JP2020114057A - Abnormality diagnosis device for motor rotation angle sensor, and motor control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの回転角を検出する回転角センサの異常を診断する異常診断装置並びにこれを備えるモータ制御装置に関する。 The present invention relates to an abnormality diagnosis device that diagnoses an abnormality of a rotation angle sensor that detects a rotation angle of a motor, and a motor control device including the abnormality diagnosis device.
電動化車両における主機モータでは、モータの回転角を検出するためにレゾルバなどのセンサが設けられている。 A main motor in an electric vehicle is provided with a sensor such as a resolver for detecting a rotation angle of the motor.
レゾルバを使用したモータの回転角検出システムでは、レゾルバの故障を早期に検知することが要求される。レゾルバの故障としては、レゾルバ出力巻線である正弦・余弦巻線の断線故障の比率が高い。一般に、レゾルバの正弦・余弦巻線の断線故障は、正弦・余弦信号の二乗和平方根の計算結果から検知したり、レゾルバとは別に、回転角を推定する手段を設け、両者を比較することにより検知したりする(例えば、特許文献1参照)。 In a motor rotation angle detection system using a resolver, it is required to detect a resolver failure at an early stage. As the resolver failure, there is a high rate of disconnection failure of the sine/cosine winding, which is the resolver output winding. In general, a disconnection failure of the sine/cosine winding of a resolver is detected from the calculation result of the square root sum of squares of the sine/cosine signal, or a means for estimating the rotation angle is provided separately from the resolver, and the two are compared. It is detected (for example, see Patent Document 1).
レゾルバの正弦・余弦巻線の断線故障検知に対しては、レゾルバの製造ばらつきやモータの運転状態に依らず確実に検知できることや、誤検知しないことが要求される。 Regarding the detection of disconnection failure of the sine/cosine winding of the resolver, it is required to be able to detect reliably regardless of manufacturing variations of the resolver and the operating state of the motor, and to prevent false detection.
これに対し、前述の特許文献1に記載の従来技術では、ヒルベルト変換器を使用して、正弦・余弦巻線から出力される正弦・余弦信号の位相を90度遅らせた(あるいは進ませた)信号から回転角を推定して、レゾルバの異常を検知する。このため、断線故障の検知に時間を要する。また、あらゆるモータの回転数において、ヒルベルト変換により、正確に振幅を保存したまま位相を90度ずらすことは難しい。このため、レゾルバの製造ばらつきやモータの運転状態によって、故障検知の精度が低下したり、誤検知が発生したりする。
On the other hand, in the prior art described in
そこで、本発明は、レゾルバなどのモータ回転角センサの故障検出の精度や信頼性を向上できる回転角センサの異常診断装置並びにこれを備えるモータ制御装置を提供する。 Therefore, the present invention provides an abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor that can improve the accuracy and reliability of failure detection of a motor rotation angle sensor such as a resolver, and a motor control device including the abnormality diagnosis device.
上記課題を解決するために、本発明による回転角センサの異常診断装置は、モータに設けられる回転角センサから出力される2相信号から抽出される第1の正弦信号または第1の余弦信号に基づいて回転角センサの異常の有無を判定するものであって、第1の正弦信号と第1の余弦信号の内の少なくとも一方の信号に基づいて、第1の電気角を演算する第1の電気角演算部と、第1の正弦信号から演算される第2の余弦信号と、第1の余弦信号から演算される第2の正弦信号の内の少なくとも一方の信号に基づいて、第2の電気角を演算する第2の電気角演算部と、第1の電気角および第2の電気角に基づいて、回転角センサの異常の有無を判定する異常判定部と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problems, an abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor according to the present invention uses a first sine signal or a first cosine signal extracted from a two-phase signal output from a rotation angle sensor provided in a motor. Based on at least one of the first sine signal and the first cosine signal, the first electrical angle is calculated based on whether the rotation angle sensor is abnormal or not. Based on at least one of the electrical angle calculator, the second cosine signal calculated from the first sine signal, and the second sine signal calculated from the first cosine signal, the second A second electrical angle calculation unit that calculates an electrical angle and an abnormality determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the rotation angle sensor based on the first electrical angle and the second electrical angle are provided.
また、上記課題を解決するために、本発明によるモータ制御装置は、モータと、モータに設けられる回転角センサと、モータに電力を与えるインバータと、回転角センサから出力される2相信号に基づいて、インバータを制御する制御部と、を備えるものであって、回転角センサから出力される2相信号から抽出される第1の正弦信号または第1の余弦信号に基づいて回転角センサの異常の有無を判定する異常診断装置を備え、異常診断装置は上記本発明による回転角センサの異常診断装置である。 In order to solve the above problems, a motor control device according to the present invention is based on a motor, a rotation angle sensor provided in the motor, an inverter for supplying electric power to the motor, and a two-phase signal output from the rotation angle sensor. And a control unit for controlling the inverter, the abnormality of the rotation angle sensor based on the first sine signal or the first cosine signal extracted from the two-phase signal output from the rotation angle sensor. The abnormality diagnosis device is provided with an abnormality diagnosis device for determining the presence or absence of the rotation angle sensor.
