CN103518321A - 电动机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

电动机驱动装置从旋转位置传感器输入两个检测信号检测旋转位置，根据检测到的旋转位置控制对电动机施加的电压。电动机驱动装置具有当从两个检测信号采样的各采样值的平方和是规定值的第一状态时输出第一电压，当平方和不是规定值的第二状态时输出第二电压的控制部。

Description

电动机驱动装置
技术领域
本发明涉及来自电动机的旋转位置传感器的检测信号中包含适当的波形和不适当的波形的情况下，也能够根据其状态控制输出电压的电动机驱动装置。
背景技术
使用电动机的电动机装置，根据从电动机的旋转位置传感器取得的检测信号，继续电动机的驱动。另一方面，检测信号中存在异常的情况下，电动机装置将异常状态通知用户，通过早期维护实现电动机的安全动作。专利文献1中，记载了判定两个旋转位置传感器的检测信号是否与正常时的振幅一致，基于判定结果，检测旋转位置传感器有无异常的技术。专利文献2中，记载了在三相输出型的旋转位置传感器中，某一个输出信号检测出异常时，用剩余的两个输出信号继续电动机的驱动的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-147733号公报
专利文献2：日本特开2008-196937号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，专利文献1的方法中，旋转位置传感器为一个的情况下，难以判定振幅伴随电动机的旋转而变化的输入信号是否与正常时的振幅一致。即，难以判定是因旋转位置的变化引起的振幅变化，还是因旋转位置传感器的异常引起的振幅变化。从而，旋转位置传感器为一个的情况下，不能正确地检测该异常。
另一方面，专利文献2的情况下，如果不是三个输出信号中至少两个输出信号正常，则难以在旋转位置传感器中正确地检测电动机的旋转位置。从而，这两个输出信号的波形中交替地出现适当的状态和不适当的状态的情况下，只能在输出信号的波形处于适当的状态的区间正确地检测旋转位置。即，不能继续电动机的旋转驱动。
本发明的目的在于提供一种电动机驱动装置，其根据电动机的旋转停止和运转状态，在旋转位置传感器的两个检测信号中交替地出现适当的状态和不适当的状态的情况下，也能够继续基于这两个检测信号的电动机的驱动。
解决课题的方案
本发明的电动机驱动装置，对从旋转位置传感器输出的两个检测信号进行采样来计算旋转位置，对所述电动机施加与该旋转位置相应的电压。该情况下，本发明的电动机驱动装置在对两个检测信号进行采样而得到的各采样值的平方和为规定值的第一状态时，对电动机施加第一电压，在两个检测信号的平方和不为规定值的第二状态时，对电动机施加第二电压。
发明的效果
根据本发明的电动机驱动装置，在两个检测信号中包含适当的波形和不适当的波形的情况下，也能够将电动机的停止状态抑制在最低限度。
上述以外的课题、结构和效果，通过以下实施方式的说明而阐明。
附图说明
图1是表示第一实施例的电动机装置的结构的图。
图2是说明检测值的允许误差的图。
图3是表示适当的状态的检测信号的波形例的图。
图4是表示包含不适当的状态的检测信号的波形例的图。
图5是表示电动助力转向（Power Steering）装置的结构例的图。
图6是说明电动机的内部结构例的图。
图7是表示混合动力车系统的结构例的图。
图8是表示IC化后的电动机驱动装置的结构例的图。
图9是表示包含不适当的状态的检测信号的其他波形例的图。
图10是表示车辆用制动装置的结构例的图。
具体实施方式
以下，基于附图，说明本发明的实施方式。其中，本发明的实施方式不限于后述的方式例，能够在其技术思想的范围内进行各种变形。
<实施例1>
[装置结构]
图1表示安装了实施例的电动机驱动装置100的电动机装置500的结构例。电动机驱动装置100根据从电动机300的旋转位置传感器320输出的两个检测信号检测电动机300的旋转位置，根据该旋转位置控制对电动机300施加的驱动电压。两个检测信号的波形根据电动机300的停止或运转状态变化。
该实施例的电动机驱动装置100基于从旋转位置传感器320输出的两相的检测信号的平方和控制对电动机300输出的驱动电压。此处，电动机驱动装置100在两相的检测信号的平方和是规定值的情况下，对电动机300输出基于检测信号生成的规定的电压。另一方面，电动机驱动装置100在上述平方和不是规定值的情况下，对电动机300输出预先规定的电压。
电动机驱动装置100具有电流控制部110、电流检测部120、逆变器130、传感器异常判定部140、旋转位置检测部150、励磁部160、电流指令部170。
电池200是电动机驱动装置100的直流电压源。电池200的直流电压Edc被电动机驱动装置100的逆变器130变换为可变电压可变频率的三相交流电压，对电动机300施加。
电动机300是通过供给三相交流电压而旋转驱动的同步电动机。在电动机300中安装了旋转位置传感器320用于检测旋转位置。
旋转位置传感器320输出对从励磁部160供给的励磁信号（Sinωt）根据电动机300中出现的感应电压的相位调制后的两相的检测信号（SinθSinωt，CosθSinωt）。该两相的检测信号用于对电动机300供给的三相交流电压的相位控制。本实施例的情况下，旋转位置传感器320使用由铁芯和绕组构成的分解器（Resolver）。此外，旋转位置传感器320也可以使用GMR（Giant Magneto Resistive：巨磁阻）传感器、利用霍尔效应的传感器等。
