JP4622842B2 - レゾルバの故障診断装置および故障診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、レゾルバのインピーダンス異常、特にレゾルバのレアショート異常を診断可能とするレゾルバの故障診断装置および故障診断方法に関する。

従来から、下記特許文献１〜３に示されているように、車両の操舵アシスト装置において、レゾルバを用いて各部の回転角（電気角）を検出することはよく知られている。このようなレゾルバにおいては、正弦波信号からなる励磁信号をレゾルバの１次コイルに出力し、レゾルバの正弦波用および余弦波用の一対の２次コイルからの各出力信号を所定のレートでサンプリングする。そして、これらのサンプリングしたサンプリング値を用いて、各出力信号を最小２乗法によって前記励磁信号と同一周期の正弦波相信号および余弦波相信号にそれぞれ近似し、同近似した正弦波相信号および余弦波相信号の振幅の比を逆対数変換することにより各部の回転角（電気角）を検出するようにしている。

そして、このようなレゾルバの故障を検出することも種々考えられているが、レゾルバのレアショート異常（コイルを構成する隣合う線材間におけるわずかな電流漏れ）を直接検出することは難しかった。そのために、レゾルバおよび電子制御ユニットを含むシステムの故障検出時には、レゾルバの単体抵抗および線間抵抗を測定して、レゾルバの異常が検出されれば電子制御ユニットを含まないレゾルバを含む小部分を交換する。しかし、前記レゾルバの異常が検出されない場合には、電子制御ユニットを交換して、システム全体の動作確認を行い、システム全体の動作がなおも異常である場合に、レゾルバを含む小部分を交換する。そして、これらのレゾルバを含む小部分の交換後に、システム全体の動作を再度確認するという作業を行っていた。すなわち、システムの故障検出時に、レゾルバの単体抵抗および線間抵抗の測定による異常が検出されない場合には、電子制御ユニットが正常であっても、電子制御ユニットを取り換えざるを得なかったという問題がある。

一方、コイルのレアショート異常を検出する方法としては、発電機におけるレアショート異常の検出方法が下記引用文献４に示されている。この発電機のレアショート異常の検出においては、交流定電流発生装置および交流電圧計を用いて、発電機の回転速度を連続的に変化させながら回転子のインピーダンスを測定し、測定インピーダンスの変化に基づいて発電機におけるレアショート異常を検出するようにしている。しかし、前記のような交流定電流発生装置および交流電圧計を用いたレアショート異常の検出は、高価であるとともに手間がかかる。このような発電機のレアショート異常の検出と同様に、ＬＣＲメータを用いてレゾルバのレアショート異常を検出することも可能であるが、ＬＣＲメータを使った方法も、高価であるとともに複雑となる。
特開２００２−１９６０２５号公報 特開２００２−３５０１８１号公報 特開２００５−１８１０９４号公報 特開平１１−３２６４６９号公報

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、簡単かつ安価に、レゾルバのインピーダンス異常、特にレアショート異常を検出できるようにしたレゾルバの故障診断装置および故障診断方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、互いに異なる周波数を有する複数の正弦波信号を励磁信号としてレゾルバの１次コイルに順次出力する励磁信号出力手段と、レゾルバの２次コイルから出力される複数の正弦波信号に対応した複数の出力信号を入力して、複数の出力信号の振幅をそれぞれ計算する出力信号処理手段と、計算された複数の振幅の変化状態に応じて１次および２次コイルのインピーダンス異常を診断する診断手段とを備えたことにある。この場合、励磁信号出力手段は、複数の正弦波信号を記憶した正弦波信号記憶部を有し、正弦波信号記憶部に記憶されている複数の正弦波信号を励磁信号としてそれぞれ読み出し出力するようにするとよい。

レゾルバにおいては、一般的に、図６に示すように、１次コイルに入力される正弦波信号の周波数が高くなるに従って、２次コイルから出力される出力信号の振幅は大きくなる。しかし、１次または２次コイルにインピーダンス異常（特に、レアショート異常）が発生すると、異常が発生していない場合に比べて、１次コイルに入力される正弦波信号の周波数の増加に対して、出力信号の振幅の変化が小さくなる。したがって、上記のように構成した本発明の特徴によれば、診断手段により、レゾルバの１次および２次コイルのインピーダンス異常が検出される。その結果、ＬＣＲメータのような高価な装置を用いることなく、レゾルバの１次および２次コイルのインピーダンス異常を簡単かつ安価に検出できるようになる。また、診断手段は、複数の振幅の変化状態に応じて１次および２次コイルのインピーダンス異常を診断するので、温度などの環境の変化に対する誤診断を回避することもできる。

