(57)【要約】【課題】  レゾルバから制御装置本体への信号線が断線もしくは短絡してもモータの制御を継続して行う。【解決手段】  制御装置本体２０のクロック出力部２４は、三角波に同期してクロック信号Ｓ１を出力する。同期励磁信号形成回路６は、クロック信号Ｓ１を低域濾波して励磁基準信号Ｓ２をレゾルバ２へ出力する。データ形成部２５は、レゾルバ２からの余弦信号Ｓ３と正弦信号Ｓ４から余弦波振幅信号Ｌｃと正弦波振幅信号Ｌｓを生成する。第１の回転角検出手段２９は、余弦波振幅信号Ｌｃを用いて第１の回転角θ１を算出する。第２の回転角検出手段３０は、正弦波振幅信号Ｌｓを用いて第２の回転角θ２を算出する。第３の回転角検出手段３１は、余弦波振幅信号Ｌｃおよび正弦波振幅信号Ｌｓを用いて第３の回転角θ３を算出する。それぞれの回転角から異常を検出し正常な回転角θを選択する。【選択図】  図１
2009183034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに取り付けられるレゾルバへ、励磁基準信号を出力する基準信号形成手段と、
前記レゾルバから供給される余弦信号および正弦信号に基づき、余弦波振幅信号および正弦波振幅信号を出力する余弦波振幅検出手段および正弦波振幅検出手段と、
前記余弦波振幅信号を用いて前記モータの第１の回転角を検出する第１の回転角検出手段と、
前記正弦波振幅信号を用いて前記モータの第２の回転角を検出する第２の回転角検出手段と、
前記第１の回転角検出手段と前記第２の回転角検出手段の出力から前記モータの回転の異常を検出する異常検出手段と、
前記第１の回転角検出手段と前記第２の回転角検出手段の回転角の出力のうち前記モータの制御に用いるべき回転角を選択する回転角選択手段と、
前記回転角選択手段により選択された回転角に基づき、前記モータを制御する手段と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記第１の回転角検出手段は、前記余弦波振幅信号を遅延した信号と、前記余弦波振幅信号をヒルベルト変換器に通すことにより位相を９０度進められた信号とを用いて前記第１の回転角を検出し、
前記第２の回転角検出手段は、前記正弦波振幅信号を遅延した信号と、前記正弦波振幅信号をヒルベルト変換器に通すことにより位相を９０度進められた信号とを用いて前記第２の回転角を検出することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
さらに、余弦波振幅信号及び正弦波振幅信号の両方を用いて前記モータの第３の回転角を検出する第３の回転角検出手段を備え、
前記異常検出手段は、前記第１の回転角検出手段、前記第２の回転角検出手段および前記第３の回転角検出手段の検出結果から前記モータの回転の異常を検出し、
前記回転角選択手段は、前記第１の回転角検出手段、前記第２の回転角検出手段および前記第３の回転角検出手段の検出結果からモータ制御に用いるべき回転角を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
モータと、
前記モータに取り付けられるレゾルバと、
励磁基準信号を出力して、前記レゾルバに供給する基準信号形成手段と、
前記レゾルバから供給される余弦信号および正弦信号に基づき、余弦波振幅信号および正弦波振幅信号を出力する余弦波振幅検出手段および正弦波振幅検出手段と、
前記余弦波振幅信号を用いて前記モータの第１の回転角を検出する第１の回転角検出手段と、
前記正弦波振幅信号を用いて前記モータの第２の回転角を検出する第２の回転角検出手段と、
前記第１の回転角検出手段と前記第２の回転角検出手段の出力から前記モータの回転の異常を検出する異常検出手段と、
前記第１の回転角検出手段と前記第２の回転角検出手段の回転角の出力のうちモータ制御に用いるべき回転角を選択する回転位置選択手段と、
前記回転角選択手段により選択された回転角に基づき、前記モータを制御する手段と、
を備えていることを特徴とするモータ制御システム。
【請求項５】
前記第１の回転角検出手段は、前記余弦波振幅信号を遅延した信号と、前記余弦波振幅信号をヒルベルト変換器に通すことにより位相を９０度進められた信号とを用いて前記第１の回転角を検出し、
前記第２の回転角検出手段は、前記正弦波振幅信号を遅延した信号と、前記正弦波振幅信号をヒルベルト変換器に通すことにより位相を９０度進められた信号とを用いて前記第２の回転角を検出することを特徴とする請求項４に記載のモータ制御システム。
【請求項６】
さらに、余弦波振幅信号及び正弦波振幅信号の両方を用いて前記モータの第３の回転角を検出する第３の回転角検出手段を備え、
前記異常検出手段は、前記第１の回転角検出手段、前記第２の回転角検出手段および前記第３の回転角検出手段の検出結果から前記モータの回転の異常を検出し、
