DE10156849B4

DE10156849B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der winkelmäßigen Position eines Rotors

Info

Publication number: DE10156849B4
Application number: DE10156849A
Authority: DE
Inventors: Chiaki Fujimoto; Yukio Fukushima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2021-11-21
Also published as: JP3593050B2; JP2002286503A; DE10156849A1; US6615152B2; US20020143450A1

Abstract

Verfahren zur Erfassung der winkelmäßigen Position eines Rotors (103) einschließlich Erfassung einer Anomalität, umfassend folgende Schritte:
Liefern eines Referenzsignals an eine Referenzsignal-Empfangseinrichtung (2);
Liefern von Erfassungssignalen (6, 7), die von einer Erfassungssignal-Liefereinrichtung (3) erzeugt und entsprechend der winkelmäßigen Position des Rotors (103) moduliert werden;
Anlegen einer Gleichvorspannung an die Erfassungssignal-Liefereinrichtung (3);
Empfangen eines durch die Gleichvorspannung beeinflussten Gleichspannungssignals von der Erfassungssignal-Liefereinrichtung (3) zum Erfassen einer winkelmäßigen Position des Rotors (103);
Feststellen einer Anomalität aus einem Gleichspannungssignal, das aus dem durch die Gleichvorspannung beeinflussten Gleichspannungssignal erhalten wird; und
Verringern oder Eliminieren einer modulierten Komponente aus dem durch die Gleichvorspannung beeinflussten Gleichspannungssignal und Liefern eines entsprechend gefilterten Signals an eine Anomalitäts-Feststellungseinrichtung (115).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der winkelmäßigen Position eines Rotors einschließlich Erfassung einer Anomalität. Dabei kann der Rotor beispielsweise durch eine Welle eines Drehpositionsdetektors oder einer Servolenkeinrichtung zur Unterstützung der Lenkkraft eines Lenkrades eines Kraftfahrzeuges gebildet werden.

Herkömmlich wird bei dieser Art von Positionsdetektoreinrichtungen ein Drehmelder als Positionsdetektorsensor verwendet, wobei zwei Ausgangssignale orthogonaler Wicklungen in einen Analog/Digitalwandler (R/D-Wandler) eingegeben werden können und die Drehposition der Welle festgestellt. Eine derartige Positionsdetektoreinrichtung wird auch beim Steuern der Drehung eines Motors verwendet.

5 der beigefügten Zeichnungen zeigt ein Blockschaltbild einer Positionsdetektoreinrichtung, wie sie beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentanmeludng Nr. 9-72758 beschrieben wird.

Gemäß 5 wird ein Bezugssignal, das eine sinusförmige Spannung für die Erregung darstellt, dem Positionssensor 1 zugeführt, der einen Drehmelder mit einer Oszillatorschaltung 22 verwendet. Von dem Positionssensor 1 wird ein Bezugssignal als Signal ausgegeben, das durch cos θ und sin θ amplitudenmoduliert ist, entsprechend der Drehposition θ. Nachstehend wird ein Ausgangssignal, das mit cos θ amplitudenmoduliert ist, als cos-Signal bezeichnet, und ein Ausgangssignal, das durch sin θ amplitudenmoduliert wurde, als sin-Signal.

Diese beiden Ausgangssignale werden einer Positionsdetektorschaltung 4 zugeführt, die einen R/D-Wandler verwendet, und von der Positionsdetektorschaltung 4 wird die Drehposition θ als Digitalsignal ausgegeben. Dieses Digitalsignal der Drehposition θ wird einer Steuereinheit (CPU) 5 zugeführt. Falls eine Leitungsunterbrechung der Leitung in dem Drehmesser auftritt, der als der Positionssensor 1 verwendet wird, stellt dies eine Quelle von Fehlfunktionen in verschiedenen Steuermechanismen dar, und daher ist es erforderlich, diese Leitungsunterbrechung des Drehmelders ohne Verzögerung festzustellen.

Als eine Art eines herkömmlich eingesetzten Verfahrens zur Feststellung einer Anomalität wird in der voranstehend angegebenen offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 9-72758 ein Verfahren beschrieben, bei welchem die amplitudenmodulierten Signale (sin-Signal, cos-Signal) von zwei Ausgangsteilen des Positionssensors 1 entsprechend der Drehposition als Drehmeldersignale in der Steuereinheit (CPU) 5 über die A/D-Wandlerschaltungen 23, 24 verglichen bzw. verarbeitet werden, getrennt von der Positionsdetektorschaltung 4 zur Feststellung der Position, und es wird eine Anomalität in einem Fall festgestellt, in welchem eine vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt ist.

