JP2006010336A - レゾルバ異常検出装置及びそれを用いた車両用伝達比可変操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体の回転速度に応じて正常時のオフセット値が変化する場合であっても、適切なレゾルバの異常判定を行うことができるレゾルバ異常検出装置及びそれを用いた車両用伝達比可変操舵装置を提供する。
【解決手段】レゾルバ３から出力される振幅変調信号のうち複数のサンプリング値ａ１〜ａ４，ｂ１〜ｂ４を合計してオフセット値Ｏｆｓを算出する。一方、回転体４の回転速度Ｖに基づきレゾルバ３の異常判定用閾値Ｔｈを決定する。ここで、異常判定用閾値Ｔｈの絶対値は、回転体の回転速度Ｖが大きくなるにつれて大きくなる関係としている。そして、算出されたオフセット値Ｏｆｓが、決定された異常判定用閾値Ｔｈを超えている場合に、レゾルバ３が異常状態であると判定する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、レゾルバ異常検出装置及びそれを用いた車両用伝達比可変操舵装置に関するものである。

従来、レゾルバ異常検出装置は、レゾルバから出力される回転体の回転角度に応じた振幅変調信号のうちの複数のサンプリング値の合計とゼロ値との差であるオフセット値が一定の閾値を超えた場合に、レゾルバが異常であると判定していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３４３２５３号公報

ところで、レゾルバが正常時であっても、回転体が低速回転時に生じるオフセット値よりも高速回転時に生じるオフセット値が大きいことが分かった。しかし、従来のレゾルバ異常検出装置によれば一定の閾値に基づき判定しているので、その閾値を例えばレゾルバが正常時に高速回転時に異常と判定しない閾値とした場合には次の問題が生じる。すなわち、低速回転時のオフセット値に対しては閾値が非常に高い値となっている。そのため、低速回転時には、より適切なレゾルバの異常判定を行うことができない。一方、閾値を例えばレゾルバが正常時に低速回転時に異常と判定しない閾値とした場合には次の問題が生じる。すなわち、高速回転時のオフセット値に対しては閾値が非常に低い値となっている。そのため、高速回転時には、レゾルバが正常であるにも関わらず異常と誤判定するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、回転体の回転速度に応じて正常時のオフセット値が変化する場合であっても、適切なレゾルバの異常判定を行うことができるレゾルバ異常検出装置及びそれを用いた車両用伝達比可変操舵装置を提供することを目的とする。

（１）本発明のレゾルバ異常検出装置
本発明のレゾルバ異常検出装置は、回転体の回転角度に応じた振幅変調信号を出力するレゾルバの異常を検出するレゾルバ異常検出装置において、前記振幅変調信号のうち複数のサンプリング値を入力するサンプリング値入力手段と、前記複数のサンプリング値に基づきゼロ値との差であるオフセット値を算出するオフセット値算出手段と、前記回転体の回転速度を入力する回転速度入力手段と、前記回転速度に応じて前記レゾルバの異常判定用閾値が変化する回転速度−異常判定用閾値関係を記憶した回転速度−異常判定用閾値関係記憶手段と、前記回転速度と前記回転速度−異常判定用閾値関係とに基づき前記異常判定用閾値を決定する異常判定用閾値決定手段と、前記オフセット値が前記異常判定用閾値決定手段により決定された前記異常判定用閾値を超えた場合に前記レゾルバが異常状態であると判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴とする。

ここで、複数のサンプリング値は、例えば、レゾルバの出力信号である振幅変調信号のうちの各周期の振幅最大値と振幅最小値の２箇所としてもよいし、それ以上の箇所数、例えば４箇所としてもよい。ここで、レゾルバの出力信号が理想的な正弦波とした場合に、各周期のサンプリング値の合計がほぼゼロ値となるような時点における出力値をサンプリング値とする。具体的には、一周期におけるサンプリング値を例えば４箇所とした場合には、一周期を０．２ｍｓｅｃとすると、周期開始時点から０．０２５ｍｓｅｃ、０．０７５ｍｓｅｃ、０．１２５ｍｓｅｃ、０．１７５ｍｓｅｃの時点における出力値をサンプリング値とする等である。この場合、前者２点は同一の正の値となり、後者２点が前者２点の値の符号を反転させた値となる。

また、オフセット値算出手段により算出されたオフセット値が、複数のサンプリング値の合計の場合には、異常判定用閾値は正側の異常判定用閾値と負側の異常判定用閾値とを有することになる。また、オフセット値算出手段により算出されたオフセット値が、複数のサンプリング値の合計の絶対値である場合には、異常判定用閾値は正側の異常判定用閾値のみとなる。また、回転速度−異常判定用閾値関係は、回転速度と異常判定用閾値との関係式としてもよいし、回転速度と異常判定用閾値との関係を示すマップとしてもよい。

（２）本発明の車両用伝達比可変操舵装置
本発明の車両用伝達比可変操舵装置は、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角との間の回転伝達比を可変にする伝達比可変用電動機と、前記伝達比可変用電動機の固定子に対する回転子の相対回転角度に応じた振幅変調信号を出力するレゾルバと、前記振幅変調信号に基づき前記回転子の相対回転角度を算出する回転角度算出手段と、前記振幅変調信号に基づき前記レゾルバの異常を検出するレゾルバ異常検出手段と、前記伝達比可変用電動機の前記固定子と前記回転子との相対回転を拘束して前記回転伝達比を固定したロック状態にするロック装置と、前記操舵角、前記相対回転角度及び前記レゾルバ異常検出手段の出力信号に基づき、前記伝達比可変用電動機及び前記ロック装置を制御する制御手段と、を備える。

