JP2005308634A - レゾルバ／デジタル変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】
レゾルバから出力される信号、あるいはレゾルバに入力される信号が遮断される等の信号波形の異常に関する故障の検出を行うことのできるレゾルバ／デジタル変換器を提供すること。
【解決手段】
レゾルバ５とレゾルバ／デジタル変換部２と励磁信号生成部３を備え、励磁信号生成部３において生成した励磁信号をレゾルバ５に入力し、レゾルバ５から出力されるレゾルバ信号をレゾルバ／デジタル変換部２に入力するレゾルバ／デジタル変換器であって，レゾルバ５から出力されるレゾルバ信号sin(θ)、cos(θ)の内、正弦成分信号の振幅を縦軸に、余弦成分信号の振幅を横軸にしてプロットした軌跡を多角形で近似し、軌跡が近似した多角形の辺に一致する場合にレゾルバ５が正常であると、一致しない場合にレゾルバ５が故障であると判定する。
【選択図】 図 １３

Description

本発明はレゾルバ／デジタル変換器に係り、特に故障検出機能を有するレゾルバ／デジタル変換器に関する。

サーボ制御系においては、回転角を検出してフィードバック制御を実施するために、回転角度センサが必要である。また、ブラシレスモータ制御においては、モータの回転角に応じてモータのコイルに電流を通電させる必要があるために、サーボ制御系に限らず回転角度センサが必要である。

この回転角度センサとして、従来から、巻線だけで構成されたレゾルバが、その単純な構成に起因する堅牢さ、耐環境性から広く用いられている。このレゾルバは、原理的には、トランスと同等で、トランスとの構造的な違いは鉄心がロータとステータに分かれていることである。

また、電動パワーステアリング、x-by-wire、特にsteer-by-wire、fly-by-wireなどに適用するサーボ制御系では安全性、信頼性が要求されるために、故障検出機能が要求されている。

また、近年、レゾルバからの信号に基づき回転角に変換し、デジタルデータとしてマイクロコンピュータ等に入力するためのレゾルバ／デジタル変換器が開発されている（例えば、非特許文献１参照。）。この非特許文献１によるレゾルバ／デジタル変換器では回転角の推定値φにより生成されたsin(φ)、cos(φ)と入力信号との演算を行った結果の残差εにより回転角の推定値φに修正を加えるというフィードバックループを形成して、回転角の推定値φを実際の回転角θに収束させる。本方式ではさらに、残差εがある値を超えると故障発生としてマイクロコンピュータに通知する機能を有している。

また、sin^２θ＋cos^２θ＝１というレゾルバの出力である三角関数の性質を利用して故障を検出している（例えば、特許文献１参照。）。
Smartcoder AU6802カタログ、多摩川精機株式会社、T12-159N1 (２００２年４月２０日) 特開平９−２８０８９０号公報（第４頁 第１図）

非特許文献１によると、レゾルバから出力される信号が、あるいはレゾルバに入力される信号が断線すると、レゾルバから出力される信号が異常となりフィードバックループ収束の前提となっているsin(θ)、cos(θ)の間の関係が成立しなくなる。このため残差εが収束しなくなり、残差εが大きくなって、レゾルバ／デジタル変換器からは、故障としてマイクロコンピュータに通知される。また、レゾルバ／デジタル変換部を含む回転角の推定値φを求めるフィードバックループが正しく機能しなくなると、やはり残差εが収束しなくなり、残差εが大きくなって、レゾルバ／デジタル変換器からは、故障としてマイクロコンピュータに通知される。

しかしながら、非特許文献１によると、残差εがある値を超えたことを判定する機能及び、故障発生をマイクロコンピュータに通知する機能の故障（出力の固定故障、オープン、ショート故障）が発生すると故障発生をマイクロコンピュータに通知することができなくなるという問題点を有している。

さらに、レゾルバにはレアショートという巻き線の一部がショートする故障モードがあり、非特許文献１によると、レアショートに特化して故障検出していないため、レアショート故障検出精度に限界があるという問題点を有している。