また、前記本発明の特徴において、励磁信号出力手段を、励磁信号として、互いに「２」の整数倍関係にある周期の複数の正弦波信号を出力するように構成し、かつ出力信号処理手段を、複数の出力信号を互いに「２」の整数倍関係にあるサンプリングレートでサンプリングした出力信号値を入力する信号入力部と、入力した出力信号値を用いて複数の出力信号を最小２乗法によって正弦波信号にそれぞれ近似し、かつ同近似した複数の正弦波信号の振幅を複数の出力信号の振幅としてそれぞれ演算する振幅演算部とで構成するようにするとよい。

これによれば、振幅演算手段は、出力信号を最小２乗法によって正弦波信号に近似し、かつこの近似した正弦波信号を用いて出力信号の振幅を計算するので、出力信号の振幅が精度よく計算され、レゾルバの１次および２次コイルのインピーダンス異常が高精度で検出されるようになる。また、複数の励磁信号として互いに「２」の整数倍関係にある周期の正弦波信号が採用され、互いに「２」の整数倍関係にあるサンプリングレートで複数の出力信号をサンプリングした出力信号値が入力されるので、長い周期の出力信号のサンプリングタイミングを、短い周期の出力信号のサンプリングタイミングのいずれかに一致させることができ、サンプリングのタイミング制御が簡単になる。さらに、長い周期の出力信号であっても、短い周期の出力信号であっても、１周期のサンプリング数は同じとなるので、正弦波信号への近似のための最小２乗法の適用においては同一演算態様（同一のアルゴリズム）を採用でき、装置全体を簡単に構成できる。

特に、レゾルバ、励磁信号出力手段および出力信号処理手段は、車両に搭載されており、かつ励磁信号出力手段および出力信号処理手段を、レゾルバによる車両制御のための回転角の検出に用いるようにするとよい。これによれば、回路装置および演算装置のより多くの共用化を図ることができる。

本発明は、レゾルバの故障診断装置の発明として構成しかつ実施することができるのみならず、レゾルバの故障診断方法の発明としても構成しかつ実施することもできる。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明に係るレゾルバの故障診断装置を含む車両の電動パワーステアリング装置１０に、レゾルバの故障診断を要求するサービスツール５０を接続した状態を示す概略図である。

この電動パワーステアリング装置１０は、操舵ハンドル１１の回動操作をラックアンドピニオン機構１２を介して操舵輪である左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に伝達する操舵軸１３に組み付けられた電動モータ１４を備えている。電動モータ１４は、その回転に応じて操舵ハンドル１１の回動操作に対してアシスト力を付与するもので、その回転は減速機構１５を介して操舵軸１３に伝達されるようになっている。電動モータ１４には回転角センサとしてのレゾルバ１６が内蔵され、操舵軸１３にはトルクセンサ２０が組み付けられている。

レゾルバ１６は、励磁コイルである１次コイル１６ａおよび検出コイルである一対の２次コイル１６ｂ，１６ｃからなる。１次コイル１６ａは電動モータ１４のロータに組み付けられ、２次コイル１６ｂ，１６ｃは電動モータ１４のステータに電気角にしてπ／２だけずらして組み付けられている。なお、１次コイル１６ａを前記ステータに組み付け、２次コイル１６ｂ，１６ｃを前記ロータに組み付けるようにしてもよい。

トルクセンサ２０は、操舵軸１３に介装されて上端および下端を操舵軸１３に接続してなるトーションバー２１と、トーションバー２１の上端部および下端部にそれぞれ組み付けられたレゾルバ２２，２３とからなる。レゾルバ２２は、励磁コイルである１次コイル２２ａおよび検出コイルである一対の２次コイル２２ｂ，２２ｃからなる。１次コイル２２ａは回転体であるトーションバー２１に組み付けられ、２次コイル２２ｂ，２２ｃはトーションバー２１を軸線回りに回転可能に支持するケーシング（図示しない）に電気角にしてπ／２だけずらして組み付けられている。レゾルバ２３も、励磁コイルである１次コイル２２ａおよび検出コイルである一対の２次コイル２３ｂ，２３ｃからなる。１次コイル２３ａはトーションバー２１に組み付けられ、２次コイル２３ｂ，２３ｃは前記ケーシングに電気角にしてπ／２だけずらして組み付けられている。なお、１次コイル２２ａ，２３ａを前記ケーシングに組み付け、２次コイル２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃをトーションバー２１に組付けるようにしてもよい。

