JP2004198285A - 回転検出装置の診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ数を増加させることなく、安価にセンサ異常箇所を検出すること。
【解決手段】回転検出手段が出力するパルス信号Ｐａ、Ｐｂを、マイクロコンピュータ１０５により、互いに異なる複数個の演算アルゴリズムによって演算処理して回転角度または回転速度を算出し、算出された互いに異なる演算アルゴリズムによる回転角度算出値同士、あるいは回転速度算出値同士を比較し、その比較結果より異常診断を行う。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機制御等に用いられる回転検出装置の異常診断を行う診断装置に関し、特に、エンコーダ、レゾルバ等の回転検出装置において、回転センサ自体や信号処理部の異常診断を行う診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動機制御等に用いられる回転検出装置（回転センサ）においては、異常診断機能を持ち、信頼性を確保する必要がある。従来、電動機制御等に用いられる回転センサの異常診断を行う診断装置は、主に、回転センサに冗長性を持たせ、検出した複数のセンサ出力を相互に比較監視するものである。
【０００３】
この診断装置としては、回転センサを２重系構成とし、２個の回転センサの出力信号の整合性（偏差）チェックより回転センサの異常を診断するもの（例えば、特許文献１）、レゾルバによる回転センサにおいて、一つの検出巻線の検出信号をレゾルバ／ディジタル変換するＲ／Ｄ変換器を２つ以上設け、複数個のＲ／Ｄ変換器の出力信号の整合性チェックより回転センサの異常を診断するもの（例えば、特許文献２）等がある。
【０００４】
また、回転体の相対位置をエンコーダで、絶対位置を磁極位置センサで検出し、それぞれの出力信号の合理性を確認することで、回転センサの故障を判定するもの（例えば、特許文献３）、電動機に備えた複数のエンコーダの出力から車速を求め、その車速同士を相互比較し、また車輌の車速センサ出力と比較することで個別にセンサ故障を判定するもの（例えば、特許文献４）がある。
【０００５】
その他に、電動機や制御回路の異常を検出する異常検出装置としては、エンコーダパルス周波数を電圧変換し、起動時の電動機異常、制御回路異常による回転異常を検出するものがある（例えば、特許文献５、６）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２０５３０３号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３７３７３号公報
【特許文献３】
特開平１１−１６０１０１号公報
【特許文献４】
特開平８−３３６２９９号公報
【特許文献５】
特開２００１−６９７７９号公報
【特許文献６】
特開２００１−２６８９７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の回転検出装置の診断装置では、回転センサに冗長性を持たせているため、センサ数等の構成部品数が増え、装置の複雑化、大型化等により、コスト増を招く。
【０００８】
本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、回転センサに冗長性を持たせることなく回転センサの異常診断を行い、センサ数等の構成部品数を増加させることなく回転センサの異常診断を確実に行う回転検出装置の診断装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明による回転検出装置の診断装置は、回転体の回転に応じた信号を出力する回転検出手段の出力信号より回転角度または回転速度を検出する回転検出装置の診断装置において、前記回転検出手段の出力信号を互いに異なる複数個の演算アルゴリズムによって演算処理して回転角度または回転速度を算出する演算手段と、前記演算手段によって算出された互いに異なる演算アルゴリズムによる回転角度算出値同士、あるいは回転速度算出値同士を比較し、その比較結果より異常診断を行う異常判定手段とを有する。
【００１０】
この発明による回転検出装置の診断装置によれば、演算手段が、回転検出手段の出力する一つの出力信号を、異なる複数個の演算アルゴリズムによって演算処理して回転角度または回転速度を算出し、異常判定手段は、演算手段によって算出された互いに異なる演算アルゴリズムによる回転角度算出値同士、あるいは回転速度算出値同士を比較して異常診断を行うから、演算手段が異なる複数個の演算アルゴリズムによる演算処理を行うだけで、回転センサを２重系構成とするような冗長性を持たせることなく、回転検出装置の異常診断を行うことができる。
【００１１】
この発明による回転検出装置の診断装置は、一つの詳細構成として、前記回転検出装置が、出力信号として、前記回転体の所定回転角度毎にパルス信号を出力するものであり、前記回転検出装置が出力するパルス信号の周波数を電圧値に変換する周波数／電圧変換手段を有し、前記演算手段は、前記回転検出装置が出力するパルス信号の入力パルス数より回転角度を算出する第１の角度演算手段と、前記周波数／電圧変換手段により変換された電圧値より回転角度を算出する第２の角度演算手段とを有し、前記異常判定手段は、前記第１の角度演算手段により算出された回転角度算出値と前記第２の角度演算手段により算出された回転角算出値とを比較して異常診断を行う。
【００１２】
