CN109831129B - 控制装置、包括该控制装置的旋转电机和控制方法 - Google Patents

Abstract

一种控制装置、包括该控制装置的旋转电机和控制方法，在用于旋转电机的控制装置中，旋转角度传感器检测旋转电机的转子的旋转角度。感应电压检测单元检测在定子线圈中感应的感应电压，定子线圈设置在旋转电机的定子中。计算单元接收检测的旋转角度和检测的感应电压的输入，当控制定子线圈的通电的定子逆变器停止时，计算单元基于：在多个上升时间和多个下降时间中的两个检测时间上由旋转角度传感器检测的转子的两个旋转角度之差；以及两个检测时间之间的感应电压的相位间隔，来判断旋转角度传感器中的故障，其中，在多个上升时间，由检测的感应电压超过预定的比较阈值；在多个下降时间，感应电压下降至低于比较阈值。

Description

控制装置、包括该控制装置的旋转电机和控制方法

技术领域

本公开涉及一种用于旋转电机的控制装置、包括该控制装置的旋转电机和控制方法。

背景技术

如JP-A-2017-28965所述，已知有一种用于旋转电机的控制装置。旋转电机包括旋转角度传感器。旋转角度传感器检测转子的旋转角度并将其检测值输出至控制装置。旋转电机还包括感应电压检测单元。感应电压检测单元检测在定子的电枢绕组中产生的感应电压，并将其检测值输出至控制装置。

当旋转角度传感器中发生异常时，JP-A-2017-28965所述的控制装置基于由感应电压检测单元检测的信号来检测旋转电机的旋转角度。然而，在JP-A-2017-28965中，未对用于检测旋转角度传感器中的异常的具体构造进行描述。

发明内容

因此，期望提供一种控制装置、包括该控制装置的旋转电机和控制方法，其能够检测旋转角度传感器中的异常。

本公开的示例性实施方式提供一种用于旋转电机的控制装置，包括旋转角度传感器、感应电压检测单元和计算单元。所述旋转角度传感器检测所述旋转电机的转子的旋转角度。所述感应电压检测单元检测在定子线圈中感应的感应电压，所述定子线圈设置在所述旋转电机的定子中。所述计算单元接收由所述旋转角度传感器检测的旋转角度和由所述感应电压检测单元检测的感应电压的输入。当控制所述定子线圈的通电的定子逆变器停止时，所述计算单元基于：在多个上升时间和多个下降时间中的两个检测时间上由所述旋转角度传感器检测的所述转子的两个旋转角度之差；以及两个检测时间之间的感应电压的相位间隔，来判断所述旋转角度传感器中的故障，其中，在多个所述上升时间，由所述感应电压检测单元检测的所述感应电压超过预定的比较阈值；在多个所述下降时间，所述感应电压下降至低于所述比较阈值。

当转子旋转从而使穿透定子线圈的磁场改变时，在定子线圈中产生感应电压。感应电压表现为正弦波。例如，当转子具有八个磁极对时，在转子以机械角度进行单次旋转的同时，表现出相当于八个周期的正弦波。

感应电压的单个周期的相位是45度机械角度。因此，例如，正弦波感应电压在已超过比较阈值之后再次超过比较阈值的相位间隔是45度机械角度。鉴于此，由旋转角度传感器检测的感应电压超过比较阈值两次时相应旋转角度之差也预期为45度机械角度。

因此，当由旋转角度传感器检测到的旋转角度与上述相位间隔之差相等时，可以作出旋转角度传感器正常的判断。相反，当由旋转角度传感器检测到的旋转角度与上述相位间隔之差不同时，可以作出旋转角度传感器异常的判断。

如上所述，作为本公开的结果，可以判断旋转角度传感器中的故障。另外，作为本公开的结果，与基于多个旋转角度传感器的检测结果来判断旋转角度传感器中的故障的构造相比，抑制了部件数量的增加。

权利要求书所述的括号内的附图标记仅表示与根据下文所述的实施方式描述的构造的对应关系，而不以任何方式限制本公开的技术范围。

附图说明

在附图中：

图1是根据第一实施方式的电动机和电动机控制装置的电路图；

图2是用于说明故障检测单元的整体构造的框图；

图3是用于说明感应电压的图表；

图4是用于说明根据第一实施方式的故障检测的图表；

图5是在故障期间由旋转角度传感器检测的旋转角度的图表；

图6是故障检测单元的故障检测处理的流程图；

图7是故障检测处理的变型例的流程图；

图8是根据第一实施方式的故障检测的变型例的图表；

图9是用于说明根据第二实施方式的故障检测的图表；

图10是根据第二实施方式的故障检测的变型例的图表。

具体实施方式

下文将参照附图对本公开的实施方式进行描述。

(第一实施方式)

将参照图1至图7，对根据第一实施方式的电动机控制装置100进行描述。电动机控制装置100基于来自高阶电子控制单元(ECU)(主ECU))的请求命令来控制电动机200。电动机控制装置100和电动机200构成所谓的起动发电一体机(ISG)。电动机控制装置100对应于控制装置。

电动机控制装置100和电动机200是一体的。即，电动机控制装置100和电动机200形成所谓的机电一体构造。电动机控制装置100和电动机200容纳在发动机舱中。

电动机200经由条带310连接至发动机300的曲轴。发动机300安装在车辆中。因此，电动机200与曲轴串列(in tandem)旋转。当电动机200自主旋转时，旋转传递至曲轴。其结果是，曲轴旋转。从而实现对发动机300的起动或对车辆行驶的辅助。相反，当曲轴自主旋转时，旋转传递至电动机200。其结果是，电动机200旋转。从而实现电动机200的发电。

