(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号に基づいて、該レゾルバの検出角度を演算するレゾルバディジタル変換方法であって、
レゾルバに与える１相励磁信号の周期と該レゾルバから２相レゾルバ出力信号を取込む取込周期との最小公倍数が、前記１相励磁信号の２周期以上に相当し、該最小公倍数を前記２相レゾルバ出力信号の取込単位期間とすることを特徴とするレゾルバディジタル変換方法。
【請求項２】
前記１相励磁信号の周波数は、前記レゾルバにより最大変圧比が得られる周波数であることを特徴とする請求項１記載のレゾルバディジタル変換方法。
【請求項３】
前記２相レゾルバ出力信号の取込単位期間は、前記レゾルバにより角度を検出されるアクチュエータの制御周期に同期していることを特徴とする請求項１記載のレゾルバディジタル変換方法。
【請求項４】
前記２相レゾルバ出力信号の取込単位期間は、前記レゾルバにより角度を検出されるアクチュエータの制御周期以下であることを特徴とする請求項１記載のレゾルバディジタル変換方法。
【請求項５】
レゾルバに１相励磁信号を出力する出力手段と、
前記１相励磁信号を与えたレゾルバから出力される２相レゾルバ出力信号を入力する入力手段と、
前記２相レゾルバ出力信号に基づいて、前記レゾルバの検出角度を演算する演算手段と、を備えたレゾルバディジタル変換装置であって、
前記出力手段により前記レゾルバに出力する１相励磁信号の周期と前記入力手段により前記レゾルバから２相レゾルバ出力信号を入力する取込周期との最小公倍数が、前記１相励磁信号の２周期以上に相当し、該最小公倍数を前記２相レゾルバ出力信号の取込単位期間とすることを特徴とするレゾルバディジタル変換装置。
【請求項６】
前記１相励磁信号の周波数は、前記レゾルバにより最大変圧比が得られる周波数であることを特徴とする請求項５記載のレゾルバディジタル変換装置。
【請求項７】
前記２相レゾルバ出力信号の取込単位期間は、前記レゾルバにより角度を検出されるアクチュエータの制御周期に同期していることを特徴とする請求項５記載のレゾルバディジタル変換装置。
【請求項８】
前記２相レゾルバ出力信号の取込単位期間は、前記レゾルバにより角度を検出されるアクチュエータの制御周期以下であることを特徴とする請求項１記載のレゾルバディジタル変換装置。
【請求項９】
操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータにより発生させて操舵をアシストする電気式動力舵取装置であって、
請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載のレゾルバディジタル変換装置を用いて、前記操舵状態を検出する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号に基づいて該第１のレゾルバの検出角度を演算し、および／または、前記レゾルバディジタル変換装置を用いて、前記モータの回転状態を検出する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号に基づいて該第２のレゾルバの検出角度を演算することを特徴とする電気式動力舵取装置。
【請求項１０】
レゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号に基づいて、前記レゾルバに異常がある否かを判定するレゾルバの異常判定方法であって、
レゾルバに与える１相励磁信号の周期と該レゾルバから２相レゾルバ出力信号を取込む取込周期との最小公倍数が、前記１相励磁信号の２周期以上に相当し、該最小公倍数を前記２相レゾルバ出力信号の取込単位期間とし、該取込単位期間に取り込まれた２相レゾルバ出力信号に基づいて、前記レゾルバに異常があるか否かを判定することを特徴とするレゾルバの異常判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１相励磁２相出力のレゾルバディジタル変換方法、レゾルバディジタル変換装置および電気式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、１相励磁２相出力のレゾルバディジタル変換方法等においては、レゾルバ励磁信号の周期に同期してレゾルバ出力信号を励磁１周期以内に３点以上取り込んで電気角（検出角度）を演算することが知られている。
【０００３】
例えば、図８に示すように、励磁信号１周期以内に３点を取り込む場合には、位相１２０°（点α１）、２４０°（点α２）、３６０°（点α３）というように１２０°間隔に相当するタイミングごとにレゾルバ出力信号を得ていた。このように、励磁１周期以内に３点以上のレゾルバ出力信号を取り込む必要があるのは、レゾルバ出力信号が（Ｋ・sinθ・sin(ωｔ＋φ)＋Ｂ）により表され、このうちの振幅Ｋ、オフセット値Ｂ、位相のずれφが未知数であることから、これら３つの未知数を算出するためである。
【０００４】