电动机驱动装置100中，设置了对电动机300的旋转（输出）进行电流控制的功能。实现该功能的电路之一是电流检测部120。电流检测部120将对电动机300施加的三相的电动机电流值（Iu，Iv，Iw）和旋转角度θ作为输入信号，对它们进行dq变换生成电流检测值（Id，Iq）。此处的旋转角度θ从旋转位置检测部150赋予。
电流控制部110以使电流检测值（Id，Iq）与电流指令值（Id*，Iq*）一致的方式，生成对逆变器130输出的电压指令信号（Vd*，Vq*）。此处，电流指令值（Id*，Iq*）从电流指令值170赋予。其中，电流指令部170根据从上级控制器赋予的目标转矩生成电流指令值（Id*，Iq*）。
逆变器130执行基于电压指令信号（Vd*，Vq*）和旋转位置θ生成三相的输出电压指令（Vu*，Vv*，Vw*）的处理、对该三相的输出电压指令进行脉冲宽度调制（PWM）生成驱动信号的处理、根据该驱动信号对半导体开关元件进行导通/关断控制的处理。通过该控制，调整对电动机300施加的三相交流电压（Vu，Vv，Vw）的输出。
旋转位置检测部150根据从旋转位置传感器320输出的两相的检测信号（SinθSinωt，CosθSinωt）计算电动机300的旋转位置θ。图1中，在旋转位置检测部150的前段配置模拟电路（运算放大器）。如后所述，运算放大器用于检测信号的振幅的调整。
旋转位置检测部150在励磁信号（Sinωt）的在规定的时刻被采样的两相的检测信号的平方和是规定值的情况下，基于这两相的检测信号更新旋转位置θ。此时，旋转位置检测部150将状态标志Sig例如设定为“0”。
另一方面，旋转位置检测部150在这两相的检测信号的平方和不是规定值的情况下，不使用两个检测信号地输出规定的旋转位置θ。此时，旋转位置检测部150将状态标志Sig例如设定为“1”。旋转位置检测部150执行的详细动作在后文说明。
传感器异常判定部140在与励磁部160的励磁周期同步的时刻确认状态标志Sig的值。此处，状态标志Sig的值是“1”时，传感器异常判定部140对计数器的计数值加1。此外，状态标志Sig的值是“0”时，传感器异常判定部140将计数器的计数值清零。
此处，在计数值“1”之后产生计数值“0”的情况（即，交替地检测出正常的波形和异常的波形的情况）下，传感器异常判定部140输出异常通知1。该情况下，使电动机驱动装置100的动作继续。
与此相对，计数值成为规定值以上的情况（即，连续检测出状态标志Sig“1”的情况）下，传感器异常判定部140输出异常通知2。该异常通知2还具有作为使电流指令部170的电流指令值（Id*，Iq*）的输出停止的停止信号（stop）的功能。电流指令值（Id*，Iq*）的输出停止时，电动机驱动装置100异常停止。
本实施例的旋转位置检测部150，以励磁信号（Sinωt）的1/4周期（π/2）的奇数倍的相位（π/2，3π/2，5π/2，……）作为两个检测信号（SinθSinωt，CosθSinωt）的采样时刻。旋转位置检测部150计算在该时刻取得的采样值的平方和。此处，设两相的检测信号的各振幅为S和C时，两个检测信号分别能够用S·Sinθ和C·Cosθ表示。
其中，以使正常时的各检测信号的振幅S和C成为“1”的方式，对两相的检测信号进行归一化时，如图2中点划线所示，它们的平方和（SI）是半径为“1”的圆。即，Sin2θ+Cos2θ=1。此处，设检测允许误差是±α时，对这些检测信号的平方和（SI）的允许范围赋予1±α。以下，将赋予允许范围的最大值的值“1+α”称为第一判定允许误差。此外，将赋予允许范围的最小值的值“1-α”称为第二判定允许误差。
旋转位置检测部150判定这些检测信号的平方和（SI）是否在允许范围内。平方和（SI）在允许范围内的情况下，旋转位置检测部150判定电动机300的旋转处于正常的状态。此时，将状态标志Sig的值设定为“0”。
另一方面，平方和（SI）超过允许范围的情况下，旋转位置检测部150判定电动机300的旋转处于异常的状态。此时，将状态标志Sig的值设定为“1”。该状态表示这些检测信号的平方和的半径比第一检测允许误差更大（即，Sin2θ+Cos2θ>1+α）的情况，或比第二检测允许误差更小（即，Sin2θ+Cos2θ<1-α）的情况。
此处，这些检测信号的平方和通过轨道SR（图2）的情况下，在电角的整个周期中，状态标志Sig的值是“0”。另一方面，这些检测信号的平方和通过轨道SE（图2）的情况下，在电角的一个周期的一部分，状态标志Sig的值是“1”，在其他部分值是“0”。
将旋转位置检测部150作为微控制器的一部分提供的情况下，两相的检测信号的包含偏置（Off Set）电压的振幅，需要以限制在微控制器内设置的A/D变换器的动态范围0～5V内的方式调整。该信号的调整使用模拟电路（运算放大器）等。像这样，对旋转位置检测部150赋予调整了偏置电压和振幅后的信号。
以下，设两相的检测信号（SinθSinωt，CosθSinωt）的各采样值为A和B，设其偏置量为Ca和Cb，进而设检测允许误差为±α’时，各值之间下式成立。
(A-Ca)2+(B-Cb)2=C±α’        （式1）
其中，C是常数。该式与下式等价。
Sin2θ+Cos2θ=1±α       （式2）
其中，将式1变换为式2的运算处理的计算量能够通过使用映射表等而减少，也能够缩短需要的处理时间。
此处，检测允许误差±α和±α’，能够根据电动机装置500的要求规格，根据旋转位置θ的最大允许误差θe设定。例如电动机的输出转矩一定，且电动机电流的误差是±10%的情况下，对最大允许误差θe赋予约±25度电角。该情况下，检测允许误差±α和±α’能够设定为相当于最大允许误差θe（≈±25度电角）的值。以下的说明中，为了方便，省略检测允许误差±α和±α’地记载。
