JP4126701B2 - Ｒ／ｄ変換器の異常検出方法 - Google Patents
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Description
本発明は、Ｒ／Ｄ変換器の異常検出方法に関し、特に、Ｒ／Ｄ変換器に異常検出／自己診断機能を搭載し、従来レゾルバ装置以外の外部回路で行っていた異常検出手段をレゾルバ装置に一体化することにより、低価格かつシンプルなフェールセーフシステムの構築を目的とする。
従来、用いられていたレゾルバのレゾルバ／デジタル変換であるＲ／Ｄ変換器においては、例えば、特許文献１及び２に示されるアナログ信号のデジタル変換方法があり、各種異常検出等のフェールセーフ機能としてはレゾルバ装置（レゾルバとＲ／Ｄ変換器の組合せ）以外の外部回路やマイコン等の上位の演算装置に多くを委ねていた。
また、レゾルバの断線を検出する方法としては、特許文献３を挙げることができる。
また、レゾルバの断線を検出する方法としては、特許文献３を挙げることができる。
従来のレゾルバ装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、Ｒ／Ｄ変換器の異常検出等の機能が充実していないため、フェールセーフを期すための異常検出機能はレゾルバ装置以外の外部回路やマイコン等の上位のシステムを用いなければならず、複雑化及び高価なものであった。
すなわち、Ｒ／Ｄ変換器の異常検出等の機能が充実していないため、フェールセーフを期すための異常検出機能はレゾルバ装置以外の外部回路やマイコン等の上位のシステムを用いなければならず、複雑化及び高価なものであった。
本発明によるＲ／Ｄ変換器の異常検出方法は、励磁成分を用い、入力回転角度が振幅変調されたアナログ信号である２相正弦波信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）としてレゾルバ信号を出力するレゾルバと、前記レゾルバ信号を入力しデジタル角度出力(φ)に変換するＲ／Ｄ変換器とからなるレゾルバ装置において、前記Ｒ／Ｄ変換器に設けられた異常検出部により、少なくとも前記レゾルバ自体、前記レゾルバとＲ／Ｄ変換器を接続するケーブル配線及び前記Ｒ／Ｄ変換器自体の異常を検出するとともに、前記Ｒ／Ｄ変換器には、本来の前記レゾルバ信号に換えて模擬的なレゾルバ信号である模擬信号入力をＲ／Ｄ変換部に入力し、Ｒ／Ｄ変換部の出力が期待される結果となっているかどうかにより、前記Ｒ／Ｄ変換部が正常動作しているか否かを確認する機能を有する自己診断回路が設けられており、前記自己診断回路に自己診断指令を入力し前記Ｒ／Ｄ変換が正常動作か否かを検出する方法であり、
また、前記Ｒ／Ｄ変換器には上位の演算装置が接続され、前記レゾルバ信号が前記演算装置へレゾルバ信号モニター信号として入力され、前記Ｒ／Ｄ変換器からパラレル、シリアル、パルスの各形態のデジタル角度出力が冗長性を有する信号として前記演算装置へ入力され、更には前記Ｒ／Ｄ変換器から速度出力が前記演算装置へ入力される方法であり、
また、前記Ｒ／Ｄ変換器には、レゾルバ信号異常検出部及びレゾルバ断線検出部が設けられ、前記レゾルバ信号異常検出部により少なくとも前記２相正弦波信号(ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ)のアンバランスを検出し、前記レゾルバ断線検出部により少なくとも前記レゾルバのレゾルバ出力巻線及び前記ケーブル配線の断線を検出する方法であり、
また、前記Ｒ／Ｄ変換器には、Ｒ／Ｄ変換異常検出部が設けられ、前記Ｒ／Ｄ変換異常検出部により、少なくともトラッキング方式における制御偏差又はＰＬＬ方式における位相ロック状態を監視することによって前記Ｒ／Ｄ変換器自体の動作異常を検出する方法であり、
また、前記動作異常及び異常高温状態は、その異常内容を符号化して得る方法であり、
また、前記自己診断回路は、前記自己診断指令の入力をうけて、異常を有するレゾルバ信号である模擬信号入力を用いて、前記レゾルバ信号異常検出部及びレゾルバ断線検出部が正常動作しているか否かを検出する方法であり、