ところで、このような１相励磁２相出力のレゾルバディジタル変換方法等では、励磁信号１周期以内に３点よりも多く（例えば１０点）のレゾルバ出力信号を取り込むことにより、レゾルバの最高感度点においてもレゾルバ出力信号を得ることができる。これにより、レゾルバ出力信号の分解能を高めることができるほか、予定したレゾルバ出力信号が得られているか否かをレゾルバ出力信号に基づいて判断することで、レゾルバの異常検出も行うことが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のレゾルバディジタル変換方法等によると、励磁信号１周期以内に、より多点でレゾルバ出力信号を取込み可能な構成にした場合、取込周期が必然的に短くなるため、レゾルバ出力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器の処理能力を高める必要がある。そのため、比較的高価なＡ／Ｄ変換器を用いる必要から、製品コストの上昇を招くという問題に直結する。
【０００６】
また、価格とサンプリング性能の兼ね合いから決定されるＡ／Ｄ変換器の性能限界に合わせて取込周期を長く設定することは、励磁信号の周波数を低く設定することにほかならない。そのため、レゾルバ固有の検出感度の良好な周波数（最大変圧比が得られる周波数で例えば１０ｋHz〜２０ｋHz）にまで上げて設定することを困難にしているという問題がある。
【０００７】
さらに、励磁１信号周期内に３点程度のレゾルバ出力信号の取り込みでは、レゾルバの最高感度点において、必ずしもレゾルバ出力信号を得られるとは限らない。そのため、レゾルバ出力信号の分解能を高めるうえで障害になっているという問題や、レゾルバの異常検出を困難にしているという問題もある。
【０００８】
一方、このようなレゾルバディジタル変換方法等により、操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータにより発生させて操舵をアシストする電気式動力舵取装置においては、レゾルバ出力信号の分解能を高めることの困難さから制御性能の向上を妨げることになる。そのため、操舵フィーリング改善の障害につながるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、レゾルバ出力信号の分解能を向上し得るとともに、レゾルバの異常を検出し得るレゾルバディジタル変換方法およびレゾルバディジタル変換装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、操舵フィーリングを向上し得る電気式動力舵取装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１記載のレゾルバディジタル変換方法では、レゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号に基づいて、該レゾルバの検出角度を演算するレゾルバディジタル変換方法であって、レゾルバに与える１相励磁信号の周期と該レゾルバから２相レゾルバ出力信号を取込む取込周期との最小公倍数が、前記１相励磁信号の２周期以上に相当し、該最小公倍数を前記２相レゾルバ出力信号の取込単位期間とすることを技術的特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、請求項５のレゾルバディジタル変換装置では、レゾルバに１相励磁信号を出力する出力手段と、前記１相励磁信号を与えたレゾルバから出力される２相レゾルバ出力信号を入力する入力手段と、前記２相レゾルバ出力信号に基づいて、前記レゾルバの検出角度を演算する演算手段と、を備えたレゾルバディジタル変換装置であって、前記出力手段により前記レゾルバに出力する１相励磁信号の周期と前記入力手段により前記レゾルバから２相レゾルバ出力信号を入力する取込周期との最小公倍数が、前記１相励磁信号の２周期以上に相当し、該最小公倍数を前記２相レゾルバ出力信号の取込単位期間とすることを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項１および請求項５の発明によると、レゾルバに与える（出力する）１相励磁信号の周期と該レゾルバから２相レゾルバ出力信号を取込む（入力する）取込周期との最小公倍数が、１相励磁信号の２周期以上に相当し、該最小公倍数を２相レゾルバ出力信号の取込単位期間とする。つまり、本発明では、２相レゾルバ出力信号の取込周期を複数１組とした取込単位期間を、１相励磁信号の２周期以上に設定しているので、同取込単位期間を２相レゾルバ出力信号の１周期以内に設定した場合に比べて、２相レゾルバ出力信号を取込む（入力する）取込周期を長く設定することができる。したがって、処理能力の高いＡ／Ｄ変換器を用いる必要がなくなる。
【００１３】
また、請求項１および請求項５の発明によると、２相レゾルバ出力信号の取込周期を複数１組とした取込単位期間を、１相励磁信号の２周期以上に設定しているので、当該１組として取り込んだ（入力した）複数の２相レゾルバ出力信号をそれぞれ１相励磁信号の１周期分に重ね合わせることにより、１相励磁信号の１周期において当該取込周期数を総取込数とすることができる。これにより、１相励磁信号の１周期全体でみれば、２相レゾルバ出力信号の１周期以内で当該総取込数分取り込んだのと同様の２相レゾルバ出力信号を得る（入力する）ことができる。したがって、レゾルバ出力信号の分解能を向上することができる。
【００１４】