Weiterhin wird nach der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-131 096, wie dort in 6 gezeigt ist, eine Gleichspannungsversorgungsquelle 12 an ein Ende einer Ausgangswicklung 3 des Positionssensor 1 über einen Widerstand 31 angeschlossen, und es wird das andere Ende der Ausgangswicklung 3 mit Masse über einen Widerstand 32 verbunden, so dass eine Gleichvorspannung 15 an das cos-Signal oder sin-Signal angelegt, das entsprechend der Drehposition amplitudenmoduliert ist, ausgehend von der Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1. Dann werden Signale 6, 7 von der Ausgangswicklung 3 einem Differenzverstärker 10 über eine Pufferschaltung 7 bzw. 9 zugeführt, und verstärkt, und es wird eine Anomalität festgestellt, wenn ein Signal mit einem Spannungswert über einem maximalen Spannungswert als das verstärkte Signal ausgegeben wird.

Die herkömmlichen Verfahren zur Feststellung einer Anomalität, die in der voranstehend erwähnten Veröffentlichung beschrieben werden, weisen allerdings folgende Schwierigkeiten auf.

Bei der voranstehend erwähnten offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 9-72758 ist der Aufbau so, wie dies voranstehend geschildert wurde, und es wird daher beispielsweise das sin-Signal gleich 0 V, wenn die Drehposition bei 0 Grad liegt, da es sich um ein amplitudenmoduliertes Signal handelt. Es kann daher keine Beurteilung erfolgen, wenn die Leitung unterbrochen ist. Weiterhin ist es unmöglich, eine Entladung gegenüber Masse oder Luft festzustellen, und ist es unmöglich, dies als Anomalität festzustellen.

Weiterhin werden im Falle der voranstehend erwähnten offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-131096 ein normales Verhalten und ein anomales Verhalten dadurch beurteilt, dass der maximale Spannungswert des verstärkten Signals festgestellt wird, das auf dem amplitudenmodulierten Signal beruht, und daher ist eine Schaltung erforderlich, um das normale Verhalten und das anomale Verhalten zu unterscheiden, durch einen Wicklungskomparator oder dergleichen. Darüber hinaus ist es nötig, das Signal von der Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1 dem Differenzverstärker 10 über die Pufferschaltungen 8, 9 zuzuführen. Dies führt dazu, dass die Abmessungen der Schaltung zur Feststellung einer Unterbrechung der Leitung größer werden, was teuer ist.

Darüber hinaus wird leicht Rauschen erzeugt, da der Weg von der Ausgangswicklung 3 normalerweise lang ist, und normalerweise ein Widerstand 33 zwischen den Ausgangsteilen vorhanden ist, wie dies in 7 gezeigt ist, wobei normalerweise hochfrequente Rauschanteile durch Steuern der Impedanz ausgeschaltet werden. Bei dem Schaltungsaufbau von 6 ist es jedoch schwierig, eine Unterbrechung der Leitung festzustellen, infolge des Vorwiderstands, nämlich der Widerstände 31, 32, wenn der voranstehend erwähnte Widerstand 33 zwischen den Ausgangsteilen vorhanden ist, was dazu führt, dass der Widerstand 33 nicht vorgesehen werden kann, und es daher unmöglich ist, das Rauschen auszuschalten.

Aus der DE 199 53 606 A1 ist eine Servolenkeinrichtung bekannt, bei welcher ein Betriebszustand des Servomotors durch Überprüfen der Spannungspotentiale an den beiden Anschlüssen des Motors in einer Motortreiberschaltung derart erfasst wird, dass ein Abnormalitätszustand durch Überprüfen der Spannungen anhand einer Tabelle erkannt werden soll.

Eine ähnliche Lehre ist aus der JP 10 187 617 (A) bekannt.

Aus der EP 0 800 979 B1 ist eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Motors bekannt, bei welcher mittels einer Abnormalitätsbestimmungseinrichtung das Auftreten einer Abnormalität angezeigt wird.

Ein im Prinzip ähnlicher Stand der Technik ergibt sich auch aus der US 6 191 550 B1 und aus der US 6 029 767 .

