(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁信号に対応させてレゾルバ信号を発生させる磁極位置センサと、前記レゾルバ信号をロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換する変換手段と、前記レゾルバ信号に従って生成された信号電圧と基準電圧とを比較して異常判断用信号を発生させる比較器と、前記異常判断用信号、及び前記変換手段による変換に伴って発生させられる指標信号に基づいて、前記変換手段に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有することを特徴とする磁極位置検出器の異常検出装置。
【請求項２】
前記指標信号は磁極位置原点信号である請求項１に記載の磁極位置検出器の異常検出装置。
【請求項３】
前記指標信号は最上位ビット信号である請求項１に記載の磁極位置検出器の異常検出装置。
【請求項４】
前記異常判断手段は、前記磁極位置原点信号がハイレベルである間に、前記異常判断用信号がハイレベルからローレベルに立ち下がると、異常が発生したと判断する請求項２に記載の磁極位置検出器の異常検出装置。
【請求項５】
前記異常判断手段は、前記異常判断用信号がハイレベルである間に、前記磁極位置原点信号がローレベルからハイレベルに立ち上がると、異常が発生したと判断する請求項２に記載の磁極位置検出器の異常検出装置。
【請求項６】
前記異常判断手段は、前記異常判断用信号がハイレベルである間に、最上位ビット信号がハイレベルからローレベルに立ち下がると、異常が発生したと判断する請求項３に記載の磁極位置検出器の異常検出装置。
【請求項７】
励磁信号に対応させてレゾルバ信号を発生させる磁極位置センサと、前記レゾルバ信号をロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換する変換手段と、前記レゾルバ信号に従って生成された信号電圧と基準電圧とを比較して信号を発生させる比較器と、前記励磁信号と基準電圧とを比較して他の信号を発生させる他の比較器と、前記各信号に基づいて発生させられる異常判断用信号、及び前記変換手段による変換に伴って発生させられる指標信号に基づいて、前記変換手段に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有することを特徴とする磁極位置検出器の異常検出装置。
【請求項８】
ロータの磁極の位置を検出し、励磁信号に対応させて第１、第２のレゾルバ信号を発生させる磁極位置センサと、前記第１、第２のレゾルバ信号をロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換する変換手段と、前記第１、第２のレゾルバ信号と基準値とを比較することによって第１、第２の判定信号を発生させる信号処理手段と、前記第１、第２の判定信号の属する領域が、前記磁極位置信号の設定範囲に収まるかどうかを判断することによって、前記変換手段に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有することを特徴とする磁極位置検出器の異常検出装置。
【請求項９】
前記第１、第２のレゾルバ信号は、復調される前及び後のどちらか一方において基準値と比較される請求項８に記載の磁極位置検出器の異常検出装置。
【請求項１０】
励磁信号に対応させてレゾルバ信号を発生させ、該レゾルバ信号をロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換し、前記レゾルバ信号に従って生成された信号電圧と基準電圧とを比較して異常判断用信号を発生させ、前記異常判断用信号、及び前記変換手段による変換に伴って発生させられる指標信号に基づいて、前記変換手段に異常が発生したかどうかを判断することを特徴とする磁極位置検出器の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁極位置検出器の異常検出装置及び異常検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動車両にはバッテリ及びモータが搭載され、前記バッテリから供給された電流によってモータが駆動されるようになっている。この場合、該モータにおいてブラシと整流子とが摺（しゅう）動させられ、ロータに電流が供給されるようになっているので、ブラシ及び整流子の保守、管理等の作業が煩わしいだけでなく、摺動によって騒音が発生してしまう。
【０００３】
そこで、前記モータとして、ブラシレスＤＣモータを使用した電動車両が提供されている。この場合、前記モータは、ステータ、及び永久磁石を備えたロータから成り、該ロータの磁極の位置に対応させて正弦波ディジタル信号が発生させられ、該正弦波ディジタル信号、トルク指令値等に基づいてパルス幅変調信号が発生させられ、該パルス幅変調信号に対応するＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流がステータコイルに供給されるようになっている。
【０００４】
したがって、前記モータの制御を行うに当たり、ロータの磁極の位置を検出する必要がある。そこで、磁極位置検出器によってロータの磁極の位置が検出されるようになっている。
前記磁極位置検出器はレゾルバに接続され、該レゾルバは回転子及び電機子を備え、前記回転子に一次巻線が、前記電機子に二次巻線がそれぞれ巻装される。また、前記磁極位置検出器は、前記一次巻線を励磁する励磁回路、及び二次巻線から出力されたレゾルバ信号をディジタルの磁極位置信号に変換するＲ／Ｄコンバータを備える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の磁極位置検出器においては、レゾルバ信号が正確に出力されても、Ｒ／Ｄコンバータにおいてレゾルバ信号から磁極位置信号への変換に応答遅れが発生すると、検出されたロータの磁極の位置と実際のロータの磁極の位置との間にずれが生じ、ロータの磁極の位置を誤検出してしまう。
【０００６】
また、Ｒ／Ｄコンバータに外付けされたコンデンサ等の周辺回路に異常が発生したり、Ｒ／Ｄコンバータを構成するＩＣの内部に配設されたコンデンサに一次故障（ショート）が発生したりしたときも、検出されたロータの磁極の位置と実際のロータの磁極の位置との間にずれが生じ、ロータの磁極の位置を誤検出してしまう。
【０００７】
その結果、ブラシレスＤＣモータの駆動効率（出力トルク）が低下して高速走行が不可能になったり、力行／回生の制御にばらつきが生じたり、１回の充電当たりの電動車両の走行距離が短くなったりしてしまう。
