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技術 回転角検出装置のための異常検出装置

出願人 株式会社デンソー
発明者 亀谷尚志日高研一郎
出願日 2006年8月22日 (13年8ヶ月経過) 出願番号 2006-225795
公開日 2008年3月6日 (12年1ヶ月経過) 公開番号 2008-051559
状態 特許登録済
技術分野 感知要素の出力の伝達及び変換
主要キーワード 励磁電圧値 断面楕円 確定判定 正弦波関数 正弦波テーブル 振幅計算 周期波形 レベル計算
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

回転角検出装置異常検出装置であって、暫定異常状態を経て異常確定させるものにおいて、より適切に正常状態へと復帰させることができるようにする。

解決手段

レゾルバからの信号によって回転角を検出する回転角検出装置の異常を検出する異常検出装置において、レゾルバから出力される出力信号からレゾルバ信号判定値を算出し、そのレゾルバ信号判定値が異常である状態が継続したときに暫定異常状態に決定する。暫定異常状態では図7の正常復帰判定ルーチンを実行する。図7では、レゾルバ信号判定値が正常であって(S32が肯定判定)、その正常であるときの回転角θが0〜2πに渡って変化したこと(変数iが1から8まで変化したときにすべえてステップS35が肯定判定)をもって、暫定異常解除フラグCRFを1にして、正常状態へと復帰させる。レゾルバ信号の正常を判定しているので、より適切に正常状態へと復帰させることができる。

概要

背景

レゾルバを用いてロータステータに対する回転角を検出する回転角検出装置が知られている。この回転角検出装置は、所定の周期波形を有する励磁信号をレゾルバに供給して、レゾルバから出力される正弦波相出力信号および余弦波相出力信号から、それぞれ、正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)を取り出し、これらからロータのステータに対する回転角θを計算する。レゾルバから出力される正弦波相出力信号および余弦波相出力信号は、レゾルバのロータのステータに対する回転角θに応じてそれぞれ正弦波状に振幅変調される信号であるので、正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)から回転角θが計算できる。

そして、この種のレゾルバを用いた回転角検出装置においては、正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)の各2乗値の和As(θ)2+Ac(θ)2(またはその平方根)が所定の範囲内にないことが継続して検出されるとき、回転角検出装置の異常を判定することも知られている。(例えば、特許文献1参照)
しかしながら、特許文献1のようにして異常を検出する場合、実際には異常が発生していても異常が判定されなかったり、また、一時的に的確な値でないだけであり、回転角を検出可能な状態であっても異常判定がなされてしまったりするという問題があった。

この問題を解決するために特許文献2の装置が提案されている。特許文献2の装置は、まず、正弦波相振幅信号As(θ)と余弦波相振幅信号Ac(θ)の2乗値の和As(θ)2+Ac(θ)2の平方根が所定範囲内にないと判定した場合に暫定異常とし、その暫定異常状態が継続したときに異常を確定させている。また、暫定異常状態において、逐次計算される回転角θが0〜2πに渡って変化したことが検出されたことをもって、暫定異常状態を解除して正常復帰させている。このように、正常状態と異常確定状態との間に暫定異常状態を設けることにより、不必要に異常が検出されてしまうことが減少する。

なお、復帰条件を暫定異常判定条件と同一の条件としてしまうと、特許文献1と同様の問題が生じてしまう。すなわち、復帰条件を暫定異常判定条件と同一の条件としてしまうと、正常状態と暫定異常状態とを繰り返してしまうことになる。しかし、特許文献2においては、暫定異常状態から正常状態への復帰条件を、暫定異常状態において、逐次計算される回転角θが0〜2πに渡って変化したこととしており、この復帰条件は、上述した暫定異常判定条件とは異なっている。このようにすることにより、正常状態と暫定異常状態とを繰り返してしまうことを防止している。
特開平9−72758号公報
特開2006−177750号公報

概要

回転角検出装置の異常検出装置であって、暫定異常状態を経て異常確定させるものにおいて、より適切に正常状態へと復帰させることができるようにする。レゾルバからの信号によって回転角を検出する回転角検出装置の異常を検出する異常検出装置において、レゾルバから出力される出力信号からレゾルバ信号判定値を算出し、そのレゾルバ信号判定値が異常である状態が継続したときに暫定異常状態に決定する。暫定異常状態ではの正常復帰判定ルーチンを実行する。では、レゾルバ信号判定値が正常であって(S32が肯定判定)、その正常であるときの回転角θが0〜2πに渡って変化したこと(変数iが1から8まで変化したときにすべえてステップS35が肯定判定)をもって、暫定異常解除フラグCRFを1にして、正常状態へと復帰させる。レゾルバ信号の正常を判定しているので、より適切に正常状態へと復帰させることができる。

目的

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、回転角検出装置の異常検出装置であって、暫定異常状態を経て異常確定させるものにおいて、より適切に正常状態へと復帰させることができる装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

