CN115667852A - 监视控制装置及监视控制方法 - Google Patents

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Abstract

在诊断有无旋转体的旋转状态的检测异常的监视控制装置中，具备：旋转传感器，其检测旋转体的旋转状态，并输出与检测出的旋转状态对应的模拟信号；变换器，其基于模拟信号在第一时刻计算出旋转体的第一绝对角，并输出包含第一绝对角的信号；第一控制装置(10)，其取得第一绝对角；第二控制装置(20)，其基于模拟信号在与第一时刻不同的第二时刻计算出旋转体的第二绝对角，第一控制装置(10)生成基于第一绝对角的第一诊断信号，将第一诊断信号输出到第二控制装置，第二控制装置基于第二绝对角生成第二诊断信号，并对第一诊断信号和第二诊断信号进行比较，来诊断有无旋转状态的检测异常。

Description

监视控制装置及监视控制方法
技术领域
本发明涉及一种诊断有无旋转状态的检测异常的监视控制装置及监视控制方法。
背景技术
以往，在具备多个旋转角传感器元件和多个AD变换器的旋转角检测装置中，已知有在AD变换器发生故障时计算基准时刻的旋转角的装置(专利文献1)。在该旋转角检测装置中，多个AD变换器从多个旋转角传感器元件取得根据检测对象的旋转角而模拟输出的cos信号和sin信号，并以一定的转换周期逐次转换成作为数字值的cos值和sin值。此时，在多个AD变换器之间，AD变换时刻同步。旋转角检测装置所包含的角度计算处理部计算在AD变换器发生故障时能够代替的多个角度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017－67695号公报
发明要解决的课题
但是，上述旋转角检测装置存在必须在多个AD变换器之间使AD变换时刻相互同步的问题。
发明内容
本发明要解决的课题在于，提供一种不需要模拟信号的变换时刻的同步，就能够诊断旋转状态的检测异常的监视控制装置以及监视控制方法。
本发明通过旋转传感器检测旋转体的旋转状态，并输出与检测出的旋转状态对应的模拟信号，通过变换部并基于模拟信号在第一时刻计算出旋转体的第一绝对角，通过第一控制装置生成基于第一绝对角的第一诊断信号，通过第二控制装置基于模拟信号在与第一时刻不同的第二时刻计算出旋转体的第二绝对角，并基于第二绝对角生成第二诊断信号，比较第一诊断信号和第二诊断信号来诊断有无旋转状态的检测异常，由此，解决上述课题。
发明效果
根据本发明，不需要模拟信号的变换时刻的同步，就能够诊断旋转状态的检测异常。
附图说明
图1是本实施方式的监视控制装置的块图。
图2是本发明的其他实施方式的监视控制装置的块图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式的监视控制装置及监视控制方法。在本实施方式中，列举出将监视控制装置搭载于车辆的驱动系统的例子进行说明。另外，监视控制装置不限于车辆的驱动系统，也可以搭载在驱动至少包括电动机等旋转体的装置的系统中。
(第一实施方式)
图1是表示本发明的实施方式的监视控制装置1的块图。图1所示的监视控制装置1搭载在车辆的驱动系统中。车辆的驱动系统是利用蓄电池的电力驱动电动机的系统。搭载驱动系统的车辆是混合动力车辆、插电式车辆、电动汽车等具备电动机的车辆。电动机由从逆变器(INV)供给的三相电流驱动。电动机也可以作为发电机发挥功能，在再生时由电动机发电的电力经由逆变器向蓄电池供给。