本発明は、前記従来の磁極位置検出器の問題点を解決して、ロータの磁極の位置を誤検出することがなく、モータの駆動効率が低下して高速走行が不可能になったり、力行／回生の制御にばらつきが生じたり、１回の充電当たりの電動車両の走行距離が短くなったりすることがない磁極位置検出器の異常検出装置及び異常検出方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の磁極位置検出器の異常検出装置においては、励磁信号に対応させてレゾルバ信号を発生させる磁極位置センサと、前記レゾルバ信号をロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換する変換手段と、前記レゾルバ信号に従って生成された信号電圧と基準電圧とを比較して異常判断用信号を発生させる比較器と、前記異常判断用信号、及び前記変換手段による変換に伴って発生させられる指標信号に基づいて、前記変換手段に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
【０００９】
本発明の他の磁極位置検出器の異常検出装置においては、さらに、前記指標信号は磁極位置原点信号である。
本発明の更に他の磁極位置検出器の異常検出装置においては、さらに、前記指標信号は最上位ビット信号である。
本発明の更に他の磁極位置検出器の異常検出装置においては、さらに、前記異常判断手段は、前記磁極位置原点信号がハイレベルである間に、前記異常判断用信号がハイレベルからローレベルに立ち下がると、異常が発生したと判断する。
本発明の更に他の磁極位置検出器の異常検出装置においては、さらに、前記異常判断手段は、前記異常判断用信号がハイレベルである間に、前記磁極位置原点信号がローレベルからハイレベルに立ち上がると、異常が発生したと判断する。
本発明の更に他の磁極位置検出器の異常検出装置においては、さらに、前記異常判断手段は、前記異常判断用信号がハイレベルである間に、最上位ビット信号がハイレベルからローレベルに立ち下がると、異常が発生したと判断する。
本発明の更に他の磁極位置検出器の異常検出装置においては、励磁信号に対応させてレゾルバ信号を発生させる磁極位置センサと、前記レゾルバ信号をロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換する変換手段と、前記レゾルバ信号に従って生成された信号電圧と基準電圧とを比較して信号を発生させる比較器と、前記励磁信号と基準電圧とを比較して他の信号を発生させる他の比較器と、前記各信号に基づいて発生させられる異常判断用信号、及び前記変換手段による変換に伴って発生させられる指標信号に基づいて、前記変換手段に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
【００１０】
本発明の更に他の磁極位置検出器の異常検出装置においては、ロータの磁極の位置を検出し、励磁信号に対応させて第１、第２のレゾルバ信号を発生させる磁極位置センサと、前記第１、第２のレゾルバ信号をロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換する変換手段と、前記第１、第２のレゾルバ信号と基準値とを比較することによって第１、第２の判定信号を発生させる信号処理手段と、前記第１、第２の判定信号の属する領域が、前記磁極位置信号の設定範囲に収まるかどうかを判断することによって、前記変換手段に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
本発明の更に他の磁極位置検出器の異常検出装置においては、さらに、前記第１、第２のレゾルバ信号は、復調される前及び後のどちらか一方において基準値と比較される。
本発明の磁極位置検出器の異常検出方法においては、励磁信号に対応させてレゾルバ信号を発生させ、該レゾルバ信号をロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換し、前記レゾルバ信号に従って生成された信号電圧と基準電圧とを比較して異常判断用信号を発生させ、前記異常判断用信号、及び前記変換手段による変換に伴って発生させられる指標信号に基づいて、前記変換手段に異常が発生したかどうかを判断する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は本発明の第１の実施の形態における磁極位置検出器の異常検出装置の回路図である。
図において、１１はブラシレスＤＣモータから成るモータ（Ｍ）であり、該モータ１１は、図示されないステータ、及び該ステータの内側において回転自在に配設され、６極の永久磁石を備える図示されないロータを有し、前記ステータにおいて、ステータコアにＵ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイルが巻装される。
【００１２】
また、１５は前記ロータの磁極の位置を検出するために配設された磁極位置センサとしてのレゾルバ（ＲＥＳ）であり、該レゾルバ１５は、図示されない回転子及び電機子を備え、前記回転子に一次巻線が巻装され、前記電機子に一対の二次巻線が互いに電気的に位相を９０〔°〕ずらして巻装される。そして、前記回転子と前記ロータとがロータシャフト１３によって同軸的に連結される。
【００１３】
また、１６は励磁回路１６ａ及び変換手段としてのＲ／Ｄコンバータ１６ｂから成る磁極位置検出器であり、前記励磁回路１６ａが前記一次巻線に、前記Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂが前記各二次巻線にそれぞれ接続される。そして、前記励磁回路１６ａは、例えば、正弦波の電圧Ｅm ｓｉｎωｔ（ただし、Ｅm は振幅、ωは角速度、ｔは時間である。）を発生させ、前記電圧Ｅm ｓｉｎωｔを信号線Ｌ１を介して励磁信号として前記一次巻線に印加すると、二次巻線にそれぞれ第１、第２の検出電圧Ｖ１、Ｖ２
Ｖ１＝Ｋ・Ｅm ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ
Ｖ２＝Ｋ・Ｅm ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ
Ｋ：係数
θ：ロータの磁極の位置を表す角度
が誘導され発生させられる。
【００１４】