<电动机的构造>

如图1所示，电动机200包括转子201和定子202。另外，电动机200包括轴和带轮(未示出)。轴能旋转地设置在电动机控制装置100中。带轮设置在轴的末端处。上述条带310连接至带轮。其结果是，曲轴的旋转经由条带310传递至带轮。相反，轴的旋转经由条带310传递至曲轴。电动机200对应于旋转电机。

转子201包括转子线圈203。转子201还包括固定部(未示出)，该固定部将转子线圈203固定至轴。固定部呈圆筒状。轴插入并固定于固定部的中空部。转子线圈203设置在固定部内。转子线圈203电连接至设置在轴中的配线。配线电连接至轴上的滑环。滑环绕轴的轴线形成为环状。环状滑环与包括导电材料的电刷接触。电刷电连接至电动机控制装置100。电流从电动机控制装置100供给至电刷。电流经由电刷、滑环和配线供给至转子线圈203。其结果是，在转子线圈203中产生磁场。转子线圈203对应于磁场绕组。

如上所述，作为通电的结果，由转子线圈203产生磁场。磁场穿透各个转子线圈203和固定部，该固定部将转子线圈203固定至轴。因此，转子线圈203和固定部被部分磁化。其结果是，尽管磁场弱，但即使转子线圈203未如上所述通电，转子201也会输出磁场。该弱磁场也穿透定子线圈204。

定子202包括定子线圈204。定子202还包括定子铁芯(未示出)，在该定子铁芯中设置有定子线圈204。定子铁芯呈圆筒状。转子201与轴一起设置在定子铁芯中的中空部内。以此方式，定子202设置在转子201的周围。定子线圈204包括U相定子线圈205、V相定子线圈206和W相定子线圈207。

U相定子线圈205、V相定子线圈206和W相定子线圈207各自经由汇流条一体地连接至电动机控制装置100。三相交流电流从电动机控制装置100供给至U相定子线圈205、V相定子线圈206和W相定子线圈207。U相定子线圈205、V相位定子线圈206和W相定子线圈207被供给相位彼此偏移120度电角度的交流电。其结果是，由U相定子线圈205、V相定子线圈206和W相定子线圈207产生三相旋转磁场。

当电流流至各个转子线圈203和定子线圈204时，由每个线圈产生磁场。其结果是，在转子线圈203中产生旋转扭矩。所产生的旋转扭矩的方向基于三相旋转磁场的相位变化而连续变化。其结果是，轴自主地旋转。带轮也随轴旋转。旋转经由条带310传递至曲轴。其结果是，曲轴也旋转。

相反，当发动机300被燃烧驱动而使曲轴自主旋转时，旋转经由条带310传递至带轮。另外，当曲轴通过车轮的旋转而共同旋转时，旋转经由条带310传递至带轮。其结果是，轴与带轮一起旋转。其结果是，转子线圈203也旋转。从转子线圈203发射的磁场与定子线圈204相交。其结果是，在定子线圈204中产生感应电压。其结果是，电流流至定子线圈204。电流经由电动机控制装置100供给至车辆的电池400。

<电动机控制装置的构造>

如图1所示，电动机控制装置100包括用于电连接至电池400的正端子100a和负端子100b。正端子100a连接至电池400的正电极。负端子100b连接至电池400的负电极。平滑电容器100c连接在正端子100a与负端子100b之间。

如图1所示，电动机控制装置100包括定子逆变器30和转子逆变器50。定子逆变器30与转子逆变器50在正端子100a与负端子100b之间并联连接。另外，电动机控制装置100包括起动发电一体机ECU(ISGECU)10和电流传感器70。ISGECU 10控制定子逆变器30和转子逆变器50的驱动。电流传感器70检测流过定子逆变器30和转子逆变器50的电流。

ISGECU 10电连接至各个定子逆变器30和转子逆变器50。如下文详细描述的，ISGECU 10包括微型计算机11。微型计算机11能够经由汇流条等与安装在车辆中的高阶ECU及发动机ECU通信。来自高阶ECU的请求命令被输入至微型计算机11。微计算机11基于输入的请求命令以及来自电流传感器70和下文所述的旋转角度传感器12的检测信号等产生控制信号，以控制定子逆变器30和转子逆变器50。微型计算机11将控制信号输出至下文所述的定子驱动器17和转子驱动器18。定子驱动器17和转子驱动器18从而将驱动信号输出至定子逆变器30和转子逆变器50。其结果是，定子逆变器30和转子逆变器50的驱动得到控制。

定子逆变器30包括U相支路31、V相支路32和W相支路33。U相支路31、V相支路32和W相支路33在正端子100a与负端子100b之间并联连接。U相支路31、V相支路32和W相支路33各自具有高侧开关元件和低侧开关元件。高侧开关元件和低侧开关元件依次从正端子100a朝向负端子100b串联连接。

具体而言，U相支路31具有U相高侧开关元件34和U相低侧开关元件35。V相支路32具有V相高侧开关元件36和V相低侧开关元件37。W相支路33具有W高侧开关元件38和W相低侧开关元件39。

构成定子逆变器30的开关元件是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。因此，开关元件各自具有寄生二极管。即，U相高侧开关元件34具有U相高侧二极管34a。U相低侧开关元件35具有U相低侧二极管35a。V相高侧开关元件36具有V相高侧二极管36a。V相低侧开关元件37具有V相低侧二极管37a。W相高侧开关元件38具有W相高侧二极管38a。W相低侧开关元件39具有W相低侧二极管39a。每个寄生二极管的阴极端子位于正端子100a侧。阳极端子位于负端子100b侧。