所定の周期波形を有する励磁信号を出力する励磁信号出力手段と、前記励磁信号により励磁されて、その励磁信号をロータステータに対する回転角に応じてそれぞれ正弦波状に振幅変調するとともに、振幅の変化が互いにπ/2だけ位相の異なる正弦波相出力信号および余弦波相出力信号を出力するレゾルバと、前記正弦波相出力信号の正弦波状に変化する振幅を正弦波相振幅信号として取り出す正弦波相振幅取り出し手段と、前記余弦波相出力信号の正弦波状に変化する振幅を余弦波相振幅信号として取り出す余弦波相振幅取り出し手段と、前記取り出された正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号を用いてロータのステータに対する回転角を計算する回転角計算手段とを備えた回転角検出装置のための異常検出装置であって、前記取り出された正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の少なくともいずれか一方に基づいて定まるレゾルバ信号判定値が予め設定されている正常範囲内にないことに基づいて、前記回転角検出装置が異常状態であると判定する異常判定手段と、その異常判定手段によって回転角検出装置が異常状態であると継続して判定されたとき、回転角検出装置が暫定異常状態にあると決定する暫定異常決定手段と、前記異常判定手段によって、前記暫定異常決定手段による暫定異常の判定の場合よりも長く回転角検出装置の異常が継続して検出されたことに基づいて、前記回転角検出装置の状態を異常確定状態に決定する異常確定手段と、前記回転角検出装置の状態が暫定異常状態であって、前記回転角計算手段によって計算された回転角が0ないし2πに渡って変化し、且つ、回転角が0ないし2πに渡って変化する間に逐次取り出される正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の少なくともいずれか一方に基づいて定まる前記レゾルバ信号判定値が前記異常範囲内にないことに基づいて、前記回転角検出装置の状態を暫定異常状態から正常状態へと復帰させる復帰判定手段とを含むことを特徴とする回転角検出装置のための異常検出装置。

請求項2

前記異常判定手段は、前記レゾルバ信号判定値として、前記取り出された正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の各二乗値の和またはその和の平方根である第1レゾルバ信号判定値、前記正弦波相出力信号の平均的な大きさを表す第2レゾルバ信号判定値、前記余弦波相出力信号の平均的な大きさを表す第3レゾルバ信号判定値、前記回転角の時間経過に伴う変化の程度を表す第4レゾルバ信号判定値の少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項1に記載の異常検出装置。

技術分野

0001

本発明は、レゾルバを用いてロータステータに対する回転角を検出する回転角検出装置に適用され、回転角検出装置の異常を検出する異常検出装置に関する。

背景技術

0002

レゾルバを用いてロータのステータに対する回転角を検出する回転角検出装置が知られている。この回転角検出装置は、所定の周期波形を有する励磁信号をレゾルバに供給して、レゾルバから出力される正弦波相出力信号および余弦波相出力信号から、それぞれ、正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)を取り出し、これらからロータのステータに対する回転角θを計算する。レゾルバから出力される正弦波相出力信号および余弦波相出力信号は、レゾルバのロータのステータに対する回転角θに応じてそれぞれ正弦波状に振幅変調される信号であるので、正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)から回転角θが計算できる。

0003

そして、この種のレゾルバを用いた回転角検出装置においては、正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)の各2乗値の和As(θ)2+Ac(θ)2(またはその平方根)が所定の範囲内にないことが継続して検出されるとき、回転角検出装置の異常を判定することも知られている。(例えば、特許文献1参照)
しかしながら、特許文献1のようにして異常を検出する場合、実際には異常が発生していても異常が判定されなかったり、また、一時的に的確な値でないだけであり、回転角を検出可能な状態であっても異常判定がなされてしまったりするという問題があった。

0004

この問題を解決するために特許文献2の装置が提案されている。特許文献2の装置は、まず、正弦波相振幅信号As(θ)と余弦波相振幅信号Ac(θ)の2乗値の和As(θ)2+Ac(θ)2の平方根が所定範囲内にないと判定した場合に暫定異常とし、その暫定異常状態が継続したときに異常を確定させている。また、暫定異常状態において、逐次計算される回転角θが0〜2πに渡って変化したことが検出されたことをもって、暫定異常状態を解除して正常復帰させている。このように、正常状態と異常確定状態との間に暫定異常状態を設けることにより、不必要に異常が検出されてしまうことが減少する。

0005

なお、復帰条件を暫定異常判定条件と同一の条件としてしまうと、特許文献1と同様の問題が生じてしまう。すなわち、復帰条件を暫定異常判定条件と同一の条件としてしまうと、正常状態と暫定異常状態とを繰り返してしまうことになる。しかし、特許文献2においては、暫定異常状態から正常状態への復帰条件を、暫定異常状態において、逐次計算される回転角θが0〜2πに渡って変化したこととしており、この復帰条件は、上述した暫定異常判定条件とは異なっている。このようにすることにより、正常状態と暫定異常状態とを繰り返してしまうことを防止している。
特開平9−72758号公報
特開2006−177750号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかし、特許文献2の装置においては、異常を確定させなければならない状態であるにもかかわらず、暫定異常状態から誤って正常状態へ復帰してしまうことがあった。そして、正常状態へ誤って復帰させてしまうと、回転角検出装置による検出結果を用いる制御、たとえばモータ制御などが誤った制御となってしまう。

0007

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、回転角検出装置の異常検出装置であって、暫定異常状態を経て異常確定させるものにおいて、より適切に正常状態へと復帰させることができる装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

