JP2008051559A - 回転角検出装置のための異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転角検出装置の異常検出装置であって、暫定異常状態を経て異常確定させるものにおいて、より適切に正常状態へと復帰させることができるようにする。
【解決手段】レゾルバからの信号によって回転角を検出する回転角検出装置の異常を検出する異常検出装置において、レゾルバから出力される出力信号からレゾルバ信号判定値を算出し、そのレゾルバ信号判定値が異常である状態が継続したときに暫定異常状態に決定する。暫定異常状態では図７の正常復帰判定ルーチンを実行する。図７では、レゾルバ信号判定値が正常であって（Ｓ３２が肯定判定）、その正常であるときの回転角θが０〜２πに渡って変化したこと（変数ｉが１から８まで変化したときにすべえてステップＳ３５が肯定判定）をもって、暫定異常解除フラグＣＲＦを１にして、正常状態へと復帰させる。レゾルバ信号の正常を判定しているので、より適切に正常状態へと復帰させることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、レゾルバを用いてロータのステータに対する回転角を検出する回転角検出装置に適用され、回転角検出装置の異常を検出する異常検出装置に関する。

レゾルバを用いてロータのステータに対する回転角を検出する回転角検出装置が知られている。この回転角検出装置は、所定の周期波形を有する励磁信号をレゾルバに供給して、レゾルバから出力される正弦波相出力信号および余弦波相出力信号から、それぞれ、正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）を取り出し、これらからロータのステータに対する回転角θを計算する。レゾルバから出力される正弦波相出力信号および余弦波相出力信号は、レゾルバのロータのステータに対する回転角θに応じてそれぞれ正弦波状に振幅変調される信号であるので、正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）から回転角θが計算できる。

そして、この種のレゾルバを用いた回転角検出装置においては、正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）の各２乗値の和Ａｓ（θ）^２＋Ａｃ（θ）^２（またはその平方根）が所定の範囲内にないことが継続して検出されるとき、回転角検出装置の異常を判定することも知られている。（例えば、特許文献１参照）
しかしながら、特許文献１のようにして異常を検出する場合、実際には異常が発生していても異常が判定されなかったり、また、一時的に的確な値でないだけであり、回転角を検出可能な状態であっても異常判定がなされてしまったりするという問題があった。

この問題を解決するために特許文献２の装置が提案されている。特許文献２の装置は、まず、正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）と余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）の２乗値の和Ａｓ（θ）^２＋Ａｃ（θ）^２の平方根が所定範囲内にないと判定した場合に暫定異常とし、その暫定異常状態が継続したときに異常を確定させている。また、暫定異常状態において、逐次計算される回転角θが０〜２πに渡って変化したことが検出されたことをもって、暫定異常状態を解除して正常復帰させている。このように、正常状態と異常確定状態との間に暫定異常状態を設けることにより、不必要に異常が検出されてしまうことが減少する。

なお、復帰条件を暫定異常判定条件と同一の条件としてしまうと、特許文献１と同様の問題が生じてしまう。すなわち、復帰条件を暫定異常判定条件と同一の条件としてしまうと、正常状態と暫定異常状態とを繰り返してしまうことになる。しかし、特許文献２においては、暫定異常状態から正常状態への復帰条件を、暫定異常状態において、逐次計算される回転角θが０〜２πに渡って変化したこととしており、この復帰条件は、上述した暫定異常判定条件とは異なっている。このようにすることにより、正常状態と暫定異常状態とを繰り返してしまうことを防止している。
特開平９−７２７５８号公報 特開２００６−１７７７５０号公報

しかし、特許文献２の装置においては、異常を確定させなければならない状態であるにもかかわらず、暫定異常状態から誤って正常状態へ復帰してしまうことがあった。そして、正常状態へ誤って復帰させてしまうと、回転角検出装置による検出結果を用いる制御、たとえばモータ制御などが誤った制御となってしまう。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、回転角検出装置の異常検出装置であって、暫定異常状態を経て異常確定させるものにおいて、より適切に正常状態へと復帰させることができる装置を提供することにある。

その目的を達成するための請求項１記載の発明は、所定の周期波形を有する励磁信号を出力する励磁信号出力手段と、前記励磁信号により励磁されて、その励磁信号をロータのステータに対する回転角に応じてそれぞれ正弦波状に振幅変調するとともに、振幅の変化が互いにπ／２だけ位相の異なる正弦波相出力信号および余弦波相出力信号を出力するレゾルバと、前記正弦波相出力信号の正弦波状に変化する振幅を正弦波相振幅信号として取り出す正弦波相振幅取り出し手段と、前記余弦波相出力信号の正弦波状に変化する振幅を余弦波相振幅信号として取り出す余弦波相振幅取り出し手段と、前記取り出された正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号を用いてロータのステータに対する回転角を計算する回転角計算手段とを備えた回転角検出装置のための異常検出装置であって、
前記取り出された正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の少なくともいずれか一方に基づいて定まるレゾルバ信号判定値が予め設定されている正常範囲内にないことに基づいて、前記回転角検出装置が異常状態であると判定する異常判定手段と、その異常判定手段によって回転角検出装置が異常状態であると継続して判定されたとき、回転角検出装置が暫定異常状態にあると決定する暫定異常決定手段と、前記異常判定手段によって、前記暫定異常決定手段による暫定異常の判定の場合よりも長く回転角検出装置の異常が継続して検出されたことに基づいて、前記回転角検出装置の状態を異常確定状態に決定する異常確定手段と、前記回転角検出装置の状態が暫定異常状態であって、前記回転角計算手段によって計算された回転角が０ないし２πに渡って変化し、且つ、回転角が０ないし２πに渡って変化する間に逐次取り出される正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の少なくともいずれか一方に基づいて定まる前記レゾルバ信号判定値が前記異常範囲内にないことに基づいて、前記回転角検出装置の状態を暫定異常状態から正常状態へと復帰させる復帰判定手段とを含むことを特徴とする。

