JP3620493B2 - 車両用レゾルバの異常検出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用レゾルバの異常検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車において、機構簡素化と効率向上などを意図して高効率の同期発電電動機をエンジンのクランク軸に直結する直結型ハイブリッド駆動システムが提案されている。同期機は回転角センサを装備する必要があり、回転角センサとして信頼性に優れ、停止時でも高精度の回転角検出が可能なレゾルバが好適と考えられている。
【０００３】
システム信頼性向上のために、レゾルバから出力される正弦信号電圧の自乗値と余弦信号電圧の自乗値との和が１となるかどうかをエンジン運転前に判定（以下、この方式を自乗和応用異常判定形式ともいう）し、ならない場合にレゾルバ異常としてエンジン回転開始前に事前検出することが好ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した自乗和応用異常判定形式は、たまたまレゾルバの停止位置が、正弦信号電圧や余弦信号電圧が０又は１となる位置であった場合、この正弦信号電圧又は余弦信号電圧の出力値０又は１が正常信号値であるのか、それとも断線により出力される異常出力値０又は常時オンにより出力される異常出力値１であるのかを判別することができず、判定信頼性に劣るという問題があった。
【０００５】
そこで、特開平１２−１３１０９６号公報は、信号電圧に直流バイアス電圧を重畳することを提案し、特許３０３４６２８号は、信号電圧に高周波電圧を重畳することを提案している。
【０００６】
しかし、このような異常検出専用のモニタ電圧を付加する方式は、回路構成の複雑化と消費電力の無駄な追加とを招き、実用性に問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、回路系の複雑化や電力消費の増大を抑止しつつ、レゾルバの異常検出性能の向上が可能な車両用レゾルバの異常検出方法を提供することを、その目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用レゾルバの異常検出方法は、エンジンのクランク軸に直接又は非滑り型トルク伝達機構を通じて連結されて前記クランク軸又は前記クランク軸と連動する回転軸の回転角に連動する正弦信号電圧及び余弦信号電圧を出力する車両用レゾルバの異常検出方法において、
正常な前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が０又はＡ又は−Ａとなる前記クランク軸の角度位置を外れるように前記エンジンの通常停止角度位置を設定しておき、前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が０又はＡ又は−Ａとなるかどうかを前記エンジンの運転前に判定し、前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が０又はＡ又は−Ａとなる場合に前記車両用レゾルバの異常と判定することを特徴としている。
【０００９】
すなわち、本構成によれば、正常なレゾルバの正弦信号電圧又は余弦信号電圧が０又は１となるクランク軸の角度位置が、エンジンの通常の停止角度位置からずれるように、レゾルバのクランク軸への取り付けを行っている。エンジンはほとんどの場合、所定のクランク軸角度位置にて停止することが知られており、この停止時のクランク軸角度位置を、上記のようにエンジンの通常停止角度位置と称する。
【００１０】
したがって、レゾルバが正常であれば、エンジン回転前にレゾルバの２つの出力信号電圧が０又は１となることはありえず、エンジン回転前にレゾルバの２つの出力信号電圧が０又は１を出力するとすれば、これをレゾルバの異常、たとえば断線異常や常時オン（常時導通）異常であると正確に判定することができる。したがって、本発明によれば、なんら回路の追加や消費電力の増大を招くことなく、エンジン停止前にレゾルバ異常を知ることができ、それに速やかに対処することができる。特に、本発明のレゾルバ異常検出方式は、従来のモニタ電圧重畳方式に比較して、回路系の複雑化や電力消費の増大を抑止することができるので、実用性に優れるという効果も奏することができる。
【００１１】
本発明において、レゾルバは、クランク軸に直結乃至結合されてクランク軸角度を検出する用途にも利用することができ、あるいはクランク軸に直結乃至結合された回転機（たとえば同期機）の回転角を検出する用途にも利用することができる。
【００１２】
なお、上記した「非滑り型トルク伝達機構」とは、ギヤ機構やタイミングベルト機構など、滑り範囲が所定値以下に規制でき、経時的にエンジンの通常停止位置がレゾルバからみて無制限にシフトすることがないトルク伝達機構を意味している。
【００１３】