また、前記自己診断回路は、前記自己診断指令の入力をうけて、負帰還制御系の閉ループを切断することにより、前記Ｒ／Ｄ変換異常検出部が正常動作しているか否かを検出する方法であり、
また、前記自己診断回路の自己診断の結果は、その診断内容を符号化して得る方法である。
また、前記Ｒ／Ｄ変換器には上位の演算装置が接続され、前記レゾルバ信号が前記演算装置へレゾルバ信号モニター信号として入力され、前記Ｒ／Ｄ変換器からパラレル、シリアル、パルスの各形態のデジタル角度出力が冗長性を有する信号として前記演算装置へ入力され、更には前記Ｒ／Ｄ変換器から速度出力が前記演算装置へ入力される方法であり、
また、前記Ｒ／Ｄ変換器には、レゾルバ信号異常検出部及びレゾルバ断線検出部が設けられ、前記レゾルバ信号異常検出部により少なくとも前記２相正弦波信号(ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ)のアンバランスを検出し、前記レゾルバ断線検出部により少なくとも前記レゾルバのレゾルバ出力巻線及び前記ケーブル配線の断線を検出する方法であり、
また、前記Ｒ／Ｄ変換器には、Ｒ／Ｄ変換異常検出部が設けられ、前記Ｒ／Ｄ変換異常検出部により、少なくともトラッキング方式における制御偏差又はＰＬＬ方式における位相ロック状態を監視することによって前記Ｒ／Ｄ変換器自体の動作異常を検出する方法であり、
また、前記動作異常及び異常高温状態は、その異常内容を符号化して得る方法であり、
また、前記自己診断回路は、前記自己診断指令の入力をうけて、異常を有するレゾルバ信号である模擬信号入力を用いて、前記レゾルバ信号異常検出部及びレゾルバ断線検出部が正常動作しているか否かを検出する方法であり、
また、前記自己診断回路は、前記自己診断指令の入力をうけて、負帰還制御系の閉ループを切断することにより、前記Ｒ／Ｄ変換異常検出部が正常動作しているか否かを検出する方法であり、
また、前記自己診断回路の自己診断の結果は、その診断内容を符号化して得る方法である。
本発明によるＲ／Ｄ変換器の異常検出方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
（１）従来実現できていなかった各種異常検出機能の統合及び自己診断機能の新設、更には角度出力に冗長性を持たせることにより、レゾルバシステムとして可能な限りの異常検出手段をＲ／Ｄ変換器（Ｒ／Ｄ変換ＩＣ）に搭載することとなり、レゾルバシステムの異常検出を一元化でき、シンプルかつ低価格で確実なフェールセーフシステム構築が可能となる。
（２）上位システム（上位の演算装置）へ提供可能な情報は、レゾルバシステム本来の機能である角度情報の確からしさと、異常検出情報の確からしさであり、これにより従来上位システムで行っていたフェールセーフなシステム構築のためのレゾルバシステム管理に関する負荷を低減することができる。
（３）上位システムが目指すフェールセーフレベルにもよるが、レゾルバシステムを二重系、三重系で構築の場合の如く、フェール発生時に他の正常な系でシステム性能を補完／維持するものではないが、本発明による異常検出手段を搭載したＲ／Ｄ変換器を使用すれば、前記二重系、三重系システムを簡単かつ低価格に実現することができる。
（４）異常内容及び自己診断結果が符号化されて出力されることにより、具体的な内容が識別可能であり、異常発生時の処置／対応を明確にすることができる。
（５）Ｒ／Ｄ変換器内の各種異常検出部の機能が正常か否かを自己診断することができ、異常検出機能の信頼性を大幅に向上させることができる。
（１）従来実現できていなかった各種異常検出機能の統合及び自己診断機能の新設、更には角度出力に冗長性を持たせることにより、レゾルバシステムとして可能な限りの異常検出手段をＲ／Ｄ変換器（Ｒ／Ｄ変換ＩＣ）に搭載することとなり、レゾルバシステムの異常検出を一元化でき、シンプルかつ低価格で確実なフェールセーフシステム構築が可能となる。
（２）上位システム（上位の演算装置）へ提供可能な情報は、レゾルバシステム本来の機能である角度情報の確からしさと、異常検出情報の確からしさであり、これにより従来上位システムで行っていたフェールセーフなシステム構築のためのレゾルバシステム管理に関する負荷を低減することができる。
