JP5045407B2 - レゾルバの異常検出装置および電気式動力舵取装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの回転位置を検出するレゾルバの異常検出装置およびこれを用いた電気式動力舵取装置に関するものである。

従来より、モータの回転位置を検出するレゾルバの異常検出装置は、ハーネス間の短絡等、短絡抵抗が０Ωになるようなレゾルバの異常が発生した場合に、例えば、当該レソルバから出力される正弦波相出力信号または余弦波相出力信号の振幅値が所定の上限値を超えるか所定の下限値未満になることから、レゾルバの異常を検出している。しかしながら、レアショート等、短絡抵抗が数百ｋΩ以下程度のレゾルバの異常では、両出力信号の振幅値の変動が小さいことから、この振幅値と上記上限値および下限値との比較では、当該レゾルバの異常を正確に検出できないという問題がある。

この問題を解決するために、例えば、下記特許文献１に示す、回転角検出装置のための異常検出装置が知られている。この異常検出装置は、レゾルバから出力される正弦波相出力信号に基づく正弦波相振幅信号の２乗値と余弦波相出力信号に基づく余弦波相振幅信号の２乗値との和の平方根である２乗値平方根を演算し、この２乗値平方根が所定の範囲内でなくなった状態が所定の時間（所定のカウント数間）だけ継続すると、当該レゾルバが異常であると判定する。
特開２００６−１７７７５０号公報

ところで、レゾルバの異常検出中に当該レゾルバが温度変化する場合には、この温度変化に応じてレソルバから出力される両出力信号の振幅値が変動する。そうすると、例えば、レアショートのように抵抗値が大きく変化せず、両出力信号の振幅値の変動が小さいレゾルバの異常では、上記温度変化による振幅値の変動状態によっては、当該レゾルバの異常を正確に検出できないという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、レゾルバの異常を高精度に検出し得るレゾルバの異常検出装置および電気式動力舵取装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１のレゾルバの異常検出装置では、１相の励磁信号に応じて正弦波信号および余弦波信号を出力する１相励磁２相出力型のレゾルバ（４４）の異常検出装置（６０）であって、前記正弦波信号の振幅値（Ａｓ）の２乗値と前記余弦波信号の振幅値（Ａｃ）の２乗値との和を２乗和（Ｓ１）として演算する２乗和演算手段（６１）と、所定の基準時刻（ｔ０）から検出単位時間（ｔｓ）が経過するまでの時間に対応する第１の区分（Ｂ１）において前記２乗和演算手段により順次演算される前記２乗和のうち最大値である最大２乗和（Ｓ１ｍａｘ）と最小値である最小２乗和（Ｓ１ｍｉｎ）とを記憶する第１の記憶手段（６２）であって、前記所定の基準時刻から前記検出単位時間が経過した場合に、前記所定の基準時刻を当該所定の基準時刻から前記検出単位時間経過後の時刻に設定して記憶する第１の記憶手段と、前記所定の基準時刻から過去に向けて前記検出単位時間毎に分割された複数の区分（Ｂ２〜Ｂ５）においてそれぞれの前記最大２乗和（Ｓ２ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘ）と前記最小２乗和（Ｓ２ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎ）とを記憶する第２の記憶手段（６２）であって、前記所定の基準時刻から前記検出単位時間が経過した場合に、対象となる区分の前記最大２乗和および前記最小２乗和を当該対象区分よりも前記所定の基準時刻側の区分の前記最大２乗和および前記最小２乗和に等しくなるように前記複数の区分毎に設定して記憶する第２の記憶手段と、前記第１の区分を含めた全ての区分（Ｂ１〜Ｂ５）における前記各最大２乗和のうちの最大値である異常判定用最大２乗和（Ｓｍａｘ）と前記各最小２乗和のうちの最小値である異常判定用最小２乗和（Ｓｍｉｎ）との差が、前記正弦波信号または前記余弦波信号の振幅値の変動が許容される上限値（Ａｍａｘ）の２乗値と下限値（Ａｍｉｎ）の２乗値との差である異常判定用閾値（Ｓｋ）を超える場合に前記レゾルバが異常であると判定する異常判定手段（６１）と、を備え、前記全ての区分の検出単位時間の合計が、前記正弦波信号および前記余弦波信号の振幅値が温度変化による影響を受けない程度の判定時間（ｔａ）以下であることを技術的特徴とする。