如图1所示，U相定子线圈205、V相定子线圈206和W相定子线圈207在一端彼此连接。其结果是，U相定子线圈205、V相定子线圈206和W相定子线圈207通过星形连接而连接在一起。

U相定子线圈205的另一端连接至U相高侧开关元件34与U相低侧开关元件35之间的中心点。V相定子线圈206的另一端连接至V相高侧开关元件36与V相低侧开关元件37之间的中心点。W相定子线圈207的另一端连接至W相高侧开关元件38与W相低侧开关元件39之间的中心点。

作为上述电连接构造的结果，例如，当U相高侧开关元件34、V相低侧开关元件37和W相低侧开关元件39通过来自定子驱动器17的驱动信号而处于闭合状态时，电流流至定子线圈204。具体而言，电流从正端子100a经由U相高侧开关元件34、U相定子线圈205、V相定子线圈206和V相低侧开关元件37流向负端子100b。电流从正端子100a经由U相高侧开关元件34、U相定子线圈205、W相定子线圈207和W相低侧开关元件39流向负端子100b。

根据本实施方式，模块化功率MOSFET用作构成定子逆变器30的开关元件。因此，开关元件和寄生二极管的额定电流高。开关元件和寄生二极管被设计成甚至可承受在电池400反向连接期间流动的电流。在构成定子逆变器30的开关元件中使用有所谓的单侧冷却系统。

转子逆变器50包括E相支路51和F相支路52。E相支路51与F相支路52在正端子100a与负端子100b之间并联连接。E相支路51具有E相高侧开关元件54和E相低侧开关元件55。E相高侧开关元件54和E相低侧开关元件55依次从正端子100a朝向负端子100b串联连接。F相支路52具有F相高侧开关元件56和F相低侧开关元件57。F相高侧开关元件56和F相低侧开关元件57依次从正端子100a朝向负端子100b串联连接。四个开关元件构成全桥电路。

构成转子逆变器50的上述开关元件是MOSFET。因此，开关元件各自具有寄生二极管。即，E相高侧开关元件54具有E相高侧二极管54a。E相低侧开关元件55具有E相低侧二极管55a。F相高侧开关元件56具有F相高侧二极管56a。F相低侧开关元件57具有F相低侧二极管57a。每个寄生二极管的阴极电极位于正端子100a侧。阳极电极位于负端子100b侧。

上述电刷连接至：E相高侧开关元件54与E相低侧开关元件55之间的中心点；以及F相高侧开关元件56与F相低侧开关元件57之间的中心点。电刷与轴的滑环接触。滑环通过配线电连接至转子线圈203。

如图1所示，E相高侧开关元件54与E相低侧开关元件55之间的中心点电连接至转子线圈203的一端。F相高侧开关元件56与F相低侧开关元件57之间的中心点电连接至转子线圈203的另一端。

作为上述连接构造的结果，例如，当E相高侧开关元件54和F相低侧开关元件57通过来自转子驱动器18的驱动信号而处于闭合状态时，电流从转子线圈203的一端流向另一端。即，电流从正端子100a经由E相高侧开关元件54、转子线圈203和F相低侧开关元件57流向负端子100b。

另外，例如，当F相高侧开关元件56和E相低侧开关元件55处于闭合状态时，电流从转子线圈203的另一端流向一端。即，电流从正端子100a经由F相高侧开关元件56、转子线圈203和E相低侧开关元件55流向负端子100b。

电流传感器70检测流过定子线圈204和转子线圈203的电流量。更具体而言，电流传感器70包括设置在定子逆变器30和转子逆变器50中的分流电阻器。电流传感器70包括U相分流电阻器71、V相分流电阻器72、W相分流电阻器73、E相分流电阻器74和F相分流电阻器75。

U相分流电阻器71设置在U相低侧开关元件35与负端子100b之间。V相分流电阻器72设置在V相低侧开关元件37与负端子100b之间。W相分流电阻器73设置在W相低侧开关元件39与负端子100b之间。E相分流电阻器74设置在E相低侧开关元件55与负端子100b之间。F相分流电阻器75设置在F相低侧开关元件57与负端子100b之间。

微型计算机11存储分流电阻器的电阻值。基于存储在微型计算机11中的电阻值和分流电阻器两端处的电压，来检测流至每个支路的每个低侧开关元件的电流量。从而估计流过每个定子线圈204和转子线圈203的电流量。电流传感器70不限于上述示例。例如，也可以使用基于由电流流动产生的磁场来检测电流量的构造。

<ISGECU概述>

如图1所示，ISGECU 10包括微型计算机11、旋转角度传感器12、感应电压检测单元13和起动判断单元14。ISGECU 10还包括定子驱动器17、转子驱动器18和恒压电路19。构成ISGECU 10的多个元件安装在单个配线板上。这些组成元件通过形成在配线板上的配线图案电连接。

通过由起动判断单元14输入的起动信号向微型计算机11供电。从而起动微型计算机11。更具体而言，起动判断单元14将起动信号输入恒压电路19。其结果是，恒压电路19进入起动状态，并产生驱动微型计算机11所需的电压。例如，恒压电路19产生5伏的电压。产生的电压之后被供给至微型计算机11。其结果是，微型计算机11被起动。微型计算机11包括故障检测单元15和驱动器控制单元16。来自旋转角度传感器12和感应电压检测单元13的相应信号被输入至故障检测单元15。来自旋转角度传感器12和感应电压检测单元13的相应信号被输入至驱动器控制单元16。