この請求項１記載の発明によれば、異常判定手段によって、正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の少なくともいずれか一方に基づいて定まるレゾルバ信号判定値が異常範囲内にあると継続して判定されると、まず、暫定異常決定手段により暫定異常状態に決定される。そして、レゾルバ信号判定値が異常範囲内にある状態がさらに継続した場合には、異常確定手段により異常確定状態に決定される。しかし、復帰判定手段が設けられており、所定の条件が成立すると暫定異常状態から正常状態へと復帰させるようにしているので、不必要に異常が検出されることが防止される。

また、復帰判定手段において暫定異常状態から正常状態へと復帰させる条件は、回転角計算手段によって回転角が０ないし２πに渡って変化したという条件だけでなく、回転角が０ないし２πに渡って変化する間に逐次取り出される正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の少なくともいずれか一方に基づいて定まるレゾルバ信号判定値が異常範囲内にないことも条件としている。そのため、回転角が０ないし２πに渡って変化したとしても、正弦波相振幅信号や余弦波相振幅信号が過大または過小である場合には正常状態へと復帰しないことになり、適切に正常状態へと復帰させることができる。

ここで、請求項２記載のように、前記異常判定手段は、前記レゾルバ信号判定値として、下記第１乃至第４レゾルバ信号判定値の少なくとも一つを用いることができる。第１レゾルバ信号判定値は、前記取り出された正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の各二乗値の和またはその和の平方根である。第２レゾルバ信号判定値は前記正弦波相出力信号の平均的な大きさを表す値である。第３レゾルバ信号判定値は前記余弦波相出力信号の平均的な大きさを表すである。第４レゾルバ信号判定値は前記回転角の時間経過に伴う変化の程度を表す値である。

以下、本発明を、車両の電動パワーステアリング装置に適用した実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、モータ制御回路Ｍｃの構成を示すブロック図である。図１において、トルク電流変換部１は、図示しないトルクセンサからのトルク指令信号が供給され、そのトルク指令信号を目標ｑ軸電流Ｒｉｑ＊に変換して出力する。この目標ｑ軸電流Ｒｉｑ＊は、比較部１０およびＰＩ制御部２を経て、直交座標系のｑ軸の指令値（電圧）Ｖｑ＊として出力される。

また、モータ制御回路Ｍｃには指令値として磁化電流ｉｄ＊も入力される。この磁化電流ｉｄ＊は、比較部９およびＰＩ制御部３を経て、直交座標系のｄ軸の電圧Ｖｄ＊として出力される。

ｑ軸の電圧Ｖｑ＊およびｄ軸の電圧Ｖｄ＊は３相変換部４に入力される。この３相変換部４には、電気角演算回路３０にて演算されたレゾルバ２０の回転角θも入力され、３相変換部４では、上記電圧Ｖｑ＊、Ｖｄ＊を回転角θに基づいて２相３相変換して、相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとしてパルス幅変調部５に出力する。

パルス幅変調部５では、入力された相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをパルス幅変調してパルス電流として駆動回路６に出力する。このパルス電流により駆動回路６が作動して、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各導線を介してブラシレスモータ７が給電状態になる。

また、ブラシレスモータ７に接続されたレゾルバ２０は、電気角演算回路３０に接続されている。電気角演算回路３０は、レゾルバ２０からの信号に基づきブラシレスモータ７の電気角θを算出し、電気信号として２相変換部８および３相変換部４に出力する。

また、Ｕ相からのアシスト電流ｉｕ、Ｖ相からのアシスト電流ｉｖおよびＷ相からのアシスト電流ｉｗは、２相変換部８でｄ軸アシスト電流ｉｄｆおよびｑ軸アシスト電流ｉｑｆに変換される。ｄ軸アシスト電流ｉｄｆは、比較部９に帰還して磁化電流ｉｄ＊と比較され、両者に差（ΔＩｄ＝｜ｉｄｆ−ｉｄ＊｜）がある場合は、ＰＩ制御部３で比例積分制御を受けて補正される。また、ｑ軸アシスト電流ｉｑｆは、比較部１０に帰還してトルク電流Ｒｉｑ＊と比較され、両者に差（ΔＩｑ＝｜ｉｑｆ−Ｒｉｑ＊｜）がある場合は、ＰＩ制御部２で比例積分制御を受けて補正される。なお、アシスト電流ｉｄｆ、ｉｑｆの帰還による補正動作は、電流の差ΔＩｄ、ΔＩｑがなくなるまで繰り返される。

電気角演算回路３０は、レゾルバ２０からの出力信号に基づいてブラシレスモータ７の回転角θ（ただし電気角）を演算するものであり、この電気角演算回路３０およびレゾルバ２０により回転角検出装置が構成される。