（３）上位システムが目指すフェールセーフレベルにもよるが、レゾルバシステムを二重系、三重系で構築の場合の如く、フェール発生時に他の正常な系でシステム性能を補完／維持するものではないが、本発明による異常検出手段を搭載したＲ／Ｄ変換器を使用すれば、前記二重系、三重系システムを簡単かつ低価格に実現することができる。
（４）異常内容及び自己診断結果が符号化されて出力されることにより、具体的な内容が識別可能であり、異常発生時の処置／対応を明確にすることができる。
（５）Ｒ／Ｄ変換器内の各種異常検出部の機能が正常か否かを自己診断することができ、異常検出機能の信頼性を大幅に向上させることができる。
本発明は、Ｒ／Ｄ変換器に異常検出／自己診断機能を搭載し、従来レゾルバ装置以外の外部回路で行っていた異常検出手段をレゾルバ装置に一体化することにより、低価格かつシンプルなフェールセーフシステムを構築することを目的とする。
以下、図面と共に本発明によるＲ／Ｄ変換器の異常検出方法の好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものは回転検出器であるレゾルバであり、このレゾルバ１にはケーブル配線２を介してレゾルバ／デジタル変換を行うためのＲ／Ｄ変換器３が接続され、このＲ／Ｄ変換器３からの励磁電源であるキャリアとしての励磁成分５ａがレゾルバ１に供給され、角度入力θに応じたレゾルバ信号５（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）がレゾルバ１からＲ／Ｄ変換器３に入力されるように構成されている。
図１において符号１で示されるものは回転検出器であるレゾルバであり、このレゾルバ１にはケーブル配線２を介してレゾルバ／デジタル変換を行うためのＲ／Ｄ変換器３が接続され、このＲ／Ｄ変換器３からの励磁電源であるキャリアとしての励磁成分５ａがレゾルバ１に供給され、角度入力θに応じたレゾルバ信号５（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）がレゾルバ１からＲ／Ｄ変換器３に入力されるように構成されている。
前記Ｒ／Ｄ変換器３には、このＲ／Ｄ変換器３の各種異常の有無を検出するための異常検出部４が設けられ、このＲ／Ｄ変換器３からの冗長出力である速度出力６とパラレル、パルス、シリアルの３つの伝送形態からなり冗長性を有する信号であるデジタル角度出力φは、角度監視及び異常検出機能８を有し上位のマイコン等からなる演算装置９に入力されている。
前記Ｒ／Ｄ変換器３から出力されたモニター信号としてのレゾルバ信号モニター信号５Ａ（２相のアナログ信号ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）は前記速度出力６と共に演算装置９のＡ／Ｄ入力部１０に入力されている。
前記Ｒ／Ｄ変換器３と演算装置９との間には、異常監視を行うためのエラー信号１１が演算装置９へ入力され、ＢＩＳＴ（Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ Ｓｅｌｆ Ｔｅｓｔ）である自己診断指令１２がＲ／Ｄ変換器３へ入力されるように構成されている。
前記Ｒ／Ｄ変換器３と演算装置９との間には、異常監視を行うためのエラー信号１１が演算装置９へ入力され、ＢＩＳＴ（Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ Ｓｅｌｆ Ｔｅｓｔ）である自己診断指令１２がＲ／Ｄ変換器３へ入力されるように構成されている。
前記レゾルバ１に接続されたモータ１３には、演算装置９から供給されるモータ制御信号１４が入力されるモータ／ドライバー１５からのモータ駆動信号１６が入力されて、モータ１３の駆動が行われるように構成されている。
従って、前述のレゾルバ１とＲ／Ｄ変換器３とによりレゾルバシステムとしてのレゾルバ装置２０を構成している。
従って、前述のレゾルバ１とＲ／Ｄ変換器３とによりレゾルバシステムとしてのレゾルバ装置２０を構成している。