また、特許文献１によると、レゾルバから出力される信号が、あるいはレゾルバに入力される信号が断線すると、レゾルバから出力される信号が異常となりsin(θ)、cos(θ)の間の関係が成立しなくなる。このためsin^２θ＋cos^２θの値が１よりはずれるため故障として検出し、マイクロコンピュータに通知することが可能となる。また、この特許文献１は、sin(θ)、cos(θ)の間の関係に特化して故障検出しているため、巻き線の一部がショートする故障モードであるレアショートによるsin(θ)、cos(θ)のレベルのアンバランスを的確に検出することができる。しかしながら、sin^２(θ)＋cos^２(θ)を計算する際に、変数の２乗の演算が必要で、この演算がマイクロコンピュータの処理負荷となって、特に経済性の面から能力ぎりぎりのプロセッサを使用している場合には、処理ができないという問題点を有している。

さらに、特許文献１によると、検出できる故障はレゾルバからのあるいはレゾルバへの信号が断線したりする信号波形の異常に関する故障のみであり、θを求めるプロセスであるレゾルバデジタル変換機能自体の故障を検出することができないという問題点を有している。

また、非特許文献１と特許文献１を組み合わせても、マイクロコンピュータに通知することができる故障は、
（１）レゾルバから出力される信号、あるいはレゾルバに入力される信号が遮断される等の信号波形の異常に関する故障
（２）（１）の故障を検出し、マイクロコンピュータに通知する機能の故障
（３）レゾルバから出力される信号に基づきθを求めるプロセスであるレゾルバデジタル変換機能自体の故障
したがって、
（４）（３）の故障を検出しマイクロコンピュータに通知する機能の故障
であるが、これらの故障は、検出されないことになる。

本発明の目的は、レゾルバから出力される信号、あるいはレゾルバに入力される信号が遮断される等の信号波形の異常に関する故障の検出を行うことのできるレゾルバ／デジタル変換器を提供することにある。

本発明の他の目的は、マイクロコンピュータの処理負荷を増大させることのないレゾルバ／デジタル変換器を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、後述する発明を実施するための最良の形態の中で記述する。

本発明の特徴は、レゾルバとレゾルバ／デジタル変換部と励磁信号生成部を備え、励磁信号生成部において生成した励磁信号をレゾルバに入力し、レゾルバから出力されるレゾルバ信号をレゾルバ／デジタル変換部に入力するレゾルバ／デジタル変換器であって，
レゾルバから出力されるレゾルバ信号の内、正弦成分信号の振幅を縦軸に、余弦成分信号の振幅を横軸にしてプロットした軌跡を多角形で近似し、軌跡が近似した多角形の辺に一致する場合にレゾルバが正常であると、一致しない場合にレゾルバが故障であると判定するようにしたものである。

本発明によれば、レゾルバからのあるいはレゾルバへの信号が断線したりする信号波形の異常に関する故障の検出をすることができる。

また、発明を実施するための最良の形態によれば、信号波形の異常に関する故障をマイクロコンピュータに通知する機能の故障の検出をすることができる。

また、発明を実施するための最良の形態によれば、レゾルバからの信号に基づきθを求めるプロセスであるレゾルバ／デジタル変換機能自体の故障の検出をすることができる。

さらに、発明を実施するための最良の形態によれば、レゾルバ／デジタル変換機能自体の故障を検出してマイクロコンピュータに通知する機能の故障の検出をすることができる。

本発明に係るレゾルバ／デジタル変換器は、レゾルバに入力する励磁信号に同期して、レゾルバから出力される信号をマイクロコンピュータに取り込む手段を付加し、このレゾルバから出力される信号をマイクロコンピュータに取り込む手段によりマイクロコンピュータに取り込んだデータを処理することによってレゾルバから出力される信号の遮断、あるいはレゾルバに入力される信号の遮断等の信号波形の異常に関する故障を検出することを実現する。

さらに、本発明に係るレゾルバ／デジタル変換器は、レゾルバから出力され、マイクロコンピュータに入力する信号の合理性をチェックするためにレゾルバから出力されるレゾルバ信号の内、正弦成分信号の振幅を縦軸に、余弦成分信号の振幅を横軸にしてプロットした軌跡を正多角形で近似し、軌跡が近似した正多角形から外れていないことを監視することによってレゾルバの異常の判定を実現する。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１には、本発明に係るレゾルバ／デジタル変換器の基本的な実施例が示されている。

図１において、１はマイクロコンピュータ、２はレゾルバ／デジタル変換部、３は励磁信号生成部、４は変換トリガ生成部、５はレゾルバ、１１はＡ／Ｄ変換器、１２は誤り検出機能である。

