上側ＦＥＴ３１ａ〜３１ｃは電源（電源電圧「＋Ｖｃｃ」）に電気的に接続されている。各下側ＦＥＴ３１ｄ〜３１ｆは接地されている。上側ＦＥＴ３１ａと下側ＦＥＴ３１ｄとの接続点Ｐ１、上側ＦＥＴ３１ｂと下側ＦＥＴ３１ｅとの接続点Ｐ２、及び上側ＦＥＴ３１ｃと下側ＦＥＴ３１ｆとの接続点Ｐ３は給電線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗを介してモータ２１の各相コイルにそれぞれ接続されている。各ＦＥＴ３１ａ〜３１ｆは、プリドライバ３３から出力される駆動信号Ｇａ〜Ｇｆに基づきスイッチングされる。この各ＦＥＴ３１ａ〜３１ｆのスイッチングに基づき、電源から供給される直流電力が三相の交流電力に変換される。変換された三相の交流電力が給電線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗを介してモータ２１の各相コイルにそれぞれ供給されることによりモータ２１が駆動する。

電流センサ３２ｕ，３２ｖ，３２ｗは、下側ＦＥＴ３１ｄ〜３１ｆに直列接続されたシャント抵抗をそれぞれ有する周知の構成からなる。電流センサ３２ｕ，３２ｖ，３２ｗは、モータ２１に供給される各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをそれぞれ検出する。

図２に示すように、第１演算部３５は、トルクセンサ４０、車速センサ４２、回転角センサ４１、及び電流センサ３２ｕ，３２ｖ，３２ｗのそれぞれの出力を取り込む。第１演算部３５は、これらのセンサにより検出される操舵トルクＴｈ、車速Ｓｐｄ、モータ回転角θ、及び各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づき第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆを生成する。

詳しくは、図４に示すように、第１演算部３５は、電流指令値演算部５０と、第１及び第２減算器５１ａ，５１ｂと、第１及び第２フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部５２ａ，５２ｂと、二相／三相変換部５３と、デューティ指示値演算部５４と、デューティ指示値補正部５５と、ＰＷＭ信号生成部５６と、三相／二相変換部５７とを有している。

電流指令値演算部５０はｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算する。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、ｄ／ｑ座標系におけるモータ２１の供給電流の目標値を示す。電流指令値演算部５０は操舵トルクＴｈと車速Ｓｐｄとに基づきｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算する。例えば、電流指令値演算部５０は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｓｐｄが遅くなるほどｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の絶対値をより大きい値に設定する。また、電流指令値演算部５０はｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を零に設定する。電流指令値演算部５０は、演算したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を第１及び第２減算器５１ａ，５１ｂにそれぞれ出力する。

三相／二相変換部５７は各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ及びモータ回転角θを取り込む。三相／二相変換部５７はモータ回転角θを用いて各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄ／ｑ座標系に写像することによりｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを演算する。ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑは、ｄ／ｑ座標系におけるモータ２１の実際の供給電流値を示す。三相／二相変換部５７は、演算したｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを第１及び第２減算器５１ａ，５１ｂにそれぞれ出力する。

第１減算器５１ａは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊からｄ軸電流値Ｉｄを減算することによりｄ軸電流偏差ΔＩｄを求め、このｄ軸電流偏差ΔＩｄを第１Ｆ／Ｂ制御部５２ａに出力する。第１Ｆ／Ｂ制御部５２ａは、ｄ軸電流値Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に追従させるべくｄ軸電流偏差ΔＩｄに基づく電流フィードバック制御を実行することによりｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を生成し、このｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を二相／三相変換部５３に出力する。

第２減算器５１ｂは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊からｑ軸電流値Ｉｑを減算することによりｑ軸電流偏差ΔＩｑを求め、このｑ軸電流偏差ΔＩｑを第２Ｆ／Ｂ制御部５２ｂに出力する。第２Ｆ／Ｂ制御部５２ｂは、ｑ軸電流値Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従させるべくｑ軸電流偏差ΔＩｑに基づく電流フィードバック制御を実行することによりｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を生成し、このｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を二相／三相変換部５３に出力する。