この発明による回転検出装置の診断装置によれば、演算手段が、異なる演算アルゴリズムによる演算処理として、第１の角度演算手段によって回転検出装置が出力するパルス信号の入力パルス数より回転角度を算出し、これとは別に、第２の角度演算手段によりパルス信号の周波数／電圧変換による電圧値より回転角度を算出し、異常判定手段が第１の角度演算手段により算出された回転角度算出値と第２の角度演算手段により算出された回転角算出値とを比較して異常診断を行うから、演算手段が異なる複数個の演算アルゴリズムによる回転角度算出の演算処理を行うだけで、回転センサを２重系構成とするような冗長性を持たせることなく、回転検出装置の異常診断を行うことができる。
【００１３】
また、この発明による回転検出装置の診断装置は、前記回転検出装置が、Ａ相、Ｂ相のように、位相が異なる２個のパルス信号を出力するものであり、前記周波数／電圧変換手段は、前記回転検出装置が出力する前記２個のパルス信号の周波数を各々電圧値に変換し、前記第２の角度演算手段は、前記周波数／電圧変換手段により変換された２個の電圧値より各々回転角度を算出し、前記異常判定手段は、前記第２の角度演算手段により算出された２個の回転角度算出値同士を比較して異常診断を行う。
【００１４】
この発明による回転検出装置の診断装置によれば、回転検出装置が出力するＡ相、Ｂ相のような位相が異なる２個のパルス信号について各々周波数／電圧変換が行われ、第２の角度演算手段が周波数／電圧変換された２個の電圧値より各々回転角度を算出し、異常判定手段は、算出された２個の回転角度算出値同士を比較する異常診断も行うから、回転検出装置の各位相系の異常も個別に判定できる。
【００１５】
この発明による回転検出装置の診断装置は、他の一つの詳細構成として、前記回転検出装置が、出力信号として、前記回転体の所定回転角度毎にパルス信号を出力するものであり、前記演算手段は、前記パルス信号の入力パルス数より回転角度を算出する第１の角度演算手段と、前記パルス信号の入力パルス数を計数するパルスカウンタと、前記パルスカウンタにより計数された入力パルス数より回転角度を算出する第３の角度演算手段とを有し、前記異常判定手段は、前記第１の角度演算手段により算出された回転角度算出値と前記第３の角度演算手段により算出された回転角度算出値とを比較して異常診断を行う。
【００１６】
この発明による回転検出装置の診断装置によれば、演算手段が、異なる演算アルゴリズムによる演算処理として、第１の角度演算手段によって回転検出装置が出力するパルス信号の入力パルス数より回転角度を算出し、これとは別に、第３の角度演算手段によりパルスカウンタによって計数された入力パルス数より回転角度を算出し、異常判定手段が第１の角度演算手段により算出された回転角度算出値と第３の角度演算手段により算出された回転角算出値とを比較して異常診断を行うから、演算手段が異なる複数個の演算アルゴリズムによる回転角度算出の演算処理を行うだけで、回転センサを２重系構成とするような冗長性を持たせることなく、回転検出装置の異常診断を行うことができる。
【００１７】
また、この発明による回転検出装置の診断装置は、前記回転検出装置が、Ａ相、Ｂ相のように、位相が異なる２個のパルス信号を出力するものであり、前記パルスカウンタは、前記回転検出装置が出力する前記２個のパルス信号の各々の入力パルス数を計数し、前記第３の角度演算手段は、前記パルスカウンタにより計数された２個の入力パルス数より各々回転角度を算出し、前記異常判定手段は、前記第３の角度演算手段により算出された２個の回転角度算出値同士を比較して異常診断を行う。
【００１８】
この発明による回転検出装置の診断装置によれば、回転検出装置が出力するＡ相、Ｂ相のような位相が異なる２個のパルス信号について各々入力パルス数を計数することが行われ、第３の角度演算手段が計数された２個の入力パルス数より各々回転角度を算出し、異常判定手段は、算出された２個の回転角度算出値同士を比較する異常診断を行うから、回転検出装置の各位相系の異常も個別に判定できる。
【００１９】
この発明による回転検出装置の診断装置は、他の一つの詳細構成として、前記回転検出装置が、出力信号として、前記回転体の所定回転角度毎にパルス信号を出力するものであり、前記回転検出装置が出力するパルス信号の周波数を電圧値に変換する周波数／電圧変換手段を有し、前記演算手段は、前記パルス信号の入力パルス数より回転角度を算出する角度演算手段と、前記角度演算手段により算出された回転角度より回転速度を算出する角度／速度換算手段と、前記周波数／電圧変換手段により変換された電圧値より回転速度を算出する電圧／速度換算手段と有し、前記異常判定手段は、前記角度／速度換算手段により算出された回転速度算出値と前記電圧／速度換算手段により算出された回転速度算出値とを比較して異常診断を行う。
【００２０】
この発明による回転検出装置の診断装置によれば、演算手段が、異なる演算アルゴリズムによる演算処理として、角度演算手段によって回転検出装置が出力するパルス信号の入力パルス数より回転角度を算出し、角度／速度換算手段が角度演算手段によって算出された回転角度より回転速度を算出し、これとは別に、電圧／速度換算手段が周波数／電圧変換手段によって変換された電圧値より回転速度を算出し、異常判定手段は、角度／速度換算手段により算出された回転速度算出値と電圧／速度換算手段により算出された回転速度算出値とを比較して異常診断を行うから、演算手段が異なる複数個の演算アルゴリズムによる回転速度算出の演算処理を行うだけで、回転センサを２重系構成とするような冗長性を持たせることなく、回転検出装置の異常診断を行うことができる。
【００２１】