励磁信号生成部３において生成された励磁信号ｆ（ｔ）は、レゾルバ５に入力される。この励磁信号ｆ（ｔ）は、一般に、
Ａ・ｓｉｎ（ωｔ）
などの三角関数が用いられることが多い。ただしＡは振幅、ωは角速度で、周波数をｆとするとω＝２πｆで表される。

また、レゾルバ５からは、レゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓが出力される。このレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓは、レゾルバ５の回転角をθとすると、それぞれ
Ｙｓｉｎ＝ｋ・sin(θ)・ｆ（ｔ）
Ｙｃｏｓ＝ｋ・cos(θ)・ｆ（ｔ）
但）ｋ：ゲイン
と表される。

また、レゾルバ／デジタル変換部２においては、レゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓに基づいて角度の推定値φが演算され、このレゾルバ／デジタル変換部２から、角度の推定値φが出力される。レゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓに基づき角度の推定値φがマイクロコンピュータ１に出力される。また、誤り検出信号も角度の推定値φとともにレゾルバ／デジタル変換部２からマイクロコンピュータ１に入力される。

なお、レゾルバ／デジタル変換部２は様々な実施例が考えられるが、代表的なものとして非特許文献１による方法がある。この非特許文献１によるものは、レゾルバ／デジタル変換部２と励磁信号生成部３とが同一チップに内蔵されている。

以上の構成は、従来のレゾルバ／デジタル変換部と同一であるが、本発明に係るレゾルバ／デジタル変換器では、さらに、変換トリガ生成部４と、マイクロコンピュータ１に設けるＡ／Ｄ変換器１１と、マイクロコンピュータ１に設ける誤り検出機能１２を備えている。

変換トリガ生成部４では、励磁信号生成部３からレゾルバ５に出力される励磁信号ｆ（ｔ）を入力し、この励磁信号ｆ（ｔ）によって変換トリガ信号が生成される。この変換トリガ生成部４で生成される変換トリガ信号は、マイクロコンピュータ１に設けるＡ／Ｄ変換器１１に出力される。この変換トリガ信号の入力によって、Ａ／Ｄ変換器１１は、レゾルバ５から出力されるレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓをデジタル信号に変換し、誤り検出機能１２に出力する。この誤り検出機能１２においては、このＡ／Ｄ変換器１１から出力されたレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓのデジタル値を元に故障による誤りの検出を行う。

図２には、図１に図示の変換トリガ生成部４の具体的な実施例が示されている。

図２は、電圧比較器４１で励磁信号生成部３から出力される励磁信号ｆ（ｔ）を基準電圧（Ｖｒｅｆ）４２と比較して変換トリガ信号を生成する変換トリガ生成部４の実施例である。

本実施例によれば、励磁信号生成部３から出力される励磁信号ｆ（ｔ）によってレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、ＹｃｏｓがＡ／Ｄ変換器１１でＡ／Ｄ変換されるため、
ｆ（ｔ）＝Ｖｒｅｆ
とすると、Ａ／Ｄ変換時点でのレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓはそれぞれ
Ｙｓｉｎ＝ｋ・sin(θ)・Ｖｒｅｆ
Ｙｃｏｓ＝ｋ・cos(θ)・Ｖｒｅｆ
となる。

したがって、sin(θ)、cos(θ)は、次式により、
sin(θ)＝Ｙｓｉｎ/[ＳＱＲＴ（Ｙｓｉｎ^２＋Ｙｃｏｓ^２）]
cos(θ)＝Ｙｃｏｓ/[ＳＱＲＴ（Ｙｓｉｎ^２＋Ｙｃｏｓ^２）]
と求められる。

このようにして、得られsin(θ)、cos(θ)と、角度の推定値φに基づくsin(φ)、cos(φ)との差が、許容範囲内であれば正常と判定し、許容範囲外であれば故障と判定することができる。

なお、ＳＱＲＴ（Ｙｓｉｎ^２＋Ｙｃｏｓ^２）即ち、ｋ・Ｖｒｅｆの値は、設計段階でレゾルバの特性、回路定数から算出することが可能であるため予め算出した定数とすることにより演算が容易になる。また、機差を考慮した場合でも、出荷時に定数として設定することにより演算が容易になる上、経時劣化も検出することができる。