前記回転角選択手段は、前記第１の回転角検出手段、前記第２の回転角検出手段および前記第３の回転角検出手段からモータ制御に用いるべき回転角を選択することを特徴とする請求項４記載のモータ制御システム。
【請求項７】
レゾルバから出力される余弦信号及び正弦信号に基づいてモータの回転角を検出し、前記モータの巻線に流れる電流をＰＷＭ制御するモータの制御方法において、
前記回転角の検出ステップは、
ＰＷＭ搬送波周期に同期する励磁基準信号を前記レゾルバに供給し、前記レゾルバから出力される余弦信号および正弦信号を前記ＰＷＭ搬送波周期に同期してＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換ステップと、
前記Ａ／Ｄ変換された信号に基づき、余弦波振幅信号および正弦波振幅信号を出力する余弦波振幅検出ステップおよび正弦波振幅検出ステップと、
前記余弦波振幅信号を用いて前記モータの第１の回転角を検出する第１の回転角検出ステップと、
前記正弦波振幅信号を用いて前記モータの第２の回転角を検出する第２の回転角検出ステップと、
前記余弦波振幅信号および前記正弦波振幅信号を用いて前記モータの第３の回転角を検出する第３の回転角検出ステップと、
前記第１の回転角、前記第２の回転角および前記第３の回転角から前記モータの回転の異常を検出する異常検出ステップと、
前記異常検出ステップの結果から、前記第１の回転角、前記第２の回転角および前記第３の回転角のうちモータ制御に用いるべき回転角を選択する回転位置選択ステップと、
前記回転角選択ステップにより選択された回転角に基づき、前記モータを制御するステップと、
を備えていることを特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転角を検出して、モータの巻線に通電する電流をPWM変調して制御するモータ制御装置、モータ制御システムおよびモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両における駆動モータやモータ発電機等に用いられるモータを通電制御する場合、通電相を最適化するためにモータの回転角を検出する必要がある。回転角を検出する手段としてホールICを使用するのが一般的であるが、１回転中のトルク変動を極力抑制したい場合やモータの停止位置を制御する場合などには、レゾルバが使用される。
【０００３】
回転角を検出する手段としてレゾルバを使用する際、レゾルバの出力信号から回転角を得るには変換手段が必要となるが、この手段としては、専用のレゾルバ／デジタル変換ICがよく知られている。これに対して、コスト低減を目的に専用の変換ICを使用しない制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この変換ICを使用しない制御方法を用いた場合のモータ制御システムの構成図を図７に示す。
【０００４】
モータ１にはレゾルバ２が配設されており、モータ１を駆動制御する制御装置本体２０は、マイクロコンピュータ（マイコン）２１、ドライブ回路３、インバータ主回路４、電流検出回路５、同期励磁信号形成回路６、増幅器７および差動増幅器８から構成されている。電流検出回路５はモータ１の巻線に流れる電流を検出し、その検出信号は、マイコン２１のＡ／Ｄ変換器２２ａによりＡ／Ｄ変換される。
【０００５】
マイコン２１のクロック出力部２４は、ＰＷＭ変調における搬送波周期に同期したクロック信号Ｓ１を出力し、同期励磁信号形成回路６は、そのクロック信号Ｓ１を基に正弦波状の励磁基準信号Ｓ２を形成する。増幅器７は、励磁基準信号Ｓ２を増幅して、レゾルバ２に印加する。
【０００６】
レゾルバ２は、余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４を出力する。出力された余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４は、差動増幅器８で増幅された後、搬送波周期に同期してマイコン２１のＡ／Ｄ変換器２２ｂによりＡ／Ｄ変換されて、データ形成器２５に最新のデジタルデータとして送られるとともに、前回のデジタルデータとして記憶装置２６に蓄えられる。振幅検出器６１は、上記最新のデータおよび前回のデータの差により余弦振幅信号Ｌｃ、正弦振幅信号Ｌｓを演算する。回転角演算器６２は、これらの振幅に基づき、関数ａｒｃｔａｎを用いてモータ１の回転角θを演算する。このモータ１の回転角θと電流検出回路５の検出信号に基づき、制御回路６３が動作し、ＰＷＭ回路２３を通じてドライブ回路３が駆動される。このモータ１の回転角θと電流検出回路５の検出信号に基づき制御回路６３が動作し、ＰＷＭ回路２３を通じてドライブ回路３が駆動される。
【０００７】