請求項１のレゾルバの異常検出装置では、所定の基準時刻から検出単位時間が経過するまでの時間に対応する第１の区分において２乗和演算手段により順次演算される２乗和のうち最大値である最大２乗和と最小値である最小２乗和とが第１の記憶手段により記憶される。この第１の記憶手段により、所定の基準時刻から検出単位時間が経過した場合には、所定の基準時刻が当該所定の基準時刻から検出単位時間経過後の時刻に設定されて記憶される。また、所定の基準時刻から過去に向けて検出単位時間毎に分割された複数の区分においてそれぞれの最大２乗和と最小２乗和とが第２の記憶手段により記憶される。この第２の記憶手段により、所定の基準時刻から検出単位時間が経過した場合に、対象となる区分の最大２乗和および最小２乗和が当該対象区分よりも所定の基準時刻側の区分の最大２乗和および最小２乗和に等しくなるように複数の区分毎に設定されて記憶される。そして、全ての区分における各最大２乗和のうちの最大値である異常判定用最大２乗和と各最小２乗和のうちの最小値である異常判定用最小２乗和との差が、正弦波信号または余弦波信号の振幅値の変動が許容される上限値の２乗値と下限値の２乗値との差である異常判定用閾値を超える場合に、異常判定手段によりレゾルバが異常であると判定される。このとき、全ての区分の検出単位時間の合計が、正弦波信号および余弦波信号の振幅値が温度変化による影響を受けない程度の判定時間以下になるように上記複数の区分が設定されている。

このように、全ての区分の検出単位時間の合計が、上記判定時間以下になるように複数の区分が設定されているので、レゾルバの異常を判定するための異常判定用最大２乗和および異常判定用最小２乗和がレゾルバの温度変化による影響を受けることもない。
したがって、レゾルバの異常を高精度に検出することができる。

さらに、検出単位時間毎に分割した複数の区分毎に最大２乗和および最小２乗和を第１の記憶手段または第２の記憶手段に記憶させるので、各区分毎に全ての２乗和を第１の記憶手段または第２の記憶手段に記憶させる場合と比較して、第１の記憶手段および第２の記憶手段における必要な記憶容量を削減することができる。
また、第１の記憶手段および第２の記憶手段を一つ記憶手段で構成するようにしてもよい。

請求項２のレゾルバの異常検出装置では、異常判定手段により、異常判定用最大２乗和と異常判定用最小２乗和との差を異常判定用最大２乗和と異常判定用最小２乗和との平均値で除算した値が、異常判定用閾値を上記上限値の２乗値と上記下限値の２乗値との平均値で除算した値を超える場合に、当該レゾルバが異常であると判定される。

請求項１に記載の発明によりレゾルバの温度変化の影響をなくすことができるが、レゾルバの温度が極度に高い場合や低い場合には、振幅値の変動が許容される上限値と下限値とが変化してしまう。そのため、上記異常判定用閾値に基づいてレゾルバの異常の有無を判定すると、当該レゾルバの異常を正確に検出できない場合が想定される。

そこで、異常判定用最大２乗和と異常判定用最小２乗和との差を異常判定用最大２乗和と異常判定用最小２乗和との平均値で除算するとともに、異常判定用閾値を上記上限値の２乗値と上記下限値の２乗値との平均値で除算して、両者を比較することにより、レゾルバの温度の影響をなくすことができ、レゾルバの異常をより高精度に検出することができる。