さらに、請求項１および請求項５の発明によると、１相励磁信号の１周期において当該取込周期数を総取込数とすることができるので、レゾルバの最高感度点においても２相レゾルバ出力信号を得る（入力する）ことが可能となる。これにより、予定した２相レゾルバ出力信号が得られているか否かを当該２相レゾルバ出力信号に基づいて判断することができる。したがって、レゾルバの異常を検出することができる。
【００１５】
また、請求項２および請求項６の発明では、前記１相励磁信号の周波数は、前記レゾルバにより最大変圧比が得られる周波数であることを技術的特徴とする。ここで、「最大変圧比が得られる周波数」とは、レゾルバを構成する磁性体材料、励磁コイル、出力コイル等の特性上、２相レゾルバ出力信号として最大値が得られる励磁周波数のことをいう。
【００１６】
これにより、最大変圧比が得られる周波数の１相励磁信号がレゾルバに与えられる（出力される）ので、当該レゾルバから取り込む（入力する）２相レゾルバ出力信号を最大にすることができる。したがって、レゾルバの感度を高めることができるため、レゾルバ出力信号の分解能を向上することができる。
【００１７】
さらに、請求項３および請求項７の発明では、前記２相レゾルバ出力信号の取込単位期間は、前記レゾルバにより角度を検出されるアクチュエータの制御周期に同期していることを技術的特徴とする。
【００１８】
これにより、当該アクチュエータの制御周期に同期した取込単位期間として、２相レゾルバ出力信号の取込周期を複数１組として取り込むことから、１相励磁信号の１周期全体でみれば、２相レゾルバ出力信号の１周期以内で前記総取込数分取り込んだのと同様の２相レゾルバ出力信号を得る（入力する）ことができる。したがって、当該アクチュエータの制御性能を損なうことなく、レゾルバ出力信号の分解能を向上するとともに、レゾルバの異常を検出することができるので、当該アクチュエータをより高精度に制御することができる。
【００１９】
さらにまた、請求項４および請求項８の発明では、前記２相レゾルバ出力信号の取込単位期間は、前記レゾルバにより角度を検出されるアクチュエータの制御周期以下であることを技術的特徴とする。
【００２０】
これにより、当該アクチュエータの制御周期以下の期間を取込単位期間として、２相レゾルバ出力信号の取込周期を複数１組として取り込むことから、１相励磁信号の１周期全体でみれば、２相レゾルバ出力信号の１周期以内で前記総取込数分取り込んだのと同様の２相レゾルバ出力信号を得る（入力する）ことができる。したがって、当該アクチュエータの制御性能を損なうことなく、レゾルバ出力信号の分解能を向上するとともに、レゾルバの異常を検出することができるので、当該アクチュエータをより高精度に制御することができる。
【００２１】
上記目的を達成するため、請求項９の電気式動力舵取装置では、操舵状態を検出し、該操舵状態に応じたアシスト力をモータにより発生させて操舵をアシストする電気式動力舵取装置であって、請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載のレゾルバディジタル変換装置を用いて、前記操舵状態を検出する第１のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号に基づいて該第１のレゾルバの検出角度を演算し、および／または、前記レゾルバディジタル変換装置を用いて、前記モータの回転状態を検出する第２のレゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号に基づいて該第２のレゾルバの検出角度を演算することを技術的特徴とする。
【００２２】
これにより、操舵状態を検出する第１のレゾルバおよび／またはモータの回転状態を検出する第２のレゾルバについて、レゾルバ出力信号の分解能を向上するので、操舵状態および／またはモータの回転状態を高精度に検出することができる。したがって、操舵フィーリングを向上することができる。また第１のレゾルバおよび／または第２のレゾルバの異常を検出することができる。
【００２３】
上記目的を達成するため、請求項１０のレゾルバ異常判定方法では、レゾルバに１相励磁信号を与えて得られる２相レゾルバ出力信号に基づいて、前記レゾルバに異常がある否かを判定するレゾルバの異常判定方法であって、レゾルバに与える１相励磁信号の周期と該レゾルバから２相レゾルバ出力信号を取込む取込周期との最小公倍数が、前記１相励磁信号の２周期以上に相当し、該最小公倍数を前記２相レゾルバ出力信号の取込単位期間とし、該取込単位期間に取り込まれた２相レゾルバ出力信号に基づいて、前記レゾルバに異常があるか否かを判定することを技術的特徴とする。
【００２４】