电动机装置500控制电动机300的转速的情况下，电动机装置500根据旋转位置θ的时间变化计算电动机转速ωr，以使该电动机转速ωr与从上级控制器赋予的指令速度一致的方式生成电压指令信号（Vd*，Vq*）或电流指令值（Id*，Iq*）。具体而言，电动机装置500的电流控制部110或电流指令部170分别生成对应的信号或值。
此外，电动机装置500控制电动机300的输出转矩的情况下，电动机装置500使用电流检测值（Id，Iq）与电动机转矩的关系式或映射表，生成电流指令值（Id*，Iq*）。具体而言，电动机装置500的电流指令部170生成对应的值。
[电动机的旋转正常的情况的波形]
图3（a）～（e）表示电动机300的旋转正常的情况下出现的两相的检测信号和与它们相关联的信号的波形。其中，各曲线图的横轴是实际旋转位置θ，纵轴归一化为±1地表示了振幅。
图3（a）是从励磁部160对旋转位置传感器320输出的分解器励磁信号的波形。图中的黑色圆点表示采样时刻。
旋转位置（角度）θ的运算中使用的两相的检测信号，如图3（b）和（c）中实线所示，用分解器Sin信号（Sinθ）和分解器Cos信号（Cosθ）表达。根据这两个检测信号计算出tan信号，进一步计算其反正切时，能够求出旋转位置θ。
从旋转位置传感器320输出的两相的检测信号，是对分解器励磁信号（Sinωt）振幅调制后的SinθSinωt和CosθSinωt的波形。图3（b）和（c）用虚线表示该波形。该实施例的情况下，对微控制器的A/D变换器的采样时刻，赋予分解器励磁信号Sinωt（图3（a））的1/4周期（π/2）的奇数倍（π/2，3π/2，5π/2，……）。
本说明书中，将该采样时刻中分解器励磁信号Sinωt的信号值为正的时刻称为正的采样时刻，将分解器励磁信号Sinωt的信号值为负的时刻称为负的采样时刻。
此外，即使采样时刻从分解器励磁信号的峰值相位偏移，只要对两相的检测信号（SinθSinωt，CosθSinωt）同时采样，也能够消除反正切运算时的时刻偏移。
例如对分解器Sin信号的采样值赋予SA1，SB1，SA2，SB2，……。另一方面，对分解器Cos信号的采样值赋予CA1，CB1，CA2，CB2，……。
此时，对采样值SA1和CA1同时采样。同样地，对SB1和CB1也同时采样。此处，忽略允许误差时，采样值SA1和CA1的平方和满足SA12+CA12=1。该情况下，状态标志Sig的值是“0”。采样值SB1和CB1的平方和也是同样的。
其中，图3（d）的实线表示用逆变器130计算出的U相的输出电压指令Vu*（U相调制波）。此外，图3（d）的虚线表示用于PWM调制的载波信号Carrier。
图3（e）的实线是对图3（d）所示的U相的输出电压指令Vu*和载波信号Carrier进行大小比较而生成的U相的PWM调制波形。该波形为构成逆变器130的半导体开关元件的驱动信号。
逆变器130的输出电压是电池200的电压Edc的1/2倍的电压。对其他两相即V相和W相也同样地赋予。
此外，图3（d）的实线，对应在载波信号Carrier的峰值时刻，更新U相的输出电压指令Vu*的情况。此外，与图3（d）的虚线对应的U相的输出电压指令Vu2*，表示在载波信号Carrier的峰值时刻和谷值时刻双方更新U相的输出电压指令的情况。
U相的输出电压指令可以是Vu，也可以是Vu2*。任意一种情况下，电动机驱动装置100的输出电压是同等的。
[电动机的旋转包括异常的情况的波形]
图4（a）～（e）中说明电动机300的旋转包括异常的情况下出现的两相的检测信号和与它们相关联的信号。各曲线图的横轴是实际旋转位置θ，纵轴归一化为±1地表示了振幅。
图4（a）～（e）中表示的曲线图，均与图3（a）～（e）所示的曲线图对应。图4与图3的不同在于，图4的情况下，从旋转位置传感器320输出的两相的检测信号中，满足Sin2θ+Cos2θ=1的状态和不满足的状态交替地出现这一点。图4表示两相的检测信号中出现传感器异常判定部140输出异常通知1这样的现象的情况。
本图的情况下，波形的异常在图4（b）中虚线表示的分解器Sin信号（SinθSinωt）一侧出现。图4（b）的波形异常中，分解器励磁信号Sinωt的负侧的波形被钳位为相对于正常的振幅较小的值。该波形是与二极管钳位的情况等价的波形。该现象可能在从旋转位置传感器320向旋转位置检测部150延伸的配线通过电阻等与地线或电源线接触的情况、用于信号调整的模拟电路（检测电路）的运算放大器产生不良的情况下等发生。
旋转位置（角度）θ的运算中，使用图4（b）和（c）中实线所示的分解器Sin信号（Sinθ）和分解器Cos信号（Cosθ）。图4（b）的情况下，分解器励磁信号的信号值为负的相位侧的波形，全部被钳位为规定的值。
此处，考虑实际的旋转位置θ是0～180度的区间。该区间的情况下，正的采样时刻赋予适合旋转位置θ的计算的时刻。该时刻的分解器Sin信号（Sinθ）的采样值是SA1，SA2，……。该情况下，满足SAi2+CAi2=1。
另一方面，该区间的情况下，负的采样时刻赋予不适合旋转位置θ的计算的时刻。该时刻的分解器Sin信号（Sinθ）的采样值是SB1，SB2，……。该情况下，SBj2+CBj2≠1。
接着，考虑实际的旋转位置θ是180～360度的区间。该区间的情况下，与相位是0～180度的区间的情况相反，正的采样时刻赋予不适合旋转位置θ的时刻。该时刻的分解器Sin信号（Sinθ）的采样值是SA7，SA8，……。该情况下，SA72+CA72≠1。