故障检测单元15基于来自旋转角度传感器12和感应电压检测单元13的相应信号诊断旋转角度传感器12中的故障。故障检测单元15之后将关于旋转角度传感器12的故障诊断结果输出至驱动器控制单元16。故障检测单元15对应于计算单元。

驱动器控制单元16基于从故障检测单元15输入的关于旋转角度传感器12的故障诊断结果、来自旋转角度传感器12的输出以及从高阶ECU输入的请求命令等，而生成控制信号。控制信号是脉冲信号。控制信号的脉冲宽度基于电动机200所需的输出判断。

由驱动器控制单元16产生的控制信号输入至定子驱动器17和转子驱动器18。定子驱动器17和转子驱动器18各自放大输入的控制信号。之后，定子驱动器17和转子驱动器18分别将放大的控制信号作为驱动信号输出至定子逆变器30和转子逆变器50。

起动器电动机安装在车辆中。当发动机300被起动器电动机初始起动时，驱动器控制单元16通过从起动判断单元14输入的起动信号起动。另外，当发动机300被电动机200重新起动时，点火信号已被输入至ISGECU 10，且ISGECU 10已处于起动状态。

<ISGECU的详述>

以下将对ISGECU的细节进行描述。

旋转角度传感器12检测设置有转子201的轴的旋转角度。即，旋转角度传感器12检测电动机200的旋转角度。如上所述，带轮设置在轴的末端上。条带310附接至带轮。图1所示的永磁体208固定至轴的与设置有带轮的末端相反一侧的端部。

旋转角度传感器12具有多个霍尔(Hall)元件，该霍尔元件布置成与永磁体208相对。从永磁体208发射的磁场穿透多个霍尔元件中的每个霍尔元件。当轴旋转时，穿透每个霍尔元件的磁场的角度连续变化。其结果是，从每个霍尔元件输出基于轴的旋转而改变相位的霍尔电压。霍尔元件布置成沿轴的旋转方向分开，使得输出的霍尔电压的相位不同。

旋转角度传感器12包括计数器。计数器的计数数量基于来自每个霍尔元件的霍尔电压的相位变化而递增增加。计数的数量被输入至驱动器控制单元16和故障检测单元15。当轴以机械角度进行单次旋转时，计数的数量被清除。在图4中，计数数量由单点划线表示。计数数量随着机械角度从0度偏移至360度而增加。

如上所述，轴和曲轴能够与条带310相互旋转。条带310设置在轴上所设置的带轮上。条带310设置在曲轴(曲轴带轮)的带轮上。当两个带轮的直径相同时，曲轴的转数与轴的转数相同。因此，发动机300的转数与电动机200的转数相同。然而，带轮的直径通常不同。因此，由旋转角度传感器12检测的转数不等于发动机300的转数。由旋转角度传感器12检测的转数与发动机300的转数之比由带轮的直径比(带轮比)确定。

感应电压检测单元13检测由穿透定子线圈204的磁场随时间变化而产生的感应电动势(感应电压)。根据本实施方式的感应电压检测单元13检测U相定子线圈205和V相定子线圈206的相应的感应电压。之后，感应电压检测单元13检测这两相的定子线圈之间的电压差(线电压)。

如图3所示，感应电压以正弦波状的方式变化。在图3中，在U相定子线圈205中感应的感应电压用实线表示为PU。在V相定子线圈206中感应的感应电压用虚线表示为PV。在W相定子线圈207中感应的感应电压由单点划线表示为PW。

如图3所示，定子线圈的相应感应电压的相位发生偏移。因此，如实线所示，作为感应电压之差的线电压也以正弦波状的方式变化。图4中的线电压是U相定子线圈205的感应电压与由感应电压检测单元13检测到的V相定子线圈206的感应电压之差。图4示出了当定子逆变器30的驱动停止，并且定子逆变器30通过由发动机300共同旋转而以固定速度旋转时的线电压。

根据本实施方式的转子线圈203具有八个磁极对。在该情况下，线电压在轴旋转360度机械角度的同时产生相当于8个周期的正弦波。因此，当轴旋转45度机械角度时，线电压产生相当于单个周期的正弦波。以此方式，360度电角度相当于45度机械角度。该正弦波线电压被输入至各个故障检测单元15和起动判断单元14。

如上所述，转子线圈203的一部分和将转子线圈203固定至轴的固定部被磁化。因此，尽管弱，但即使当转子线圈203未通电时，也会从转子201输出磁场。当发动机300起动时，发射该弱磁场的转子201通过曲轴共同旋转而旋转。其结果是，穿过定子线圈204的弱磁场随时间的变化更快地发生。定子线圈204中产生的感应电压的电压电平增大。感应电压检测单元13检测感应电压的电压电平的变化。

起动判断单元14基于从感应电压检测单元13输入的线电压随时间的行为，来判断发动机300是否已经起动并且处于被驱动状态。当判断发动机300已经起动并且以等于或大于怠速期间的旋转频率旋转时，基于线电压随时间的行为，起动判断单元14将高电平起动信号输出至驱动器控制单元16。相反，当判断发动机300停止时，起动判断单元14将低电平起动信号输出至驱动器控制单元16。

故障检测单元15包括图2所示的功能元件。即，故障检测单元15包括比较单元15a、获取单元15b和判断单元15c。仅为了便于描述故障检测单元15的功能而将这三个元件分离。提供故障检测单元15的这些功能的组成元件可以由单件硬件或单独件的硬件构成。