この発明による回転検出装置の診断装置は、前記回転検出装置が、Ａ相、Ｂ相のように、位相が異なる２個のパルス信号を出力するものであり、前記周波数／電圧変換手段は、前記２個のパルス信号の周波数を各々電圧値に変換し、前記電圧／速度換算手段は、前記周波数／電圧変換手段により変換された２個の電圧値より各々回転速度を算出し、前記異常判定手段は、前記電圧／速度換算手段により算出された２個の回転速度算出値同士を比較して異常診断を行う。
【００２２】
この発明による回転検出装置の診断装置によれば、回転検出装置が出力するＡ相、Ｂ相のような位相が異なる２個のパルス信号について各々周波数／電圧変換が行われ、電圧／速度換算手段第が周波数／電圧変換された２個の電圧値より各々回転速度を算出し、異常判定手段は、算出された２個の回転速度算出値同士を比較する異常診断を行うから、回転検出装置の各位相系の異常も個別に判定できる。
【００２３】
この発明による回転検出装置の診断装置は、他の一つの詳細構成として、前記回転検出装置が、出力信号として、Ａ相、Ｂ相のパルス信号のように、前記回転体の第１の回転角度毎に第１のパルス信号を出力する共に、Ｚ相のパルス信号のように、前記回転体の前記第１の回転角度より大きい第２の回転角度毎に第２のパルス信号を出力するものであり、前記演算手段は、前記第１のパルス信号の入力パルス数より回転角度を算出する第１の角度演算手段と、前記第２のパルス信号の入力パルス数を計数するパルスカウンタと、前記パルスカウンタにより計数された入力パルス数より回転角度を算出する第４の角度演算手段とを有し、前記異常判定手段は、前記第１の角度演算手段により算出された回転角度算出値と前記第４の角度演算手段により算出された回転角度算出値とを比較して異常診断を行う。
【００２４】
この発明による回転検出装置の診断装置によれば、演算手段が、異なる演算アルゴリズムによる演算処理として、第１の角度演算手段によって回転検出装置が出力する第１のパルス信号の入力パルス数より回転角度を算出し、これとは別に、第４の角度演算手段によりパルスカウンタによって計数された第２のパルス信号の入力パルス数より回転角度を算出し、異常判定手段が第１の角度演算手段により算出された回転角度算出値と第４の角度演算手段により算出された回転角算出値とを比較して異常診断を行うから、演算手段が異なる複数個の演算アルゴリズムによる回転角度算出の演算処理を行うだけで、回転センサを２重系構成とするような冗長性を持たせることなく、回転検出装置の異常診断を行うことができる。
【００２５】
この発明による回転検出装置の診断装置は、マイクロコンピュータを含み、前記演算手段および前記異常判定手段は、前記マイクロコンピュータの内部処理により具現される。これにより、マイクロコンピュータのソウトウェアによって各演算アルゴリズムによる演算処理や異常判定が行われ、複雑なハードウェア構成を必要としない。
【００２６】
また、この発明による回転検出装置の診断装置は、回転体の回転に応じた信号を出力する回転検出手段の出力信号より回転角度または回転速度を検出する回転検出装置の診断装置において、前記回転検出装置は、Ａ相、Ｂ相のように、位相が異なる複数個のパルス信号を出力するものであり、前記回転検出装置が出力する前記複数個のパルス信号の各々の入力パルス数を計数するパルスカウント手段と、前記パルスカウント手段により計数された複数個の入力パルス数同士を比較して異常診断を行う異常診断手段とを有する。
【００２７】
この発明による回転検出装置の診断装置によれば、回転検出装置が出力するＡ相、Ｂ相のような位相が異なる複数個のパルス信号の入力パルス数の計数がパルスカウント手段により行われ、異常判定手段が、計数された複数個の入力パルス数同士を比較して異常診断も行うから、回転センサを２重系構成とするような冗長性を持たせることなく、回転検出装置の異常診断を行うことができる。
【００２８】
また、本発明による回転検出装置の診断装置は、詳細構成として、異常診断手段は、前記パルスカウンタにより計数された２個の入力パルス数同士を比較する比較器を含むもの、あるいはマイクロコンピュータを含み、前記異常判定手段は、前記マイクロコンピュータの内部処理により具現されるものにより構成することができる。
【００２９】
比較器による場合にはマイクロコンピュータのソウトウェアに依存することなく高速処理によって故障診断を行うことができ、マイクロコンピュータの内部処理による場合には、マイクロコンピュータのソウトウェアによって各演算アルゴリズムによる演算処理や異常判定が行われ、複雑なハードウェア構成を必要としない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明に係る回転検出装置の診断装置の実施形態を詳細に説明する。
まず、本発明に係る回転検出装置の診断装置が適用される電動機制御装置の構成を図１を参照して説明する。
【００３１】
本実施形態で採用した電動機制御装置は、電源であるバッテリ１０１と、システムを起動するためのキースイッチ１０２と、システムを制御するマイクロコンピュータ（マイコン）１０５と、マイクロコンピュータ１０５に電力を供給する電源回路１０３と、電動機１０７と、電動機１０７の回転速度指令を発生する速度指令発生器１０４と、マイクロコンピュータ１０５から発せられる駆動信号に従って電動機１０７に電力を供給する駆動回路１０６とを有している。
【００３２】
電動機制御装置は、更に、電動機１０７に流れる電流量を検出してその検出値をマイクロコンピュータ１０５に入力する電流センサ１０８と、電動機１０７の回転を検出するロータリエンコーダ等による回転検出手段１０９と、回転検出手段１０９に対して電源を供給し、回転検出手段１０９が出力する出力信号をマイクロコンピュータ１０５に入力する入力手段１１０とを有する。
【００３３】