その目的を達成するための請求項1記載の発明は、所定の周期波形を有する励磁信号を出力する励磁信号出力手段と、前記励磁信号により励磁されて、その励磁信号をロータのステータに対する回転角に応じてそれぞれ正弦波状に振幅変調するとともに、振幅の変化が互いにπ/2だけ位相の異なる正弦波相出力信号および余弦波相出力信号を出力するレゾルバと、前記正弦波相出力信号の正弦波状に変化する振幅を正弦波相振幅信号として取り出す正弦波相振幅取り出し手段と、前記余弦波相出力信号の正弦波状に変化する振幅を余弦波相振幅信号として取り出す余弦波相振幅取り出し手段と、前記取り出された正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号を用いてロータのステータに対する回転角を計算する回転角計算手段とを備えた回転角検出装置のための異常検出装置であって、
前記取り出された正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の少なくともいずれか一方に基づいて定まるレゾルバ信号判定値が予め設定されている正常範囲内にないことに基づいて、前記回転角検出装置が異常状態であると判定する異常判定手段と、その異常判定手段によって回転角検出装置が異常状態であると継続して判定されたとき、回転角検出装置が暫定異常状態にあると決定する暫定異常決定手段と、前記異常判定手段によって、前記暫定異常決定手段による暫定異常の判定の場合よりも長く回転角検出装置の異常が継続して検出されたことに基づいて、前記回転角検出装置の状態を異常確定状態に決定する異常確定手段と、前記回転角検出装置の状態が暫定異常状態であって、前記回転角計算手段によって計算された回転角が0ないし2πに渡って変化し、且つ、回転角が0ないし2πに渡って変化する間に逐次取り出される正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の少なくともいずれか一方に基づいて定まる前記レゾルバ信号判定値が前記異常範囲内にないことに基づいて、前記回転角検出装置の状態を暫定異常状態から正常状態へと復帰させる復帰判定手段とを含むことを特徴とする。

0009

この請求項1記載の発明によれば、異常判定手段によって、正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の少なくともいずれか一方に基づいて定まるレゾルバ信号判定値が異常範囲内にあると継続して判定されると、まず、暫定異常決定手段により暫定異常状態に決定される。そして、レゾルバ信号判定値が異常範囲内にある状態がさらに継続した場合には、異常確定手段により異常確定状態に決定される。しかし、復帰判定手段が設けられており、所定の条件が成立すると暫定異常状態から正常状態へと復帰させるようにしているので、不必要に異常が検出されることが防止される。

0010

また、復帰判定手段において暫定異常状態から正常状態へと復帰させる条件は、回転角計算手段によって回転角が0ないし2πに渡って変化したという条件だけでなく、回転角が0ないし2πに渡って変化する間に逐次取り出される正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の少なくともいずれか一方に基づいて定まるレゾルバ信号判定値が異常範囲内にないことも条件としている。そのため、回転角が0ないし2πに渡って変化したとしても、正弦波相振幅信号や余弦波相振幅信号が過大または過小である場合には正常状態へと復帰しないことになり、適切に正常状態へと復帰させることができる。

0011

ここで、請求項2記載のように、前記異常判定手段は、前記レゾルバ信号判定値として、下記第1乃至第4レゾルバ信号判定値の少なくとも一つを用いることができる。第1レゾルバ信号判定値は、前記取り出された正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の各二乗値の和またはその和の平方根である。第2レゾルバ信号判定値は前記正弦波相出力信号の平均的な大きさを表す値である。第3レゾルバ信号判定値は前記余弦波相出力信号の平均的な大きさを表すである。第4レゾルバ信号判定値は前記回転角の時間経過に伴う変化の程度を表す値である。

発明を実施するための最良の形態

0012

以下、本発明を、車両の電動パワーステアリング装置に適用した実施形態について図面を参照しながら説明する。

0013

図1は、モータ制御回路Mcの構成を示すブロック図である。図1において、トルク電流変換部1は、図示しないトルクセンサからのトルク指令信号が供給され、そのトルク指令信号を目標軸電流Riq*に変換して出力する。この目標q軸電流Riq*は、比較部10およびPI制御部2を経て、直交座標系のq軸の指令値電圧)Vq*として出力される。

0014

また、モータ制御回路Mcには指令値として磁化電流id*も入力される。この磁化電流id*は、比較部9およびPI制御部3を経て、直交座標系のd軸の電圧Vd*として出力される。

0015

q軸の電圧Vq*およびd軸の電圧Vd*は3相変換部4に入力される。この3相変換部4には、電気角演算回路30にて演算されたレゾルバ20の回転角θも入力され、3相変換部4では、上記電圧Vq*、Vd*を回転角θに基づいて2相3相変換して、相電圧Vu、Vv、Vwとしてパルス幅変調部5に出力する。

0016

パルス幅変調部5では、入力された相電圧Vu、Vv、Vwをパルス幅変調してパルス電流として駆動回路6に出力する。このパルス電流により駆動回路6が作動して、U相、V相およびW相の各導線を介してブラシレスモータ7が給電状態になる。

0017

また、ブラシレスモータ7に接続されたレゾルバ20は、電気角演算回路30に接続されている。電気角演算回路30は、レゾルバ20からの信号に基づきブラシレスモータ7の電気角θを算出し、電気信号として2相変換部8および3相変換部4に出力する。

0018

また、U相からのアシスト電流iu、V相からのアシスト電流ivおよびW相からのアシスト電流iwは、2相変換部8でd軸アシスト電流idfおよびq軸アシスト電流iqfに変換される。d軸アシスト電流idfは、比較部9に帰還して磁化電流id*と比較され、両者に差(ΔId=|idf−id*|)がある場合は、PI制御部3で比例積分制御を受けて補正される。また、q軸アシスト電流iqfは、比較部10に帰還してトルク電流Riq*と比較され、両者に差(ΔIq=|iqf−Riq*|)がある場合は、PI制御部2で比例積分制御を受けて補正される。なお、アシスト電流idf、iqfの帰還による補正動作は、電流の差ΔId、ΔIqがなくなるまで繰り返される。