該第１、第２の検出電圧Ｖ１、Ｖ２がそれぞれ信号線Ｌ２、Ｌ３を介してレゾルバ信号としてＲ／Ｄコンバータ１６ｂに入力されると、該Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂは、前記第１、第２の検出電圧Ｖ１、Ｖ２の振幅比に基づいて、前記レゾルバ信号をロータの磁極の位置を示す磁極位置信号に変換し、該磁極位置信号をモータコントローラ１７に対して出力する。
【００１５】
該モータコントローラ１７は、図示されない制御装置からトルク指令値等を受け、該トルク指令値に対応したパルス幅を有するＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号をインバータ回路１８に対して出力する。
該インバータ回路１８は、６個の図示されないトランジスタ、及び該各トランジスタを駆動するための図示されないベースドライバ回路から成り、該ベースドライバ回路は、前記モータコントローラ１７から出力されるパルス幅変調信号を受けてスイッチング信号を発生させ、該スイッチング信号を各トランジスタのベースに対して出力する。その結果、前記各トランジスタがオン・オフさせられ、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流が発生させられる。
【００１６】
そして、各相のうち二つの相の電流が電流センサ１９、２０によって検出され、検出された各電流がモータ電流検出回路２１に送られると、該モータ電流検出回路２１によってフィードバック信号が発生させられ、該フィードバック信号がモータコントローラ１７に対して出力される。
また、該モータコントローラ１７は、互いに２／３πずつ位相のずれた３個の正弦波データを図示されないメモリ内に格納しており、前記Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂから磁極位置信号を受けると、前記各正弦波データ及び前記磁極位置信号に基づいてＵ相、Ｖ相及びＷ相の正弦波ディジタル信号から成る電流波形を発生させ、該電流波形をアナログ信号に変換する。そして、前記モータコントローラ１７は、前記制御装置から入力されたトルク指令値、駆動指令信号、回転方向指令信号等によって、前記アナログ信号を位相及び振幅が特定された交流信号に変換する。該交流信号は、更に前記フィードバック信号と差動増幅され、モータコントローラ１７内の図示されないコンパレータによって位相及びパルス幅が特定されたパルス幅変調信号に変換されて、前記インバータ回路１８に出力される。
【００１７】
そして、該インバータ回路１８は、前記パルス幅変調信号のパルス幅のデューティ比を変えることによって電流を増幅し、各相の電流を発生させる。
ところで、前記レゾルバ１５において第１、第２の検出電圧Ｖ１、Ｖ２が正確に発生させられても、前記Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂにおいてレゾルバ信号から磁極位置信号への変換に応答遅れが発生することがある。また、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに外付けされた図示されないコンデンサ等の周辺回路に異常が発生したり、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂを構成する図示されないＩＣの内部に配設されたコンデンサに一次故障が発生したりすることもある。
【００１８】
このような場合、前記磁極位置信号に基づいてロータの磁極の位置を検出すると、検出されたロータの磁極の位置と実際のロータの磁極の位置との間にずれが生じ、ロータの磁極の位置を誤検出してしまう。
そこで、異常検出回路２２が配設され、該異常検出回路２２によってＲ／Ｄコンバータ１６ｂの異常を検出するようにしている。そのために、前記異常検出回路２２とレゾルバ１５とが信号線Ｌ４を介して、異常検出回路２２とＲ／Ｄコンバータ１６ｂとが信号線Ｌ５を介して、異常検出回路２２とモータコントローラ１７とが信号線Ｌ６を介してそれぞれ接続される。
【００１９】
次に、前記異常検出回路２２について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態における異常検出回路を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における異常検出装置の動作を示すタイムチャートである。
図において、２２は異常検出回路であり、該異常検出回路２２は、信号処理手段としてのレゾルバ信号処理部２５、及び異常判断手段としてのＤフリップフロップ３２を有する。前記レゾルバ信号処理部２５は、信号線Ｌ４に接続され、レゾルバ信号を整流する全波整流器２６、該全波整流器２６の出力信号ＳＧ１（＝｜Ｖ２｜）から高周波成分を除去して信号電圧ｖx1を発生させるローパスフィルタ２７、及び該ローパスフィルタ２７によって発生させられた信号電圧ｖx1と基準電圧ｖr1とを比較して異常判断用信号ＳＧ２を発生させる比較器３１を有する。なお、Ｒ１、Ｒ２は前記基準電圧ｖr1を発生させるための抵抗、Ｒ３はプルアップ用の抵抗である。
【００２０】
ここで、前記レゾルバ１５（図２）によって発生させられたレゾルバ信号が信号線Ｌ３、Ｌ４を介して全波整流器２６に取り込まれると、該全波整流器２６によって出力信号ＳＧ１が発生させられ、該出力信号ＳＧ１はローパスフィルタ２７に送られる。そして、該ローパスフィルタ２７において、前記出力信号ＳＧ１から高周波成分が除去され、信号電圧ｖx1が発生させられる。
【００２１】
また、前記比較器３１は、前記信号電圧ｖx1と基準電圧ｖr1とを比較して異常判断用信号ＳＧ２を発生させる。
図３に示されるように、前記レゾルバ１５が正常に機能して、第２の検出電圧Ｖ２が正常に発生させられると、信号電圧ｖx1は、角度θが、
θ＝ｎ・π（ｎ＝０、１、…）
になる各タイミングで基準電圧ｖr1より低くなる。したがって、異常判断用信号ＳＧ２は、前記各タイミングで所定時間だけローレベルになる。
【００２２】
ところで、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂにおいてレゾルバ信号から磁極位置信号への変換に応答遅れが発生したり、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに外付けされた前記周辺回路に異常が発生したり、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂを構成するＩＣの内部に配設されたコンデンサに一次故障が発生したりしてＲ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生すると、レゾルバ１５において第１、第２の検出電圧Ｖ１、Ｖ２が正確に発生させられても、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂから出力される磁極位置信号が正確なロータの磁極の位置を示すものにはならない。