また、本発明によれば、前記車両用レゾルバが発生する前記正弦信号電圧の自乗値と余弦信号電圧の自乗値との和が１となるかどうかを判定し、自乗値の和が１とならない場合に前記車両用レゾルバの異常と判定することができる。すなわち、レゾルバの２種類の出力信号電圧がそれぞれ１又は−１でない場合には、自乗値の和が１かどうかでレゾルバ異常を判定することができる。
【００１４】
本発明の好適な態様において、前記エンジン停止直前に検出したエンジン角速度に基づいて推定した前記クランク軸の角度位置又は実際に停止した前記クランク軸の角度位置が前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が０又は１又は−１となる角度位置である場合に、前記エンジンを回転電機により駆動して、前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が０又は１又は−１とならない前記クランク軸の角度位置に前記エンジンを強制停止させる。
【００１５】
すなわち、希にエンジン停止位置が、レゾルバの正弦信号電圧又は余弦信号電圧が０又は１又は−１となる角度位置に一致するであろう場合又は一致した場合には、回転電機特に好適にはこのレゾルバを使用する同期機を電動乃至発電動作させて、エンジン停止位置を変更する。このようにすれば、回路系や消費電力の複雑化を招くことなしに、エンジン運転前のレゾルバ異常をすべての場合において確実に検出することができる。
【００１６】
本発明の好適な態様において、前記車両用レゾルバは、前記エンジンに直結された同期発電電動機の回転角を検出するので、
回転電機とエンジンとを直結するハイブリッド車における信頼性向上を実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の車両用レゾルバの異常検出方法を用いたハイブリッド車の駆動系を以下に説明する。
【００１８】
【実施例１】
この実施例で用いるハイブリッド車の駆動系の模式ブロック図を図１に示す。
【００１９】
１はエンジン、２は三相同期発電電動機、３はレゾルバ、４は三相同期発電電動機２の回転軸である。回転軸４は、クラッチ（トルクコンバータ又はトランスミッションを含む）５を通じてタイヤ６に連結されている。７はエンジン制御用ＥＣＵ、８は三相インバータ、９はモータ制御用ＥＣＵ、１０はバッテリである。
【００２０】
三相同期発電電動機２の回転軸４は、エンジン１の図示しないクランク軸後端に結合され、レゾルバ３が回転軸４に直結形式で着装されている。
【００２１】
レゾルバ３は、回転軸４に固定されたロータとその周囲に配置されたステータとを有しており、ステータには互いに電気角π／２を有して巻装された一対の巻線すなわち正弦波巻線と余弦巻線とを有し、両巻線は、ロータ磁束の回転を応じて正弦信号電圧及び余弦信号電圧をモータ制御用ＥＣＵ９に出力する。レゾルバ３の構造、機能は通常のものと同じであり、詳細説明は省略する。
【００２２】
三相インバータ８はバッテリ１０と三相同期発電電動機２との間で直交双方向電力変換を行って三相同期発電電動機２を駆動する。
【００２３】
モータ制御用ＥＣＵ９は、レゾルバ３から得た三相同期発電電動機２の回転角信号に基づいて三相インバータ８の制御を行う。この種の同期機制御自体は周知であるので、詳細説明は省略する。また、モータ制御用ＥＣＵ９は、適宜あるいは定期的にエンジン１を制御するエンジン制御用ＥＣＵ７と交信して、エンジン状態などの必要な情報を入手する。
【００２４】
（レゾルバ異常検出動作）
次に、この実施例の特徴をなすレゾルバ３の異常検出動作を図２に示すフローチャートを参照して以下に説明する。なお、この動作はモータ制御用ＥＣＵ９により実施される。
【００２５】
まず、エンジン制御用ＥＣＵ７からの受信情報に基づいて現在エンジン停止動作中かどうかを調べ（ステップＳ１００）、そうでなければ、ステップＳ１０２に進んでレゾルバ３の異常常判定を行う。
【００２６】
ステップＳ１０２で実施する異常判定について更に説明する。このステップは正確にはサブルーチンであり、まずエンジン制御用ＥＣＵ７からの受信情報に基づいて現在エンジン停止中かどうかを調べ、エンジン停止中であれば、レゾルバ３の２種類の出力信号のどちらかが０（信号電圧がローレベルの状態）かどうかを判定する。
【００２７】
なお、レゾルバ３のロータは、あらかじめ通常停止状態のクランク軸に対して図３に示す角度範囲θ１〜θ２、θ３〜θ４、θ５〜θ６、θ７〜θ８の範囲内にあるようにクランク軸に取り付けられている。この実施例では、θ１は１５度、θ２は７５度、θ３は１０５度、θ４は１６５度、θ５は１９５度、θ６は２５５度、θ７は２８５度、θ８は３４５度に設定されている。したがって、エンジンが通常の状態で停止すればθは上記角度範囲θ１〜θ２、θ３〜θ４、θ５〜θ６、θ７〜θ８のいずれかの角度値をもつこととなり、決してθがこの範囲を外れて正弦信号電圧及び余弦信号電圧が０（たとえば略０Ｖのローレベル電圧）や１（たとえば略電源電圧に等しいハイレベル電圧）となることはない。したがって、エンジン停止中に正弦信号電圧及び余弦信号電圧が０又は１又は−１に相当する電圧を出力すれば、これはレゾルバ３の異常、たとえば断線により０に相当する電圧が出力されたり、レゾルバ３のドライバ素子の常時オンなどにより常時電源電圧に近い電圧が出力されていると判定し、レゾルバ３の異常と判定する。