0019

電気角演算回路30は、レゾルバ20からの出力信号に基づいてブラシレスモータ7の回転角θ(ただし電気角)を演算するものであり、この電気角演算回路30およびレゾルバ20により回転角検出装置が構成される。

0020

異常検出回路50は、電気角演算回路30にて演算された回転角θおよびレゾルバ20からの出力信号に基づいて回転角検出装置(すなわちレゾルバ20および電気角演算回路30)の異常を検出する。これら電気角演算回路30および異常検出回路50の詳しい構成を図2に示す。

0021

図2に示すように、レゾルバ20は、中心軸を共通とする断面楕円かつ柱状のロータ21および環状のステータ22からなる。ステータ22には、周方向に沿って等間隔に複数のコイルが設けられている。これらのコイルにおいては、いずれかは励磁コイルとして機能し、いずれかは正弦波相コイルとして機能し、またいずれかは余弦波相コイルとして機能する。図2においては、各一つの励磁コイル22a、正弦波相コイル22bおよび余弦波相コイル22cのみを示す。このレゾルバ20においては、励磁コイル22aに正弦波状に周期的に変化する図3(A)に示す励磁信号Srを与えて、ロータ21をステータ22に対して回転させると、正弦波相コイル22bからは図3(B)に示す正弦波相出力信号Ssが出力される。また、余弦波相コイル22cからは図3(C)に示す余弦波相出力信号Scが出力される。

0022

図3に示すように、正弦波相出力信号Ssおよび余弦波相出力信号Scの振幅は、回転角θに応じて変化するとともに回転角θの2πを周期として正弦波状に変化している。また、正弦波相出力信号Ssおよび余弦波相出力信号Scの振幅の位相は、回転角πごとに、励磁信号Srに対してそれぞれ逆相になっている。このような正弦波相出力信号Ssおよび余弦波相出力信号Scの振幅の変化をそれぞれ表す正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)を図3(B)(C)に示す。正弦波相振幅信号As(θ)と余弦波相振幅信号Ac(θ)は、図3(B)(C)に示すように、電気角で互いにπ/2だけ位相がずれている。

0023

励磁コイル22aには、所定の周期波形を有する正弦波信号である励磁信号Srを出力する励磁信号出力回路40が接続されている。励磁信号出力回路40は、基準クロック発生器41、タイミング信号発生器42、正弦波信号発生器43及びD/A変換器44からなる。

0024

基準クロック発生器41は、測定の基準となるクロック信号を発生する。タイミング信号発生器42にはそのクロック信号が入力されて、各種演算のタイミングを規定する種々のタイミング制御信号を出力する。

0025

正弦波信号発生器43は正弦波テーブルを備えている。この正弦波テーブルは、0〜2πに渡って、正弦波の瞬時値を表す複数のサンプリングデータを、微小角度ずつ増加する位相に対応した複数のアドレスに関連づけさせて記憶したものである。そして、正弦波信号発生器43は、タイミング信号発生器42からのタイミング制御信号によって制御され、同テーブルに記憶されたサンプリングデータを順次読み出すことにより、ディジタル正弦波信号を出力する。

0026

D/A変換器44は、正弦波信号発生器43から出力されたディジタル正弦波信号をD/A変換して、励磁コイル22aに励磁信号Sr(=Ar・sinωt)として供給する。

0027

正弦波相コイル22bおよび余弦波相コイル22cには、A/D変換器31、32がそれぞれ接続されている。A/D変換器31、32は、タイミング信号発生器42からのタイミング制御信号に基づいて、所定のサンプリングレートで正弦波相出力信号Ssおよび余弦波相出力信号Scをサンプリングするとともに、同サンプリングしたアナログ信号をA/D変換する。なお、このサンプリングレートは、励磁信号Srの正弦波を再現できる程度の比較的速いレートである。

0028

正弦波相振幅計算部33には、A/D変換器31からの正弦波相出力信号Ssおよびタイミング信号発生器42からのタイミング制御信号が入力される。そして、正弦波相振幅計算部33は、正弦波相出力信号Ssのうちで励磁信号Sr(=Ar・sinωt)の1周期相当の複数のサンプリング値を、励磁信号Srと同一周波数および同一位相正弦波関数近似して、下記式1で表される近似曲線Ps(t)の振幅値As(θ)およびオフセット値Asoを計算する。この場合、近似に関しては、最小2乗法を用いることができる。なお、オフセット値Asoは、正弦波相出力信号Ssのバイアス電圧値に相当する。
Ps(t)=As(θ)・sinωt+Aso …式1
そして、この計算された振幅値As(θ)を回転角計算部35に供給する。

0029

余弦波相振幅計算部34には、A/D変換器32からの余弦波相出力信号Scおよびタイミング信号発生器42からのタイミング制御信号が入力される。そして、余弦波相振幅計算部34は、正弦波相振幅計算部33の場合と同様にして、余弦波相出力信号Scのうちで励磁信号Sr(=Ar・sinωt)の1周期相当の複数のサンプリング値を、励磁信号Srと同一周波数および同一位相の正弦波関数で近似して下記式2で表される近似曲線Pc(t)の振幅値Ac(θ)およびオフセット値Acoを計算する。
P(t)=As(θ)・sinωt+Aso …式2
そして、この計算された振幅値Ac(θ)を回転角計算部35に供給する。また、この場合も、オフセット値Acoは、余弦波相出力信号Scのバイアス電圧値に相当する。