本発明によれば、モータの回転角センサの故障検出の精度や信頼性を向上できる。 According to the present invention, the accuracy and reliability of failure detection of the rotation angle sensor of the motor can be improved.
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals indicate the same constituent elements or constituent elements having similar functions.
図1は、本発明の一実施形態であるモータ制御装置の構成を示す。 FIG. 1 shows the configuration of a motor control device according to an embodiment of the present invention.
モータ制御装置500は、モータ300とモータ駆動装置100と異常検知部400を有している。
The
モータ駆動装置100は、電流検出部120、電流制御部110、インバータ130、回転位置検出部150、励磁部160を有している。
The
バッテリ200は、モータ駆動装置100の直流電圧源である。バッテリ200に蓄電される直流電力は、モータ駆動装置100のインバータ130によって、可変電圧・可変周波数の3相交流電力に変換される。インバータ130は、この3相交流電力をモータ300に供給する。
The
モータ300は、3相交流電力の供給により回転駆動される同期モータである。なお、モータ300として、例えば、永久磁石同期モータが適用される。
The
モータ300には、モータ300の誘起電圧の位相に合わせて3相交流電圧の位相を制御するために、回転角センサとしてレゾルバ320が取り付けられている。レゾルバ320は、励磁部160からの励磁信号(sinωt)を受けて、互いに位相が90°ずれた2相の信号(sinθsinωt、cosθsinωt)を出力する(θ:モータの回転角)。なお、図中において各信号を示す数式では、信号の振幅は省略している。
A
レゾルバ320は、鉄心と巻線とから構成されるので、耐使用環境性に優れているが、回転角センサとしては、GMRセンサや、ホール素子を用いたセンサを適用してもよい。
Since the
モータ駆動装置100は、モータ300の出力を制御するための電流制御機能を有しているが、本実施形態では、次のように、いわゆるベクトル制御が適用される。
The
電流検出部120は、電流センサ(例えば、CT(Current Transformer))によって検出される3相のモータ電流値(Iu,Iv,Iw)を、後述する回転位置検出部150によって検出されるモータの回転角度θに応じてdq変換して、dq軸電流検出値(Id,Iq)を出力する。電流制御部110は、dq軸電流検出値(Id,Iq)と、上位制御装置(図示せず)にて作成されるdq軸電流指令値(Id*,Iq*)とが一致するように、dq軸電圧指令(Vd*,Vq*)を作成して出力する。
The
インバータ130においては、dq軸電圧指令(Vd*,Vq*)を回転角度θに応じて3相のモータ電圧指令(Vu*,Vv*,Vw*)に変換し、3相のモータ電圧指令を変調波とするパルス幅変調(PWM)により作成されるドライブ信号が作成される。このドライブ信号によって、インバータ130における主回路を構成する半導体スイッチ素子をオン/オフ制御することにより、インバータ130は、モータ電圧指令に応じて3相の電圧(Vu,Vv,Vw)を出力する。
In the
レゾルバ320の二つの出力信号(sinθsinωt,cosθsinωt)に応じて回転位置検出部150に入力される信号S1およびC1は、振幅をそれぞれCおよびSとすると、本実施形態においては、通常状態ではC=S(=A)であるため、S1=Ssinθ=Asinθ、C1=Ccosθ=Acosθである。回転位置検出部150は、S1およびC1に基づいて、モータの回転角θを算出する。なお、回転位置検出部150は、公知の手段、例えば、PLL(Phase Locked Loop)を用いる手段、三角関数(sin,cos,tan)の数値データを用いる手段、アークタンジェント(tan-1)を算出する手段などを用いて、モータの回転角θを算出する。
Assuming that the amplitudes of the signals S1 and C1 input to the
なお、信号S1,C1は、励磁信号(sinωt)における電気角にしてπ/2の奇数倍のタイミング(π/2,3π/2,5π/2,・・・)で、レゾルバ320の2相の出力信号をサンプリングすることにより抽出される。信号S1,C1の抽出には、例えば、サンプル・ホールド回路が適用できる。
The signals S1 and C1 are two phases of the
異常検知部400は、レゾルバ320の出力信号から抽出される2つの信号S1,C1を受信し、これらの信号に基づいてレゾルバ320における異常の有無を検知する。異常検知部400は、異常を検知すると、上位制御装置(図示せず)にレゾルバ320の異常を通知する異常判定信号J1を出力する。上位制御装置は、異常検知部400から異常判定信号J1を受けると、モータ駆動装置100に対して異常停止指令信号を送信する。モータ駆動装置100は、異常停止指令信号を受けると、インバータ130の駆動を停止したり、バッテリ200とインバータ130の電気的接続を遮断したりすることにより、モータ300を停止させる。
The
図2は、図1における異常検知部400の構成を示す。
FIG. 2 shows the configuration of the
図2に示すように、異常検知部400は、第1の電気角演算部410と、第2の電気角演算部420と、異常判定部430とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
第1の電気角演算部410は、レゾルバ320の出力信号から抽出された信号S1およびC1に基づいて、第1の電気角TH1を演算する。
The first electrical
第2の電気角演算部420は、信号S1を時間微分した信号(C2)と、信号C1に「−1」を乗じて正負を反転してから時間微分した信号(S2)を入力し、入力した信号S2およびC2に基づいて第2の電気角TH2を演算する。