监视控制装置1具备：旋转变压器2、RD变换器3、第一控制装置10、第二控制装置20。监视控制装置1具有：用于检测电动机中包含的转子(旋转体)的状态，并根据检测值经由逆变器控制电动机的控制用系统(以下称为主系统)；以及与控制用系统不同的监视用系统(以下称监视用系统)。主系统由从旋转变压器2经由RD变换器3及第一控制装置10与逆变器连接，并通过从旋转变压器2输出的模拟信号、由RD变换器3从模拟信号转换的角度信号(编码器信号)以及电动机控制信号的信号线构成。监视用系统是为了利用与主系统不同的系统取得旋转变压器2的输出信号，判定主系统中是否产生检测异常而设置的。
旋转变压器2与包含在电动机中的转子机械连接。旋转变压器2是检测转子的旋转角度并以模拟值输出检测出的检测值的旋转传感器。旋转变压器2将从RD变换器3输入的励磁信号用作载波，以通过正弦波和余弦波调制了转子的旋转角度的2相交流电压(模拟信号)输出。
RD变换器3对从旋转变压器2输出的模拟信号进行采样，对采样后的电压值进行AD变换(模拟数字变换)而生成数字信号。数字信号是通过对包含在模拟信号中的正弦波和余弦波分别进行采样而得到的2相(AB相)的编码器信号。AB相的数字信号包含转子的相对角的信息。另外，RD变换器3基于旋转变压器2的检测值计算转子的绝对角。绝对角是用角度表示距基准位置的转子绝对位置的值。相对角表示转子移动前和移动后移动了多少，相当于转子的旋转位移量。绝对角由代码表示，相对角由AB信号的输出波形表示。即，RD变换器3基于来自旋转变压器的模拟信号，计算转子的绝对角及相对角，输出包含绝对角的角度信号和包含相对角的角度信号。RD变换器3向第一控制装置10输出包含绝对角的角度信号，向第一控制装置10及第二控制装置20输出包含相对角的角度信号。以下，将由RD变换器3计算出的绝对角称为第一绝对角，将在与第一绝对角相同的时刻计算出的相对角称为第一相对角。
第一控制装置10从RD变换器3取得第一绝对角及第一相对角，根据第一绝对角及第一相对角计算出电动机控制用的控制指令值，将包含控制指令值的电动机控制信号输出到逆变器(INV)。第一控制装置10具有CPU及RAM或ROM等存储器，通过用CPU执行保存在存储器中的程序，执行各种控制功能。第一控制装置10作为功能块具有控制部11和信号切断部12。控制部11包括从RD变换器3取得角度信号的功能、控制电动机的功能、以及生成诊断用的信号的功能等。控制部11同时取得第一绝对角和第一相对角。并且，控制部11根据第一绝对角和/或第一相对角运算当前的电动机的角速度。另外，控制部11基于从外部输入的请求转矩以及运算出的角速度等，通过PI控制计算控制指令值，并将电动机控制信号输出到逆变器。另外，控制部11生成基于第一绝对角的第一诊断信号，并向第二控制装置20输出。第一诊断信号包含用于电动机控制的第一绝对角的信息。即，控制部11将电动机控制中使用的转子的旋转角度的信息作为诊断用而向第二控制装置20输出。另外，控制部11生成基于第一相对角的信号，并向第二控制装置20输出。另外，控制部11也可以将从RD变换器3输入的包含第一绝对角的角度信号直接作为第一诊断信号向第二控制装置20输出。另外，控制部11也可以将从RD变换器3输入的包含第二绝对角的角度信号直接向第二控制装置20输出。
信号切断部12根据从后述的诊断部23发送的切断信号，切断从第一控制装置10向逆变器输出的电动机控制信号。在诊断为存在转子的旋转状态的检测异常的情况下，从诊断部23输出切断信号。信号切断部12在从诊断部23接收到切断信号的情况下，切断由控制部11生成的电动机控制信号。另外，在切断了电动机控制信号时，信号切断部12也可以作为转子的旋转状态的检测存在异常，进行停止电动机控制等的失效保护控制或向外部的警告等。信号切断部12在未从诊断部23接收到切断信号的情况下，不切断由控制部11生成的电动机控制信号，而输出到逆变器。