【００２３】
そこで、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したかどうかを判断するために、前記Ｄフリップフロップ３２の入力端子Ｄに前記異常判断用信号ＳＧ２を入力するとともに、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂ内においてレゾルバ信号に対応して発生させられる指標信号としてのパルス信号、すなわち、磁極位置原点信号としてのノースマーカＮＭをＲ／Ｄコンバータ１６ｂから取り出し、信号線Ｌ５を介してＤフリップフロップ３２のクロック入力端子ＣＫに入力するようにしている。
【００２４】
ここで、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂが正常に機能している場合、前記ノースマーカＮＭは、第２の検出電圧Ｖ２において角度θが、
θ＝２ｎ・π（ｎ＝０、１、…）
になる各タイミングで発生させられ、所定時間だけハイレベルになる。したがって、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂが正常に機能していると、前記異常判断用信号ＳＧ２がローレベルである間に前記ノースマーカＮＭが所定時間だけハイレベルになるが、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生すると、前記異常判断用信号ＳＧ２が発生するタイミングがずれ、前記ノースマーカＮＭがハイレベルである間に異常判断用信号ＳＧ２がハイレベルからローレベルに立ち下がる。
【００２５】
そこで、前記ノースマーカＮＭがハイレベルである間に異常判断用信号ＳＧ２がハイレベルからローレベルに立ち下がるかどうかを判断することによって、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生しているかどうかを判断することができる。すなわち、前記ノースマーカＮＭがハイレベルである間に異常判断用信号ＳＧ２がハイレベルからローレベルに立ち下がると、前記Ｄフリップフロップ３２は、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したと判断し、出力端子Ｑから出力する図示されない判定信号をハイレベルにする。
【００２６】
なお、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂが正常に機能していると、前記異常判断用信号ＳＧ２がローレベルである間に前記ノースマーカＮＭが所定時間だけハイレベルになる。したがって、ノースマーカＮＭがハイレベルである間に異常判断用信号ＳＧ２がハイレベルからローレベルに立ち下がることはないので、前記Ｄフリップフロップ３２は、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂが正常に機能していると判断し、出力端子Ｑから出力する判定信号をローレベルにする。
【００２７】
本実施の形態においては、前記ノースマーカＮＭがハイレベルである間に異常判断用信号ＳＧ２がハイレベルからローレベルに立ち下がるかどうかを判断することによって、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生しているかどうかを判断するようになっているが、前記異常判断用信号ＳＧ２がハイレベルである間にノースマーカＮＭがローレベルからハイレベルに立ち上がるかどうかを判断することによって、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生しているかどうかを判断することもできる。
【００２８】
そして、前記モータコントローラ１７は、前記判定信号がハイレベルになると、異常検出処理を行い、センサレス駆動モードに切り換え、ロータの磁極の位置を検出することなくモータ１１を駆動するか、又は、図示されない表示装置に異常を検出した旨の表示を行う。
このように、ノースマーカＮＭ及び異常判断用信号ＳＧ２に基づいて、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したかどうかを判断することができるので、ロータの磁極の位置を誤検出することがなくなる。
【００２９】
その結果、モータ１１の駆動効率が低下して高速走行が不可能になったり、力行／回生の制御にばらつきが生じたり、１回の充電当たりの電動車両の走行距離が短くなったりするのを防止することができる。
ところで、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂによって前記磁極位置信号がモータコントローラ１７に対してパラレルに出力される場合は、ノースマーカＮＭに代えて、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂにおいてレゾルバ信号に対応して発生させられる最上位ビット信号を使用することができる。
【００３０】
なお、前記ノースマーカＮＭを、第２の検出電圧Ｖ２において角度θが、
θ＝ｎ・π（ｎ＝０、１、…）
になる各タイミングで発生させることもできる。
次に、最上位ビット信号を使用した本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、ＳＧ１は出力信号、ｖx1は信号電圧、ｖr1は基準電圧である。
【００３１】
図４は本発明の第２の実施の形態における異常検出装置の動作を示すタイムチャートである。
図に示されるように、指標信号としての最上位ビット信号ＭＳＢは、第２の検出電圧Ｖ２において角度θが、
２ｍ・π≦θ≦（２ｍ＋１）・π（ｍ＝０、１、…）
のときにローレベルになり、
（２ｐ＋１）・π≦θ≦（２ｐ＋２）・π（ｐ＝０、１、…）
のときにハイレベルになる。
【００３２】
したがって、角度θが、
θ＝２ｍ・π（ｍ＝０、１、…）