そして、本発明の車両用伝達比可変操舵装置の特徴的な事項は、前記レゾルバ異常検出手段が、前記振幅変調信号のうち複数のサンプリング値を入力するサンプリング値入力手段と、前記複数のサンプリング値に基づきゼロ値との差であるオフセット値を算出するオフセット値算出手段と、前記回転子の回転速度を入力する回転速度入力手段と、前記回転速度に応じて前記レゾルバの異常判定用閾値が変化する回転速度−異常判定用閾値関係を記憶した回転速度−異常判定用閾値関係記憶手段と、前記回転速度と前記回転速度−異常判定用閾値関係とに基づき前記異常判定用閾値を決定する異常判定用閾値決定手段と、前記オフセット値が前記異常判定用閾値決定手段により決定された前記異常判定用閾値を超えた場合に前記レゾルバが異常状態であると判定する異常判定手段と、を備えることである。さらに、前記制御手段が、前記異常判定手段により前記レゾルバが異常状態であると判定された場合に、前記回転伝達比を小さくする伝達比低減制御、又は、前記ロック装置を駆動して前記ロック状態にするロック制御を行うこととしている。

ここで、伝達比低減制御は、例えば、回転伝達比の上限値を決定しておき、制御手段が指令する回転伝達比の指令値が上限値を超えた場合に上限値とするようにしてもよい。また、伝達比低減制御は、制御手段が指令する回転伝達比を所定割合に低減するようにしてもよい。

（１）本発明のレゾルバ異常検出装置の効果
本発明のレゾルバ異常検出装置によれば、回転速度−異常判定用閾値関係記憶手段に記憶された回転速度−異常判定用閾値関係は、回転体の回転速度に応じてレゾルバの異常判定用閾値を変化させている。このように、回転体の回転速度に応じて異常判定用閾値を変化させているので、回転体の回転速度に応じて適切なレゾルバの異常判定を行うことができる。つまり、回転体の回転速度が低速の場合であっても、適切な異常判定用閾値に基づき判定することができ、高速の場合であっても誤判定を生じることなく判定することができる。

（２）本発明の車両用伝達比可変操舵装置の効果
本発明の車両用伝達比可変操舵装置によれば、上述した本発明のレゾルバ異常検出装置による同一の効果を奏することができる。そして、レゾルバの異常判定を適切に行うことができることにより、結果として、操舵フィーリングを向上させることができる。例えば、伝達比可変用電動機の回転速度が高速の場合における誤判定の防止に伴い、適切に伝達比可変用電動機を駆動させることができることにより操舵フィーリングを向上できる。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。

（１）本発明のレゾルバ異常検出装置の実施形態
本発明のレゾルバ異常検出装置は、上述したように、サンプリング値入力手段と、オフセット値算出手段と、回転速度入力手段と、回転速度−異常判定用閾値関係記憶手段と、異常判定用閾値決定手段と、異常判定手段とを備える。

ここで、前記回転速度−異常判定用閾値関係は、前記回転速度が大きくなるにつれて前記異常判定用閾値の絶対値が大きくなるようにするとよい。レゾルバの出力信号である振幅変調信号は、回転体の回転速度が大きいほどオフセット値が大きくなる。ここで、回転体の回転速度が大きくなると、振幅変調信号の振幅変調周期が短くなり、その結果、振幅変調信号の振幅変調傾きの変化が大きくなる。振幅変調傾きの変化が大きくなると、振幅変調信号の一周期における複数のサンプリング値のバラツキが大きくなり、オフセット値が大きくなる。つまり、回転速度が大きくなるにつれて異常判定用閾値の絶対値を大きくすることにより、より適切なレゾルバの異常判定を行うことができる。なお、回転速度に対する異常判定用閾値は、一次式的に増加するようにしてもよいし、高次式的に増加するようにしてもよい。また、回転速度に対する異常判定用閾値は、段階的に増加するようにしてもよい。

また、前記回転速度−異常判定用閾値関係は、前記回転速度と複数の前記異常判定用閾値との関係からなり、前記異常判定手段は、複数の前記異常判定用閾値に応じて前記レゾルバの複数の前記異常状態を判定するようにしてもよい。複数の異常判定用閾値を用いることにより、レゾルバの異常状態をより詳細に判定することができる。例えば、異常判定用閾値を注意段階の異常判定用閾値と警告段階の異常判定用閾値の２種類などとすることができる。この場合、警告段階の異常判定用閾値は、注意段階の異常判定用閾値より高い値とする。そして、オフセット値が注意段階の異常判定用閾値を超えた場合と警告段階の異常判定用閾値を超えた場合とのそれぞれに応じて、レゾルバを用いる電動機などの制御をそれぞれ異なるようにすることができる。

また、前記レゾルバは、車両の操舵力を補助する電動パワーステアリング装置のアシスト電動機、又は、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角との間の回転伝達比を可変にする車両用伝達比可変操舵装置の伝達比可変用電動機の回転角度の検出に用いられるレゾルバとすることができる。本発明のレゾルバ異常検出装置を電動パワーステアリング装置又は車両用伝達比可変操舵装置に用いることにより、電動パワーステアリング装置又は車両用伝達比可変操舵装置を適切に駆動することができる。結果として、操舵性を良好とすることができる。