このような回転角検出手段は、専用のレゾルバ／デジタル変換ＩＣを使用しない点で低コストである。さらに、離散的に入力されるデータの差に応じた演算を行っているため、レゾルバ２の出力信号Ｓ３、Ｓ４の温度ドリフト、差動増幅器８やＡ／Ｄ変換器２２ｂの温度ドリフトの影響を受けない点で優れている。
【特許文献１】特開２００５−２１０８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した構成のモータ制御装置は、データの差に応じた演算を行っているためレゾルバ出力の温度ドリフトや、差動増幅器やA／D変換器のドリフトの影響を受けず、精度の高い位置情報を得ることができるが、レゾルバ２から制御装置本体２０への信号線のいずれかが断線や短絡等した場合には回転角を検出することができず、モータの動作を一旦停止して信号線の修復をする必要があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、レゾルバから制御装置への信号線の断線や短絡等が生じた場合であってもモータの制御を継続して行うことができるモータ制御装置、モータ制御システムおよびモータ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載のモータ制御装置は、モータに取り付けられるレゾルバへ、励磁基準信号を出力する基準信号形成手段と、前記レゾルバから供給される余弦信号および正弦信号に基づき、余弦波振幅信号および正弦波振幅信号を出力する余弦波振幅検出手段および正弦波振幅検出手段と、前記余弦波振幅信号を用いて前記モータの第１の回転角を検出する第１の回転角検出手段と、前記正弦波振幅信号を用いて前記モータの第２の回転角を検出する第２の回転角検出手段と、前記第１の回転角検出手段と前記第２の回転角検出手段の出力から前記モータの回転の異常を検出する異常検出手段と、前記第１の回転角検出手段と前記第２の回転角検出手段の回転角の出力のうち前記モータの制御に用いるべき回転角を選択する回転角選択手段と、前記回転角選択手段により選択された回転角に基づき、前記モータを制御する手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載のモータ制御システムは、モータと、前記モータに取り付けられるレゾルバと、励磁基準信号を出力して、前記レゾルバに供給する基準信号形成手段と、前記レゾルバから供給される余弦信号および正弦信号に基づき、余弦波振幅信号および正弦波振幅信号を出力する余弦波振幅検出手段および正弦波振幅検出手段と、前記余弦波振幅信号を用いて前記モータの第１の回転角を検出する第１の回転角検出手段と、前記正弦波振幅信号を用いて前記モータの第２の回転角を検出する第２の回転角検出手段と、前記第１の回転角検出手段と前記第２の回転角検出手段の出力から前記モータの回転の異常を検出する異常検出手段と、前記第１の回転角検出手段と前記第２の回転角検出手段の回転角の出力のうちモータ制御に用いるべき回転角を選択する回転位置選択手段と、前記回転角選択手段により選択された回転角に基づき、前記モータを制御する手段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載のモータ制御方法は、レゾルバから出力される余弦信号及び正弦信号に基づいてモータの回転角を検出し、前記モータの巻線に流れる電流をＰＷＭ制御するモータの制御方法において、前記回転角の検出ステップは、ＰＷＭ搬送波周期に同期する励磁基準信号を前記レゾルバに供給し、前記レゾルバから出力される余弦信号および正弦信号を前記ＰＷＭ搬送波周期に同期してＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換ステップと、前記Ａ／Ｄ変換された信号に基づき、余弦波振幅信号および正弦波振幅信号を出力する余弦波振幅検出ステップおよび正弦波振幅検出ステップと、前記余弦波振幅信号を用いて前記モータの第１の回転角を検出する第１の回転角検出ステップと、前記正弦波振幅信号を用いて前記モータの第２の回転角を検出する第２の回転角検出ステップと、前記余弦波振幅信号および前記正弦波振幅信号を用いて前記モータの第３の回転角を検出する第３の回転角検出ステップと、前記第１の回転角、前記第２の回転角および前記第３の回転角から前記モータの回転の異常を検出する異常検出ステップと、前記異常検出ステップの結果から、前記第１の回転角、前記第２の回転角および前記第３の回転角のうちモータ制御に用いるべき回転角を選択する回転位置選択ステップと、前記回転角選択ステップにより選択された回転角に基づき、前記モータを制御するステップとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のモータ制御装置、モータ制御システムおよびモータ制御方法によれば、レゾルバから制御装置本体への信号線の断線や短絡等が生じた場合であってもモータの制御を継続して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明によるモータ制御システムの実施例１について図１ないし図６を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施例１について、電気的ブロックおよび機能的ブロックを組み合わせて示す構成図である。