であるときに、変換手段としてのＲ／Ｄコンバータ１６ｂ（図２）が正常に機能していると、異常判断用信号ＳＧ２がローレベルである間に最上位ビット信号ＭＳＢがハイレベルからローレベルに立ち下がるが、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生すると、前記最上位ビット信号ＭＳＢがハイレベルからローレベルに立ち下がるタイミングがずれ、前記異常判断用信号ＳＧ２がハイレベルである間に前記最上位ビット信号ＭＳＢがハイレベルからローレベルに立ち下がる。
【００３３】
したがって、前記異常判断用信号ＳＧ２がハイレベルである間に最上位ビット信号ＭＳＢがハイレベルからローレベルに立ち下がるかどうかを判断することによって、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生しているかどうかを判断することができる。すなわち、異常判断用信号ＳＧ２がハイレベルである間に最上位ビット信号ＭＳＢがハイレベルからローレベルに立ち下がると、異常判断手段としてのＤフリップフロップ３２（図１）の出力端子Ｑから出力される判定信号がハイレベルになる。この場合、Ｄフリップフロップ３２はＲ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したと判断する。
【００３４】
なお、異常判断用信号ＳＧ２がローレベルである間に最上位ビット信号ＭＳＢがハイレベルからローレベルに立ち下がると、前記Ｄフリップフロップ３２の出力端子Ｑから出力される判定信号がローレベルになる。この場合、Ｄフリップフロップ３２はＲ／Ｄコンバータ１６ｂが正常に機能していると判断する。
このように、最上位ビット信号ＭＳＢ及び異常判断用信号ＳＧ２に基づいて、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したかどうかを判断することができるので、ロータの磁極の位置を誤検出することがなくなる。
【００３５】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
図５は本発明の第３の実施の形態における磁極位置検出器の異常検出装置の回路図、図６は本発明の第３の実施の形態における異常検出回路を示す図、図７は本発明の第３の実施の形態における異常検出装置の動作を示すタイムチャートである。
【００３６】
図において、３３は異常検出回路であり、該異常検出回路３３は、レゾルバ信号処理部３４、励磁信号処理部３５及びＤフリップフロップ４１、４２を有する。なお、前記レゾルバ信号処理部３４及び励磁信号処理部３５によって信号処理手段が、前記Ｄフリップフロップ４２によって異常判断手段が構成される。
前記レゾルバ信号処理部３４は、信号線Ｌ４に接続され、レゾルバ信号を整流する全波整流器２６、及び該全波整流器２６から出力される出力信号ＳＧ１の信号電圧ｖx2と基準電圧ｖr2とを比較して信号ＳＧ３を発生させる比較器３６を有する。また、前記励磁信号処理部３５は、信号線Ｌ７を介して信号線Ｌ１に接続され、励磁信号を整流する全波整流器３７、及び該全波整流器３７から出力される出力信号ＳＧ６の信号電圧ｖx3と基準電圧ｖr3とを比較して信号ＳＧ４を発生させる比較器３８を有する。なお、Ｒ１１、Ｒ１２は前記基準電圧ｖr2を発生させるための抵抗、Ｒ１３、Ｒ１６はプルアップ用の抵抗、Ｒ１４、Ｒ１５は前記基準電圧ｖr3を発生させるための抵抗である。
【００３７】
ここで、磁極位置センサとしてのレゾルバ１５によって発生させられたレゾルバ信号が信号線Ｌ３、Ｌ４を介して全波整流器２６に取り込まれると、該全波整流器２６によって信号電圧ｖx2が発生させられ、該信号電圧ｖx2は比較器３６に送られる。そして、該比較器３６は、前記信号電圧ｖx2と基準電圧ｖr2とを比較して信号ＳＧ３を発生させる。
【００３８】
図７に示されるように、前記レゾルバ１５が正常に機能して、第２の検出電圧Ｖ２が正常に発生させられると、信号電圧ｖx2は、周期Ｔ
Ｔ＝２π／ω
ごとにピーク値と０との間で変化する波形になり、周期Ｔごとに基準電圧ｖr2より低くなるが、角度θが、
θ＝ｎ・π（ｎ＝０、１、…）
になる各タイミングで所定時間だけ連続的に基準電圧ｖr2より低くなる。したがって、信号ＳＧ３は、前記各タイミングで所定時間だけローレベルになる。
【００３９】
一方、励磁回路１６ａによって発生させられた励磁信号が信号線Ｌ１、Ｌ７を介して全波整流器３７に取り込まれると、該全波整流器３７によって信号電圧ｖx3が発生させられ、該信号電圧ｖx3は比較器３８に送られる。そして、該比較器３８は、前記信号電圧ｖx3と基準電圧ｖr3とを比較して信号ＳＧ４を発生させる。
【００４０】
この場合、前記励磁回路１６ａが正常に機能して、正弦波の電圧Ｅm ｓｉｎωｔが正常に発生させられると、信号電圧ｖx3は周期Ｔごとにピーク値と０との間で変化する波形になり、周期Ｔごとに基準電圧ｖr3より高くなる。したがって、信号ＳＧ４は、周期Ｔごとに所定時間だけハイレベルになる。
そこで、変換手段としてのＲ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したかどうかを判断するために、前記Ｄフリップフロップ４１の入力端子Ｄに前記信号ＳＧ３を、クロック入力端子ＣＫに前記信号ＳＧ４をそれぞれ入力するとともに、前記Ｄフリップフロップ４１の出力端子Ｑから異常判断用信号ＳＧ５を出力するようにしている。
【００４１】
また、Ｄフリップフロップ４２の入力端子Ｄに前記異常判断用信号ＳＧ５を入力するとともに、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂ内においてレゾルバ信号に対応して発生させられる指標信号としてのノースマーカＮＭをＲ／Ｄコンバータ１６ｂから取り出し、信号線Ｌ５を介してＤフリップフロップ４２のクロック入力端子ＣＫに入力するようにしている。
【００４２】
ここで、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂが正常に機能している場合、前記ノースマーカＮＭは、第２の検出電圧Ｖ２において角度θが、
θ＝２ｎ・π（ｎ＝０、１、…）
になる各タイミングで発生させられ、所定時間だけハイレベルになる。したがって、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂが正常に機能していると、前記異常判断用信号ＳＧ５がローレベルである間に前記ノースマーカＮＭがローレベルからハイレベルに立ち上がるが、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生すると、前記ノースマーカＮＭが発生するタイミングがずれ、前記異常判断用信号ＳＧ５がハイレベルである間に前記ノースマーカＮＭが所定のパルス幅だけハイレベルになる。
