JP2016142693A - Resolver/digital converter abnormality detection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レゾルバ/デジタルコンバータの異常を検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting an abnormality of a resolver / digital converter.
近年、駆動源として電動モータを搭載したハイブリッド車両や電気自動車等が開発されている。車両におけるモータ制御システムは、電源の直流電圧を昇圧するために昇圧コンバータのスイッチング素子をスイッチングする昇圧制御と、三相交流電力を生成するためにインバータのスイッチング素子をスイッチングするインバータ制御とを行う。 In recent years, hybrid vehicles and electric vehicles equipped with an electric motor as a drive source have been developed. A motor control system in a vehicle performs boost control for switching a switching element of a boost converter to boost a DC voltage of a power supply, and inverter control for switching a switching element of an inverter to generate three-phase AC power.
モータ制御システムは、インバータ制御において、走行制御用の電子制御ユニットからモータトルク指令を受けると、回転角センサで検出されたモータ回転角および電流センサで検出されたモータ電流を用いて、目標となるモータトルクを発生させるためのキャリア信号を生成する。モータ制御システムは、生成したキャリア信号から、インバータのスイッチング素子をオンオフするためのゲート信号を生成し、インバータのスイッチング素子を制御する。モータ制御システムでは、回転角センサとして、高い耐環境性能をもつレゾルバが用いられる。 When a motor torque command is received from an electronic control unit for travel control in inverter control, the motor control system becomes a target by using the motor rotation angle detected by the rotation angle sensor and the motor current detected by the current sensor. A carrier signal for generating motor torque is generated. The motor control system generates a gate signal for turning on and off the switching element of the inverter from the generated carrier signal, and controls the switching element of the inverter. In a motor control system, a resolver having high environmental resistance is used as a rotation angle sensor.
特許文献1は、レゾルバから出力されるsin信号およびcos信号に基づいてレゾルバ/デジタルコンバータがロータ角度θを検出するとともに、リファレンス信号のピークを検出したタイミングでsin信号およびcos信号をそれぞれアナログデジタル変換したSIN信号およびCOS信号の値から角度θを推定する異常検出処理を提案している。レゾルバ/デジタルコンバータにより検出された角度θと、推定された角度θの差の絶対値が所定の異常検出しきい値を上回っている場合、レゾルバ/デジタルコンバータで検出された角度θが正確でないことが判定される。特許文献1では、リファレンス信号を基準振幅(ピーク値)と比較するコンパレータを用いて、リファレンス信号のピークを検出している。
In
特許文献1に開示された技術においては、レゾルバから出力されるsin信号およびcos信号を、専用のアナログ/デジタルコンバータがアナログデジタル変換しており、専用のアナログ/デジタルコンバータを設ける分、コスト高となる。モータ制御システムには、モータ電流信号をキャリア信号の半周期ごとにデジタル信号に変換するためのモータ電流用アナログ/デジタルコンバータが装備されているが、このモータ電流用アナログ/デジタルコンバータをsin信号およびcos信号のアナログデジタル変換処理にも利用できれば、専用のアナログ/デジタルコンバータを別途設けなくてすむことになる。
In the technique disclosed in
レゾルバ/デジタルコンバータの異常検出処理のためには、レゾルバから出力されるsin信号およびcos信号を、レゾルバに供給するリファレンス信号のピークタイミングでデジタル信号に変換したSIN信号値およびCOS信号値を用いる必要がある。しかしながらリファレンス信号とキャリア信号とは、それぞれ独立して生成されるため、リファレンス信号のピークタイミングと、キャリア信号の半周期のタイミング(つまり山または谷の頂点のタイミング)とが競合することがある。これらが競合すると、いずれかの信号のアナログデジタル変換処理に不具合が生じる可能性があり、たとえばレゾルバのsin信号ないしはcos信号のアナログデジタル変換処理に不具合が生じると、誤った信号値をもとに異常検出処理が実行されることになって、レゾルバ/デジタルコンバータの異常を正確に検出することが難しいという問題がある。 For the abnormality detection processing of the resolver / digital converter, it is necessary to use the SIN signal value and the COS signal value obtained by converting the sin signal and the cos signal output from the resolver into a digital signal at the peak timing of the reference signal supplied to the resolver. There is. However, since the reference signal and the carrier signal are generated independently from each other, the peak timing of the reference signal may compete with the timing of the half cycle of the carrier signal (that is, the timing of the peak of the peak or valley). If these conflicts, there is a possibility that a problem occurs in the analog-digital conversion processing of any signal. For example, if a problem occurs in the analog-digital conversion processing of the resolver sin signal or cos signal, an incorrect signal value is used. Since the abnormality detection process is executed, there is a problem that it is difficult to accurately detect the abnormality of the resolver / digital converter.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータ電流用のアナログ/デジタルコンバータを用いてレゾルバ信号(sin信号およびcos信号)をアナログデジタル変換する際に、モータ電流とレゾルバ信号との取得タイミングの競合を回避しつつ、リファレンス信号のピークタイミング付近でアナログデジタル変換したレゾルバ信号値をもとに、レゾルバ/デジタルコンバータの異常検出処理を正確に実行する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to convert a motor current and a resolver when analog-to-digital conversion of a resolver signal (sin signal and cos signal) using an analog / digital converter for motor current. To provide a technique for accurately executing an anomaly detection process of a resolver / digital converter based on a resolver signal value obtained by analog-digital conversion near the peak timing of a reference signal while avoiding a competition with a signal acquisition timing. is there.