図１において、モータ制御システム１００は、ブラシレスＤＣモータ１（以下、モータ１と称す）、レゾルバ２およびモータの制御装置本体２０を有する。制御装置本体２０は、レゾルバ２から出力される余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４に基づいてモータ１の回転角θを検出し、モータ１の巻線に流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、ＩｗをＰＷＭ制御するものである。
【００１７】
制御装置本体２０は、マイコン２１、ドライブ回路３、インバータ主回路４、電流検出回路５、同期励磁信号形成回路６、増幅器７および差動増幅器８から構成されている。マイコン２１は、メモリに記憶された制御プログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、後述するＡ／Ｄ変換処理、振幅演算処理、回転角演算処理、異常検出処理、回転角選択処理、回転速度検出処理、電流制御処理などを実行するようになっている。
【００１８】
電流検出回路５は、例えばインバータ主回路４の下アームとグランドとの間に挿入されたシャント抵抗（図示せず）から構成されている。マイコン２１は、上記シャント抵抗の端子間電圧を内蔵のＡ／Ｄ変換器２２ａに入力することにより、モータ１に流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する。
【００１９】
インバータ主回路４は、６個のスイッチング素子例えばＭＯＳＦＥＴが３アーム構成にブリッジ接続されたインバータである。マイコン２１のＰＷＭ回路２３は、三相の上下アームに対する６つの通電信号をドライブ回路３を介して上記６個のＭＯＳＦＥＴに出力し、モータ２の巻線にＰＷＭ電圧を印加する。
【００２０】
マイコン２１に内蔵されたクロック出力部２４は、ＰＷＭ変調の搬送波周期に同期したクロック信号Ｓ１を出力する。基準信号形成手段としての同期励磁信号形成回路６は、そのクロック信号Ｓ１を低域濾波することでＰＷＭ搬送波周期に同期した正弦波状の励磁基準信号Ｓ２を形成する。図２は、同期励磁信号形成回路６の構成を示している。入力されたクロック信号Ｓ１は、高調波を除去するための抵抗ＲとコンデンサＣからなるローパスフィルタ５０、５１、５２とバッファ用の演算増幅器５３を介して、増幅器５４に供給される。増幅器５４は、演算増幅器５５を有する。コンデンサＣ１は、基準電位Ｖｒに対する直流成分を除去するために挿入されている。また、演算増幅器５５に接続される抵抗Ｒ１、Ｒ２とコンデンサＣ２によって、出力信号である励磁信号Ｓ２の振幅と位相とが調整される。
【００２１】
図１において、励磁基準信号Ｓ２は、増幅器７を介して、モータ１に取り付けられたレゾルバ２の励磁コイルに印加される。レゾルバ２の出力コイルである余弦コイルおよび正弦コイルは、それぞれ余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４を出力する。差動増幅器８は、余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４をそれぞれ増幅して出力する。マイコン２１は、内蔵のＡ／Ｄ変換手段としてのＡ／Ｄ変換器２２ｂを用いて余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４をＡ／Ｄ変換し、データ形成器２５においてＡ／Ｄ変換値に基づく最新の余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４のデジタルデータすなわち余弦データＤｃおよび正弦データＤｓを生成する。
【００２２】
余弦データＤｃは記憶装置２６と余弦波振幅検出器２７に与えられ、正弦データＤｓは記憶装置２６と正弦波振幅検出器２８に与えられる。記憶装置２６は、メモリ、レジスタなどの記憶手段により構成されており、データ形成器２５から出力される余弦データＤｃおよび正弦データＤｓを回転角演算周期Ｔだけ遅延した余弦データＤｃｚおよび正弦データＤｓｚを出力する。余弦波振幅検出器２７は、入力された余弦データＤｃおよび遅延した余弦データＤｃｚから余弦波振幅信号Ｌｃを出力し、正弦波振幅検出器２８は、入力された正弦データＤｓおよび遅延した正弦データＤｓｚから正弦波振幅信号Ｌｓを出力する。