前記異常検出部４は、図２に示されるように構成され、前記レゾルバ信号５が入力されるレゾルバ信号異常検出部２１及びレゾルバ断線検出部２２と、Ｒ／Ｄ変換器内部制御信号２３が入力されるＲ／Ｄ変換異常検出部２４と、前記各検出部２１、２２、２４とは別の異常を検出する機能（ＩＣ回路内部の異常高温等の検出）を有するその他異常検出部２５とから構成されている。
前記各検出部２１、２２、２４、２５の各出力２１ａ、２２ａ、２４ａ、２５ａは、変換部３０を経て演算装置９へ入力されるように構成され、検出結果が合成されてエラーステータス３１として出力され、各異常内容が識別できるよう符号化されてエラーコード３２として出力されるように構成されている。
前記Ｒ／Ｄ変換器３に内蔵された自己診断回路４０は図３に示されるように構成されている。
すなわち、この自己診断回路４０の被診断部４１にはスイッチ４２を介して通常入力のレゾルバ信号５と模擬信号入力設定部４３からの模擬信号入力４４を切替入力させるように構成され、このスイッチ４２のオン／オフは自己診断指令１２が入力される自己診断制御部４５からの制御信号４７によって行われるように構成されている。
すなわち、この自己診断回路４０の被診断部４１にはスイッチ４２を介して通常入力のレゾルバ信号５と模擬信号入力設定部４３からの模擬信号入力４４を切替入力させるように構成され、このスイッチ４２のオン／オフは自己診断指令１２が入力される自己診断制御部４５からの制御信号４７によって行われるように構成されている。
前記模擬信号入力設定部４３からの出力信号４８と自己診断制御部４５からの制御信号４７及び前記被診断部４１からの出力信号４９は入出力比較判定部５０に入力されていると共に、この入出力比較判定部５０からはエラーコード３２と同様ＢＩＳＴコードとして識別可能な自己診断結果５１が出力され、前記出力信号４９は自己診断実行時以外は通常出力５２として出力されるように構成されている。
次に、動作について説明する。
まず、本発明における回転検出器（レゾルバ）及びＲ／Ｄ変換器より構成されるレゾルバ装置２０は、異常検出方法に関して以下の大きな２つの機能をＲ／Ｄ変換器に有している。
（１）異常検出機能……レゾルバ装置の異常状態を常時監視する機能
（２）自己診断機能……外部信号により、意図的に自身の正常動作を確認する診断機能
また更には、出力データそのものの信憑性を高めるために、出力に冗長性を持たせることと、出力インターフェース上の誤り防止としてのパリティー信号を備えることにより、レゾルバ装置がアプリケーションに供される上位システムへ以下の二つの情報を与え、フェールセーフなシステム構築に寄与することを目的とするものである。すなわち、
（１）異常情報に確実性があること。（異常であることの確からしさ）
（２）出力データが確からしいこと。（データ自体に間違いがないと思われること）
の２点を情報として提供するものである。
まず、本発明における回転検出器（レゾルバ）及びＲ／Ｄ変換器より構成されるレゾルバ装置２０は、異常検出方法に関して以下の大きな２つの機能をＲ／Ｄ変換器に有している。
（１）異常検出機能……レゾルバ装置の異常状態を常時監視する機能
（２）自己診断機能……外部信号により、意図的に自身の正常動作を確認する診断機能
また更には、出力データそのものの信憑性を高めるために、出力に冗長性を持たせることと、出力インターフェース上の誤り防止としてのパリティー信号を備えることにより、レゾルバ装置がアプリケーションに供される上位システムへ以下の二つの情報を与え、フェールセーフなシステム構築に寄与することを目的とするものである。すなわち、
（１）異常情報に確実性があること。（異常であることの確からしさ）
（２）出力データが確からしいこと。（データ自体に間違いがないと思われること）
の２点を情報として提供するものである。
ここで、図１に基づいてねシステムの構成を一般的な上位システムと考えられるモータ制御システムを例にとり説明することとする。
前記レゾルバ装置２０は、回転検出器（レゾルバ）１及びＲ／Ｄ変換器３より構成され、モータ１３からの機械軸回転角度θを入力し、デジタル信号に変換して角度出力として上位演算装置９へ提供している。この角度出力は、パラレル出力、シリアル出力及びパルス出力と３種類の異なる形態で同時並行的に出力するものであり、出力インターフェース上の冗長性を確保すると共に、パラレルデータ及びシリアルデータにはパリティー信号を配してあり、送受信データ自体の直接的な誤り検出信号として機能している。