上記課題を解決するために、本発明のある態様のレゾルバ/デジタルコンバータの異常検出装置は、所定の周期波形を有するリファレンス信号を発生するリファレンス信号発生部と、モータの回転角に応じてリファレンス信号を振幅変調したsin信号およびcos信号を出力するレゾルバと、レゾルバから出力されたsin信号およびcos信号から、モータの回転角θを求めるレゾルバ/デジタルコンバータと、モータに流れるモータ電流信号、レゾルバから出力されたsin信号およびcos信号を、デジタル信号に変換するアナログ/デジタルコンバータと、デジタル信号に変換されたSIN信号値およびCOS信号値にもとづいて、モータの回転角φを求めるモータ角度導出部と、レゾルバ/デジタルコンバータにより求められた回転角θと、モータ角度導出部により求められた回転角φとを比較して、レゾルバ/デジタルコンバータの異常検出処理を実行する異常検出部と、を備える。アナログ/デジタルコンバータは、モータ電流値を取得するべきタイミングでモータ電流信号をデジタル信号に変換するとともに、そのタイミングの後または前に、レゾルバから出力されたsin信号およびcos信号をデジタル信号に変換し、異常検出部は、SIN信号値の2乗値とCOS信号値の2乗値の和が、所定の下限値以上であって、所定の上限値以下である場合に、回転角θと回転角φとを比較して、レゾルバ/デジタルコンバータの異常検出処理を実行する。 In order to solve the above-described problem, an abnormality detection apparatus for a resolver / digital converter according to an aspect of the present invention includes a reference signal generation unit that generates a reference signal having a predetermined periodic waveform, and a reference signal according to the rotation angle of the motor. A resolver that outputs a sin signal and a cos signal whose amplitude is modulated, a resolver / digital converter that obtains the rotation angle θ of the motor from the sin signal and the cos signal output from the resolver, a motor current signal that flows through the motor, and an output from the resolver An analog / digital converter that converts the sine signal and the cos signal into a digital signal, a motor angle deriving unit that obtains the rotation angle φ of the motor based on the SIN signal value and the COS signal value converted into the digital signal, Time required by resolver / digital converter An abnormality detection unit that compares the rotation angle θ with the rotation angle φ obtained by the motor angle deriving unit and executes an abnormality detection process of the resolver / digital converter. The analog / digital converter converts a motor current signal into a digital signal at a timing at which a motor current value is to be acquired, and converts a sin signal and a cos signal output from the resolver into a digital signal after or before that timing. The abnormality detection unit detects the rotation angle θ and the rotation angle when the sum of the square value of the SIN signal value and the square value of the COS signal value is not less than a predetermined lower limit value and not more than a predetermined upper limit value. Compared with φ, the resolver / digital converter abnormality detection process is executed.
この態様によると、モータ電流用のアナログ/デジタルコンバータが、レゾルバから出力されたsin信号およびcos信号をデジタル信号に変換するため、レゾルバ信号(sin信号、cos信号)用のアナログ/デジタルコンバータを別途設ける必要がない。またデジタル信号に変換されたSIN信号値の2乗値とCOS信号値の2乗値の和が、所定の下限値以上であって、所定の上限値以下である場合に、SIN信号値とCOS信号値が、リファレンス信号のピーク付近のタイミングで取得されたことが判定されるため、このときのSIN信号値およびCOS信号値に基づいて求められるモータの回転角φと、レゾルバ/デジタルコンバータで求められたモータの回転角θとを比較することで、レゾルバ/デジタルコンバータの異常検出処理を正確に実行することが可能となる。 According to this aspect, since the analog / digital converter for the motor current converts the sin signal and the cos signal output from the resolver into a digital signal, an analog / digital converter for the resolver signal (sin signal, cos signal) is separately provided. There is no need to provide it. When the sum of the square value of the SIN signal value converted into the digital signal and the square value of the COS signal value is not less than a predetermined lower limit value and not more than a predetermined upper limit value, the SIN signal value and the COS value Since it is determined that the signal value is acquired at a timing near the peak of the reference signal, the rotation angle φ of the motor obtained based on the SIN signal value and the COS signal value at this time is obtained by the resolver / digital converter. By comparing with the rotation angle θ of the obtained motor, it is possible to accurately execute the abnormality detection processing of the resolver / digital converter.
本発明によれば、レゾルバ/デジタルコンバータの異常検出処理を簡易な構成で実現する技術を提供する。 According to the present invention, there is provided a technique for realizing an abnormality detection process of a resolver / digital converter with a simple configuration.