回転検出手段１０９は電動機１０７の回転を検出する。回転検出手段１０９は電動機１０７の所定回転角度（微小な第１の回転角度）毎に、図２（ａ）、（ｂ）に示されているように、位相が９０度異なるＡ相、Ｂ相の２個のパルス信号（Ａ相パルスとＢ相パルス）を出力信号として出力する。Ａ相パルスに対するＢ相パルスの位相差方向により、電動機１０７の正転、逆転を判別できる。このＡ相、Ｂ相の２個のパルス信号は入力手段１１０によってマイクロコンピュータ１０５に入力される。
【００３４】
回転検出手段１０９が出力するパルス信号には、図２（ｃ）に示されているように、Ａ相パルス、Ｂ相パルスのように位相のずれた２つのパルス以外に、電動機１０７が第１の回転角度より大きい第２の回転角度として１２０度回転するたびに１パルス出力を行うＺ相パルスの出力も行う。これらのパルス信号が共通する特徴は、電動機１０７の回転速度（角速度）によってパルスの周期が変化することである。これらの回転検出のパルス信号は、それぞれ単独で、または複数組み合わせて利用される。
【００３５】
次に、本発明による回転検出装置の診断装置（実施形態１）を含む電動機制御系を図３を参照して説明する。マイクロコンピュータ１０５は、演算手段であり、角度演算装置（第１の角度演算手段）３０１、角度／速度換算装置３０２、トルク指令演算装置３０３、電圧指令演算装置３０４、電圧／速度換算装置４０６Ａ、４０６Ｂ、角度演算装置（第２の角度演算手段）４０３Ａ、４０３Ｂ、相互比較異常検出装置（異常判定手段）４０４等を含み、これらは、マイクロコンピュータ１０５のソフトフェアにより具現化される。
【００３６】
入力手段１１０からＡ相とＢ相のパルス信号Ｐａ、Ｐｂが角度演算装置３０１に入力される。角度演算装置（第１の角度演算手段）３０１は、Ａ相、Ｂ相の２つのパルス信号Ｐａ、Ｐｂの変化順番から回転方向を検出し、入力パルス数より回転角度を検出し、検出した回転方向と回転角度から角度検出値（角度算出値）θを算出する。
角度／速度換算装置３０２は、角度演算装置３０１より角度検出値θを入力し、角度検出値θを時間微分して速度検出値（速度算出値）ωを算出する。
【００３７】
速度検出値ωと、速度指令発生器１０４の出力である速度指令ω＊は、トルク指令演算装置３０３に入力される。トルク指令演算装置３０３は、速度指令ω＊と速度検出値ωとの偏差を算出し、ＰＩＤ制御により、トルク指令τ＊を算出する。
【００３８】
トルク指令τ＊と、角度検出値θと、電流センサ１０８の出力である電流検出値ｉは、電圧指令演算装置３０４に入力される。電圧指令演算装置３０４は、予め設定された電動機１０７の回転速度と電動機電流と出力トルクと印加電圧の関係に基づいてトルク指令τ＊に従ったトルクが出力されるような電圧指令ｖ＊を算出する。
駆動信号発信装置３０５は、電圧指令ｖ＊に従った電圧が電動機１０７に印加されるように、駆動回路１０６に対して駆動信号を出力する。
【００３９】
角度演算装置３０１に入力されるＡ相とＢ相のパルス信号Ｐａ、Ｐｂは、各々個別に、パルス周波数／電圧変換装置４０１Ａ、４０１Ｂにも入力される。パルス周波数／電圧変換装置４０１Ａ、４０１Ｂは、所謂、Ｆ／Ｖ変換回路であり、パルス信号Ｐａ、Ｐｂのそれぞれの周波数に対応した変換電圧を出力する。すなわち、パルス周波数／電圧変換装置４０１Ａは、Ａ相パルス信号Ｐａの周波数に対応した電圧値の信号ｖａを、もう一つのパルス周波数／電圧変換装置４０１Ｂは、Ｂ相パルス信号Ｐｂの周波数に対応した電圧値の信号ｖｂを出力する。
【００４０】
これら電圧値信号ｖａ、ｖｂは、各々Ａ／Ｄ変換装置４０２Ａ、４０２Ｂに入力され、ディジタル信号（数値）としてマイクロコンピュータ１０５に取り込まれる。
【００４１】
ディジタル信号に変換された電圧値信号ｖａ、ｖｂは、電圧／速度換算装置４０６Ａ、４０６Ｂに入力される。電圧／速度換算装置４０６Ａ、４０６Ｂは、電圧値信号ｖａ、ｖｂを各電圧値に対応した回転速度演算値（回転速度算出値）ωａ、ωｂに換算する。
【００４２】
角度演算装置４０３Ａ、４０３Ｂは、電圧／速度換算装置４０６Ａ、４０６Ｂより回転速度演算値ωａ、ωｂを各々取り込み、これを時間積分して回転角度演算値（回転角度算出値）θａ、θｂを算出する。
【００４３】
相互比較異常検出装置４０４は、角度演算装置３０１より角度検出値θを、角度演算装置４０３Ａ、４０３Ｂより角度演算値θａ、θｂを取り込み、これら角度算出値を相互に比較することで、回転検出系の異常を診断し、異常検出信号を出力する。
【００４４】
図４は、相互比較異常検出装置４０４の判定ロジックを示している。なお、駆動信号の「伝達」は、後述の駆動信号遮断装置４０５の閉成を意味し、「遮断」は、駆動信号遮断装置４０５の開成を意味する。
【００４５】
（正常）
角度検出値θと角度演算値θａ、θｂの３つが全て同じ値である場合は、異常箇所がなく、回転検出系が正常であると判定する。駆動信号は「伝達」とする。
【００４６】
（異常１）
角度演算値θａとθｂとが同値で、角度演算値θａと角度検出値θ、角度演算値θｂと角度検出値θとが各々異なる場合は、角度検出値θを検出、算出する過程（信号検出系）に異常があると判定する。駆動信号は「遮断」とする。
【００４７】
（異常２）
角度検出値θとＢ相角度演算値θｂとが同値で、角度検出値θとＡ相角度演算値θａとが異なる場合は、Ａ相角度演算値θａを検出・算出する過程（Ａ相角度演算系）に異常があると判定する。駆動信号は「遮断」とする。
【００４８】
（異常３）
角度検出値θとＡ相角度演算値θａとが同値で、角度検出値θとＢ相角度演算値θｂとが異なる場合は、Ｂ相角度演算値θｂを検出・算出する過程（Ｂ相角度演算系）に異常があると判定する。駆動信号は「遮断」とする。
【００４９】
（異常４）
角度検出値θと角度演算値θａ、θｂの全てが互いに異なる場合は、異常箇所の特定できないが、異常があると判定する。駆動信号は「遮断」とする。