角度出力自体の確からしさを高めるための手段として、速度出力６を設けてある。これは、Ｒ／Ｄ変換器３のＲ／Ｄ変換ループより速度情報を取り出したものであり、直接的には速度信号として利用できるものの角度情報にはならないが、上位演算装置９により積分演算すれば角度換算ができることとなり、Ｒ／Ｄ変換器３の異なる情報源より取り出した２つの角度情報により冗長系を構成することが可能となる。
前記レゾルバ装置２０は、回転検出器（レゾルバ）１及びＲ／Ｄ変換器３より構成され、モータ１３からの機械軸回転角度θを入力し、デジタル信号に変換して角度出力として上位演算装置９へ提供している。この角度出力は、パラレル出力、シリアル出力及びパルス出力と３種類の異なる形態で同時並行的に出力するものであり、出力インターフェース上の冗長性を確保すると共に、パラレルデータ及びシリアルデータにはパリティー信号を配してあり、送受信データ自体の直接的な誤り検出信号として機能している。
角度出力自体の確からしさを高めるための手段として、速度出力６を設けてある。これは、Ｒ／Ｄ変換器３のＲ／Ｄ変換ループより速度情報を取り出したものであり、直接的には速度信号として利用できるものの角度情報にはならないが、上位演算装置９により積分演算すれば角度換算ができることとなり、Ｒ／Ｄ変換器３の異なる情報源より取り出した２つの角度情報により冗長系を構成することが可能となる。
エラー（異常監視）信号１１は、前記異常検出機能及び自己診断機能により得られた異常情報であり、上位システムへ提供している。また、自己診断（ＢＩＳＴ）指令１２は、上位演算装置９からの自己診断（ＢＩＳＴ：Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ Ｓｅｌｆ Ｔｅｓｔ）指令１２であり、この信号に基づきＲ／Ｄ変換器３は自己診断を実行する。
レゾルバ信号モニター信号５Ａは、回転検出器（レゾルバ）の２相正弦波信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）を、上位演算装置９が直接受けられる形態に信号変換して、上位システムへそのまま提供するものであり、上位演算装置９によりＲ／Ｄ変換器と同等な処理を行い、Ｒ／Ｄ変換器出力（異常情報及び角度情報）の確からしさを更に確実なものにすることができる。
レゾルバ信号モニター信号５Ａは、回転検出器（レゾルバ）の２相正弦波信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）を、上位演算装置９が直接受けられる形態に信号変換して、上位システムへそのまま提供するものであり、上位演算装置９によりＲ／Ｄ変換器と同等な処理を行い、Ｒ／Ｄ変換器出力（異常情報及び角度情報）の確からしさを更に確実なものにすることができる。
次に図２に基づいて、前記異常検出部４の異常検出機能について説明する。
異常検出機能は図２の如く、大きく４つの検出部２１、２２、２４、２５を用いた４つの内容についてその異常を検出している。
第一にレゾルバ信号異常検出部２１によるレゾルバ信号異常検出であり、これはレゾルバのレアショート等によりレゾルバ信号５自体に異常が発生していることを検出するものであり、その方法としては、周知のレゾルバの２相正弦波信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ)の相対バランスを、ＳＩＮとＣＯＳの各々の二乗和は一定との原理を利用する二乗和法や、ＳＩＮとＣＯＳの振幅は同時にあるレベルより低くならないことを利用する振幅比較法等により検出するものである。但し、これらの方法はいずれも角度依存性を有しており、レゾルバ１静止時において全ての角度範囲で異常検出できるものではないが、レゾルバ１の回転によっては異常検出可能となる。
異常検出機能は図２の如く、大きく４つの検出部２１、２２、２４、２５を用いた４つの内容についてその異常を検出している。