（２）本発明の車両用伝達比可変操舵装置の実施形態
本発明の車両用伝達比可変操舵装置は、上述したように、伝達比可変用電動機と、レゾルバと、回転角度算出手段と、レゾルバ異常検出手段と、ロック装置と、制御手段とを備える。ここで、前記レゾルバ異常検出手段の回転速度−異常判定用閾値関係記憶手段に記憶される回転速度−異常判定用閾値関係は、前記回転速度と第１異常判定用閾値及び第２異常判定用閾値との関係からなるとし、前記制御手段は、前記異常判定手段により前記オフセット値が前記第１異常判定用閾値を超えた第１異常状態と判定された場合に前記伝達比低減制御を行い、前記異常判定手段により前記オフセット値が前記第２異常判定用閾値を超えた第２異常状態と判定された場合に前記ロック制御を行うようにしてもよい。なお、第１異常判定用閾値の絶対値は、第２異常判定用閾値の絶対値よりも小さな値とする。

つまり、オフセット値が第１異常判定用閾値を超えた場合には回転伝達比を低減し、さらにオフセット値が第１異常判定用閾値より大きな第２異常判定用閾値を超えた場合にロック状態としている。このように、２つの異常判定用閾値を用いて段階的に制御することにより、伝達比可変用電動機を出来るだけ長く機能させ続けることができると共に、急激にロック状態となることを避けることができる。つまり、操舵フィーリングを良好にすることができる。

次に、本発明のレゾルバ異常検出装置を車両用伝達比可変操舵装置に適用した場合を例に挙げて、図面を参照しながら本発明をより具体的に説明する。

（１）車両用伝達比可変操舵装置（Ｅ−ＶＧＲ装置）の全体構成
車両用伝達比可変操舵装置（以下、「Ｅ−ＶＧＲ装置」という。）の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、Ｅ−ＶＧＲ装置の全体構成の斜視部分断面図を示す。図１に示すように、Ｅ−ＶＧＲ装置は、ステアリングホイール側から順に、スパイラルケーブル１と、ロック装置２と、レゾルバ３と、伝達比可変用電動機４と、減速機５と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）（図４に示す）６とから構成される。このＥ−ＶＧＲ装置は、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪（図示せず）の転舵角との間の回転伝達比（以下、「ギヤ比」という。）を可変にする装置である。

スパイラルケーブル１は、ＥＣＵ６から伝達比可変用電動機４に電力の供給を可能とするケーブルであり、ＥＣＵ６からレゾルバ３に励磁信号の供給及びレゾルバ３からＥＣＵ６に検出信号の出力を可能とするケーブルである。このスパイラルケーブル１は、ステアリングホイールが操舵されることにより伝達比可変用電動機４のモータステータ４１及びレゾルバ３のレゾルバステータ３１（図２に示す）が回転した場合であっても、確実に伝達比可変用電動機４のモータステータ４１及びレゾルバ３のレゾルバステータ３１と電気的に接続することができるようにされている。

ロック装置２は、ステアリングホイールに連結されているステアリングシャフト（図示せず）と伝達比可変用電動機４のモータロータ４２とを機械的に連結する機構を有している。すなわち、ロック装置２は、伝達比可変用電動機４のモータステータ４１とモータロータ４２との相対回転を拘束してギヤ比を固定したロック状態とギヤ比を可変可能なロック解除状態とを切り替えることができる装置である。なお、通常、ロック装置２はロック解除状態にしている。

伝達比可変用電動機４はインナーロータ型ブラシレスＤＣモータからなり、この伝達比可変用電動機４の駆動によりステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角とのギヤ比を可変にしている。この伝達比可変用電動機４は、モータステータ（固定子）４１がステアリングシャフト側に連結され、モータロータ（回転子）４２が転舵輪側に連結されている。なお、伝達比可変用電動機４の詳細は後述する。レゾルバ３は、励磁信号が入力された場合に、伝達比可変用電動機４のモータステータ４１に対するモータロータ４２の相対回転角度に応じた振幅変調信号（検出信号）を出力する。つまり、伝達比可変用電動機４のモータステータ４１に対するモータロータ４２の相対回転角度を検出するための信号を出力する。なお、レゾルバ３の詳細は後述する。減速機５は、伝達比可変用電動機４のモータロータ４２の回転を減速して転舵輪に伝達している。

ＥＣＵ６は、図１には図示しないが、レゾルバ３の検出信号に基づき伝達比可変用電動機４のモータロータ４２の相対回転角度を算出している。さらに、ステアリングホイールの操舵角及び伝達比可変用電動機４のモータロータ４２の相対回転角度等に基づき、伝達比可変用電動機４を制御している。また、ＥＣＵ６は、レゾルバ３の検出信号に基づき、レゾルバ３の異常状態を検出している。さらに、レゾルバ３の異常状態に応じて、ロック装置２をロック状態とロック解除状態との切り替え制御を行っている。なお、ＥＣＵ６の詳細は後述する。

（２）伝達比可変用電動機４の詳細構成
伝達比可変用電動機４の詳細構成について、図２を参照して説明する。図２は、伝達比可変用電動機４及びレゾルバ３を含む軸方向断面図を示す。図２に示すように、伝達比可変用電動機４は、ハウジング７の内周側に固定されたモータステータ４１と、モータステータ４１の内周側に対向して配設されモータステータ４１に対して相対回転可能なモータロータ４２とから構成される。モータステータ４１は、略円筒形状からなる珪素鋼板が積層されたモータステータコア４１１と、モータステータコア４１１に巻回された３相のモータ巻線４１２とを有する。このモータ巻線４１２は、上述したスパイラルケーブル１を介してＥＣＵ６に接続されている。モータロータ４２は、磁性体からなるロータシャフト（ロータコア）４２１と、ロータシャフト４２１の外周面に固定された複数の永久磁石４２２とを有する。このように構成される伝達比可変用電動機４は、ＥＣＵ６から各相のモータ巻線４１２に電流が供給されることにより、モータロータ４２を回転させることができる。