比较单元15a基于从感应电压检测单元13输入的线电压产生比较信号。比较信号被输入至获取单元15b。另外，由旋转角度传感器12检测的旋转角度被输入至获取单元15b。获取单元15b获取在将从比较单元15a输入的比较信号输入时的旋转角度。获取单元15b将获取的旋转角度输出至判断单元15c。

判断单元15c判断多个输入旋转角度之差。之后，判断单元15c对旋转角度差与存储的相位间隔进行比较。当旋转角度差与相位间隔匹配时，判断单元15c将低电平诊断信号输出至驱动器控制单元16。低电平诊断信号指示旋转角度传感器12正常。当旋转角度差与相位间隔不匹配时，判断单元15c将高电平诊断信号输出至驱动器控制单元16。高电平诊断信号指示旋转角度传感器12异常。下文将对故障检测单元15进行详细描述。

当从起动判断单元14输入高电平起动信号时，驱动器控制单元16起动。在起动时，驱动器控制单元16开始与诸如高阶ECU之类的车载ECU相互发送和接收车辆控制所需的信息。另外，驱动器控制单元16判断从故障检测单元15输入的诊断信号是否为高电平诊断信号。

当判断诊断信号是低电平诊断信号时，驱动器控制单元16基于来自旋转角度传感器12的检测信号和从高阶ECU输入的请求命令等产生控制信号。相反，当判断诊断信号是高电平诊断信号时，驱动器控制单元16停止定子驱动器17和转子驱动器18的相应控制信号的输出。

替代地，驱动器控制单元16停止将控制信号输出至定子驱动器17，并继续将控制信号输出至转子驱动器18。当通过在定子线圈204中产生的感应电动势对电池400充电时，执行将控制信号输出至转子驱动器18。在定子线圈204中产生的感应电动势经由构成定子逆变器30的开关元件的寄生二极管供给至电池400。

定子驱动器17和转子驱动器18各自包括放大器电路。定子驱动器17和转子驱动器18各自放大输入的控制信号，并将放大的控制信号(驱动信号)输出至每个逆变器的开关元件的栅极电极。其结果是，每个逆变器的驱动得以控制。

<故障检测单元的详细构造>

如上所述，故障检测单元15包括比较单元15a、获取单元15b和判断单元15c作为功能元件。比较单元15a具有预定的比较阈值，用于与从感应电压检测单元13输入的线电压进行比较。当线电压下降至低于比较阈值时，比较单元15a输出低电平比较信号。

相反，当线电压超过比较阈值时，比较单元15a输出高电平比较信号。以此方式，比较信号的电压电平在线电压超过比较阈值的时刻从低切换为高。另外，比较信号的电压电平在线电压下降至低于比较阈值的时刻从高切换为低。获取单元15b检测比较信号的电压电平中的变化。

为了简化描述，下文将比较信号的电压电平从低切换为高的时刻称为上升时刻。下文将比较信号的电压电平从高切换为低的时刻称为下降时刻。上升时刻对应于上升时间。下降时刻对应于下降时间。

在图4中，比较阈值用虚线表示。如图4所示，比较阈值为固定值。如上所述，在轴旋转360度机械角度的同时，线电压产生相当于八个周期的正弦波。因此，在轴旋转360度机械角度的同时，线电压超过比较阈值八次。因此，从比较单元15a输出的高电平比较信号的输出时刻的相位间隔是45度机械角度。换言之，比较信号的上升时刻的相位间隔是45度机械角度。

根据本实施方式的获取单元15b检测比较信号的上升时刻。获取单元15b忽略比较信号的下降时刻。当检测到上升时刻时，获取单元15b获取由旋转角度传感器12检测的计数数量(旋转角度)。获取单元15b将获取的计数数量输出至判断单元15c。上升时刻对应于检测时间。

判断单元15c判断从获取单元15b输入的计数数量(旋转角度)之差。如上所述，上升时刻的相位间隔是45度机械角度。因此，从获取单元15b输入的计数数量之差预期为45度机械角度。

判断单元15c包括非易失性存储器。判断单元15c在非易失性存储器中存储45度的机械角度，作为用于故障判断的相位间隔。判断单元15c判断计算的旋转角度差是否等于存储的相位间隔。即，判断单元15c判断计算的旋转角度差是否等于45度机械角度。

当判断旋转角度差等于45度机械角度时，判断单元15c判断旋转角度传感器12正常。相反，当判断旋转角度差值不指示45度机械角度时，判断单元15c判断旋转角度传感器12异常。

如图4所示，例如，当旋转角度传感器12正常时，在线电压超过比较阈值的时间t1，由旋转角度传感器12检测的旋转角度为45度机械角度。随后，在线电压再次超过比较阈值的时间t2，由旋转角度传感器12检测的旋转角度为90度机械角度。因此，在时间t1与时间t2由旋转角度传感器12检测的相应旋转角度之差为45度机械角度。

以相同的方式，在线电压超过比较阈值的时间t3，由旋转角度传感器12检测的旋转角度为225度机械角度。随后，在线电压再次超过比较阈值的时间t4，由旋转角度传感器12检测的旋转角度为270度机械角度。因此，在时间t3与时间t4由旋转角度传感器12检测的相应旋转角度之差为45度机械角度。以此方式，当旋转角度传感器12正常时，线电压超过比较阈值时由旋转角度传感器12检测的旋转角度之差为45度机械角度。