另一方面，该区间的情况下，负的采样时刻赋予适合旋转位置θ的计算的时刻。该时刻的分解器Sin信号（Sinθ）的采样值是SB6，SB7，……。该情况下，SB62+CB62=1。
本实施例的旋转位置检测部150，在两相的检测信号的各采样值的平方和不是1的情况下，不使用该采样值而继续电动机300的驱动。即，旋转位置检测部150，在实际的旋转位置θ是0～180度的区间中，仅使用正的采样时刻的采样值，在实际的旋转位置θ是180～360度的区间中，仅使用负的采样时刻的采样值。
即，旋转位置θ位于0～180度的区间的情况下，旋转位置检测部150使用在正的采样时刻采样的值，用于各采样时刻的旋转位置θ的计算。
同样地，旋转位置θ位于180～360度的区间的情况下，旋转位置检测部150使用在负的采样时刻采样的值，用于各采样时刻的旋转位置θ的计算。该运算处理，在旋转位置检测部150中，各采样时刻的采样值的平方和交替地反复1和不是1（即0）的情况下执行。
通过执行该运算处理，图4（d）所示的U相的输出电压指令Vu*被正确地更新。结果，获得图4（e）所示的U相的PWM信号，电动机驱动装置100获得规定的输出电压。
如上所述，从旋转位置传感器320输出图4（b）和（c）所示的检测波形的情况下，旋转位置检测部150中，交替地反复检测出Sin2θ+Cos2θ=1的状态和Sin2θ+Cos2θ≠1的状态。从而，旋转位置检测部150对传感器异常判定部140输出状态标志Sig的值交替地反复“0”和“1”的输出。
该情况下，传感器异常判定部140的内部计数器的计数值的最大值是1。此时，传感器异常判定部140输出异常通知1。
与此相对，Sin2θ+Cos2θ≠1的状态连续的情况下，传感器异常判定部140的内部计数器的计数值增加至比1更大的值。计数值比规定的阈值（例如“1”）更大时，传感器异常判定部140输出异常通知2。同时，传感器异常判定部140输出生成停止的电流指令的停止信号（stop），使电动机300的旋转驱动停止。
[变形例]
其中，图1的情况下，将异常通知2共用作停止信号（stop），但也可以分别作为个别的信号输出。
此外，上述说明中，说明了负的采样时刻的波形被钳位，但也可以使正的采样时刻的波形被钳位。
此外，上述说明的情况下，仅在状态标志Sig“1”和“0”交替地出现的情况下输出异常通知1，在传感器异常判定部140的计数值超过阈值之前不输出任何异常通知，但是，计数值不是0且为阈值以下的值的情况下，也可以继续异常通知1的输出。通过搭载该功能，能够对外部通知电动机的旋转异常持续的状态。
此外，U相的输出电压指令的更新，可以仅在载波信号Carrier的峰值时刻（Vu*）执行，也可以在载波信号Carrier的峰值时刻和谷值时刻双方执行。
图3和图4中，为了便于说明，将励磁频率和载波频率双方相对于输出基本频率粗略地表述。此外，励磁频率和载波频率设定为对电动机驱动不造成障碍的程度的频率。
此外，本实施例中，对于在分解器励磁信号的一个周期内两次采样的方式进行了说明，但也可以在分解器励磁信号的整数倍的周期内两次采样。其中，检测波形是图4（b）的情况下，对于分解器励磁信号Sinωt的1/4周期（π/2）以1个周期间隔（π/2，5π/2，9π/2，……）对两个检测信号采样时，不能在实际的旋转位置θ为180～360度的区间检测出适当的状态（状态标志Sig=1）。该状态即使提高励磁信号的频率也不能解决。从而，如上述实施例中所说明的，优选在分解器励磁信号Sinωt的1/4周期（π/2）的奇数倍周期（π/2，3π/2，5π/2，……）的时刻对两相的检测信号采样。
[总结]
如以上所说明，本实施例的电动机驱动装置100在旋转位置传感器320的两个检测信号具有Sin2θ+Cos2θ≠1的关系的情况下不使用该信号，用满足Sin2θ+Cos2θ=1的关系的检测信号生成电动机300的驱动电压。因此，检测信号的波形中包含异常的情况（例如负的采样时刻的波形被钳位的情况）下，也能够不停止对于电动机300的电压的供给，继续驱动。所以，能够对向两相的检测信号混入外部干扰提高稳健性（Robustness）。
此外，本实施例的电动机驱动装置100中，能够根据Sin2θ+Cos2θ≠1的状态连续发生的频度，进行分为能够继续运转的异常状态1的通知，和判断难以进行平滑的电动机驱动而不应继续运转的异常状态2的通知两个阶段的异常通知。结果，能够提高失效保护性。
<实施例2>
图5表示作为电动机驱动装置100的应用装置的一例的电动助力转向装置的结构例。图5对与图1的对应部分附加相同符号表示。其中，能够将本说明书中的各种电动机驱动装置应用于电动机驱动装置100。
电动助力转向装置由电动致动器、方向盘（Steering）900、转向检测器901、操作量指令器903构成。电动致动器是对驾驶员操作方向盘900时以其方向盘轴为中心作用的转向力（转矩）进行辅助，减轻驾驶员的转向操作的装置。该实施例的情况下，电动致动器由转矩传递机构902、电动机300、电动机驱动装置100构成。
对于电动致动器（电动机驱动装置100）的转矩指令τ*在操作量指令器903中产生，对电动致动器供给。
电动机驱动装置100从操作量指令器903接收转矩指令τ*作为输入指令时，以追踪该转矩指令τ*的方式控制电动机300的驱动电流。此处的驱动电流基于电动机300的转矩常数和转矩指令τ*生成。
从与电动机300的转子直接连接的输出轴输出的电动机输出τm通过使用蜗杆、蜗轮、行星齿轮及其他减速机构或油压机构的转矩传递机构902，使转矩传递至方向盘装置的齿条910。通过该电动力的传递，减轻了变更车轮920和921的转向角所需的操作需要的力。