（３）レゾルバ３の詳細構成
次に、レゾルバ３の詳細構成について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、上述したように、伝達比可変用電動機４及びレゾルバ３を含む軸方向断面図を示す。図３は、図２のＡ−Ａ断面図、すなわち、レゾルバ３の径方向断面図を示す。図４は、Ｅ−ＶＧＲ装置のブロック図を示す。図２及び図３に示すように、レゾルバ３は、ハウジング７の内周側に固定されたレゾルバステータ３１と、レゾルバステータ３１の内周側に対向して配設されロータシャフト４２１の外周側に固定されたレゾルバロータ３２とを有する。すなわち、レゾルバステータ３１はモータステータ４１に固定的に配設され、レゾルバロータ３２はモータロータ４２に固定的に配設されている。

レゾルバステータ３１は、レゾルバステータコア３１１と、レゾルバステータコア３１１に巻回されたレゾルバ巻線３１２とを有する。レゾルバステータコア３１１は、略円筒形状からなる珪素鋼板が積層されている。具体的には、レゾルバステータコア３１１は、環状のヨーク３１１ａと、ヨーク３１１ａから径方向内周側に向かって等間隔に配設された略Ｔ字状の径方向断面形状からなる磁極３１１ｂとから構成される。

レゾルバ巻線３１２は、レゾルバステータコア３１１の磁極３１１ｂに巻回されている。このレゾルバ巻線３１２は、図４に示すように、励磁巻線３１２ａと、ＳＩＮ検出用巻線３１２ｂと、ＣＯＳ検出用巻線３１２ｃとからなる。そして、このレゾルバ巻線３１２は、上述したスパイラルケーブル１を介してＥＣＵ６に接続されている。具体的には、励磁巻線３１２ａは、ＥＣＵ６から交流の励磁電圧からなる励磁信号が印加される。ＳＩＮ検出用巻線３１２ｂ及びＣＯＳ検出用巻線３１２ｃは、励磁巻線３１２ａに励磁電圧が印加されることにより誘起された誘起電圧である検出信号をＥＣＵ６に出力している。

レゾルバロータ３２は、略円筒形状からなる珪素鋼板が積層されている。このレゾルバロータ３２の外周面は、図３に示すように、径方向外側に向かって等間隔に形成される略円弧状の突部３２ａと、これら突部３２ａの間に形成される谷部３２ｂとから構成される。つまり、レゾルバロータ３２の突部３２ａと谷部３２ｂとにより、レゾルバロータ３２の外周面側とレゾルバステータコア３１１の磁極３１１ｂの内周面側との距離であるギャップをレゾルバロータ３２の回転角度によって異なるようにしている。

（４）レゾルバ３の検出信号の概略説明
ここで、上述したレゾルバ３の検出信号について図５及び図６を参照して説明する。図５及び図６は、レゾルバ３の検出信号を示す図である。図５に示すレゾルバ３の検出信号は、モータロータ４２の回転速度が小さい場合であり、図６に示すレゾルバ３の検出信号はモータロータ４２の回転速度が大きい場合である。具体的には、図６の場合のモータロータ４２の回転速度は、図５の場合のモータロータ４２の回転速度の約３倍としている。なお、ＳＩＮ検出用巻線３１２ｂにより出力される検出信号とＣＯＳ検出用巻線３１２ｃにより出力される検出信号は、それぞれ位相が異なるのみであるので、何れも図５及び図６に示すような検出信号となる。また、図５及び図６は、伝達比可変用電動機４が回転している場合におけるレゾルバ３の検出信号である。また、図５及び図６は、便宜上、振幅最大値の絶対値を１としている。

ここで、伝達比可変用電動機４が回転している場合について説明する前に、伝達比可変用電動機４が回転していない場合のレゾルバ３の検出信号について説明する。伝達比可変用電動機４が回転していない場合は、モータステータ４１に対してモータロータ４２が相対角度が一定となる。そうすると、レゾルバステータ３１に対してレゾルバロータ３２も相対角度が一定となる。そして、さらにレゾルバステータコア３１１の磁極３１１ｂの内周面側にレゾルバロータ３２の突部３２ａが位置している場合には、磁極３１１ｂとレゾルバロータ３２とのギャップが小さくなり、磁気抵抗が小さくなる。従って、この場合に励磁巻線３１２ａに励磁信号が入力されると、ＳＩＮ検出用巻線３１２ｂ及びＣＯＳ検出用巻線３１２ｃの検出信号は、大きな一定振幅の波形となる。なお、ＳＩＮ検出用巻線３１２ｂ及びＣＯＳ検出用巻線３１２ｃの検出信号の周期は、励磁信号の周期と同一である。

一方、伝達比可変用電動機４が回転しておらず、かつ、レゾルバステータコア３１１の磁極３１１ｂの内周面側にレゾルバロータ３２の谷部３２ｂが位置している場合には、磁極３１１ｂとレゾルバロータ３２とのギャップが大きくなり、磁気抵抗が大きくなる。従って、この場合に励磁巻線３１２ａに励磁信号が入力されると、ＳＩＮ検出用巻線３１２ｂ及びＣＯＳ検出用巻線３１２ｃの検出信号は、小さな一定振幅の波形となる。