請求項１０の発明によると、レゾルバに与える１相励磁信号の周期と該レゾルバから２相レゾルバ出力信号を取込む取込周期との最小公倍数が、１相励磁信号の２周期以上に相当し、該最小公倍数を２相レゾルバ出力信号の取込単位期間とする。つまり、本発明では、２相レゾルバ出力信号の取込周期を複数１組とした取込単位期間を、１相励磁信号の２周期以上に設定しているので、当該１組として取り込んだ複数の２相レゾルバ出力信号をそれぞれ１相励磁信号の１周期分に重ね合わせることにより、１相励磁信号の１周期において当該取込周期数を総取込数とすることができる。これにより、１相励磁信号の１周期全体でみれば、２相レゾルバ出力信号の１周期以内で当該総取込数分取り込んだのと同様の２相レゾルバ出力信号を得る（入力する）ことができる。したがって、レゾルバ出力信号の分解能を向上することができる。これにより、取込単位期間に取り込まれた２相レゾルバ出力信号に基づいて、レゾルバの最高感度点においても２相レゾルバ出力信号を得る（入力する）ことが可能となり、予定した２相レゾルバ出力信号が得られているか否かを当該２相レゾルバ出力信号に基づいて判定することができる。したがって、レゾルバの異常を検出することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレゾルバディジタル変換方法、レゾルバディジタル変換装置、電気式動力舵取装置およびレゾルバの異常判定方法の実施形態について図を参照して説明する。なお、以下の各実施形態では、本発明の電気式動力舵取装置を自動車等の車両の電気式動力舵取装置に適用した例を挙げて説明する。
【００２６】
まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置１０の主な構成を図１に基づいて説明する。図１に示すように、電気式動力舵取装置１０は、主に、ステアリングホイール１１、ステアリング軸１２、ピニオン軸１３、トーションバー１４、第１角度センサ１５用のレゾルバ１５ｓ、第２角度センサ１６用のレゾルバ１６ｓ、減速機１７、ラックピニオン１８、モータ回転角センサ１９用のレゾルバ１９ｓ、モータＭ、ＥＣＵ２０等から構成されており、ステアリングホイール１１による操舵状態を検出し、その操舵状態に応じたアシスト力をモータＭにより発生させて運転者による操舵をアシストするものである。なお、ラックピニオン１８の両側には、それぞれタイロッド等を介して図略の車輪が連結されている。
【００２７】
即ち、ステアリングホイール１１にはステアリング軸１２の一端側が連結され、このステアリング軸１２の他端側にはトーションバー１４の一端側が連結されている。またこのトーションバー１４の他端側にはピニオン軸１３の一端側が連結され、このピニオン軸１３の他端側にはラックピニオン１８のピニオンギアが連結されている。またステアリング軸１２およびピニオン軸１３には、それぞれの回転角（ステアリング角θ1 、θ2 ）を絶対的に検出可能なレゾルバ１５ｓ、１６ｓがそれぞれ設けられており、各々ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。
【００２８】
これにより、ステアリング軸１２とピニオン軸１３とをトーションバー１４により相対回転可能に連結することができるとともに、ステアリング軸１２の回転角（ステアリング角θ1 ）をレゾルバ１５ｓによる第１角度センサ１５によって、またピニオン軸１３の回転角（ステアリング角θ2 ）をレゾルバ１６ｓによる第２角度センサ１６によって、それぞれ検出することができる。そのため、ステアリング軸１２の回転角を第１角度センサ１５によってステアリング角θ1 として検出することができるとともに、第１角度センサ１５によるステアリング軸１２のステアリング角θ1 と第２角度センサ１６によるピニオン軸１３のステアリング角θ2 との角度差（または偏差）や、角度比等からトーションバー１４のねじれ量（操舵トルクに対応するもの）をねじれ角として検出することができる。
【００２９】
また、このピニオン軸１３の途中には、モータＭにより発生する駆動力を所定の減速比で伝達する減速機１７が図略のギアを介して噛合されており、当該減速機１７介してモータＭの駆動力、つまりアシスト力をピニオン軸１３に伝え得るように構成されている。さらにこのモータＭにも、その回転角（モータ回転角θM ）を検出し得るレゾルバ１９ｓによるモータ回転角センサ１９が設けられており、このレゾルバ１９ｓもＥＣＵ２０に電気的に接続されている。
【００３０】
なお、電気式動力舵取装置１０に用いられるレゾルバ１５ｓ、１６ｓ、１９ｓ（以下「レゾルバ１５ｓ等」という。）は、いずれも、１相の励磁コイルに励磁信号を与えることにより、２相の出力コイルから検出角度（電気角）に応じたレゾルバ出力信号を得ることができる構成を採る、いわゆる１相励磁２相出力（電圧検出）型のものである。またレゾルバ１５ｓ等から出力されるレゾルバ出力信号は、 sin相信号および cos相信号により構成されるアナログ信号であるため、Ａ／Ｄ変換器に入力されることにより、ＣＰＵ３０により処理可能なディジタル信号に変換される。
【００３１】
次に、電気式動力舵取装置１０を構成するＥＣＵ２０等の電気的構成および動作を図２および図３に基づいて説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ２０は、主に、第１角度センサ１５、第２角度センサ１６、アシストトルク決定手段２１、電流制御手段２３、モータ回転角センサ１９等により構成されており、具体的には図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器を内蔵したＣＰＵ３０（マイクロコンピュータ）、ＡＭＰ３２、３４、３６や図略のメモリ、各種インタフェイス回路等から構成されている。
【００３２】