The second electrical
異常判定部430は、第1の電気角TH1と、第2の電気角TH2とを入力信号とし、これらの信号に基づいてレゾルバ320の異常の有無を判定し、判定結果である異常判定信号J1を出力する。
The
本実施形態において、第1の電気角演算部410は、アークタンジェント(tan-1)演算部である。すなわち、第1の電気角演算部410は、信号S1(=Asinθ(正常時))およびC1(=Acosθ(正常時))に基づいて、アークタンジェント演算によって回転角θを演算して、演算したθを第1の電気角TH1として出力する。例えば、第1の電気角演算部410は、S1/C1(=tanθ(正常時))を演算し、演算したS1/C1に基づいて、予め設定されるアークタンジェントの演算式や、θとtanθの関係を示す表データなどを用いて、θ(=tan-1(S1/C1))を演算する。
In the present embodiment, the first electrical
本実施形態において、第2の電気角演算部420は、アークタンジェント(tan-1)演算部である。すなわち、第2の電気角演算部420は、信号S2(=d(-C1)/dt=d(-Acosθ)/dt=A(dθ/dt)・sinθ=Aωmsinθ(正常時)(ωmはモータの角速度)およびC2(=d(S1)/dt=d(Asinθ)/dt=A(dθ/dt)・cosθ=Aωmcosθ(正常時))に基づいて、アークタンジェント演算によって回転角θを演算して、演算したθを第2の電気角TH2として出力する。例えば、第1の電気角演算部410は、S2/C2(=tanθ)を演算し、演算したS2/C2に基づいて、予め設定されるアークタンジェントの演算式や、θとtanθの関係を示す表データなどを用いて、θ(=tan-1(S2/C2))を演算する。
In the present embodiment, the second electrical
レゾルバ320が正常に動作している場合、信号S1の振幅(S)と信号C1の振幅(C)は等しく(S=C=A(正常時))、第1の電気角TH1と第2の電気角TH2は一致する。また、レゾルバ320が異常に動作している場合、信号S1の振幅(S)と信号C1の振幅(C)は異なるため(後述の図3参照)、第1の電気角TH1と第2の電気角TH2は異なる。そこで、異常判定部430は、第1の電気角TH1と第2の電気角TH2は一致するか否かを判定することによって、レゾルバ320の異常の有無を判定する。
When the
すなわち、異常判定部430は、第1の電気角TH1と第2の電気角TH2が一致する場合、レゾルバ320は正常であると判定し、正常を示す異常判定信号J1を出力する。また、異常判定部430は、第1の電気角TH1と第2の電気角TH2が一致せず異なる場合、レゾルバ320は異常であると判定し、異常を示す異常判定信号J1を出力する。
That is, when the first electrical angle TH1 and the second electrical angle TH2 match, the
ここで、レゾルバ320に異常が発生する場合における、異常検知部400における各信号(S1,C1,S2,C2,TH1,TH2)の状態について説明する。
Here, the state of each signal (S1, C1, S2, C2, TH1, TH2) in the
図3は、異常検知部400における各信号(S1,C1,S2,C2,TH1,TH2)の波形例を示す。なお、図3中の時刻T1において、レゾルバ320のsin巻線(正常時に信号sinθsinωt(振幅省略)を出力する巻線)に断線故障が発生している。
FIG. 3 shows a waveform example of each signal (S1, C1, S2, C2, TH1, TH2) in the
図3に示すように、時刻T1までは、レゾルバ320は正常に動作しているので、S1はAsinθ、C1はAcosθである。この場合、C1の時間微分であるS2はAωmsinθとなり、S1の時間微分であるC2はAωmcosθとなる。このとき、第1の電気角TH1、第2の電気角TH2はともにtan-1(sinθ/cosθ)となり、図3中の「角度TH」が示すように、TH1とTH2は一致している。
As shown in FIG. 3, until time T1, the
断線故障が発生した時刻T1以降、S1は、例えばBsinθ+Cのように、正常時とは振幅が異なるとともに、オフセットを有する。なお、C1は、正常時と同様にAcosθである。したがって、TH1=tan-1(S1/C1)=tan-1{(Bsinθ+C)/(Acosθ)}となる。また、C1の時間微分であるS2はAωmsinθとなり、S1の時間微分であるC2はBωmcosθとなる。したがって、TH2=tan-1(S2/C2)=tan-1{(Asinθ/(Bcosθ)}となり、TH2はTH1とは一致しない。この場合、図3中の「角度TH」が示すように、TH1とTH2は一致せず、異なる波形を描く。 After the time T1 when the disconnection failure occurs, S1 has an amplitude different from the normal time and has an offset like Bsinθ+C. Note that C1 is Acos θ as in the normal state. Therefore, TH1=tan −1 (S1/C1)=tan −1 {(Bsinθ+C)/(Acosθ)}. Further, S2, which is the time derivative of C1, is Aω m sin θ, and C2, which is the time derivative of S1, is Bω m cos θ. Therefore, TH2=tan −1 (S2/C2)=tan −1 {(Asin θ/(Bcos θ)}, and TH2 does not match TH1. In this case, as indicated by “angle TH” in FIG. TH1 and TH2 do not match and draw different waveforms.