これらのレゾルバ１６，２２，２３は、電動パワーステアリング装置１０の一部を構成する電子制御ユニット（ＥＣＵという）３０に接続されている。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるコンピュータ装置を主要構成部品とするものである。この電子制御ユニット３０は、図示しないプログラムの実行により、車両走行時には、トルクセンサ２０内のレゾルバ２２，２３からの出力信号に基づいて検出したトルクと、回転角センサ（レゾルバ）１６からの出力信号に基づいて検出した電動モータ１４の回転角とを用いて電動モータ１４の回転を制御して、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して操舵アシストトルクを操舵軸１３に付与する。

この操舵アシスト動作について、図２のＥＣＵ３０の機能ブロック図を用いて簡単に説明しておく。この場合、サービスツール５０はＥＣＵ３０には接続されておらず、通信部３１はサービスツール５０と通信することはなく、作動制御部３２は、アシスト制御機能を果たすように各機能ブロックの作動を制御する。まず、作動制御部３２は、正弦波信号記憶部３３を制御して第１正弦波テーブル３３ａに記憶されている正弦波信号を読み出して出力する。正弦波信号記憶部３３は、第１〜第３正弦波テーブル３３ａ〜３３ｃおよび選択部３３ｄを備えている。第１正弦波テーブル３３ａは、図４に示すように、所定の読み出しレートで読み出した際に、所定の基本周波数ｆoを有する正弦波信号を出力するディジタル形式の第１正弦波信号を記憶している。第２正弦波テーブル３３ｂは、前記と同じ所定の読み出しレートで読み出した際に、前記基本周波数ｆoの１／２の周波数ｆo／２を有する正弦波信号を出力するディジタル形式の第２正弦波信号を記憶している。第３正弦波テーブル３３ｃは、前記と同じ所定の読み出しレートで読み出した際に、前記基本周波数ｆoの１／４の周波数ｆo／４を有する正弦波信号を出力するディジタル形式の第３正弦波信号を記憶している。

この操舵アシスト動作においては、作動制御部３２は、選択部３３ｄを制御して第１正弦波テーブル３３ａ内に記憶されている第１正弦波信号を前記所定の読み出しレートで読み出して信号出力部３４に出力する。信号出力部３４は、作動制御部３２によって制御されて、前記第１正弦波信号をＤ／Ａ変換器３５ａ〜３５ｃに出力する。Ｄ／Ａ変換器３５ａ〜３５ｃは、ディジタル形式の第１正弦波信号をＤ／Ａ変換して図５(Ａ)に示すような励磁信号Ｓrを生成して、増幅器３６ａ〜３６ｃを介してレゾルバ２２，２３，１６の１次コイル２２ａ，２３ａ，１６ａを励磁する。これらの励磁により、レゾルバ２２，２３，１６の２次コイル２２ｂ，２３ｂ，１６ｂは、図５(Ｂ)に示すような正弦波相信号Ｓsを出力する。レゾルバ２２，２３，１６の２次コイル２２ｃ，２３ｃ，１６ｃは、図５(Ｃ)に示すような余弦波相信号Ｓcを出力する。

レゾルバ２２，２３，１６の２次コイル２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃ，１６ｂ，１６ｃからの正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcは、増幅器３７ａ〜３７ｆを介して、Ａ／Ｄ変換器３８ａ〜３８ｆにそれぞれ供給される。Ａ／Ｄ変換器３８ａ〜３８ｆは、入力した正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号ＳcをＡ／Ｄ変換して、信号入力部４１に供給する。信号入力部４１は、この操舵アシスト動作においては、Ａ／Ｄ変換器３８ａ〜３８ｆとの協働により、図４に示すように、励磁信号Ｓr（すなわち正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓc）の１周期当たり複数かつ等間隔のサンプリングタイミングt1，t2，t3、t4・・・ごとに、正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcの瞬時値を取り込む。なお、本実施形態においては、１周期当たりのサンプリング数は４個であり、図４の黒丸に対応する。

この取り込まれた正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcのサンプリング値は、振幅演算部４２に供給される。振幅演算部４２は、レゾルバ２２，２３，１６の各正弦波相信号Ｓsの１周期当たり複数のサンプリング値を用いた最小２乗法演算の実行により、励磁信号Ｓr（＝Ａr・sin２π・ｆo・ｔ）と同一周波数および同一位相の正弦波関数に各正弦波相信号Ｓsを近似させて、下記式１で表される近似曲線Ｐs(ｔ)の振幅値Ａsを計算する。
Ｐs(ｔ)＝Ａs・sin２π・ｆo・ｔ＋Ａso …式１
なお、式１中のＡsoはオフセット値である。そして、この計算されたレゾルバ２２，２３，１６に関する各正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａsが回転角演算部４３に出力される。