二相／三相変換部５３はモータ回転角θを取り込む。二相／三相変換部５３はモータ回転角θを用いてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を三相座標系に写像することにより、三相座標系における各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を演算し、これらの各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をデューティ指示値演算部５４に出力する。

デューティ指示値演算部５４は各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に対応する各相のデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを演算する。デューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗは、駆動回路３１の各上側ＦＥＴ３１ａ〜３１ｃのオンデューティ比を「０％〜１００％」の範囲でそれぞれ示したものである。デューティ指示値演算部５４は、演算したデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗをデューティ指示値補正部５５に出力する。

デューティ指示値補正部５５は、以下の式（１）〜（３）に基づきデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを補正する。なお、「Ｎ」は、ＰＷＭ信号の生成を行う演算部の個数を示す。すなわち、本実施形態では、Ｎの値は「２」に設定されている。

Ｄｕ’＝Ｄｕ／Ｎ ・・・（１）
Ｄｖ’＝Ｄｖ／Ｎ ・・・（２）
Ｄｗ’＝Ｄｗ／Ｎ ・・・（３）
よって、本実施形態では、補正後のデューティ指示値Ｄｕ’，Ｄｖ’，Ｄｗ’は「０％〜５０％」の範囲でそれぞれ設定される。デューティ指示値補正部５５は、式（１）〜（３）に基づき演算した補正後のデューティ指示値Ｄｕ’，Ｄｖ’，Ｄｗ’をＰＷＭ信号生成部５６に出力する。

ＰＷＭ信号生成部５６は、例えば図５（ａ）〜（ｇ）に示すように、補正後のデューティ指示値Ｄｕ’，Ｄｖ’，Ｄｗ’と、周期Ｔの三角波からなる搬送波（ＰＷＭキャリア）δ１との比較に基づき第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆを生成する。詳しくは、図５（ｂ），（ｄ），（ｆ）に示すように、ＰＷＭ信号生成部５６は、搬送波δ１の値よりもデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの方が大きい場合にはオン信号を示し、搬送波δ１の値よりもデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの方が小さい場合にはオフ信号を示す第１ＰＷＭ信号αａ〜αｃをそれぞれ生成する。また、図５（ｃ），（ｅ），（ｇ）に示すように、ＰＷＭ信号生成部５６は、搬送波δ１の値よりもデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの方が小さい場合にはオン信号を示し、搬送波δ１の値よりもデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの方が大きい場合にはオフ信号を示す第１ＰＷＭ信号αｄ〜αｆをそれぞれ生成する。第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆは駆動回路３１のＦＥＴ３１ａ〜３１ｆをそれぞれオン／オフさせるための信号である。例えば第１ＰＷＭ信号αａがオン信号である場合には、上側ＦＥＴ３１ａがオン状態となり、第１ＰＷＭ信号αａがオフ信号である場合には、上側ＦＥＴ３１ａがオフ状態となる。そして、図２に示すように、ＰＷＭ信号生成部５６は、生成した第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆを合成信号生成部３４に出力する。

第１演算部３５は自身の状態を監視する自己診断機能を有しており、自己診断の結果Ｓｄ１を例えばウォッチドック信号等により合成信号生成部３４に送信する。したがって、合成信号生成部３４は、第１演算部３５から送信される自己診断結果Ｓｄ１に基づいて第１演算部３５が正常であるか否かを検出することができる。

第２演算部３６は第１演算部３５と同一の性能を有している。すなわち、第２演算部３６は、第１演算部３５と同様の演算手法により、操舵トルクＴｈ、車速Ｓｐｄ、モータ回転角θ、及び各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づき第２ＰＷＭ信号βａ〜βｆを生成する。また、第２演算部３６も自身の状態を監視する自己診断機能を有しており、自己診断の結果Ｓｄ２を合成信号生成部３４に送信する。したがって、合成信号生成部３４は、第２演算部３６から送信される自己診断結果Ｓｄ２に基づいて第２演算部３６が正常であるか否かを検出することができる。