第一にレゾルバ信号異常検出部２１によるレゾルバ信号異常検出であり、これはレゾルバのレアショート等によりレゾルバ信号５自体に異常が発生していることを検出するものであり、その方法としては、周知のレゾルバの２相正弦波信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ)の相対バランスを、ＳＩＮとＣＯＳの各々の二乗和は一定との原理を利用する二乗和法や、ＳＩＮとＣＯＳの振幅は同時にあるレベルより低くならないことを利用する振幅比較法等により検出するものである。但し、これらの方法はいずれも角度依存性を有しており、レゾルバ１静止時において全ての角度範囲で異常検出できるものではないが、レゾルバ１の回転によっては異常検出可能となる。
第二にはレゾルバ断線検出部２２によるレゾルバ断線検出であり、これは別途出願の周知のレゾルバ断線検出方法＜特開２０００−１３１０９６号（特願平１０−３０５５３６号）＞に記載の直流バイアス印加法を用いて、レゾルバ巻線の断線、センサケーブルの断線或いは接続コネクタ接触不良等のレゾルバ信号オープン状態を全角度範囲に渡って検出するものである。
第三にはＲ／Ｄ変換異常検出部２４によるＲ／Ｄ変換異常検出であり、Ｒ／Ｄ変換機能自体の異常を検出している。その方法はＲ／Ｄ変換原理により異なるが、トラッキング方式に代表される負帰還制御方式（閉ループ方式）においては、正常時には制御偏差が基本的にはゼロであることを利用して、制御偏差があるレベル以上にならないよう監視したり、ＰＬＬ方式においては位相がロックしているかどうかを監視する等の方法により異常検出するものである。
第四には前述の第一から第三迄の検出部２１,２２,２４以外の異常内容として、Ｒ／Ｄ変換ＩＣ自体の異常を検出するものであり、ＩＣ内部故障や内蔵励磁アンプの過電流等によるＩＣ内部異常高温（発熱）を検出するものである。
前記第一から第四までの異常検出結果は、前述したように、最終的に合成されたエラーステータス３１として出力される一方、その異常内容についても識別できるよう符号化し、エラーコード３２として出力している。
前記第一から第四までの異常検出結果は、前述したように、最終的に合成されたエラーステータス３１として出力される一方、その異常内容についても識別できるよう符号化し、エラーコード３２として出力している。
次に、図３に基づいて自己診断（ＢＩＳＴ：Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ Ｓｅｌｆ Ｔｅｓｔ）機能について説明する。自己診断機能は、外部（上位演算装置９）より自己診断（ＢＩＳＴ）指令を受け、その対象とする被診断部（Ｒ／Ｄ変換部、異常検出部）が正常に動作しているかどうかを意図的に診断する機能であり、診断結果は自己診断（ＢＩＳＴ）結果としてその診断内容が識別できるよう符号化され、前記エラーコードと同様ＢＩＳＴコードとして出力されている。
自己診断指方法は、被診断部４１に予め決められた模擬信号入力４４を本来の入力信号に替えて入力し、その模擬信号入力４４により得られる出力と入出力比較判定し、期待される結果となっているかどうかにより被診断部４１の動作が正常かを判断するものである。
例えば、Ｒ／Ｄ変換部の自己診断においては、その模擬信号入力４４として理想的なレゾルバ信号５が作成可能な角度（電気角）０度、４５度、２７０度、・・・といったレゾルバ信号５を設定することにより、自己診断結果を簡単かつ正確に得ることができる。
自己診断指方法は、被診断部４１に予め決められた模擬信号入力４４を本来の入力信号に替えて入力し、その模擬信号入力４４により得られる出力と入出力比較判定し、期待される結果となっているかどうかにより被診断部４１の動作が正常かを判断するものである。
例えば、Ｒ／Ｄ変換部の自己診断においては、その模擬信号入力４４として理想的なレゾルバ信号５が作成可能な角度（電気角）０度、４５度、２７０度、・・・といったレゾルバ信号５を設定することにより、自己診断結果を簡単かつ正確に得ることができる。
