(57)【要約】【課題】１入力２出力タイプのレゾルバを用いた回転角検出システムの異常検出不可領域を狭くして異常検出率を向上させる。【解決手段】回転角検出システムの出荷前の検査時に、回転角検出システム毎に、レゾルバ１１の２つの出力信号（ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号）の２乗和を正常時の診断指標として算出し、その正常時の診断指標を基準にして異常判定閾値を算出してＥＥＰＲＯＭ１９等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶する。これにより、そのシステムの回路誤差に応じて正常時の診断指標が変化するのに対応して異常判定閾値を変化させて、異常判定閾値を適正値に設定する。この後、レゾルバ１１の２つの出力信号の２乗和を診断指標として算出し、その診断指標を異常判定閾値と比較して、回転角検出システムの断線（例えば、励磁信号線の断線、ＳＩＮ信号線の断線、ＣＯＳ信号線の断線等）の有無を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１入力２出力タイプのレゾルバの２つの出力信号に基づいて回転角を検出する回転角検出システムに適用され、前記レゾルバの２つの出力信号の２乗和を診断指標とし、その診断指標を異常判定閾値と比較して断線の有無を判定する回転角検出システムの異常診断装置において、
前記回転角検出システム毎に又は前記回転角検出システムの製造ロット毎に該システムの回路誤差を考慮して前記異常判定閾値を設定する異常判定閾値設定手段を備えていることを特徴とする回転角検出システムの異常診断装置。
【請求項２】
前記異常判定閾値設定手段は、前記回転角検出システムの正常時の診断指標を算出し、その正常時の診断指標に基づいて前記異常判定閾値を算出することを特徴とする請求項１に記載の回転角検出システムの異常診断装置。
【請求項３】
前記異常判定閾値設定手段は、前記回転角検出システムの出荷前の検査時に前記異常判定閾値を算出して不揮発性メモリに記憶することを特徴とする請求項２に記載の回転角検出システムの異常診断装置。
【請求項４】
前記異常判定閾値設定手段は、所定の更新条件が成立する毎に前記異常判定閾値を算出して更新することを特徴とする請求項２又は３に記載の回転角検出システムの異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１入力２出力タイプのレゾルバの２つの出力信号の２乗和を診断指標として断線の有無を判定する回転角検出システムの異常診断装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
一般に、１入力２出力タイプ（一相励磁二相出力タイプ）のレゾルバを用いた回転角検出システムは、励磁回路から出力した励磁信号（正弦波電圧信号）をレゾルバに入力して、この励磁信号をロータの回転角θに応じてｓｉｎθで変調したＳＩＮ信号とｃｏｓθで変調したＣＯＳ信号をレゾルバから出力し、これらの２つの出力信号（ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号）をＲ／Ｄコンバータ（レゾルバデジタルコンバータ）に入力して回転角θを検出するようにしている。
【０００３】
このようなレゾルバを用いた回転角検出システムの異常診断技術としては、例えば、特許文献１（特許第３１３６９３７号公報）に記載されているように、正常時にはレゾルバの２つの出力信号（ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号）の２乗和が一定値になることに着目して、レゾルバの２つの出力信号の２乗和が所定の範囲内にない場合に、断線出力信号を発生させてレゾルバの断線を検出するようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１３６９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本出願人は、レゾルバを用いた回転角検出システムにおいて、レゾルバの２つの出力信号の２乗和を診断指標とし、その診断指標を所定の異常判定閾値と比較して断線（例えばレゾルバの入力信号線や出力信号線の断線）の有無を判定する異常診断技術を研究しているが、その研究過程で次のような新たな課題が判明した。
【０００６】
図２に示すように、回路誤差（抵抗やコンデンサのばらつき、サンプリングタイミングのずれ等）が全く無い理想的なシステムであれば、正常時の診断指標（レゾルバの２つの出力信号の２乗和）が一定値になるはずであるが、図３に示すように、現実のシステムでは、設計上の許容範囲内の回路誤差が存在するため、回路誤差の影響を受けて正常時でも診断指標が回転角θに応じて変動する。
【０００７】
このような事情を考慮して、図４に示すように、量産においては、それぞれの回転角検出システムに対して一律に、回路誤差が最悪値の場合における正常時の診断指標を基準にして異常判定閾値を設定すれば、回転角検出システムが正常であるにも拘らず異常有り（断線有り）と誤判定することを回避できる。
【０００８】