Aus den Veröffentlichungen JP 10 181 517 A und JP 9 024 846 A sind Servolenkeinrichtungen bekannt, bei welchen ebenfalls das Auftreten von Abnormalitäten automatisch erfasst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der winkelmäßigen Position eines Rotors einschließlich der Erfassung einer Anomalität anzugeben, mit denen nicht nur eine verlässliche und genaue Erfassung der winkelmäßigen Position eines sich drehenden Elements ermöglicht wird, sondern auf vergleichsweise einfache und kostengünstige Weise auch eine Abnormalität mit hoher Zuverlässigkeit erfasst werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren nach dem Patentanspruch 1 bzw. mit einer Vorrichtung nach dem Patentanspruch 8 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils nachgeordneten Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand von 1 bis 4 der Zeichnungen näher beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer elektrischen Servolenkeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
3 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
5 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines herkömmlichen Verfahrens zur Feststellung einer Anomalität;
6 ein Schaltbild zur Erläuterung eines herkömmlichen Verfahrens zur Feststellung einer Anomalität, bei welchem das Hinzufügen einer Vorspannung oder eines Vorstroms gezeigt ist; und
7 ein Schaltbild zur Erläuterung der Unterdrückung von Rauschen, das bei der herkömmlichen Anordnung auftreten kann
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockschaltbild, das eine elektrische Servolenkeinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die elektrische Servolenkeinrichtung weist auf: einen Lenkdrehmomentsensor 101 zur Feststellung der Lenkkraft des Fahrers; einen bürstenlosen Motor 103 als gesteuerten Gegenstand, der die Lenkkraft unterstützt, und mit einem Strom entsprechend der Drehposition oder der Drehgeschwindigkeit betrieben wird; einen Positionssensor 1 zur Feststellung der Drehposition dieses Motors 103; und eine Steuereinrichtung 102 zum Steuern des Motors 103.
Die Steuereinrichtung 102 weist auf: eine Steuer-Einheit (CPU) 111, welcher das festgestellte Ausgangssignal des Lenkdrehmomentsensors 101 zugeführt wird; eine Motortreiberschaltung 112 als Treibervorrichtung zum Betrieb des Motors 103 auf der Grundlage des Ausgangssignals dieser Steuereinheit (CPU) 111; eine Oszillatorschaltung 114 zur Erzeugung eines Bezugssignals für die Eingangswicklung des Positionssensors 1 über Klemmen R1, R2; eine erste Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 116, welcher amplitudenmodulierte Signale 6, 7 von der Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1 über Klemmen S1, S3 zugeführt werden; eine zweite Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 117, welcher entsprechend die amplitudenmodulierten Signale 6, 7 von der Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1 über Klemmen S2, S4 zugeführt werden; und eine Positionsdetektorschaltung 113 als Signalverarbeitungsvorrichtung, welche das Positionsdetektorsignal 14 von der ersten Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 116 und der zweiten Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 117 feststellt, und es der Steuereinheit (CPU) 111 zuführt.
Weiterhin weist das Steuergerät 102 ein Anomalitätsfeststellungs-Beurteilungsverarbeitungsteil 115 als Anomalitätsbeurteilungsvorrichtung auf, welcher das Anomalitätsdetektorsignal 13 von der ersten Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 116 und der zweiten Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 117 zugeführt werden. Weiterhin bilden die erste Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 116 und die zweite Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 117 eine Gleichspannungssignal-Detektorvorrichtung.
Nachstehend wird der Betriebsablauf beschrieben.
Die Steuereinheit (CPU) 111 bestimmt das Unterstützungs-Solldrehmoment entsprechend dem Lenkdrehmoment, stellt die Drehposition des Motors auf der Grundlage des Signals von dem Positionssensor 1 fest, bestimmt das Muster, mit welchem der Strom zugeführt wird, entsprechend dem Solldrehmoment, entsprechend der Position des Motors, und gibt den Strom an die Motortreiberschaltung 112 ab. Durch Zufuhr des Stroms von der Motortreiberschaltung 112 an den Motor 103 erzeugt der Motor 103 eine bestimmte Drehkraft, welche die Unterstützungskraft zum Zeitpunkt des Lenkens wird. Hierbei werden durch Ausgabe eines Bezugssignals von der Oszillatorschaltung 114, und dessen Zuführung zur Eingangswicklung 2 des Positionsdetektorsensors 1, die amplitudenmodulierten Signale 6, 7, welche die Positionsinformation enthalten, von der Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1 ausgegeben.
