JP2016142693A - レゾルバ／デジタルコンバータの異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバ／デジタルコンバータの異常検出処理を実行する技術を提供する。【解決手段】レゾルバ／デジタルコンバータ（ＲＤＣ）４１は、レゾルバから出力されたｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号から、モータの回転角θを求める。アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）４０は、モータ電流値を取得するべきタイミングでモータ電流信号をデジタル信号に変換するとともに、そのタイミングの後または前に、レゾルバから出力されたｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号をデジタル信号に変換する。モータ角度導出部４５は、デジタル信号に変換されたＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値にもとづいて、モータの回転角φを求める。異常検出部４６は、ＳＩＮ信号値の２乗値とＣＯＳ信号値の２乗値の和が、所定の下限値以上であって、所定の上限値以下である場合に、回転角θと回転角φとを比較して、ＲＤＣ４１の異常検出処理を実行する。【選択図】図４

Description

本発明は、レゾルバ／デジタルコンバータの異常を検出する技術に関する。

近年、駆動源として電動モータを搭載したハイブリッド車両や電気自動車等が開発されている。車両におけるモータ制御システムは、電源の直流電圧を昇圧するために昇圧コンバータのスイッチング素子をスイッチングする昇圧制御と、三相交流電力を生成するためにインバータのスイッチング素子をスイッチングするインバータ制御とを行う。

モータ制御システムは、インバータ制御において、走行制御用の電子制御ユニットからモータトルク指令を受けると、回転角センサで検出されたモータ回転角および電流センサで検出されたモータ電流を用いて、目標となるモータトルクを発生させるためのキャリア信号を生成する。モータ制御システムは、生成したキャリア信号から、インバータのスイッチング素子をオンオフするためのゲート信号を生成し、インバータのスイッチング素子を制御する。モータ制御システムでは、回転角センサとして、高い耐環境性能をもつレゾルバが用いられる。

特許文献１は、レゾルバから出力されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号に基づいてレゾルバ／デジタルコンバータがロータ角度θを検出するとともに、リファレンス信号のピークを検出したタイミングでｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号をそれぞれアナログデジタル変換したＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号の値から角度θを推定する異常検出処理を提案している。レゾルバ／デジタルコンバータにより検出された角度θと、推定された角度θの差の絶対値が所定の異常検出しきい値を上回っている場合、レゾルバ／デジタルコンバータで検出された角度θが正確でないことが判定される。特許文献１では、リファレンス信号を基準振幅（ピーク値）と比較するコンパレータを用いて、リファレンス信号のピークを検出している。

特開平９−７２７５８号公報

特許文献１に開示された技術においては、レゾルバから出力されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を、専用のアナログ／デジタルコンバータがアナログデジタル変換しており、専用のアナログ／デジタルコンバータを設ける分、コスト高となる。モータ制御システムには、モータ電流信号をキャリア信号の半周期ごとにデジタル信号に変換するためのモータ電流用アナログ／デジタルコンバータが装備されているが、このモータ電流用アナログ／デジタルコンバータをｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号のアナログデジタル変換処理にも利用できれば、専用のアナログ／デジタルコンバータを別途設けなくてすむことになる。

レゾルバ／デジタルコンバータの異常検出処理のためには、レゾルバから出力されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を、レゾルバに供給するリファレンス信号のピークタイミングでデジタル信号に変換したＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値を用いる必要がある。しかしながらリファレンス信号とキャリア信号とは、それぞれ独立して生成されるため、リファレンス信号のピークタイミングと、キャリア信号の半周期のタイミング（つまり山または谷の頂点のタイミング）とが競合することがある。これらが競合すると、いずれかの信号のアナログデジタル変換処理に不具合が生じる可能性があり、たとえばレゾルバのｓｉｎ信号ないしはｃｏｓ信号のアナログデジタル変換処理に不具合が生じると、誤った信号値をもとに異常検出処理が実行されることになって、レゾルバ／デジタルコンバータの異常を正確に検出することが難しいという問題がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータ電流用のアナログ／デジタルコンバータを用いてレゾルバ信号（ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号）をアナログデジタル変換する際に、モータ電流とレゾルバ信号との取得タイミングの競合を回避しつつ、リファレンス信号のピークタイミング付近でアナログデジタル変換したレゾルバ信号値をもとに、レゾルバ／デジタルコンバータの異常検出処理を正確に実行する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のレゾルバ／デジタルコンバータの異常検出装置は、所定の周期波形を有するリファレンス信号を発生するリファレンス信号発生部と、モータの回転角に応じてリファレンス信号を振幅変調したｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を出力するレゾルバと、レゾルバから出力されたｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号から、モータの回転角θを求めるレゾルバ／デジタルコンバータと、モータに流れるモータ電流信号、レゾルバから出力されたｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を、デジタル信号に変換するアナログ／デジタルコンバータと、デジタル信号に変換されたＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値にもとづいて、モータの回転角φを求めるモータ角度導出部と、レゾルバ／デジタルコンバータにより求められた回転角θと、モータ角度導出部により求められた回転角φとを比較して、レゾルバ／デジタルコンバータの異常検出処理を実行する異常検出部と、を備える。アナログ／デジタルコンバータは、モータ電流値を取得するべきタイミングでモータ電流信号をデジタル信号に変換するとともに、そのタイミングの後または前に、レゾルバから出力されたｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号をデジタル信号に変換し、異常検出部は、ＳＩＮ信号値の２乗値とＣＯＳ信号値の２乗値の和が、所定の下限値以上であって、所定の上限値以下である場合に、回転角θと回転角φとを比較して、レゾルバ／デジタルコンバータの異常検出処理を実行する。