演算タイミング調整部３７は第１演算部３５及び第２演算部３６のそれぞれの演算タイミングを調整する。詳しくは、ＰＷＭ信号の生成を行う演算部の個数をＮとし、ＰＷＭ信号の生成に用いられる搬送波δ１の周期を「Ｔ」とするとき、演算タイミング調整部３７は第２演算部３６の演算タイミングを第１演算部３５の演算タイミングよりも「Ｔ／Ｎ」だけ遅らせる。すなわち、本実施形態では、演算タイミング調整部３７が第２演算部３６の演算タイミングを第１演算部３５の演算タイミングよりも「Ｔ／２」だけ遅らせる。具体的には、図６（ａ），（ｂ）に示すように、演算タイミング調整部３７は、各演算部３５，３６の同期を取る処理を時刻ｔ１で開始すると、まずは時刻ｔ１で第１演算部３５にクロックのトリガ信号を送信する。その後、演算タイミング調整部３７は、時刻ｔ１から時間Ｔ／２が経過した時刻ｔ２で第２演算部３６にクロックのトリガ信号を送信する。これにより、第１演算部３５の搬送波δ１と第２演算部３６の搬送波δ２との間に「Ｔ／２」の位相差が生じる。結果的に、第２演算部３６の第２ＰＷＭ信号βａ〜βｆの演算タイミングを第１演算部３５の第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆの演算タイミングよりも「Ｔ／２」だけ遅らせることができる。

図２に示すように、合成信号生成部３４は第１演算部３５及び第２演算部３６からそれぞれ送信される自己診断結果Ｓｄ１，Ｓｄ２に基づき各演算部３５，３６の状態を監視している。合成信号生成部３４は第１演算部３５及び第２演算部３６が共に正常である場合、第１演算部３５により演算される第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆと、第２演算部３６により演算される第２ＰＷＭ信号βａ〜βｆとを合成することにより合成ＰＷＭ信号Ｃａ〜Ｃｆを生成する。具体的には、「ｙ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ」とすると、合成信号生成部３４は、第１ＰＷＭ信号αｙと第２ＰＷＭ信号βｙとの論理和を取ることにより合成ＰＷＭ信号Ｃｙを生成する。したがって、合成ＰＷＭ信号Ｃｙは、第１ＰＷＭ信号αｙ及び第２ＰＷＭ信号βｙのいずれか一方がオン信号である場合、オン信号を示し、第１ＰＷＭ信号αｙ及び第２ＰＷＭ信号βｙが共にオフ信号である場合、オフ信号を示す。

また、合成信号生成部３４は、第１演算部３５及び第２演算部３６のそれぞれの状態に基づき図７に示す処理を所定の演算周期で繰り返し実行する。すなわち、合成信号生成部３４は、まず、第１演算部３５及び第２演算部３６のいずれか一方の異常を検出したか否かを判断する（Ｓ１）。そして、合成信号生成部３４は、第１演算部３５及び第２演算部３６が共に正常である場合には（Ｓ１：ＮＯ）、この処理を終了する。これに対し、合成信号生成部３４は、第１演算部３５及び第２演算部３６のいずれか一方の異常を検出した場合には（Ｓ１：ＮＯ）、正常な演算部に異常検出信号Ｓｅを送信する（Ｓ２）。例えば、合成信号生成部３４は第２演算部３６の異常を検出した場合、異常検出信号Ｓｅを第１演算部３５に送信する。このとき、図４に示すように、第１演算部３５のデューティ指示値補正部５５は、異常検出信号Ｓｅを受信すると、デューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの補正処理を停止する。すなわち、デューティ指示値補正部５５は、デューティ指示値演算部５４により演算されたデューティ指示値の元の値Ｄｕ，Ｄｖ，ＤｗをそのままＰＷＭ信号生成部５６に出力する。したがって、第１演算部３５は、「０％〜１００％」の範囲で設定されるデューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗに対応した第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆを出力する。

