(57)【要約】【課題】  レゾルバ及びレゾルバデジタル変換器の故障を検出しマイクロコンピュータに通知する機能を提供することを目的とする。【解決手段】  レゾルバに入力する励磁信号に同期して、レゾルバからの信号をマイクロコンピュータに取り込む手段を付加し、該手段によりマイクロコンピュータに取り込むんだデータを処理して故障を検出する。【効果】  レゾルバデジタル変換器と比べて簡単な回路によりレゾルバからのあるいはレゾルバへの信号が断線したりする信号波形の異常に関する故障やその故障を検出しマイクロコンピュータに通知する機能の故障などを検出することができる。【選択図】図１
2005114442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レゾルバとレゾルバデジタル変換部と励磁信号生成部を有し、
該励磁信号生成部が生成した励磁信号を該レゾルバに入力し、
該レゾルバから出力されたレゾルバ信号を該レゾルバデジタル変換部に入力するレゾルバデジタル変換器であって
変換トリガ生成部とＡ／Ｄ変換器と演算手段を有し、
該変換トリガ生成部は該励磁信号から変換トリガを生成し、該変換トリガによりＡ／Ｄ変換器はレゾルバ信号をデジタル値に変換し、演算手段において該Ａ／Ｄ変換値により故障を検出することを特徴とするレゾルバデジタル変換器。
【請求項２】
請求項１記載のレゾルバデジタル変換器であって、
前記該変換トリガ生成部は入力されたレゾルバ信号と基準電圧とを比較して変換トリガを生成することを特徴とするレゾルバデジタル変換器。
【請求項３】
請求項１記載のレゾルバデジタル変換器であって、
前記該変換トリガ生成部は入力されたレゾルバ信号のゼロクロスを検出し、該ゼロクロスより所定の遅延時間後を変換トリガとすることを特徴とするレゾルバデジタル変換器。
【請求項４】
請求項１記載のレゾルバデジタル変換器であって、
前記該変換トリガ生成部は入力されたレゾルバ信号のピークを検出し、変換トリガとすることを特徴とするレゾルバデジタル変換器。
【請求項５】
請求項１記載のレゾルバデジタル変換器であって、
前記演算手段では前記Ａ／Ｄ変換値に基づき正弦及び余弦または正接の値を演算し、前記レゾルバデジタル変換部により得られた角度の推定値の正弦及び余弦または正接の値との差が所定の値を超える場合に故障と判定することを特徴とするレゾルバデジタル変換器。
【請求項６】
請求項１記載のレゾルバデジタル変換器であって、
前記レゾルバ及び善意レゾルバデジタル変換部を２重化して有することを特徴とするレゾルバデジタル変換器。
【請求項７】
請求項１記載のレゾルバデジタル変換器による角度の推定値に基づき、前記演算手段がモータに流す電流値を演算し、該電流値に基づきモータに電流を供給し、モータの出力軸が制御対象と共に前記レゾルバに接続されていることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
請求項７記載のモータ制御装置であって、前記制御対象が系であることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項９】
請求項７記載のモータ制御装置であって、前記制御対象がステアリングコラム及びステアリング機構（舵取り機構）であることを特徴とするステアバイワイヤ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレゾルバ／デジタル変換器にかかり、特に故障検出機能を有するレゾルバ／デジタル変換器または、レゾルバ／デジタル変換器の故障検出機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボ制御系では回転角を検出しフィードバック制御を実施するために回転角度センサが必要である。またブラシレスモータ制御においてはモータの回転角に応じてモータのコイルに電流を通電させる必要があるために、サーボ制御系に限らず回転角度センサが必要である。回転角度センサとして従来からレゾルバが、その単純な構成に起因する堅牢さ、耐環境性から広く用いられている。
【０００３】