【００５０】
（異常５）
角度検出値θとＡ相角度演算値θａ、角度検出値θとＢ相角度演算値θｂとが共に同値で、Ａ相角度演算値θａとＢ相角度演算値θｂとが異なる場合は、異常箇所の特定できないが、異常があると判定する。駆動信号は「遮断」とする。
【００５１】
駆動信号発信装置３０５が駆動回路４０６へ駆動信号を伝達する伝達路の途中に駆動信号遮断装置４０５が設けられている。駆動信号遮断装置４０５は、相互比較異常検出装置４０４が出力する診断結果信号によって駆動され、異常検出信号によって開成する。これにより、回転検出系に異常がある場合には、電動機１０７への電力供給が遮断され、電動機１０７を強制停止させることができる。
【００５２】
相互比較異常検出装置４０４が異常を検出した場合の処理としては、上記以外の処理も考えられる。異常箇所が特定できた場合には、駆動信号を遮断せず、異常発生の警告を発するに止め、異常のない回転検出系を使って稼働し続けることもできる。また異常箇所が不定の場合でも、電動機１０７に機械ブレーキを設け、これを起動するように構成することもできる。
【００５３】
上述したように、マイクロコンピュータ１０５、異なる演算アルゴリズムによる演算処理として、角度演算装置３０１によって回転検出手段１０９が出力するパルス信号Ｐａ、Ｐｂの入力パルス数より回転角度θを算出し、これとは別に、角度演算装置４０３Ａ、４０３Ｂによりパルス信号Ｐａ、Ｐｂの周波数／電圧変換による電圧値ｖａ、ｖｂより回転角度θａ、θｂを算出し、異常判定手段である相互比較異常検出装置４０４が角度演算装置３０１により算出された回転角度算出値（回転角度θ）と角度演算装置４０３Ａ、４０３Ｂにより算出された回転角算出値（回転角度θａ、θｂ）とを比較して異常診断を行うから、マイクロコンピュータ１０５が異なる複数個の演算アルゴリズムによる回転角度算出の演算処理を行うだけで、回転センサを２重系構成とするような冗長性を持たせることなく、回転検出装置の異常診断を行うことができる。
【００５４】
次に、本発明による回転検出装置の診断装置（実施形態２）を含む電動機制御系を図５を参照して説明する。なお、図５において、図３に対応する部分は、図３に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００５５】
角度演算装置３０１に入力されるＡ相とＢ相のパルス信号Ｐａ、Ｐｂは、各々個別にマイクロコンピュータ１０５内のパルスカウンタ６０１ａ、６０１ｂにも入力される。パルスカウンタ６０１Ａ、６０１Ｂは、パルス信号Ｐａ、Ｐｂのパルス数を計数し、パルス数計数信号Ｃａ、Ｃｂを数値出力する。
【００５６】
パルス数Ｃａ、Ｃｂは各々角度演算装置（第３の角度演算手段）６０２Ａ、６０２Ｂに入力される。角度演算装置６０２Ａ、６０２Ｂは、パルス数計数信号Ｃａ、Ｃｂが示すパルス数に比例する角度演算値θａ’、θｂ’を変換算出する。
【００５７】
相互比較異常検出装置６０３は、角度演算装置３０１より角度検出値θを、角度演算装置６０２Ａ、６０２Ｂより角度演算値θａ’、θｂ’を取り込み、これら角度算出値を相互に比較することで、回転検出系の異常を診断し、異常検出信号を出力する。
相互比較異常検出装置６０３の判定ロジックは、図４に示されている実施形態１と同じである。
【００５８】
この実施形態では、周波数／電圧変換器が不要で、マイクロコンピュータ１０５にパルスカウンタ（ソフト）が組み込まれていればよく、実施形態１よりもソウトウェア実行が簡素化され、高速処理が可能になる。
【００５９】
次に、本発明による回転検出装置の診断装置（実施形態３）を含む電動機制御系を図６を参照して説明する。なお、図６においても、図３に対応する部分は、図３に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００６０】
角度演算装置３０１に入力されるＡ相とＢ相のパルス信号Ｐａ、Ｐｂとは別に、Ｚ相のパルス信号Ｐｚをマイクロコンピュータ１０５内のパルスカウンタ７０１に入力する。パルスカウンタ７０１は、パルス信号Ｐｚのパルス数を計数し、パルス数計数信号Ｃｚを数値出力する。
【００６１】
パルス数計数信号Ｃｚは角度演算装置（第４の角度演算手段）７０２に入力される。角度演算装置７０２は、パルス数計数信号Ｃｚが示すパルス数に比例する角度演算値θｚを変換算出する。
【００６２】
相互比較異常検出装置７０３は、角度演算装置３０１より角度検出値θを、角度演算装置７０２より角度演算値θｚを取り込み、これら角度算出値を相互に比較することで、回転検出系の異常を診断し、異常検出信号を出力する。
【００６３】
図７は、相互比較異常検出装置７０３の判定ロジックを示している。角度検出値θと角度演算値θｚとが同じ値である場合は、異常箇所なしで、正常判定を行う。これに対し、角度検出値θと角度演算値θｚとが異なる場合は、角度検出値θあるいは角度演算値θｚを検出・算出する過程に異常があると判定する。
【００６４】
この実施形態３では、実施形態２と同様に、周波数／電圧変換器等の追加回路が不要であり、更にマイクロコンピュータ１０５使用するソフトカウンタ数が減るので、更に、ソウトウェア実行が簡素化され、より一層の高速処理が可能になる。
【００６５】
次に、本発明による回転検出装置の診断装置（実施形態４）を含む電動機制御系を図８を参照して説明する。なお、図８においても、図３に対応する部分は、図３に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００６６】
実施形態１と同様の構成、すなわち、パルス周波数／電圧変換装置４０１Ａ、４０１Ｂと、Ａ／Ｄ変換装置４０２Ａ、４０２Ｂと、電圧／速度換算装置４０６Ａ、４０６ＢによってＡ相とＢ相の速度演算値ωａ、ωｂを得る。