そして、図７に示すように、合成信号生成部３４は、Ｓ２の処理に続いて、正常な演算部から出力されるＰＷＭ信号をそのまま出力する合成停止モードに遷移する（Ｓ３）。すなわち、合成信号生成部３４は第２演算部３６の異常を検出した場合、第１演算部３５から出力される第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆをそのまま出力する。また、合成信号生成部３４は第１演算部３５の異常を検出した場合、第２演算部３６から出力される第２ＰＷＭ信号βａ〜βｆをそのまま出力する。

図３に示すように、プリドライバ３３は、合成信号生成部３４から出力される合成ＰＷＭ信号Ｃａ〜Ｃｆ、第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆ、及び第２ＰＷＭ信号βａ〜βｆのいずれかを増幅することにより駆動信号Ｇａ〜Ｇｆを生成する。プリドライバ３３は、駆動信号Ｇａ〜Ｇｆを駆動回路３１のＦＥＴ３１ａ〜３１ｆのそれぞれのゲート端子に印加することにより各ＦＥＴ３１ａ〜３１ｆを開閉駆動させる。この各ＦＥＴ３１ａ〜３１ｆの開閉駆動に基づきモータ２１が駆動し、ステアリングシャフト１２にアシスト力を付与するアシスト制御が実行される。

次に、本実施形態の電動パワーステアリング装置１の動作について説明する。
第１演算部３５及び第２演算部３６が共に正常な場合、第１演算部３５及び第２演算部３６は図８（ａ）〜（ｄ）に示すように第１ＰＷＭ信号αａ及び第２ＰＷＭ信号βａをそれぞれ生成する。すなわち、第１演算部３５は、図８（ａ），（ｃ）に示すように、補正後のデューティ指示値Ｄｕ’（＝Ｄｕ／２）と搬送波δ１とを比較することにより第１ＰＷＭ信号αａを生成する。したがって、第１ＰＷＭ信号αａは、デューティ指示値Ｄｕ／２に対応したＰＷＭ信号となる。また、第２演算部３６も、図８（ｂ），（ｄ）に示すように、補正後のデューティ指示値Ｄｕ’（＝Ｄｕ／２）と搬送波δ２とを比較することにより第２ＰＷＭ信号βａを生成する。したがって、第２ＰＷＭ信号βａも、第１ＰＷＭ信号αａと同様に、デューティ指示値Ｄｕ／２に対応したＰＷＭ信号となる。ただし、第２ＰＷＭ信号βａは、第１ＰＷＭ信号αａに対して、「Ｔ／２」の位相差を有する信号となる。

そして、図８（ｅ）に示すように、合成信号生成部３４は、図８（ｃ），（ｄ）にそれぞれ示される第１ＰＷＭ信号αａと第２ＰＷＭ信号βａとの論理和を取ることにより合成ＰＷＭ信号Ｃａを生成する。これにより、合成ＰＷＭ信号Ｃａは、デューティ指示値Ｄｕ／２に対応した第１ＰＷＭ信号αａと、デューティ指示値Ｄｕ／２に対応した第２ＰＷＭ信号βａとが合成された信号となる。なお、合成信号生成部３４は他の合成ＰＷＭ信号Ｃｂ〜Ｃｆも同様に生成する。そして、モータ制御装置３０は、この合成ＰＷＭ信号Ｃａ〜Ｃｆに基づき駆動回路３１の各ＦＥＴ３１ａ〜３１ｆをスイッチングすることにより、モータ２１の駆動を制御する。