異常検出回路５０は、電気角演算回路３０にて演算された回転角θおよびレゾルバ２０からの出力信号に基づいて回転角検出装置（すなわちレゾルバ２０および電気角演算回路３０）の異常を検出する。これら電気角演算回路３０および異常検出回路５０の詳しい構成を図２に示す。

図２に示すように、レゾルバ２０は、中心軸を共通とする断面楕円かつ柱状のロータ２１および環状のステータ２２からなる。ステータ２２には、周方向に沿って等間隔に複数のコイルが設けられている。これらのコイルにおいては、いずれかは励磁コイルとして機能し、いずれかは正弦波相コイルとして機能し、またいずれかは余弦波相コイルとして機能する。図２においては、各一つの励磁コイル２２ａ、正弦波相コイル２２ｂおよび余弦波相コイル２２ｃのみを示す。このレゾルバ２０においては、励磁コイル２２ａに正弦波状に周期的に変化する図３（Ａ）に示す励磁信号Ｓｒを与えて、ロータ２１をステータ２２に対して回転させると、正弦波相コイル２２ｂからは図３（Ｂ）に示す正弦波相出力信号Ｓｓが出力される。また、余弦波相コイル２２ｃからは図３（Ｃ）に示す余弦波相出力信号Ｓｃが出力される。

図３に示すように、正弦波相出力信号Ｓｓおよび余弦波相出力信号Ｓｃの振幅は、回転角θに応じて変化するとともに回転角θの２πを周期として正弦波状に変化している。また、正弦波相出力信号Ｓｓおよび余弦波相出力信号Ｓｃの振幅の位相は、回転角πごとに、励磁信号Ｓｒに対してそれぞれ逆相になっている。このような正弦波相出力信号Ｓｓおよび余弦波相出力信号Ｓｃの振幅の変化をそれぞれ表す正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）を図３（Ｂ）（Ｃ）に示す。正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）と余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）は、図３（Ｂ）（Ｃ）に示すように、電気角で互いにπ／２だけ位相がずれている。

励磁コイル２２ａには、所定の周期波形を有する正弦波信号である励磁信号Ｓｒを出力する励磁信号出力回路４０が接続されている。励磁信号出力回路４０は、基準クロック発生器４１、タイミング信号発生器４２、正弦波信号発生器４３及びＤ／Ａ変換器４４からなる。

基準クロック発生器４１は、測定の基準となるクロック信号を発生する。タイミング信号発生器４２にはそのクロック信号が入力されて、各種演算のタイミングを規定する種々のタイミング制御信号を出力する。

正弦波信号発生器４３は正弦波テーブルを備えている。この正弦波テーブルは、０〜２πに渡って、正弦波の瞬時値を表す複数のサンプリングデータを、微小角度ずつ増加する位相に対応した複数のアドレスに関連づけさせて記憶したものである。そして、正弦波信号発生器４３は、タイミング信号発生器４２からのタイミング制御信号によって制御され、同テーブルに記憶されたサンプリングデータを順次読み出すことにより、ディジタル正弦波信号を出力する。

Ｄ／Ａ変換器４４は、正弦波信号発生器４３から出力されたディジタル正弦波信号をＤ／Ａ変換して、励磁コイル２２ａに励磁信号Ｓｒ（＝Ａｒ・ｓｉｎωｔ）として供給する。

正弦波相コイル２２ｂおよび余弦波相コイル２２ｃには、Ａ／Ｄ変換器３１、３２がそれぞれ接続されている。Ａ／Ｄ変換器３１、３２は、タイミング信号発生器４２からのタイミング制御信号に基づいて、所定のサンプリングレートで正弦波相出力信号Ｓｓおよび余弦波相出力信号Ｓｃをサンプリングするとともに、同サンプリングしたアナログ信号をＡ／Ｄ変換する。なお、このサンプリングレートは、励磁信号Ｓｒの正弦波を再現できる程度の比較的速いレートである。

正弦波相振幅計算部３３には、Ａ／Ｄ変換器３１からの正弦波相出力信号Ｓｓおよびタイミング信号発生器４２からのタイミング制御信号が入力される。そして、正弦波相振幅計算部３３は、正弦波相出力信号Ｓｓのうちで励磁信号Ｓｒ（＝Ａｒ・ｓｉｎωｔ）の１周期相当の複数のサンプリング値を、励磁信号Ｓｒと同一周波数および同一位相の正弦波関数で近似して、下記式１で表される近似曲線Ｐｓ（ｔ）の振幅値Ａｓ（θ）およびオフセット値Ａｓｏを計算する。この場合、近似に関しては、最小２乗法を用いることができる。なお、オフセット値Ａｓｏは、正弦波相出力信号Ｓｓのバイアス電圧値に相当する。
Ｐｓ（ｔ）＝Ａｓ（θ）・ｓｉｎωｔ＋Ａｓｏ …式１
そして、この計算された振幅値Ａｓ（θ）を回転角計算部３５に供給する。