Die erste Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 116 unterteilt die zugeführten amplitudenmodulierten Signale 6, 7 in das Positionsdetektorsignal 14 und das Anomalitätsdetektorsignal 15, und gibt diese Signale aus. Die zweite Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 117 arbeitet entsprechend. Das Positionsdetektorsignal 14, das von der ersten Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 116 ausgegeben wird, wird der Positionsdetektorschaltung 113 zugeführt, und die Positionsdetektorschaltung 113 liefert das festgestellte Positionssignal an die Steuereinheit (CPU) 111. Weiterhin wird das Anomalitätsdetektorsignal 113, das von der zweiten Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 117 ausgegeben wird, dem Anomalitätsdetektorbeurteilungs-Verarbeitungsteil 115 in der Steuer-CPU 111 zugeführt.
2 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel für die erste Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 116 als Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung zeigt, welcher das Ausgangssignal des Positionssensors 1 zugeführt wird.
In dieser Zeichnung kann der Positionssensor 1, der die Wicklung 2 zum Liefern eines vorbestimmten Bezugssignals und zur Durchführung der Erregung aufweist, sowie die Wicklung 3, an welche das Signal ausgegeben wird, beispielsweise ein wohlbekannter Drehmelder sein, oder eine Positionsdetektoreinrichtung mit variabler magnetischer Reluktanz. Darüber hinaus kann er auch eine Linearpositionsdetektoreinrichtung sein, die auf dem gleichen Prinzip beruht. Die Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1 ist in Form eines Paares ausgebildet, infolge des Ausgangssignals mit zwei Phasen, jedoch erfolgt hier nur eine Beschreibung der ersten Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtung 116 für eine dieser Phasen, da in Bezug auf die andere, nämlich die zweite Positionsanomalitätsdetektorvorrichtung 117 dieselben Ausgangswirkungen unter Einsatz des entsprechenden Verfahrens erzielt werden können. Weiterhin wird auf eine Beschreibung mechanischer Teile verzichtet, beispielsweise eines Drehteils zur Einwirkung auf die Ausgangswicklung 3 entsprechend dem Bezugssignal.
Beide Enden S1, S3 der Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1, von welchem die amplitudenmodulierten Signale 6, 7 erhalten werden, welche die Wicklungsausgangssignale sind, sind an einen Operationsverstärker über einen ersten und zweiten Widerstand angeschlossen, und an die positive Klemme dieses Operationsverstärkers ist eine gemeinsame Klemme COM über einen dritten Widerstand angeschlossen, und an die negative Klemme ist die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers über einen vierten Widerstand angeschlossen. Der Differenzverstärker 10 wird durch den voranstehend erwähnten Operationsverstärker und den ersten bis vierten Widerstand gebildet.
An die Ausgangsseite dieses Differenzverstärkers 10 wird ein amplitudenmoduliertes Positionsinformationssignal, das durch sin θ × F (t) oder cos θ × F (t) bezeichnet wird, als Positionsdetektorsignal 14 entsprechend der Drehposition θ von dem Positionssensor 1 ausgegeben. Hierbei ist F(t) eine Zeitfunktion, die mit der Periode T des Bezugssignals synchronisiert ist, und weist beispielsweise die Form sin (2 × π t/T) auf. In Bezug auf die Drehposition θ kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem eine Ermittlung mittels Durchführung einer synchronen Messung mit dem Ausgangssignal der anderen Phase erfolgt, und mittels einer Signaloperation mit zwei Phasen, oder kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem eine Ermittlung durch Phasenverschiebung des Ausgangssignals der anderen Phase erfolgt, und durch Umwandlung des amplitudenmodulierten Signals, mit welchem die Addition und die Subtraktion durchgeführt wird, in ein phasenmoduliertes Signal.
Zwischen der Leitung des Wicklungsausgangssignals 6 und Masse sind ein Widerstand 41 und ein Kondensator 42, die als Filter wirken, in Reihe geschaltet. Weiterhin ist der Verbindungspunkt des Widerstands 41 und des Kondensators 42 an die Gleichspannungsversorgungsquelle 12 über einen Widerstand 43 als ersten Widerstand angeschlossen. Weiterhin sind entsprechend zwischen der Leitung des Wicklungsausgangssignals 7 und Masse ein Widerstand 44 und ein Kondensator 45, die als Filter wirken, in Reihe geschaltet. Weiterhin ist der Verbindungspunkt des Widerstands 44 und des Kondensators 45 an Masse über einen Widerstand 46 als zweiten Widerstand angeschlossen. Dies führt dazu, dass der Vorstrom 15 durch den Weg fließt, der nach Masse führt, und zwar von der Gleichspannungsversorgungsquelle 12 über den Widerstand 43, den Widerstand 41, die Leitung des Wicklungsausgangssignals 6, die Ausgangswicklung 3, die Leitung des Wicklungsausgangssignals 7, den Widerstand 44, und den Widerstand 46.