前記異常検出部４の自己診断は、レゾルバ信号異常検出部２１及びレゾルバ断線検出部２２には、模擬信号入力として対応する異常を有するレゾルバ信号を設定し、その異常が検出できるかどうかで正常動作を判断する。また、Ｒ／Ｄ変換異常検出部２４の自己診断は、例えば負帰還制御系の閉ループを切断する等の方法により、Ｒ／Ｄ変換に関わる制御系を意図的に異常にすることにより診断するが、基本的には前記の如く模擬信号入力で診断することは難しいものの、負帰還制御系が正常動作しなくなる、或いはＰＬＬがロックしない等の状況を模擬信号入力で発生させれば、等価的にＲ／Ｄ変換異常検出回路を自己診断可能である。なお、その他の異常検出であるＩＣ内部異常高温等に関しては、自己診断を簡易的に行うことは現状困難である。
次に、前述の本発明の動作をまとめると次の通りである。
前記Ｒ／Ｄ変換器３に設けられた異常検出部４により、少なくとも前記レゾルバ１自体、前記レゾルバ１とＲ／Ｄ変換器３を接続するケーブル配線２及び前記Ｒ／Ｄ変換器３自体の異常を検出し、
前記Ｒ／Ｄ変換器３に設けられた異常検出部４により、少なくとも前記レゾルバ１自体、前記レゾルバ１とＲ／Ｄ変換器３を接続するケーブル配線２及び前記Ｒ／Ｄ変換器３自体の異常を検出し、
前記Ｒ／Ｄ変換器３には上位の演算装置９が接続され、前記レゾルバ信号５が前記演算装置９へレゾルバ信号モニター信号５Ａとして入力され、前記Ｒ／Ｄ変換器３からパラレル、シリアル、パルスの各形態のデジタル角度出力φが冗長性を有する信号として前記演算装置９へ入力され、さらに、速度出力６が冗長出力として演算装置９へ入力され、
前記Ｒ／Ｄ変換器３には、レゾルバ信号異常検出部２１及びレゾルバ断線検出部２２が設けられ、前記レゾルバ信号異常検出部２１により少なくとも前記２相正弦波信号(ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ)のアンバランスを検出し、前記レゾルバ断線検出部２２により少なくとも前記レゾルバ１のレゾルバ出力巻線及び前記ケーブル配線２の断線を検出し、
前記Ｒ／Ｄ変換器３には、Ｒ／Ｄ変換異常検出部２４及びその他異常検出部２５が設けられ、前記Ｒ／Ｄ変換異常検出部２４により、少なくともトラッキング方式における制御偏差又はＰＬＬ方式における位相ロック状態を監視することによって前記Ｒ／Ｄ変換器３自体の動作異常を検出し、前記その他異常検出部２５により、前記Ｒ／Ｄ変換器３内のＩＣ回路の発熱状態を監視して前記ＩＣ回路の異常高温状態を検出し、
前記Ｒ／Ｄ変換器３には、少なくともＲ／Ｄ変換自体が正常動作しているか否かを確認する機能を有する自己診断回路４０を有し、前記自己診断回路４０に自己診断指令１２を入力し前記Ｒ／Ｄ変換が正常動作か否かを検出し、
前記Ｒ／Ｄ変換器３には、少なくとも前記レゾルバ信号異常検出部２１及びレゾルバ断線検出部２２が正常動作しているか否かを確認する機能を有する自己診断回路４０を有し、前記自己診断回路４０に自己診断指令１２を入力し前記レゾルバ信号異常検出部２１及びレゾルバ断線検出部２２が正常動作か否かを検出し、
前記Ｒ／Ｄ変換器３には、少なくとも前記Ｒ／Ｄ変換異常検出部２４及びその他異常検出部２５が正常動作しているか否かを確認する機能を有する自己診断回路４０を有し、前記自己診断回路４０に自己診断指令１２を入力し前記Ｒ／Ｄ変換異常検出部２４及びその他異常検出部２５が正常動作しているか否かを検出することができる。
本発明は、Ｒ／Ｄ変換器に限ることなく、シンクロ、エンコーダ、モータ等の制御駆動系の異常検出にも適用可能である。
１ レゾルバ
２ ケーブル配線
３ Ｒ／Ｄ変換器
４ 異常検出部
５ レゾルバ信号
５ａ 励磁成分
６ 速度出力
φ デジタル角度出力
５Ａ レゾルバ信号モニター信号
９ 演算装置
１１ エラー信号
１２ 自己診断指令
１３ モータ
１４ モータ制御信号
１５ モータ／ドライバー
２０ レゾルバ装置
２１ レゾルバ信号異常検出部
２２ レゾルバ断線検出部
２３ Ｒ／Ｄ変換器内部制御信号
２４ Ｒ／Ｄ変換異常検出部
２５ その他異常検出部
３０ 変換部
４０ 自己診断回路
４１ 被診断部
４２ スイッチ
４３ 模擬信号入力設定部
４５ 自己診断制御部
５０ 入出力比較判定部
５１ 自己診断結果
２ ケーブル配線
３ Ｒ／Ｄ変換器
４ 異常検出部
５ レゾルバ信号
５ａ 励磁成分
６ 速度出力
φ デジタル角度出力
５Ａ レゾルバ信号モニター信号
９ 演算装置
１１ エラー信号
