JP2003121108A - 車両用レゾルバの異常検出方法 - Google Patents

車両用レゾルバの異常検出方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】回路系の複雑化や電力消費の増大を抑止しつ
つ、レゾルバの異常検出性能の向上が可能な車両用レゾ
ルバの異常検出方法を提供すること。 【解決手段】エンジン1のクランク軸の所定の停止角度
とレゾルバ3の正弦波信号電圧及び余弦信号電圧が0又
は1又はー1となるレゾルバ角度範囲とが一致しないよ
うに両者を結合した状態で、エンジン停止中のレゾルバ
3の出力信号が0又は1又はー1かどうかを判定する
(ステップS102)ことにより、レゾルバ3の異常を
検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用レゾルバの
異常検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ハイブリッド車において、機構簡素化と
効率向上などを意図して高効率の同期発電電動機をエン
ジンのクランク軸に直結する直結型ハイブリッド駆動シ
ステムが提案されている。同期機は回転角センサを装備
する必要があり、回転角センサとして信頼性に優れ、停
止時でも高精度の回転角検出が可能なレゾルバが好適と
考えられている。
【0003】システム信頼性向上のために、レゾルバか
ら出力される正弦信号電圧の自乗値と余弦信号電圧の自
乗値との和が1となるかどうかをエンジン運転前に判定
(以下、この方式を自乗和応用異常判定形式ともいう)
し、ならない場合にレゾルバ異常としてエンジン回転開
始前に事前検出することが好ましい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た自乗和応用異常判定形式は、たまたまレゾルバの停止
位置が、正弦信号電圧や余弦信号電圧が0又は1となる
位置であった場合、この正弦信号電圧又は余弦信号電圧
の出力値0又は1が正常信号値であるのか、それとも断
線により出力される異常出力値0又は常時オンにより出
力される異常出力値1であるのかを判別することができ
ず、判定信頼性に劣るという問題があった。
【0005】そこで、特開平12−131096号公報
は、信号電圧に直流バイアス電圧を重畳することを提案
し、特許3034628号は、信号電圧に高周波電圧を
重畳することを提案している。
【0006】しかし、このような異常検出専用のモニタ
電圧を付加する方式は、回路構成の複雑化と消費電力の
無駄な追加とを招き、実用性に問題があった。
【0007】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、回路系の複雑化や電力消費の増大を抑止しつつ、
レゾルバの異常検出性能の向上が可能な車両用レゾルバ
の異常検出方法を提供することを、その目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の車両用レゾルバ
の異常検出方法は、エンジンのクランク軸に直接又は非
滑り型トルク伝達機構を通じて連結されて前記クランク
軸又は前記クランク軸と連動する回転軸の回転角に連動
する正弦信号電圧及び余弦信号電圧を出力する車両用レ
ゾルバの異常検出方法において、正常な前記正弦信号電
圧又は余弦信号電圧が0又はA又は−Aとなる前記クラ
ンク軸の角度位置を外れるように前記エンジンの通常停
止角度位置を設定しておき、前記正弦信号電圧又は余弦
信号電圧が0又はA又は−Aとなるかどうかを前記エン
ジンの運転前に判定し、前記正弦信号電圧又は余弦信号
電圧が0又はA又は−Aとなる場合に前記車両用レゾル
バの異常と判定することを特徴としている。
【0009】すなわち、本構成によれば、正常なレゾル
バの正弦信号電圧又は余弦信号電圧が0又は1となるク
ランク軸の角度位置が、エンジンの通常の停止角度位置
からずれるように、レゾルバのクランク軸への取り付け
を行っている。エンジンはほとんどの場合、所定のクラ
ンク軸角度位置にて停止することが知られており、この
停止時のクランク軸角度位置を、上記のようにエンジン