0030

回転角計算部35は、入力された正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)を用いた下記式3の演算の実行により、ロータ21のステータ22に対する回転角θを計算する。
θ=tan−1(As(θ)/Ac(θ)) …式3
なお、式3の式が成立するのは、正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)が互いにπ/2だけずれた正弦波状の信号で、それらの振幅を共にAとすると、下記式4、5のように表されるからである。また、高精度な正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)が得られれば、前記両信号As(θ)、Ac(θ)の振幅は互いに等しい。
As(θ)=A・sinθ …式4
Ac(θ)=A・cosθ …式5
前記式4、5における値Aは、レゾルバ20およびその周辺回路電圧によって決まる値である。

0031

正弦波相信号レベル計算部51には、A/D変換器31からの正弦波相出力信号Ssおよびタイミング信号発生器42からのタイミング制御信号が入力される。そして、正弦波相信号レベル計算部51は、正弦波相出力信号Ssの1周期(励磁信号Sr(=Ar・sinωt)の1周期に等しい)分のサンプリング値のうちで等間隔の複数のサンプリング値を用いて、正弦波相出力信号Ssの平均値を計算して、同平均値を正弦波相信号レベルLVsとして出力する。例えば、図4に示すように、正弦波相出力信号Ssの1周期分のサンプリング値の中からπ/2間隔の4点P1〜P4を指定し、4点P1〜P4の信号値の平均値を算出して正弦波相信号レベルLVsとして出力する。なお、この正弦波相信号レベルLVsは、正弦波相出力信号Ssが正常であれば、前述したオフセット値Asoに等しい。

0032

余弦波相信号レベル計算部52には、A/D変換器32からの余弦波相出力信号Scおよびタイミング信号発生器42からのタイミング制御信号が入力される。そして、余弦波相信号レベル計算部52は、正弦波相信号レベルLVsの場合と同様に、余弦波相出力信号Scの1周期分のサンプリング値のうちで等間隔の複数のサンプリング値を用いて、余弦波相出力信号Scの平均値を計算して、同平均値を余弦波相信号レベルLVcとして出力する。この場合も、例えば、図4に示すように、余弦波相出力信号Scの1周期分のサンプリング値の中からπ/2間隔の4点P1’〜P4’を指定し、4点P1’〜P4 ’の信号値の平均値を算出して余弦波相信号レベルLVcとして出力する。なお、この余弦波相信号レベルLVcは、余弦波相出力信号Scが正常であれば、前述したオフセット値Acoに等しい。

0033

出力部36は、回転角計算部35によって計算された回転角θを2相変換部8および3相変換部4へ出力するものであり、状態決定部53により回転角θの出力の有無が制御される。

0034

その状態決定部53は、図5に示す状態決定プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行することにより、回転角検出装置(すなわちレゾルバ20およびその周辺回路)の状態を正常状態、暫定異常状態、異常確定状態のいずれかの状態に決定して、決定結果に基づいて、出力部36による回転角θの出力の有無を制御するとともに、図示しない警報装置およびダイアグ記録装置による異常警報の発生およびダイアグ記録をそれぞれ制御する。

0035

この状態決定部53には、正弦波相振幅計算部33からの正弦波相振幅信号As(θ)、余弦波相振幅計算部34からの余弦波相振幅信号Ac(θ)、回転角計算部35からの回転角θ、正弦波相信号レベル計算部51からの正弦波相信号レベルLVsおよび余弦波相信号レベル計算部52からの余弦波相信号レベルLVcに加え、図示しないバッテリからの電源電圧値Vigおよび励磁コイル22cに励磁信号Srを与えるための励磁電圧値Vmtも入力されている。これらの電源電圧値Vigおよび励磁電圧値Vmtは既知であり、詳細な説明は省略する。

0036

次に、図5に示す状態決定プログラムに沿って、状態決定部53の処理について詳細に説明する。状態決定プログラムの実行は、イグニッションスイッチIGの投入により、すなわちレゾルバ20による回転角の検出開始に同期して、ステップS10から開始される。

0037

状態決定部53は、ステップS11にて異常確定フラグEFが“1”であるか否かを判定する。異常確定フラグEFは、“0”によってレゾルバ20の異常未確定状態を表し、“1”によってレゾルバ20の異常確定状態を表すもので、初期には“0”に設定されている。したがって、初期には、状態決定部53は、ステップS11にて「No」と判定して、ステップS12に進む。

0038

ステップS12は異常判定手段としての処理であり、第1乃至第4レゾルバ信号判定値が正常であるか否かを、それぞれ判定する。ここで、第1乃至第4レゾルバ信号判定値とは、レゾルバ信号である正弦波相出力信号Ssおよび余弦波相出力信号Scが正常であるか否かを判定するための値である。

0039

第1レゾルバ信号判定値は、正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)の2乗値の和の平方根Assであり、下記式6から算出する。なお、以下、この平方根Assを2乗和平方根という。
Ass=(As(θ)2+Ac(θ)2)1/2 …式6
なお、本実施形態では2乗和平方根Assを用いるが、この2乗和平方根Assに代えて、両信号値As(θ),Ac(θ)の2乗値Ass2を用いてもよい。