余弦波相振幅計算部３４には、Ａ／Ｄ変換器３２からの余弦波相出力信号Ｓｃおよびタイミング信号発生器４２からのタイミング制御信号が入力される。そして、余弦波相振幅計算部３４は、正弦波相振幅計算部３３の場合と同様にして、余弦波相出力信号Ｓｃのうちで励磁信号Ｓｒ（＝Ａｒ・sinωｔ）の１周期相当の複数のサンプリング値を、励磁信号Ｓｒと同一周波数および同一位相の正弦波関数で近似して下記式２で表される近似曲線Ｐｃ（ｔ）の振幅値Ａｃ（θ）およびオフセット値Ａｃｏを計算する。
Ｐ（ｔ）＝Ａｓ（θ）・sinωｔ＋Ａｓｏ …式２
そして、この計算された振幅値Ａｃ（θ）を回転角計算部３５に供給する。また、この場合も、オフセット値Ａｃｏは、余弦波相出力信号Ｓｃのバイアス電圧値に相当する。

回転角計算部３５は、入力された正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）を用いた下記式３の演算の実行により、ロータ２１のステータ２２に対する回転角θを計算する。
θ＝ｔａｎ^−１（Ａｓ（θ）／Ａｃ（θ）） …式３
なお、式３の式が成立するのは、正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）が互いにπ／２だけずれた正弦波状の信号で、それらの振幅を共にＡとすると、下記式４、５のように表されるからである。また、高精度な正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）が得られれば、前記両信号Ａｓ（θ）、Ａｃ（θ）の振幅は互いに等しい。
Ａｓ（θ）＝Ａ・ｓｉｎθ …式４
Ａｃ（θ）＝Ａ・ｃｏｓθ …式５
前記式４、５における値Ａは、レゾルバ２０およびその周辺の回路電圧によって決まる値である。

正弦波相信号レベル計算部５１には、Ａ／Ｄ変換器３１からの正弦波相出力信号Ｓｓおよびタイミング信号発生器４２からのタイミング制御信号が入力される。そして、正弦波相信号レベル計算部５１は、正弦波相出力信号Ｓｓの１周期（励磁信号Ｓｒ（＝Ａｒ・ｓｉｎωｔ）の１周期に等しい）分のサンプリング値のうちで等間隔の複数のサンプリング値を用いて、正弦波相出力信号Ｓｓの平均値を計算して、同平均値を正弦波相信号レベルＬＶｓとして出力する。例えば、図４に示すように、正弦波相出力信号Ｓｓの１周期分のサンプリング値の中からπ／２間隔の４点Ｐ１〜Ｐ４を指定し、４点Ｐ１〜Ｐ４の信号値の平均値を算出して正弦波相信号レベルＬＶｓとして出力する。なお、この正弦波相信号レベルＬＶｓは、正弦波相出力信号Ｓｓが正常であれば、前述したオフセット値Ａｓｏに等しい。

余弦波相信号レベル計算部５２には、Ａ／Ｄ変換器３２からの余弦波相出力信号Ｓｃおよびタイミング信号発生器４２からのタイミング制御信号が入力される。そして、余弦波相信号レベル計算部５２は、正弦波相信号レベルＬＶｓの場合と同様に、余弦波相出力信号Ｓｃの１周期分のサンプリング値のうちで等間隔の複数のサンプリング値を用いて、余弦波相出力信号Ｓｃの平均値を計算して、同平均値を余弦波相信号レベルＬＶｃとして出力する。この場合も、例えば、図４に示すように、余弦波相出力信号Ｓｃの１周期分のサンプリング値の中からπ／２間隔の４点Ｐ１’〜Ｐ４’を指定し、４点Ｐ１’〜Ｐ４ ’の信号値の平均値を算出して余弦波相信号レベルＬＶｃとして出力する。なお、この余弦波相信号レベルＬＶｃは、余弦波相出力信号Ｓｃが正常であれば、前述したオフセット値Ａｃｏに等しい。

出力部３６は、回転角計算部３５によって計算された回転角θを２相変換部８および３相変換部４へ出力するものであり、状態決定部５３により回転角θの出力の有無が制御される。

その状態決定部５３は、図５に示す状態決定プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行することにより、回転角検出装置（すなわちレゾルバ２０およびその周辺回路）の状態を正常状態、暫定異常状態、異常確定状態のいずれかの状態に決定して、決定結果に基づいて、出力部３６による回転角θの出力の有無を制御するとともに、図示しない警報装置およびダイアグ記録装置による異常警報の発生およびダイアグ記録をそれぞれ制御する。

この状態決定部５３には、正弦波相振幅計算部３３からの正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）、余弦波相振幅計算部３４からの余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）、回転角計算部３５からの回転角θ、正弦波相信号レベル計算部５１からの正弦波相信号レベルＬＶｓおよび余弦波相信号レベル計算部５２からの余弦波相信号レベルＬＶｃに加え、図示しないバッテリからの電源電圧値Ｖｉｇおよび励磁コイル２２ｃに励磁信号Ｓrを与えるための励磁電圧値Ｖｍｔも入力されている。これらの電源電圧値Ｖｉｇおよび励磁電圧値Ｖｍｔは既知であり、詳細な説明は省略する。

次に、図５に示す状態決定プログラムに沿って、状態決定部５３の処理について詳細に説明する。状態決定プログラムの実行は、イグニッションスイッチＩＧの投入により、すなわちレゾルバ２０による回転角の検出開始に同期して、ステップＳ１０から開始される。