しかし、図４に示すように、回路誤差が最悪値の場合における正常時の診断指標を基準にして異常判定閾値を設定すると、異常判定閾値に対して異常時の診断指標が正常時の診断指標と同じ側になる領域が広くなって、異常検出不可領域（回転角検出システムが異常であるにも拘らず異常無しと誤判定する領域）が広くなるという欠点がある。
【０００９】
また、ロータの回転速度によって診断指標の変動周期が変化するが、ロータの回転速度が一定値になって診断指標の変動周期が診断指標のサンプリング周期（診断指標の演算周期）と一致する状態が継続した場合に、異常検出不可領域が広いと、その分、異常検出不可領域内に診断指標のサンプリングタイミングが入る可能性が高くなり、毎回、異常検出不可領域で診断指標をサンプリングする状態が継続して異常検出率が低下する可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、異常検出不可領域を狭くして異常検出率を向上させることができる回転角検出システムの異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、１入力２出力タイプのレゾルバの２つの出力信号に基づいて回転角を検出する回転角検出システムに適用され、レゾルバの２つの出力信号の２乗和を診断指標とし、その診断指標を異常判定閾値と比較して断線の有無を判定する回転角検出システムの異常診断装置において、回転角検出システム毎に又は回転角検出システムの製造ロット毎に該システムの回路誤差を考慮して異常判定閾値を設定する異常判定閾値設定手段を備えた構成としたものである。
【００１２】
この構成では、回転角検出システム毎に又は回転角検出システムの製造ロット毎に該システムの回路誤差を考慮して異常判定閾値を設定することで、そのシステムの回路誤差に応じて正常時の診断指標が変化するのに対応して異常判定閾値を変化させて、異常判定閾値を適正値に設定することができる。これにより、回路誤差が最悪値の場合における正常時の診断指標を基準にして異常判定閾値を設定するシステムに比べて、異常検出不可領域（回転角検出システムが異常であるにも拘らず異常無しと誤判定する領域）を狭くすることができ、異常検出率を向上させることができる。
【００１３】
本発明は、システムの回路誤差（抵抗やコンデンサのばらつき、サンプリングタイミングのずれ等）を実際に計測して、その計測結果に基づいて異常判定閾値を算出するようにしても良いが、請求項２のように、回転角検出システムの正常時の診断指標（レゾルバの２つの出力信号の２乗和）を算出し、その正常時の診断指標に基づいて異常判定閾値を算出するようにしても良い。このようにすれば、システムの回路誤差を実際に計測しなくても、そのシステムの回路誤差に応じて正常時の診断指標が変化するのに対応して異常判定閾値を変化させて、異常判定閾値をそのシステムの正常時の診断指標に対応した適正値に設定することができる。
【００１４】
この場合、請求項３のように、回転角検出システムの出荷前の検査時に異常判定閾値を算出して不揮発性メモリに記憶するようにしても良い。このようにすれば、回転角検出システムの出荷前に予め適正な異常判定閾値を設定しておくことができる。
【００１５】
また、請求項４のように、所定の更新条件が成立する毎に異常判定閾値を算出して更新するようにしても良い。このようにすれば、温度変化や経時劣化等による回路誤差の変化によって正常時の診断指標が変化するのに対応して異常判定閾値を更新することができ、異常判定閾値を常に適正値に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の一実施例におけ回転角検出システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は理想的なシステムにおける正常時の診断指標を説明する図である。
【図３】図３は現実のシステムにおける正常時の診断指標を説明する図である。
【図４】図４は回路誤差が最悪値の場合における正常時の診断指標を基準にして異常判定閾値を設定した場合の不具合を説明する図である。
【図５】図５は本実施例の異常判定閾値の設定方法を説明する図である。
【図６】図６は異常判定閾値設定ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図７】図７は異常診断ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を交流モータを駆動源とする電気自動車又はハイブリッド車に適用して具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて回転角検出システムの概略構成を説明する。