この態様によると、モータ電流用のアナログ／デジタルコンバータが、レゾルバから出力されたｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号をデジタル信号に変換するため、レゾルバ信号（ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号）用のアナログ／デジタルコンバータを別途設ける必要がない。またデジタル信号に変換されたＳＩＮ信号値の２乗値とＣＯＳ信号値の２乗値の和が、所定の下限値以上であって、所定の上限値以下である場合に、ＳＩＮ信号値とＣＯＳ信号値が、リファレンス信号のピーク付近のタイミングで取得されたことが判定されるため、このときのＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値に基づいて求められるモータの回転角φと、レゾルバ／デジタルコンバータで求められたモータの回転角θとを比較することで、レゾルバ／デジタルコンバータの異常検出処理を正確に実行することが可能となる。

本発明によれば、レゾルバ／デジタルコンバータの異常検出処理を簡易な構成で実現する技術を提供する。

ハイブリッド車両等の電動モータを走行駆動源として備える車両におけるモータ制御システムの構成を示す図である。 レゾルバの構造の一例を示す図である。 （ａ）はＲＥＦ信号波形、（ｂ）はｓｉｎ信号波形、（ｃ）はｃｏｓ信号波形を示す図である。 インバータ制御部の構成を示す図である。 キャリア信号波形の一例を示す図である。 実施例のＲＤＣ異常検出処理のフローチャートを示す図である。 ＲＥＦ信号、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号、キャリア信号の関係の一例を示す図である。 ＲＥＦ信号とキャリア信号の関係の一例を示す図である。

図１は、ハイブリッド車両等の電動モータを走行駆動源として備える車両におけるモータ制御システムの構成を示す。モータ制御システム１は、インバータ２、昇圧コンバータ３、電源４、フィルタコンデンサ５、モータ１０およびモータ電子制御ユニット３０（以下、「モータＥＣＵ３０」と呼ぶ）を備える。またセンサ群として、モータ制御システム１は、モータ１０のＶ相コイルに流れるモータ電流を検出する電流センサ１１、モータ１０のＷ相コイルに流れるモータ電流を検出する電流センサ１２、およびモータ１０の回転角を検出するレゾルバ２０とを備える。

図２は、レゾルバ２０の構造の一例を示す。レゾルバ２０は、モータ１０の固定部分に固定されるステータ２１と、モータ１０のシャフトに固定されるロータ２２を有する。ステータ２１には、所定の周期波形を有するリファレンス信号（ＲＥＦ信号）の供給を受ける励磁コイル２３、ｓｉｎ信号を出力する出力コイル２４、ｃｏｓ信号を出力する出力コイル２５とが設けられている。出力コイル２４と出力コイル２５は、互いに９０°の位相差をもって配置され、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号は、ロータ２２の回転角θに応じてＲＥＦ信号を振幅変調した波形をもつ。このようにレゾルバ２０は、モータ１０の回転角θに応じてＲＥＦ信号を振幅変調したｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を出力する。

図３（ａ）は、ＲＥＦ信号波形、図３（ｂ）は、ｓｉｎ信号波形、図３（ｃ）は、ｃｏｓ信号波形の一例を示す。ＲＥＦ信号が、正弦波（Ａ・ｓｉｎωｔ）である場合（Ａ：振幅、ω：角周波数、ｔ：時間）、ｓｉｎ信号は、Ｋ・Ａ・ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθで表され、ｃｏｓ信号は、Ｋ・Ａ・ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθで表される（Ｋ：振幅係数）。なお以下では、信号の振幅については考慮せず、Ａ＝Ｋ＝１であるものとして説明を行う。