また、振幅演算部４２は、レゾルバ２２，２３，１６の各余弦波相信号Ｓcの１周期当たり複数のサンプリング値を用いた最小２乗法演算の実行により、励磁信号Ｓr（＝Ａr・sin２π・ｆo・ｔ）と同一周波数および同一位相の正弦波関数に各余弦波相信号Ｓcを近似させて、下記式２で表される近似曲線Ｐc(ｔ)の振幅値Ａcを計算する。
Ｐc(ｔ)＝Ａc・cos２π・ｆo・ｔ＋Ａco …式２
なお、式２中のＡcoはオフセット値である。そして、この計算されたレゾルバ２２，２３，１６に関する各余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａcが回転角演算部４３に出力される。

回転角演算部４３は、レゾルバ２２，２３，１６の各２次コイル２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃ，１６ｂ，１６ｃに対する各１次コイル２２ａ，２３ａ，１６ａの回転角（電気角）θ1，θ2，θ3を、レゾルバ２２，２３，１６に関する各正弦波相信号Ｓsおよびレゾルバ２２，２３，１６に関する各余弦波相信号Ｓcを用いてそれぞれ計算する。この場合、レゾルバ２２，２３，１６に関する各正弦波相信号Ｓsの振幅をＡsとするとともに、レゾルバ２２，２３，１６に関する各余弦波相信号Ｓcの振幅Ａｃとすると、回転角（電気角）θ1，θ2，θ3はそれぞれtan^-1Ａs／Acの関係に基づいて計算される。

レゾルバ２２，２３に関する回転角θ1，θ2はトルク演算部４４に供給される。トルク演算部４４は、トルクセンサ２０を構成するレゾルバ２２，２３に関する回転角θ1，θ2に基づいて操舵軸１３すなわちトーションバー２１に付与される操舵トルクＴｓを計算する。この場合、トーションバー２１に付与される操舵トルクＴｓは、トーションバー２１の上端部と下端部の回転角の差に比例するので、操舵トルクＴsは、ｋ(θ1−θ2)のように計算される。なお、ｋは比例定数である。この計算された操舵トルクＴsは、レゾルバ１６に関する回転角θ3すなわち電動モータ１４の回転角と共に、アシスト制御部４５に供給される。そして、アシスト制御部４５は、操舵トルクＴsおよび電動モータ１４の回転角を用いて電動モータ１４の回転を制御するので、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作は電動モータ１４によってアシストされる。

次に、レゾルバ２２，２３，１６のレアショート診断動作について説明する。診断者は、まずサービスツール５０をＥＣＵ３０に接続し、サービスツール５０を操作することにより、通信部３１にレゾルバ２２，２３，１６のレアショートの診断を要求する。ＥＣＵ３０は、この診断要求に応答して、図３のプログラムの実行をステップＳ１０にて開始する。この開始後、ステップＳ１１にて診断開始前処理を実行する。この診断開始前処理においては、アシスト制御機能を停止させる。この診断開始前処理は、図２の機能ブロック図において、作動制御部３２が、回転角演算部４３、トルク演算部４４およびアシスト制御部４５の作動を停止させることを意味する。

次に、ステップＳ１２にてレゾルバ２２，２３，１６のうちで１つの診断レゾルバを指定する。このレゾルバ２２，２３，１６の診断は、レゾルバ２２，２３，１６の各１次コイル２２ａ，２３ａ，１６ａと、レゾルバ２２，２３，１６の各２次コイル２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃ，１６ｂ，１６ｃとの間のレアショートを診断するものである。最初、ステップＳ１２の処理によってレゾルバ２２が指定され、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１３の処理により、１次コイル２２ａを基準周波数ｆoを有する第１正弦波信号（図４参照）で励磁し、２次コイル２２ｂ，２２ｃから信号を入力して振幅演算処理を実行する。この場合、作動制御部３２は、選択部３３ｄを制御して第１正弦波テーブル３３ａ内に記憶されている第１正弦波信号を前記と同じ所定の読み出しレートで読み出して信号出力部３４に出力する。信号出力部３４は、作動制御部３２によって制御されて、前記第１正弦波信号をＤ／Ａ変換器３５ａに出力して、Ｄ／Ａ変換器３５ａがディジタル形式の第１正弦波信号をＤ／Ａ変換して図５(Ａ)に示すような励磁信号Ｓrを生成し、増幅器３６ａを介してレゾルバ２２の１次コイル２２ａを励磁する。この励磁により、レゾルバ２２の２次コイル２２ｂは、図５(Ｂ)に示すような正弦波相信号Ｓsを出力する。レゾルバ２２の２次コイル２２ｃは、図５(Ｃ)に示すような余弦波相信号Ｓcを出力する。