図3に示すように、レゾルバ320が正常である場合、第1の電気角TH1と第2の電気角TH2は一致するが、断線故障が発生すると、即座に、TH1とTH2との間に不一致が生じる。したがって、異常判定部430は、TH1とTH2は一致するか否かに応じてレゾルバ320の異常の有無を判定することにより、レゾルバ320に異常が発生した場合には早期に異常を検知することができる。これにより、レゾルバ320に異常が発生した場合、早期にモータ制御装置500を停止させることができる。
As shown in FIG. 3, when the
また、S2/C2=(dC1/dt)/(dS1/dt)であるから、レゾルバの異常時に、C1およびS1の振幅やオフセットが、互いに異なれば、S1/C1とS2/C2は異なる。したがって、使用するレゾルバごとに、製造ばらつきによる出力信号の大きさにばらつきがあっても、同じレゾルバであれば、異常時に、S1/C1とS2/C2は異なる。これにより、本実施形態によれば、レゾルバの製造ばらつきがあっても、確実に異常を検知することができる。 Further, since S2/C2=(dC1/dt)/(dS1/dt), if the amplitude and offset of C1 and S1 are different from each other when the resolver is abnormal, S1/C1 and S2/C2 are different. Therefore, S1/C1 and S2/C2 will be different at the time of abnormality if the resolvers are the same even if the magnitude of the output signal varies depending on the resolver used. As a result, according to the present embodiment, it is possible to reliably detect an abnormality even if there is manufacturing variation of the resolver.
なお、レゾルバ320のcos巻線およびsin巻線の出力信号に応じた信号C1,S1においては、正常時であっても、回転角に依存して振幅が変化する場合がある。次に、このようなレゾルバ320に異常が発生する場合における、異常検知部400における各信号(S1,C1,S2,C2,TH1,TH2)の状態について説明する。
In the signals C1 and S1 corresponding to the output signals of the cos winding and the sin winding of the
図4は、異常検知部400における各信号(S1,C1,S2,C2,TH1,TH2)の波形例を示す。本波形例では、レゾルバの正常時において、回転角に応じてS1、C1の振幅が±10%の範囲内で変動する場合を示している。なお、図4中の時刻T1において、レゾルバ320のsin巻線(正常時に信号sinθsinωt(振幅省略)を出力する巻線)に断線故障が発生している。
FIG. 4 shows a waveform example of each signal (S1, C1, S2, C2, TH1, TH2) in the
図4に示すように、正常時において、信号S1の振幅が±10%の範囲内で変動する場合、S1を時間微分した信号C2も±10%の範囲内で変動する。信号C1およびS2についても同様である。このため、図4中の「角度TH」が示すように、正常時において、第1の電気角TH1と第2の電気角TH2は一致する。なお、断線故障時においては、図3の場合と同様に、第1の電気角TH1と第2の電気角TH2は一致せず、互いに異なる。したがって、正常時において、信号S1およびC1の振幅の大きさが時間的に変動する場合においても、本実施形態における異常検知部400によって、高精度かつ確実にレゾルバの異常の有無を検知することができる。
As shown in FIG. 4, when the amplitude of the signal S1 fluctuates within a range of ±10% under normal conditions, the signal C2 obtained by time-differentiating the signal S1 also fluctuates within a range of ±10%. The same applies to the signals C1 and S2. Therefore, as indicated by “angle TH” in FIG. 4, the first electrical angle TH1 and the second electrical angle TH2 are the same in a normal state. At the time of the wire breakage failure, as in the case of FIG. 3, the first electrical angle TH1 and the second electrical angle TH2 do not match and are different from each other. Therefore, even when the magnitude of the amplitude of the signals S1 and C1 changes with time in a normal state, the
次に、レゾルバの異常の有無を判定するとともに、誤検知を防止する手段を備えた異常判定部430の構成およびこの異常判定部430を含む異常検知部400の動作について説明する。
Next, a description will be given of the configuration of the
図5は、図2における異常判定部430の構成例を示す。
FIG. 5 shows a configuration example of the