第二控制装置20从旋转变压器取得模拟信号，基于模拟信号计算第二绝对角，基于第二绝对角生成第二诊断信号，比较第一诊断信号和第二诊断信号，诊断有无转子的旋转状态的检测异常。第二控制装置20具有CPU及RAM或ROM等存储器，通过用CPU执行保存在存储器中的程序，执行各种控制功能。第二控制装置20具有与第一控制装置10所包含的CPU不同的CPU。第二控制装置20作为功能块具有绝对角计算部21、绝对角推定部22以及诊断部23。
绝对角计算部21根据从旋转变压器2输出的模拟信号确定表示旋转角度的正弦函数(sinθ)和余弦函数(cosθ)，通过取反正切(arctan[sinθ/cosθ])来计算转子的绝对角。绝对角计算部21中的绝对角的计算时刻是与通过RD变换器3的AD变换计算出的第一绝对角不同的时刻。即，绝对角计算部21的计算时刻与RD变换器3的计算时刻不同步，是不同的时刻。以下，将由绝对角计算部21计算出的绝对角称为第二绝对角。另外，将在与第二绝对角的计算时刻相同的时刻取得的转子的相对角称为第二相对角。并且，由于第一绝对角和第二绝对角不是在相同的时刻(在同一时刻)计算出的，所以在第一绝对角和第二绝对角之间产生时间差。另外，绝对角计算部21生成基于第二绝对角的第二诊断信号，并向绝对角推定部22输出。第二诊断信号包含第二绝对角的信息，换言之，包含在与用于电动机控制的第一绝对角不同的时刻计算出的旋转角度的信息。
绝对角推定部22通过RD变换器3取得以与第二绝对角相同的时刻计算出的第二相对角，并从控制部11取得第一相对角。另外，绝对角推定部22使用下述式(1)，基于第二绝对角、第一相对角以及第二相对角，推定第一绝对角的推定值。
[式1]
θ1_e＝θ2-(Δθ2-Δθ1) (1)
其中，θ1_e表示第一绝对角的推定值，θ2表示第二绝对角，Δθ1表示第一相对角，Δθ2表示第二相对角。
绝对角推定部22对于由绝对角计算部21生成的第二诊断信号，包含第一绝对角的推定值的信息，作为第二诊断信号输出到诊断部23。由于第一绝对角的推定值是基于第二绝对角计算出的值，因此，从绝对角推定部22输出到诊断部23的第二诊断信号是基于第二绝对角的信号。
诊断部23比较从控制部11输出的第一诊断信号和从绝对角推定部22输出的第二诊断信号，诊断转子的旋转状态的检测异常的有无。具体而言，诊断部23根据第一诊断信号确定第一绝对角，根据第二诊断信号确定第一绝对角的推定值，计算第一绝对角与第一绝对角的推定值的差值。在诊断部23中预先设定有用于判定检测异常的判定阈值。判定阈值例如被设定为比检测误差大的值。然后，在第一绝对角与第一绝对角的推定值的差值小于判定阈值的情况下，诊断部23判定为由RD变换器3计算出的绝对角是正确的值，诊断为没有检测异常。另一方面，在第一绝对角与第一绝对角的推定值的差值为判定阈值以上的情况下，诊断部23判定为有检测异常。例如，在RD变换器3的AD变换中发生了异常的情况下，在主系统的信号线或者监视用系统的信号线中发生了异常的情况下，第一绝对角和/或第二绝对角的值成为异常值。在本实施方式中，使用主系统的信号线，从第一控制装置10取得第一绝对角，使用监视用系统的信号线，与第一绝对角隔开时间差，取得第二绝对角。并且，在产生检测异常的情况下，在具有时间差的第一绝对角和第二绝对角之间产生大的角度差。在本实施方式中，基于该角度差的大小来诊断检测异常。
诊断部23在判定为有转子的旋转状态的检测异常的情况下，向信号切断部12输出切断信号。诊断部23在判定为没有转子的旋转状态的检测异常的情况下，不向信号切断部12输出切断信号。