该助力量由方向盘轴中安装的转向检测器901检测。转向检测器901检测驾驶员的转向（操作）量作为转向角和转向转矩，对操作量指令器903赋予。操作量指令器903根据该转向（操作）量和状态量（车辆速度、路面状态等）决定转矩指令τ*。
图6表示适合与电动机驱动装置100组合的电动机300的内部结构例。图6表示电动机300的电动机轴方向的截面图。本实施例所示的电动机300设想为永磁体励磁型的永磁体同步电动机。特别是，电动机300是使永磁体嵌入转子铁芯的内置磁体型的永磁体同步电动机。
定子311在定子铁芯的齿部依次卷绕与U、V、W对应的三相的绕组。在定子311的内侧的空间，隔着间隙配置转子（转子铁芯302、永磁体303、电动机轴360）。这样，电动机300是内转子型的电动机。
本实施例的电动机外壳340的内部，为了失效保护，配置有两个旋转位置传感器320A和320B。在定子311与旋转位置传感器320A之间设置有磁密封板341A。在定子311与旋转位置传感器320B之间设置有磁密封板341B。旋转位置传感器320A和320B的传感器定子321A和321B被固定在电动机外壳340上。
旋转位置传感器320A的传感器转子322A和旋转位置传感器320B的传感器转子322B，均通过电动机轴360与转子（转子铁芯302、永磁体303）连接。电动机轴360被轴承350A和350B旋转支撑。两个旋转位置传感器320A和320B之间，设置有用于使轴产生扭转检测转矩的扭杆361。
对电动机轴360施加转矩时扭杆361扭转，两个旋转位置传感器320A和320B检测的旋转位置θ之间产生角度差。能够通过使用轴的扭转角度和轴的弹簧常数计算出电动机转矩。
其中，图6表示夹着转子铁芯302在左右两侧设置两个旋转位置传感器320A和320B的结构，而两个旋转位置传感器320A和320B只要设置在扭杆361的两侧即可。
此外，上述实施例中，旋转位置传感器320A和320B使用分解器，但也可以使用霍尔元件或GMR传感器。这些情况下，通过用励磁信号作为传感器元件的偏压，能够进行同样的检测。
[总结]
本实施例的电动机驱动装置100的情况下，使从旋转位置传感器320输出的两个检测信号中处于Sin2θ+Cos2θ≠1的状态的检测信号不用于旋转位置θ的计算，仅使用处于Sin2θ+Cos2θ=1的状态的检测信号生成旋转位置θ。
因此，能够使旋转位置传感器320和配线的异常引起的电动机的停止抑制在最低限度。进而，在发生异常时也能够正确地求出旋转位置θ。所以，能够将转矩检测时的不可检测状态抑制在最小限度。
此外，电动机300中搭载了两个旋转位置传感器320。因此，通过根据两个旋转位置传感器320的检测波形分别计算出的两个旋转位置θ的对照，能够确认有无异常。进而，通过安装两个旋转位置传感器320，能够直接诊断某一个旋转位置传感器320发生了异常。
此外，安装的电动机驱动装置100能够使电动机的停止状态抑制在最低限度。因此，能够使对于电动助力转向装置要求的安全性与现有装置相比提高。
<实施例3>
图7表示作为电动机驱动装置100的应用装置的一例的混合动力车系统的结构例。本实施例的混合动力车系统具有将电动机300用作电动机/发电机的传动机构（Powertrain）。
在车体600的前部，前轮车轴601可旋转地被轴支撑，在其两端安装有前轮602和603。在车体600的后部，后轮车轴604可旋转地被轴支撑，在其两端安装有后轮605和606。
在前轮车轴601的中央部，配置了作为动力分配机构的差动齿轮611。通过该差动齿轮611，从发动机610通过变速器612传递的旋转驱动力被分配至左右两个前轮车轴601。发动机610的曲轴上安装的滑轮610a和电动机300的旋转轴上设置的滑轮620a通过皮带630机械地连接。
因此，能够使电动机300的旋转驱动力传递至发动机610，相反能够使发动机610的旋转驱动力传递至电动机300。
此外，对构成电动机300的定子的定子线圈供给在电动机驱动装置中控制的三相交流电力时，电动机300的转子旋转，产生与三相交流电力相应的旋转驱动力。即，电动机300作为通过电动机驱动装置100控制的电动机动作。另一方面，传递发动机610的旋转驱动力使转子旋转时，定子的定子线圈中感应生成电动势。该情况下，电动机300作为产生三相交流电力的发电机动作。
电动机驱动装置100是将从作为高电压（42V或300V）类电源的高压电池622供给的直流电力变换为三相交流电力的电力变换装置。电动机驱动装置100根据运转指令值和转子的磁极位置，控制电动机300的定子线圈中流过的三相交流电流。
由电动机300发电的三相交流电力，通过电动机驱动装置100被变换为直流电力，用于高压电池622的充电。高压电池622通过DC-DC变换器624与低压电池623电连接。低压电池623构成汽车的低电压（14V）类电源，用于使发动机610初始起动（冷起动）的起动机625、广播、灯等的电源。
在混合动力车系统中，设想以下的动作。车辆处于等待信号灯等停车状态（怠速停止模式）的情况下，发动机610处于暂时停止的状态。使车辆从停止状态再次出发的情况下，需要使发动机610重新起动（热起动）。此时，用电动机驱动装置100驱动电动机300，使发动机610重新起动。
其中，在怠速停止模式中，高压电池622的充电量不足的情况或发动机610没有充分预热等情况下，不停止发动机610并继续驱动。
此外，在怠速停止模式中，需要确保空调的压缩机等以发动机610为驱动源的辅助机器类的驱动源。该情况下，使电动机300驱动来驱动辅助机器类。