の通常停止角度位置と称する。
【0010】したがって、レゾルバが正常であれば、エ
ンジン回転前にレゾルバの2つの出力信号電圧が0又は
1となることはありえず、エンジン回転前にレゾルバの
2つの出力信号電圧が0又は1を出力するとすれば、こ
れをレゾルバの異常、たとえば断線異常や常時オン(常
時導通)異常であると正確に判定することができる。し
たがって、本発明によれば、なんら回路の追加や消費電
力の増大を招くことなく、エンジン停止前にレゾルバ異
常を知ることができ、それに速やかに対処することがで
きる。特に、本発明のレゾルバ異常検出方式は、従来の
モニタ電圧重畳方式に比較して、回路系の複雑化や電力
消費の増大を抑止することができるので、実用性に優れ
るという効果も奏することができる。
【0011】本発明において、レゾルバは、クランク軸
に直結乃至結合されてクランク軸角度を検出する用途に
も利用することができ、あるいはクランク軸に直結乃至
結合された回転機(たとえば同期機)の回転角を検出す
る用途にも利用することができる。
【0012】なお、上記した「非滑り型トルク伝達機
構」とは、ギヤ機構やタイミングベルト機構など、滑り
範囲が所定値以下に規制でき、経時的にエンジンの通常
停止位置がレゾルバからみて無制限にシフトすることが
ないトルク伝達機構を意味している。
【0013】また、本発明によれば、前記車両用レゾル
バが発生する前記正弦信号電圧の自乗値と余弦信号電圧
の自乗値との和が1となるかどうかを判定し、自乗値の
和が1とならない場合に前記車両用レゾルバの異常と判
定することができる。すなわち、レゾルバの2種類の出
力信号電圧がそれぞれ1又は−1でない場合には、自乗
値の和が1かどうかでレゾルバ異常を判定することがで
きる。
【0014】本発明の好適な態様において、前記エンジ
ン停止直前に検出したエンジン角速度に基づいて推定し
た前記クランク軸の角度位置又は実際に停止した前記ク
ランク軸の角度位置が前記正弦信号電圧又は余弦信号電
圧が0又は1又は−1となる角度位置である場合に、前
記エンジンを回転電機により駆動して、前記正弦信号電
圧又は余弦信号電圧が0又は1又は−1とならない前記
クランク軸の角度位置に前記エンジンを強制停止させ
る。
【0015】すなわち、希にエンジン停止位置が、レゾ
ルバの正弦信号電圧又は余弦信号電圧が0又は1又は−
1となる角度位置に一致するであろう場合又は一致した
場合には、回転電機特に好適にはこのレゾルバを使用す
る同期機を電動乃至発電動作させて、エンジン停止位置
を変更する。このようにすれば、回路系や消費電力の複
雑化を招くことなしに、エンジン運転前のレゾルバ異常
をすべての場合において確実に検出することができる。
【0016】本発明の好適な態様において、前記車両用
レゾルバは、前記エンジンに直結された同期発電電動機
の回転角を検出するので、回転電機とエンジンとを直結
するハイブリッド車における信頼性向上を実現すること
ができる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の車両用レゾルバの異常検
出方法を用いたハイブリッド車の駆動系を以下に説明す
る。
【0018】
【実施例1】この実施例で用いるハイブリッド車の駆動
系の模式ブロック図を図1に示す。
【0019】1はエンジン、2は三相同期発電電動機、
3はレゾルバ、4は三相同期発電電動機2の回転軸であ
る。回転軸4は、クラッチ(トルクコンバータ又はトラ
ンスミッションを含む)5を通じてタイヤ6に連結され
ている。7はエンジン制御用ECU、8は三相インバー
タ、9はモータ制御用ECU、10はバッテリである。
【0020】三相同期発電電動機2の回転軸4は、エン
ジン1の図示しないクランク軸後端に結合され、レゾル
バ3が回転軸4に直結形式で着装されている。
【0021】レゾルバ3は、回転軸4に固定されたロー
タとその周囲に配置されたステータとを有しており、ス
テータには互いに電気角π/2を有して巻装された一対
の巻線すなわち正弦波巻線と余弦巻線とを有し、両巻線
は、ロータ磁束の回転を応じて正弦信号電圧及び余弦信
号電圧をモータ制御用ECU9に出力する。レゾルバ3