如上所述，在本实施方式中，通过旋转变压器2检测转子的旋转状态，输出与检测出的旋转状态对应的模拟信号，通过RD变换器3并基于模拟信号在第一时刻计算转子的第一绝对角，输出包含第一绝对角的信息的信号，通过第一控制装置10生成基于第一绝对角的第一诊断信号，将第一诊断信号输出到第二控制装置20。然后，通过第二控制装置20，基于模拟信号在与第一时刻不同的第二时刻计算转子的第二绝对角，基于第二绝对角生成第二诊断信号，比较第一诊断信号和第二诊断信号，诊断转子的旋转状态检测异常的有无。由此，本实施方式的监视控制装置1或监视控制方法不需要模拟信号的变换时刻的同步，就能够诊断旋转状态的检测异常。另外，在本实施方式中，在RD变换器3的AD变换中发生了异常的情况下，在主系统的信号线或者监视用系统的信号线中发生了异常的情况下，能够检测异常。
但是，作为与本实施方式不同的、诊断转子的旋转状态检测异常的装置，考虑以下的装置。例如，对旋转变压器连接多个AD变换器，在多个AD变换器之间取得AD变换的时刻的同步，比较从多个AD变换器输出的数字信号，由此诊断转子的旋转状态检测异常。在这样的装置中，需要在多个AD变换器之间进行同步，另外，为了进行同步，存在需要运算精度高的AD变换器的问题。进而，在取得同步的AD变换器为三个以上的情况下，还存在难以取得各自的同步的问题。
另一方面，在本实施方式中，在计算绝对角时，不需要模拟信号的变换时刻的同步，所以能够解决上述问题。
另外，在本实施方式中，第一诊断信号包含第一绝对角的信息，第二诊断信号包含第二绝对角的信息。由此，不需要模拟信号的变换时刻的同步，就能够诊断旋转状态的检测异常。
另外，在本实施方式中，通过RD变换器，基于来自旋转变压器2的模拟信号，分别在第一时刻计算转子的第一相对角，在第二时刻计算转子的第二相对角，并分别输出包含第一相对角的信息的信号及包含第二相对角的信息的信号。然后，通过第二控制装置20，基于第二绝对角、第一相对角以及第二相对角，推定第一绝对角的推定值，比较推定值和第一诊断信号中包含的第一绝对角，由此，诊断转子的旋转状态的检测异常的有无。由此，不需要模拟信号的变换时刻的同步，就能够诊断旋转状态的检测异常。
另外，在本实施方式中，绝对角推定部22从控制部11取得第一相对角，但也可以从RD变换器3取得第一相对角。另外，在本实施方式中，监视用系统不限于一个，也可以设置多个。在设置多个监视用系统的情况下，在与监视用系统对应地设置多个与第二控制装置20相同的控制装置的基础上，以使旋转变压器2的模拟信号的信号线分支，并将旋转变压器2的模拟信号输出到各控制装置的方式形成监视用系统。并且，信号切断部12在从多个第二控制装置20所包含的各诊断部23中的任意一个诊断部23接收到切断信号的情况下，切断电动机控制信号。由此，即使监视用系统为多个，也不需要同步，所以能够降低软件处理负荷，并且高精度地诊断检测异常。
(第二实施方式)
图2是表示本发明的其他实施方式的监视控制装置1的块图。在本实施方式中，相对于第一实施方式，第一控制装置10的控制的一部分、第二控制装置20的控制的一部分不同。除此以外的结构与上述的第一实施方式相同，在以下的说明中，对于与第一实施方式相同的结构以及控制处理省略说明，但在省略的说明中适当引用第一实施方式的记载。
第一控制装置10所包括的控制部11基于第一绝对角计算出转子的转速。控制部11以规定周期从RD变换器3取得第一绝对角，计算出第一绝对角的本次值与上次值的差值，根据计算的第一绝对角的差值计算出转子的第一转速。另外，控制部11生成包含第一转速的信息的第一诊断信号，向第二控制装置20的诊断部23输出。另外，由于第一转速是基于第一绝对角计算出的值，所以第一诊断信号成为基于第一绝对角的信号。
第二控制装置20具有绝对角计算部21、转速计算部24以及诊断部23。绝对角计算部21与第一实施方式中的绝对角计算部21相同。转速计算部24基于第二绝对角计算出转子的转速。转速计算部24取得由绝对角计算部21以规定周期计算的第二绝对角，计算第二绝对角的本次值与上次值的差值，根据计算出的第二绝对角的差值计算转子的第二转速。另外，第一绝对角的上次值的计算时刻与第二绝对角的上次值的计算时刻不同，第一绝对角的本次值的计算时刻与第二绝对角的本次值的计算时刻不同。第一绝对角的计算时刻是RD变换器3的计算时刻，第二绝对角的计算时刻是绝对角计算部21的计算时刻。