請求項３の電気式動力舵取装置では、請求項１または２に記載のレゾルバからの出力信号に基づきモータにより操舵がアシストされるとともに、上記異常検出装置により検出される当該レゾルバの異常に応じてモータが制御される。

これにより、レゾルバの異常を高精度に検出することができる等の、請求項１または２の各発明による作用・効果を享受した電気式動力舵取装置を実現することができる。したがって、レゾルバの異常検出に応じてモータによるアシスト力の発生を禁止するフェールセーフを実施することにより当該レゾルバ異常時の車両の挙動を安全にして信頼性を向上させた電気式動力舵取装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０の構成を図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置２０の構成を示す構成図である。図２は、図１に示す一点鎖線ＩＩによる楕円内の拡大図である。図３は、図１に示す一点鎖線ＩＩＩによる楕円内の拡大図である。図４は、本実施形態の電気式動力舵取装置２０を制御するＥＣＵ６０の電気的構成を示すブロック図である。

図１および図４に示すように、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０は、主に、ステアリングホイール２１、ステアリング軸２２、ピニオン軸２３、ラック軸２４、トルクセンサ３０、モータ４０、モータレゾルバ４４、ボールねじ機構５０、ＥＣＵ６０等から構成されており、ステアリングホイール２１による操舵状態をトルクセンサ３０により検出し、その操舵状態に応じたアシスト力をモータ４０により発生させて運転者による操舵をアシストするものである。なお、ラック軸２４の両側には、それぞれタイロッド等を介して図略の操舵輪が連結されている。

即ち、図１および図２に示すように、ステアリングホイール２１には、ステアリング軸２２の一端側が連結され、このステアリング軸２２の他端側には、ピニオンハウジング２５内に収容されたトルクセンサ３０の入力軸２３ａおよびトーションバー３１がピン３２により連結されている。またこのトーションバー３１の他端側３１ａには、ピニオン軸２３の出力軸２３ｂがスプライン結合によって連結されている。

このピニオン軸２３の入力軸２３ａはベアリング３３ａにより、また出力軸２３ｂもベアリング３３ｂにより、それぞれピニオンハウジング２５内を回動自在に軸受されており、さらに入力軸２３ａとピニオンハウジング２５との間には、第１レゾルバ３５が、また出力軸２３ｂとピニオンハウジング２５との間には、第２レゾルバ３７が、それぞれ設けられている。トルクセンサ３０を構成する第１レゾルバ３５および第２レゾルバ３７は、ステアリングホイール２１による回転角を検出し得るもので、ｓｉｎ出力端子３５ｓ、ｃｏｓ出力端子３５ｃ等およびｓｉｎ出力端子３７ｓ、ｃｏｓ出力端子３７ｃ等を介してＥＣＵ６０にそれぞれ電気的に接続されている（図４参照）。

ピニオン軸２３の出力軸２３ｂの端部には、ピニオンギヤ２３ｃが形成されており、このピニオンギヤ２３ｃにはラック軸２４のラック溝２４ａが噛合可能に連結されている。これにより、ラックアンドピニオン式の操舵機構を構成している。

図１および図３に示すように、ラック軸２４は、ラックハウジング２６およびモータハウジング２７内に収容されており、その中間部には、螺旋状にボールねじ溝２４ｂが形成されている。このボールねじ溝２４ｂの周囲には、ラック軸２４と同軸に回転可能にベアリング２９により軸受される円筒形状のモータ軸４３が設けられている。このモータ軸４３は、ステータ４１や励磁コイル４２等とともにモータ４０を構成するもので、ステータ４１に巻回された励磁コイル４２により発生する界磁が、回転子に相当するモータ軸４３の外周に設けられた永久磁石４５に作用することより、モータ軸４３が回転し得るように構成されている。