異常判定部430は、絶対値算出部431と、閾値判定部432と、正常回数および異常回数カウント部433とを備える。
The
絶対値算出部431は、第1の電気角TH1と第2の電気角TH2の差分の絶対値を算出する。
The
閾値判定部432は、絶対値算出部431によって算出されるTH1とTH2の差分の絶対値が所定の閾値以上であるかを判定する。
The
正常回数および異常回数カウント部433は、閾値判定部432の判定結果に基づいて、レゾルバが正常であると検知された回数と、レゾルバが異常であると検知された回数とを計数(カウント)する。正常回数および異常回数カウント部433は、異常であると検知された回数が所定の閾値以上であると判定すると、レゾルバ320が異常であることを示す異常判定信号J1を出力する。
The normal number and abnormal
図6は、図5に示す異常判定部430を含む異常検知部400の動作を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the
ステップS1において、異常検知部400は、レゾルバ320の異常の有無を検知する動作を開始する。
In step S1, the
次に、ステップS2において、異常検知部400は、正弦信号(sinθと関係)である信号S1と余弦信号(cosθと関係)である信号C1を取得する。さらに、取得されたS1,C1に基づいて、異常検知部400における第1の電気角演算部410は、第1の電気角TH1を算出する。
Next, in step S2, the
次に、ステップS3において、異常検知部400は、C1に「−1」を乗じてから微分器によって「−C1」を時間微分することにより、正弦信号である信号S2を算出する。また、異常検知部400は、他の微分器によって、S1を時間微分することにより、余弦信号である信号C2を算出する。
Next, in step S3, the
次に、ステップS4において、ステップS3で算出されたS2,C2に基づいて、異常検知部400における第2の電気角演算部420は、第2の電気角TH2を算出する。
Next, in step S4, the second electrical
次に、ステップS5において、異常検知部400における異常判定部430が備える絶対値算出部431は、TH1とTH2との差分の絶対値(|TH1−TH2|)を算出する。
Next, in step S5, the absolute
次に、ステップS6において、異常判定部430が備える閾値判定部432は、ステップS6で算出されたTH1とTH2との差分の絶対値が、予め設定される閾値以上であるかを判定する。この絶対値が閾値以上であれば(ステップS6のYES)、次にステップS7が実行され、閾値よりも小さければ(ステップS6のNO)、次にステップS10が実行される。
Next, in step S6, the
ステップS7において、異常判定部430が備える正常回数および異常回数カウント部433は、ステップS6でTH1とTH2との差分の絶対値が閾値以上であると判定されているので、レゾルバ320が異常であると判定されたとして、異常回数(異常判定回数)を1回カウントアップするとともに、現時点ですでにカウントされている正常回数(正常判定回数)をリセットする。ステップS7が実行されると、次にステップS8が実行される。
In step S7, the normal frequency and abnormal
ステップS8において、正常回数および異常回数カウント部433は、現時点ですでにカウントされている異常回数(異常判定回数)が予め設定される閾値以上であるかを判定する。異常回数が閾値以上であれば(ステップS8のYES)、次にステップS9が実行され、閾値よりも小さければ(ステップS8のNO)、異常検知部400は一連の動作を終了する。
In step S8, the normal/abnormal
ステップS9において、正常回数および異常回数カウント部433は、ステップS8で異常回数が閾値以上であると判定したので、レゾルバ320の異常の発生が確定されたとして、異常停止処理としてレゾルバ320の異常を示すと異常判定信号J1を上位制御装置へ送信する。ステップS9が実行されると、異常検知部400は一連の動作を終了する。
In step S9, the normal frequency and abnormal
ステップS10において、正常回数および異常回数カウント部433は、ステップS6でTH1とTH2との差分の絶対値が閾値よりも小さいと判定されているので、レゾルバ320が正常であると判定されたとして、正常回数(正常判定回数)を1回カウントアップする。ステップS10が実行されると、次にステップS11が実行される。
In step S10, the normal frequency and abnormal
ステップS11において、正常回数および異常回数カウント部433は、現時点ですでにカウントされている正常回数(正常判定回数)が予め設定される閾値以上であるかを判定する。正常回数が閾値以上であれば(ステップS11のYES)、次にステップS12が実行され、閾値よりも小さければ(ステップS11のNO)、異常検知部400は一連の動作を終了する。
In step S11, the normal count and abnormal
ステップS12において、正常回数および異常回数カウント部433は、ステップS11で正常回数が閾値以上であると判定したので、レゾルバ320が正常であることが確定されたとして、現時点ですでにカウントされている異常回数(異常判定回数)をリセットする。ステップS12が実行されると、次にステップS8が実行される。異常検知部400は一連の動作を終了する。
In step S12, the normal count/abnormal
図5に示した異常判定部430の構成および図6に示した異常検知部400の動作によれば、異常が検知された回数および正常が検知された回数をそれぞれカウントし、これら回数に基づいて、レゾルバ320の異常および正常が確定される。これにより、異常の誤検知が防止され、確度の高い異常検知ができる。