１２ 自己診断指令
１３ モータ
１４ モータ制御信号
１５ モータ／ドライバー
２０ レゾルバ装置
２１ レゾルバ信号異常検出部
２２ レゾルバ断線検出部
２３ Ｒ／Ｄ変換器内部制御信号
２４ Ｒ／Ｄ変換異常検出部
２５ その他異常検出部
３０ 変換部
４０ 自己診断回路
４１ 被診断部
４２ スイッチ
４３ 模擬信号入力設定部
４５ 自己診断制御部
５０ 入出力比較判定部
５１ 自己診断結果
Claims (8)
- 励磁成分(5a)を用い、入力回転角度が振幅変調されたアナログ信号である２相正弦波信号（ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）としてレゾルバ信号(5)を出力するレゾルバ(1)と、前記レゾルバ信号(5)を入力しデジタル角度出力(φ)に変換するＲ／Ｄ変換器とからなるレゾルバ装置において、
前記Ｒ／Ｄ変換器(3)に設けられた異常検出部(4)により、少なくとも前記レゾルバ自体、前記レゾルバ(1)とＲ／Ｄ変換器(3)を接続するケーブル配線(2)及び前記Ｒ／Ｄ変換器(3)自体の異常を検出するとともに、
前記Ｒ／Ｄ変換器(3)には、本来の前記レゾルバ信号(5)に換えて模擬的なレゾルバ信号である模擬信号入力(44)をＲ／Ｄ変換部に入力し、Ｒ／Ｄ変換部の出力が期待される結果となっているかどうかにより、前記Ｒ／Ｄ変換部が正常動作しているか否かを確認する機能を有する自己診断回路(40)が設けられており、前記自己診断回路(40)に自己診断指令(12)を入力し前記Ｒ／Ｄ変換が正常動作か否かを検出することを特徴とするＲ／Ｄ変換器の異常検出方法。 - 前記Ｒ／Ｄ変換器(3)には上位の演算装置(9)が接続され、前記レゾルバ信号(5)が前記演算装置(9)へレゾルバ信号モニター信号(5A)として入力され、前記Ｒ／Ｄ変換器(3)からパラレル、シリアル、パルスの各形態のデジタル角度出力(φ)が冗長性を有する信号として前記演算装置(9)へ入力され、更には前記Ｒ／Ｄ変換器(3)から速度出力(6)が前記演算装置(9)へ入力されることを特徴とする請求項１記載のＲ／Ｄ変換器の異常検出方法。
- 前記Ｒ／Ｄ変換器(3)には、レゾルバ信号異常検出部(21)及びレゾルバ断線検出部(22)が設けられ、前記レゾルバ信号異常検出部(21)により少なくとも前記２相正弦波信号(ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ)のアンバランスを検出し、前記レゾルバ断線検出部(22)により少なくとも前記レゾルバ(1)のレゾルバ出力巻線及び前記ケーブル配線(2)の断線を検出することを特徴とする請求項１記載のＲ／Ｄ変換器の異常検出方法。
- 前記Ｒ／Ｄ変換器(3)には、Ｒ／Ｄ変換異常検出部(24)が設けられ、前記Ｒ／Ｄ変換異常検出部(24)により、少なくともトラッキング方式における制御偏差又はＰＬＬ方式における位相ロック状態を監視することによって前記Ｒ／Ｄ変換器(3)自体の動作異常を検出することを特徴とする請求項１記載のＲ／Ｄ変換器の異常検出方法。
- 前記動作異常及び異常高温状態は、その異常内容を符号化して得ることを特徴とする請求項４記載のＲ／Ｄ変換器の異常検出方法。
- 前記自己診断回路(40)は、前記自己診断指令(12)の入力をうけて、異常を有するレゾルバ信号である模擬信号入力(44)を用いて、前記レゾルバ信号異常検出部(21)及びレゾルバ断線検出部(22)が正常動作しているか否かを検出することを特徴とする請求項３記載のＲ／Ｄ変換器の異常検出方法。
- 前記自己診断回路(40)は、前記自己診断指令(12)の入力をうけて、負帰還制御系の閉ループを切断することにより、前記Ｒ／Ｄ変換異常検出部(24)が正常動作しているか否かを検出することを特徴とする請求項４記載のＲ／Ｄ変換器の異常検出方法。
- 前記自己診断回路(40)の自己診断の結果は、その診断内容を符号化して得ることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のＲ／Ｄ変換器の異常検出方法。
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