【００４３】
そこで、前記異常判断用信号ＳＧ５がハイレベルである間にノースマーカＮＭがローレベルからハイレベルに立ち上がるかどうかを判断することによって、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生しているかどうかを判断することができる。すなわち、異常判断用信号ＳＧ５がハイレベルである間にノースマーカＮＭがローレベルからハイレベルに立ち上がると、前記Ｄフリップフロップ４２は、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したと判断し、Ｄフリップフロップ４２の出力端子Ｑから出力する図示されない判定信号をハイレベルにする。
【００４４】
なお、異常判断用信号ＳＧ５がローレベルである間にノースマーカＮＭがローレベルからハイレベルに立ち上がると、前記Ｄフリップフロップ４２は、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂが正常に機能していると判断し、出力端子Ｑから出力する判定信号をローレベルにする。
このように、ノースマーカＮＭ及び異常判断用信号ＳＧ５に基づいて、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したかどうかを判断することができるので、ロータの磁極の位置を誤検出することがなくなる。
【００４５】
本実施の形態においては、指標信号としてノースマーカＮＭを使用するようにしているが、該ノースマーカＮＭに代えて最上位ビット信号ＭＳＢを使用することもできる。
なお、前記ノースマーカＮＭは、第２の検出電圧Ｖ２において角度θが、
θ＝２ｎ・π（ｎ＝０、１、…）
になる各タイミングで発生させられるようになっているが、角度θが、
θ＝ｎ・π（ｎ＝０、１、…）
になる各タイミングで発生させることもできる。
【００４６】
ところで、前記各実施の形態においては、ロータの磁極の原点位置においてノースマーカＮＭ、最上位ビット信号ＭＳＢ等の指標信号のレベルが変化することを利用し、前記指標信号と異常判断用信号ＳＧ２（図１）、ＳＧ５とを比較するようにしているので、ロータの磁極の他の位置においてＲ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生した場合に、異常が発生したと判断することができなくなってしまう。
【００４７】
そこで、ロータの磁極の任意の位置においてＲ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したかどうかを精度良く判断することができるようにした第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
図８は本発明の第４の実施の形態における磁極位置検出器の異常検出装置の回路図、図９は本発明の第４の実施の形態における異常検出回路を示す第１の図、図１０は本発明の第４の実施の形態における異常検出回路を示す第２の図、図１１は本発明の第４の実施の形態における第１、第２の判定信号の領域を示す図、図１２は本発明の第４の実施の形態における異常判断マップを示す図である。
【００４８】
図８において、７２は判定信号発生回路であり、該判定信号発生回路７２には励磁回路１６ａによって発生させられた励磁信号ＳＧ１１が信号線Ｌ１、Ｌ１１を介して、磁極位置センサとしてのレゾルバ１５によって発生させられた第１のレゾルバ信号ＳＧ１２が信号線Ｌ２、Ｌ１２を介して、レゾルバ１５によって発生させられた第２のレゾルバ信号ＳＧ１３が信号線Ｌ３、Ｌ１３を介してそれぞれ判定信号発生回路７２に送られるとともに、変換手段としてのＲ／Ｄコンバータ１６ｂからの指標信号としての磁極位置信号ＳＧ１４が信号線Ｌ１４を介してモータコントローラ１７に送られる。そして、前記判定信号発生回路７２において、励磁信号ＳＧ１１及び第１のレゾルバ信号ＳＧ１２に基づいて第１の判定信号ＳＧ２１が、励磁信号ＳＧ１１及び第２のレゾルバ信号ＳＧ１３に基づいて第２の判定信号ＳＧ２２が発生させられ、第１、第２の判定信号ＳＧ２１、ＳＧ２２はそれぞれ信号線Ｌ１５、Ｌ１６を介してモータコントローラ１７に送られる。
【００４９】
該モータコントローラ１７は磁極位置信号ＳＧ１４及び第１、第２の判定信号ＳＧ２１、ＳＧ２２に基づいてＲ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したかどうかを判断する。なお、第１、第２の判定信号ＳＧ２１、ＳＧ２２は異常判断用信号を構成する。
次に、図９において、５１は比較器であり、該比較器５１の非反転入力端子（＋）に、抵抗Ｒ２１を介して信号線Ｌ１１が接続され、前記励磁信号ＳＧ１１が入力されるとともに、前記比較器５１の反転入力端子（−）が抵抗Ｒ２２を介して接地され、比較器５１によって励磁信号ＳＧ１１と基準値としての０〔Ｖ〕の電位とでゼロクロスの比較が行われる。そして、比較器５１から出力信号ＳＧ１５が出力され、該出力信号ＳＧ１５は、分周器５２及び排他的論理和回路５３に送られ、前記分周器５２において１／２分周が行われ、分周器５２からパルス信号ＳＧ１６が出力され、該パルス信号ＳＧ１６はフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）５５に送られる。なお、Ｒ２３はプルアップ用の抵抗である。
【００５０】
また、５４は比較器であり、該比較器５４の非反転入力端子（＋）に、抵抗Ｒ２４を介して信号線Ｌ１３が接続され、前記第２のレゾルバ信号ＳＧ１３が入力されるとともに、前記比較器５４の反転入力端子（−）が抵抗Ｒ２５を介して接地され、比較器５４によってゼロクロスの比較が行われる。そして、比較器５４から出力信号ＳＧ１７が出力され、該出力信号ＳＧ１７は前記排他的論理和回路５３に送られる。なお、Ｒ２６はプルアップ用の抵抗である。
【００５１】
そして、前記排他的論理和回路５３においては、出力信号ＳＧ１５、ＳＧ１７に基づいて排他的論理和が求められ、排他的論理和回路５３からパルス信号ＳＧ１８が出力され、該パルス信号ＳＧ１８は前記フリップフロップ５５に送られる。その結果、フリップフロップ５５によって前記第１の判定信号ＳＧ２１が出力される。
【００５２】