車両の動力源として用いられる交流モータ（図示せず）には、ロータの回転角（回転位置）を検出するためのレゾルバ１１が搭載されている。このレゾルバ１１は、１入力２出力タイプ（一相励磁二相出力タイプ）のものが用いられ、モータ制御用の電子制御回路（以下「モータコントローラ」と表記する）１２に接続されている。モータコントローラ１２は、励磁回路１３から出力した励磁信号（正弦波電圧信号）をレゾルバ１１に入力し、レゾルバ１１は、励磁信号をロータの回転角θに応じてｓｉｎθで変調したＳＩＮ信号とｃｏｓθで変調したＣＯＳ信号を出力する。モータコントローラ１２は、レゾルバ１１の２つの出力信号（ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号）を、それぞれ差動増幅回路１４，１５で増幅してＲ／Ｄコンバータ１６（レゾルバデジタルコンバータ）に入力し、このＲ／Ｄコンバータ１６で、レゾルバ１１の２つの出力信号（増幅後のＳＩＮ信号とＣＯＳ信号）を回転角θ（デジタル信号）に変換してマイコン１７（マイクロコンピュータ）に入力することで、ロータの回転角θを検出する。
【００１８】
また、モータコントローラ１２は、回転角検出システムの異常診断を行うために、レゾルバ１１の２つの出力信号（増幅後のＳＩＮ信号とＣＯＳ信号）を、それぞれＡ／Ｄ変換部１８を介してマイコン１７に入力する。
【００１９】
モータコントローラ１２は、後述する図７の異常診断ルーチンを実行することで、レゾルバ１１の２つの出力信号（増幅後のＳＩＮ信号とＣＯＳ信号）の２乗和を診断指標として算出し、その診断指標を異常判定閾値と比較して、回転角検出システムの断線（例えば、励磁信号線の断線、ＳＩＮ信号線の断線、ＣＯＳ信号線の断線等）の有無を判定する。
【００２０】
図２に示すように、回路誤差（抵抗やコンデンサのばらつき、サンプリングタイミングのずれ等）が全く無い理想的なシステムであれば、正常時の診断指標（レゾルバ１１の２つの出力信号の２乗和）が一定値になるはずであるが、図３に示すように、現実のシステムでは、設計上の許容範囲内の回路誤差が存在するため、回路誤差の影響を受けて正常時でも診断指標が回転角θに応じて変動する。
【００２１】
このような事情を考慮して、図４に示すように、量産においては、それぞれの回転角検出システムに対して一律に、回路誤差が最悪値の場合における正常時の診断指標を基準にして異常判定閾値を設定すれば、回転角検出システムが正常であるにも拘らず異常有り（断線有り）と誤判定することを回避できる。
【００２２】
しかし、図４に示すように、回路誤差が最悪値の場合における正常時の診断指標を基準にして異常判定閾値を設定すると、異常判定閾値に対して異常時の診断指標が正常時の診断指標と同じ側になる領域が広くなって、異常検出不可領域（回転角検出システムが異常であるにも拘らず異常無しと誤判定する領域）が広くなるという欠点がある。
【００２３】
また、ロータの回転速度によって診断指標の変動周期が変化するが、ロータの回転速度が一定値になって診断指標の変動周期が診断指標のサンプリング周期（診断指標の演算周期）と一致する状態が継続した場合に、異常検出不可領域が広いと、その分、異常検出不可領域内に診断指標のサンプリングタイミングが入る可能性が高くなり、毎回、異常検出不可領域で診断指標をサンプリングする状態が継続して異常検出率が低下する可能性がある。
【００２４】
この対策として、本実施例では、モータコントローラ１２により後述する図６の異常判定閾値設定ルーチンを実行することで、回転角検出システム毎に該システムの回路誤差を考慮して異常判定閾値を設定する。これにより、そのシステムの回路誤差に応じて正常時の診断指標が変化するのに対応して異常判定閾値を変化させて、異常判定閾値を適正値に設定する。
【００２５】
具体的には、図５に示すように、回転角検出システムの出荷前の検査時に、回転角検出システム毎に、レゾルバ１１の２つの出力信号（増幅後のＳＩＮ信号とＣＯＳ信号）の２乗和を正常時の診断指標として算出し、その正常時の診断指標を基準にして異常判定閾値を算出してＥＥＰＲＯＭ１９等の書き換え可能な不揮発性メモリ（モータコントローラ１２の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶する。
以下、モータコントローラ１２が実行する図６及び図７の異常診断用の各ルーチンの処理内容を説明する。
【００２６】
［異常判定閾値設定ルーチン］
図６に示す異常判定閾値設定ルーチンは、回転角検出システムの出荷前の検査時に実行され、特許請求の範囲でいう異常判定閾値設定手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、交流モータを回転させて、所定周期でレゾルバ１１の２つの出力信号（増幅後のＳＩＮ信号とＣＯＳ信号）の２乗和を正常時の診断指標として算出する処理を繰り返して、正常時の診断指標の波形を計測して、診断指標の正常範囲を計測する。
【００２７】
この後、ステップ１０２に進み、診断指標の正常範囲の下限値（正常時の診断指標の波形のボトム値）から所定値αを差し引いて異常判定閾値を求め、この異常判定閾値をＥＥＰＲＯＭ１９等の不揮発性メモリに記憶する。ここで、所定値αは、例えば、温度変化や経時劣化等による診断指標の変動分に相当する値に設定されている。
【００２８】
［異常診断ルーチン］
図７に示す異常診断ルーチンは、モータコントローラ１２の電源オン中に所定周期（例えば２ｍｓｅｃ周期）で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、レゾルバ１１の２つの出力信号（増幅後のＳＩＮ信号とＣＯＳ信号）の２乗和を診断指標として算出する。
【００２９】