図1は、ハイブリッド車両等の電動モータを走行駆動源として備える車両におけるモータ制御システムの構成を示す。モータ制御システム1は、インバータ2、昇圧コンバータ3、電源4、フィルタコンデンサ5、モータ10およびモータ電子制御ユニット30(以下、「モータECU30」と呼ぶ)を備える。またセンサ群として、モータ制御システム1は、モータ10のV相コイルに流れるモータ電流を検出する電流センサ11、モータ10のW相コイルに流れるモータ電流を検出する電流センサ12、およびモータ10の回転角を検出するレゾルバ20とを備える。
FIG. 1 shows a configuration of a motor control system in a vehicle equipped with an electric motor such as a hybrid vehicle as a travel drive source. The
図2は、レゾルバ20の構造の一例を示す。レゾルバ20は、モータ10の固定部分に固定されるステータ21と、モータ10のシャフトに固定されるロータ22を有する。ステータ21には、所定の周期波形を有するリファレンス信号(REF信号)の供給を受ける励磁コイル23、sin信号を出力する出力コイル24、cos信号を出力する出力コイル25とが設けられている。出力コイル24と出力コイル25は、互いに90°の位相差をもって配置され、sin信号およびcos信号は、ロータ22の回転角θに応じてREF信号を振幅変調した波形をもつ。このようにレゾルバ20は、モータ10の回転角θに応じてREF信号を振幅変調したsin信号およびcos信号を出力する。
FIG. 2 shows an example of the structure of the
図3(a)は、REF信号波形、図3(b)は、sin信号波形、図3(c)は、cos信号波形の一例を示す。REF信号が、正弦波(A・sinωt)である場合(A:振幅、ω:角周波数、t:時間)、sin信号は、K・A・sinωt・sinθで表され、cos信号は、K・A・sinωt・cosθで表される(K:振幅係数)。なお以下では、信号の振幅については考慮せず、A=K=1であるものとして説明を行う。 3A shows an example of a REF signal waveform, FIG. 3B shows an example of a sin signal waveform, and FIG. 3C shows an example of a cos signal waveform. When the REF signal is a sine wave (A · sin ωt) (A: amplitude, ω: angular frequency, t: time), the sin signal is expressed by K · A · sin ωt · sin θ, and the cosine signal is K · It is represented by A · sin ωt · cos θ (K: amplitude coefficient). In the following description, it is assumed that A = K = 1 without considering the amplitude of the signal.
図1に戻り、走行制御ECU6は車両の走行を制御するための電子制御ユニットであって、アクセル要求やブレーキ要求に応じて、モータ10で必要なモータトルクを算出し、目標モータトルクをモータトルク指令としてモータECU30に出力する。モータ制御システム1では、走行制御ECU6からのモータトルク指令に応じて、電源4の直流電力を昇圧してから三相交流電力に変換し、三相交流電力をモータ10に供給する。モータECU30はモータトルク指令に応じたトルクを生成するべく、昇圧コンバータ3に対して、電源4の直流電圧を目標電圧まで昇圧する昇圧制御を行うとともに、インバータ2に対して、直流電力を三相交流電力に変換するインバータ制御を行う。
Returning to FIG. 1, the
フィルタコンデンサ5は、電源4と昇圧コンバータ3との間に設けられ、電源4に並列に接続される。フィルタコンデンサ5は、電源4の直流電圧を平滑化するとともに、昇圧コンバータ3のスイッチングによる脈動電流を電源4側に流さないようにする機能をもつ。 Filter capacitor 5 is provided between power supply 4 and boost converter 3, and is connected to power supply 4 in parallel. The filter capacitor 5 has a function of smoothing the DC voltage of the power supply 4 and preventing a pulsating current due to switching of the boost converter 3 from flowing to the power supply 4 side.
昇圧コンバータ3は、リアクトルおよびスイッチング素子を有し、フィルタコンデンサ5を介して電源4に接続される。昇圧コンバータ3は、リアクトルに流れる電流を検出する電流センサを有し、検出した電流値をモータECU30に出力する。スイッチング素子は、モータECU30から供給されるゲート信号によりスイッチング動作し、フィルタコンデンサ5の直流低電圧を、直流高電圧に昇圧する。
Boost converter 3 has a reactor and a switching element, and is connected to power supply 4 through filter capacitor 5. Boost converter 3 includes a current sensor that detects a current flowing through the reactor, and outputs the detected current value to
インバータ2は、平滑コンデンサおよびスイッチング素子を有し、昇圧された直流高電圧を供給される。平滑コンデンサは、インバータ2のスイッチング素子と昇圧コンバータ3との間に設けられ、昇圧コンバータ3で昇圧された直流電圧を平滑化し、その直流電圧の電荷を蓄電する。インバータ2は、平滑コンデンサの両端間の電圧を検出する電圧センサを有し、検出した電圧値をモータECU30に出力する。スイッチング素子は、モータECU30から供給されるモータ10の各相(U相、V相、W相)のスイッチング素子に対するゲート信号によりスイッチング動作し、直流電力を三相交流電力に変換してモータ10に供給する。
The
モータECU30は、マイクロコンピュータやメモリ等から構成される電子制御ユニットである。モータECU30は、昇圧コンバータ3を制御する昇圧制御部32と、インバータ2を制御するインバータ制御部31を備える。インバータ制御部31は、走行制御ECU6から出力されるモータトルク指令を受け取ると、モータ10からレゾルバ20で検出されたレゾルバ信号(sin信号、cos信号)および電流センサ11、12で検出されたV相のモータ電流信号(Iv信号)、W相のモータ電流信号(Iw信号)を用いて、目標となるモータトルクを発生させるためのキャリア信号を生成する。たとえば目標とする車両速度が低ければ、キャリア信号の周波数は低く、目標とする車両速度が高ければ、キャリア信号の周波数は高く設定されてよい。