状態決定部５３は、ステップＳ１１にて異常確定フラグＥＦが“１”であるか否かを判定する。異常確定フラグＥＦは、“０”によってレゾルバ２０の異常未確定状態を表し、“１”によってレゾルバ２０の異常確定状態を表すもので、初期には“０”に設定されている。したがって、初期には、状態決定部５３は、ステップＳ１１にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２は異常判定手段としての処理であり、第１乃至第４レゾルバ信号判定値が正常であるか否かを、それぞれ判定する。ここで、第１乃至第４レゾルバ信号判定値とは、レゾルバ信号である正弦波相出力信号Ｓｓおよび余弦波相出力信号Ｓｃが正常であるか否かを判定するための値である。

第１レゾルバ信号判定値は、正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）の２乗値の和の平方根Ａｓｓであり、下記式６から算出する。なお、以下、この平方根Ａｓｓを２乗和平方根という。
Ａｓｓ＝（Ａｓ（θ）^２＋Ａｃ（θ）^２）^１／２ …式６
なお、本実施形態では２乗和平方根Ａｓｓを用いるが、この２乗和平方根Ａｓｓに代えて、両信号値Ａｓ（θ），Ａｃ（θ）の２乗値Ａｓｓ^２を用いてもよい。

第２レゾルバ信号判定値は、正弦波相信号レベル計算部５１にて計算される正弦波相信号レベル値ＬＶｓであり、第３レゾルバ信号判定値は、余弦波相信号レベル計算部５２にて計算される余弦波相信号レベル値ＬＶｃであり、第４レゾルバ信号判定値は、今回の状態決定プログラムの実行時の回転角θnewと前回の状態決定プログラムの実行時の回転角θoldとの差の絶対値｜Δθ｜（＝｜θnew−θold｜）である。

これら第１乃至第４レゾルバ信号判定値に対してそれぞれ正常範囲が予め設定されており、第１乃至第４レゾルバ信号判定値が、それぞれに対して設定された正常範囲にある場合には、そのレゾルバ信号判定値は正常であると判定する。

第１レゾルバ信号判定値すなわち２乗和平方根に対する正常範囲は、ＡminからＡmaxまでとなる。この領域が正常範囲である理由を次に説明する。正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）に誤差が含まれていなければ、Ａｓ（θ）＝Ａ・ｓｉｎθおよびＡｃ（θ）＝Ａ・ｃｏｓθであるから、図６に示す座標系で正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）により特定される座標位置は、回転角θの変化に応じて半径Ａの円（図示１点鎖線の円）上を移動する。ただし、上記座標位置は、レゾルバ２０およびその周辺回路の誤差により、レゾルバ２０に異常が発生しなくても、半径Ａの円から多少ずれる。しかし、レゾルバ２０に異常が発生すると、上記座標位置は半径Ａの円から大きくずれる。このことから、図６の半径Ａmaxおよび半径Ａminの両実線円で挟まれた領域（ハッチングで示す領域）を上記座標位置の正常範囲として設定する。そして、第１レゾルバ信号判定値は、原点から上記座標位置までの半径に相当するから、その正常範囲はＡminからＡmaxまでとなる。

第２レゾルバ信号判定値すなわち正弦波相信号レベル値ＬＶｓに対する正常範囲は、正弦波相出力信号Ｓｓが正常である場合のオフセット値Ａｓｏよりも若干小さな値Ａｓｏ−ΔＡから若干大きな値Ａｓｏ＋ΔＡまでの範囲である。これは、前述したように、正弦波相出力信号Ｓｓが正常であれば正弦波相信号レベル値ＬＶｓはオフセット値Ａｓｏに等しいからである。

第３レゾルバ信号判定値すなわち余弦波相信号レベル値ＬＶｃに対する正常範囲は、余弦波相出力信号Ｓｃが正常である場合のオフセット値Ａcoよりも若干小さな値Ａｃｏ−ΔＡから若干大きな値Ａｃｏ＋ΔＡまでの範囲である。これは、前述したように、余弦波相出力信号Ｓｃが正常であれば余弦波相信号レベル値ＬＶｃはオフセット値Ａｃｏに等しいからである。

第４レゾルバ信号判定値すなわちΔθに対する正常範囲は、実験に基づいて予め設定された上限値Δθmax以下の範囲である。

第１乃至第４レゾルバ信号判定値がすべて正常範囲内の値である場合にはステップＳ１２を肯定判定し、それらレゾルバ信号判定値のいずれか少なくとも１つがそれぞれに対して設定された異常範囲内である場合にはステップＳ１２を否定判定する。

ステップＳ１２が肯定判定である場合にはステップＳ１３乃至Ｓ１６を実行せずにステップＳ１７へ進む。一方、ステップＳ１２が否定判定である場合にはステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３では、第１乃至第４レゾルバ信号判定値に対応して設けられている第１乃至第４暫定異常カウント値ＴＣＮＴ１〜４のうち、異常範囲内にあるレゾルバ信号判定値に対応するカウント値を１増加させる。なお、第１乃至第４暫定異常カウント値ＴＣＮＴ１〜４の初期値はいずれも「０」に設定されている。

そして、ステップＳ１４，Ｓ１５にて、励磁電圧値Ｖｍｔおよび電源電圧値Ｖｉｇが異常であるか否かをそれぞれ判定する。具体的には、励磁電圧値Ｖｍｔおよび電源電圧値Ｖｉｇが、それぞれ正常時における励磁電圧値Ｖｍｔoおよび電源電圧値Ｖｉｇoに等しいまたは近傍の値であるかを判定する。励磁電圧値Ｖｍｔおよび電源電圧値Ｖｉｇが正常であれば、ステップＳ１４，Ｓ１５に共に「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１６にて第１乃至第４レゾルバ信号判定値に対応して設けられている第１乃至第４異常確定カウント値ＣＮＴ１〜４のうち、異常範囲内にあるレゾルバ信号判定値に対応するカウント値を１増加させる。その後、ステップＳ１７に進む。なお、第１乃至第４異常確定カウント値ＣＮＴ１〜４の初期値もすべて「０」に設定されている。