の構造、機能は通常のものと同じであり、詳細説明は省
略する。
【0022】三相インバータ8はバッテリ10と三相同
期発電電動機2との間で直交双方向電力変換を行って三
相同期発電電動機2を駆動する。
【0023】モータ制御用ECU9は、レゾルバ3から
得た三相同期発電電動機2の回転角信号に基づいて三相
インバータ8の制御を行う。この種の同期機制御自体は
周知であるので、詳細説明は省略する。また、モータ制
御用ECU9は、適宜あるいは定期的にエンジン1を制
御するエンジン制御用ECU7と交信して、エンジン状
態などの必要な情報を入手する。
【0024】(レゾルバ異常検出動作)次に、この実施
例の特徴をなすレゾルバ3の異常検出動作を図2に示す
フローチャートを参照して以下に説明する。なお、この
動作はモータ制御用ECU9により実施される。
【0025】まず、エンジン制御用ECU7からの受信
情報に基づいて現在エンジン停止動作中かどうかを調べ
(ステップS100)、そうでなければ、ステップS1
02に進んでレゾルバ3の異常常判定を行う。
【0026】ステップS102で実施する異常判定につ
いて更に説明する。このステップは正確にはサブルーチ
ンであり、まずエンジン制御用ECU7からの受信情報
に基づいて現在エンジン停止中かどうかを調べ、エンジ
ン停止中であれば、レゾルバ3の2種類の出力信号のど
ちらかが0(信号電圧がローレベルの状態)かどうかを
判定する。
【0027】なお、レゾルバ3のロータは、あらかじめ
通常停止状態のクランク軸に対して図3に示す角度範囲
θ1〜θ2、θ3〜θ4、θ5〜θ6、θ7〜θ8の範
囲内にあるようにクランク軸に取り付けられている。こ
の実施例では、θ1は15度、θ2は75度、θ3は1
05度、θ4は165度、θ5は195度、θ6は25
5度、θ7は285度、θ8は345度に設定されてい
る。したがって、エンジンが通常の状態で停止すればθ
は上記角度範囲θ1〜θ2、θ3〜θ4、θ5〜θ6、
θ7〜θ8のいずれかの角度値をもつこととなり、決し
てθがこの範囲を外れて正弦信号電圧及び余弦信号電圧
が0(たとえば略0Vのローレベル電圧)や1(たとえ
ば略電源電圧に等しいハイレベル電圧)となることはな
い。したがって、エンジン停止中に正弦信号電圧及び余
弦信号電圧が0又は1又は−1に相当する電圧を出力す
れば、これはレゾルバ3の異常、たとえば断線により0
に相当する電圧が出力されたり、レゾルバ3のドライバ
素子の常時オンなどにより常時電源電圧に近い電圧が出
力されていると判定し、レゾルバ3の異常と判定する。
【0028】また、エンジンの回転中であれば、正弦信
号電圧の自乗値と余弦信号電圧の自乗値との和が1とな
るかどうかを検出して回転中のレゾルバ3の異常を判定
する。
【0029】ステップS102にて異常と判定した場合
には、ステップS104へ進んでレゾルバ異常警報を出
力して図示説明省略したメインルーチンにリターンし、
ステップS102にて異常と判定しなかった場合には、
ステップS104を迂回してメインルーチンにリターン
する。
【0030】次に、ステップS100にて、エンジン停
止制御の実施中と判断した場合には、レゾルバ3の出力
信号により検出した角速度の変化率により角速度が0と
なるレゾルバ3の角度位置を推定し(ステップS10
6)、この停止位置が図3の角度範囲θ1〜θ2、θ3
〜θ4、θ5〜θ6、θ7〜θ8の範囲内となるかどう
かを予測する(ステップS108)。
【0031】次に、この停止位置が図3の角度範囲θ1
〜θ2、θ3〜θ4、θ5〜θ6、θ7〜θ8の範囲外
であれば、三相同期発電電動機2を電動駆動あるいは発
電駆動して(ステップS110)、停止位置を上記角度
範囲θ1〜θ2、θ3〜θ4、θ5〜θ6、θ7〜θ8
の範囲内にシフトしてからメインルーチンにリターンす
る。
【0032】この制御を行えば、エンジン停止時点でレ
ゾルバ3の両信号電圧が0又は1又は−1レベルに相当
する電圧値を出力するかどうかでレゾルバ3の異常を判
定することができる。
【0033】(変形態様)上記実施例では、レゾルバ3
及び三相同期発電電動機2をクランク軸に直結したが、
上記非滑り型トルクトルク伝達機構を通じて結合しても