The
実施例のインバータ制御部31は、モータ10を制御するために、キャリア信号を半周期を単位として変更する機能をもつ。つまりインバータ制御部31は、キャリア信号の半周期を、半周期ごとに設定でき、これによりモータ10を好適に制御する。インバータ制御部31はキャリア信号を用いて、インバータ2の各相のスイッチング素子のゲート信号を生成し、インバータ2に出力する。インバータ2は、各相のスイッチング素子をゲート信号によりスイッチング動作させて、三相交流電力をモータ10に供給する。
The
昇圧制御部32は、インバータ制御部31からモータ回転数とモータトルク指令を受け取ると目標電圧値を算出し、平滑コンデンサの両端間の電圧値をもとに、平滑コンデンサの両端間の電圧が目標電圧値となるように制御する。具体的に昇圧制御部32は、平滑コンデンサの両端間の電圧が目標電圧となるように、昇圧コンバータ3のリアクトルに流れる電流の目標電流値を算出し、検出されたリアクトルの電流値をもとに、リアクトルに流れる電流が目標電流値となるように昇圧コンバータ3のスイッチング素子に対するゲート信号を生成する。
The
図4は、インバータ制御部31の構成を示す。インバータ制御部31は、アナログ/デジタルコンバータ40(以下、「ADC40」とも呼ぶ)、レゾルバ/デジタルコンバータ41(以下、「RDC41」とも呼ぶ)、リファレンス信号発生部42、モータ制御部43、処理部44およびADC制御部47を有する。実施例のインバータ制御部31は、RDC41の異常を検出する機能を有するレゾルバ/デジタルコンバータ異常検出装置として動作する。リファレンス信号発生部42は、所定の周期波形を有するリファレンス信号(REF信号)を発生し、励磁コイル23に供給する。これにより出力コイル24および出力コイル25は、モータ10の回転角θに応じたsin信号およびcos信号をそれぞれ出力する。RDC41は、レゾルバ信号(sin信号およびcos信号)から、ロータ22の回転角、すなわちモータ10の回転角θを求めて、モータ制御部43に出力する。
FIG. 4 shows the configuration of the
ADC40はADC制御部47により起動制御されて、電流センサ11から供給されるモータ電流信号(Iv信号)、電流センサ12から供給されるモータ電流信号(Iw信号)、出力コイル24から供給されるsin信号、出力コイル25から供給されるcos信号を、デジタル信号に変換する。
The
ADC40は、アナログIv信号を、デジタルIV信号値に変換し、またアナログIw信号を、デジタルIW信号値に変換して、モータ制御部43に出力する。ADC制御部47は、モータ制御部43から、キャリア信号の半周期の情報を取得し、モータ電流信号(Iv信号、Iw信号)の取得タイミングを制御する。
The
図5は、キャリア信号波形の一例を示す。キャリア信号は、山と谷を頂点とする三角波であり、半周期の単位で変更可能とされている。ADC制御部47は、キャリア信号の山と谷の頂点のタイミング、つまり時間T0,T1,T2,T3,T4,T5,T6のタイミングで、ADC40を起動し、モータ電流信号のアナログデジタル変換処理を実行する。
FIG. 5 shows an example of a carrier signal waveform. The carrier signal is a triangular wave having peaks and valleys as apexes, and can be changed in units of a half cycle. The
これによりモータ制御部43は、キャリア信号の半周期ごとに取得されたIV信号値、IW信号値および回転角θをもとに、目標となるモータトルクを発生させるためのキャリア信号を生成し、ゲート信号をインバータ2に供給する。
Thereby, the
ADC40は、アナログsin信号を、デジタルSIN信号値に変換し、またアナログcos信号を、デジタルCOS信号値に変換して、処理部44に出力する。処理部44は、モータ角度導出部45および異常検出部46を有し、RDC41が正常であるか異常であるかを判定する機能をもつ。
The
モータ角度導出部45は、REF信号のピーク付近のタイミングで取得したSIN信号値およびCOS信号値をもとに、モータ10の回転角を推定する。ここでは、RDC41により求められる回転角θと区別するために、モータ角度導出部45が推定する回転角をφと表現する。モータ角度導出部45は、sinθ、cosθおよび回転角φとを対応付けた対応テーブルを保持しており、ADC40から出力されたSIN信号値およびCOS信号値から、この対応テーブルを参照することで、回転角φを求める。異常検出部46は、RDC41で求められた回転角θと、モータ角度導出部45で求められた回転角φとを比較し、RDC41の異常検出処理を実行する。たとえば回転角θと回転角φの差の絶対値が、所定の異常検出しきい値を超えていれば、異常検出部46は、RDC41に異常が発生していることを検出し、所定の異常検出しきい値以下であれば、RDC41が正常に動作しており、回転角θが正確であることを判定する。たとえば異常検出部46により異常が検出された場合には、モータ制御部43が、モータ10の駆動制御を停止するなどの措置をとってよい。
The motor angle deriving unit 45 estimates the rotation angle of the
上記したようにモータ角度導出部45は、REF信号のピーク付近のタイミングで取得したSIN信号値およびCOS信号値をもとに、モータ10の回転角φを推定する。REF信号の周期と、キャリア信号の周期とは、それぞれ独立して設定されるため、たとえばREF信号のピークタイミングを検出し、検出したピークタイミングでADC制御部47がADC40を起動して、レゾルバ信号(sin信号、cos信号)のアナログデジタル変換処理を行おうとすると、モータ電流信号のアナログデジタル変換処理と競合する可能性がある。アナログデジタル変換処理のタイミングが競合した場合、モータ電流信号またはレゾルバ信号の少なくとも一方が正確に取得されず、モータ制御部43または処理部44は、正確でない値にもとづいた処理を行うことになる。たとえばモータ電流信号のアナログデジタル変換処理が優先的に実行されるような設定になっていると、レゾルバ信号のアナログデジタル変換処理は実行されない、または途中で強制終了されることになり、回転角φを正確に求めることが困難となる。
As described above, the motor angle deriving unit 45 estimates the rotation angle φ of the
そこで実施例のRDC異常検出装置においては、ADC制御部47が、REF信号のピークタイミングを検出して、その検出したピークタイミングでADC40を起動することは行わない。ADC制御部47は、モータ電流値を取得するべきタイミングでADC40を起動し、このときADC40は、モータ電流信号をデジタル信号に変換するとともに、そのタイミングの後または前に、レゾルバ20から出力されたsin信号およびcos信号をデジタル信号に変換する。たとえばADC制御部47は、Iv信号、Iw信号、sin信号、cos信号の順にADC40への入力チャネルを切り替えて、それぞれの信号を順次アナログ/デジタル変換する。なおADC制御部47は、sin信号、cos信号、Iv信号、Iw信号の順にADC40への入力チャネルを切り替えてもよい。ADC制御部47は、ADC40で4つのアナログ信号の変換処理が終了すると、ADC40の起動を終了し、次にモータ電流値を取得するべきタイミングでADC40を起動する。