转速计算部24生成包含第二转速的信息的第二诊断信号，并将第二诊断信号输出到诊断部23。另外，由于第二转速是基于第二绝对角计算出的值，所以第二诊断信号成为基于第二绝对角的信号。
诊断部23比较从控制部11输出的第一诊断信号和从转速计算部24输出的第二诊断信号，诊断转子的旋转状态的检测异常的有无。具体而言，诊断部23根据第一诊断信号确定第一转速，根据第二诊断信号确定第二转速，计算出第一转速与第二转速的差值。在诊断部23中预先设定有用于判定检测异常的判定阈值。判定阈值例如被设定为比检测误差大的值。判定阈值与第一实施方式不同，由转速表示。并且，在第一转速与第二转速的差值小于判定阈值的情况下，诊断部23判定为由RD变换器3计算出的转速是正确的值，诊断为没有检测异常。另一方面，在第一转速与第二转速之差为判定阈值以上的情况下，诊断部23判定为有检测异常。在本实施方式中，使用主系统的信号线，从第一控制装置10取得第一转速，使用监视用系统的信号线，与第一转速隔开时间差，取得第二转速。并且，在发生了检测异常的情况下，在具有时间差的第一转速和第二转速之间产生大的转速差。在本实施方式中，基于转速差的大小来诊断检测异常。
另外，诊断部23取得由RD变换器3计算出的第一相对角和第二相对角，并计算出第一相对角和第二相对角的差值，根据计算出的差值计算转子的转速的变动量。在诊断部23中预先设定有用于判定转子的转速的变动的变动判定阈值。诊断部23对计算出的转速的变动量和变动判定阈值进行比较，在计算出的转速的变动量为变动判定阈值以上的情况下，判定为有转速的变动。然后，在判定为有转速的变动的情况下，诊断部23中止基于第一转速与第二转速的差值的、旋转状态的检测异常的诊断。例如，在转子的转速由于来自外部的转矩请求等而变动的情况下，无法区分第一转速与第二转速的差值是由转速的变动引起的，还是由检测异常引起的。因此，在转速的变动大的情况下，中止旋转状态的检测异常的诊断。另一方面，在计算出的转速的变动量小于变动判定阈值的情况下，诊断部23判定为没有转速的变动或者转速的变动小，继续旋转状态的检测异常的诊断。
诊断部23在判定为有转子的旋转状态的检测异常的情况下，向信号切断部12输出切断信号。诊断部23在判定为没有转子的旋转状态的检测异常的情况下，不向信号切断部12输出切断信号。
如上所述，在本实施方式中，通过第一控制装置10，基于第一绝对角计算出转子的第一转速，生成包含第一转速的信息的第一诊断信号，通过第二控制装置20，基于第二绝对角计算出转子的第二转速，生成包含第二转速的信息的第二诊断信号，比较第一转速和第二转速，诊断有无旋转状态的检测异常。由此，不需要模拟信号的变换时刻的同步，就能够诊断旋转状态的检测异常。另外，在本实施方式中，在RD变换器3的AD变换中发生了异常的情况下，在主系统的信号线或者监视用系统的信号线中发生了异常的情况下，能够检测异常。
另外，在本实施方式中，通过RD变换器3，基于模拟信号计算出转子的相对角，输出包含相对角的信号，通过第二控制装置20，基于相对角计算出转子的转速的变动量，在变动量为规定阈值(变动判定阈值)以上的情况下，中止旋转状态的检测异常的有无的诊断。由此，在转速变动时，能够防止误检测。