【００２３】
余弦波振幅検出器２７から出力された余弦波振幅信号Ｌｃは、第１の回転角検出手段２９と第３の回転角検出手段３１に与えられる。一方、正弦波振幅検出器２８から出力された正弦波振幅信号Ｌｓは、第２の回転角検出手段３０と第３の回転角検出手段３１に与えられる。
【００２４】
第１の回転角検出手段２９は、入力された余弦波振幅信号Ｌｃを９０度位相のずれた２個のデータに分ける９０度位相分波器２９ａと、９０度位相のずれた２個のデータから回転角を演算する回転角演算器２９ｂとから構成されており、回転角演算器２９ｂの演算結果を第１の回転角θ１として出力する。９０度位相分波器２９ａは、例えば図３に示すように、入力された余弦波振幅信号Ｌｃのノイズを除去する平滑器４１と、ノイズ除去された余弦波振幅信号Ｌｃの位相を９０度進めて正弦波振幅データＬｓ１として出力するヒルベルト変換器４２と、ノイズ除去された余弦波振幅信号Ｌｃを遅延して遅延データＬｃ１として出力する遅延器４３とから構成されている。ここで、遅延器４３は、余弦波振幅信号Ｌｃがヒルベルト変換器４２を通過するのに要する時間だけ遅らせて遅延データＬｃ１を出力するものである。また、図１および図３に示す回転角演算器２９ｂは、ａｒｃｔａｎ演算を行うもので、上記正弦波振幅データＬｓ１と上記遅延データとをａｒｃｔａｎ演算することにより第１の回転角θ１を算出する。
【００２５】
第２の回転角検出手段３０は、入力された余弦波振幅信号Ｌｓを９０度位相のずれた２個のデータに分ける９０度位相分波器３０ａと、９０度位相のずれた２個のデータから回転角を演算する回転角演算器３０ｂとから構成されており、回転角演算器３０ｂの演算結果を第２の回転角θ２として出力する。９０度位相分波器３０ａは、第１の回転角検出手段２９で用いられた９０度位相分波器２９ａと同様の構成をしており、図３に示すように、入力された正弦波振幅信号Ｌｓのノイズを除去する平滑器４１と、ノイズ除去された正弦振幅信号Ｌｓの位相を９０度進めて余弦波振幅データＬｃ２として出力するヒルベルト変換器４２と、ノイズ除去された正弦波振幅信号Ｌｓを遅延して遅延データＬｓ２を出力する遅延器４３とから構成されている。ここで、遅延器４３は、正弦波振幅信号Ｌｓがヒルベルト変換器４２を通過するのに要する時間だけ遅らせて遅延データＬｓ２を出力するものである。また、回転角演算器３０ｂは、ａｒｃｔａｎ演算を行うもので、上記余弦波振幅データＬｃ２と上記遅延データＬｓ２とをａｒｃｔａｎ演算することにより第２の回転角θ２を算出する。
【００２６】
第３の回転角検出手段３１は、入力された余弦波振幅信号Ｌｃと正弦波振幅信号Ｌｓとが入力されて回転角を演算する回転角演算器３１ｂで構成されており、回転角演算器３１ｂの演算結果が第３の回転角θ３として出力する。回転角演算器３１ｂは、ａｒｃｔａｎ演算を行うもので、余弦波振幅信号Ｌｃと正弦波振幅信号Ｌｓとをａｒｃｔａｎ演算することにより第３の回転角θ３を算出する。
【００２７】
第１、第２、第３の回転角検出手段２９、３０、３１から出力されるそれぞれの回転角θ１、θ２、θ３は、異常検出部３２に入力され、それぞれの回転角θ１、θ２、θ３を比較し、異常か否かの判定を行う。回転角選択部３３では、第１、第２、第３の回転角検出手段２９、３０、３１からの正常な回転角を選択し、回転角θとして出力する。
【００２８】
回転速度演算部３４は、回転角θに基づいて回転速度ωを算出する。
【００２９】
上述したほかに、マイコン２１は、求めた回転角θを用いてモータ１をベクトル制御するため、回転速度偏差に基づいてｑ軸電流を制御する回転速度制御処理、およびｄ軸・ｑ軸電流偏差に基づいてｄ軸・ｑ軸電圧を制御する電流制御処理を実行可能となっている。
【００３０】
次に、本実施例の作用について図４ないし図６を参照しながら説明する。
【００３１】
図４は、上述したＰＷＭ変調の搬送波である三角波、クロック信号Ｓ１、励磁基準信号Ｓ２、余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４の波形図である。図１のクロック出力部２４は、上記三角波に同期してこれと同一周期の図４に示すクロック信号Ｓ１を出力する。同期励磁信号形成回路６は、フィルタ作用により、方形波であるクロック信号Ｓ１から高調波成分および直流成分を除去した図４に示す励磁基準信号Ｓ２を出力する。
【００３２】