図１に戻り、走行制御ＥＣＵ６は車両の走行を制御するための電子制御ユニットであって、アクセル要求やブレーキ要求に応じて、モータ１０で必要なモータトルクを算出し、目標モータトルクをモータトルク指令としてモータＥＣＵ３０に出力する。モータ制御システム１では、走行制御ＥＣＵ６からのモータトルク指令に応じて、電源４の直流電力を昇圧してから三相交流電力に変換し、三相交流電力をモータ１０に供給する。モータＥＣＵ３０はモータトルク指令に応じたトルクを生成するべく、昇圧コンバータ３に対して、電源４の直流電圧を目標電圧まで昇圧する昇圧制御を行うとともに、インバータ２に対して、直流電力を三相交流電力に変換するインバータ制御を行う。

フィルタコンデンサ５は、電源４と昇圧コンバータ３との間に設けられ、電源４に並列に接続される。フィルタコンデンサ５は、電源４の直流電圧を平滑化するとともに、昇圧コンバータ３のスイッチングによる脈動電流を電源４側に流さないようにする機能をもつ。

昇圧コンバータ３は、リアクトルおよびスイッチング素子を有し、フィルタコンデンサ５を介して電源４に接続される。昇圧コンバータ３は、リアクトルに流れる電流を検出する電流センサを有し、検出した電流値をモータＥＣＵ３０に出力する。スイッチング素子は、モータＥＣＵ３０から供給されるゲート信号によりスイッチング動作し、フィルタコンデンサ５の直流低電圧を、直流高電圧に昇圧する。

インバータ２は、平滑コンデンサおよびスイッチング素子を有し、昇圧された直流高電圧を供給される。平滑コンデンサは、インバータ２のスイッチング素子と昇圧コンバータ３との間に設けられ、昇圧コンバータ３で昇圧された直流電圧を平滑化し、その直流電圧の電荷を蓄電する。インバータ２は、平滑コンデンサの両端間の電圧を検出する電圧センサを有し、検出した電圧値をモータＥＣＵ３０に出力する。スイッチング素子は、モータＥＣＵ３０から供給されるモータ１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のスイッチング素子に対するゲート信号によりスイッチング動作し、直流電力を三相交流電力に変換してモータ１０に供給する。

モータＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータやメモリ等から構成される電子制御ユニットである。モータＥＣＵ３０は、昇圧コンバータ３を制御する昇圧制御部３２と、インバータ２を制御するインバータ制御部３１を備える。インバータ制御部３１は、走行制御ＥＣＵ６から出力されるモータトルク指令を受け取ると、モータ１０からレゾルバ２０で検出されたレゾルバ信号（ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号）および電流センサ１１、１２で検出されたＶ相のモータ電流信号（Ｉｖ信号）、Ｗ相のモータ電流信号（Ｉｗ信号）を用いて、目標となるモータトルクを発生させるためのキャリア信号を生成する。たとえば目標とする車両速度が低ければ、キャリア信号の周波数は低く、目標とする車両速度が高ければ、キャリア信号の周波数は高く設定されてよい。

実施例のインバータ制御部３１は、モータ１０を制御するために、キャリア信号を半周期を単位として変更する機能をもつ。つまりインバータ制御部３１は、キャリア信号の半周期を、半周期ごとに設定でき、これによりモータ１０を好適に制御する。インバータ制御部３１はキャリア信号を用いて、インバータ２の各相のスイッチング素子のゲート信号を生成し、インバータ２に出力する。インバータ２は、各相のスイッチング素子をゲート信号によりスイッチング動作させて、三相交流電力をモータ１０に供給する。

昇圧制御部３２は、インバータ制御部３１からモータ回転数とモータトルク指令を受け取ると目標電圧値を算出し、平滑コンデンサの両端間の電圧値をもとに、平滑コンデンサの両端間の電圧が目標電圧値となるように制御する。具体的に昇圧制御部３２は、平滑コンデンサの両端間の電圧が目標電圧となるように、昇圧コンバータ３のリアクトルに流れる電流の目標電流値を算出し、検出されたリアクトルの電流値をもとに、リアクトルに流れる電流が目標電流値となるように昇圧コンバータ３のスイッチング素子に対するゲート信号を生成する。