なお、これらのＡＭＰ３２、３４、３６は、電圧または電流を増幅する機能を有する緩衝増幅器で、レゾルバ１５ｓ等とＣＰＵ３０との間に介在している。これにより、ＡＭＰ３２はＣＰＵ３０の出力ポートＰｏからレゾルバ１５ｓ等に出力される１相励磁信号を増幅する役割を果たし、またＡＭＰ３４、３６はレゾルバ１５ｓ等からＣＰＵ３０のＡ／Ｄ変換器に入力される２相レゾルバ出力信号を増幅する役割を果たしている。
【００３３】
これにより、レゾルバ１５ｓ等により検出された電気角（検出角度）、即ちステアリング角θ1 、θ2 、モータ回転角θM は、２相レゾルバ出力信号としてそれぞれＥＣＵ２０に入力されるため、ＥＣＵ２０では後述するようにＣＰＵ３０によりこれらの各２相レゾルバ出力信号に基づいてステアリング角θ1 、θ2 、モータ回転角θM をそれぞれ算出する。そして、これらの算出されたステアリング角θ1 、θ2 、モータ回転角θM に基づいて、モータＭにより発生させるアシスト力を次述するように決定する。
【００３４】
第１角度センサ１５は、図１に示すレゾルバ１５ｓの出力に基づきステアリング角θ1 を検出する。同様に、第２角度センサ１６は、レゾルバ１６ｓの出力に基づきステアリング角θ2 を検出する。
アシストトルク決定手段２１は、第１角度センサ１５により検出されたステアリング角θ1 と第２角度センサ１６により検出されたステアリング角θ2 とに基づいて、モータＭにより発生させるアシスト力を決定するものである。例えば、ステアリング角θ1 、θ2 の角度差（または偏差）や角度比等に対応して予め設定されたアシスト電流指令ＩA*のマップや所定の演算処理等によって、アシスト電流指令ＩA*を求めている。
【００３５】
電流制御手段２３は、アシストトルク決定手段２１により決定されたアシスト電流指令ＩA*をモータＭに流れる実電流ＩA 、および、モータ回転角センサ１９にて検出されたモータＭのモータ回転角θM に基づいて、電圧に変換して電圧指令Ｖ* を出力するものである。即ち、電流制御手段２３では、電流センサ２７により検出されたモータＭに流れる実電流ＩA を負帰還させることによって目標とする電圧指令Ｖ* を出力するように制御している。
【００３６】
モータ駆動手段２５は、ＰＷＭ回路２４とスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４とにより構成されている。ＰＷＭ回路２４は、ＥＣＵ２０とは異なるハードウェアにより実現されるパルス幅変調回路で、電流制御手段２３から出力される電圧指令Ｖ* に応じたパルス幅をもつパルス信号をＵ相、Ｖ相ごとに出力し得るように構成されている。これにより、出力側に接続されるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の各ゲートに対応するＵ相、Ｖ相のパルス信号を与えることができるので、パルス幅に応じてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオンオフ動作させることにより、任意にモータＭを駆動制御することができる。
【００３７】
続いて、ＣＰＵ３０により、レゾルバ１５ｓ等の電気角（検出角度）を演算するレゾルバディジタル変換方法およびレゾルバディジタル変換装置を図３〜図５に基づいて説明する。なお、以下説明する１相励磁信号出力処理および電気角演算処理は、いずれもＣＰＵ３０により実行されるプログラムにより演算処理されるものである。
【００３８】
ここで、レゾルバディジタル変換装置においては、図３に示すように、ＣＰＵ３０およびＡＭＰ３２がレゾルバ１５ｓ等に１相励磁信号を出力し、ＣＰＵ３０およびＡＭＰ３４、３６にレゾルバ１５ｓ等から出力される２相レゾルバ出力信号が入力される。またＣＰＵ３０により、２相レゾルバ出力信号に基づいてレゾルバ１５ｓ等の検出角度が演算される。なお、２相レゾルバ出力信号は、レゾルバ１５ｓ等の回転角、即ち電気角θが変化することにより、図４(A) に示す点線の波形のように sin相および cos相の信号振幅が変化するため、この振幅から電気角θを算出することができる。
【００３９】
本実施形態に係るレゾルバディジタル変換方法およびレゾルバディジタル変換装置は、レゾルバ１５ｓ等に１相励磁信号を与え、これにより得られる２相レゾルバ出力信号に基づいて、レゾルバ１５ｓ等の電気角（検出角度）を演算するものである。そのため、ＣＰＵ３０では、レゾルバ１５ｓ等に１相励磁信号を出力する出力手段として、所定のマップに基づいて正弦波に近似した１相励磁信号を常時出力している。
【００４０】
即ち、例えば１ステップごとに階段状に出力値が増加または減少することにより正弦波波形に近似した階段波形を出力可能に設定されたマップを参照し得る１相励磁信号出力処理を５μsec.ごとに実行することによって、例えば２００μsec.で１周期となる正弦波（５ｋHz）を１相励磁信号として出力する。
【００４１】
ここで、この１相励磁信号の周波数は、レゾルバ１５ｓ等により最大変圧比が得られる周波数（例えば１０ｋHz〜２０ｋHz）に設定されることが望ましい。これにより、最大変圧比を得られる周波数の１相励磁信号がレゾルバ１５ｓ等に与えられるので、レゾルバ１５ｓ等から取り込む２相レゾルバ出力信号を最大にすることができる。したがって、レゾルバ１５ｓ等の感度を高めることができ、レゾルバ出力信号の分解能を向上することができる。
【００４２】