この励磁基準信号Ｓ２は増幅器７を介してレゾルバ２の励磁コイルに印加される。レゾルバ２から出力された図４に示す余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４は、図１の差動増幅器８を介してマイコン２１に与えられる。同期励磁信号形成回路６のフィルタの遅れ時間ｔ１は、レゾルバ２の遅れ時間ｔ２と合わせて、クロック信号Ｓ１に対する余弦信号Ｓ３と正弦信号Ｓ４の遅れがほぼＰＷＭ周期の１／４になるように調整されている。これは、後述するＡ／Ｄ変換タイミングを余弦信号Ｓ３や正弦信号Ｓ４の最大振幅タイミングと一致させるためである。
【００３３】
図５は、マイコンのＣＰＵがＰＷＭ周期に同期して実行するＰＷＭ割込処理を示すフローチャートである。ＰＷＭ割込みは、ＰＷＭの搬送波である三角波のボトムおよびトップで発生する。ステップＰ１で、ボトムとトップの何れの割込みかを判定し、ボトムの割込みの場合にはステップＰ２でクロック信号Ｓ１のレベルをＨレベル（高レベル）とし、ステップＰ３で後述するステップＰ９で使用する係数Ｋを１に設定する。一方、トップの割込みの場合にはステップＰ４でクロック信号Ｓ１のレベルをＬレベル（低レベル）とし、ステップＰ５で係数Ｋを−１に設定する。
【００３４】
続いて、ステップＰ６でＡ／Ｄ変換器２２ｂを用いて余弦信号Ｓ３と正弦信号Ｓ４をＡ／Ｄ変換し、ステップＰ７でデータ形成器２５の処理として最新の余弦データＤｃおよび正弦データＤｓを形成する。ステップＰ８では、データ形成器２５から出力された最新の余弦データＤｃおよび正弦データＤｓを前回の余弦データＤｃｚおよび前回の正弦データＤｓｚとして記憶装置２６に保存する。ステップＰ９で、余弦波振幅検出器２７において、前回のＰＷＭ割込み処理により記憶装置２６に保存されている前回の余弦データＤｃｚと、最新の余弦データＤｃを用いて、以下の（１）式により余弦波振幅信号Ｌｃを演算する。また、同時に正弦波振幅検出器２８において、前回のＰＷＭ割込み処理により記憶装置２６に保存された正弦データＤｓｚと、最新の正弦データＤｓを用いて、以下の（２）式により正弦波振幅信号Ｌｓを演算する。
【００３５】
余弦波振幅信号Ｌｃ＝（Ｄｃ−Ｄｃｚ）×Ｋ・・・・（１）
正弦波振幅信号Ｌｓ＝（Ｄｓ−Ｄｓｚ）×Ｋ・・・・（２）
図６は、振幅演算処理に関わる波形図である。Ａ／Ｄ変換器２２ｂの各Ａ／Ｄ変換タイミングにおいて、余弦信号Ｓ３から最新の余弦データＤｃが形成され、最新の余弦データＤｃと前回の余弦データＤｃｚとの差分により矢印で示した余弦振幅信号Ｌｃが得られる。同様に、各Ａ／Ｄ変換タイミングにおいて、正弦信号Ｓ４から最新の正弦データＤｓが形成され、最新の正弦データＤｓと前回の正弦データＤｓｚとの差分により矢印で示した正弦振幅信号Ｌｓが得られる。なお、モータ１の始動時は、保存された余弦データＤｃｚおよび正弦データＤｓｚはゼロとし、マイコンの計算時間の最小時間（例えば100μｓ）後に値が入り演算を始める。
【００３６】
続くステップＰ１０で、第１、第２、第３の回転角検出手段２９、３０、３１に入力された余弦振幅信号Ｌｃおよび正弦振幅信号Ｌｓから第１、第２、第３の回転角θ１、θ２、θ３を得る。ここで、まず第３の回転角検出手段３１の作用について説明する。第３の回転角検出手段３１では、入力された余弦振幅Ｌｃおよび正弦振幅Ｌｓが回転角演算器３１ｂに入力され、余弦振幅Ｌｃおよび正弦振幅Ｌｓの大小関係に応じて以下の８パターンに区別してａｒｃｔａｎ演算をし、第３の回転角θ３を出力する。
【００３７】
［パターン１］Ｌｃ≧０ 且つ Ｌｓ≧０ 且つ ｜Ｌｃ｜≧｜Ｌｓ｜
回転角θ３＝arctan（Ｌｓ／Ｌｃ）            …（３）
［パターン２］Ｌｃ≧０ 且つ Ｌｓ≧０ 且つ ｜Ｌｓ｜≧｜Ｌｃ｜
回転角θ３＝π／２−arctan（Ｌｃ／Ｌｓ）    …（４）
［パターン３］Ｌｃ＜０ 且つ Ｌｓ≧０ 且つ ｜Ｌｓ｜≧｜Ｌｃ｜
回転角θ３＝π／２＋arctan（Ｌｃ／Ｌｓ）    …（５）
［パターン４］Ｌｃ＜０ 且つ Ｌｓ≧０ 且つ ｜Ｌｃ｜≧｜Ｌｓ｜
回転角θ３＝π−arctan（Ｌｓ／Ｌｃ）        …（６）
［パターン５］Ｌｃ＜０ 且つ Ｌｓ＜０ 且つ ｜Ｌｃ｜≧｜Ｌｓ｜
回転角θ３＝π＋arctan（Ｌｓ／Ｌｃ）        …（７）
［パターン６］Ｌｃ＜０ 且つ Ｌｓ＜０ 且つ ｜Ｌｓ｜≧｜Ｌｃ｜
回転角θ３＝−π／２−arctan（Ｌｃ／Ｌｓ）  …（８）
［パターン７］Ｌｃ≧０ 且つ Ｌｓ＜０ 且つ ｜Ｌｓ｜≧｜Ｌｃ｜
回転角θ３＝−π／２＋arctan（Ｌｃ／Ｌｓ）  …（９）
［パターン８］Ｌｃ≧０ 且つ Ｌｓ＜０ 且つ ｜Ｌｃ｜≧｜Ｌｓ｜
回転角θ３＝−arctan（Ｌｓ／Ｌｃ）          …（１０）
ここで、８パターンに区別しているのは、関数ａｒｃｔａｎの計算においてπ／２付近の計算精度が悪いために、０〜π／４の範囲のみを使用して計算を行うためである。
【００３８】