この後、ステップ２０２に進み、診断指標が異常判定閾値（ＥＥＰＲＯＭ１９等の不揮発性メモリに記憶されている異常判定閾値）よりも小さいか否かを判定する。このステップ２０２で、診断指標が異常判定閾値以上であると判定された場合には、ステップ２０３に進み、回転角検出システムの異常無し（断線無し）と判定して、正常フラグをオンにセットした後、本ルーチンを終了する。
【００３０】
これに対して、上記ステップ２０２で、診断指標が異常判定閾値よりも小さいと判定された場合には、ステップ２０４に進み、診断指標が異常判定閾値よりも小さい状態が所定回数（例えば１０回）連続したか否かを判定する。このステップ２０４で、診断指標が異常判定閾値よりも小さい状態が所定回数連続していないと判定された場合には、異常フラグをオフに維持したまま、本ルーチンを終了する。
【００３１】
その後、上記ステップ２０４で、診断指標が異常判定閾値よりも小さい状態が所定回数連続したと判定された場合には、ステップ２０５に進み、回転角検出システムの異常有り（断線有り）と判定して、異常フラグをオンにセットし、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯又は点滅したり、或は、運転席のインストルメントパネルの警告表示部（図示せず）に警告表示して、運転者に警告すると共に、その異常情報（異常コード等）をバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶して、本ルーチンを終了する。
【００３２】
尚、図７のルーチンでは、診断指標が異常判定閾値よりも小さい状態が所定回数連続した場合に、回転角検出システムの異常有り（断線有り）と判定するようにしたが、異常判定方法は、これに限定されず、適宜変更しても良く、例えば、診断指標が異常判定閾値よりも小さい状態が所定期間内に所定回数以上になった場合に、回転角検出システムの異常有り（断線有り）と判定するようにしても良い。
【００３３】
以上説明した本実施例では、回転角検出システム毎に、システムの正常時の診断指標（レゾルバ１１の２つの出力信号の２乗和）を算出し、その正常時の診断指標を基準にして異常判定閾値を算出するようにしたので、システムの回路誤差を実際に計測しなくても、そのシステムの回路誤差に応じて正常時の診断指標が変化するのに対応して異常判定閾値を変化させて、異常判定閾値をそのシステムの正常時の診断指標に対応した適正値に設定することができる。これにより、回路誤差が最悪値の場合における正常時の診断指標を基準にして異常判定閾値を設定するシステムに比べて、異常検出不可領域（回転角検出システムが異常であるにも拘らず異常無しと誤判定する領域）を狭くすることができ、異常検出率を向上させることができる。
【００３４】
また、本実施例では、回転角検出システムの出荷前の検査時に異常判定閾値を算出してＥＥＰＲＯＭ１９等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶するようにしたので、回転角検出システムの出荷前に予め適正な異常判定閾値を設定しておくことができる。
【００３５】
尚、上記実施例では、回転角検出システム毎に、システムの正常時の診断指標を算出し、その正常時の診断指標を基準にして異常判定閾値を算出するようにしたが、これに限定されず、例えば、回転角検出システムの製造ロット毎に、システムの正常時の診断指標を算出し、その正常時の診断指標を基準にして異常判定閾値を算出するようにしても良い。
【００３６】
或は、回転角検出システム毎に又は回転角検出システムの製造ロット毎に、システムの回路誤差（抵抗やコンデンサのばらつき、サンプリングタイミングのずれ等）を実際に計測して、その計測結果に基づいて異常判定閾値を算出するようにしても良い。
【００３７】
また、上記実施例では、回転角検出システムの出荷前の検査時に異常判定閾値を算出してＥＥＰＲＯＭ１９等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶するようにしたが、更に、所定の更新条件が成立する毎（例えば、回転角検出システムの異常無しと判定される毎、所定時間が経過する毎、所定距離を走行する毎等）に、異常判定閾値を算出して更新するようにしても良い。このようにすれば、温度変化や経時劣化等による回路誤差の変化によって正常時の診断指標が変化するのに対応して異常判定閾値を更新することができ、異常判定閾値を常に適正値に維持することができる。
【００３８】
また、上記実施例では、電気自動車又はハイブリッド車に搭載される交流モータの回転角検出システムに本発明を適用したが、これに限定されず、１入力２出力タイプのレゾルバを用いた回転角検出システムであれば、本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１１…レゾルバ、１２…モータコントローラ（異常判定閾値設定手段）、１３…励磁回路、１４，１５…差動増幅回路、１６…Ｒ／Ｄコンバータ、１７…マイコン、１９…ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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