図４は、インバータ制御部３１の構成を示す。インバータ制御部３１は、アナログ／デジタルコンバータ４０（以下、「ＡＤＣ４０」とも呼ぶ）、レゾルバ／デジタルコンバータ４１（以下、「ＲＤＣ４１」とも呼ぶ）、リファレンス信号発生部４２、モータ制御部４３、処理部４４およびＡＤＣ制御部４７を有する。実施例のインバータ制御部３１は、ＲＤＣ４１の異常を検出する機能を有するレゾルバ／デジタルコンバータ異常検出装置として動作する。リファレンス信号発生部４２は、所定の周期波形を有するリファレンス信号（ＲＥＦ信号）を発生し、励磁コイル２３に供給する。これにより出力コイル２４および出力コイル２５は、モータ１０の回転角θに応じたｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号をそれぞれ出力する。ＲＤＣ４１は、レゾルバ信号（ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号）から、ロータ２２の回転角、すなわちモータ１０の回転角θを求めて、モータ制御部４３に出力する。

ＡＤＣ４０はＡＤＣ制御部４７により起動制御されて、電流センサ１１から供給されるモータ電流信号（Ｉｖ信号）、電流センサ１２から供給されるモータ電流信号（Ｉｗ信号）、出力コイル２４から供給されるｓｉｎ信号、出力コイル２５から供給されるｃｏｓ信号を、デジタル信号に変換する。

ＡＤＣ４０は、アナログＩｖ信号を、デジタルＩＶ信号値に変換し、またアナログＩｗ信号を、デジタルＩＷ信号値に変換して、モータ制御部４３に出力する。ＡＤＣ制御部４７は、モータ制御部４３から、キャリア信号の半周期の情報を取得し、モータ電流信号（Ｉｖ信号、Ｉｗ信号）の取得タイミングを制御する。

図５は、キャリア信号波形の一例を示す。キャリア信号は、山と谷を頂点とする三角波であり、半周期の単位で変更可能とされている。ＡＤＣ制御部４７は、キャリア信号の山と谷の頂点のタイミング、つまり時間Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６のタイミングで、ＡＤＣ４０を起動し、モータ電流信号のアナログデジタル変換処理を実行する。

これによりモータ制御部４３は、キャリア信号の半周期ごとに取得されたＩＶ信号値、ＩＷ信号値および回転角θをもとに、目標となるモータトルクを発生させるためのキャリア信号を生成し、ゲート信号をインバータ２に供給する。

ＡＤＣ４０は、アナログｓｉｎ信号を、デジタルＳＩＮ信号値に変換し、またアナログｃｏｓ信号を、デジタルＣＯＳ信号値に変換して、処理部４４に出力する。処理部４４は、モータ角度導出部４５および異常検出部４６を有し、ＲＤＣ４１が正常であるか異常であるかを判定する機能をもつ。

モータ角度導出部４５は、ＲＥＦ信号のピーク付近のタイミングで取得したＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値をもとに、モータ１０の回転角を推定する。ここでは、ＲＤＣ４１により求められる回転角θと区別するために、モータ角度導出部４５が推定する回転角をφと表現する。モータ角度導出部４５は、ｓｉｎθ、ｃｏｓθおよび回転角φとを対応付けた対応テーブルを保持しており、ＡＤＣ４０から出力されたＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値から、この対応テーブルを参照することで、回転角φを求める。異常検出部４６は、ＲＤＣ４１で求められた回転角θと、モータ角度導出部４５で求められた回転角φとを比較し、ＲＤＣ４１の異常検出処理を実行する。たとえば回転角θと回転角φの差の絶対値が、所定の異常検出しきい値を超えていれば、異常検出部４６は、ＲＤＣ４１に異常が発生していることを検出し、所定の異常検出しきい値以下であれば、ＲＤＣ４１が正常に動作しており、回転角θが正確であることを判定する。たとえば異常検出部４６により異常が検出された場合には、モータ制御部４３が、モータ１０の駆動制御を停止するなどの措置をとってよい。

上記したようにモータ角度導出部４５は、ＲＥＦ信号のピーク付近のタイミングで取得したＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値をもとに、モータ１０の回転角φを推定する。ＲＥＦ信号の周期と、キャリア信号の周期とは、それぞれ独立して設定されるため、たとえばＲＥＦ信号のピークタイミングを検出し、検出したピークタイミングでＡＤＣ制御部４７がＡＤＣ４０を起動して、レゾルバ信号（ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号）のアナログデジタル変換処理を行おうとすると、モータ電流信号のアナログデジタル変換処理と競合する可能性がある。アナログデジタル変換処理のタイミングが競合した場合、モータ電流信号またはレゾルバ信号の少なくとも一方が正確に取得されず、モータ制御部４３または処理部４４は、正確でない値にもとづいた処理を行うことになる。たとえばモータ電流信号のアナログデジタル変換処理が優先的に実行されるような設定になっていると、レゾルバ信号のアナログデジタル変換処理は実行されない、または途中で強制終了されることになり、回転角φを正確に求めることが困難となる。