Therefore, in the RDC abnormality detection device of the embodiment, the
これにより、モータ電流信号とレゾルバ信号の取得タイミングが重複することなく、ADC40がモータ電流信号とレゾルバ信号とをデジタル信号値に変換できる。なお実施例において、モータ電流値を取得するべきタイミングは、図5に関して説明したように、キャリア信号の山または谷のタイミングであるが、それ以外のタイミングであってもよい。 Thereby, ADC40 can convert a motor current signal and a resolver signal into a digital signal value, without the acquisition timing of a motor current signal and a resolver signal overlapping. In the embodiment, the timing at which the motor current value should be acquired is the peak or valley timing of the carrier signal as described with reference to FIG. 5, but may be other timing.
実施例においてSIN信号値およびCOS信号値は、REF信号のピークタイミングであるか否かに関係なく取得される。モータ角度導出部45が回転角φを推定するためには、REF信号のピークタイミング付近で取得したSIN信号値およびCOS信号値を使用する必要があるため、モータ角度導出部45は、SIN信号値およびCOS信号値がREF信号のピークタイミング付近で取得したものであるか否かを判定する。 In the embodiment, the SIN signal value and the COS signal value are acquired regardless of whether or not the peak timing of the REF signal. In order for the motor angle deriving unit 45 to estimate the rotation angle φ, it is necessary to use the SIN signal value and the COS signal value acquired near the peak timing of the REF signal. It is then determined whether the COS signal value is obtained near the peak timing of the REF signal.
この判定は、以下の式1により行われる。
下限値 ≦ (SIN2θ+COS2θ) ≦ 上限値・・(式1)
たとえば所定の下限値は0.8、所定の上限値は1.2に設定されてよい。SIN信号値およびCOS信号値が、式1を満たす場合には、SIN信号値およびCOS信号値が、REF信号のピークタイミング付近で取得した値であることが分かる。
This determination is performed by the
Lower limit value ≦ (SIN 2 θ + COS 2 θ) ≦ Upper limit value (Equation 1)
For example, the predetermined lower limit value may be set to 0.8, and the predetermined upper limit value may be set to 1.2. When the SIN signal value and the COS signal value satisfy
異常検出部46は、SIN信号値の2乗値とCOS信号の2乗値の和が、所定の下限値以上であって、所定の上限値以下である場合に、回転角θと回転角φとを比較して、RDC41の異常検出処理を実行する。なおモータ角度導出部45は、SIN信号値とCOS信号値の2乗和の算出結果によらず、SIN信号値とCOS信号値とを受け取ると、所定の対応テーブルを参照して回転角φを求めてよく、またSIN信号値とCOS信号との2乗和が式1を満たす場合に、回転角φを求めてもよい。
The
以上のように、実施例のRDC異常検出装置によると、1つのADC40が、モータ電流信号とレゾルバ信号とを好適にデジタル信号に変換できる。また、取得したSIN信号値およびCOS信号値がREF信号のピークタイミング付近で取得されたものであるか否かを式1によって判定することで、特許文献1に記載されるREF信号のピークを検出するためのコンパレータなどの構成を必要とせず、簡易な構成でRDC41の異常検出処理を実現できる。
As described above, according to the RDC abnormality detection device of the embodiment, one
図6は、実施例のRDC異常検出処理のフローチャートを示す。ADC制御部47が、ADC40を、モータ電流値を取得するべきタイミングで起動すると、ADC40は、モータ電流信号をデジタル信号に変換し、続いてレゾルバ信号(sin信号、cos信号)をデジタル信号に変換する(S10)。なおADC40は、レゾルバ信号をデジタル信号に変換し、その後、モータ電流信号をデジタル信号に変換してもよい。
FIG. 6 is a flowchart of the RDC abnormality detection process according to the embodiment. When the
モータ角度導出部45は、デジタル信号に変換されたSIN信号値およびCOS信号値の2乗和を算出し、2乗和が所定の下限値以上であって、所定の上限値以下であるか否かを判定する(S12)。SIN信号値およびCOS信号値の2乗和が下限値未満、または上限値を超えている場合(S12のN)、取得したSIN信号値およびCOS信号値は、REF信号のピークタイミング付近で取得されたものではないため、RDC41の異常検出処理を中止する。一方で、SIN信号値およびCOS信号値の2乗和が、下限値以上、上限値以下である場合には(S12のY)、モータ角度導出部45が、SIN信号値およびCOS信号値をもとに、所定の対応テーブルを参照して、回転角φを導出する(S14)。異常検出部46は、RDC41により求められた回転角θと、モータ角度導出部45により求められた回転角φとを比較して、RDC41の異常検出処理を実行する(S16)。