次に、伝達比可変用電動機４が回転している場合には、レゾルバステータ３１に対してレゾルバロータ３２が相対回転する。そうすると、レゾルバステータコア３１１の磁極３１１ｂの内周面側とレゾルバロータ３２の外周面とのギャップは、レゾルバロータ３２の突部３２ａと谷部３２ｂとの移動に伴い変化する。つまり、磁気抵抗が変化する。従って、励磁巻線３１２ａに励磁信号が入力されると、図５及び図６に示すように、検出信号の振幅が変調する。そして、図５及び図６に示す振幅変調信号からなる検出信号の振幅変調周期Ｔａ１、Ｔｂ１は、レゾルバロータ３２の一の谷部３２ｂから隣接する谷部３２ｂまでの距離分に相当する。

ここで、図６に示す検出信号の振幅変調周期Ｔｂ１は、図５に示す検出信号の振幅変調周期Ｔａ１に比べて短くなっている。具体的には、図６に示す検出信号の振幅変調周期Ｔｂ１は、図５に示す検出信号の振幅変調周期Ｔａ１の約３分の１となっている。そのため、図６に示す検出信号の振幅変調傾きの変化は、図５に示す検出信号の振幅変調傾きの変化に比べて大きくなっている。これは、伝達比可変用電動機４の回転速度が大きくなることに伴い、レゾルバステータ３１に対するレゾルバロータ３２の相対回転角度の変化が早くなるためである。なお、図５及び図６の検出信号の周期は、伝達比可変用電動機４が回転している場合も、励磁信号の周期と同一である。

（５）ＥＣＵ６の詳細構成
次に、ＥＣＵ６の詳細構成について、図４を参照して説明する。図４は、上述したように、Ｅ−ＶＧＲ装置のブロック図を示す。図４に示すように、ＥＣＵ６は、回転角度算出部（回転角度算出手段）６１と、制御部（制御手段）６２と、レゾルバ異常検出部（レゾルバ異常検出手段、レゾルバ異常検出装置）６３とから構成される。

（５．１）回転角度算出部６１
回転角度算出部６１は、レゾルバ３のＳＩＮ検出用巻線３１２ｂ及びＣＯＳ検出用巻線３１２ｃからスパイラルケーブル１を介して検出信号を入力する。そして、入力された検出信号に基づき、伝達比可変用電動機４のモータステータ４１に対するモータロータ４２の相対回転角度を算出する。この相対回転角度の算出の詳細は、公知であるので、詳細な説明を省略する。

（５．２）制御部６２
制御部６２は、ステアリングホイールの操舵角及び回転角度算出部６１により算出されたモータステータ４１に対するモータロータ４２の相対回転角度に基づき、伝達比可変用電動機４を制御する。具体的には、伝達比可変用電動機４のギヤ比を適宜変更するように制御している。さらに、制御部６２は、レゾルバ異常検出部６３によりレゾルバ３の異常信号が出力された場合に、所定の制御を行う。具体的には、レゾルバ異常検出部６３により後述するギヤ比低減制御信号が出力された場合には、制御部６２は伝達比可変用電動機４のギヤ比を小さくするギヤ比低減制御（伝達比低減制御）を行う。また、レゾルバ異常検出部６３により後述するロック制御信号が出力された場合には、制御部６２はロック装置２を駆動してロック解除状態からロック状態に切り替えるロック制御を行う。

ここで、ギヤ比低減制御とは、例えば、ギヤ比の上限値を決定しておき、制御部６２が指令するギヤ比の指令値が当該上限値を超えた場合に当該上限値のギヤ比とするようにする。なお、ギヤ比低減制御は、制御部６２が指令するギヤ比を所定割合に低減するようにしてもよい。

（５．３）レゾルバ異常検出部６３
レゾルバ異常検出部６３について図４〜図１０を参照して説明する。図５及び図６は、上述したように、レゾルバ３の検出信号を示す図である。なお、図５に示すレゾルバ３の検出信号は、モータロータ４２の回転速度が小さい場合（以下、「低速回転時」という。）であり、図６に示すレゾルバ３の検出信号はモータロータ４２の回転速度が大きい場合（以下、「高速回転時」という。）である。図７は、図５の検出信号のうちＴａ２の区間を拡大した図である。図８は、図６の検出信号のうちＴｂ２の区間を拡大した図である。図９は、レゾルバ異常検出部６３の動作を示すフローチャートである。図１０は、回転速度−異常判定用閾値関係を示す図である。

レゾルバ異常検出部６３は、図４に示すように、サンプリング値入力部６３１と、オフセット値算出部６３２と、回転速度入力部６３３と、回転速度−閾値関係記憶部６３４と、閾値決定部６３５と、決定閾値記憶部６３６と、異常判定部６３７とから構成される。

（５．３．１）サンプリング値入力部６３１
サンプリング値入力部（サンプリング値入力手段）６３１は、レゾルバ３のＳＩＮ検出用巻線３１２ｂ及びＣＯＳ検出用巻線３１２ｃから出力される振幅変調信号である検出信号のうち複数のサンプリング値ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４を入力する（図９のステップＳ１）。このサンプリング値ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４について、図７及び図８を参照して説明する。サンプリング値ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４は、検出信号の一周期のうちで４箇所としている。ここで、レゾルバ３の励磁巻線３１２ａに入力される励磁信号の周期は、０．２ｍｓｅｃとすると、レゾルバ３のＳＩＮ検出用巻線３１２ｂ及びＣＯＳ検出用巻線３１２ｃの検出信号の周期Ｔａ３，Ｔｂ３も同様に０．２ｍｓｅｃとなる。そして、サンプリング値ａ１，ｂ１は、周期開始時点から０．０２５ｍｓｅｃの時点における出力値とする。サンプリング値ａ２，ｂ２は、周期開始時点から０．０７５ｍｓｅｃの時点における出力値とする。サンプリング値ａ３，ｂ３は、周期開始時点から０．１２５ｍｓｅｃの時点における出力値とする。サンプリング値ａ４，ｂ４は、周期開始時点から０．１７５ｍｓｅｃの時点における出力値とする。