According to the configuration of the
上述のように、本実施形態によれば、余弦信号および正弦信号からそれぞれ正弦信号および余弦信号を演算できることから、レゾルバが出力する2相信号から抽出される第1の正弦信号S1(例えば、Asinθ(正常時)、Bsinθ+C(異常時):A≠B)と第1の余弦信号C1(例えば、Acosθ(正常時)、Bcosθ+C(異常時):A≠B)の内の少なくとも一方の信号に基づいて、第1の電気角TH1を演算する第1の電気角演算部410と、S1から時間微分によって演算される第2の余弦信号C2と、C1から時間微分によって演算される第2の正弦信号S2の内の少なくとも一方の信号に基づいて、第2の電気角TH2を演算する第2の電気角演算部420と、TH1およびTH2に基づいて、レゾルバ320の異常の有無を判定する異常判定部430とを備えることにより、レゾルバの異常の有無を高精度で、もしくは高い信頼性で検知することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the sine signal and the cosine signal can be calculated from the cosine signal and the sine signal, respectively, the first sine signal S1 (for example, Asinθ) extracted from the two-phase signal output from the resolver is calculated. (Normal), Bsinθ+C (abnormal): A≠B) and the first cosine signal C1 (for example, Acosθ (normal), Bcosθ+C (abnormal): A≠B) based on at least one signal A first electrical
なお、時間微分に替えて、所定の時間幅に対する余弦信号の差分、および所定の時間幅に対する正弦信号の差分を用いてもよい。 Instead of the time differentiation, the difference between the cosine signal with respect to the predetermined time width and the difference with the sine signal with respect to the predetermined time width may be used.
また、各電気角は、アークタンジェント(tan-1:逆正接)演算に限らず、アークサイン(sin-1:逆正弦)演算やアークコサイン(cos-1:逆余弦)演算を用いてもよい。アークサイン(sin-1:逆正弦)演算やアークコサイン(cos-1:逆余弦)演算を用いる場合は、C1およびS1の正常時における振幅の大きさを示す情報(A)を取得し、例えば、TH1=cos-1(C1/A)とTH2=cos-1(C2/A)に基づいてレゾルバ320の異常の有無を判定したり、TH1=sin-1(S1/A)とTH2=sin-1(S2/A)に基づいてレゾルバ320の異常の有無を判定したりする。
Further, each electrical angle is not limited to arc tangent (tan −1 : arctangent) calculation, and arc sine (sin −1 : arc sine) calculation or arc cosine (cos −1 : arc cosine) calculation may be used. .. When the arcsine (sin −1 : arc sine) operation or the arc cosine (cos −1 : arc cosine) operation is used, information (A) indicating the magnitude of the amplitude of C1 and S1 at the normal time is acquired, and, for example, , TH1=cos -1 (C1/A) and TH2=cos -1 (C2/A) are used to judge the presence/absence of abnormality of the
また、本実施形態は、レゾルバ320に限らず、2相信号を出力する回転角センサに適用できる。例えば、本実施形態は、GMRセンサなどにも適用できる。
Further, the present embodiment is applicable not only to the
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Moreover, it is possible to add/delete/replace other configurations with respect to a part of the configurations of the respective embodiments.
例えば、上記実施形態では、第1および第2の電気角が演算されたが、電気角に限らず、S1とC1に応じた物理量を演算するマップや、その他の関数でも良い。 For example, in the above-described embodiment, the first and second electric angles are calculated, but the map is not limited to the electric angle, and a map for calculating a physical quantity according to S1 and C1 or another function may be used.
また、モータは、巻線界磁型の同期モータでもよい。 Further, the motor may be a winding field type synchronous motor.