また、例えば第２演算部３６に異常が生じた場合、第１演算部３５は、デューティ指示値の元の値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗと搬送波δ１とを比較することにより第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆを生成する。したがって、第１ＰＷＭ信号αａは、デューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗに対応したＰＷＭ信号となる。このとき、合成信号生成部３４は、第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆをそのまま出力する。したがって、モータ制御装置３０は、第１ＰＷＭ信号αａ〜αｆに基づき駆動回路３１の各ＦＥＴ３１ａ〜３１ｆをスイッチングすることにより、モータ２１の駆動を制御する。なお、モータ制御装置３０は、第１演算部３５に異常が生じた場合、第２演算部３６により生成される第２ＰＷＭ信号βａ〜βｆに基づきモータ２１の駆動を制御する。

以上説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置１及びモータ制御装置３０によれば以下の（１）及び（２）に示す作用及び効果を得ることができる。
（１）図８（ｅ）に示すように、合成ＰＷＭ信号Ｃａは、デューティ指示値Ｄｕに対応したＰＷＭ信号であるとともに、搬送波δ１，δ２の周期Ｔの間に２個のパルス信号を有する信号となる。すなわち、本実施形態の合成ＰＷＭ信号Ｃａは、一つの演算部により周期Ｔの搬送波を用いて生成されるＰＷＭ信号と比較すると、２倍の更新頻度を有するＰＷＭ信号となる。また、合成ＰＷＭ信号Ｃｂ〜Ｃｆについても同様である。これらの合成ＰＷＭ信号Ｃａ〜Ｃｆに基づきモータ制御装置３０が駆動回路３１を駆動させることにより、モータ２１のＰＷＭ制御の更新頻度を増加させることができるため、ＰＷＭ制御の即時性を向上させることができる。結果的に、アシスト制御の即時性を向上させることができるため、モータ２１をより滑らかに動作させることができ、操舵感が向上する。

（２）第１演算部３５及び第２演算部３６のいずれか一方に異常が生じた場合には、正常な演算部により生成されるＰＷＭ信号に基づきモータ２１のＰＷＭ制御を継続することができる。これにより、モータ２１の駆動制御の継続性を向上させることができ、ひいてはアシスト制御の継続性を向上させることができる。

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第１演算部３５及び第２演算部３６により用いられる搬送波δ１，δ２の位相を「Ｔ／２」だけずらす方法としては、演算タイミング調整部３７を用いる方法に限らず、適宜の方法を採用することができる。例えば第１演算部３５及び第２演算部３６が相互通信を通じて各搬送波δ１，δ２の位相を調整することにより、搬送波δ１，δ２の位相を「Ｔ／２」だけずらしてもよい。

・第２演算部３６は、第１演算部３５と同一の性能を有するものに限らず、第１演算部３５の機能の一部のみを有するものであってもよい。
・搬送波δ１，δ２は、三角波に限らず、のこぎり波等であってもよい。

・上記実施形態では、第１演算部３５及び第２演算部３６のそれぞれの異常を合成信号生成部３４により検出したが、それらの異常を検出する異常検出手段はこれに限らず、適宜の構成を採用することが可能である。例えば第１演算部３５及び第２演算部３６が相互に状態を監視することにより、各演算部３５，３６の異常を検出してもよい。この構成と、合成信号生成部３４により各演算部３５，３６の状態を監視する構成とを組み合わせれば、各演算部３５，３６の異常検出精度を向上させることができる。また、合成信号生成部３４により各演算部３５，３６の状態を監視する構成に代えて、第１演算部３５及び第２演算部３６が相互に状態を監視する構成のみを用いてもよい。この構成によれば、合成信号生成部３４の演算負担を軽減することができる。