モータ軸４３は、その内周にボールねじナット５２が取り付けられており、このボールねじナット５２にも、螺旋状にボールねじ溝５２ａが形成されている。そのため、このボールねじナット５２のボールねじ溝５２ａとラック軸２４のボールねじ溝２４ｂとの間に多数のボール５４を転動可能に介在させることによって、モータ軸４３の回転によりラック軸２４を軸方向に移動可能なボールねじ機構５０を構成することができる。

即ち、両ボールねじ溝２４ｂ、５２ａ等から構成されるボールねじ機構５０により、モータ軸４３の正逆回転の回転トルクをラック軸２４の軸線方向における往復動に変換することができる。これにより、この往復動は、ラック軸２４とともにラックアンドピニオン式の操舵機構を構成するピニオン軸２３を介してステアリングホイール２１の操舵力を軽減するアシスト力となる。

モータ４０のモータ軸４３とモータハウジング２７との間には、モータ軸４３の回転角（電気角）θＭｅを検出し得るモータレゾルバ４４が設けられており、このモータレゾルバ４４はｓｉｎ出力端子４４ｓ、ｃｏｓ出力端子４４ｃ等を介してＥＣＵ６０に電気的に接続されている（図４参照）。

図４に示すように、ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ６１、メモリ６２、バッファ６３等から構成されている。ＥＣＵ６０は、出力ポート６０ａ、６０ｂ、６０ｃから第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４に励磁信号を与える。
上述した第１レゾルバ３５のｓｉｎ出力端子３５ｓからのｓｉｎ相出力信号と、ｃｏｓ出力端子３５ｃからのｃｏｓ相出力信号、及び、第２レゾルバ３７のｓｉｎ出力端子３７ｓからのｓｉｎ相出力信号と、ｃｏｓ出力端子３７ｃからのｃｏｓ相出力信号が、ＥＣＵ６０に入力される。各出力信号は、ＥＣＵ６０のバッファ６３を介して直流オフセット電圧が印加され、ＣＰＵ６１のＡ／Ｄ変換器側へ入力され、Ａ／Ｄ変換される。ＣＰＵ６１は、Ａ／Ｄ変換した各出力信号から第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７の回転角を検出して操舵トルクを演算し、この操舵トルクおよび後述するモータ４０の回転角に応じて操舵力をアシストするためのアシスト指令をモータ駆動回路７０側に出力する。この電流指令値に対応するモータ電圧をモータ駆動回路７０によりモータ４０に供給することで、モータ４０により発生する操舵力によって運転者よる操舵をアシストする。

モータ４０の回転角は、モータレゾルバ４４により検出され、ｓｉｎ出力端子４４ｓからのｓｉｎ相出力信号と、ｃｏｓ出力端子４４ｃからのｃｏｓ相出力信号がモータ駆動回路７０へフィードバックされると共に、ＥＣＵ６０に入力される。各出力信号は、ＥＣＵ６０のバッファ６３を介して直流オフセット電圧が印加され、ＣＰＵ６１のＡ／Ｄ変換器側へ入力され、Ａ／Ｄ変換される。

メモリ６２には、後述するように、モータレゾルバ４４からの両出力信号に基づいて演算される各最大２乗和Ｓ１ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘおよび各最小２乗和Ｓ１ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎが各判定ブロックＢ１〜Ｂ５毎に記憶される。なお、当該メモリ６２は、特許請求の範囲に記載の「第１の記憶手段」および「第２の記憶手段」に相当するものである。

ここで、モータレゾルバ４４の電気的特性を図５に基づいて説明する。図５は、モータレゾルバ４４の電気的特性を説明するための説明図である。なお、図５は、モデルとして一対極レゾルバ（ロータを１回転させた時、１回転分の信号出力が出力される）を表している。
図５に示すように、モータレゾルバ４４は、１相の励磁信号に応じて正弦波信号および余弦波信号を出力するいわゆる１相励磁２相出力型のレゾルバであり、モータ軸４３の回転中心に対して偏心するように当該モータ軸４３に取り付けられるロータ４６とモータ軸４３の回転中心に中心軸が一致する環状のステータ４７とを備えている。ステータ４７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おり、これらのコイルは、励磁コイルとして機能する励磁コイル４７ａと、正弦波相コイルとして機能する正弦波相コイル４７ｂと、この正弦波相コイル４７ｂに対して位相を９０度ずらして余弦波相コイルとして機能する余弦波相コイル４７ｃとにより構成されている。なお、図５においては、各一つの励磁コイル４７ａ、正弦波相コイル４７ｂおよび余弦波相コイル４７ｃのみを示す。