そこで実施例のＲＤＣ異常検出装置においては、ＡＤＣ制御部４７が、ＲＥＦ信号のピークタイミングを検出して、その検出したピークタイミングでＡＤＣ４０を起動することは行わない。ＡＤＣ制御部４７は、モータ電流値を取得するべきタイミングでＡＤＣ４０を起動し、このときＡＤＣ４０は、モータ電流信号をデジタル信号に変換するとともに、そのタイミングの後または前に、レゾルバ２０から出力されたｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号をデジタル信号に変換する。たとえばＡＤＣ制御部４７は、Ｉｖ信号、Ｉｗ信号、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号の順にＡＤＣ４０への入力チャネルを切り替えて、それぞれの信号を順次アナログ／デジタル変換する。なおＡＤＣ制御部４７は、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号、Ｉｖ信号、Ｉｗ信号の順にＡＤＣ４０への入力チャネルを切り替えてもよい。ＡＤＣ制御部４７は、ＡＤＣ４０で４つのアナログ信号の変換処理が終了すると、ＡＤＣ４０の起動を終了し、次にモータ電流値を取得するべきタイミングでＡＤＣ４０を起動する。

これにより、モータ電流信号とレゾルバ信号の取得タイミングが重複することなく、ＡＤＣ４０がモータ電流信号とレゾルバ信号とをデジタル信号値に変換できる。なお実施例において、モータ電流値を取得するべきタイミングは、図５に関して説明したように、キャリア信号の山または谷のタイミングであるが、それ以外のタイミングであってもよい。

実施例においてＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値は、ＲＥＦ信号のピークタイミングであるか否かに関係なく取得される。モータ角度導出部４５が回転角φを推定するためには、ＲＥＦ信号のピークタイミング付近で取得したＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値を使用する必要があるため、モータ角度導出部４５は、ＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値がＲＥＦ信号のピークタイミング付近で取得したものであるか否かを判定する。

この判定は、以下の式１により行われる。
下限値 ≦ （ＳＩＮ^２θ＋ＣＯＳ^２θ） ≦ 上限値・・（式１）
たとえば所定の下限値は０．８、所定の上限値は１．２に設定されてよい。ＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値が、式１を満たす場合には、ＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値が、ＲＥＦ信号のピークタイミング付近で取得した値であることが分かる。

異常検出部４６は、ＳＩＮ信号値の２乗値とＣＯＳ信号の２乗値の和が、所定の下限値以上であって、所定の上限値以下である場合に、回転角θと回転角φとを比較して、ＲＤＣ４１の異常検出処理を実行する。なおモータ角度導出部４５は、ＳＩＮ信号値とＣＯＳ信号値の２乗和の算出結果によらず、ＳＩＮ信号値とＣＯＳ信号値とを受け取ると、所定の対応テーブルを参照して回転角φを求めてよく、またＳＩＮ信号値とＣＯＳ信号との２乗和が式１を満たす場合に、回転角φを求めてもよい。

以上のように、実施例のＲＤＣ異常検出装置によると、１つのＡＤＣ４０が、モータ電流信号とレゾルバ信号とを好適にデジタル信号に変換できる。また、取得したＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値がＲＥＦ信号のピークタイミング付近で取得されたものであるか否かを式１によって判定することで、特許文献１に記載されるＲＥＦ信号のピークを検出するためのコンパレータなどの構成を必要とせず、簡易な構成でＲＤＣ４１の異常検出処理を実現できる。

図６は、実施例のＲＤＣ異常検出処理のフローチャートを示す。ＡＤＣ制御部４７が、ＡＤＣ４０を、モータ電流値を取得するべきタイミングで起動すると、ＡＤＣ４０は、モータ電流信号をデジタル信号に変換し、続いてレゾルバ信号（ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号）をデジタル信号に変換する（Ｓ１０）。なおＡＤＣ４０は、レゾルバ信号をデジタル信号に変換し、その後、モータ電流信号をデジタル信号に変換してもよい。

モータ角度導出部４５は、デジタル信号に変換されたＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値の２乗和を算出し、２乗和が所定の下限値以上であって、所定の上限値以下であるか否かを判定する（Ｓ１２）。ＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値の２乗和が下限値未満、または上限値を超えている場合（Ｓ１２のＮ）、取得したＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値は、ＲＥＦ信号のピークタイミング付近で取得されたものではないため、ＲＤＣ４１の異常検出処理を中止する。一方で、ＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値の２乗和が、下限値以上、上限値以下である場合には（Ｓ１２のＹ）、モータ角度導出部４５が、ＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値をもとに、所定の対応テーブルを参照して、回転角φを導出する（Ｓ１４）。異常検出部４６は、ＲＤＣ４１により求められた回転角θと、モータ角度導出部４５により求められた回転角φとを比較して、ＲＤＣ４１の異常検出処理を実行する（Ｓ１６）。