レゾルバ２２の２次コイル２２ｂ，２２ｃからの正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcは、増幅器３７ａ，３７ｂを介して、Ａ／Ｄ変換器３８ａ，３８ｂにそれぞれ供給される。Ａ／Ｄ変換器３８ａ，３８ｂは、入力した正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号ＳcをＡ／Ｄ変換して、信号入力部４１に供給する。信号入力部４１は、Ａ／Ｄ変換器３８ａ，３８ｂとの協働により、図４に示すように、励磁信号Ｓr（第１正弦波信号）の１周期当たり複数かつ等間隔のサンプリングタイミングt1，t2，t3、t4・・・ごとに、正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcの瞬時値を取り込む。なお、この場合も、１周期当たりのサンプリング数は４個であり、図４の黒丸に対応する。

この取り込まれた正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcのサンプリング値は、振幅演算部４２に供給される。振幅演算部４２は、前述した場合と同様に、レゾルバ２２の正弦波相信号Ｓsの１周期当たり複数のサンプリング値を用いた最小２乗法演算の実行により、励磁信号Ｓr（＝Ａr・sin２π・ｆo・ｔ）と同一周波数および同一位相の正弦波関数に正弦波相信号Ｓsを近似させて、上記式１で表される近似曲線Ｐs(ｔ)の振幅値Ａs1を計算する。そして、この計算されたレゾルバ２２に関する正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs1は診断部４６に出力される。また、振幅演算部４２は、前述した場合と同様に、レゾルバ２２の余弦波相信号Ｓcの１周期当あたり複数のサンプリング値を用いた最小２乗法演算の実行により、励磁信号Ｓr（＝Ａr・sin２π・ｆo・ｔ）と同一周波数および同一位相の正弦波関数に余弦波相信号Ｓcを近似させて、上記式２で表される近似曲線Ｐc(ｔ)の振幅値Ａc1を計算する。そして、この計算されたレゾルバ２２に関する余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc1も診断部４６に出力される。

このような正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs1および余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc1の演算が終了すると、ＥＣＵ３０は、図３のステップＳ１４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１５の処理により、１次コイル２２ａを基準周波数ｆoの１／２の周波数を有する第２正弦波信号（図４参照）で励磁し、前記第１正弦波信号の場合と同様に、２次コイル２２ｂ，２２ｃからの信号をＡ／Ｄ変換した正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcを入力して振幅演算処理を実行する。しかし、この場合には、信号入力部４１は、Ａ／Ｄ変換器３８ａ，３８ｂとの協働により、図４に示すように、励磁信号Ｓr（すなわち第２正弦波信号）の１周期当たり複数かつ等間隔のサンプリングタイミングt1，t3，t5・・・ごとに、正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcの瞬時値を取り込む。なお、この場合も、１周期当たりのサンプリング数は４個であり、図４の黒四角に対応する。

この取り込まれた正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcのサンプリング値は、振幅演算部４２に供給される。振幅演算部４２は、前述した場合と同様に、レゾルバ２２の正弦波相信号Ｓsの１周期当たり複数のサンプリング値を用いた最小２乗法演算の実行により、ｆo／２の周波数を有する励磁信号Ｓr（第２正弦波信号）と同一周波数および同一位相の正弦波関数に正弦波相信号Ｓsを近似させて振幅値Ａs2を計算する。また、振幅演算部４２は、前述した場合と同様に、レゾルバ２２の余弦波相信号Ｓcの１周期当たり複数のサンプリング値を用いた最小２乗法演算の実行により、ｆo／２の周波数を有する励磁信号Ｓr（第２正弦波信号）と同一周波数および同一位相の正弦波関数に余弦波相信号Ｓcを近似させて振幅値Ａc2を計算する。そして、この計算されたレゾルバ２２に関する正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs2および余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc2も診断部４６に出力される。

このような正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs2および余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc2の演算が終了すると、ＥＣＵ３０は、図３のステップＳ１６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１７の処理により、１次コイル２２ａを基準周波数ｆoの１／４の周波数を有する第３正弦波信号（図４参照）で励磁して、前記第１および第２正弦波信号の場合と同様に、２次コイル２２ｂ，２２ｃからの信号をＡ／Ｄ変換した正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcを入力する。しかし、この場合には、信号入力部４１は、Ａ／Ｄ変換器３８ａ，３８ｂとの協働により、図４に示すように、励磁信号Ｓr（すなわち第３正弦波信号）の１周期当たり複数かつ等間隔のサンプリングタイミングt1，t5，t9・・・ごとに、正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcの瞬時値を取り込む。なお、この場合も、１周期当たりのサンプリング数は４個であり、図４の黒三角に対応する。