また、ステップＰ１０では、第１の回転角検出手段２９に入力された余弦振幅信号Ｌｃから第１の回転角θ１を得ている。具体的には、第１の回転角検出手段２９では、余弦波振幅信号Ｌｃが図３の平滑器４１に入力されノイズ除去された後、ヒルベルト変換器４２に入力され、位相を９０度進められた正弦波振幅データＬｓ１を得る。また、ノイズ除去されたデータは、遅延器４３に入力され、遅延データＬｃ１を得る。これらのデータが回転角演算器２９ｂに入力され、正弦波振幅データＬｓ１および遅延データＬｃ１の大小関係に応じて上述した８パターンに区別してａｒｃｔａｎ演算をし、第１の回転角θ１を出力する。なお、上述の式において、θ３をθ１に置き換え、ＬｃをＬｃ１、ＬｓをＬｓ１に置き換えて演算を行う。
【００３９】
また、ステップＰ１０では、第２の回転角検出手段３０に入力された正弦波振幅信号Ｌｓから第２の回転角θ２を得ている。具体的には、第２の回転角検出手段３０では、正弦波振幅信号Ｌｓが図３の平滑器４１に入力されノイズ除去された後、ヒルベルト変換器４２に入力され、位相を９０度進められた余弦波振幅データＬｃ２を得る。また、ノイズ除去されたデータは、遅延器４３に入力され、遅延データＬｓ２を得る。これらのデータが回転角演算器３０ｂに入力され、余弦波振幅データＬｃ２および遅延データＬｓ２の大小関係に応じて上述した８パターンと同様に区別してａｒｃｔａｎ演算をし、第２の回転角θ２を出力する。なお、上述した式において、θ３をθ２に置き換え、ＬｃをＬｃ２、ＬｓをＬｓ２に置き換えて演算を行う。
【００４０】
ステップＰ１１では、ステップＳ１０で出力された第１、第２、第３の回転角θ１、θ２、θ３から異常を検出する。異常を検出する方法としては、例えば、回転角の変化が順次変化していくところを常に定常値となった場合を異常として検出する方法がある。
【００４１】
ステップＰ１２では、ステップＳ１１で検出した異常の回転角の検出結果を除外し、正常な回転角の検出結果を採用する。ここで、余弦波信号Ｓ３の回路に異常があった場合は、第１と第３の回転角検出手段２９、３１の結果が異常となっているので、第２の回転角検出手段３０の検出結果を採用する。逆に、正弦波信号Ｓ４の回路に異常があった場合は、第２と第３の回転角検出手段３０、３１の結果が異常となっているので、第１の回転角検出手段２９の検出結果を採用する。
【００４２】
ステップＰ１３では、回転速度演算部３４の処理として次の（１３）式により回転速度ωを演算する。θzは回転速度演算部３４による前回の回転速度の演算結果の回転角、Ｔは回転角演算周期である。
【００４３】
回転速度ω＝（θ−θｚ）／Ｔ      …（１３）
ステップＰ１４で、図１のマイコン２１は、ステップＰ１４で電流検出回路５から出力される検出信号をＡ／Ｄ変換器２２ａを介して入力する。これにより、モータ１の各相の巻線に流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを認識する。本実施例では、所謂ベクトル制御により電流を制御している。ステップＰ１５では、ステップＰ１２により検出した回転角θに基づいてＡ／Ｄ変換器２２ａから得られた電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを図１の電流変換器８０によりｄ軸、ｑ軸の電流Ｉｄ、Ｉｑに変換する。
【００４４】
ステップＰ１６では、電流偏差演算器８１により、変換した電流Ｉｄ、Ｉｑと指令電流Ｉｄｒ（励磁電流）、Ｉｑｒ（トルク電流）との各差分である電流偏差ΔＩｄ、ΔＩｑが求められる。次に、電流偏差ΔＩｄ、ΔＩｑに基づいてＰＩ制御器８２により比例積分（ＰＩ）制御し、指令電圧Ｖｄ、Ｖｑを得る。ステップＰ１７では、指令電圧Ｖｄ、ＶｑをＰＷＭ回路２３に供給して、モータ１に印加する各相の電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換する。これにより、検出電流Ｉｄ、Ｉｑと指令電流Ｉｄｒ、Ｉｑｒとの比較演算により電圧が決定され、ＰＷＭ制御する電流制御動作が実行される。
【００４５】
以上説明したように、本実施例の制御装置本体２０は、レゾルバ２から出力される余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４から回転角θ１、θ２、θ３を算出する３つの回転角検出手段２９、３０、３１と、それぞれの回転角検出手段から算出された回転角θ１、θ２、θ３から異常を検出する異常検出部３２と、正常な回転角θを選択する回転角選択部３３とを備えている。第１の回転角検出手段２９は余弦波振幅信号Ｌｃのみを用い、第２の回転角検出手段３０は正弦波振幅信号Ｌｓのみを用い、第３の回転角検出手段３１は余弦波振幅Ｌｃおよび正弦波振幅信号Ｌｓを用いて回転角を算出し、異常検出部３２により異常を見つけ、回転角選択部３３で正常な回転角θを得ている。このことにより、レゾルバ２から制御装置本体２０への余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４の信号線のどちらかに断線もしくは短絡が生じた場合であってもモータ１の制御を継続して行うことができる。具体的には、余弦信号Ｓ３の信号線に断線もしくは短絡が生じた場合は、第２の回転角検出手段３０を選択し、正弦信号Ｓ４の信号線に断線もしくは短絡が生じた場合は、第１の回転角検出手段２９を選択することで、正常な回転角θを検出することができ、これによりモータの制御を継続して行うことができる。