なお、この１相励磁信号出力処理では、１相励磁信号の１周期を容易に把握し得るように、各周期の「始め」または「終わり」に相当するタイミングに所定のフラグを立てる同期フラグ処理も併せて行っている。そして、このような１相励磁信号出力処理と並行して、図５に示す電気角演算処理がＣＰＵ３０により実行されている。なお、以下説明する電気角演算処理は、タイマ割込み等により所定周期ごとに実行されるものである。
【００４３】
図５に示すように、電気角演算処理では、所定の初期化処理の後、まずステップＳ１０１により sin相信号Ｄs0〜Ｄs7および cos相信号Ｄc0〜Ｄc7を取得する処理が行われる。この処理は、１相励磁信号を与えたレゾルバ１５ｓ等から出力される２相レゾルバ出力信号を入力するもので、１相励磁信号出力処理により１相励磁信号がレゾルバ１５ｓ等に入力されるとそれに呼応してレゾルバ１５ｓ等から出力される２相レゾルバ出力信号を、所定の取込周期ごとに取得する。
【００４４】
例えば本実施形態では、図４(A) に示すように、１相励磁信号の位相に対して２２５°（１２５μsec.）間隔で２相レゾルバ出力信号を８点（ sin相では点Ｄs0〜点Ｄs7、 cos相では点Ｄc0〜点Ｄc7）取得するように当該取込周期を設定しているので、当該取込周期を８周期１組として取込単位期間を構成している。
【００４５】
換言すれば、レゾルバ１５ｓ等に与える１相励磁信号の周期（２００μsec.）とレゾルバ１５ｓ等から２相レゾルバ出力信号を取込む取込周期（１２５μsec.）との最小公倍数（１０００μsec.）が、１相励磁信号の２周期以上（５周期）に相当し、当該最小公倍数（１０００μsec.）を２相レゾルバ出力信号の取込単位期間とするように設定している。
【００４６】
これにより、図４(A) に示すように、当該取込周期を８周期１組として取り込んだ複数の２相レゾルバ出力信号をそれぞれ１相励磁信号の１周期分に重ね合わせることにより、１相励磁信号の１周期において当該取込周期数である８点を総取込数とすることができる。これにより、図４(B) に示すように、１相励磁信号の１周期全体でみれば、２相レゾルバ出力信号の１周期以内で当該総取込数である８点分取り込んだのと同様の２相レゾルバ出力信号を入力することができる。したがって、２相レゾルバ出力信号の分解能を向上することができる。
【００４７】
なお、モータＭの回転角を検出するレゾルバ１９ｓにおいては、この取込単位期間をそのモータＭの制御周期に同期させることにより、当該制御周期に同期した取込単位期間として、２相レゾルバ出力信号の取込周期を複数１組として取り込むことができる。これにより、取込単位期間内で最大限、２相レゾルバ出力信号を取得することができるため、モータＭの制御性能を損なうことなく、２相レゾルバ出力信号の分解能を向上することができる。したがって、モータＭをさらに高精度に制御することができる。
【００４８】
また、モータＭの回転角を検出するレゾルバ１９ｓにおいては、この取込単位期間をそのモータＭの制御特性が劣化しない範囲に設定することにより、当該制御周期以下の期間を取込単位期間として、２相レゾルバ出力信号の取込周期を複数１組として取り込むことができるので、これによっても、モータＭの制御性能を損なうことなく、レゾルバ出力信号の分解能を向上し、モータＭをさらに高精度に制御することができる。
【００４９】
図５に戻って、続くステップＳ１０３、Ｓ１０５では、ステップＳ１０１により取得した sin相信号Ｄs0〜Ｄs7あるいは cos相信号Ｄc0〜Ｄc7に基づいて sin相信号振幅Ａｓおよび cos相信号振幅Ａｃを最小二乗法による算出する処理が行われる。具体的には次式（１）、（２）により求められる。
【００５０】
【数１】
0003758600.tif 000002
【００５１】
このようにステップＳ１０３、Ｓ１０５の演算処理によると、それぞれ sin相信号Ｄs0〜Ｄs7あるいは cos相信号Ｄc0〜Ｄc7の合計８点に基づいて最小二乗法により sin相信号振幅Ａｓまたは cos相信号振幅Ａｃを演算している。つまり、図４(B) に示すように、１相励磁信号の１周期全体でみれば、２相レゾルバ出力信号の１周期以内で当該総取込数である８点分取り込んで最小二乗法により振幅Ａｓおよび振幅Ａｃを算出している。
【００５２】
次のステップＳ１０７では、ステップＳ１０３、ＳＤ１０５により算出された sin相信号振幅Ａｓおよび cos相信号振幅Ａｃに基づいて、次式（３）により電気角θを算出する処理が行われ、一連の本電気角演算処理が終了する。
θ  ＝  tan-1（Ａｓ／Ａｃ）      ・・・ （３）
【００５３】
以上説明したように本実施形態に係るレゾルバディジタル変換方法およびレゾルバディジタル変換装置によると、図４(A) に示すように、レゾルバ１５ｓ等に与える（出力する）１相励磁信号の周期（２００μsec.）とレゾルバ１５ｓ等から２相レゾルバ出力信号を取込む（入力する）取込周期（１２５μsec.）との最小公倍数（１０００μsec.）が、１相励磁信号の２周期（５周期）以上に相当し、最小公倍数（１０００μsec.）を２相レゾルバ出力信号の取込単位期間とする。つまり、２相レゾルバ出力信号の取込周期を８周期１組とした取込単位期間を、１相励磁信号の５周期に設定しているので、図８に示すように、取込単位期間を２相レゾルバ出力信号の１周期に設定した場合（この場合、取込周期は２００／３＝６６．７μsec.）に比べて、２相レゾルバ出力信号を取込む（入力する）取込周期を長く設定することができる。したがって、処理能力の高いＡ／Ｄ変換器を用いる必要がなくなる。