また電動パワーステアリング，x-by-wire特にsteer-by-wire，fly-by-wireなどに適用するサーボ制御系では安全性，信頼性が要求されるために、故障検出機能が要求される。
【０００４】
また、レゾルバからの信号に基づき回転角に変換し、デジタルデータとしてマイクロコンピュータ等に入力するためのレゾルバ／デジタル変換器が開発されている。
【０００５】
また、特許文献１によればsin(θ)＾２＋cos(θ)＾２＝１というレゾルバの出力である三角関数の性質を利用して故障を検出している。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２８０８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術によれば、レゾルバからのあるいはレゾルバへの信号が断線すると、レゾルバからの信号が異常となりsin(θ)，cos(θ)の間の関係が成立しなくなるため
sin(θ)＾２＋cos(θ)＾２の値が１よりはずれるため故障として検出しマイクロコンピュータに通知することが可能となる。しかし本方式で検出できる故障はレゾルバからのあるいはレゾルバへの信号が断線したりする信号波形の異常に関する故障のみであり、θを求めるプロセスであるレゾルバデジタル変換機能自体の故障は検出の対象外である。
【０００８】
また、マイクロコンピュータに通知することができる故障は以下のとおりである。
【０００９】
（１）レゾルバからのあるいはレゾルバへの信号が断線したりする信号波形の異常に関        する故障
（２）故障（１）を検出しマイクロコンピュータに通知する機能の故障
（３）レゾルバからの信号に基づきθを求めるプロセスであるレゾルバデジタル変換機        能自体の故障
したがって、
（４）故障（３）を検出しマイクロコンピュータに通知する機能の故障
は検出されないことになりさらに考慮が必要である。
【００１０】
本発明は故障（１）〜（４）を検出しマイクロコンピュータに通知する機能を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を実現するために本発明では、レゾルバに入力する励磁信号に同期して、レゾルバからの信号をマイクロコンピュータに取り込む手段を付加し、該手段によりマイクロコンピュータに取り込んだデータを処理して故障を検出する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、レゾルバデジタル変換器と比べて簡単な回路により
（１）レゾルバからのあるいはレゾルバへの信号が断線したりする信号波形の異常に関        する故障
（２）故障（１）を検出しマイクロコンピュータに通知する機能の故障
（３）レゾルバからの信号に基づきθを求めるプロセスであるレゾルバデジタル変換機        能自体の故障
に加えて
（４）故障（３）を検出しマイクロコンピュータに通知する機能の故障
を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図に従って本発明の実施例について説明を加える。
【００１４】
図１は本発明の基本的な実施例である。
【００１５】
励磁信号生成部３で生成された励磁信号ｆ(ｔ)はレゾルバ５に入力される。励磁信号
ｆ(ｔ)は一般にＡ・sin(ωｔ)などの三角関数が用いられることが多い。ただしＡは振幅、ωは角速度で、周波数をｆとするとω＝２πｆで表される。レゾルバ５からはレゾルバ信号Ｙsin，Ｙcosが出力される。レゾルバ信号Ｙsin，Ｙcosはレゾルバの回転角をθとするとそれぞれ
Ｙsin＝ｋ・sin(θ)・ｆ(ｔ)
Ｙcos＝ｋ・cos(θ)・ｆ(ｔ)
ただしｋ：ゲイン
で表される。レゾルバデジタル変換部２ではレゾルバ信号Ｙsin，Ｙcosに基づき角度の推定値φが出力される。また誤り検出信号も角度の推定値φとともにレゾルバデジタル変換部２からマイクロコンピュータ１に入力される。なおレゾルバデジタル変換部２は様々な実施例が考えられるが、代表的なものとして文献１による方法が考えられる。なお、文献１によるものはレゾルバデジタル変換部２と励磁信号生成部３とが同一チップに内蔵されてる。
【００１６】