100…モータ駆動装置、110…電流制御部、120…電流検出部、
130…インバータ、150…回転位置検出部、160…励磁部、
200…バッテリ、300…モータ、320…レゾルバ、
400…異常検知部、410…第1の電気角演算部、420…第2の電気角演算部、
430…異常判定部、431…絶対値算出部、432…閾値判定部、
433…正常回数および異常回数カウント部、500…モータ制御装置
100...Motor drive device, 110...Current control unit, 120...Current detection unit,
130... Inverter, 150... Rotational position detection part, 160... Excitation part,
200... Battery, 300... Motor, 320... Resolver,
400... Abnormality detecting section, 410... First electrical angle computing section, 420... Second electrical angle computing section,
430... Abnormality determination unit, 431... Absolute value calculation unit, 432... Threshold value determination unit,
433... Normal number and abnormal number counting unit, 500... Motor control device
Claims (15)
前記第1の正弦信号と前記第1の余弦信号の内の少なくとも一方の信号に基づいて、第1の電気角を演算する第1の電気角演算部と、
前記第1の正弦信号から演算される第2の余弦信号と、前記第1の余弦信号から演算される第2の正弦信号の内の少なくとも一方の信号に基づいて、第2の電気角を演算する第2の電気角演算部と、
前記第1の電気角および前記第2の電気角に基づいて、前記回転角センサの異常の有無を判定する異常判定部と、
を備えることを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 Abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor that determines whether there is an abnormality in the rotation angle sensor based on a first sine signal or a first cosine signal extracted from a two-phase signal output from a rotation angle sensor provided in a motor At
A first electrical angle computing unit that computes a first electrical angle based on at least one of the first sine signal and the first cosine signal;
A second electrical angle is calculated based on at least one of a second cosine signal calculated from the first sine signal and a second sine signal calculated from the first cosine signal. A second electrical angle calculation unit for
An abnormality determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the rotation angle sensor based on the first electrical angle and the second electrical angle;
An abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor, comprising:
前記第1の電気角演算部は前記第1の正弦信号に基づいて、前記第1の電気角を演算し、かつ前記第2の電気角演算部は前記第2の正弦信号に基づいて、前記第2の電気角を演算するか、もしくは、
前記第1の電気角演算部は前記第1の余弦信号に基づいて、前記第1の電気角を演算し、かつ前記第2の電気角演算部は前記第2の余弦信号に基づいて、前記第2の電気角を演算することを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 The abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor according to claim 1,
The first electrical angle calculation unit calculates the first electrical angle based on the first sine signal, and the second electrical angle calculation unit calculates the first electrical angle based on the second sine signal. Compute the second electrical angle, or
The first electrical angle calculation unit calculates the first electrical angle based on the first cosine signal, and the second electrical angle calculation unit calculates the first electrical angle based on the second cosine signal. An abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor, which calculates a second electrical angle.
前記第1の電気角演算部は前記第1の正弦信号および前記第1の余弦信号に基づいて、前記第1の電気角を演算し、かつ前記第2の電気角演算部は前記第2の正弦信号および前記第2の余弦信号に基づいて、前記第2の電気角を演算することを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 The abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor according to claim 1,
The first electrical angle calculation unit calculates the first electrical angle based on the first sine signal and the first cosine signal, and the second electrical angle calculation unit calculates the second electrical angle. An abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor, wherein the second electrical angle is calculated based on a sine signal and the second cosine signal.
前記第2の余弦信号は、前記第1の正弦信号の時間微分によって演算され、前記第2の正弦信号は、前記第1の余弦信号の時間微分によって演算されることを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 The abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor according to claim 1,
The rotation angle sensor, wherein the second cosine signal is calculated by time differentiation of the first sine signal, and the second sine signal is calculated by time differentiation of the first cosine signal. Abnormality diagnosis device.
前記異常判定部は、
前記第1の電気角と前記第2の電気角が一致する場合、前記回転角センサが正常であると判定し、
前記第1の電気角と前記第2の電気角が異なる場合、前記回転角センサが異常であると判定することを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 The abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor according to claim 1,
The abnormality determination unit,
When the first electrical angle and the second electrical angle match, it is determined that the rotation angle sensor is normal,
An abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor, characterized in that when the first electrical angle and the second electrical angle are different, it is determined that the rotation angle sensor is abnormal.
前記第1の正弦信号の振幅と前記第1の余弦信号の振幅は、前記回転角センサが正常の場合、大きさが同じであり、前記回転角センサが異常の場合、大きさが異なることを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 In the rotation angle sensor abnormality diagnosis device according to claim 5,
The amplitude of the first sine signal and the amplitude of the first cosine signal have the same magnitude when the rotation angle sensor is normal, and have different magnitudes when the rotation angle sensor is abnormal. An abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor.
前記異常判定部は、前記回転角センサの異常判定回数をカウントし、前記異常判定回数が所定の閾値以上である場合、前記回転角センサが異常であることを示す異常判定信号を出力することを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 The abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor according to claim 1,
The abnormality determination unit counts the number of abnormality determinations of the rotation angle sensor, and outputs an abnormality determination signal indicating that the rotation angle sensor is abnormal when the number of abnormality determinations is equal to or greater than a predetermined threshold. An abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor.
前記異常判定部は、前記回転センサの正常判定回数をカウントし、前記正常判定回数が所定の閾値以上である場合、前記異常判定回数をリセットすることを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 In the rotation angle sensor abnormality diagnosis device according to claim 7,
The abnormality diagnosing device for a rotation angle sensor, wherein the abnormality determining unit counts the number of times of normality determination of the rotation sensor, and resets the number of times of abnormality determination when the number of times of normality determination is a predetermined threshold value or more.