0040

第2レゾルバ信号判定値は、正弦波相信号レベル計算部51にて計算される正弦波相信号レベル値LVsであり、第3レゾルバ信号判定値は、余弦波相信号レベル計算部52にて計算される余弦波相信号レベル値LVcであり、第4レゾルバ信号判定値は、今回の状態決定プログラムの実行時の回転角θnewと前回の状態決定プログラムの実行時の回転角θoldとの差の絶対値|Δθ|(=|θnew−θold|)である。

0041

これら第1乃至第4レゾルバ信号判定値に対してそれぞれ正常範囲が予め設定されており、第1乃至第4レゾルバ信号判定値が、それぞれに対して設定された正常範囲にある場合には、そのレゾルバ信号判定値は正常であると判定する。

0042

第1レゾルバ信号判定値すなわち2乗和平方根に対する正常範囲は、AminからAmaxまでとなる。この領域が正常範囲である理由を次に説明する。正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)に誤差が含まれていなければ、As(θ)=A・sinθおよびAc(θ)=A・cosθであるから、図6に示す座標系で正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)により特定される座標位置は、回転角θの変化に応じて半径Aの円(図示1点鎖線の円)上を移動する。ただし、上記座標位置は、レゾルバ20およびその周辺回路の誤差により、レゾルバ20に異常が発生しなくても、半径Aの円から多少ずれる。しかし、レゾルバ20に異常が発生すると、上記座標位置は半径Aの円から大きくずれる。このことから、図6の半径Amaxおよび半径Aminの両実線円で挟まれた領域(ハッチングで示す領域)を上記座標位置の正常範囲として設定する。そして、第1レゾルバ信号判定値は、原点から上記座標位置までの半径に相当するから、その正常範囲はAminからAmaxまでとなる。

0043

第2レゾルバ信号判定値すなわち正弦波相信号レベル値LVsに対する正常範囲は、正弦波相出力信号Ssが正常である場合のオフセット値Asoよりも若干小さな値Aso−ΔAから若干大きな値Aso+ΔAまでの範囲である。これは、前述したように、正弦波相出力信号Ssが正常であれば正弦波相信号レベル値LVsはオフセット値Asoに等しいからである。

0044

第3レゾルバ信号判定値すなわち余弦波相信号レベル値LVcに対する正常範囲は、余弦波相出力信号Scが正常である場合のオフセット値Acoよりも若干小さな値Aco−ΔAから若干大きな値Aco+ΔAまでの範囲である。これは、前述したように、余弦波相出力信号Scが正常であれば余弦波相信号レベル値LVcはオフセット値Acoに等しいからである。

0045

第4レゾルバ信号判定値すなわちΔθに対する正常範囲は、実験に基づいて予め設定された上限値Δθmax以下の範囲である。

0046

第1乃至第4レゾルバ信号判定値がすべて正常範囲内の値である場合にはステップS12を肯定判定し、それらレゾルバ信号判定値のいずれか少なくとも1つがそれぞれに対して設定された異常範囲内である場合にはステップS12を否定判定する。

0047

ステップS12が肯定判定である場合にはステップS13乃至S16を実行せずにステップS17へ進む。一方、ステップS12が否定判定である場合にはステップS13へ進む。

0048

ステップS13では、第1乃至第4レゾルバ信号判定値に対応して設けられている第1乃至第4暫定異常カウント値TCNT1〜4のうち、異常範囲内にあるレゾルバ信号判定値に対応するカウント値を1増加させる。なお、第1乃至第4暫定異常カウント値TCNT1〜4の初期値はいずれも「0」に設定されている。

0049

そして、ステップS14,S15にて、励磁電圧値Vmtおよび電源電圧値Vigが異常であるか否かをそれぞれ判定する。具体的には、励磁電圧値Vmtおよび電源電圧値Vigが、それぞれ正常時における励磁電圧値Vmtoおよび電源電圧値Vigoに等しいまたは近傍の値であるかを判定する。励磁電圧値Vmtおよび電源電圧値Vigが正常であれば、ステップS14,S15に共に「No」と判定して、ステップS16にて第1乃至第4レゾルバ信号判定値に対応して設けられている第1乃至第4異常確定カウント値CNT1〜4のうち、異常範囲内にあるレゾルバ信号判定値に対応するカウント値を1増加させる。その後、ステップS17に進む。なお、第1乃至第4異常確定カウント値CNT1〜4の初期値もすべて「0」に設定されている。

0050

一方、励磁電圧値Vmtおよび電源電圧値Vigのいずれか一方でも異常であれば、ステップS14,S15のいずれかにて「Yes」と判定して、ステップS16の処理を実行することなく、ステップS17に進む。これは、レゾルバ20の異常を確定するには、より慎重な判定を期待するためであり、これらのステップS14,S15の判定処理を省略することもできる。

0051

ステップS17においては、暫定異常状態であるか否かを判定する。この判断は、第1乃至第4暫定異常カウント値TCNT1〜4が、それら第1乃至第4暫定異常カウント値TCNT1〜4に対して設定された暫定判定基準値TN1〜TN4以上であるか否かを判定するものである。そして、第1乃至第4暫定異常カウント値TCNT1〜4が1つでも暫定判定基準値TN以上となっている場合には暫定異常状態であると判定する(ステップS17を肯定判定する)。この暫定異常状態であるか否かを判定するステップS17およびその判定に用いる第1乃至第4暫定異常カウント値TCNT1〜4を増加させる前述のステップS13が暫定異常決定手段としての処理である。