・モータ制御装置３０は３個以上の演算部を有していてもよい。例えば演算部の数が３個の場合には、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、３つの演算部は、位相がＴ／３ずつずれた搬送波δ１，δ２，δ３をそれぞれ用いる。また、３つの演算部は、例えばデューティ指示値Ｄｕを１／３倍する補正をそれぞれ行い、図９（ｄ）〜（ｆ）に示すように、補正後のデューティ指示値Ｄｕ／３と搬送波δ１，δ２，δ３との比較に基づき第１ＰＷＭ信号αａ、第２ＰＷＭ信号βａ、及び第３ＰＷＭ信号γａをそれぞれ生成する。そして、図９（ｇ）に示すように、合成信号生成部３４は、これらのＰＷＭ信号αａ，βａ，γａの論理和を取ることで合成ＰＷＭ信号Ｃａを生成する。要は、演算部の数をＮとし、ＰＷＭ信号の生成に用いられる搬送波の周期をＴとすると、複数の演算部は、位相がＴ／Ｎずつずれた搬送波をそれぞれ用いる。また、複数の演算部は、デューティ指示値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを１／Ｎ倍する補正を行い、補正後のデューティ指示値Ｄｕ／Ｎ，Ｄｖ／Ｎ，Ｄｗ／Ｎと搬送波との比較に基づきＰＷＭ信号をそれぞれ生成する。そして、合成信号生成部３４は、各演算部により演算されるＰＷＭ信号の論理和を取ることで合成ＰＷＭ信号Ｃａ〜Ｃｆを生成する。

・モータ制御装置３０が３個以上の演算部を有している場合には、合成信号生成部３４にて図１０に示す処理を所定の周期で繰り返し実行することが有効である。すなわち、合成信号生成部３４は、まず、複数の演算部のうちのいずれかの異常を検出したか否かを判断する（Ｓ１０）。そして、合成信号生成部３４は、全ての演算部が正常である場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、この処理を終了する。これに対し、合成信号生成部３４は、複数の演算部のうちのいずれかの異常を検出した場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、正常な演算部が複数存在するか否かを判断する（Ｓ１１）。そして、合成信号生成部３４は、正常な演算部が複数存在する場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、正常な演算部の個数Ｍの情報を含む異常検出信号Ｓｅを残りの正常な演算部及び演算タイミング調整部３７にそれぞれ送信する（Ｓ１２）。このとき、演算タイミング調整部３７は、異常検出信号Ｓｅに含まれる個数Ｍの情報に基づき、残りの正常な複数の演算部がＴ／Ｍずつずれた搬送波を用いるように各演算部の搬送波の位相のずれを調整する。また、正常な演算部のデューティ指示値補正部５５は、異常検出信号Ｓｅに含まれる正常な演算部の個数Ｍの情報に基づき、以下の式（４）〜（６）に基づき補正後のデューティ指示値Ｄｕ’，Ｄｖ’，Ｄｗ’を演算する。

Ｄｕ’＝Ｄｕ／Ｍ ・・・（４）
Ｄｖ’＝Ｄｖ／Ｍ ・・・（５）
Ｄｗ’＝Ｄｗ／Ｍ ・・・（６）
そして、合成信号生成部３４は、Ｓ１１の処理に続いて、正常な複数の演算部からそれぞれ出力されるＰＷＭ信号の論理和を取ることにより合成ＰＷＭ信号Ｃａ〜Ｃｆを生成する合成維持モードに遷移する（Ｓ１３）。

これに対し、合成信号生成部３４は、正常な演算部が一つのみの場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、図７に示したＳ２及びＳ３と同様の処理を実行する。
このような構成によれば、複数の演算部のいずれかに異常が生じた際、残りの正常な演算部が複数存在している場合には、それらの正常な演算部により演算されるＰＷＭ信号に基づき合成ＰＷＭ信号の生成を継続することができる。これにより、合成ＰＷＭ信号の更新頻度を確保することができるため、モータ２１のＰＷＭ制御の即時性を担保することができる。結果的に、アシスト制御の即時性を担保することができる。

・モータ２１として、ブラシレスモータに代えて、ブラシ付きモータを用いてもよい。
・上記実施形態のモータ制御装置３０は、例えばモータによりラックシャフト１４にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置に用いることも可能である。また、電動パワーステアリング装置に限らず、例えばステアバイワイヤ式のステアリング装置等、操舵機構に動力を付与するモータと、モータを駆動させるための駆動回路と、駆動回路をＰＷＭ信号に基づき駆動させることによりモータをＰＷＭ制御する制御装置とを備える各種ステアリング装置に用いることが可能である。さらに、上記実施形態のモータ制御装置３０の構成は、ステアリング装置のモータ制御装置に限らず、適宜のモータ制御装置に適用可能である。