处于加速模式时和高负载运转模式时，也使电动机300驱动对发动机610的驱动助力。相反，处于需要高压电池622的充电的充电模式时，通过发动机610使电动机300发电而对高压电池622充电。即，生成车辆的制动时和减速时等产生的电力。
在这样的车辆用的电动机驱动装置100中，要求旋转位置传感器320发生异常等情况下，即使检测到异常也尽可能地继续电动机运转。
实施例1中说明的传感器异常判定部140具备能够输出两种异常通知的功能。其中一种是在规定次数以下地持续检测出Sin2θ+Cos2θ≠1的情况。该情况（仅输出异常通知1的状态）下，电动机驱动装置100判定发生了初始异常，以使电动机300的运转继续的方式动作。另一种是连续超过规定次数地检测出Sin2θ+Cos2θ≠1的状态的情况。该情况下，电动机驱动装置100以不允许电动机300的继续驱动并使动作紧急停止的方式动作。
检测到异常运转也能够继续的情况下，电动机驱动装置100能够通过外部的上级控制器等将电动机的异常通知驾驶员。该通知能够用于催促驾驶员迅速停止车辆或移动至服务站。此外，如果与需要相应地，限制电动机驱动装置100的逆变器130的输出，能够使车辆移动至安全的停车位置，或使车辆移动至服务站。此时，还能够根据Sin2θ+Cos2θ≠1的状态连续发生的频度，对电动机300的运转施加限制。
此外，检测出的异常是要使电动机300的动作紧急停止的状态的情况下，可能会发展至关系到逆变器130或电动机300的烧毁的严重的异常状态。因此，上级控制器判断应使车辆紧急停止。从而，能够为了最终不因电动机的异常使乘客等产生不便而使电动机的运转紧急停止。
这样，电动机驱动装置100能够提供在将电动机300应用于电动机/发电机的情况下，也能够移动至可安全停车的场所，或能够移动至服务站的汽车的传动系统。
其中，以上说明中，对于将电动机驱动装置100应用于混合动力车系统的情况进行了说明。但是，电动机驱动装置100也能够同样应用于电动车。
<实施例4>
[装置结构]
接着，对使电动机驱动装置100构成为IC的情况进行说明。图8所示的电动机装置500与图1所示的电动机装置500的不同仅在于电动机驱动装置100是否构成为一个IC。图8所示的电动机装置500中其他的结构，与图1所示的电动机装置500的结构基本相同。其中，如后所述，细节的结构通过IC化而优化。
图8所示的电动机驱动装置101具有电流检测部121、电流控制部111、逆变器131、传感器异常判定部140、旋转位置检测部150、励磁部160。其中，附加与图1相同的符号的传感器异常判定部140、旋转位置检测部150、励磁部160进行与图1的装置相同的动作。
电动机驱动装置101的逆变器131输出模拟的可变电压可变频率的三相交流电压，对电动机300施加。
电动机驱动装置101具有用于控制电动机300的输出的电流控制功能。该实施例的电流检测部121监视对逆变器131供给的直流电流Idc，检测其电流值。电流控制部111以使电流检测值（I）和电流指令值（I*）一致的方式输出电压指令（V*）。逆变器131使用旋转位置θ，以各具有120度的相位差，且各振幅成为电压指令（V*）赋予的值的三相的模拟电压输出的方式，对逆变器131的半导体开关元件进行放大控制来调整输出电压。
旋转位置检测部150的输入电路和励磁部160的输出电路的信号调整用的模拟电路，能够在IC的内部构成。所以，能够简单地构成外围电路。从传感器异常判定部140输出的异常通知1和异常通知2被传输至上级控制器。该实施例的情况下，与异常通知2联动地输出的停止信号（stop）被用作对开关171的切换信号。通过该切换信号产生的开关171的切换，能够将对电流控制部111施加的信号切换为从上级控制器输入的电流指令值（I*）和停止指令（GND）中的某一方。
[电动机的旋转异常的情况的波形]
本实施例中，对于与上述示例不同的产生异常波形时的电动机驱动装置101的动作例进行说明。图9（a）～（e）中表示本实施例中设想的其他异常波形的出现例。图9与图4的不同在于两相的检测信号的双方出现异常波形这一点。图9的情况下，分解器励磁信号Sinωt（图9（b））的负侧的波形和分解器Cosωt（图9（c））的负侧的波形双方分别被钳位为相对于正常的振幅较小的值。钳位值分别不同。
该情况下，在实际的旋转位置θ是90～360度的区间，成为SAi2+CAi2≠1的状态。此外，在实际的旋转位置θ是270～360度和0～180的区间，成为SBj2+CBj2≠1的状态。
于是，本实施例的旋转位置检测部150追加以下的运算处理检测旋转位置θ，确保进一步的健壮性。具体而言，在SAi2+CAi2≠1或SBj2+CBj2≠1的区间中，基于将各采样时刻的采样值与前一个或后一个采样时刻的采样值组合得到的结果检测旋转位置θ。例如不计算SA4与CA4的平方和，而是计算SA4与CB4的平方和。CA4是受到波形异常的影响一侧的波形，与此相对，CB4是波形正常一侧的波形。从而，是正确的值的可能性较高。
通过该运算处理，能够扩大检测出Sin2θ+Cos2θ=1的相位范围。结果，能够扩大能够用于电动机300的持续运转的检测信号的相位范围。
此外，上述说明中，说明了SA系列与CB系列的组合作为仅相差一个采样时刻的两个采样值的组合，但也可以对SB系列与CA系列的组合计算平方和。这样，通过不仅对于SA系列与CB系列的组合，对于SB系列与CA系列也判定平方和是否为“1”，只要使用某一方平方和是“1”的采样值的组合，就能够实现电动机300的持续运转。