【００２８】
また、エンジンの回転中であれば、正弦信号電圧の自乗値と余弦信号電圧の自乗値との和が１となるかどうかを検出して回転中のレゾルバ３の異常を判定する。
【００２９】
ステップＳ１０２にて異常と判定した場合には、ステップＳ１０４へ進んでレゾルバ異常警報を出力して図示説明省略したメインルーチンにリターンし、ステップＳ１０２にて異常と判定しなかった場合には、ステップＳ１０４を迂回してメインルーチンにリターンする。
【００３０】
次に、ステップＳ１００にて、エンジン停止制御の実施中と判断した場合には、レゾルバ３の出力信号により検出した角速度の変化率により角速度が０となるレゾルバ３の角度位置を推定し（ステップＳ１０６）、この停止位置が図３の角度範囲θ１〜θ２、θ３〜θ４、θ５〜θ６、θ７〜θ８の範囲内となるかどうかを予測する（ステップＳ１０８）。
【００３１】
次に、この停止位置が図３の角度範囲θ１〜θ２、θ３〜θ４、θ５〜θ６、θ７〜θ８の範囲外であれば、三相同期発電電動機２を電動駆動あるいは発電駆動して（ステップＳ１１０）、停止位置を上記角度範囲θ１〜θ２、θ３〜θ４、θ５〜θ６、θ７〜θ８の範囲内にシフトしてからメインルーチンにリターンする。
【００３２】
この制御を行えば、エンジン停止時点でレゾルバ３の両信号電圧が０又は１又は−１レベルに相当する電圧値を出力するかどうかでレゾルバ３の異常を判定することができる。
【００３３】
（変形態様）
上記実施例では、レゾルバ３及び三相同期発電電動機２をクランク軸に直結したが、上記非滑り型トルクトルク伝達機構を通じて結合してもよい。また、三相同期発電電動機２を用いない場合でもレゾルバ３の異常を判定することができる。
【００３４】
また、上記実施例では、エンジン停止直前にエンジン停止位置を推定したが、エンジン停止後に再度好適停止位置にシフトさせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用レゾルバの異常検出方法を用いたハイブリッド車の駆動系を模式図示するブロック図である。
【図２】図１の装置を用いたレゾルバ異常検出動作を示すフローチャートである。
【図３】図１のエンジンのレゾルバからみた停止角度範囲を示す特性図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 三相同期発電電動機
３ レゾルバ
４ 回転軸
７ エンジン制御用ＥＣＵ
８ 三相インバータ
９ モータ制御用ＥＣＵ

Claims (4)

1. エンジンのクランク軸に直接又は非滑り型トルク伝達機構を通じて連結されて前記クランク軸又は前記クランク軸と連動する回転軸の回転角に連動する振幅がＡの正弦信号電圧及び余弦信号電圧を出力する車両用レゾルバの異常検出方法において、
   正常な前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が０又はＡ又は−Ａとなる前記クランク軸の角度位置を外れるように前記エンジンの通常停止角度位置を設定しておき、
   前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が０又はＡ又は−Ａとなるかどうかを前記エンジンの運転前に判定し、
   前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が０又はＡ又は−Ａとなる場合に前記車両用レゾルバの異常と判定することを特徴とする車両用レゾルバの異常検出方法。
2. 請求項１記載の車両用レゾルバの異常検出方法において、
   前記振幅を１と仮定した場合に、前記車両用レゾルバが発生する前記正弦信号電圧の自乗値と余弦信号電圧の自乗値との和が１となるかどうかを判定し、前記自乗値の和が１とならない場合に前記車両用レゾルバの異常と判定することを特徴とする車両用レゾルバの異常検出方法。
3. 請求項１又は２記載の車両用レゾルバの異常検出方法において、
   前記振幅を１と仮定した場合に、前記エンジン停止直前に検出したエンジン角速度に基づいて推定した前記クランク軸の角度位置又は実際に停止した前記クランク軸の角度位置が前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が０又は１又は−１となる角度位置である場合に、前記エンジンを回転電機により駆動して、前記正弦信号電圧又は余弦信号電圧が０又は１又は−１とならない前記クランク軸の角度位置に前記エンジンを強制停止させることを特徴とする車両用レゾルバの異常検出方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか記載の車両用レゾルバの異常検出方法において、
   前記車両用レゾルバは、前記エンジンに直結された同期発電電動機の回転角を検出することを特徴とする車両用レゾルバの異常検出方法。

Images