以上は従来技術によるレゾルバデジタル変換部と同一であるが、本発明による実施例ではさらに、変換トリガ生成部で励磁信号ｆ(ｔ)に基づいて変換トリガが生成され、該変換トリガによりＡ／Ｄ変換器１１によりレゾルバ信号Ｙsin，Ｙcosがデジタル信号に変換され、誤り検出機能１２により故障による誤りを検出する。
【００１７】
変換トリガ生成部４は様々な実施例が考えられる。例えば図２は電圧比較器４１で励磁信号ｆ(ｔ) を基準電圧（Ｖref）４２と比較する変換トリガ生成部４の実施例である。本実施例によれば励磁信号ｆ(ｔ)がにレゾルバ信号Ｙsin，ＹcosがＡ／Ｄ変換されるため、ｆ(ｔ)＝Ｖrefとすると変換時点でのレゾルバ信号Ｙsin，Ｙcosはそれぞれ
Ｙsin＝ｋ・sin(θ)・ＶrefＶrefとなった時刻
Ｙcos＝ｋ・cos(θ)・Ｖref
となる。したがって、sin(θ)，cos(θ)は次式により求められる。
【００１８】
sin(θ)＝Ｙsin／［ＳＱＲＴ(Ｙsin＾２＋Ｙcos＾２)・Ｖref］
cos(θ)＝Ｙcos／［ＳＱＲＴ(Ｙsin＾２＋Ｙcos＾２)・Ｖref］
以上のようにしていられたsin(θ)，cos(θ)と角度の推定値φに基づくsin(φ)，
cos(φ)との差が許容範囲内であれば正常とみなし、許容範囲外であれば故障と判定できる。
【００１９】
また次式tan(θ)を求め、角度の推定値φに基づくtan(φ)との差が許容範囲内であれば正常とみなし、許容範囲外であれば故障と判定できる。
【００２０】
tan(θ)＝sin(θ)／cos(θ)
図３は電圧比較器４１で励磁信号ｆ(ｔ)を０Ｖと比較しゼロクロス点を検出し、tdelay遅らせる遅延回路４３で遅延させる実施例である。励磁信号をｆ(t)＝Ａ・sin(ωtdelay)とすると変換時点でのレゾルバ信号Ｙsin，Ｙcosはそれぞれ
Ｙsin＝ｋ・sin(θ)・Ａ・sin（ωtdelay）
Ｙcos＝ｋ・cos(θ)・Ａ・sin（ωtdelay）
となり、図２の実施例と同様にsin(θ)，cos(θ)，tan(θ)が求められ、角度の推定値φに基づくsin(φ)，cos(φ)，tan(φ) との差が許容範囲内であれば正常とみなし、許容範囲外であれば故障と判定できる。なおレゾルバ信号Ｙsin，Ｙcosを最も大きくしてＳ／Ｎ比を向上させる見地からωtdelay＝π／２即ちtdelay＝π／２ωとするのが好ましい。なお、本実施例ではtdelay遅らせる遅延回路４３をマイクロプロセッサ内のタイマで実現することも可能であり、外付け部品を大幅に削減することができる。
【００２１】
図４は変換トリガ生成部４をピーク検出回路４４とした実施例である。ピーク検出回路４４の実現手段としては、励磁信号ｆ(ｔ)を微分してセロとなる時刻を求める方法、順次ピークを更新しながらホールドしてゆき、現在値がピークホールド値以下となった時刻をピークの時刻とする方法などが上げられる。
【００２２】
本実施例によれば変換時点でのレゾルバ信号Ｙsin，Ｙcosはそれぞれ
Ｙsin＝ｋ・sin(θ)・Ａ
Ｙcos＝ｋ・cos(θ)・Ａ
となり、図２，図３の実施例と同様にsin(θ)，cos(θ)，tan(θ) が求められ、角度の推定値φに基づくsin(φ)，cos(φ)，tan(φ) との差が許容範囲内であれば正常とみなし、許容範囲外であれば故障と判定できる。
【００２３】
図５は図２〜図４の各実施例によるレゾルバ信号Ｙsin，Ｙcosの変換タイミングを示した図である。横軸は時刻、縦軸はレゾルバ信号Ｙsin，Ｙcos、励磁信号ｆ(ｔ)の振幅である。図２の実施例によれば、励磁信号ｆ(ｔ)がＶref となった時刻、即ち点Ａでレゾルバ信号Ｙsin，Ｙcosが変換される。図３の実施例では励磁信号ｆ(ｔ)のゼロクロス点から
tdelay経った時刻即ちＢ点で変換される。tdelay＝π／（４ω）とすると信号のピークで変換されるためＳ／Ｎ比を向上させる見地から最適である。図４の実施例によれば、励磁信号ｆ(ｔ)がピークとなった時刻にＹsin，Ｙcosが変換される。
【００２４】
以上述べた実施例によれば図６に示すように、
（１）レゾルバからのあるいはレゾルバへの信号が断線したりする信号波形の異常に関        する故障