また、図１０において、６１は比較器であり、該比較器６１の非反転入力端子（＋）に、抵抗Ｒ３１を介して信号線Ｌ１１が接続され、前記励磁信号ＳＧ１１が入力されるとともに、前記比較器６１の反転入力端子（−）が抵抗Ｒ３２を介して接地され、比較器６１によって励磁信号ＳＧ１１と基準値としての０〔Ｖ〕の電位とでゼロクロスの比較が行われる。そして、比較器６１から出力信号ＳＧ２５が出力され、該出力信号ＳＧ２５は、分周器６２及び排他的論理和回路６３に送られ、前記分周器６２において１／２分周が行われ、分周器６２からパルス信号ＳＧ２６が出力され、該パルス信号ＳＧ２６はフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）６５に送られる。なお、Ｒ３３はプルアップ用の抵抗である。
【００５３】
また、６４は比較器であり、該比較器６４の非反転入力端子（＋）に、抵抗Ｒ３４を介して信号線Ｌ１２が接続され、前記第１のレゾルバ信号ＳＧ１２が入力されるとともに、前記比較器６４の反転入力端子（−）が抵抗Ｒ３５を介して接地され、比較器６４によってゼロクロスの比較が行われる。そして、比較器６４から出力信号ＳＧ２７が出力され、該出力信号ＳＧ２７は前記排他的論理和回路６３に送られる。なお、Ｒ３６はプルアップ用の抵抗である。
【００５４】
そして、前記排他的論理和回路６３においては、出力信号ＳＧ２５、ＳＧ２７に基づいて排他的論理和が求められ、排他的論理和回路６３からパルス信号ＳＧ２８が出力され、該パルス信号ＳＧ２８は前記フリップフロップ６５に送られる。その結果、フリップフロップ６５によって前記第２の判定信号ＳＧ２２が出力される。
【００５５】
このようにして、判定信号発生回路７２において第１、第２の判定信号ＳＧ２１、ＳＧ２２が出力されると、第１、第２の判定信号ＳＧ２１、ＳＧ２２はモータコントローラ１７に送られる。そして、該モータコントローラ１７の図示されない異常判断手段は、第１、第２の判定信号ＳＧ２１、ＳＧ２２と前記磁極位置信号ＳＧ１４とを比較し、比較結果に基づいてモータコントローラ１７に内蔵された図１２に示される異常判断マップを参照し、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したかどうかを判断する。
【００５６】
すなわち、前記異常判断手段は、第１、第２の判定信号ＳＧ２１、ＳＧ２２がいずれもハイレベル（Ｈｉ）である領域をＡＲ１とし、第１の判定信号ＳＧ２１がハイレベルであり、第２の判定信号ＳＧ２２がローレベル（Ｌｏ）である領域をＡＲ２とし、第１、第２の判定信号ＳＧ２１、ＳＧ２２がいずれもローレベルである領域をＡＲ３とし、第１の判定信号ＳＧ２１がローレベルであり、第２の判定信号ＳＧ２２がハイレベルである領域をＡＲ４とするとともに、異常判断マップを参照し、各領域ＡＲ１〜ＡＲ４がロータの磁極の位置に対応するかどうかを判断する。
【００５７】
この場合、ロータの磁極の位置が０〜３６０〔°〕の範囲で変化したときに、磁極位置信号ＳＧ１４を、値が０〜４０００の範囲で変化するように発生させるようになっている。したがって、ロータの磁極の位置θが
０＜θ≦９０〔°〕
９０＜θ≦１８０〔°〕
１８０＜θ≦２７０〔°〕
２７０＜θ≦３６０〔°〕
の範囲にある場合、磁極位置信号ＳＧ１４の値Θは、それぞれ、
０＜Θ≦１０００
１０００＜Θ≦２０００
２０００＜Θ≦３０００
３０００＜Θ≦４０００
の範囲に収まる。
【００５８】
そこで、磁極位置信号ＳＧ１４の誤差を考慮して、値Θの設定範囲を、それぞれ、
−１００（３９００）＜Θ≦１１００
９００＜Θ≦２１００
１９００＜Θ≦３１００
２９００＜Θ≦４１００（１００）
とし、各領域ＡＲ１〜ＡＲ４が前記値Θの各設定範囲に収まるかどうかを判断し、値Θの各設定範囲に収まらないときに、Ｒ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したと判断する。
【００５９】
このように、各領域ＡＲ１〜ＡＲ４が値Θの各設定範囲に収まるかどうかを判断するようにしているので、ロータの磁極の任意の位置においてＲ／Ｄコンバータ１６ｂに異常が発生したかどうかを精度良く判断することができる。
本実施の形態においては、比較器５４、６４においてゼロクロスの比較が行われるようになっているが、各反転入力端子に各種の基準値を入力することによって、ロータの磁極の位置の範囲を細分化することができる。その場合、ロータの磁極の位置を精度良く推定することができる。
【００６０】
また、本実施の形態においては、分周器５２によって分周が行われた後のパルス信号ＳＧ１６、及び排他的論理和回路５３によって出力されたパルス信号ＳＧ１８をフリップフロップ５５に送り、該フリップフロップ５５によって第１の判定信号ＳＧ２１を発生させるとともに、分周器６２によって分周が行われた後のパルス信号ＳＧ２６、及び排他的論理和回路６３によって出力されたパルス信号ＳＧ２８をフリップフロップ６５に送り、該フリップフロップ６５によって第２の判定信号ＳＧ２２を発生させるようにしているが、各排他的論理和回路５３、６３の出力側に図示されないフィルタを配設することによって第１、第２の判定信号ＳＧ２１、ＳＧ２２を発生させることもできる。その場合、分周器５２、６２及びフリップフロップ５５、６５が不要になる。
【００６１】
また、本実施の形態においては、比較器５１及び排他的論理和回路５３によって第２のレゾルバ信号ＳＧ１３を、比較器６１及び排他的論理和回路６３によって第１のレゾルバ信号ＳＧ１２をそれぞれ復調するようになっていて、第１、第２のレゾルバ信号ＳＧ１２、ＳＧ１３は、いずれも復調される前にそれぞれ比較器６４、５４によってゼロクロスの比較が行われるが、第１、第２のレゾルバ信号ＳＧ１２、ＳＧ１３を図示されない復調器によって復調した後、比較器によってゼロクロスの比較を行うこともできる。
【００６２】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、磁極位置検出器の異常検出装置においては、励磁信号に対応させてレゾルバ信号を発生させる磁極位置センサと、前記レゾルバ信号をロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換する変換手段と、前記レゾルバ信号に従って生成された信号電圧と基準電圧とを比較して異常判断用信号を発生させる比較器と、前記異常判断用信号、及び前記変換手段による変換に伴って発生させられる指標信号に基づいて、前記変換手段に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
【００６４】
この場合、磁極位置センサによって励磁信号に対応させてレゾルバ信号が発生させられ、変換手段によって前記レゾルバ信号がロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換される。