よい。また、三相同期発電電動機2を用いない場合でも
レゾルバ3の異常を判定することができる。
【0034】また、上記実施例では、エンジン停止直前
にエンジン停止位置を推定したが、エンジン停止後に再
度好適停止位置にシフトさせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の車両用レゾルバの異常検出方法を用い
たハイブリッド車の駆動系を模式図示するブロック図で
ある。
【図2】図1の装置を用いたレゾルバ異常検出動作を示
すフローチャートである。
【図3】図1のエンジンのレゾルバからみた停止角度範
囲を示す特性図である。
【符号の説明】
1 エンジン 2 三相同期発電電動機 3 レゾルバ 4 回転軸 7 エンジン制御用ECU 8 三相インバータ 9 モータ制御用ECU
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F063 AA35 BA07 CA02 DA05 EA03 GA22 2F077 AA03 CC02 FF34 PP26 QQ03 3G084 CA07 DA27 EA11 EB22 EC02 FA38

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンのクランク軸に直接又は非滑り型
    トルク伝達機構を通じて連結されて前記クランク軸又は
    前記クランク軸と連動する回転軸の回転角に連動する振
    幅がAの正弦信号電圧及び余弦信号電圧を出力する車両
    用レゾルバの異常検出方法において、 正常な前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が0又はA又
    は−Aとなる前記クランク軸の角度位置を外れるように
    前記エンジンの通常停止角度位置を設定しておき、 前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が0又はA又は−A
    となるかどうかを前記エンジンの運転前に判定し、 前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が0又はA又は−A
    となる場合に前記車両用レゾルバの異常と判定すること
    を特徴とする車両用レゾルバの異常検出方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の車両用レゾルバの異常検出
    方法において、 前記振幅を1と仮定した場合に、前記車両用レゾルバが
    発生する前記正弦信号電圧の自乗値と余弦信号電圧の自
    乗値との和が1となるかどうかを判定し、前記自乗値の
    和が1とならない場合に前記車両用レゾルバの異常と判
    定することを特徴とする車両用レゾルバの異常検出方
    法。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載の車両用レゾルバの異
    常検出方法において、 前記振幅を1と仮定した場合に、前記エンジン停止直前
    に検出したエンジン角速度に基づいて推定した前記クラ
    ンク軸の角度位置又は実際に停止した前記クランク軸の
    角度位置が前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が0又は
    1又は−1となる角度位置である場合に、前記エンジン
    を回転電機により駆動して、前記正弦信号電圧又は余弦
    信号電圧が0又は1又は−1とならない前記クランク軸
    の角度位置に前記エンジンを強制停止させることを特徴
    とする車両用レゾルバの異常検出方法。
  4. 【請求項4】請求項1乃至3のいずれか記載の車両用レ
    ゾルバの異常検出方法において、 前記車両用レゾルバは、前記エンジンに直結された同期
    発電電動機の回転角を検出することを特徴とする車両用
    レゾルバの異常検出方法。
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