一方、励磁電圧値Ｖｍｔおよび電源電圧値Ｖｉｇのいずれか一方でも異常であれば、ステップＳ１４，Ｓ１５のいずれかにて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１６の処理を実行することなく、ステップＳ１７に進む。これは、レゾルバ２０の異常を確定するには、より慎重な判定を期待するためであり、これらのステップＳ１４，Ｓ１５の判定処理を省略することもできる。

ステップＳ１７においては、暫定異常状態であるか否かを判定する。この判断は、第１乃至第４暫定異常カウント値ＴＣＮＴ１〜４が、それら第１乃至第４暫定異常カウント値ＴＣＮＴ１〜４に対して設定された暫定判定基準値ＴＮ１〜ＴＮ４以上であるか否かを判定するものである。そして、第１乃至第４暫定異常カウント値ＴＣＮＴ１〜４が１つでも暫定判定基準値ＴＮ以上となっている場合には暫定異常状態であると判定する（ステップＳ１７を肯定判定する）。この暫定異常状態であるか否かを判定するステップＳ１７およびその判定に用いる第１乃至第４暫定異常カウント値ＴＣＮＴ１〜４を増加させる前述のステップＳ１３が暫定異常決定手段としての処理である。

ステップＳ１７において暫定異常状態であると判定した場合にはステップＳ１８へ進む。一方、暫定異常状態ではないと判定した場合には、ステップＳ１８〜Ｓ１９を実行せずにステップＳ２０へ進む。

ステップＳ１８では、出力部３６に対して回転角θの出力禁止を指示する。したがって、以降、出力部３６からは回転角θは出力されなくなる。これは、異常な回転角θがモータ７の制御等に利用されないようにするためである。

ステップＳ１９においては、暫定異常時フラグ処理を実行する。すなわち、暫定異常フラグＴＥＦを“１”に設定し、暫定異常カウント値ＴＣＮＴをすべて「０」にクリアし、かつ領域フラグＦＬ(１)〜ＦＬ(８)を“０”に初期設定する。上記領域フラグＦＬ(１)〜ＦＬ(８)は、正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）と余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）によって規定される座標値が図６のπ／４ごとに分割した８個の領域Ｒ１〜Ｒ８に存在したことをそれぞれ確認するためのものであり、“１”により存在確認状態を表す。

ステップＳ２０においては、異常確定フラグＥＦが“０”であり、かつ暫定異常フラグＴＥＦが“１”であるか否かを判定する。暫定異常フラグＴＥＦは、“０”によってレゾルバ２０が暫定異常状態でないことを表し、“１”によってレゾルバ２０が暫定異常状態であることを表すもので、初期には“０”に設定されている。

このステップＳ２０が否定判定である場合にはステップＳ２１を実行せずにステップＳ２２へ進むが、肯定判定である場合、すなわち、暫定異常状態である場合にはステップＳ２１に進んで、暫定異常状態から正常状態へ復帰させる正常復帰判定ルーチンを実行する。

上記ステップＳ２１の正常復帰判定ルーチンは図７に詳しく示す処理であり、ステップＳ３０にて開始される。ステップＳ３１では、変数ｉを１に設定する。そしてステップＳ３２では、第１乃至第４レゾルバ信号判定値が全て正常か否かを判定する。このステップＳ３２は図５のステップＳ１２と同様の処理である。

第１乃至第４レゾルバ信号判定値のうちの少なくとも一つが異常範囲内にある場合にはステップＳ３２が否定判定となりステップＳ３３へ進む。ステップＳ３３では、全ての領域フラグＦＬ(１)〜ＦＬ(８)を“０”にクリアする。そして、後述するステップＳ３９へ進む。

上記ステップＳ３３の処理は、領域フラグＦＬ(１)〜ＦＬ(８)のいずれかが“１”に設定されていても、全ての領域フラグＦＬ(１)〜ＦＬ(８)を“０”にクリアするものである。したがって、正常復帰の検出動作中に第１乃至第４レゾルバ信号判定値の異常が検出された場合には、レゾルバ２０の正常復帰判定が最初からふたたび行われることになる。

第１乃至第４レゾルバ信号判定値が全て正常範囲内の値である場合にはステップＳ３２が肯定判定となり、ステップＳ３４へ進む。ステップＳ３４では、領域フラグＦＬ（ｉ）が「１」であるか否かを判定する。領域フラグ（ｉ）が「１」である場合には、ステップＳ３４が肯定判定となり、ステップＳ３８に進んで変数ｉを１増加させた後、前述のステップＳ３２を再度実行する。