Dieser Weg bildet im wesentlichen eine Vorspannungsanlegevorrichtung (Vorstromanlegevorrichtung), und es ist möglich, ein Anomalitätsdetektorsignal abzunehmen, das ein Gleichspannungssignal ist, durch Feststellung des Signals des Verbindungspunktes des Widerstands 44, des Widerstands 46, und des Kondensators 45 in diesem Weg. Hierbei können die jeweiligen Beziehungen ordnungsgemäß bestimmt werden, aber wenn die Beziehung der jeweiligen Widerstände so gewählt ist, dass gilt: (R1 = R2) > (R4 = R5) > [Widerstandswert der Ausgangswicklung], wenn der Widerstandswert des Widerstands 43 mit R1 bezeichnet wird, der Widerstandswert des Widerstands 46 mit R2, der Widerstandswert des Widerstands 41 mit R4, und der Widerstandswert des Widerstands 44 mit R5, und wenn die Beziehung der jeweiligen Kondensatoren so ist, dass gilt: C1 = C2, wenn die Kapazität des Kondensators 42 mit C1 bezeichnet ist, und die Kapazität des Kondensators 45 mit C2, so wird die Messung exakt und einfach durchgeführt, und können praktisch keine negative Auswirkungen auf das modulierte Signal hervorgerufen werden.
Nachstehend wird der Betriebsablauf geschildert.
Zuerst wird der Betrieb in dem Normalfall beschrieben.
Wenn ein Bezugssignal von der Oszillatorschaltung 114 der Eingangswicklung 2 des Positionssensors 1 zugeführt wird, die erregt werden soll, wird ein amplitudenmoduliertes Signal sin θ × F (t) oder cos θ × F (t) entsprechend der Drehposition θ, das in der Ausgangswicklung 3 induziert wird, über den Differenzverstärker 10 als Positionsdetektorsignal 14 ausgegeben. Die Drehposition θ wird dadurch festgestellt, dass dieses Ausgangssignal der Positionsdetektorschaltung 113 zugeführt wird.
Weiterhin wird in Bezug auf das Anomalitätsdetektorsignal 13 ein Gleichspannungssignal ausgegeben, das durch Vereinigung des amplitudenmodulierten Signals und des Vorstroms (der Vorspannung) entsteht. Wenn hierbei die Werte des Widerstands 44 und des Kondensators 45 gesteuert werden, wird es möglich, das amplitudenmodulierte Signal bei der Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1 auszuschalten, und nur das Vorstromsignal (Vorspannungssignal) abzunehmen. Daher kann durch den Widerstand 44 und den Kondensator 45 eine Filterwirkung zur Verfügung gestellt werden. Wenn daher eine große Filterzeitkonstante gewählt wird, bei welcher das periodische Signal, das aus dem Bezugssignal erzeugt wird, ausreichend ausgeschaltet werden kann, nämlich so, dass beispielsweise gilt: (R4·C1) = (R5·C2) » T, wird das amplitudenmodulierte Signal eliminiert, und kann nur das Vorstromsignal (Vorspannungssignal) abgenommen werden, nämlich als Anomalitätsdetektorsignal 13.
Als nächstes wird der Betrieb bei anomalem Verhalten geschildert.
Zum Zeitpunkt einer Anomalität, beispielsweise einer Unterbrechung der Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1 oder dergleichen, fließt der Vorstrom 15 nicht. Daher wird bei dem Anomalitätsdetektorsignal 13 nur ein Signal ausgegeben, das durch Filtern des amplitudenmodulierten Signals durch den Widerstand 44 und den Kondensator 45 entsteht, und wird als Anomalitätsdetektorsignal 13 nichts ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird daher das Vorhandensein einer Anomalität so festgestellt, dass mit dem Anomalitätsdetektorsignal 13 eine A/D-Wandlung durch eine (nicht gezeigte) A/D-Wandlerschaltung durchgeführt wird, das gewandelte Signal der Steuer-CPU 111 zugeführt wird, und mit dem Bezugswert verglichen wird. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, eine Anomalität dadurch festzustellen, dass der Unterschied zwischen der Spannung des Anomalitätsdetektorsignals 13 und dem Bezugswert verglichen wird, der vorher in einem wohlbekannten Komparator eingestellt wurde.