然而，当旋转角度传感器12中发生异常时，线电压超过比较阈值时的相位间隔与在这些时间由旋转角度传感器12检测到的旋转角度之差之间产生差异。

例如，如图5所示，在时间ta，旋转角度传感器12中发生异常。其结果是，旋转角度传感器12输出的计数数量变为120度的固定值。在该故障时间ta之前的时间t1与时间t2由旋转角度传感器12检测的相应旋转角度之差为45度。因此，旋转角度传感器12被判断为正常。

然而，在故障时间ta之后的时间t3与时间t4由旋转角度传感器12检测的相应旋转角度固定为120度。因此，在时间t3与时间t4由旋转角度传感器12检测的相应旋转角度之差为0度。旋转角度传感器12被判断为异常。

<故障检测单元的故障检测处理>

接着，将参照图6，对由故障检测单元15执行的故障检测处理进行描述。在定子线圈204中产生感应电压时，故障检测单元15执行故障检测处理。具体而言，当发动机300处于被燃烧驱动状态并且构成定子逆变器30的开关元件的驱动停止时，故障检测单元15执行故障检测处理。

故障检测单元15的上述功能元件处理故障检测处理中的步骤。然而，若以基于功能元件分离步骤的方式对故障检测处理进行描述，则描述可能变得复杂。为了避免这样的复杂化，以下将包括这些功能元件的故障检测单元15描述为一并处理故障检测处理中的步骤。

故障检测单元15包括易失性存储器。具体而言，判断单元15c包括易失性存储器。易失性存储器包括第一角度θ1、第二角度θ2和标志N。如下所述，基于与比较阈值相关的线电压的行为而连续更新第一角度θ1、第二角度θ2和标志N。

首先，在步骤S10，故障检测单元15重置易失性存储器。其结果是，故障检测单元15将各个第一角度θ1、第二角度θ2和标志N设定为0。接着，故障检测单元15前进至步骤S20。

步骤S10是当故障检测单元15从准备状态切换为起动状态时执行的重置处理。一旦执行了重置处理，则只要维持起动状态，故障检测单元15就不会再次执行重置处理。故障检测单元15连续地重复下文所述的步骤S20和后续步骤。当故障检测单元15从准备状态切换为起动状态时，从故障检测单元15输出至驱动器控制单元16的诊断信号为低电平诊断信号。

在前进至步骤S20时，故障检测单元15判断从感应电压检测单元13输入的线电压是否超过比较阈值。当判断线电压超过比较阈值时，故障检测单元15前进至步骤S30。相反，当判断线电压没有超过比较阈值时，故障检测单元15进入重复执行步骤S20的待机状态。

在前进至步骤S30时，故障检测单元15获取线电压超过比较阈值时从旋转角度传感器12输入的计数数量(旋转角度θs)。随后，故障检测单元15前进至步骤S40。

如图7所示，可以改变执行步骤S20和步骤S30的顺序。当在步骤S10之后执行步骤S30时，故障检测单元15连续地获取从旋转角度传感器12输入的旋转角度θs。之后，故障检测单元15前进至步骤S20。

在前进至步骤S20时，故障检测单元15获取线电压超过比较阈值时的旋转角度θs。之后，故障检测单元15前进至步骤S40。相反，当判断线电压没有超过比较阈值时，故障检测单元15返回至步骤S30。故障检测单元15进入重复执行步骤S30和步骤S20的待机状态。

在前进至步骤S40时，故障检测单元15将在步骤S30获取的旋转角度θs作为第一角度θ1存储在易失性存储器中。换言之，故障检测单元15将第一角度θ1设定为在步骤S30获取的旋转角度θs。随后，故障检测单元15前进至步骤S50。

在进行到步骤S50时，故障检测单元15判断易失性存储器中的标志N是否被设定为0。当判断标志N被设定为0时，故障检测单元15前进至步骤S60。相反，当判断标志N被设定为1时，故障检测单元15前进至步骤S70。

如上所述，在步骤S10执行重置处理之后，立即将标志N设定为0。因此，在该情况下，故障检测单元15前进至步骤S60。

在前进至步骤S60时，故障检测单元15将标志N从0变为1。随后，故障检测单元15前进至步骤S80。

在前进至步骤S80时，故障检测单元15将在步骤S40设定的第一角度θ1作为第二角度θ2存储在易失性存储器中。随后，故障检测单元15返回至步骤S20。

在该情况下，将在更早的步骤S30获取的旋转角度θs存储为第一角度θ1和第二角度θ2。当故障检测单元15随后执行步骤S20至步骤S40时，新的旋转角度θs被存储为第一角度θ1。新的旋转角度θs预期为相位比更早的旋转角度θs提前45度机械角度的角度。

在前进至步骤S50时，故障检测单元15前进至步骤S70，因为标志N已被设定为1。

在前进至步骤S70时，故障检测单元15计算到此时为止存储在易失性存储器中的第一角度θ1与第二角度θ2之差的绝对值。随后，故障检测单元15前进至步骤S90。

在前进至步骤S90时，故障检测单元15判断在步骤S70计算的第一角度θ1与第二角度θ2之差的绝对值是否等于存储的相位间隔(45度机械角度)。当判断绝对值等于45度机械角度时，故障检测单元15前进至步骤S80，并用新的旋转角度θs更新第二角度θ2。在该情况下，诊断信号保持低电平诊断信号。然而，当判断绝对值不等于45度机械角度时，故障检测单元15前进至步骤S100。