The motor angle deriving unit 45 calculates the sum of squares of the SIN signal value and the COS signal value converted into a digital signal, and determines whether or not the sum of squares is a predetermined lower limit value or more and a predetermined upper limit value or less. Is determined (S12). When the sum of squares of the SIN signal value and the COS signal value is less than the lower limit value or exceeds the upper limit value (N in S12), the acquired SIN signal value and COS signal value are acquired near the peak timing of the REF signal. Therefore, the abnormality detection process of the
図7は、REF信号、sin信号、cos信号、キャリア信号の関係の一例を示す。上記したようにADC制御部47は、キャリア信号の山または谷のタイミングで、ADC40を起動する。ここでは、時間T10,T11,T12,T13,T14,T15,T16,T17のタイミングで、ADC40が起動され、モータ電流信号およびレゾルバ信号のアナログデジタル変換処理が実行される。
FIG. 7 shows an example of the relationship between the REF signal, sin signal, cos signal, and carrier signal. As described above, the
図示されるように、キャリア信号は、半周期を単位として周期を変更されており、モータ制御部43により設定された周期の情報はADC制御部47に提供されて、ADC40の起動制御に用いられる。この例では、時間T11,T15,T17のタイミングで取得したSIN信号値およびCOS信号値が、式1の条件を満たす。したがってモータ角度導出部45は、時間T11,T15,T17のタイミングで取得したSIN信号値およびCOS信号値をもとに回転角φを導出し、異常検出部46が、RDC41の異常検出処理を実行する。
As shown in the figure, the period of the carrier signal is changed in units of a half period, and information on the period set by the
実施例においては、モータ電流値の取得タイミングで、モータ電流信号と、レゾルバ信号をアナログデジタル変換し、レゾルバ信号がREF信号のピークタイミング付近で取得されていた場合に、処理部44が、RDC41の異常検出処理を実行している。図7に関連して説明した例では、時間T11,T15,T17のタイミングでRDC41の異常検出処理を実行しているものの、REF信号の複数のピークタイミングで、RDC41の異常検出処理を実行できていない。
In the embodiment, when the motor current value and the resolver signal are analog-to-digital converted at the acquisition timing of the motor current value, and the resolver signal is acquired near the peak timing of the REF signal, the
そこで以下の変形例では、REF信号のピークタイミングを検出し、その検出したタイミングが、モータ電流値を取得するべきタイミングと競合しなければ、ADC制御部47がADC40を起動して、レゾルバ信号をデジタル信号に変換させるように制御する。変形例では、ピークタイミングを検出するためにREF信号ピークタイマを使用し、REF信号ピークタイマは、所定周期でカウント値をインクリメントし、カウント値がREF信号の周期Trefに達するとカウント値がリセットされて、再度、カウント値をインクリメントするように動作する。ADC制御部47は、リファレンス信号発生部42からREF信号の周期Trefを提供されてREF信号ピークタイマを動作させ、REF信号のピークタイミングがモータ電流値を取得するべきタイミングと競合しなければ、ADC40を起動して、レゾルバ信号(sin信号、cos信号)をデジタル信号に変換する。
Therefore, in the following modification, the peak timing of the REF signal is detected, and if the detected timing does not conflict with the timing at which the motor current value is to be acquired, the
図8は、REF信号とキャリア信号の関係の一例を示す。REF信号は、周期Trefの正弦波形をもつ。モータ制御部43は、走行制御ECU6からモータトルク指令を受けて、モータ電流値(IV信号値、IW信号値)および回転角θをもとに、キャリア信号の最適な半周期Tf_kを演算し、演算した半周期の情報(Tf_k)を、ADC制御部47に供給する。図8において、Tr_i(<Tref)は、REF信号ピークタイマで取得された時間を示し、τは、モータ制御部43による制御処理およびADC制御部47による制御処理にかかる時間を示す。ADC制御部47による制御処理はADC起動タイミングの設定処理を含み、この設定処理は、REF信号のピークタイミングでレゾルバ信号を取得するためにADC40を起動可能か否かを判定し、起動可能な場合には、起動時刻を設定する処理を含む。
FIG. 8 shows an example of the relationship between the REF signal and the carrier signal. The REF signal has a sinusoidal waveform with a period Tref. The
時間T20において、ADC制御部47はADC40を起動し、モータ電流信号(Iv信号、Iw信号)をデジタル信号(IV信号値、IW信号値)に変換させる。なお実施例では、この前後のタイミングで、ADC40が、レゾルバ信号(sin信号、cos信号)をデジタル信号に変換したが、この変形例では、レゾルバ信号をデジタル信号に変換しなくてもよい。
At time T20, the
ADC制御部47は、ADC起動タイミングの設定処理において、時間T20の時間τ後のREF信号ピークタイマ値(Tr_1)を取得し、次のREF信号のピークタイミングまでの時間を(Tref−Tr_1)として算出する。なおTr_1は、時間T20のときのREF信号ピークタイマ値に、時間τを加算することで求められる。またADC制御部47は、モータ制御部43からキャリア信号の半周期(Tf_1)を取得して、時間T20の時間τ後の時点から、次にモータ電流値取得のためにADC40を起動するタイミング、つまりキャリア信号が谷となる時間T22までの時間を(Tf_1−τ)として算出する。