また、比較器によって前記レゾルバ信号に従って生成された信号電圧と基準電圧とが比較されて異常判断用信号が発生させられ、異常判断手段によって、前記異常判断用信号、及び前記変換手段による変換に伴って発生させられる指標信号に基づいて、前記変換手段に異常が発生したかどうかが判断される。
【００６５】
したがって、異常判断用信号及び指標信号に基づいて、変換手段に異常が発生したかどうかを判断することができるので、ロータの磁極の位置を誤検出することがなくなる。
その結果、モータの駆動効率が低下して高速走行が不可能になったり、力行／回生の制御にばらつきが生じたり、１回の充電当たりの電動車両の走行距離が短くなったりするのを防止することができる。
【００６６】
本発明の他の磁極位置検出器の異常検出装置においては、ロータの磁極の位置を検出し、励磁信号に対応させて第１、第２のレゾルバ信号を発生させる磁極位置センサと、前記第１、第２のレゾルバ信号をロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換する変換手段と、前記第１、第２のレゾルバ信号と基準値とを比較することによって第１、第２の判定信号を発生させる信号処理手段と、前記第１、第２の判定信号の属する領域が、前記磁極位置信号の設定範囲に収まるかどうかを判断することによって、前記変換手段に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
【００６７】
この場合、第１、第２の判定信号の属する領域が複数形成され、前記異常判断手段は、各領域が磁極位置信号の設定範囲に収まるかどうかを判断する。したがって、ロータの磁極の任意の位置において前記変換手段に異常が発生したかどうかを精度良く判断することができる。
本発明の磁極位置検出器の異常検出方法においては、励磁信号に対応させてレゾルバ信号を発生させ、該レゾルバ信号をロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換し、前記レゾルバ信号に従って生成された信号電圧と基準電圧とを比較して異常判断用信号を発生させ、前記異常判断用信号、及び前記変換手段による変換に伴って発生させられる指標信号に基づいて、前記変換手段に異常が発生したかどうかを判断する。
【００６８】
この場合、磁極位置センサによって励磁信号に対応させてレゾルバ信号が発生させられ、変換手段によって前記レゾルバ信号がロータの磁極の位置を表す磁極位置信号に変換される。
また、比較器によって前記レゾルバ信号に従って生成された信号電圧と基準電圧とが比較されて異常判断用信号を発生させられる。そして、前記異常判断用信号、及び前記変換手段による変換に伴って発生させられる指標信号に基づいて、前記変換手段に異常が発生したかどうかが判断される。
【００６９】
したがって、異常判断用信号及び磁極位置信号に基づいて、変換手段に異常が発生したかどうかを判断することができるので、ロータの磁極の位置を誤検出することがなくなる。
その結果、モータの駆動効率が低下して高速走行が不可能になったり、力行／回生の制御にばらつきが生じたり、１回の充電当たりの電動車両の走行距離が短くなったりするのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における異常検出回路を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における磁極位置検出器の異常検出装置の回路図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における異常検出装置の動作を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態における異常検出装置の動作を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の第３の実施の形態における磁極位置検出器の異常検出装置の回路図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における異常検出回路を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態における異常検出装置の動作を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の第４の実施の形態における磁極位置検出器の異常検出装置の回路図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態における判定信号発生回路を示す第１の図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における判定信号発生回路を示す第２の図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態における第１、第２の判定信号の領域を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態における異常判断マップを示す図である。
【符号の説明】
１５    レゾルバ
１６    磁極位置検出器
１６ｂ    Ｒ／Ｄコンバータ
１７    モータコントローラ
２５、３４    レゾルバ信号処理部
３２、４２    Ｄフリップフロップ
３５    励磁信号処理部
ＡＲ１〜ＡＲ４    領域
ＭＳＢ    最上位ビット信号
ＮＭ    ノースマーカ
ＳＧ２、ＳＧ５    異常判断用信号
ＳＧ１１    励磁信号
ＳＧ１２    第１のレゾルバ信号
ＳＧ１３    第２のレゾルバ信号
ＳＧ１４    磁極位置信号
ＳＧ２１    第１の判定信号
ＳＧ２２    第２の判定信号
【図１】
0003666257.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003666257.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003666257.tif 000008
【図８】
0003666257.tif 000009
【図９】
0003666257.tif 000010
【図１０】
0003666257.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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