Daher kann die Beurteilung durch einen einfachen Komparator durchgeführt werden, oder innerhalb des Computers, also der Steuer-CPU 111, im Vergleich zum Schaltungsaufbau, der in dem voranstehend erwähnten offengelegten japanischen Patent Nr. 2000-131096 beschrieben wird, und darüber hinaus ist die Pufferschaltung für die Eingabe zur Positionsdetektorschaltung 113 nicht erforderlich. Wie voranstehend geschildert kann die Feststellung einer Unterbrechung der Leitung mit einem einfachen Aufbau und einem kostengünstigen Verfahren durchgeführt werden. Wenn eine Anomalität festgestellt wird, wird ein Befehl zum Anhalten des Motorantriebs an die Motortreiberschaltung 102 von der Steuer-CPU 111 ausgegeben, so dass der Motor 103 keine Drehkraft erzeugt.
Weiterhin weist Rauschen, das zur Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1 gelangt, oder zu dessen Signalübertragungsweg, von außerhalb in Abhängigkeit von der Nutzungsumgebung, eine hohe Frequenz auf, und daher werden die Widerstände 41, 44 und die Kondensatoren 42, 45, die in Reihe geschaltet sind, zu einer Schaltung entsprechend dem Widerstand 33 in 7, in Bezug auf das Signal mit der Hochfrequenzkomponente. Daher kann der Anstieg einer unnötigen Impedanz im Hochfrequenzbereich des Ausgangswicklungsteils beschränkt werden, und die Auswirkung von Rauschen verringert werden, das von außen zugeführt wird, durch Steuern der Widerstände 41, 44 und der Kondensatoren 42, 45.
Weiterhin ist bei der voranstehenden Beschreibung eine derartige Anordnung vorhanden, dass das Anomalitätsdetektorsignal von dem Verbindungspunkt des Widerstands 44, des Widerstands 46 und des Kondensators 45 auf diesem Weg abgenommen wird, jedoch ist es ebenfalls möglich, dass Anomalitätsdetektorsignal von dem Verbindungspunkt des Widerstands 41, des Widerstands 43 und des Kondensators 42 abzunehmen, wobei entsprechende Auswirkungen erzielt werden können.
Weiterhin wurde voranstehend ein Wicklungsausgangssignal geschildert, das man an den beiden Enden S1, S3 einer Phase der Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1 erhält, jedoch ist es ebenfalls möglich, eine Anomalität bei den beiden Phasen der Ausgangswicklung dadurch festzustellen, dass eine entsprechende Verarbeitung mit den beiden Enden S2, S4 der anderen Phase der Ausgangswicklung 3 durchgeführt wird.
Weiterhin ist im Falle der voranstehend geschilderten elektrischen Servolenkeinrichtung ein Zeittoleranzbereich vorhanden, bis die voranstehend geschilderte Beurteilung einer Anomalität auftritt, da es sich um eine Einrichtung handelt, mit welcher der Fahrer lenkt, jedoch darf eine Beurteilung der Anomalität nicht fehlerhaft getroffen werden. Daher kann das Verfahren zur Feststellung einer Anomalität ein Verfahren sein, bei welchem die Feststellung einer Anomalität nicht sofort dann getroffen wird, wenn das Anomalitätsdetektorsignal einen Wert aufweist, der von einem vorbestimmten Bezugswert abweicht, sondern die Feststellung einer Anomalität erfolgt, wenn ein Zustand andauert, in welchem das Anomalitätsdetektorsignal einen anderen Wert aufweist als den vorbestimmten Bezugswert, und dann wird der Betrieb des Motors angehalten. Daher kann erreicht werden, dass keine Auswirkung in einem Fall auftritt, in welchem der Zustand sofort zum Normalzustand zurückkehrt, selbst wenn das Anomalitätsdetektorsignal zeitweilig falsch ist, infolge der Auswirkung von Rauschen und dergleichen.
Weiterhin kann, obwohl dies nicht dargestellt ist, eine Überwachungsvorrichtung vorgesehen werden, um zu überwachen, ob die gewünschte Steuerung durch die Steuer-CPU 111 ordnungsgemäß durchgeführt wird oder nicht, und zwar getrennt von der Steuer-CPU 111, und kann das Anomalitätsdetektorsignal auf der Grundlage der Gleichspannungssignale, die von den Positionsanomalitäts-Detektorvorrichtungen 116, 117 erhalten werden, direkt der voranstehend erwähnten Steuervorrichtung oder Überwachungsvorrichtung zugeführt werden, und kann, wenn das Anomalitätsdetektorsignal außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, festgestellt werden, dass sich die Positionsdetektoreinrichtung anomal verhält.
Ausführungsform 2
Weiterhin wurde bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 1 ein Fall beschrieben, bei dem die Filterkonstante so eingestellt ist, dass das amplitudenmodulierte Signal eliminiert werden kann, jedoch gibt es unter den Positionssensoren einige, bei denen die Amplitude des amplitudenmodulierten Signals klein ist, das von der Ausgangswicklung ausgegeben wird. In einem derartigen Fall ist es ebenfalls möglich, die Versorgungsquellenspannung der Gleichspannungsversorgungsquelle 12 und den Widerstandswert jedes der Widerstände 43, 46, 41, 44 so zu steuern, dass die Maximalspannung nur des amplitudenmodulierten Signals kleiner ist als die Spannung zu jenem Zeitpunkt, wenn kein amplitudenmoduliertes Signal erzeugt wird, und nur der Vorstrom fließt, in dem Anomalitätsdetektorsignal.