さらに、
tan(θ)＝sin(θ)/ cos(θ)
なる式から、tan(θ)を求め、角度の推定値φに基づくtan(φ) との差が許容範囲内であれば正常と判定し、許容範囲外であれば故障と判定することもできる。

図３には、図１に図示の変換トリガ生成部４の具体的な別な実施例が示されている。

図３は、電圧比較器４１で励磁信号生成部３から出力される励磁信号ｆ（ｔ）を０Ｖとコンパレータ４１で比較してゼロクロス点を検出し、遅延回路４３でtdelay遅延させる変換トリガ生成部４の実施例である。

本実施例によれば、励磁信号生成部３から出力される励磁信号ｆ（ｔ）を
ｆ（ｔ）＝Ａ・ｓｉｎ（ωtdelay）
とすると、Ａ／Ｄ変換時点でのレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓは、それぞれ、
Ｙｓｉｎ＝ｋ・sin(θ)・Ａ・ｓｉｎ（ωtdelay）
Ｙｃｏｓ＝ｋ・cos(θ)・Ａ・ｓｉｎ（ωtdelay）
となり、図２に図示の実施例と同様にsin(θ)、cos(θ)、tan(θ)を求めることができる。この求められたsin(θ)、cos(θ)、tan(θ)の値と、角度の推定値φに基づくsin(φ)、cos(φ)、tan(φ) との差が許容範囲内であれば正常と判定し、許容範囲外であれば故障と判定することができる。

なお、レゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓを最も大きくしてＳ／Ｎ比を向上させる見地からは、
ωtdelay ＝π/２
即ち
tdelay＝π/２ω
とするのが好ましい。

なお、本実施例においては、tdelay遅らせる遅延回路４３をマイクロプロセッサ内のタイマで実現することも可能であり、このようにマイクロプロセッサに内蔵することにより、外付け部品を大幅に削減することができる。

図４には、図１に図示の変換トリガ生成部４のさらに具体的な別な実施例が示されている。

図４は、ピーク検出回路４４で変換トリガ生成部４を構成した実施例である。このピーク検出回路４４の実現手段としては、励磁信号ｆ（ｔ）を微分してゼロとなる時刻を求める方法、励磁信号ｆ（ｔ）を移相回路で位相を９０度遅延させてゼロクロスととる方法、順次ピークを更新しながらホールドしてゆき、現在値がピークホールド値以下となった時刻をピークの時刻とする方法などがある。

本実施例によれば、Ａ／Ｄ変換時点でのレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓは、それぞれ、
Ｙｓｉｎ＝ｋ・sin(θ)・Ａ
Ｙｃｏｓ＝ｋ・cos(θ) ・Ａ
となり、図２に図示の実施例、図３に図示の実施例と同様にsin(θ)、cos(θ)、tan(θ)を求めることができる。この求められたsin(θ)、cos(θ)、tan(θ)の値と、角度の推定値φに基づくsin(φ)、cos(φ)、tan(φ) との差が許容範囲内であれば正常と判定し、許容範囲外であれば故障と判定する。

図５には、図２〜図４の各実施例に基づくレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓの変換タイミングが示されている。

図５において、横軸は時刻、縦軸はレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓ、励磁信号ｆ（ｔ）の振幅である。図２に図示の実施例によれば、励磁信号ｆ（ｔ）がＶｒｅｆとなった時刻、即ち点Ａでレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓが変換される。図３に図示の実施例によれば、励磁信号ｆ（ｔ）のゼロクロス点からtdelay経った時刻即ちＢ点で変換される。この図３に図示の実施例において、tdelay＝π/（４ω）とすると、信号のピークで変換されるためＳ／Ｎ比を向上させる見地から最適となる。図４に図示の実施例によれば、励磁信号ｆ（ｔ）がピークとなった時刻にＹｓｉｎ、Ｙｃｏｓが変換される。

図１〜図４に図示の各実施例によれば図６に示すように、レゾルバ５からのあるいはレゾルバ５への信号が遮断される信号波形の異常に関する故障は、レゾルバ／デジタル変換部２に備えられた故障検出機能に加えて本実施例の誤り検出機能１２によって検出することができる。また、レゾルバ５からのあるいはレゾルバ５への信号が遮断される信号波形の異常に関する故障を検出しマイクロコンピュータ１に通知する機能は、レゾルバ／デジタル変換部２ならびに誤り検出機能１２に冗長に備わっているため、レゾルバ５からのあるいはレゾルバ５への信号が遮断される信号波形の異常に関する故障を検出しマイクロコンピュータ１に通知する機能の故障も、一方が故障しても他方の機能により検出することができる。