【００６７】
相互比較異常検出装置９０１は、角度／速度換算装置３０２より速度検出値ωを、電圧／速度換算装置４０６Ａ、４０６Ｂより速度演算値ωａ、ωｂを取り込み、これら速度算出値を相互に比較することで、回転検出系の異常を診断し、異常検出信号を出力する。
【００６８】
図９は、相互比較異常検出装置９０１の判定ロジックを示している。
（正常）
速度検出値ωと速度演算値ωａ、ωｂの３つが全て同じ値である場合は、異常箇所がなく、回転検出系が正常であると判定する。駆動信号は「伝達」とする。
【００６９】
（異常１）
速度演算値ωａとωｂとが同値で、速度演算値ωａと速度検出値ω、速度演算値ωｂと速度検出値ωとが各々異なる場合は、速度検出値ωを検出、算出する過程（信号検出系）に異常があると判定する。駆動信号は「遮断」とする。
【００７０】
（異常２）
速度検出値ωとＢ相速度演算値ωｂとが同値で、速度検出値ωとＡ相速度演算値ωａとが異なる場合は、Ａ相速度演算値ωａを検出・算出する過程（Ａ相速度演算系）に異常があると判定する。駆動信号は「遮断」とする。
【００７１】
（異常３）
速度検出値ωとＡ相速度演算値ωａとが同値で、速度検出値ωとＢ相速度演算値ωｂとが異なる場合は、Ｂ相速度演算値ωｂを検出・算出する過程（Ｂ相速度演算系）に異常があると判定する。駆動信号は「遮断」とする。
【００７２】
（異常４）
速度検出値ωと速度演算値ωａ、ωｂの全てが互いに異なる場合は、異常箇所の特定できないが、異常があると判定する。駆動信号は「遮断」とする。
【００７３】
（異常５）
速度検出値ωとＡ相速度演算値ωａ、速度検出値ωとＢ相速度演算値ωｂとが共に同値で、Ａ相速度演算値ωａとＢ相速度演算値ωｂとが異なる場合は、異常箇所の特定できないが、異常があると判定する。駆動信号は「遮断」とする。
【００７４】
この実施形態でも、マイクロコンピュータ１０５が異なる複数個の演算アルゴリズムによる回転速度算出の演算処理を行うだけで、回転センサを２重系構成とするような冗長性を持たせることなく、回転検出装置の異常診断を行うことができる。
次に、本発明による回転検出装置の診断装置（実施形態５）を図１０を参照して説明する。
【００７５】
信号処理装置８０１は、回転検出手段１０９が出力するＡ相パルス信号Ｐａのパルス数を計数するＡ相パルスカウンタ手段８０２Ａと、回転検出手段１０９が出力するＢ相パルス信号Ｐｂのパルス数を計数するＢ相パルスカウンタ手段８０２Ｂと、Ｄ／Ａ変換器８０３Ａ、８０３Ｂと、比較器８０４とを有する。
【００７６】
Ａ相パルスカウンタ手段８０２Ａ、Ｂ相パルスカウンタ手段８０２ＢはＡ相パルス信号Ｐａ、Ｂ相パルス信号Ｐｂの立ち上がり、立ち下がりエッジ、もしくはＡ相パルス信号Ｐａ、Ｂ相パルス信号Ｐｂのハイレベルまたはローレベルの入力に応じて計数処理を行う。計数処理の結果は、任意のビット長のＡ相ディジタルデータＤａ、Ｂ相ディジタルデータＤｂとして生成される。
【００７７】
Ａ相ディジタルデータＤａ、Ｂ相ディジタルデータＤｂは、各々Ｄ／Ａ変換器８０３Ａ、８０３Ｂに入力され、Ａ相アナログ電圧信号Ｖａ、Ｂ相アナログ電圧信号Ｖｂに変換される。
【００７８】
比較器８０４は、オペレーションアンプ等により構成され、Ａ相アナログ電圧信号ＶａとＢ相アナログ電圧信号Ｖｂとを入力し、Ａ相アナログ電圧信号ＶａとＢ相アナログ電圧信号Ｖｂとを比較する。
【００７９】
Ａ相パルス信号ＰａとＢ相パルス信号Ｐｂは、図１１に示されているように位相差を有するが、電動機１回転当たりのパルス数は同じである。したがって、通常、その両パルス信号のパルス数を計数してディジタル／アナログ変換（Ｄ／Ａ変換）したアナログ電圧値は、パルス計数値に近似した鋸波状の電圧信号Ｖａ、Ｖｂとして互いに等しいレベルになる。
【００８０】
しかし、Ａ相検出系あるいはＢ相検出系の何れかに異常が生じ、パルス信号の計数が行われなくなると、異常が生じた側のパルス計数値が変化（増大）しない状態になり、正常な側のパルス計数値とで差異が生じる。その結果、Ｄ／Ａ変換したアナログ電圧値にも差異が生じることになる。この差異が比較器８０４の出力に現れることにより、Ａ相検出系あるいはＢ相検出系の何れかに異常が発生したことを検知できる。
【００８１】
例えば、図１１の時点ＰにてＢ相検出系に異常が生じると、それ以降、Ｂ相アナログ電圧信号Ｖｂが変化しなくなる。これにより、時点Ｐ以降、Ａ相アナログ電圧信号ＶａとＢ相アナログ電圧信号Ｖｂとに差異が生じ、比較器８０４によるＡ相アナログ電圧信号ＶａとＢ相アナログ電圧信号Ｖｂとの比較判定によって異常検知（異常判定）が行われる。
【００８２】
この異常判定時には、比較器８０４の出力信号によって駆動信号遮断装置４０５を開成して電動機１０７への電力供給を遮断し、電動機１０７を強制停止させ、駆動装置の保護を図ることができる。
【００８３】
この実施形態では、Ａ相パルス信号Ｐａより得られるＡ相アナログ電圧信号ＶａとＢ相パルス信号Ｐｂより得られるＢ相アナログ電圧信号Ｖｂとの単純な比較により、回転センサを２重系構成とするような冗長性を持たせることなく、回転検出装置の異常診断を行うことができる。
【００８４】
次に、本発明による回転検出装置の診断装置（実施形態６）を図１２を参照して説明する。なお、図１２において、図１０に対応する部分は、図１０に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００８５】
この実施形態では、一般的なマイクロコンピュータの多くが、アナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）機能であるＡＤ変換機能を有していることを利用して、Ａ相アナログ電圧信号Ｖａ、Ｂ相アナログ電圧信号Ｖｂをマイクロコンピュータ１０５’内部で取り扱えるようにしている。