The
ここでADC制御部47は、
Tref−Tr_1 < Tf_1−τ
が成立するか否かを判定する。この式は、左辺が次のREF信号のピークタイミングまでの時間を表し、右辺がモータ電流値取得のためにADC40を起動するまでの時間を表しており、この式が成立する場合は、モータ電流値取得のためにADC40を起動する前に、REF信号のピークタイミングが到来することを意味する。したがって、このときは、レゾルバ信号を取得するためにADC40を起動しても競合が発生しないため、ADC制御部47は、時間T21で、ADC40を起動して、レゾルバ信号をデジタル信号に変換させる。このとき取得されるSIN信号値およびCOS信号値は、モータ角度導出部45によって回転角φの導出に利用される。
Here, the
Tref-Tr_1 <Tf_1-τ
Whether or not is satisfied is determined. In this equation, the left side represents the time until the peak timing of the next REF signal, and the right side represents the time until the
次に時間T22において、ADC制御部47はADC40を起動し、モータ電流信号をデジタル信号に変換させる。ADC制御部47は、時間T22の時間τ後のREF信号ピークタイマ値(Tr_2)を取得し、次のREF信号のピークタイミングまでの時間を(Tref−Tr_2)として算出する。またADC制御部47は、モータ制御部43からキャリア信号の半周期(Tf_2)を取得して、時間T22の時間τ後の時点から、次にモータ電流値取得のためにADC40を起動するタイミング、つまりキャリア信号が山となる時間T24までの時間を(Tf_2−τ)として算出する。
Next, at time T22, the
ここで、
Tref−Tr_2 < Tf_2−τ
が成立するため、ADC制御部47は、時間T23で、ADC40を起動して、レゾルバ信号をデジタル信号に変換させる。このとき取得されるSIN信号値およびCOS信号値は、モータ角度導出部45によって回転角φの導出に利用される。
here,
Tref-Tr_2 <Tf_2-τ
Therefore, the
次に、時間T24において、ADC制御部47はADC40を起動し、モータ電流信号をデジタル信号に変換させる。ADC制御部47は、時間T24の時間τ後のREF信号ピークタイマ値(Tr_3)を取得し、次のREF信号のピークタイミングまでの時間を(Tref−Tr_3)として算出する。またADC制御部47は、モータ制御部43からキャリア信号の半周期(Tf_3)を取得して、時間T24の時間τ後の時点から、次にモータ電流値取得のためにADC40を起動するタイミング、つまりキャリア信号が谷となる時間T25までの時間を(Tf_3−τ)として算出する。
Next, at time T24, the
ここで、
Tref−Tr_3 < Tf_3−τ
の不等式は成立せず、Tref−Tr_3 > Tf_3−τ の大小関係が検出される。この場合、ADC制御部47は、時間T26でADC40を起動すると、競合が発生することで、モータ電流信号ないしはレゾルバ信号を正確に取得できない可能性があることを判断する。そのためADC制御部47は、レゾルバ信号を取得するためにADC40を時間T26で起動することはせず、一方で時間T25で起動するADC40に、モータ電流信号だけでなく、レゾルバ信号も取得するように、ADC40を制御する。つまりADC40は、時間T25で起動されて、モータ電流信号だけでなく、レゾルバ信号もデジタル信号に変換する。このようにして取得されたSIN信号値およびCOS信号値は、図6に関して説明したように、式1により、それらの2乗和が所定の下限値および上限値で定まる範囲内に入っているか否かを判定される。2乗和が下限値以上であって、上限値以下である場合に、モータ角度導出部45が、対応テーブルを参照して回転角φを求め、異常検出部46が、回転角θと回転角φとを比較して、RDC41の異常検出処理を実行する。
here,
Tref-Tr_3 <Tf_3-τ
This inequality is not established, and the magnitude relationship of Tref−Tr — 3> Tf — 3−τ is detected. In this case, when the
ADC制御部47は、時間T25で起動するADC40を、レゾルバ信号を取得するように制御するとともに、モータ角度導出部45に、2乗和の判定処理を行うべきことを指示してもよい。この指示を受けてモータ角度導出部45は、時間T25で取得されたSIN信号値およびCOS信号値を用いた異常検出処理を実行可能であるか否かを判定できる。一方、モータ角度導出部45は、REF信号のピークタイミング(T21,T23)で取得されたSIN信号値およびCOS信号値については、それらの2乗和の判定処理を行わずに、対応テーブルを参照して回転角φを求めるのに使用してよい。
The
変形例では、次のREF信号のピークタイミングまでの時間と、次にモータ電流値取得のためにADC40を起動するタイミングまでの時間との大小関係を比較することで、レゾルバ信号を取得するためにADC40を起動可能か否かを判定することを説明した。なお、キャリア信号の半周期が、REF信号の周期Trefの2倍よりも大きい場合には、次にモータ電流値取得のためにADC40を起動するタイミングまでの時間と、そのADC40を起動するタイミングまでに到来する複数のREF信号のピークタイミングまでの時間と比較して、ADC制御部47は、レゾルバ信号を取得するためにADC40を起動可能か否かを判定してよい。
In the modified example, in order to acquire the resolver signal by comparing the magnitude relationship between the time until the peak timing of the next REF signal and the time until the timing of starting the
ADC40を起動可能か否かを判定するために、次のREF信号のピークタイミングまでの時間と、次にモータ電流値取得のためにADC40を起動するタイミングまでの時間との大小関係を比較したが、別の判定基準を採用してもよい。
In order to determine whether or not the
以上、実施例および変形例をもとに本発明を説明した。実施例はあくまでも例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 In the above, this invention was demonstrated based on the Example and the modification. The embodiments are merely examples, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are within the scope of the present invention.