在前进至步骤S100时，故障检测单元15将诊断信号的输出电平从低切换为高。其结果是，故障检测单元15向驱动器控制单元16通知旋转角度传感器12中的故障。随后，故障检测单元15结束该故障检测处理。

<工作效果>

接着，将对根据本实施方式的电动机控制装置100的工作效果进行描述。如上所述，可以基于由旋转角度传感器12在线电压超过比较阈值的两个时刻检测到的旋转角度之差是否等于45度机械角度，来判断旋转角度传感器12中的故障。其结果是，例如，与基于多个旋转角度传感器的检测结果来判断旋转角度传感器中的故障的构造相比，可以抑制部件数量的增加。

当诊断信号是高电平诊断信号时，驱动器控制单元16停止将控制信号输出至定子驱动器17，并继续将控制信号输出至转子驱动器18。其结果是，即使旋转角度传感器12异常，也可以继续通过由电动机200产生的电力对电池400进行充电。

电动机控制装置100和电动机200形成机电一体构造。具体而言，U相定子线圈205、V相定子线圈206和W相定子线圈207各自经由汇流条一体地连接至电动机控制装置100。其结果是，与通过配线线束等将电动机控制装置100与电动机200分离并电连接的构造相比，可以抑制在电动机控制装置100与电动机200的电连接部分处的噪波输入。

(第一变型例)

根据本实施方式，对获取单元15b检测比较信号的上升时刻而忽略比较信号的下降时刻的示例进行了描述。然而，也可以使用获取单元15b检测比较信号的下降时刻而忽略比较信号的上升时刻的构造。

(第二变型例)

作为又一示例，也可以使用获取单元15b检测比较信号的每隔一个上升时刻的构造。在该情况下，由获取单元15b检测的上升时刻之间的旋转角度预期为90度机械角度。因此，判断单元15c存储90度机械角度作为相位间隔。

例如，在线电压超过比较阈值的时间t1，由旋转角度传感器12检测的旋转角度为45度机械角度。在线电压在时间t1之后第二次超过比较阈值的时间t5，由旋转角度传感器12随后检测的旋转角度为135度机械角度。因此，在时间t1与时间t5由旋转角度传感器12检测的相应旋转角度之差为90度机械角度。

(第二实施方式)

接着，将参照图9对第二实施方式进行描述。根据以下实施方式的电动机控制装置与根据第一实施方式的电动机控制装置100共享共性。因此，下文省略对共同部分的描述。将主要对不同之处进行描述。与根据第一实施方式的元件相同的元件在下文中被赋予相同的附图标记。

根据第一实施方式，对获取单元15b检测比较信号的上升时刻而忽略比较信号的下降时刻的示例进行了描述。鉴于此，根据本实施方式的获取单元15b检测比较信号的上升时刻和下降时刻。

当检测到上升时刻和下降时刻时，根据本实施方式的获取单元15b获取由旋转角度传感器12检测的计数数量(旋转角度)。获取单元15b将获取的计数数量输出至判断单元15c。

在该情况下，上升时刻的旋转角度与下降时刻的旋转角度之差预期为15度机械角度。因此，根据本实施方式的判断单元15c存储15度机械角度作为相位间隔。判断单元15c判断计算的旋转角度差是否等于15度机械角度。其结果是，可以判断旋转角度传感器12是正常还是异常。

例如，如图9所示，在线电压超过比较阈值的时间t11，由旋转角度传感器12检测的旋转角度为45度机械角度。在线电压下降至低于比较阈值的时间t12由旋转角度传感器12随后检测到的旋转角度为60度机械角度。因此，在时间t11与时间t12由旋转角度传感器12检测的相应旋转角度之差为15度机械角度。以类似的方式，在线电压超过比较阈值的时间t13与线电压下降至低于比较阈值的时间t14，由旋转角度传感器12检测的相应旋转角度之差为15度机械角度。

如上所述，作为该构造的结果，每当电动机200旋转15度机械角度时，可以判断旋转角度传感器12中的故障。因此，可以以更高的频率进行关于旋转角度传感器12中的故障的判断。

(第三变型例)

根据本实施方式，对获取单元15b连续检测比较信号的上升时刻和下降时刻的示例进行了描述。相反，也可以使用获取单元15b检测比较信号的每隔一个上升时刻和每隔一个下降时刻的构造。在该情况下，由获取单元15b检测的上升时刻与下降时刻之间的旋转角度预期为60度机械角度。因此，判断单元15c存储60度机械角度作为相位间隔。

例如，如图10所示，在线电压超过比较阈值的时间t15，由旋转角度传感器12检测的旋转角度为90度机械角度。在线电压在已下降至低于比较阈值并再次超过比较阈值之后，下降至低于比较阈值的时间t16，由旋转角度传感器12随后检测的旋转角度为150度机械角度。因此，在时间t15与时间t16由旋转角度传感器12检测的相应旋转角度之差为60度机械角度。

以上对本公开的优选实施方式进行了描述。然而，本公开并不限定于上述实施方式。在不脱离本公开精神的情况下，可以进行各种修改。

(第四变型例)

根据上述实施方式，对感应电压检测单元13输出线电压的示例进行了描述。然而，可以使用感应电压检测单元13检测三相中的一个定子线圈的感应电压并输出检测到的感应电压的构造。

(其它变型例)

根据上述实施方式，对电动机200通过条带310连接至安装在车辆中的发动机300的曲轴的示例进行了描述。然而，也可以使用电动机200通过动力传递机构连接至曲轴的构造。