図７は、ＲＥＦ信号、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号、キャリア信号の関係の一例を示す。上記したようにＡＤＣ制御部４７は、キャリア信号の山または谷のタイミングで、ＡＤＣ４０を起動する。ここでは、時間Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６，Ｔ１７のタイミングで、ＡＤＣ４０が起動され、モータ電流信号およびレゾルバ信号のアナログデジタル変換処理が実行される。

図示されるように、キャリア信号は、半周期を単位として周期を変更されており、モータ制御部４３により設定された周期の情報はＡＤＣ制御部４７に提供されて、ＡＤＣ４０の起動制御に用いられる。この例では、時間Ｔ１１，Ｔ１５，Ｔ１７のタイミングで取得したＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値が、式１の条件を満たす。したがってモータ角度導出部４５は、時間Ｔ１１，Ｔ１５，Ｔ１７のタイミングで取得したＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値をもとに回転角φを導出し、異常検出部４６が、ＲＤＣ４１の異常検出処理を実行する。

実施例においては、モータ電流値の取得タイミングで、モータ電流信号と、レゾルバ信号をアナログデジタル変換し、レゾルバ信号がＲＥＦ信号のピークタイミング付近で取得されていた場合に、処理部４４が、ＲＤＣ４１の異常検出処理を実行している。図７に関連して説明した例では、時間Ｔ１１，Ｔ１５，Ｔ１７のタイミングでＲＤＣ４１の異常検出処理を実行しているものの、ＲＥＦ信号の複数のピークタイミングで、ＲＤＣ４１の異常検出処理を実行できていない。

そこで以下の変形例では、ＲＥＦ信号のピークタイミングを検出し、その検出したタイミングが、モータ電流値を取得するべきタイミングと競合しなければ、ＡＤＣ制御部４７がＡＤＣ４０を起動して、レゾルバ信号をデジタル信号に変換させるように制御する。変形例では、ピークタイミングを検出するためにＲＥＦ信号ピークタイマを使用し、ＲＥＦ信号ピークタイマは、所定周期でカウント値をインクリメントし、カウント値がＲＥＦ信号の周期Ｔｒｅｆに達するとカウント値がリセットされて、再度、カウント値をインクリメントするように動作する。ＡＤＣ制御部４７は、リファレンス信号発生部４２からＲＥＦ信号の周期Ｔｒｅｆを提供されてＲＥＦ信号ピークタイマを動作させ、ＲＥＦ信号のピークタイミングがモータ電流値を取得するべきタイミングと競合しなければ、ＡＤＣ４０を起動して、レゾルバ信号（ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号）をデジタル信号に変換する。

図８は、ＲＥＦ信号とキャリア信号の関係の一例を示す。ＲＥＦ信号は、周期Ｔｒｅｆの正弦波形をもつ。モータ制御部４３は、走行制御ＥＣＵ６からモータトルク指令を受けて、モータ電流値（ＩＶ信号値、ＩＷ信号値）および回転角θをもとに、キャリア信号の最適な半周期Ｔｆ＿ｋを演算し、演算した半周期の情報（Ｔｆ＿ｋ）を、ＡＤＣ制御部４７に供給する。図８において、Ｔｒ＿ｉ（＜Ｔｒｅｆ）は、ＲＥＦ信号ピークタイマで取得された時間を示し、τは、モータ制御部４３による制御処理およびＡＤＣ制御部４７による制御処理にかかる時間を示す。ＡＤＣ制御部４７による制御処理はＡＤＣ起動タイミングの設定処理を含み、この設定処理は、ＲＥＦ信号のピークタイミングでレゾルバ信号を取得するためにＡＤＣ４０を起動可能か否かを判定し、起動可能な場合には、起動時刻を設定する処理を含む。

時間Ｔ２０において、ＡＤＣ制御部４７はＡＤＣ４０を起動し、モータ電流信号（Ｉｖ信号、Ｉｗ信号）をデジタル信号（ＩＶ信号値、ＩＷ信号値）に変換させる。なお実施例では、この前後のタイミングで、ＡＤＣ４０が、レゾルバ信号（ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号）をデジタル信号に変換したが、この変形例では、レゾルバ信号をデジタル信号に変換しなくてもよい。