【００５４】
また、本実施形態に係るレゾルバディジタル変換方法およびレゾルバディジタル変換装置によると、図４(A) に示すように、２相レゾルバ出力信号の取込周期を８周期１組とした取込単位期間を、１相励磁信号の５周期に設定しているので、図４(B) に示すように、当該１組として取り込んだ（入力した）８点分の２相レゾルバ出力信号（Ｄs0〜Ｄs7）をそれぞれ１相励磁信号の１周期分に重ね合わせることにより、１相励磁信号の１周期において当該取込周期数を総取込数８とすることができる。これにより、１相励磁信号の１周期全体でみれば、２相レゾルバ出力信号の１周期以内で当該総取込数８点分取り込んだのと同様の２相レゾルバ出力信号を得る（入力する）ことができる。したがって、レゾルバ出力信号の分解能を向上することができる。
【００５５】
さらに、本実施形態に係るレゾルバディジタル変換方法およびレゾルバディジタル変換装置によると、図４(B) に示すように、１相励磁信号の１周期において当該取込周期数を総取込数８とすることができるので、レゾルバの最高感度点においても２相レゾルバ出力信号を得る（入力する）ことが可能となる。これにより、予定した２相レゾルバ出力信号が得られているか否かを当該２相レゾルバ出力信号に基づいて判断することができる。したがって、レゾルバの異常を検出することができる。
【００５６】
次に、本発明に係るレゾルバの異常判定方法を、図１〜図４を参照して説明した電気式動力舵取装置１０のレゾルバ１５ｓ等の異常を判定するレゾルバの異常判定処理１、２に適用した例を図６および図７に基づいて説明する。
なお、この実施形態の例では、前述した電気式動力舵取装置１０のハードウェアをそのまま用いるので、図１〜図３に示されている構成およびその作用については説明を省略する。なお、以下説明するレゾルバの異常判定処理１、２は、いずれも図３に示されるＣＰＵ３０により実行されるプログラムにより演算処理されるもので、タイマ割込み等により所定周期ごとに実行されるものである。
【００５７】
図６に示すように、レゾルバの異常判定処理１は、所定の初期化処理の後、まずステップＳ２０１により sin相信号Ｄs0〜Ｄs7および cos相信号Ｄc0〜Ｄc7を取得する処理が行われる。そして、ステップＳ２０３、Ｓ２０５により sin相信号振幅Ａｓ、 cos相信号振幅Ａｃを算出し、Ｓ２０７により電気角θを算出する。これらのステップＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０５、Ｓ２０７は、それぞれ、既に図５を参照して説明したステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０７と同様であるので、その詳細説明を省略する。
【００５８】
ステップＳ２０９では、判定値Ｋｓ、Ｋｃを算出する処理を行う。この処理では、ステップＳ２０３により算出した sin相信号振幅Ａｓ、ステップＳ２０５により算出した cos相信号振幅ＡｃおよびステップＳ２０７により算出した電気角θに基づいて、Ｋｓ＝Ａｓ／sinθ、Ｋｃ＝Ａｃ／cosθを演算することにより判定値Ｋｓ、Ｋｃを算出する。これにより、電気角θにかかわらず一定値をとる予定の判定値Ｋｓ、Ｋｃを求めることができるので、この判定値Ｋｓ、Ｋｃが所定の偏差内にあるか否かを次のステップＳ２１１により判断する。
【００５９】
そして、ステップＳ２１１により、予め設定されている判定定数Ｋref と判定値Ｋｓ、Ｋｃとを比較し、当該判定定数Ｋref よりも判定値Ｋｓ、Ｋｃが大きい（Ｋｓ、Ｋｃ＞Ｋref ）と判断できた場合には（Ｓ２１１でＹｅｓ）、レゾルバ１５ｓ等に異常があると判定されるので、ステップＳ２１３に処理を移行し所定のレゾルバ異常処理を実行する。他方、当該判定定数Ｋref よりも判定値Ｋｓ、Ｋｃが大きいと判断できない場合には（Ｓ２１１でＮｏ）、レゾルバ１５ｓ等には特に異常がないものと判定されるので、一連の本レゾルバの異常判定処理１を終了する。
【００６０】
なお、ステップＳ２１３による所定のレゾルバ異常処理としては、例えば、モータＭによるアシスト力の発生を中止する処理や、当該レゾルバの異常を運転者に告知し得る警告灯を点灯させるとともにモータＭによるアシスト力の発生を中止する処理等である。
【００６１】
次に、図７に示すレゾルバの異常判定処理２について説明する。この処理でも所定の初期化処理の後、まずステップＳ３０１により sin相信号Ｄs0〜Ｄs7および cos相信号Ｄc0〜Ｄc7を取得する処理が行われるが、このステップＳ３０１も既に図５を参照して説明したステップＳ１０１と同様であるので、その詳細説明を省略する。
【００６２】
ステップＳ３０３では、ステップＳ３０１により取得した sin相信号Ｄs0〜Ｄs7の総和Ｓｓを算出する処理、そして、ステップＳ３０５では、ステップＳ３０１により取得した cos相信号Ｄc0〜Ｄc7の総和Ｓｃを算出する処理が、それぞれ行われる。これにより、ステップＳ３０３では sin相信号振幅Ａｓの中心値、またステップＳ３０５では cos相信号振幅Ａｃの中心値、をそれぞれ求めることができるので、この中心値である予定の総和Ｓｓ、総和Ｓｃが所定の偏差内にあるか否かを次のステップＳ３０７により判断する。