また、レゾルバ５から出力されるレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓに基づきθを求めるプロセスであるレゾルバ／デジタル変換機能自体の故障は、レゾルバ／デジタル変換部２に備えられた故障検出機能に加えて本実施例の誤り検出機能１２により検出することができる。また、レゾルバ５から出力されるレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓに基づきθを求めるプロセスであるレゾルバ／デジタル変換機能自体の故障を検出しマイクロコンピュータ１に通知する機能は、レゾルバ／デジタル変換部２ならびに誤り検出機能１２に冗長に備わっているため、レゾルバ５から出力されるレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓに基づきθを求めるプロセスであるレゾルバ／デジタル変換機能自体の故障を検出しマイクロコンピュータに通知する機能の故障も、一方が故障しても他方の機能により検出することができる。

以上説明した実施例によれば、レゾルバ５及びレゾルバ／デジタル変換部２の故障を検出することができ、電動パワーステアリングなどの用途においては、故障が検出された場合に、電動アシストを停止する処置をとることによりフェールセーフな動作を確保することができる。また、x-by-wire特にsteer-by-wire、fly-by-wireではシステムの動作停止が許されないため故障が発生しても操作を継続できるフォールトトレランスが要求される。

そこで図７に図示のようにレゾルバ５−１、５−２及びレゾルバ／デジタル変換部２−１、２−２を二重化し、誤り検出機能１２と組み合わせることによって、実質的に三重化システムとなりフォールトトレランスを実現することができる。このように二重化したレゾルバ５−１、５−２及びレゾルバ／デジタル変換部２−１、２−２のうち一方に故障が発生した場合には、レゾルバ／デジタル変換部２−１、２−２に備えられている故障検出機能に加えて、誤り検出機能１２により検出でき、故障した部位を特定することができる。続いて二重化したレゾルバ５−１、５−２及びレゾルバ／デジタル変換部２−１、２−２のうち故障が発生していない側を用いて動作を継続することができる。またマイクロコンピュータ１も多重化すればさらに望ましい。

図８は、本発明に係るレゾルバ／デジタル変換器をモータ制御系に適用した実施例である。

図８において、マイクロコンピュータ１はレゾルバ／デジタル変換部２からの角度の推定値φに基づきモータへの駆動指令をＰＷＭ信号を生成するタイマ６に出力する。タイマ６ではマイクロコンピュータ１からの指令に基づき、所定のデューティサイクルのＰＷＭ信号を生成し、その波形に従ってモータドライバ７によりモータ８をドライブする。モータ８の出力軸は制御対象９に接続され制御対象９を動かすとともにレゾルバ５に接続され回転角度が計測され、マイクロコンピュータ１に入力される。

なお、電動パワーステアリング制御装置では、制御対象９がステアリング系全体となる。またステアバイワイヤ制御装置では制御対象９がステアリングコラム及びステアリング機構（舵取り機構）となる。

図９には、レゾルバ５から出力されるレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓからレゾルバ５及びレゾルバ／デジタル変換部２の異常を検出する誤り検出機能１２の実施例が示されている。

従来は、レゾルバ５から出力されるレゾルバ信号sin(θ)、cos(θ)をそれぞれ横軸、縦軸にした軌跡が単位円から外れていないことを監視していた。これに対して図９に図示の実施例においては、従来の軌跡を単位円で形成していたものを多角形で近似し、レゾルバ５から出力されるレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓの内、正弦成分信号の振幅を縦軸に、余弦成分信号の振幅を横軸にしてプロットした軌跡が多角形から外れていないことを監視する方法を採っている。すなわち、レゾルバ５から出力されるレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓの内、正弦成分信号の振幅を縦軸に、余弦成分信号の振幅を横軸にしてプロットした軌跡を多角形で近似し、この軌跡が近似した多角形の辺に一致する場合にレゾルバが正常であると、一致しない場合にレゾルバが故障であると判定する。

例えば、レゾルバ５から出力されるレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓの内、正弦成分信号の振幅を縦軸に、余弦成分信号の振幅を横軸にして、プロットした軌跡を図９に図示の如く正八角形で近似した場合、ｘ軸、ｙ軸についての対称性に着目する。すると、
|y| > SQRT(2)/2の場合：|y| + (SQRT(2)-1)・|x| = 1
|y| < SQRT(2)/2の場合：|x| + (SQRT(2)-1)・|y| = 1
但し：x = sin(θ)、y = cos(θ)
となる。