ＡＤＣ制御部４７は、ＡＤＣ起動タイミングの設定処理において、時間Ｔ２０の時間τ後のＲＥＦ信号ピークタイマ値（Ｔｒ＿１）を取得し、次のＲＥＦ信号のピークタイミングまでの時間を（Ｔｒｅｆ−Ｔｒ＿１）として算出する。なおＴｒ＿１は、時間Ｔ２０のときのＲＥＦ信号ピークタイマ値に、時間τを加算することで求められる。またＡＤＣ制御部４７は、モータ制御部４３からキャリア信号の半周期（Ｔｆ＿１）を取得して、時間Ｔ２０の時間τ後の時点から、次にモータ電流値取得のためにＡＤＣ４０を起動するタイミング、つまりキャリア信号が谷となる時間Ｔ２２までの時間を（Ｔｆ＿１−τ）として算出する。

ここでＡＤＣ制御部４７は、
Ｔｒｅｆ−Ｔｒ＿１ ＜ Ｔｆ＿１−τ
が成立するか否かを判定する。この式は、左辺が次のＲＥＦ信号のピークタイミングまでの時間を表し、右辺がモータ電流値取得のためにＡＤＣ４０を起動するまでの時間を表しており、この式が成立する場合は、モータ電流値取得のためにＡＤＣ４０を起動する前に、ＲＥＦ信号のピークタイミングが到来することを意味する。したがって、このときは、レゾルバ信号を取得するためにＡＤＣ４０を起動しても競合が発生しないため、ＡＤＣ制御部４７は、時間Ｔ２１で、ＡＤＣ４０を起動して、レゾルバ信号をデジタル信号に変換させる。このとき取得されるＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値は、モータ角度導出部４５によって回転角φの導出に利用される。

次に時間Ｔ２２において、ＡＤＣ制御部４７はＡＤＣ４０を起動し、モータ電流信号をデジタル信号に変換させる。ＡＤＣ制御部４７は、時間Ｔ２２の時間τ後のＲＥＦ信号ピークタイマ値（Ｔｒ＿２）を取得し、次のＲＥＦ信号のピークタイミングまでの時間を（Ｔｒｅｆ−Ｔｒ＿２）として算出する。またＡＤＣ制御部４７は、モータ制御部４３からキャリア信号の半周期（Ｔｆ＿２）を取得して、時間Ｔ２２の時間τ後の時点から、次にモータ電流値取得のためにＡＤＣ４０を起動するタイミング、つまりキャリア信号が山となる時間Ｔ２４までの時間を（Ｔｆ＿２−τ）として算出する。

ここで、
Ｔｒｅｆ−Ｔｒ＿２ ＜ Ｔｆ＿２−τ
が成立するため、ＡＤＣ制御部４７は、時間Ｔ２３で、ＡＤＣ４０を起動して、レゾルバ信号をデジタル信号に変換させる。このとき取得されるＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値は、モータ角度導出部４５によって回転角φの導出に利用される。

次に、時間Ｔ２４において、ＡＤＣ制御部４７はＡＤＣ４０を起動し、モータ電流信号をデジタル信号に変換させる。ＡＤＣ制御部４７は、時間Ｔ２４の時間τ後のＲＥＦ信号ピークタイマ値（Ｔｒ＿３）を取得し、次のＲＥＦ信号のピークタイミングまでの時間を（Ｔｒｅｆ−Ｔｒ＿３）として算出する。またＡＤＣ制御部４７は、モータ制御部４３からキャリア信号の半周期（Ｔｆ＿３）を取得して、時間Ｔ２４の時間τ後の時点から、次にモータ電流値取得のためにＡＤＣ４０を起動するタイミング、つまりキャリア信号が谷となる時間Ｔ２５までの時間を（Ｔｆ＿３−τ）として算出する。

ここで、
Ｔｒｅｆ−Ｔｒ＿３ ＜ Ｔｆ＿３−τ
の不等式は成立せず、Ｔｒｅｆ−Ｔｒ＿３ ＞ Ｔｆ＿３−τ の大小関係が検出される。この場合、ＡＤＣ制御部４７は、時間Ｔ２６でＡＤＣ４０を起動すると、競合が発生することで、モータ電流信号ないしはレゾルバ信号を正確に取得できない可能性があることを判断する。そのためＡＤＣ制御部４７は、レゾルバ信号を取得するためにＡＤＣ４０を時間Ｔ２６で起動することはせず、一方で時間Ｔ２５で起動するＡＤＣ４０に、モータ電流信号だけでなく、レゾルバ信号も取得するように、ＡＤＣ４０を制御する。つまりＡＤＣ４０は、時間Ｔ２５で起動されて、モータ電流信号だけでなく、レゾルバ信号もデジタル信号に変換する。このようにして取得されたＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値は、図６に関して説明したように、式１により、それらの２乗和が所定の下限値および上限値で定まる範囲内に入っているか否かを判定される。２乗和が下限値以上であって、上限値以下である場合に、モータ角度導出部４５が、対応テーブルを参照して回転角φを求め、異常検出部４６が、回転角θと回転角φとを比較して、ＲＤＣ４１の異常検出処理を実行する。