・上記実施形態の構成は、モータ制御装置に限らず、例えばＬＥＤの調光装置等、制御対象をＰＷＭ制御する適宜の制御装置に適用することが可能である。

Ｔ…周期、αａ〜αｆ…第１ＰＷＭ信号、βａ〜βｆ…第２ＰＷＭ信号、γａ…第３ＰＷＭ信号、δ１〜δ３…搬送波、Ｃａ〜Ｃｆ…合成ＰＷＭ信号、Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗ…デューティ指示値、１…電動パワーステアリング装置、１０…操舵機構、２１…モータ、３０…モータ制御装置、３１…駆動回路、３４…合成信号生成部（異常検出手段）、３５…第１演算部、３６…第２演算部。

Claims (5)

1. ＰＷＭ信号を生成する複数の演算部と、
   前記複数の演算部によりそれぞれ生成されるＰＷＭ信号を合成する合成信号生成部と、を備え、
   前記演算部の個数をＮとし、前記ＰＷＭ信号の生成に用いられる搬送波の周期をＴとするとき、
   前記複数の演算部は、位相がＴ／Ｎずつずれた搬送波をそれぞれ用いるとともに、デューティ指示値を１／Ｎ倍する補正を行い、補正後のデューティ指示値と前記搬送波との比較に基づき前記ＰＷＭ信号をそれぞれ生成し、
   前記合成信号生成部は、前記複数の演算部によりそれぞれ生成されるＰＷＭ信号の論理和を取ることで合成ＰＷＭ信号を生成し、
   前記合成ＰＷＭ信号に基づき制御対象をＰＷＭ制御する制御装置。
2. 前記複数の演算部の異常をそれぞれ検出する異常検出手段を更に備え、
   前記異常検出手段により前記複数の演算部のいずれかに異常が検出された際、残りの正常な演算部が複数存在する場合には、
   前記正常な複数の演算部は、同正常な演算部の個数をＭとするとき、Ｔ／Ｍずつずれた搬送波をそれぞれ用いるとともに、前記デューティ指示値を１／Ｍ倍する補正を行い、補正後のデューティ指示値と前記搬送波との比較に基づき前記ＰＷＭ信号をそれぞれ生成し、
   前記合成信号生成部は、前記正常な複数の演算部によりそれぞれ生成されるＰＷＭ信号の論理和を取ることにより前記合成ＰＷＭ信号を生成し、
   前記合成ＰＷＭ信号に基づき前記制御対象をＰＷＭ制御する
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記複数の演算部の異常をそれぞれ検出する異常検出手段を更に備え、
   前記異常検出手段により前記複数の演算部のいずれかに異常が検出された際、残りの正常な演算部が一つのみである場合には、
   前記正常な一つの演算部は、前記デューティ指示値の元の値と前記搬送波との比較に基づきＰＷＭ信号を生成し、
   前記合成信号生成部は、前記正常な一つの演算部により生成されたＰＷＭ信号をそのまま出力し、
   前記正常な一つの演算部により生成されたＰＷＭ信号に基づき前記制御対象をＰＷＭ制御する
   請求項１に記載の制御装置。
4. モータを駆動させるための駆動回路と、
   前記駆動回路をＰＷＭ信号に基づき駆動させることにより前記モータをＰＷＭ制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置として、請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御装置が用いられるモータ制御装置。
5. 車両の操舵機構に動力を付与するモータと、
   前記モータを駆動させるための駆動回路と、
   前記駆動回路をＰＷＭ信号に基づき駆動させることにより前記モータをＰＷＭ制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置として、請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御装置が用いられるステアリング装置。