ここで、このようなサンプリング値を採用した理由は、レゾルバ３の検出信号が理想的な正弦波とした場合に、各周期毎のサンプリング値の合計がほぼゼロ値となるような時点における出力値をサンプリング値としているからである。ただし、実際のレゾルバ３の検出信号は振幅変調信号であるので、サンプリング値の合計はゼロ値とはならない。

なお、図７に示す低速回転時の所定周期Ｔａ３におけるサンプリング値ａ１は０．０２５、ａ２は０．０４５、ａ３は−０．１００、ａ４は−０．０９４である。また、図８に示す高速回転時の所定周期Ｔｂ３におけるサンプリング値ｂ１は０．０８４、ｂ２は０．１４８、ｂ３は−０．３２６、ｂ４は−０．２９７である。

（５．３．２）オフセット値算出部６３２
オフセット値算出部（オフセット値算出手段）６３２は、サンプリング値入力部６３１に入力されたサンプリング値ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４に基づき、オフセット値Ｏｆｓを算出する（図９のステップＳ２）。オフセット値Ｏｆｓは、一周期内のサンプリング値の合計である。すなわち、図７に示す低速回転時におけるオフセット値Ｏｆｓは、ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４により算出される。ここで、低速回転時の所定周期Ｔａ３におけるオフセット値Ｏｆｓは、−０．１２４となる。また、図８に示す高速回転時におけるオフセット値Ｏｆｓは、ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＋ｂ４により算出される。ここで、高速回転時の所定周期Ｔｂ３におけるオフセット値Ｏｆｓは、−０．３９１となる。

ここで、図８に示す高速回転時の所定周期Ｔｂ３におけるオフセット値Ｏｆｓの絶対値が、図７に示す低速回転時の所定周期Ｔａ３におけるオフセット値Ｏｆｓの絶対値よりも大きいのは、検出信号の振幅変調傾きの変化が高速回転時の方が大きいからである。なお、高速回転時のオフセット値Ｏｆｓの絶対値が低速回転時のオフセット値Ｏｆｓの絶対値よりも大きくなる関係は、他の周期においても同様の関係となる。

（５．３．３）回転速度入力部６３３
回転速度入力部（回転速度入力手段）６３３は、電動機回転速度検出部８により検出されたモータロータ４２のモータステータ４１に対する回転速度（以下、「モータロータ４２の回転速度」という。）Ｖを入力する（図９のステップＳ３）。なお、図４においては、電動機回転速度検出部８は、ＥＣＵ６の外部に別途配設される構成としたが、ＥＣＵ６の内部に配設することもできる。この場合は、例えば回転角度算出部６１の出力信号に基づきモータロータ４２のモータステータ４１対する回転速度を算出するようにしてもよい。

（５．３．４）回転速度−閾値関係記憶部６３４
回転速度−閾値関係記憶部（回転速度−異常判定用閾値関係記憶部）６３４は、回転速度−閾値関係（回転速度−異常判定用閾値関係）のマップを記憶している。回転速度−閾値関係は、図１０に示すように、伝達比可変用電動機４のモータロータ４２の回転速度Ｖに対するレゾルバ３の異常判定用閾値Ｔｈの関係である。ここで、閾値Ｔｈは、第１閾値Ｔｈａ１，Ｔｈａ２と、第２閾値Ｔｈｂ１，Ｔｈｂ２とからなる。具体的には、第１閾値のうち第１正閾値Ｔｈａ１は、正の値であって、モータロータ４２の回転速度Ｖが大きくなるにつれて大きくなる。第１閾値のうち第１負閾値Ｔｈａ２は、第１正閾値Ｔｈａ１の符号を反転させた値である。すなわち、第１負閾値Ｔｈａ２は、負の値であって、モータロータ４２の回転速度Ｖが大きくなるにつれて小さくなる。つまり、第１閾値Ｔｈａ１，Ｔｈａ２の絶対値が、モータロータ４２の回転速度Ｖが大きくなるにつれて、大きくなるようにされている。

また、第２閾値のうちの第２正閾値Ｔｈｂ１は、正の値であって、第１正閾値Ｔｈａ１をほぼ平行に上方側へ移動させた値である。すなわち、第２正閾値Ｔｈｂ１は、第１正閾値Ｔｈａ１よりも大きな値であって、モータロータ４２の回転速度Ｖが大きくなるにつれて大きくなる。第２閾値のうち第２負閾値Ｔｈｂ２は、第２正閾値Ｔｈｂ１の符号を反転させた値である。すなわち、第２負閾値Ｔｈｂ２は、負の値であって、第１負閾値Ｔｈａ２よりも小さな値であって、モータロータ４２の回転速度Ｖが大きくなるにつれて小さくなる。