この取り込まれた正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcのサンプリング値は、振幅演算部４２に供給される。振幅演算部４２は、前述した場合と同様に、レゾルバ２２の正弦波相信号Ｓsの１周期当たり複数のサンプリング値を用いた最小２乗法演算の実行により、ｆo／４の周波数を有する励磁信号Ｓr（第３正弦波信号）と同一周波数および同一位相の正弦波関数に正弦波相信号Ｓsを近似させて振幅値Ａs3を計算する。また、振幅演算部４２は、前述した場合と同様に、レゾルバ２２の余弦波相信号Ｓcの１周期当たり複数のサンプリング値を用いた最小２乗法演算の実行により、ｆo／４の周波数を有する励磁信号Ｓr（第３正弦波信号）と同一周波数および同一位相の正弦波関数に余弦波相信号Ｓcを近似させて振幅値Ａc3を計算する。そして、この計算されたレゾルバ２２に関する正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs3および余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc3も診断部４６に出力される。

このような正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs3および余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc3の演算が終了すると、ＥＣＵ３０は、図３のステップＳ１８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１９にてインピーダンス診断処理を実行する。このインピーダンス診断処理は、図２の診断部４６の機能に対応する。診断部４６は、正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3の変化状態に基づいて、レゾルバ２２における１次コイル２２ａおよび２次コイル２２ｂのレアショートを診断する。また、診断部４６は、余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3の変化状態に基づいて、レゾルバ２２における１次コイル２２ａおよび２次コイル２２ｃのレアショートを診断する。

正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3は、レゾルバ２２の１次コイル２２ａと２次コイル２２ｂとの間のインピーダンスに対応し、１次コイル２２ａまたは２次コイル２２ｂのレアショートによって振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3は小さくなる傾向を示す。また、余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3は、レゾルバ２２の１次コイル２２ａと２次コイル２２ｃとの間のインピーダンスに対応し、１次コイル２２ａまたは２次コイル２２ｃのレアショートによって振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3は小さくなる傾向を示す。そして、前記レアショートが発生しない場合には、これらの振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3および振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3は、図６の実線で示すように励磁信号Ｓrの上昇に従って上昇する。前記レアショートが発生すると、図６の破線で示すように、前記レアショートが発生しない場合に比べて、これらの振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3および振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3の上昇の変化率が小さくなるとともに、振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3および振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3自体が小さくなる。

診断部４６は、このような現象を用いて、レゾルバ２２のレアショートを診断する。この場合、診断部４６は、正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3を用いて、振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3が通る近似直線を計算する。そして、励磁信号Ｓrの周波数が基準周波数ｆoであるときの近似直線上の振幅値から、励磁信号Ｓrの周波数がｆo／４であるときの近似直線上の振幅値を減算し、その減算結果が予め決めた所定値よりも小さいときレアショートと判定し、それ以外のときレアショートでないと判定する。この差分を計算する代わりに、前記計算した近似直線の傾きを計算して、同傾きが予め決めた所定値よりも小さいとき１次または２次コイル２２ａ，２２ｂのレアショートと判定し、それ以外のとき１次または２次コイル２２ａ，２２ｂのレアショートでないと判定してもよい。また、このような差分または傾きに加えて、振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3が予め決めた所定値よりも小さいことをレアショートの条件に加えるようにしてもよい。また、診断部４６は、余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3に関しても、前記正弦波相信号Ｓsの場合と同様にして、１次または２次コイル２２ａ，２２ｂのレアショートの判定処理を実行する。

前記ステップＳ１９の処理後、ＥＣＵ３０は、ステップＳ２０にて全てのレゾルバ２２，２３，１６に関する診断が終了したか否かを判定する。この場合、レゾルバ２２に関する診断のみが終了した状態にあるので、ＥＣＵ３０は、ステップＳ２０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１２にてレゾルバ２３を指定して、前述したステップＳ１３〜Ｓ１９からなる処理を実行する。この場合、信号出力部３４は、作動制御部３２によって制御され、第１〜第３正弦波テーブルからの第１〜第３正弦波信号を励磁信号Ｓrとして読み出し、Ｄ／Ａ変換器３５ｂおよび増幅器３６ｂを介してレゾルバ２３の１次コイル２３ａを順次励磁する。また、信号入力部４１は、レゾルバ２３の２次コイル２３ｂ，２３ｃからの出力信号を増幅器３７ｃ，３７ｄおよびＡ／Ｄ変換器３８ｃ，３８ｄを介して前記レゾルバ２２の場合と同様に取り込む。これにより、レゾルバ２３に関しても、１次または２次コイル２２ａ，２２ｂのレアショートの診断処理がなされる。