其中，本实施例的运算处理中使用的两个采样值之间，存在相当于分解器励磁信号Sinωt的1/4周期（π/2）的相位偏移。因此，电动机300高速旋转的情况下，不能避免相位滞后的产生。但是，电动机300的旋转能够持续的优点更大。
此外，如果通过硬逻辑（IC）化等使励磁频率高频化为2倍，则能够避免或抑制相位滞后的问题。此外，与PWM逆变器组合的情况下，与PWM的脉冲周期相比，能够使旋转位置检测周期两倍化。这样，只要采用过采样技术，就能够减少以电动机电流产生的磁的外部干扰为起因的噪声的影响。
[总结]
本实施例的电动机驱动装置101的情况下，当旋转位置传感器320的两个检测信号的平方和不是1（Sin2θ+Cos2θ≠1）时，使用相位相差励磁信号的1/4周期（π/2）的两个采样值计算旋转位置θ并判定能否继续驱动。该情况下，在上述实施例的方法中不能继续的相位范围中也能够继续电动机300的旋转。此外，因为实施例的电动机驱动装置101能够IC化，所以能够实现省空间化并且低成本的电动机装置。
<实施例5>
接着，对于两个检测信号中包含其他异常波形的情况下的处理动作进行说明。以下，对于在图4（b）、图9（b）和图9（c）所示的分解器检测信号中叠加偏置（Off Set）量的情况进行研究。
图3的分解器检测信号（例如SinθSinωt）中叠加偏置量的情况下，能够通过各采样值（SA1，SB1，……）的算术平均求出偏置量。
但是，像图4（b）、图9（b）和图9（c）所示的分解器检测信号这样波形的一部分出现钳位波形的情况下，即使应用相同的计算处理，也不能正确地检测出偏置量。
于是，采用从根据状态标志Sig是“0”的采样值（SA1，SA2，……和SB6，SB7，……）获得的Sinθ的一个周期的算术平均值求出偏置量的方法。或者，采用求出通过对采样值进行FFT（Fast FourierTransform）分析而获得的直流成分量作为偏置量的方法。
如果使用该方法，则即使在检测信号中叠加偏置量的情况下，也能够除去其影响而提高位置检测精度。
此外，当采样值通过图2的轨道SE的情况这样，cosθ中包含的偏置量超过检测允许误差+α的状态的情况下，也能够通过反复执行偏置量的补偿，将最终的采样值修正为检测允许误差+α以内。
这样，通过在旋转位置检测部150中搭载本实施例的运算功能，在检测信号中叠加偏置量的情况下，也能够持续地实行通过偏置量的修正而变得稳定的电动机驱动。
<实施例6>
图10表示实施例的车辆用制动装置的结构例。车辆用制动装置具有制动助力装置700、刹车踏板701、伺服制动装置800和车轮机构850a～850d。此处，制动助力装置700具有助力机构720、第一液室721a、第二液室721b和储存箱712。
图10所示的助力控制单元706具有与电动机驱动装置100同样的功能。即，助力控制单元706中，至少传感器异常判定部140、旋转位置检测部150、励磁部160具有与实施例1相同的功能结构。助力控制单元706的微型计算机被设计为能够执行车辆用的制动动作。
电动机731一体地安装在制动助力装置700中这一点与上述电动机300不同。进而，电动机731通过外壳712与助力控制单元706一体结构化这一点与实施例1不同。
驾驶员踩踏刹车踏板701的操作量通过输入杆722被输入助力机构720，传递至第一液室721a。
此外，通过安装在刹车踏板701上的冲程传感器702检测出的制动操作量，被输入控制助力机构720的助力控制单元706。
助力控制单元706，以成为与输入的制动操作量相应的旋转位置θ的方式控制电动机731。电动机731的旋转转矩通过减速装置723、723b、723c，被传递至将旋转动力变换为平移动力的旋转-平移变换装置725。在旋转-平移变换装置725中变换的平移动力，在按压第一活塞726提高第一液室721a的液压的同时，对第二活塞727加压，提高第二液室721b的液压。
第一液室721a和第二液室721b上，通过主配管750a和750b连接有增压装置（Booster）800。增压装置800输入在第一液室721a和第二液室721b中加压后的工作液体的液压。增压装置800按照伺服制动控制单元830的指令，将输入的液压分别传递至车轮机构850a～850d。通过该控制产生车辆的制动力。
助力控制单元706为了调整第一活塞726的按压量而控制其位移量。此外，第一活塞726的位移量如下所述地检测。首先，基于从电动机731内具备的旋转位置传感器（省略图示）输出的检测信号，计算出驱动电动机731的旋转角，根据旋转-平移变换装置725的推动量求出第一活塞726的位移量。
此外，驱动电动机731因故障而停止，不能进行滚珠丝杠725的轴复位控制的情况下，能够通过复位弹簧728的反作用力使滚珠丝杠725的轴返回初始位置。通过采用该机构，不会妨碍驾驶员的制动操作。例如，能够避免因刹车的打滑造成的车辆状况的不稳定化。
液压调整装置801中，具备调整四个车轮中对角的两个车轮的工作液体的两个系统的液压调整机构810a和810b。根据该机构结构，即使发生一个系统的故障，也能够安全地使车辆停止。例如能够个别地调整对角的两个车轮的车轮机构850a和850b的制动力。
两个系统的液压调整机构810a和810b均同样地动作。从而，以下的说明中，对一个系统的液压调整机构810a进行说明。液压调整机构810a中具备控制对车轮制动分泵缸851的供给的闸OUT阀811，同样控制对泵的供给的闸IN阀812，控制来自主配管750a的工作液压或从泵对各车轮制动分泵缸851的工作液体的供给的IN阀814a和814b，对车轮制动分泵缸851进行减压控制的OUT阀813a和813b，使来自主配管750a的工作液压生成的主压升压的泵853，驱动泵853的泵电动机852。