【００８６】
マイクロコンピュータ１０５’は、信号処理装置８０１よりＡ相アナログ電圧信号Ｖａ、Ｂ相アナログ電圧信号Ｖｂを入力するＡＤ変換機能付きの比較演算部８１１をソウトフェアによって具現化する。
【００８７】
比較演算部８１１は、Ａ相アナログ電圧信号Ｖａ、Ｂ相アナログ電圧信号Ｖｂの演算データを比較し、不一致の場合には、Ａ相検出系あるいはＢ相検出系の何れかに異常が生じたと判定し、駆動信号遮断装置４０５を開成する信号を出力する。
【００８８】
これにより、Ａ相検出系あるいはＢ相検出系の何れかに異常が生じると、駆動信号遮断装置４０５を開成して電動機１０７への電力供給を遮断し、電動機１０７を強制停止させ、駆動装置の保護を図ることができる。
【００８９】
上述したように、マイクロコンピュータ内部で、比較用の検出データを演算データとして取り扱えるように構成することにより、比較検知のしきい値の設定の自由度が向上し、比較判定の差異の診断条件を細かく設定できるようになる。また、アナログ電圧の単位時間当たりの変化量を演算し、変化しない側の信号系統を異常と判別することも可能になり、診断装置の性能、信頼性の向上を図ることもできる。
【００９０】
以上、本発明の実施形態について記述したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で設計において種々の変更ができるものである。
【００９１】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明によれば、電動機制御等の回転角度、速度検出が必要な場合において、回転センサに冗長性を持たせることなく、少ない追加部品、低コストで、回転センサ及びその周辺回路の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転検出装置の診断装置が適用される電動機制御装置の構成を示す構成図である。
【図２】（ａ）は正転時のパルス信号の時間変化を示す波形図、（ｂ）は逆転時のパルス信号の時間変化を示す波形図、（ｃ）はＡ相パルス信号とＢパルス信号とＺ相パルス信号の関係を示す波形図である。
【図３】本発明による回転検出装置の診断装置（実施形態１）を含む電動機制御系を示すブロック図である。
【図４】実施形態１における相互比較異常検出装置の判定ロジックを示す説明図である。
【図５】本発明による回転検出装置の診断装置（実施形態２）を含む電動機制御系を示すブロック図である。
【図６】本発明による回転検出装置の診断装置（実施形態３）を含む電動機制御系を示すブロック図である。
【図７】実施形態３における相互比較異常検出装置の判定ロジックを示す説明図である。
【図８】本発明による回転検出装置の診断装置（実施形態４）を含む電動機制御系を示すブロック図である。
【図９】実施形態４における相互比較異常検出装置の判定ロジックを示す説明図である。
【図１０】本発明による回転検出装置の診断装置（実施形態５）を示すブロック図である。
【図１１】実施形態５における各信号波形を示すタイミングチャートである。
【図１２】本発明による回転検出装置の診断装置（実施形態６）を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１ バッテリ
１０２ キースイッチ
１０３ 電源回路
１０４ 速度指令発生器
１０５ マイクロコンピュータ
１０５’ マイクロコンピュータ
１０６ 駆動回路
１０７ 電動機
１０８ 電流センサ
１０９ 回転検出手段
１１０ 回転検出入力手段
３０１ 角度演算装置
３０２ 角度／速度換算装置
３０３ トルク指令演算装置
３０４ 電圧指令演算装置
３０５ 駆動信号発信装置
４０１Ａ パルス周波数／電圧変換装置
４０１Ｂ パルス周波数／電圧変換装置
４０２Ａ Ａ／Ｄ変換装置
４０２Ｂ Ａ／Ｄ変換装置
４０３Ａ 角度演算装置
４０３Ｂ 角度演算装置
４０４ 相互比較異常検出装置
４０５ 駆動信号遮断装置
６０１Ａ パルスカウンタ
６０１Ｂ パルスカウンタ
６０２Ａ 角度演算装置
６０２Ｂ 角度演算装置
７０１ パルスカウンタ
７０２ 角度演算装置
７０３ 相互比較異常検出装置
８０２Ａ Ａ相パルスカウンタ手段
８０２Ｂ Ｂ相パルスカウンタ手段
８０３Ａ Ｄ／Ａ変換器
８０３Ｂ Ｄ／Ａ変換器
８０４ 比較器
８１１ 比較演算部
９０１ 相互比較異常検出装置

Claims (12)

1. 回転体の回転に応じた信号を出力する回転検出手段の出力信号より回転角度または回転速度を検出する回転検出装置の診断装置において、
   前記回転検出手段の出力信号を互いに異なる複数個の演算アルゴリズムによって演算処理して回転角度または回転速度を算出する演算手段と、
   前記演算手段によって算出された互いに異なる演算アルゴリズムによる回転角度算出値同士、あるいは回転速度算出値同士を比較し、その比較結果より異常診断を行う異常判定手段と、
   を有することを特徴とする回転検出装置の診断装置。
2. 前記回転検出装置は、出力信号として、前記回転体の所定回転角度毎にパルス信号を出力するものであり、
   前記回転検出装置が出力するパルス信号の周波数を電圧値に変換する周波数／電圧変換手段を有し、
   前記演算手段は、前記回転検出装置が出力するパルス信号の入力パルス数より回転角度を算出する第１の角度演算手段と、前記周波数／電圧変換手段により変換された電圧値より回転角度を算出する第２の角度演算手段とを有し、