前記第1の正弦信号、前記第1の余弦信号、前記第2の正弦信号および前記第2の余弦信号を、それぞれ、S1、C1、S2およびC2とすると、前記第1の電気角演算部は、tan-1(S1/C1)により前記第1の電気角を演算し、前記第2の電気角演算部は、tan-1(S2/C2)により前記第2の電気角を演算することを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 The abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor according to claim 3,
When the first sine signal, the first cosine signal, the second sine signal, and the second cosine signal are S1, C1, S2, and C2, respectively, the first electrical angle calculation unit , Tan −1 (S1/C1) calculates the first electrical angle, and the second electrical angle calculation unit calculates tan −1 (S2/C2) to calculate the second electrical angle. An abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor.
前記S2は、dC1/dtに基づいて演算され、前記C2は、dS1/dtに基づいて演算されることを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 In the rotation angle sensor abnormality diagnosis device according to claim 9,
The abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor, wherein S2 is calculated based on dC1/dt, and C2 is calculated based on dS1/dt.
前記第1の電気角演算部は、前記第1の正弦信号に基づいて、逆正弦演算を用いて前記第1の電気角を演算し、かつ前記第2の電気角演算部は前記第2の正弦信号に基づいて、前記逆正弦演算を用いて前記第2の電気角を演算するか、もしくは、
前記第1の電気角演算部は前記第1の余弦信号に基づいて、逆余弦演算を用いて前記第1の電気角を演算し、かつ前記第2の電気角演算部は前記第2の余弦信号に基づいて、前記逆余弦演算を用いて前記第2の電気角を演算することを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 The abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor according to claim 2,
The first electrical angle computing unit computes the first electrical angle using inverse sine computation based on the first sine signal, and the second electrical angle computing unit computes the second electrical angle. Calculate the second electrical angle using the arc sine operation based on a sine signal, or
The first electrical angle calculation unit calculates the first electrical angle using inverse cosine calculation based on the first cosine signal, and the second electrical angle calculation unit calculates the second cosine. An abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor, wherein the second electrical angle is calculated using the inverse cosine calculation based on a signal.
前記第2の余弦信号は、前記第1の正弦信号の時間微分によって演算され、前記第2の正弦信号は、前記第1の余弦信号の時間微分によって演算されることを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 The abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor according to claim 11,
The rotation angle sensor, wherein the second cosine signal is calculated by time differentiation of the first sine signal, and the second sine signal is calculated by time differentiation of the first cosine signal. Abnormality diagnosis device.
前記回転角センサはレゾルバであることを特徴とする回転角センサの異常診断装置。 The abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor according to claim 1,
An abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor, wherein the rotation angle sensor is a resolver.
前記モータに設けられる回転角センサと、
前記モータに電力を与えるインバータと、
前記回転角センサから出力される2相信号に基づいて、前記インバータを制御する制御部と、
を備えるモータ制御装置において、
前記回転角センサから出力される前記2相信号から抽出される第1の正弦信号または第1の余弦信号に基づいて前記回転角センサの異常の有無を判定する異常診断装置を備え、
前記異常診断装置は、
前記第1の正弦信号と前記第1の余弦信号の内の少なくとも一方の信号に基づいて、第1の電気角を演算する第1の電気角演算部と、
前記第1の正弦信号から演算される第2の余弦信号と、前記第1の余弦信号から演算される第2の正弦信号の内の少なくとも一方の信号に基づいて、第2の電気角を演算する第2の電気角演算部と、
前記第1の電気角および前記第2の電気角に基づいて、前記回転角センサの異常の有無を判定する異常判定部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。 A motor,
A rotation angle sensor provided in the motor,
An inverter for supplying power to the motor,
A control unit that controls the inverter based on a two-phase signal output from the rotation angle sensor;
In a motor control device including
An abnormality diagnosis device for determining whether or not there is an abnormality in the rotation angle sensor based on a first sine signal or a first cosine signal extracted from the two-phase signal output from the rotation angle sensor,
The abnormality diagnosis device,
A first electrical angle computing unit that computes a first electrical angle based on at least one of the first sine signal and the first cosine signal;
A second electrical angle is calculated based on at least one of a second cosine signal calculated from the first sine signal and a second sine signal calculated from the first cosine signal. A second electrical angle calculation unit for
An abnormality determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the rotation angle sensor based on the first electrical angle and the second electrical angle;
A motor control device comprising:
前記異常診断装置が、前記回転角センサが異常であると判定すると、前記モータを停止させせることを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 14,
The motor control device, which stops the motor when the abnormality diagnosis device determines that the rotation angle sensor is abnormal.
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