（５．３．５）閾値決定部６３５
閾値決定部（異常判定用閾値決定手段）６３５は、回転速度入力部６３３により入力されたモータロータ４２の回転速度Ｖと、回転速度−閾値関係記憶部６３４に記憶された回転速度−閾値関係のマップとに基づき、現時点における閾値を決定する。具体的には、まず、モータロータ４２の回転速度Ｖに応じた第１正閾値Ｔｈａ１及び第１負閾値Ｔｈａ２を決定する（図９のステップＳ４）。続いて、モータロータ４２の回転速度Ｖに応じた第２正閾値Ｔｈｂ１及び第２負閾値Ｔｈｂ２を決定する（図９のステップＳ５）。つまり、モータロータ４２の回転速度Ｖが大きいほど、決定される第１閾値Ｔｈａ１，Ｔｈａ２及び第２閾値Ｔｈｂ１，Ｔｈｂ２の絶対値は大きくなる。

（５．３．６）決定閾値記憶部６３６
決定閾値記憶部６３６は、閾値決定部６３５により決定された現時点におけるモータロータ４２の回転速度Ｖに応じた第１閾値Ｔｈａ１，Ｔｈａ２及び第２閾値Ｔｈｂ１，Ｔｈｂ２を記憶する。

（５．３．７）異常判定部６３７
異常判定部（異常判定手段）６３７は、オフセット値算出部６３２により算出されたオフセット値Ｏｆｓと決定閾値記憶部６３６に記憶された第１閾値Ｔｈａ１，Ｔｈａ２及び第２閾値Ｔｈｂ１，Ｔｈｂ２とに基づき、レゾルバ３が異常状態であるか否かの判定を行う。

具体的には、まず、オフセット値Ｏｆｓが第１負閾値Ｔｈａ２より大きく、かつ、第１正閾値Ｔｈａ１より小さい第１判定条件に基づき判定する（図９のステップＳ６）。この第１判定条件を満たす場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）には、異常判定部６３７は、レゾルバ３は正常であると判定することになる。その結果、異常判定部６３７は何も出力することなく次のオフセット値Ｏｆｓに対する処理を行う。つまり、第１判定条件を満たす場合には、再び図９のステップＳ１に戻り処理を繰り返す。

一方、第１判定条件を満たさない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）には、オフセット値Ｏｆｓが第２負閾値Ｔｈｂ２より大きく、かつ、第２正閾値Ｔｈｂ１より小さい第２判定条件に基づき判定する（図９のステップＳ７）。この第２判定条件を満たす場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、異常判定部６３７は、レゾルバ３が第１段階の異常状態であると判定する。その結果、異常判定部６３７は、制御部６２にギヤ比低減制御信号を出力する（図９のステップＳ８）。その後は、次のオフセット値Ｏｆｓに対する処理を行う。すなわち、異常判定部６３７がギヤ比低減信号を出力した後には、再び図９のステップＳ１に戻り処理を繰り返す。

一方、第２判定条件を満たさない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、異常判定部６３７は、レゾルバ３が第２段階の異常状態であると判定する。その結果、異常判定部６３７は、制御部６２にロック制御信号を出力する（図９のステップＳ９）。その後は、次のオフセット値Ｏｆｓに対する処理を行う。すなわち、異常判定部６３７がロック制御信号を出力した後には、再び図９のステップＳ１に戻り処理を繰り返す。

つまり、オフセット値Ｏｆｓが第１正閾値Ｔｈａ１及び第１負閾値Ｔｈａ２を超えた場合には、制御部６２にギヤ比低減制御を行うようにさせる。さらに、オフセット値Ｏｆｓが第２正閾値Ｔｈｂ１及び第２負閾値Ｔｈｂ２を超えた場合には、制御部６２にロック制御を行うようにさせる。そして、決定される第１閾値Ｔｈａ１，Ｔｈａ２及び第２閾値Ｔｈｂ１，Ｔｈｂ２の絶対値は、上述したように、モータロータ４２の回転速度Ｖが大きくなるにつれて大きくしているので、低速回転時と高速回転時とのオフセット値Ｏｆｓの変化に対応している。つまり、モータロータ４２の回転速度Ｖに応じて適切にレゾルバ３の異常判定を行うことができる。

（６）その他
上記実施例においては、図１０に示すように、閾値Ｔｈをモータロータ４２の回転速度Ｖに対して一次式の関係となるようにしたが、これに限られるものではない。例えば、高次式の関係となるようにしてもよい。また、閾値Ｔｈを第１閾値Ｔｈａ１，Ｔｈａ２と第２閾値Ｔｈｂ１，Ｔｈｂ２の２段階としたが、１段階の閾値であってもよいし、さらに多数段階の閾値としてもよい。さらに、第１正閾値Ｔｈａ１と第１負閾値Ｔｈａ２、及び、第２正閾値Ｔｈｂ１と第２負閾値Ｔｈｂ２は、それぞれ正負対称としたが、それぞれ異なる関係を有するようにしてもよい。また、オフセット値Ｏｆｓ及び閾値Ｔｈは、絶対値を用いても良い。

車両用伝達比可変操舵装置の全体構成の斜視部分断面図である。 伝達比可変用電動機４及びレゾルバ３を含む軸方向断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図、すなわち、レゾルバ３の径方向断面図である。 車両用伝達比可変操舵装置のブロック図である。 低速回転時のレゾルバ３の検出信号を示す図である。 高速回転時のレゾルバ３の検出信号を示す図である。 図５の検出信号のうちＴａ２の区間を拡大した図である。 図６の検出信号のうちＴｂ２の区間を拡大した図である。 レゾルバ異常検出部６３の動作を示すフローチャートである。 回転速度−異常判定用閾値関係を示す図である。