【００４６】
また、３つの回転角検出手段２９、３０、３１からの回転角θ１、θ２、θ３から信号線の断線もしくは短絡などの異常を検出する異常検出部３２を設けていることにより、レゾルバ２から制御装置本体２０への信号線のうち余弦信号Ｓ３の信号線と正弦信号Ｓ４の信号線のどちらの信号線に異常があるかを正確に検出することができる。
【００４７】
また、余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４の両方を用いて回転角を検出する第３の回転角検出手段３１を設けることにより、信号線に異常がない場合に、他の検出手段２９、３０のように９０度位相分波器２９ａ、３０ａにより遅延することのない回転角のデータを得ることができる。
【００４８】
上述した実施例１において、マイコン２１内の第３の回転角検出手段３１を省略してもよい。
【００４９】
このよう構成でも、第１の回転角検出手段２９が余弦信号Ｓ３のみから第１の回転角θ１を算出し、第２の回転角検出手段３０が正弦信号Ｓ４のみから第２の回転角θ２を算出し、異常検出部３２により異常を見つけ、回転角選択手段３３で正常な回転角θを得ることができる。この場合、レゾルバ２から制御装置本体２０への余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４の信号線のどちらかに断線もしくは短絡が生じた場合であってもモータ１の制御を継続して行うことができる。
【００５０】
また、２つの回転角検出手段２９、３０から得られる回転角θ１、θ２から信号線の断線もしくは短絡などの異常を検出する異常検出部３２を設けていることにより、レゾルバ２から制御装置本体２０への信号線のうち余弦信号Ｓ３の信号線と正弦信号Ｓ４の信号線のどちらの信号線に異常があるかを正確に検出することができる。
【００５１】
また、第３の回転角検出手段３１を削除することにより、制御装置本体２０内のマイコン２１の構成をより簡単なものにすることができる。
【００５２】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、種々の変形をして実施することが可能である。
【００５３】
例えば、上記実施例では、回転角演算周期ＴをＰＷＭ周期の１／２としたが、ＰＷＭ周期のｎ倍（ｎは自然数）としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明によるモータ制御システムの実施例１を示す構成図。
【図２】図１のモータ制御システムを構成する同期励磁信号形成回路の構成図。
【図３】図１のモータ制御システムを構成する９０度位相分波器の構成図。
【図４】本発明の実施例１における三角波、クロック信号Ｓ１、励磁信号Ｓ２、余弦信号Ｓ３および正弦信号Ｓ４の波形図
【図５】本発明の実施例１におけるＰＷＭ割込処理の一例を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施例１における余弦波振幅演算処理および正弦波振幅演算処理に係る信号波形図。
【図７】従来のモータ制御システムを示す構成図。
【符号の説明】
【００５５】
１  モータ
２  レゾルバ
６  同期励磁信号形成回路
２０  制御装置本体
２１  マイコン
２２ｂ  Ａ／Ｄ変換器
２５  最新データ形成器
２６  前回データ保管器
２７  余弦波振幅検出器
２８  正弦波振幅検出器
２９  第１の回転角検出手段
３０  第２の回転角検出手段
３１  第３の回転角検出手段
３２  異常検出部
３３  回転角選択部
３４  回転速度演算部
４１  平滑器
４２  ヒルベルト変換器
４３  遅延器
１００  モータ制御システム
【図１】
2009183034.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009183034.tif 000006
【図５】
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【図６】
2009183034.tif 000008
【図７】
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