このようにしてレゾルバ２３に関する診断が終了すると、ＥＣＵ３０は、図３のステップＳ２０にてふたたび「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１２にてレゾルバ１６を指定して、前述したステップＳ１３〜Ｓ１９からなる処理を実行する。この場合、信号出力部３４は、作動制御部３２によって制御され、第１〜第３正弦波テーブルからの第１〜第３正弦波信号を励磁信号Ｓrとして読み出し、Ｄ／Ａ変換器３５ｃおよび増幅器３６ｃを介してレゾルバ１６の１次コイル１６ａを励磁する。また、信号入力部４１は、レゾルバ１６の２次コイル１６ｂ，１６ｃからの出力信号を増幅器３７ｅ，３７ｆおよびＡ／Ｄ変換器３８ｅ，３８ｆを介して前記レゾルバ２２，２３の場合と同様に取り込む。これにより、レゾルバ１６に関しても、１次または２次コイル２２ａ，２２ｂのレアショートの診断処理がなされる。

そして、全てのレゾルバ２２，２３，１６の診断が終了すると、ＥＣＵ３０は、ステップＳ２０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２１にて診断結果をサービスツール５０に出力して、ステップＳ２２にてプログラムの実行を終了する。このステップＳ２１の処理は、診断部４６が通信部３１を介してサービスツール５０にレゾルバ２２，２３，１６の診断結果を出力することに対応する。サービスツール５０は、この診断結果を表示器に表示し、診断者はレゾルバ２２，２３，１６の診断情報を得ることができる。

上記作動説明からも理解できるとおり、上記実施形態によれば、ＬＣＲメータのような高価な装置を用いることなく、レゾルバ２２，２３，１６のインピーダンス異常を簡単かつ安価に検出できるようになる。また、診断部４６は、複数の振幅の変化状態に応じてレゾルバ２２，２３，１６のインピーダンス異常を診断するので、温度などの環境の変化に対する誤診断を回避することもできる。

また、上記実施形態においては、正弦波信号記憶部３３および信号出力部３４が、互いに「２」の整数倍関係にある周波数（周期）の第１〜第３正弦波信号からなる複数の励磁信号Ｓrでレゾルバ２２，２３，１６の各１次コイル２２ａ，２３ａ，１６ａを励磁する。そして、信号入力部４１が互いに「２」の整数倍関係にあるサンプリングレートでサンプリングしたレゾルバ２２，２３，１６からの出力信号値を入力し、振幅演算部４２が、最小２乗法を用いた演算の実行により、前記入力した出力信号値を用いて正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3および余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3を計算するようにした。したがって、正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3および余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3が精度よく計算され、レゾルバ２２，２３，１６のインピーダンス異常が高精度で検出されるようになる。

また、複数の励磁信号Ｓrとして互いに「２」の整数倍関係にある周期の第１〜第３正弦波信号が採用され、互いに「２」の整数倍関係にあるサンプリングレートで複数の出力信号をサンプリングした出力信号値が入力されるので、長い周期の出力信号のサンプリングタイミングを、短い周期の出力信号のサンプリングタイミングのいずれかに一致させることができ、サンプリングのタイミング制御が簡単になる。さらに、長い周期の出力信号であっても、短い周期の出力信号であっても、１周期のサンプリング数は同じとなるので、振幅演算部４２における正弦波信号への近似のための最小２乗法の適用においては同一演算態様（同一のアルゴリズム）を採用でき、装置全体を簡単に構成できる。

さらに、振幅演算部４２における正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3および余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3の計算は、操舵アシスト制御する場合と同じアルゴリズムであるので、回路装置および演算装置のより多くの共用化を図ることができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、１周期当たり４個のサンプリング値を用いて、正弦波相信号Ｓsおよび余弦波相信号Ｓcを最小２乗法により正弦波信号に近似させるようにした。しかし、このサンプリング値の数に関しては、これに限定されるものでなく、正弦波信号への近似が可能であれば、１周期当たりサンプリング値の数を上記実施形態とは異ならせるようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、正弦波相信号Ｓsの３個の振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3および余弦波相信号Ｓcの３個の振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3を用いてレゾルバ２２，２３，１６のレアショートを検出するようにした。しかし、正弦波相信号Ｓsの振幅値および余弦波相信号Ｓcの振幅値の数に関しては、少なくとも２以上の複数であればよい。