ＡＤＣ制御部４７は、時間Ｔ２５で起動するＡＤＣ４０を、レゾルバ信号を取得するように制御するとともに、モータ角度導出部４５に、２乗和の判定処理を行うべきことを指示してもよい。この指示を受けてモータ角度導出部４５は、時間Ｔ２５で取得されたＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値を用いた異常検出処理を実行可能であるか否かを判定できる。一方、モータ角度導出部４５は、ＲＥＦ信号のピークタイミング（Ｔ２１，Ｔ２３）で取得されたＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値については、それらの２乗和の判定処理を行わずに、対応テーブルを参照して回転角φを求めるのに使用してよい。

変形例では、次のＲＥＦ信号のピークタイミングまでの時間と、次にモータ電流値取得のためにＡＤＣ４０を起動するタイミングまでの時間との大小関係を比較することで、レゾルバ信号を取得するためにＡＤＣ４０を起動可能か否かを判定することを説明した。なお、キャリア信号の半周期が、ＲＥＦ信号の周期Ｔｒｅｆの２倍よりも大きい場合には、次にモータ電流値取得のためにＡＤＣ４０を起動するタイミングまでの時間と、そのＡＤＣ４０を起動するタイミングまでに到来する複数のＲＥＦ信号のピークタイミングまでの時間と比較して、ＡＤＣ制御部４７は、レゾルバ信号を取得するためにＡＤＣ４０を起動可能か否かを判定してよい。

ＡＤＣ４０を起動可能か否かを判定するために、次のＲＥＦ信号のピークタイミングまでの時間と、次にモータ電流値取得のためにＡＤＣ４０を起動するタイミングまでの時間との大小関係を比較したが、別の判定基準を採用してもよい。

以上、実施例および変形例をもとに本発明を説明した。実施例はあくまでも例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１・・・モータ制御システム、２・・・インバータ、３・・・昇圧コンバータ、４・・・電源、５・・・フィルタコンデンサ、６・・・走行制御ＥＣＵ、１０・・・モータ、１１，１２・・・電流センサ、２０・・・レゾルバ、２１・・・ステータ、２２・・・ロータ、２３・・・励磁コイル、２４，２５・・・出力コイル、３０・・・モータＥＣＵ、３１・・・インバータ制御部、３２・・・昇圧制御部、４０・・・ＡＤＣ、４１・・・ＲＤＣ、４２・・・リファレンス信号発生部、４３・・・モータ制御部、４４・・・処理部、４５・・・モータ角度導出部、４６・・・異常検出部、４７・・・ＡＤＣ制御部。

Claims (1)

1. 所定の周期波形を有するリファレンス信号を発生するリファレンス信号発生部と、
   モータの回転角に応じて前記リファレンス信号を振幅変調したｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を出力するレゾルバと、
   前記レゾルバから出力されたｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号から、前記モータの回転角θを求めるレゾルバ／デジタルコンバータと、
   前記モータに流れるモータ電流信号、前記レゾルバから出力されたｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を、デジタル信号に変換するアナログ／デジタルコンバータと、
   デジタル信号に変換されたＳＩＮ信号値およびＣＯＳ信号値にもとづいて、前記モータの回転角φを求めるモータ角度導出部と、
   前記レゾルバ／デジタルコンバータにより求められた回転角θと、前記モータ角度導出部により求められた回転角φとを比較して、前記レゾルバ／デジタルコンバータの異常検出処理を実行する異常検出部と、を備えたレゾルバ／デジタルコンバータの異常検出装置であって、
   前記アナログ／デジタルコンバータは、モータ電流値を取得するべきタイミングで前記モータ電流信号をデジタル信号に変換するとともに、そのタイミングの後または前に、前記レゾルバから出力されたｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号をデジタル信号に変換し、
   前記異常検出部は、ＳＩＮ信号値の２乗値とＣＯＳ信号値の２乗値の和が、所定の下限値以上であって、所定の上限値以下である場合に、前記回転角θと前記回転角φとを比較して、前記レゾルバ／デジタルコンバータの異常検出処理を実行する、
   ことを特徴とするレゾルバ／デジタルコンバータの異常検出装置。

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