領域フラグ（ｉ）が「１」でない場合（「０」である場合）には、ステップＳ３４が否定判定となり、ステップＳ３５において、回転角θが下記式７の不等式を満足するか否かを判定することにより、正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）と余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）によって規定される座標値が変数ｉによって指定される領域Ｒｉに存在するかを判定する。
(ｉ−１)・π／４≦θ＜ｉ・π／４ …式７
そして、その座標値が領域Ｒｉに存在すれば、ステップＳ３５を肯定判定して、ステップＳ３６にて領域フラグＦＬ(ｉ)を“１”に設定する。その後、ステップＳ３７へ進む。これに対して、上記座標値が領域Ｒｉに存在しなければ、ステップＳ３５にて否定判定して、ステップＳ３６を実行することなくステップＳ３７へ進む。従って、この場合には領域フラグＦＬ(ｉ)は“０”に保たれる。

ステップＳ３７では、変数ｉが８であるか否かを判定する。否定判定である場合には前述のステップＳ３８に進んで、変数ｉを１増加させた後、ステップＳ３２へ戻る。上記ステップＳ３２乃至Ｓ３８を繰り返すことにより、領域フラグＦＬ(１)〜ＦＬ(８)を示す変数ｉを「１」から「８」まで「１」ずつ増加させながら、各領域Ｒ１〜Ｒ８について、レゾルバ信号が正常であるか、および、暫定異常状態となった後に正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）と余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）によって規定される座標値がその領域Ｒ１〜Ｒ８に存在するかを判定することになる。

ステップＳ３７が肯定判定である場合、または、前述のステップＳ３３を実行した場合には、ステップＳ３９において、全ての領域フラグＲＦ(１)〜ＲＦ(８)が“１”であるかを判定する。領域フラグＲＦ(１)〜ＲＦ(８)のいずれかでも“１”でなければ、ステップＳ３９が否定判定となり、ステップＳ４１にて正常復帰判定ルーチンの実行を終了する。そして、図５のステップＳ２２へ進む。

領域フラグＲＦ（１）〜ＲＦ（８）が全て“１”である場合にはステップＳ３９が肯定判定となり、この場合にはステップＳ４０にて暫定異常解除フラグＣＲＦを“１”に設定した後に、ステップＳ４１へ進んで正常復帰判定ルーチンの実行を終了する。そして、図５のステップＳ２２へ進む。

図５に戻って、ステップＳ２２においては、暫定異常解除フラグＣＲＦが“１”であるか否かを判定する。ステップＳ２２が否定判定である場合にはステップＳ２３乃至Ｓ２４を実行することなくステップＳ２５へ進む。一方、ステップＳ２２が肯定判定である場合、すなわち、暫定異常解除フラグＣＲＦが“１”となっている場合には、ステップＳ２３にて正常復帰時フラグ処理を実行する。

このステップＳ２３では、暫定異常フラグＴＥＦを“０”に戻すとともに、暫定異常解除フラグＣＲＦも“０”に戻す。また、第１乃至第４暫定異常カウント値ＴＣＮＴ１〜４および異常確定カウント値ＣＮＴも「０」にクリアする。このステップＳ２３の正常復帰時フラグ処理と、ステップＳ２１の正常復帰判定ルーチン、暫定異常解除フラグＣＲＦの状態を判定するステップＳ２２が復帰判定手段に相当する処理である。

ステップＳ２３を実行した後は、ステップＳ２４へ進んで出力部３６に対して回転角θの出力再開を指示する。これにより、出力部３６からは回転角θが出力されるようになり、回転角θを利用した制御が可能となる。

ステップＳ２５においては、第１乃至第４異常確定カウント値ＣＮＴ１〜４が、それら第１乃至第４異常確定カウント値ＣＮＴ１〜４に対して設定された確定判定基準値Ｎ１〜Ｎ４以上であるか否かを判定するものである。なお、これら確定判定基準値Ｎ１〜Ｎ４は、いずれも対応する暫定判定基準値ＴＮ１〜ＴＮ４よりも大きな値である。

第１乃至第４異常確定カウント値ＣＮＴ１〜４が１つでも確定判定基準値Ｎ以上となっている場合には異常確定状態であると判定する（ステップＳ２５を肯定判定する）。そして、ステップＳ２６へ進む。一方、異常確定状態でないと判定した場合には、ステップＳ２８にて図５のルーチンを一旦終了する。

ステップＳ２６では、異常確定フラグＥＦを“１”に設定する。このステップＳ２６および直前の判定処理（ステップＳ２５）、その判定処理に用いる第１乃至第４異常確定カウント値ＣＮＴ１〜４を増加させる処理（ステップＳ１４乃至Ｓ１６）が異常確定手段に相当する処理である。

ステップＳ２６を実行した場合、以降、ステップＳ１１にて肯定判定されるので、ステップＳ１２〜Ｓ２７の処理が実行されなくなる。したがって、出力部３６は回転角θの出力を禁止された状態に維持されて、回転角θの利用が停止される。

前記ステップＳ２６の処理後、ステップＳ２７にて、図示しない警報装置およびダイアグ記録装置による異常警報の発生およびダイアグ記録をそれぞれ制御する。その後、ステップＳ２８にて図５のルーチンを一旦終了する。

以上、説明した本実施形態によれば、図５のステップＳ１２において、正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）と余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）またはそれらの一方に基づいて定まる第１乃至第４レゾルバ信号判定値が異常範囲内にあることが繰り返し判定されると、まず、ステップＳ１７が肯定判定となって暫定異常状態に決定される。そして、第１乃至第４レゾルバ信号判定値が異常範囲内にある状態がさらに継続した場合には、ステップＳ２５が肯定判定となって異常確定状態に決定される。しかし、ステップＳ２１乃至２３の処理が設けられており、所定の条件が成立すると暫定異常状態から正常状態へと復帰させるようにしているので、不必要に異常が検出されることが防止される。