符号の説明

１：スパイラルケーブル、 ２：ロック装置、 ３：レゾルバ、 ４：伝達比可変用電動機、 ５：減速機、 ６：電子制御ユニット（ＥＣＵ）、 ７：ハウジング、３１：レゾルバステータ、 ３２：レゾルバロータ、 ３２ａ：突部、 ３２ｂ：谷部、 ４１：モータステータ、 ４２：モータロータ、 ６１：回転角度算出部（回転角度算出手段）、 ６２：制御部（制御手段）、 ６３：レゾルバ異常検出部（レゾルバ異常検出手段、レゾルバ異常検出装置）、 ３１１：レゾルバステータコア、 ３１２：レゾルバ巻線、 ３１１ａ：ヨーク、 ３１１ｂ：磁極、 ３１２ａ：励磁巻線、 ３１２ｂ：ＳＩＮ検出用巻線、 ３１２ｃ：ＣＯＳ検出用巻線、 ４１１：モータステータコア、 ４１２：モータ巻線、 ４２１：ロータシャフト、 ４２２：永久磁石、 ６３１：サンプリング値入力部（サンプリング値入力手段）、 ６３２：オフセット値算出部（オフセット値算出手段）、 ６３３：回転速度入力部（回転速度入力手段）、 ６３４：回転速度−閾値関係記憶部（回転速度−異常判定用閾値関係記憶手段）、 ６３５：閾値決定部（異常判定用閾値決定手段）、 ６３６：決定閾値記憶部、 ６３７：異常判定部（異常判定手段）

Claims (6)

1. 回転体の回転角度に応じた振幅変調信号を出力するレゾルバの異常を検出するレゾルバ異常検出装置において、
   前記振幅変調信号のうち複数のサンプリング値を入力するサンプリング値入力手段と、
   前記複数のサンプリング値に基づきゼロ値との差であるオフセット値を算出するオフセット値算出手段と、
   前記回転体の回転速度を入力する回転速度入力手段と、
   前記回転速度に応じて前記レゾルバの異常判定用閾値が変化する回転速度−異常判定用閾値関係を記憶した回転速度−異常判定用閾値関係記憶手段と、
   前記回転速度と前記回転速度−異常判定用閾値関係とに基づき前記異常判定用閾値を決定する異常判定用閾値決定手段と、
   前記オフセット値が前記異常判定用閾値決定手段により決定された前記異常判定用閾値を超えた場合に前記レゾルバが異常状態であると判定する異常判定手段と、
   を備えたことを特徴とするレゾルバ異常検出装置。
2. 前記回転速度−異常判定用閾値関係は、前記回転速度が大きくなるにつれて前記異常判定用閾値の絶対値が大きくなることを特徴とする請求項１記載のレゾルバ異常検出装置。
3. 前記回転速度−異常判定用閾値関係は、前記回転速度と複数の前記異常判定用閾値との関係からなり、
   前記異常判定手段は、複数の前記異常判定用閾値に応じて前記レゾルバの複数の前記異常状態を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のレゾルバ異常検出装置。
4. 前記レゾルバは、車両の操舵力を補助する電動パワーステアリング装置のアシスト電動機、又は、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角との間の回転伝達比を可変にする車両用伝達比可変操舵装置の伝達比可変用電動機の回転角度の検出に用いられるレゾルバであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のレゾルバ異常検出装置。
5. ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角との間の回転伝達比を可変にする伝達比可変用電動機と、
   前記伝達比可変用電動機の固定子に対する回転子の相対回転角度に応じた振幅変調信号を出力するレゾルバと、
   前記振幅変調信号に基づき前記回転子の相対回転角度を算出する回転角度算出手段と、
   前記振幅変調信号に基づき前記レゾルバの異常を検出するレゾルバ異常検出手段と、
   前記伝達比可変用電動機の前記固定子と前記回転子との相対回転を拘束して前記回転伝達比を固定したロック状態にするロック装置と、
   前記操舵角、前記相対回転角度及び前記レゾルバ異常検出手段の出力信号に基づき、前記伝達比可変用電動機及び前記ロック装置を制御する制御手段と、
   を備えた車両用伝達比可変操舵装置において、
   前記レゾルバ異常検出手段は、
   前記振幅変調信号のうち複数のサンプリング値を入力するサンプリング値入力手段と、
   前記複数のサンプリング値に基づきゼロ値との差であるオフセット値を算出するオフセット値算出手段と、
   前記回転子の回転速度を入力する回転速度入力手段と、
   前記回転速度に応じて前記レゾルバの異常判定用閾値が変化する回転速度−異常判定用閾値関係を記憶した回転速度−異常判定用閾値関係記憶手段と、
   前記回転速度と前記回転速度−異常判定用閾値関係とに基づき前記異常判定用閾値を決定する異常判定用閾値決定手段と、
   前記オフセット値が前記異常判定用閾値決定手段により決定された前記異常判定用閾値を超えた場合に前記レゾルバが異常状態であると判定する異常判定手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記異常判定手段により前記レゾルバが異常状態であると判定された場合に、前記回転伝達比を小さくする伝達比低減制御、又は、前記ロック装置を駆動して前記ロック状態にするロック制御を行うことを特徴とする車両用伝達比可変操舵装置。
6. 前記回転速度−異常判定用閾値関係は、前記回転速度と第１異常判定用閾値及び第２異常判定用閾値との関係からなり、
   前記制御手段は、
   前記異常判定手段により前記オフセット値が前記第１異常判定用閾値を超えた第１異常状態と判定された場合に前記伝達比低減制御を行い、
   前記異常判定手段により前記オフセット値が前記第２異常判定用閾値を超えた第２異常状態と判定された場合に前記ロック制御を行うことを特徴とする請求項５記載の車両用伝達比可変操舵装置。

Images