0052

ステップS17において暫定異常状態であると判定した場合にはステップS18へ進む。一方、暫定異常状態ではないと判定した場合には、ステップS18〜S19を実行せずにステップS20へ進む。

0053

ステップS18では、出力部36に対して回転角θの出力禁止を指示する。したがって、以降、出力部36からは回転角θは出力されなくなる。これは、異常な回転角θがモータ7の制御等に利用されないようにするためである。

0054

ステップS19においては、暫定異常時フラグ処理を実行する。すなわち、暫定異常フラグTEFを“1”に設定し、暫定異常カウント値TCNTをすべて「0」にクリアし、かつ領域フラグFL(1)〜FL(8)を“0”に初期設定する。上記領域フラグFL(1)〜FL(8)は、正弦波相振幅信号As(θ)と余弦波相振幅信号Ac(θ)によって規定される座標値図6のπ/4ごとに分割した8個の領域R1〜R8に存在したことをそれぞれ確認するためのものであり、“1”により存在確認状態を表す。

0055

ステップS20においては、異常確定フラグEFが“0”であり、かつ暫定異常フラグTEFが“1”であるか否かを判定する。暫定異常フラグTEFは、“0”によってレゾルバ20が暫定異常状態でないことを表し、“1”によってレゾルバ20が暫定異常状態であることを表すもので、初期には“0”に設定されている。

0056

このステップS20が否定判定である場合にはステップS21を実行せずにステップS22へ進むが、肯定判定である場合、すなわち、暫定異常状態である場合にはステップS21に進んで、暫定異常状態から正常状態へ復帰させる正常復帰判定ルーチンを実行する。

0057

上記ステップS21の正常復帰判定ルーチンは図7に詳しく示す処理であり、ステップS30にて開始される。ステップS31では、変数iを1に設定する。そしてステップS32では、第1乃至第4レゾルバ信号判定値が全て正常か否かを判定する。このステップS32は図5のステップS12と同様の処理である。

0058

第1乃至第4レゾルバ信号判定値のうちの少なくとも一つが異常範囲内にある場合にはステップS32が否定判定となりステップS33へ進む。ステップS33では、全ての領域フラグFL(1)〜FL(8)を“0”にクリアする。そして、後述するステップS39へ進む。

0059

上記ステップS33の処理は、領域フラグFL(1)〜FL(8)のいずれかが“1”に設定されていても、全ての領域フラグFL(1)〜FL(8)を“0”にクリアするものである。したがって、正常復帰の検出動作中に第1乃至第4レゾルバ信号判定値の異常が検出された場合には、レゾルバ20の正常復帰判定が最初からふたたび行われることになる。

0060

第1乃至第4レゾルバ信号判定値が全て正常範囲内の値である場合にはステップS32が肯定判定となり、ステップS34へ進む。ステップS34では、領域フラグFL(i)が「1」であるか否かを判定する。領域フラグ(i)が「1」である場合には、ステップS34が肯定判定となり、ステップS38に進んで変数iを1増加させた後、前述のステップS32を再度実行する。

0061

領域フラグ(i)が「1」でない場合(「0」である場合)には、ステップS34が否定判定となり、ステップS35において、回転角θが下記式7の不等式満足するか否かを判定することにより、正弦波相振幅信号As(θ)と余弦波相振幅信号Ac(θ)によって規定される座標値が変数iによって指定される領域Riに存在するかを判定する。
(i−1)・π/4≦θ<i・π/4 …式7
そして、その座標値が領域Riに存在すれば、ステップS35を肯定判定して、ステップS36にて領域フラグFL(i)を“1”に設定する。その後、ステップS37へ進む。これに対して、上記座標値が領域Riに存在しなければ、ステップS35にて否定判定して、ステップS36を実行することなくステップS37へ進む。従って、この場合には領域フラグFL(i)は“0”に保たれる。

0062

ステップS37では、変数iが8であるか否かを判定する。否定判定である場合には前述のステップS38に進んで、変数iを1増加させた後、ステップS32へ戻る。上記ステップS32乃至S38を繰り返すことにより、領域フラグFL(1)〜FL(8)を示す変数iを「1」から「8」まで「1」ずつ増加させながら、各領域R1〜R8について、レゾルバ信号が正常であるか、および、暫定異常状態となった後に正弦波相振幅信号As(θ)と余弦波相振幅信号Ac(θ)によって規定される座標値がその領域R1〜R8に存在するかを判定することになる。

0063

ステップS37が肯定判定である場合、または、前述のステップS33を実行した場合には、ステップS39において、全ての領域フラグRF(1)〜RF(8)が“1”であるかを判定する。領域フラグRF(1)〜RF(8)のいずれかでも“1”でなければ、ステップS39が否定判定となり、ステップS41にて正常復帰判定ルーチンの実行を終了する。そして、図5のステップS22へ進む。

0064

領域フラグRF(1)〜RF(8)が全て“1”である場合にはステップS39が肯定判定となり、この場合にはステップS40にて暫定異常解除フラグCRFを“1”に設定した後に、ステップS41へ進んで正常復帰判定ルーチンの実行を終了する。そして、図5のステップS22へ進む。

0065

図5に戻って、ステップS22においては、暫定異常解除フラグCRFが“1”であるか否かを判定する。ステップS22が否定判定である場合にはステップS23乃至S24を実行することなくステップS25へ進む。一方、ステップS22が肯定判定である場合、すなわち、暫定異常解除フラグCRFが“1”となっている場合には、ステップS23にて正常復帰時フラグ処理を実行する。