はレゾルバデジタル変換部２に備えられた故障検出機能に加えて本発明の提供する誤り検出機能１２により検出できる。また、故障（１）を検出しマイクロコンピュータに通知する機能はレゾルバデジタル変換部２ならびに検出機能１２に冗長に備わっているため、
（２）故障（１）を検出しマイクロコンピュータに通知する機能の故障
も、一方が故障しても他方の機能により検出することができる。
【００２５】
（３）レゾルバからの信号に基づきθを求めるプロセスであるレゾルバデジタル変換機能自体の故障
はレゾルバデジタル変換部２に備えられた故障検出機能に加えて本発明の提供する誤り検出機能１２により検出できる。また、故障（３）を検出しマイクロコンピュータに通知する機能はレゾルバデジタル変換部２ならびに検出機能１２に冗長に備わっているため、
（４）故障（３）を検出しマイクロコンピュータに通知する機能の故障
も、一方が故障しても他方の機能により検出することができる。
【００２６】
以上のべた実施例によればレゾルバ及びレゾルバデジタル変換器の故障を検出でき、電動パワーステアリングなどの用途には故障が検出された場合には電動アシストを停止する処置をとることによりフェールセーフな動作を確保することができる。またx-by-wire 特にsteer-by-wire，fly-by-wireではシステムの動作停止が許されないため故障が発生しても操作を継続できるフォールトトレランスが要求される。そこで図７のようにレゾルバ５−１，５−２及びレゾルバデジタル変換部２−１，２−２を２重化し、誤り検出機能１２と組み合わせれば実質的に３重化システムとなりフォールトトレランスが実現できる。２重化したレゾルバ５−１，５−２及びレゾルバデジタル変換部２−１，２−２のうち一方に故障が発生した場合には、レゾルバデジタル変換部２−１，２−２に備えられている故障検出機能に加えて、誤り検出機能１２により検出でき、故障した部位が特定できる。続いて２重化したレゾルバ５−１，５−２及びレゾルバデジタル変換部２−１，２−２のうち故障が発生していない側を用いて動作を継続することができる。またマイクロコンピュータ１も多重化すればさらに望ましい。
【００２７】
図８は本発明が提供するモータ制御系の実施例である。マイクロコンピュータ１はレゾルバデジタル変換部２からの角度の推定値φに基づきモータへの駆動指令をＰＷＭ信号を生成するタイマ６に出力する。タイマ６ではマイクロコンピュータ１からの指令に基づき、所定のデューティサイクルのＰＷＭ信号を生成し、その波形に従ってモータドライバ７によりモータ８をドライブする。モータ８の出力軸は制御対象９に接続され制御対象９を動かすとともにレゾルバ５に接続され回転角度が計測され、マイクロコンピュータ１に入力される。
【００２８】
なお電動パワーステアリング制御装置では、制御対象９がステアリング系全体となる。またステアバイワイヤ制御装置では制御対象９がステアリングコラム及びステアリング機構（舵取り機構）となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】基本的実施例。
【図２】変換トリガ生成部が電圧比較器である実施例。
【図３】変換トリガ生成部がゼロクロス検出器と遅延回路である実施例。
【図４】変換トリガ生成部がピーク検出回路である実施例。
【図５】変換トリガ生成部の動作の実施例。
【図６】本発明により検出可能な故障。
【図７】レゾルバ及びレゾルバデジタル変換器を２重化したフォールトトレラントなゾルバ及びレゾルバデジタル変換器の実施例。
【図８】本発明を用いたモータ制御系の実施例。
【符号の説明】
【００３０】
１…マイクロコンピュータ、２…レゾルバデジタル変換部、３…励磁信号生成部、４…変換トリガ生成部、５…レゾルバ、１１…Ａ／Ｄ変換器、１２…誤り検出機能。
【図１】
2005114442.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005114442.tif 000007
【図６】
2005114442.tif 000008
【図７】
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【図８】
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