また、暫定異常状態から正常状態へと復帰させる条件は、逐次計算される回転角θが０ないし２πに渡って変化したという条件に加えて、回転角θが０ないし２πに渡って変化する間に逐次取り出される正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）および余弦波相振幅信号Ａｓ（θ）に基づいて定まる第１乃至第４レゾルバ信号判定値が異常範囲内にないことも条件としている。そのため、回転角θが０ないし２πに渡って変化したとしても、正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）や余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）が過大または過小である場合には正常状態へと復帰しないことになり、適切に正常状態へと復帰させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

たとえば、前述の実施形態においては、０〜２πに渡る回転角θの検出可能性の判定のために、π／４ごとに分割した領域Ｒ１〜Ｒ８を用いたが、これらの領域Ｒ１〜Ｒ８に関しては、π／４よりも細かく分割したり、粗く分割したりしてもよい。

また、前述の実施形態においては、４つのレゾルバ信号判定値を用いて回転角検出装置の異常を検出していたが、それら４つのレゾルバ信号判定値を全て用いる必要はなく、いずれか少なくとも１つのレゾルバ信号判定値を用いればよい。また、復帰判定手段において用いるレゾルバ信号判定値は、異常判定手段において用いるものと同一のものであることが好ましいが、異なる種類のレゾルバ信号判定値であってもよい。

モータ制御回路Ｍｃの構成を示すブロック図である。 図１の電気角演算回路３０および異常検出回路５０の構成を詳しく示す図である。 レゾルバ２０の入出力信号波形を示す図である。 正弦波相出力信号Ａｓ（θ）および余弦波相出力信号Ａｃ（θ）の中に含まれる正弦波状の信号を拡大して示す波形図である。 図２の状態決定部５３において実行される状態決定プログラムのフローチャートである。 正弦波相振幅信号Ａｓ（θ）および余弦波相振幅信号Ａｃ（θ）によって規定される座標を説明する図である。 図５のステップＳ２１の正常復帰判定ルーチンを詳しく示すフローチャートである。

符号の説明

２０：レゾルバ、 ２１：ロータ、 ２２：ステータ、 ３０：電気角演算回路、 ３３：正弦波相振幅計算部、 ３４：余弦波相振幅計算部、 ３５：回転角計算部、 ４０：励磁信号出力回路、 ５０：異常検出回路、 ５１：正弦波相信号レベル計算部、 ５２：余弦波相信号レベル計算部、 ５３：状態決定部、 Ｓ１２：異常判定手段、 Ｓ１３、Ｓ１７：暫定異常決定手段、 Ｓ１４〜１６、Ｓ２５、２６：異常確定手段、 Ｓ２１〜２３：復帰判定手段

Claims (2)

1. 所定の周期波形を有する励磁信号を出力する励磁信号出力手段と、
   前記励磁信号により励磁されて、その励磁信号をロータのステータに対する回転角に応じてそれぞれ正弦波状に振幅変調するとともに、振幅の変化が互いにπ／２だけ位相の異なる正弦波相出力信号および余弦波相出力信号を出力するレゾルバと、
   前記正弦波相出力信号の正弦波状に変化する振幅を正弦波相振幅信号として取り出す正弦波相振幅取り出し手段と、
   前記余弦波相出力信号の正弦波状に変化する振幅を余弦波相振幅信号として取り出す余弦波相振幅取り出し手段と、
   前記取り出された正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号を用いてロータのステータに対する回転角を計算する回転角計算手段とを備えた回転角検出装置のための異常検出装置であって、
   前記取り出された正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の少なくともいずれか一方に基づいて定まるレゾルバ信号判定値が予め設定されている正常範囲内にないことに基づいて、前記回転角検出装置が異常状態であると判定する異常判定手段と、
   その異常判定手段によって回転角検出装置が異常状態であると継続して判定されたとき、回転角検出装置が暫定異常状態にあると決定する暫定異常決定手段と、
   前記異常判定手段によって、前記暫定異常決定手段による暫定異常の判定の場合よりも長く回転角検出装置の異常が継続して検出されたことに基づいて、前記回転角検出装置の状態を異常確定状態に決定する異常確定手段と、
   前記回転角検出装置の状態が暫定異常状態であって、前記回転角計算手段によって計算された回転角が０ないし２πに渡って変化し、且つ、回転角が０ないし２πに渡って変化する間に逐次取り出される正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の少なくともいずれか一方に基づいて定まる前記レゾルバ信号判定値が前記異常範囲内にないことに基づいて、前記回転角検出装置の状態を暫定異常状態から正常状態へと復帰させる復帰判定手段と
   を含むことを特徴とする回転角検出装置のための異常検出装置。
2. 前記異常判定手段は、前記レゾルバ信号判定値として、
   前記取り出された正弦波相振幅信号および余弦波相振幅信号の各二乗値の和またはその和の平方根である第１レゾルバ信号判定値、
   前記正弦波相出力信号の平均的な大きさを表す第２レゾルバ信号判定値、
   前記余弦波相出力信号の平均的な大きさを表す第３レゾルバ信号判定値、
   前記回転角の時間経過に伴う変化の程度を表す第４レゾルバ信号判定値
   の少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。

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