0066

このステップS23では、暫定異常フラグTEFを“0”に戻すとともに、暫定異常解除フラグCRFも“0”に戻す。また、第1乃至第4暫定異常カウント値TCNT1〜4および異常確定カウント値CNTも「0」にクリアする。このステップS23の正常復帰時フラグ処理と、ステップS21の正常復帰判定ルーチン、暫定異常解除フラグCRFの状態を判定するステップS22が復帰判定手段に相当する処理である。

0067

ステップS23を実行した後は、ステップS24へ進んで出力部36に対して回転角θの出力再開を指示する。これにより、出力部36からは回転角θが出力されるようになり、回転角θを利用した制御が可能となる。

0068

ステップS25においては、第1乃至第4異常確定カウント値CNT1〜4が、それら第1乃至第4異常確定カウント値CNT1〜4に対して設定された確定判定基準値N1〜N4以上であるか否かを判定するものである。なお、これら確定判定基準値N1〜N4は、いずれも対応する暫定判定基準値TN1〜TN4よりも大きな値である。

0069

第1乃至第4異常確定カウント値CNT1〜4が1つでも確定判定基準値N以上となっている場合には異常確定状態であると判定する(ステップS25を肯定判定する)。そして、ステップS26へ進む。一方、異常確定状態でないと判定した場合には、ステップS28にて図5ルーチンを一旦終了する。

0070

ステップS26では、異常確定フラグEFを“1”に設定する。このステップS26および直前の判定処理(ステップS25)、その判定処理に用いる第1乃至第4異常確定カウント値CNT1〜4を増加させる処理(ステップS14乃至S16)が異常確定手段に相当する処理である。

0071

ステップS26を実行した場合、以降、ステップS11にて肯定判定されるので、ステップS12〜S27の処理が実行されなくなる。したがって、出力部36は回転角θの出力を禁止された状態に維持されて、回転角θの利用が停止される。

0072

前記ステップS26の処理後、ステップS27にて、図示しない警報装置およびダイアグ記録装置による異常警報の発生およびダイアグ記録をそれぞれ制御する。その後、ステップS28にて図5のルーチンを一旦終了する。

0073

以上、説明した本実施形態によれば、図5のステップS12において、正弦波相振幅信号As(θ)と余弦波相振幅信号Ac(θ)またはそれらの一方に基づいて定まる第1乃至第4レゾルバ信号判定値が異常範囲内にあることが繰り返し判定されると、まず、ステップS17が肯定判定となって暫定異常状態に決定される。そして、第1乃至第4レゾルバ信号判定値が異常範囲内にある状態がさらに継続した場合には、ステップS25が肯定判定となって異常確定状態に決定される。しかし、ステップS21乃至23の処理が設けられており、所定の条件が成立すると暫定異常状態から正常状態へと復帰させるようにしているので、不必要に異常が検出されることが防止される。

0074

また、暫定異常状態から正常状態へと復帰させる条件は、逐次計算される回転角θが0ないし2πに渡って変化したという条件に加えて、回転角θが0ないし2πに渡って変化する間に逐次取り出される正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号As(θ)に基づいて定まる第1乃至第4レゾルバ信号判定値が異常範囲内にないことも条件としている。そのため、回転角θが0ないし2πに渡って変化したとしても、正弦波相振幅信号As(θ)や余弦波相振幅信号Ac(θ)が過大または過小である場合には正常状態へと復帰しないことになり、適切に正常状態へと復帰させることができる。

0075

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

0076

たとえば、前述の実施形態においては、0〜2πに渡る回転角θの検出可能性の判定のために、π/4ごとに分割した領域R1〜R8を用いたが、これらの領域R1〜R8に関しては、π/4よりも細かく分割したり、粗く分割したりしてもよい。

0077

また、前述の実施形態においては、4つのレゾルバ信号判定値を用いて回転角検出装置の異常を検出していたが、それら4つのレゾルバ信号判定値を全て用いる必要はなく、いずれか少なくとも1つのレゾルバ信号判定値を用いればよい。また、復帰判定手段において用いるレゾルバ信号判定値は、異常判定手段において用いるものと同一のものであることが好ましいが、異なる種類のレゾルバ信号判定値であってもよい。

図面の簡単な説明

0078

モータ制御回路Mcの構成を示すブロック図である。
図1の電気角演算回路30および異常検出回路50の構成を詳しく示す図である。
レゾルバ20の入出力信号波形を示す図である。
正弦波相出力信号As(θ)および余弦波相出力信号Ac(θ)の中に含まれる正弦波状の信号を拡大して示す波形図である。
図2の状態決定部53において実行される状態決定プログラムのフローチャートである。
正弦波相振幅信号As(θ)および余弦波相振幅信号Ac(θ)によって規定される座標を説明する図である。
図5のステップS21の正常復帰判定ルーチンを詳しく示すフローチャートである。

符号の説明

0079

20:レゾルバ、 21:ロータ、 22:ステータ、 30:電気角演算回路、 33:正弦波相振幅計算部、 34:余弦波相振幅計算部、 35:回転角計算部、 40:励磁信号出力回路、 50:異常検出回路、 51:正弦波相信号レベル計算部、 52:余弦波相信号レベル計算部、 53:状態決定部、 S12:異常判定手段、 S13、S17:暫定異常決定手段、 S14〜16、S25、26:異常確定手段、 S21〜23:復帰判定手段

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