【００６３】
ステップＳ３０７では、予め設定されている判定定数Ｓref と総和Ｓｓ、Ｓｃとを比較し、当該判定定数Ｓref よりも総和Ｓｓ、Ｓｃが大きい（Ｓｓ、Ｓｃ＞Ｓref ）と判断できた場合には（Ｓ３０７でＹｅｓ）、レゾルバ１５ｓ等に異常があると判定されるので、ステップＳ３０９に処理を移行し所定のレゾルバ異常処理を実行する。他方、当該判定定数Ｓref よりも総和Ｓｓ、Ｓｃが大きいと判断できない場合には（Ｓ３０７でＮｏ）、レゾルバ１５ｓ等には特に異常がないものと判定されるので、一連の本レゾルバの異常判定処理２を終了する。なお、ステップＳ３０９による所定のレゾルバ異常処理は、前述したステップＳ２１３による所定のレゾルバ異常処理と同様である。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係るレゾルバの異常判定方法によると、図４(A) に示すように、レゾルバ１５ｓ等に与える１相励磁信号の周期（２００μsec.）とレゾルバ１５ｓ等から２相レゾルバ出力信号を取込む取込周期（１２５μsec.）との最小公倍数（１０００μsec.）が、１相励磁信号の２周期（５周期）以上に相当し、最小公倍数（１０００μsec.）を２相レゾルバ出力信号の取込単位期間とする。つまり、図４(A) に示すように、２相レゾルバ出力信号の取込周期を８周期１組とした取込単位期間を、１相励磁信号の５周期に設定しているので、図４(B) に示すように、当該１組として取り込んだ８点分の２相レゾルバ出力信号（Ｄs0〜Ｄs7）をそれぞれ１相励磁信号の１周期分に重ね合わせることにより、１相励磁信号の１周期において当該取込周期数を総取込数８とすることができる。これにより、１相励磁信号の１周期全体でみれば、２相レゾルバ出力信号の１周期以内で当該総取込数８点分取り込んだのと同様の２相レゾルバ出力信号を得ることができる。したがって、レゾルバ出力信号の分解能を向上することができる。これにより、取込単位期間に取り込まれた２相レゾルバ出力信号に基づいて、レゾルバの最高感度点においても２相レゾルバ出力信号を得ることが可能となり、予定した２相レゾルバ出力信号が得られているか否かを当該２相レゾルバ出力信号に基づいて判断することができる。したがって、レゾルバの異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気式動力舵取装置の主な構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＥＣＵおよびモータ駆動回路の主な構成を示すブロック図である。
【図３】ＥＣＵとレゾルバとの接続構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係るゾルバディジタル変換方法等によりレゾルバ信号を取り込む例を示す説明図で、図４(A) はレゾルバ信号の取込単位期間におけるもの、図４(B) は点Ｄs0〜点Ｄ８sの８点を１相励磁信号１周期内に重ねて表したものを示す。
【図５】本実施形態によるレゾルバ出力信号に基づいて電気角を算出する電気角演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本実施形態によるレゾルバ出力信号に基づいてレゾルバの異常判定を行う異常判定処理１の流れを示すフローチャートである。
【図７】本実施形態によるレゾルバ出力信号に基づいてレゾルバの異常判定を行う異常判定処理２の流れを示すフローチャートである。
【図８】レゾルバ励磁信号の周期に同期してレゾルバ出力信号を励磁１周期以内に３点取り込むレゾルバディジタル変換方法等の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０          電気式動力舵取装置
１１          ステアリングホイール
１５          第１角度センサ
１６          第２角度センサ
１５ｓ        レゾルバ（第１のレゾルバ）
１６ｓ        レゾルバ（第１のレゾルバ）
１９          モータ回転角センサ
１９ｓ        レゾルバ（第２のレゾルバ）
２０          ＥＣＵ  （レゾルバディジタル変換装置）
３０          ＣＰＵ  （出力手段、入力手段、演算手段）
３２          ＡＭＰ  （出力手段）
３４、３６    ＡＭＰ  （入力手段）
Ｍ            モータ  （アクチュエータ）
θ1 、θ2     ステアリング角
θM           モータ回転角
Ｓ１０１              （入力手段）
Ｓ１０３              （演算手段）
Ｓ１０５              （演算手段）
Ｓ１０７              （演算手段）
【図１】
0003758600.tif 000003
【図２】
0003758600.tif 000004
【図３】
0003758600.tif 000005
【図４】
0003758600.tif 000006
【図５】
0003758600.tif 000007
【図６】
0003758600.tif 000008
【図７】
0003758600.tif 000009
【図８】
0003758600.tif 000010