例如对用于防抱死制动控制的液压进行控制的情况下，伺服制动控制单元830对来自车轮机构850a～850d内的车轮旋转传感器853的信号进行处理。例如检测到制动时的车轮抱死的情况下，伺服制动控制单元830使各IN/OUT阀（电磁式）和泵工作，调整为各车轮不抱死的液压。此外，这些机构也能够应用于对用于车辆状况稳定化控制的液压进行控制的情况。
如上所述，在车辆用制动装置中，从电动机731的旋转位置传感器输出的检测信号被用于电动机驱动，也用于第一活塞726的位移量的控制。所以，要求高精度的同时，稳定地持续动作，和能够可靠地检测异常。
该实施例的情况下，助力控制单元706与上述电动机驱动装置100同样地，当旋转位置传感器的两个检测信号的平方和不是1（Sin2θ+Cos2θ≠1）的情况下，不使用该采样值，使用满足Sin2θ+Cos2θ=1的检测信号生成电压并输出。
这样，如果使用助力控制单元706，则能够使旋转位置传感器及其输出配线系统的异常造成的助力机构的停止状态抑制在最低限度。同时，也能够稳定地求出第一活塞726的位移量。
如上所述，本实施例的传感器异常判定部140能够判别反复检测出Sin2θ+Cos2θ≠1的状态时认定为发生初始的异常并允许继续运转的状态，和Sin2θ+Cos2θ≠1的状态连续检测到规定的次数时不继续驱动而是紧急停止的状态。即，传感器异常判定部140，能够可靠地检测异常，将检测出的异常的状态通过通信网络（CAN）在操作面板上显示。通过该显示，驾驶员能够可靠地掌握异常的状态。即，能够提供能够避免违背驾驶员的意愿的制动异常动作的安全的车辆用制动装置。
<其他实施例>
此外，本发明不限于上述实施例，包括各种变形例。例如上述实施例的目的在于易于理解地说明本发明。所以，不限定于必须具备说明的所有结构。此外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，或者在某个实施例的结构上添加其他实施例的结构。此外，对于各实施例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。

Claims (10)

1.一种电动机驱动装置，其对从电动机的旋转位置传感器输出的两个检测信号进行采样，根据该采样值检测所述电动机的旋转位置，对所述电动机施加与检测出的旋转位置相应的电压，所述电动机驱动装置的特征在于：
所述电动机驱动装置，在所述两个采样值的平方和为规定值的第一状态时，对所述电动机施加第一电压，在所述两个采样值的平方和不为规定值的第二状态时，对所述电动机施加第二电压。
2.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：
所述电动机驱动装置所具有的旋转位置检测部，根据在所述旋转位置传感器的励磁频率的规定的周期内两次采样的采样值检测所述旋转位置。
3.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：
在归一化后的所述两个检测信号的采样值的所述平方和为1的所述第一状态时，对所述电动机施加所述第一电压，在所述平方和不为1的所述第二状态时，对所述电动机施加所述第二电压。
4.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：
所述两个检测信号中的至少一方具有所述检测信号的正侧或负侧的波形被钳位的波形。
5.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：
输出进行了PWM脉冲调制的输出电压，与该PWM脉冲同步地对来自所述旋转位置传感器的检测信号进行采样。
6.如权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于：
所述旋转位置检测部对所述采样值的大小进行修正，以成为所述采样值的平方和为规定值的状态。
7.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：
具有传感器异常判定部，该传感器异常判定部对所述第二状态的出现进行计数，在所述第一状态时将计数清零，在该计数值成为规定的次数的情况下，输出判断所述旋转位置传感器发生异常的异常通知。
8.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：
具有两个所述旋转位置传感器，每个旋转位置传感器检测两个采样值的平方和为规定值的所述第一状态和所述平方和不为规定值的所述第二状态来检测异常。
9.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：
判定在偏移了所述旋转位置传感器的励磁频率的1/4周期的时刻对所述两个检测信号进行采样得到的采样值的平方和是否是规定值。
10.一种电动机驱动装置，其对从电动机的旋转位置传感器输出的两个检测信号进行采样，根据该采样值检测所述电动机的旋转位置，对所述电动机施加与检测出的旋转位置相应的电压，所述电动机驱动装置的特征在于：
所述电动机驱动装置具有传感器异常判定部，
该传感器异常判定部，在检测出根据所述旋转位置传感器的励磁频率的规定周期内的两个采样值能够计算旋转位置的第一状态和难以计算旋转位置的第二状态双方的情况下，通知第一异常并继续所述电动机的运转，在仅检测出所述第二状态的情况下，通知第二异常并停止所述电动机。
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