また、上記実施形態においては、診断部４６をアシスト制御用のＥＣＵ３０に内蔵させるようにしたが、サービスツール５０側に設けるようにしてもよい。この場合、振幅演算部４２にて計算されたレゾルバ２２，２３，１６に関する正弦波相信号Ｓsの振幅値Ａs1，Ａs2，Ａs3および余弦波相信号Ｓcの振幅値Ａc1，Ａc2，Ａc3を、通信部３１を介してサービスツール５０に供給するようにして、サービスツール５０側にて診断部４６と同様な診断のための演算を実行するようにするとよい。

さらに、上記実施形態に係るレゾルバの診断装置および診断方法は、車両の電動パワーステアリング装置１０内に設けたレゾルバ以外にも広く適用できる。すなわち、車両に搭載された他のレゾルバおよび車両以外の装置に組み込まれるレゾルバについても、上記実施形態のレゾルバの診断装置および診断方法は適用され得るものである。

本発明の一実施形態に係るレゾルバの故障診断装置を含む車両の電動パワーステアリング装置に、レゾルバの故障診断を要求するサービスツールを接続した状態を示す概略図である。 図１の電子制御ユニットの機能を説明するための機能ブロック図である。 図１の電子制御ユニットにて実行されるプログラムのフローチャートである。 図１のレゾルバの励磁信号および同レゾルバからの出力信号を説明するための波形図である。 (Ａ)〜(Ｃ)は、図１のレゾルバの励磁信号および同レゾルバからの正弦波相信号および余弦波相信号を説明するための波形図である。 図１のレゾルバの励磁信号の周波数を変化させた場合における正弦波相信号および余弦波相信号の振幅値の変化を説明するためのグラフである。

符号の説明

１０…電動パワーステアリング装置、１１…操舵ハンドル、１３…操舵軸、１４…電動モータ、１６，２２，２３…、２０…トルクセンサ、２１…トーションバー、３０…電子制御ユニット、３１…通信部、３３…正弦波信号記憶部、３４…信号出力部、４１…信号入力部、４２…振幅演算部、４６…診断部、５０…サービスツール。

Claims (5)

1. 互いに異なる周波数を有する複数の正弦波信号を励磁信号としてレゾルバの１次コイルに順次出力する励磁信号出力手段と、
   レゾルバの２次コイルから出力される前記複数の正弦波信号に対応した複数の出力信号を入力して、前記複数の出力信号の振幅をそれぞれ計算する出力信号処理手段と、
   前記計算された複数の振幅の変化状態に応じて前記１次および２次コイルのインピーダンス異常を診断する診断手段と
   を備えたことを特徴とするレゾルバの故障診断装置。
2. 前記励磁信号出力手段を、前記励磁信号として、互いに「２」の整数倍関係にある周期の複数の正弦波信号を出力するように構成し、かつ
   前記出力信号処理手段を、
   前記複数の出力信号を互いに「２」の整数倍関係にあるサンプリングレートでサンプリングした出力信号値を入力する信号入力部と、
   前記入力した出力信号値を用いて前記複数の出力信号を最小２乗法によって正弦波信号にそれぞれ近似し、かつ同近似した複数の正弦波信号の振幅を前記複数の出力信号の振幅としてそれぞれ演算する振幅演算部と
   で構成するようにした請求項１に記載したレゾルバの故障診断装置。
3. 前記励磁信号出力手段は、複数の正弦波信号を記憶した正弦波信号記憶部を有し、前記正弦波信号記憶部に記憶されている複数の正弦波信号を前記励磁信号としてそれぞれ読み出し出力する請求項１または２に記載したレゾルバの故障診断装置。
4. 前記レゾルバ、励磁信号出力手段および出力信号処理手段は、車両に搭載されており、かつ
   前記励磁信号出力手段および出力信号処理手段は、前記レゾルバによる車両制御のための回転角の検出に用いられる請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載したレゾルバの故障診断装置。
5. 互いに異なる周波数を有する複数の正弦波信号を励磁信号としてレゾルバの１次コイルに順次出力し、
   レゾルバの２次コイルから出力される前記複数の正弦波信号に対応した複数の出力信号を入力して、前記複数の出力信号の振幅をそれぞれ計算し、
   前記計算された複数の振幅の変化状態に応じて前記１次および２次コイルのインピーダンス異常を診断する
   ようにしたことを特徴とするレゾルバの故障診断方法。
   

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