   前記異常判定手段は、前記第１の角度演算手段により算出された回転角度算出値と前記第２の角度演算手段により算出された回転角算出値とを比較して異常診断を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転検出装置の診断装置。
3. 前記回転検出装置は、位相が異なる２個のパルス信号を出力するものであり、
   前記周波数／電圧変換手段は、前記回転検出装置が出力する前記２個のパルス信号の周波数を各々電圧値に変換し、
   前記第２の角度演算手段は、前記周波数／電圧変換手段により変換された２個の電圧値より各々回転角度を算出し、
   前記異常判定手段は、前記第２の角度演算手段により算出された２個の回転角度算出値同士を比較して異常診断を行う、
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転検出装置の診断装置。
4. 前記回転検出装置は、出力信号として、前記回転体の所定回転角度毎にパルス信号を出力するものであり、
   前記演算手段は、前記パルス信号の入力パルス数より回転角度を算出する第１の角度演算手段と、前記パルス信号の入力パルス数を計数するパルスカウンタと、前記パルスカウンタにより計数された入力パルス数より回転角度を算出する第３の角度演算手段とを有し、
   前記異常判定手段は、前記第１の角度演算手段により算出された回転角度算出値と前記第３の角度演算手段により算出された回転角度算出値とを比較して異常診断を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転検出装置の診断装置。
5. 前記回転検出装置は、位相が異なる２個のパルス信号を出力するものであり、
   前記パルスカウンタは、前記回転検出装置が出力する前記２個のパルス信号の各々の入力パルス数を計数し、
   前記第３の角度演算手段は、前記パルスカウンタにより計数された２個の入力パルス数より各々回転角度を算出し、
   前記異常判定手段は、前記第３の角度演算手段により算出された２個の回転角度算出値同士を比較して異常診断を行う、
   ことを特徴とする請求項４に記載の回転検出装置の診断装置。
6. 前記回転検出装置は、出力信号として、前記回転体の所定回転角度毎にパルス信号を出力するものであり、
   前記回転検出装置が出力するパルス信号の周波数を電圧値に変換する周波数／電圧変換手段を有し、
   前記演算手段は、前記パルス信号の入力パルス数より回転角度を算出する角度演算手段と、前記角度演算手段により算出された回転角度より回転速度を算出する角度／速度換算手段と、
   前記周波数／電圧変換手段により変換された電圧値より回転速度を算出する電圧／速度換算手段と有し、
   前記異常判定手段は、前記角度／速度換算手段により算出された回転速度算出値と前記電圧／速度換算手段により算出された回転速度算出値とを比較して異常診断を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転検出装置の診断装置。
7. 前記回転検出装置は、位相が異なる２個のパルス信号を出力するものであり、
   前記周波数／電圧変換手段は、前記２個のパルス信号の周波数を各々電圧値に変換し、
   前記電圧／速度換算手段は、前記周波数／電圧変換手段により変換された２個の電圧値より各々回転速度を算出し、
   前記異常判定手段は、前記電圧／速度換算手段により算出された２個の回転速度算出値同士を比較して異常診断を行う、
   ことを特徴とする請求項６に記載の回転検出装置の診断装置
8. 前記回転検出装置は、出力信号として、前記回転体の第１の回転角度毎に第１のパルス信号を出力する共に、前記回転体の前記第１の回転角度より大きい第２の回転角度毎に第２のパルス信号を出力するものであり、
   前記演算手段は、前記第１のパルス信号の入力パルス数より回転角度を算出する第１の角度演算手段と、前記第２のパルス信号の入力パルス数を計数するパルスカウンタと、前記パルスカウンタにより計数された入力パルス数より回転角度を算出する第４の角度演算手段とを有し、
   前記異常判定手段は、前記第１の角度演算手段により算出された回転角度算出値と前記第４の角度演算手段により算出された回転角度算出値とを比較して異常診断を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転検出装置の診断装置。
9. マイクロコンピュータを含み、前記演算手段および前記異常判定手段は、前記マイクロコンピュータの内部処理により具現されることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の回転検出装置の診断装置。
10. 回転体の回転に応じた信号を出力する回転検出手段の出力信号より回転角度または回転速度を検出する回転検出装置の診断装置において、
    前記回転検出装置は、位相が異なる複数個のパルス信号を出力するものであり、前記回転検出装置が出力する前記複数個のパルス信号の各々の入力パルス数を計数するパルスカウント手段と、外パルスカウント手段により計数された複数個の入力パルス数同士を比較して異常診断を行う異常診断手段とを有する回転検出装置の診断装置。
11. 異常診断手段は、前記パルスカウント手段により計数された複数個の入力パルス数同士を比較する比較器を含むことを特徴とする請求項１０に記載の回転検出装置の診断装置。
12. マイクロコンピュータを含み、前記異常診断手段は、前記マイクロコンピュータの内部処理により具現されることを特徴とする請求項１０に記載の回転検出装置の診断装置。

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