なお、ここで(SQRT(2)-1)は、定数としてあらかじめ求めればよいので、絶対値、加算、定数との乗算という簡単な演算で評価することができる。

このレゾルバ５から出力されるレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓの内、正弦成分信号の振幅を縦軸に、余弦成分信号の振幅を横軸にしてプロットする軌跡は、図９に図示の如く正八角形に限らず、正ｎ角形（n：４の倍数）で近似すると、ｘ軸、ｙ軸についての対象性を利用すると各象限が合同になるため、領域判定が不要となりx,yの絶対値をとるだけで判定のための演算が可能であるので最適である。

また、レゾルバの正常／異常の判定のための判定幅をεとし、境界Ｂ１と境界Ｂ２で囲まれた領域内に軌跡がある場合に正常、領域外にある場合に故障とすると、図１０に図示のフローチャートに示すように、
|y| > SQRT(2)/2の場合： 1-ε＜|y| + (SQRT(2)-1)・|x| ＜ 1+ε
ならば正常、さもなければ故障、
|y| < SQRT(2)/2の場合： 1-ε＜|x| + (SQRT(2)-1)・|y| ＜ 1+ε
ならば正常、さもなければ故障、
という条件判断でレゾルバの故障を検出することができる。

以上の実施例に基づいて、簡単な演算により効果的なレアショート故障検出を実現することができる。

レゾルバ５から出力されるレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓの内、正弦成分信号の振幅を縦軸に、余弦成分信号の振幅を横軸にして、プロットした軌跡を図９に図示の如く正八角形で近似した場合の、近似による|y| + (SQRT(2)-1)・|x|の値の誤差が図１１に示されている。この図１１から分かるように、正多角形に近似することによる誤差は０〜０．０８２になっている。したがって、εが０．０８２より十分大きい（例えばε＝０．２）ならば十分な近似である。

またさらに、近似精度を高めるために、０．０４１だけ補正し、図１２に図示のフローチャートに示すように
|y|> SQRT(2)/2の場合：1.041-ε＜|y| + (SQRT(2)-1)・|x| ＜ 1.041+ε
ならば正常、さもなければ故障、
|y|< SQRT(2)/2の場合：1.041-ε＜|x| + (SQRT(2)-1)・|y| ＜ 1.041+ε
ならば正常、さもなければ故障、
という判断で故障を検出すれば、近似による誤差は±０．０４１となり、εが０．０４１より十分大きい（例えばε＝０．１）ならば十分な近似となる。

図１３には、故障判定のための境界を多段階にした実施例が示されている。この図１３に図示の実施例では、図９に図示の実施例と同様に
（ａ）境界Ｂ１と境界Ｂ２に囲まれた領域に軌跡がある場合には正常と判定
する他に、
（ｂ）予め定められた時間ｔ１内境界Ｂ１と境界Ｂ２に囲まれた領域外でかつ境界Ｂ３と境界Ｂ４に囲まれた領域内に軌跡がある場合には正常と判定し、時間ｔ１を超えた場合には故障と判定
さらに、
（ｃ） 境界Ｂ３と境界Ｂ４に囲まれた領域外に軌跡がある場合には故障と判定
する。

このように本実施例に示す如く、ノイズの影響などにより一時的に軌跡が境界Ｂ１と境界Ｂ２に囲まれた領域を逸脱しても直ぐに故障とは判定せず、故障検出機能のノイズに対するロバスト性を持たせることができる。

この図１３に図示の実施例においては、図１４に図示のように従来技術についても適用することが可能である。すなわち、
（ａ）境界Ｂ１と境界Ｂ２に囲まれた領域に軌跡がある場合には、正常、
とする他に、
（b）予め定められた時間ｔ１内境界Ｂ１と境界Ｂ２に囲まれた領域外でかつ境界Ｂ３と境界Ｂ４に囲まれた領域内に軌跡がある場合には、正常とし、時間ｔ１を超えた場合には故障と判定、
とし、
（c）境界Ｂ３と境界Ｂ４に囲まれた領域外に軌跡がある場合には故障
と判定する。