1・・・モータ制御システム、2・・・インバータ、3・・・昇圧コンバータ、4・・・電源、5・・・フィルタコンデンサ、6・・・走行制御ECU、10・・・モータ、11,12・・・電流センサ、20・・・レゾルバ、21・・・ステータ、22・・・ロータ、23・・・励磁コイル、24,25・・・出力コイル、30・・・モータECU、31・・・インバータ制御部、32・・・昇圧制御部、40・・・ADC、41・・・RDC、42・・・リファレンス信号発生部、43・・・モータ制御部、44・・・処理部、45・・・モータ角度導出部、46・・・異常検出部、47・・・ADC制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
モータの回転角に応じて前記リファレンス信号を振幅変調したsin信号およびcos信号を出力するレゾルバと、
前記レゾルバから出力されたsin信号およびcos信号から、前記モータの回転角θを求めるレゾルバ/デジタルコンバータと、
前記モータに流れるモータ電流信号、前記レゾルバから出力されたsin信号およびcos信号を、デジタル信号に変換するアナログ/デジタルコンバータと、
デジタル信号に変換されたSIN信号値およびCOS信号値にもとづいて、前記モータの回転角φを求めるモータ角度導出部と、
前記レゾルバ/デジタルコンバータにより求められた回転角θと、前記モータ角度導出部により求められた回転角φとを比較して、前記レゾルバ/デジタルコンバータの異常検出処理を実行する異常検出部と、を備えたレゾルバ/デジタルコンバータの異常検出装置であって、
前記アナログ/デジタルコンバータは、モータ電流値を取得するべきタイミングで前記モータ電流信号をデジタル信号に変換するとともに、そのタイミングの後または前に、前記レゾルバから出力されたsin信号およびcos信号をデジタル信号に変換し、
前記異常検出部は、SIN信号値の2乗値とCOS信号値の2乗値の和が、所定の下限値以上であって、所定の上限値以下である場合に、前記回転角θと前記回転角φとを比較して、前記レゾルバ/デジタルコンバータの異常検出処理を実行する、
ことを特徴とするレゾルバ/デジタルコンバータの異常検出装置。 A reference signal generator for generating a reference signal having a predetermined periodic waveform;
A resolver that outputs a sin signal and a cosine signal obtained by amplitude-modulating the reference signal according to a rotation angle of the motor;
A resolver / digital converter for obtaining a rotation angle θ of the motor from a sin signal and a cos signal output from the resolver;
An analog / digital converter that converts a motor current signal flowing through the motor, a sin signal and a cos signal output from the resolver into a digital signal;
A motor angle deriving unit for obtaining a rotation angle φ of the motor based on the SIN signal value and the COS signal value converted into a digital signal;
An abnormality detection unit that compares the rotation angle θ obtained by the resolver / digital converter with the rotation angle φ obtained by the motor angle deriving unit, and executes an abnormality detection process of the resolver / digital converter, An anomaly detection device for a resolver / digital converter,
The analog / digital converter converts the motor current signal into a digital signal at a timing at which a motor current value is to be obtained, and also outputs a sin signal and a cos signal output from the resolver as a digital signal after or before that timing. Converted to
When the sum of the square value of the SIN signal value and the square value of the COS signal value is greater than or equal to a predetermined lower limit value and less than or equal to a predetermined upper limit value, the abnormality detection unit Comparing with the rotation angle φ, the abnormality detection processing of the resolver / digital converter is executed.
An anomaly detection device for a resolver / digital converter.
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WO2021174772A1 (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-10 | 比亚迪股份有限公司 | Motor parameter diagnosis device and system |
CN113541538A (en) * | 2021-07-26 | 2021-10-22 | 珠海格力电器股份有限公司 | Servo driver and servo driving system |
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