另外，在本实施方式中，监视用系统不限于一个，也可以设置多个。在设置多个监视用系统的情况下，在与监视用系统对应地设置与第二控制装置20相同的控制装置的基础上，以使旋转变压器2的模拟信号的信号线分支，并将旋转变压器2的模拟信号输出到各控制装置的方式形成监视用系统。并且，信号切断部12在从多个第二控制装置所包含的各诊断部23中的任意一个诊断部23接收到切断信号的情况下，切断电动机控制信号。由此，即使监视用系统为多个，也不需要同步，所以能够降低软件处理负荷，并且高精度地诊断检测异常。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式是为了容易理解本发明而记载的，并不是为了限定本发明而记载的。因此，上述实施方式所公开的各要素还包括属于本发明的技术范围的所有设计变更和等同物。
符号说明
1：监视控制装置
2：旋转变压器
3：变换器
10：第一控制装置
11：控制部
12：信号切断部
20：第二控制装置
21：绝对角计算部
22：绝对角推定部
23：诊断部
24：转速计算部。

Claims (6)

1.一种监视控制装置，具备：
旋转传感器，其检测旋转体的旋转状态，并输出与检测出的所述旋转状态对应的模拟信号；
变换器，其基于所述模拟信号在第一时刻计算所述旋转体的第一绝对角，并输出包含所述第一绝对角的信息的信号；
第一控制装置，其取得所述第一绝对角；
第二控制装置，其基于所述模拟信号在与所述第一时刻不同的第二时刻计算所述旋转体的第二绝对角，
所述第一控制装置生成基于所述第一绝对角的第一诊断信号，将所述第一诊断信号输出到所述第二控制装置，
所述第二控制装置基于所述第二绝对角生成第二诊断信号，并对所述第一诊断信号和所述第二诊断信号进行比较，来诊断有无所述旋转状态的检测异常。
2.如权利要求1所述的监视控制装置，其中，
所述第一诊断信号包含所述第一绝对角的信息，
所述第二诊断信号包含所述第二绝对角的信息。
3.如权利要求1或2所述的监视控制装置，其中，
所述变换器基于所述模拟信号分别在所述第一时刻计算出所述旋转体的第一相对角，在所述第二时刻计算出所述旋转体的第二相对角，并分别输出包含所述第一相对角的信息的信号和包含所述第二相对角的信息的信号，
所述第二控制装置取得所述第一相对角和所述第二相对角，基于所述第二绝对角、所述第一相对角以及所述第二相对角，推定所述第一绝对角的推定值，
通过比较所述推定值和所述第一诊断信号中包含的所述第一绝对角，诊断有无所述旋转状态的检测异常。
4.如权利要求1所述的监视控制装置，其中，
所述第一控制装置基于所述第一绝对角计算出所述旋转体的第一转速，生成包含所述第一转速的信息的所述第一诊断信号，
所述第二控制装置基于所述第二绝对角计算出所述旋转体的第二转速，生成包含所述第二转速的信息的所述第二诊断信号，
比较所述第一转速和所述第二转速，来诊断有无所述旋转状态的检测异常。
5.如权利要求4所述的监视控制装置，其中，
所述变换器基于所述模拟信号，计算出所述旋转体的相对角，并输出包含所述相对角的信息的信号，
所述第二控制装置基于所述相对角，计算出所述旋转体的转速的变动量，
在所述变动量为规定阈值以上的情况下，中止有无所述旋转状态的检测异常的诊断。
6.一种监视控制方法，对有无旋转体的旋转状态的检测异常进行诊断，其中，
通过旋转传感器检测所述旋转体的旋转状态，输出与检测出的所述旋转状态对应的模拟信号，
通过变换器，基于所述模拟信号在第一时刻计算出所述旋转体的第一绝对角，并输出包含所述第一绝对角的信号，
通过控制所述旋转体的第一控制装置，生成基于所述第一绝对角的第一诊断信号，将所述第一诊断信号输出到第二控制装置，
通过所述第二控制装置，基于所述模拟信号，在与所述第一时刻不同的第二时刻计算出所述旋转体的第二绝对角，基于所述第二绝对角生成第二诊断信号，比较所述第一诊断信号和所述第二诊断信号，来诊断有无所述旋转状态的检测异常。
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