Hierbei kann keine Filterwirkung auf der Grundlage des Widerstandes 44 und des Kondensators 45 erwartet werden, und selbst wenn das amplitudenmodulierte Signal das Anomalitätsdetektorsignal überlagert, tritt keine Auswirkung auf, und ist die Feststellung einer Anomalität möglich. Darüber hinaus wird das Ausmaß der Freiheit in Bezug auf die Auswahl jedes Widerstands und jedes Kondensators erhöht, und kann die Impedanz der Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1 unabhängig von der Filterwirkung gesteuert werden, und darüber hinaus lassen sich Kosteneinsparungen durch Auswahl der Widerstände und Kondensatoren erreichen.
Ausführungsform 3
3 ist ein Schaltbild, welches die Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In dieser Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 16 eine Bezugssignalgeneratorschaltung als Bezugssignalerzeugungsvorrichtung, die an den beiden Enden der Klemmen R1, R2 der Eingangswicklung 12 des Positionssensors 1 anstelle der Oszillatorschaltung 114 in 1 vorgesehen ist. Der übrige Aufbau ist ebenso wie in 2.
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 1 wurde ein Fall erläutert, in welchem ständig ein Bezugssignal erzeugt wird, aber wenn die vorliegende Erfindung bei einem Fahrzeug und dergleichen eingesetzt wird, beispielsweise dann, wenn die Einrichtung als Einrichtung zur Feststellung der Drehposition des Motors der voranstehend erwähnten elektrischen Servolenkeinrichtung vorgesehen ist, arbeitet die Positionsdetektoreinrichtung nach Einschalten des Zündschalters, und beginnt die Feststellung der Position.
Hierbei ist es unnötig, sofort dann zu beginnen, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, und ist ein gewisser Zeittoleranzbereich zur Untersuchung der Einrichtung selbst vorhanden. In diesem Fall sollte, wie in 3 gezeigt, so vorgegangen werden, dass die Bezugssignalgeneratorschaltung 16 gesteuert wird, so dass das Bezugssignal nicht unmittelbar nach Einschalten des Zündschalters erzeugt wird, und unterbrochen wird, und auch das amplitudenmodulierte Signal nicht erzeugt wird, das in der Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1 hervorgerufen werden soll. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Zustand vorhanden, in welchem nur der Vorstrom 15 fließt, und kann das Anomalitätsdetektorsignal 13 exakt nur die Feststellung des Vorstroms 15 durchführen, ohne dass man eine Filterwirkung unter Verwendung des Widerstands 44 und des Kondensators 45 erwarten kann. Danach wird die Bezugssignalgeneratorschaltung 16 so gesteuert, dass sie das Bezugssignal ausgibt, nachdem festgestellt wurde, dass keine Anomalität vorhanden ist.
Ausführungsform 4
4 ist ein Schaltbild, das die Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In dieser Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1A einen Positionssensor, bei welchem ein Bezugssignal mit zwei Phasen der Eingangswicklung 12 zugeführt wird. Der übrige Aufbau ist ebenso wie in 2.
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 1 wurde ein Positionssensor beschrieben, bei dem das Bezugssignal nur an eine Phase angelegt wird, und das amplitudenmodulierte Signal ausgegeben wird, das von der Ausgangswicklung 3 induziert wird, jedoch wird bei der vorliegenden Ausführungsform, wie dies in 4 gezeigt ist, ein Bezugssignal mit zwei Phasen an die Eingangswicklung 2 auf der Erregerseite des Positionssensors 1A mit einem Zeitraum T angelegt, beispielsweise sin (2π × t/T) × α, nämlich an die Klemmen R1, R2, bzw. cos (2π × t/T) × α, nämlich an die Klemmen R3, R4, und wird ein phasenmoduliertes Signal (beispielsweise sin (2π × t/T) + θ) × β) von der Ausgangswicklung 3 erhalten.
Auch in einem derartigen Fall ist die voranstehend geschilderte Feststellung einer Anomalität möglich. Es wird nämlich ein amplitudenmoduliertes Signal, das von der Ausgangswicklung 3 des Positionssensors 1A bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform ausgegeben wird, durch ein phasenmoduliertes Signal ersetzt, und es wird ein Signal, das durch Addition des Vorstroms zu diesem phasenmodulierten Signal erhalten wird, als ein Anomalitätsdetektorsignal ausgegeben. Im Normalfall wird ein Signal festgestellt, das durch Addition dieses phasenmodulierten Signals und des Vorstroms entsteht, jedoch fließt im Falle einer Anomalität wie beispielsweise einer Leitungsunterbrechung der Vorstrom nicht, und taucht nur das phasenmodulierte Signal in dem Anomalitätsdetektorsignal auf. Wird dieses festgestellt, kann eine Anomalität der Positionsdetektoreinrichtung festgestellt werden.