このように本実施例によると、ノイズの影響などにより一時的に軌跡が境界Ｂ１と境界Ｂ２に囲まれた領域を逸脱しても直ぐに故障とは判定することなく、故障検出機能のノイズに対するロバスト性を持たせることができる。

本実施例によれば、レゾルバ５からのあるいはレゾルバ５への信号が遮断される信号波形の異常に関する故障の検出をすることができる。

また、本発明の実施例によれば、信号波形の異常に関する故障をマイクロコンピュータに通知する機能の故障の検出をすることができる。

また、本発明の実施例によれば、レゾルバからの信号に基づきθを求めるプロセスであるレゾルバ／デジタル変換機能自体の故障の検出をすることができる。

さらに、本発明の実施例によれば、レゾルバ／デジタル変換機能自体の故障を検出してマイクロコンピュータに通知する機能の故障の検出をすることができる。

本発明に係るレゾルバ／デジタル変換器の基本的な実施例を示す図。 図１に図示の変換トリガ生成部の実施例を示す図。 図１に図示の変換トリガ生成部の別な実施例を示す図。 図１に図示の変換トリガ生成部の別な実施例を示す図。 図２〜図４の各実施例に基づくレゾルバ信号Ｙｓｉｎ、Ｙｃｏｓの変換タイミングを示す図。 本実施例により検出可能な故障を示す図。 図１に図示のレゾルバ及びレゾルバ／デジタル変換器を二重化したフォールトトレラントなレゾルバ及びレゾルバ／デジタル変換器の実施例を示す図。 本発明に係るレゾルバ／デジタル変換器をモータ制御系に適用した実施例を示す図。 図１に図示の誤り検出機能の実施例を示す図。 レゾルバの正常／異常の判定のための判定幅をεとしたときのフローチャートを示す図。 レゾルバから出力されるレゾルバ信号をプロットした軌跡を正八角形で近似した場合の誤差を示す図。 近似精度を高めるために補正したときのフローチャートを示す図。 故障判定のための境界を多段階にした実施例を示す図。 レゾルバから出力されるレゾルバ信号sin(θ)、cos(θ)をそれぞれ横軸、縦軸にした軌跡を単位円としたときに故障判定のための境界を多段階にした実施例を示す図。

符号の説明

１…………マイクロコンピュータ
２…………レゾルバ／デジタル変換部
３…………励磁信号生成部
４…………変換トリガ生成部
５…………レゾルバ
１１………Ａ／Ｄ変換器
１２………誤り検出機能

Claims (8)