根据上述实施方式，对转子线圈203具有八个磁极对的示例进行了描述。然而，转子线圈203中的磁极对的数量不限于该示例。例如，转子线圈203可以具有四个或十六个磁极对。

根据上述实施方式，对转子201包括转子线圈203的示例进行了描述。然而，也可以使用转子201包括永磁体而非转子线圈203的构造。

根据上述实施方式，对转子逆变器50构成全桥电路的示例进行了描述。然而，转子逆变器50可以构成半桥电路。

根据上述实施方式，对构成定子逆变器30和转子逆变器50的开关元件为MOSFET的示例进行了描述。然而，构成定子逆变器30和转子逆变器50的开关元件不限于上述示例。例如，可以使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)。在该情况下，附加的回流二极管反并联连接至开关元件。

根据上述实施方式，对在构成定子逆变器30的开关元件中使用单侧冷却系统的示例进行了描述。然而，用于冷却构成定子逆变器30的开关元件的系统不限于上述示例。例如，可以使用双侧冷却系统。另外，也可以使用使用流体冷却剂的冷却系统。

根据上述实施方式，没有具体提及用于形成定子逆变器30和转子逆变器50的材料。然而，例如可以使用硅作为形成材料。另外，例如，也可以使用具有比硅更宽的带隙的碳化硅作为另一形成材料。

另外，转子逆变器50与定子逆变器30的形成材料可以不同。例如，转子逆变器50可以包括碳化硅，而定子逆变器30可以包括硅。

Claims (10)

1.一种控制装置，所述控制装置用于旋转电机，包括：

旋转角度传感器，所述旋转角度传感器检测所述旋转电机的转子的旋转角度；

感应电压检测单元，所述感应电压检测单元检测在定子线圈中感应的感应电压，所述定子线圈设置在所述旋转电机的定子中；以及

计算单元，所述计算单元接收由所述旋转角度传感器检测的旋转角度和由所述感应电压检测单元检测的感应电压的输入，当控制所述定子线圈的通电的定子逆变器停止时，所述计算单元基于：在多个上升时刻和多个下降时刻中的两个检测时间上由所述旋转角度传感器检测的所述转子的两个旋转角度之差；以及两个检测时间之间的感应电压的相位间隔，来判断所述旋转角度传感器中的故障，其中，在多个所述上升时刻，由所述感应电压检测单元检测的所述感应电压超过预定的比较阈值；在多个所述下降时刻，所述感应电压下降至低于所述比较阈值。

2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

两个所述检测时间是多个所述上升时刻中的两个上升时刻与多个所述下降时刻中的两个下降时刻中的任一方。

3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

两个所述检测时间是多个所述上升时刻中的单个上升时刻与多个所述下降时刻中的单个下降时刻。

4.如权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其特征在于，

所述控制装置一体地连接至所述旋转电机。

5.如权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其特征在于，

当判断所述旋转角度传感器已发生故障时，所述计算单元停止所述定子逆变器的驱动。

6.如权利要求4所述的控制装置，其特征在于，

当已判断所述旋转角度传感器已发生故障时，所述计算单元停止所述定子逆变器的驱动。

7.如权利要求5所述的控制装置，其特征在于，

所述转子包括磁场绕组；并且

当判断所述旋转角度传感器已发生故障时，所述计算单元停止所述转子逆变器的驱动，所述转子逆变器控制所述磁场绕组的通电。

8.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，

所述转子包括磁场绕组；并且

当判断所述旋转角度传感器已发生故障时，所述计算单元停止所述转子逆变器的驱动，所述转子逆变器控制所述磁场绕组的通电。

9.一种旋转电机，包括：

转子；

定子，所述定子设置在所述转子的周围，所述定子包括设置在所述定子中的定子线圈；

定子逆变器，所述定子逆变器控制所述定子线圈的通电；以及

控制装置，其中，所述控制装置包括：

旋转角度传感器，所述旋转角度传感器检测所述转子的旋转角度；

感应电压检测单元，所述感应电压检测单元检测在所述定子线圈中感应的感应电压；以及

计算单元，所述计算单元接收由所述旋转角度传感器检测的旋转角度和由所述感应电压检测单元检测的感应电压的输入，当所述定子逆变器停止时，所述计算单元基于：在多个上升时刻和多个下降时刻中的两个检测时间上由所述旋转角度传感器检测的所述转子的两个旋转角度之差；以及两个检测时间之间的感应电压的相位间隔，来判断所述旋转角度传感器中的故障，其中，在多个所述上升时刻，由所述感应电压检测单元检测的所述感应电压超过预定的比较阈值；在多个所述下降时刻，所述感应电压下降至低于所述比较阈值。

10.一种控制方法，所述控制方法用于旋转电机，包括：

通过旋转角度传感器检测所述旋转电机的转子的旋转角度；

通过感应电压检测单元检测在定子线圈中感应的感应电压，所述定子线圈设置在所述旋转电机的定子中；以及

通过计算单元接收由所述旋转角度传感器检测的旋转角度和由所述感应电压检测单元检测的感应电压的输入；以及

当控制所述定子线圈的通电的定子逆变器停止时，通过所述计算单元基于：在多个上升时刻和多个下降时刻中的两个检测时间上由所述旋转角度传感器检测的所述转子的两个旋转角度之差；以及两个检测时间之间的感应电压的相位间隔，来判断所述旋转角度传感器中的故障，其中，在多个所述上升时刻，由所述感应电压检测单元检测的所述感应电压超过预定的比较阈值；在多个所述下降时刻，所述感应电压下降至低于所述比较阈值。