Claims

Verfahren zur Erfassung der winkelmäßigen Position eines Rotors (103) einschließlich Erfassung einer Anomalität, umfassend folgende Schritte: Liefern eines Referenzsignals an eine Referenzsignal-Empfangseinrichtung (2); Liefern von Erfassungssignalen (6, 7), die von einer Erfassungssignal-Liefereinrichtung (3) erzeugt und entsprechend der winkelmäßigen Position des Rotors (103) moduliert werden; Anlegen einer Gleichvorspannung an die Erfassungssignal-Liefereinrichtung (3); Empfangen eines durch die Gleichvorspannung beeinflussten Gleichspannungssignals von der Erfassungssignal-Liefereinrichtung (3) zum Erfassen einer winkelmäßigen Position des Rotors (103); Feststellen einer Anomalität aus einem Gleichspannungssignal, das aus dem durch die Gleichvorspannung beeinflussten Gleichspannungssignal erhalten wird; und Verringern oder Eliminieren einer modulierten Komponente aus dem durch die Gleichvorspannung beeinflussten Gleichspannungssignal und Liefern eines entsprechend gefilterten Signals an eine Anomalitäts-Feststellungseinrichtung (115).
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem eine amplituden-modulierte Komponente aus dem durch die Gleichvorspannung beeinflussten Gleichspannungssignal verringert oder eliminiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem eine phasen-modulierte Komponente aus dem durch die Gleichvorspannung beeinflussten Gleichspannungssignal verringert oder eliminiert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem eine Anomalität aus einem Gleichspannungssignal festgestellt wird, welches nur von der Gleichvorspannung abhängt, wenn das Referenzsignal nicht geliefert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem eine Abnomalität festgestellt wird, wenn das an die Anomalitäts-Feststellungseinrichtung (115) gelieferte Signal außerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem eine Abnomalität festgestellt wird, wenn ein Zustand, in welchem das an die Anomalitäts-Feststellungseinrichtung (115) gelieferte Signal außerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, während einer vorbestimmte Zeitspanne andauert.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Servolenkung eines Fahrzeuges mittels eines Servomotors (103), bei welchem nach Feststellen einer Anomalität der Servomotor (103) gestoppt und die dessen Ansteuerung gesperrt wird.
Vorrichtung zur Erfassung der winkelmäßigen Position eines Rotors (103) einschließlich Erfassung einer Anomalität, umfassend eine Referenzsignal-Liefereinrichtung (114; 16) zur Lieferung eines Referenzsignals an eine Referenzsignal-Empfangseinrichtung (2) der Positionserfassungsvorrichtung (1; 1A); eine Erfassungssignal-Liefereinrichtung (3) zur Lieferung von entsprechend der winkelmäßigen Position des Rotors (103) modulierten Erfassungssignalen (6, 7); eine Vorspannungseinrichtung zur Lieferung einer Gleichvorspannung an die Erfassungssignal-Liefereinrichtung (3); eine Erfassungssignal-Empfangseinrichtung (116, 117) zum Empfangen eines durch die Vorspannungseinrichtung beeinflussten Gleichspannungssignals von der Erfassungssignal-Liefereinrichtung (3) zur Erfassung einer winkelmäßigen Position des Rotors (103) über eine Signalverarbeitungseinrichtung (113); eine mit der Erfassungsignal-Empfangseinrichtung (116, 117) verbundene Abnomalitäts-Feststellungseinrichtung (115) zum Feststellen einer Abnomalität. aus einem Gleichspannungssignal, das aus dem durch die Gleichvorspannung beeinflussten Gleichspannungssignal erhalten wird; und eine Filtereinrichtung (41, 42, 43; 44, 45, 46) zum Verringern oder Eliminieren einer modulierten Komponente aus dem durch die Gleichvorspannung beeinflussten Gleichspannungssignal und zum Liefern des gefilterten Signals an die Anomalitäts-Feststellungseinrichtung (115).
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Filtereinrichtung (41, 42, 43; 44, 45, 46) eine Zeitkonstante aufweist, welche größer ist als jene der Referenzsignal-Liefereinrichtung (114; 16) zur Lieferung eines Referenzsignals an eine Referenzsignal-Empfangseinrichtung (2) der Positionserfassungsvorrichtung (1; 1A).
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher die Filtereinrichtung einen Widerstand (41; 44) und einen Kondensator (42; 45) aufweist, welche zwischen jeweiligen Anschlüssen der Erfassungssignal-Liefereinrichtung (3) und Masse in Reihe geschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher in der Filtereinrichtung entweder der Widerstand oder der Kondensator wirksam ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei welcher die Vorspannungseinrichtung einen Strompfad aufweist, welcher von einer Gleichspannungsquelle über einen ersten Widerstand (43), einen ersten Widerstand (41) der Filtereinrichtung, die Erfassungssignal-Liefereinrichtung (3), einen zweiten Widerstand (44) der Filtereinrichtung und einen zweiten Widerstand (46) an Masse führt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei welcher die Größe von Widerständen, die im Strompfad der Vorspannungseinrichtung enthalten sind, höher ist als die Größe von Widerständen, die zwischen der Erfassungssignal-Liefereinrichtung (3) vorhanden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei welcher die Anomalitäts-Feststellungseinrichtung (115) eine Abnomalität aus einem Gleichspannungssignal feststellt, welches nur von der Gleichvorspannung abhängt, wenn das Referenzsignal nicht geliefert wird.
Servolenkvorrichtung mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, ferner umfassend: eine Steuereinrichtung (111) zum Steuern einer steuerbaren Einrichtung mit einem Rotor (103) auf der Grundlage eines von dieser Vorrichtung ausgegebenen Positionserfassungssignals; und eine in der Anomalitäts-Feststellungseinrichtung (115) enthaltene Überwachungseinrichtung zum Überwachen der von der Steuereinrichtung ausgehenden Steuerungsbetriebes; wobei ein Anomalitätserfassungssignal, das auf einem Gleichspannungssignal basiert, welches durch die Anomalitätserfassungseinrichtung erhalten wird, unmittelbar in die Steuereinrichtung (111) oder in die Überwachungseinrichtung eingegeben wird, und wobei festgestellt wird, dass die Positionserfassungseinrichtung eine Anomalität aufweist, wenn das Anomalitätserfassungssignal außerhalb eines vorbestimmten Bereiches ist.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher festgestellt wird, dass die Positionserfassungsvorrichtung eine Anomalität aufweist, wenn der Zustand, in welchem das Anomalitätserfassungssignal außerhalb eines vorbestimmten Bereiches ist, über eine vorbestimmte Zeitspanne andauert.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, bei welcher der Rotor der steuerbaren Einrichtung Teil eines Motors (103) zur Unterstützung des vom Fahrzeugführer zu erbringenden Lenkaufwandes ist und eine Treibereinrichtung (112) zum Antrieb des Motors vorgesehen ist, wobei bei Feststellung einer Anomalität der Positionserfassungseinrichtung durch die Anomalitätserfassungseinrichtung der Treiberbetrieb zum Treiben des Motors gestoppt und der Betrieb des Motors gesperrt wird.