1. レゾルバとレゾルバ／デジタル変換部と励磁信号生成部を備え、
   前記励磁信号生成部において生成した励磁信号を前記レゾルバに入力し、
   前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号を前記レゾルバ／デジタル変換部に入力するレゾルバ／デジタル変換器であって，
   前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号の内、正弦成分信号の振幅を縦軸に、余弦成分信号の振幅を横軸にしてプロットした軌跡を多角形で近似し、該軌跡が前記近似した多角形の辺に一致する場合に前記レゾルバが正常であると、一致しない場合に前記レゾルバが故障であると判定することを特徴とするレゾルバ／デジタル変換器。
2. 請求項１に記載のレゾルバ／デジタル変換器であって，
   前記多角形が正ｎ角形（ただしn：４の倍数）であることを特徴とするレゾルバ／デジタル変換器。
3. レゾルバとレゾルバ／デジタル変換部と励磁信号生成部を備え、
   前記励磁信号生成部において生成した励磁信号を前記レゾルバに入力し、
   前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号を前記レゾルバ／デジタル変換部に入力するレゾルバ／デジタル変換器であって，
   前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号の内、正弦成分信号の振幅を縦軸に、余弦成分信号の振幅を横軸にしてプロットした軌跡を多角形で近似し、該軌跡が前記近似した多角形の辺を中心にあらかじめ定められた幅を持つ領域に存在する場合に前記レゾルバが正常であると、一致しない場合に前記レゾルバが故障であると判定することを特徴とするレゾルバ／デジタル変換器。
4. レゾルバとレゾルバ／デジタル変換部と励磁信号生成部を備え、
   前記励磁信号生成部において生成した励磁信号を前記レゾルバに入力し、
   前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号を前記レゾルバ／デジタル変換部に入力するレゾルバ／デジタル変換器であって，
   前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号の内、正弦成分信号の振幅を縦軸に、余弦成分信号の振幅を横軸にしてプロットした軌跡を多角形で近似し、
   前記軌跡が前記近似した多角形の辺を中心にあらかじめ定められた第１の幅を持つ第１の領域に存在する場合に前記レゾルバが正常であると判定し、
   前記軌跡が前記近似した多角形の辺を中心にあらかじめ定められた第１の幅を持つ第１の領域と一致しない場合で、前記軌跡が多角形の辺を中心に第１の幅よりも広いあらかじめ定められた第２の幅を持つ第２の領域に存在し、かつ第１の領域を逸脱した時間があらかじめ定められた時間より短い場合に前記レゾルバが正常であると判定することを特徴とするレゾルバ／デジタル変換器。
5. レゾルバとレゾルバ／デジタル変換部と励磁信号生成部を備え、
   前記励磁信号生成部において生成した励磁信号を前記レゾルバに入力し、
   前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号を前記レゾルバ／デジタル変換部に入力するレゾルバ／デジタル変換器であって，
   前記軌跡が前記近似した多角形の辺を中心にあらかじめ定められた第１の幅を持つ第１の領域と一致しない場合で、前記軌跡が多角形の辺を中心に第１の幅よりも広いあらかじめ定められた第２の幅を持つ第２の領域に存在し、かつ第１の領域を逸脱した時間があらかじめ定められた時間より長い場合に前記レゾルバが故障であると判定し、
   前記軌跡が前記近似した多角形の辺を中心にあらかじめ定められた第１の幅を持つ第１の領域と一致しない場合で、前記軌跡が多角形の辺を中心に第１の幅よりも広いあらかじめ定められた第２の幅を持つ第２の領域を逸脱した場合に前記レゾルバが故障であると判定することを特徴とするレゾルバ／デジタル変換器。
6. レゾルバとレゾルバ／デジタル変換部と励磁信号生成部を備え、
   前記励磁信号生成部において生成した励磁信号を前記レゾルバに入力し、
   前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号を前記レゾルバ／デジタル変換部に入力するレゾルバ／デジタル変換器であって，
   前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号の内、正弦成分信号の振幅を縦軸に、余弦成分信号の振幅を横軸にしてプロットした軌跡を多角形で近似し、
   前記軌跡が前記近似した多角形の辺を中心にあらかじめ定められた第１の幅を持つ第１の領域に存在する場合に前記レゾルバが正常であると判定し、
   前記軌跡が前記近似した多角形の辺を中心にあらかじめ定められた第１の幅を持つ第１の領域と一致しない場合で、前記軌跡が多角形の辺を中心に第１の幅よりも広いあらかじめ定められた第２の幅を持つ第２の領域に存在し、かつ第１の領域を逸脱した時間があらかじめ定められた時間より短い場合に前記レゾルバが正常であると判定し、
   前記軌跡が前記近似した多角形の辺を中心にあらかじめ定められた第１の幅を持つ第１の領域と一致しない場合で、前記軌跡が多角形の辺を中心に第１の幅よりも広いあらかじめ定められた第２の幅を持つ第２の領域に存在し、かつ第１の領域を逸脱した時間があらかじめ定められた時間より長い場合に前記レゾルバが故障であると判定し、
   前記軌跡が前記近似した多角形の辺を中心にあらかじめ定められた第１の幅を持つ第１の領域と一致しない場合で、前記軌跡が多角形の辺を中心に第１の幅よりも広いあらかじめ定められた第２の幅を持つ第２の領域を逸脱した場合に前記レゾルバが故障であると判定することを特徴とするレゾルバ／デジタル変換器。
7. 請求項１、２、３、４、５又は６に記載のレゾルバ／デジタル変換器であって，
   前記励磁信号生成部から出力される励磁信号を入力して変換トリガ信号を生成出力する変換トリガ生成部と、
   前記変換トリガ生成部から出力される変換トリガ信号によって前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル値に基づいて故障状態を検出する演算手段とを設け、
   前記演算手段において、前記レゾルバの正常／異常についての前記判定を行うことを特徴とするレゾルバ／デジタル変換器。
8. 請求項１、２、３、４、５又は６に記載のレゾルバ／デジタル変換器であって，
   前記レゾルバデジタル変換器を電動パワーステアリング装置の操舵機構におけるモータ磁極位置検出に用いることを特徴とするレゾルバ／デジタル変換器。

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