モータレゾルバ４４は、励磁コイル４７ａに正弦波状に周期的に変化する励磁信号を与えて、ロータ４６をステータ４７に対して回転させると、正弦波相コイル４７ｂから正弦波相出力信号を出力するとともに、余弦波相コイル４７ｃから余弦波相出力信号を出力する。このとき、ロータ４６はモータ軸４３の回転中心に対して偏心するように当該モータ軸４３に取り付けられているために、正弦波相出力信号および余弦波相出力信号の振幅は、ロータ４６のステータ４７に対する回転角（電気角）に応じて変化するので、両出力信号からモータ４０の回転角が検出され得る。

次に、モータレゾルバ４４の異常検出装置としてのＥＣＵ６０によるモータレゾルバ４４の異常を検出する処理について、図６〜図１０を用いて説明する。図６は、各判定ブロックＢ１〜Ｂ５における各最大２乗和Ｓ１ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘおよび各最小２乗和Ｓ１ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎの関係を示す説明図である。図７は、モータレゾルバ４４の温度と出力信号の振幅値との関係を示すグラフである。図８は、モータレゾルバ４４の温度上昇に対する出力信号の振幅値の変動を確認するためのグラフである。図９および図１０は、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ６０によるモータレゾルバ４４の異常検出処理の流れを示すフローチャートである。

図６に示すように、本実施形態に係るモータレゾルバ４４の異常検出処理では、基準時刻ｔ０から検出単位時間ｔｓが経過するまでを判定ブロックＢ１、基準時刻ｔ０から過去に検出単位時間ｔｓ毎に分割された複数の区分をそれぞれ判定ブロックＢ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５と設定する。そして、各判定ブロックＢ１〜Ｂ５毎にメモリ６２に記憶されている最大２乗和Ｓ１ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ１ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎ（後述する）に基づいて、モータレゾルバ４４の異常検出処理を行なう。

ここで、検出単位時間ｔｓは、例えば、５秒間に設定されており、判定ブロックＢ１〜Ｂ５まで最大２５秒間を判定時間ｔａとして、本実施形態に係るモータレゾルバ４４の異常検出処理が実施される。この判定時間ｔａの設定理由について以下に示す。

図７から判るように、モータレゾルバ４４の温度によって、当該モータレゾルバ４４のｓｉｎ出力端子４４ｓおよびｃｏｓ出力端子４４ｃから出力される出力信号の振幅値が変動する。したがって、異常を検出するための判定時間を長くするとモータレゾルバ４４の温度の影響により当該レゾルバの異常を正確に検出できない場合がある。

一方、図８から判るように、運転者の操舵に応じてアシスト力を発生させるためにモータ４０が回転し、このモータ４０の回転に伴いモータレゾルバ４４のロータ４６が回転すると、出力信号の振幅値が多少変動する。そして、いわゆる据え切り状態まで操舵するとモータ４０がロックされて電流が急激に増加するので、このモータ４０の急激な温度上昇に伴いモータレゾルバ４４の温度が急上昇するように変動する。しかしながら、図８から判るように、上述のようにモータレゾルバ４４に急激な温度変化が生じても、少なくとも５秒以上６０秒以内では出力信号の振幅値が変動していないことがわかる。このように出力信号の振幅値が変動していない最大の時間をモータレゾルバ４４の異常検出時の最大判定時間とする。

また、本電気式動力舵取装置２０のギア比は２７．３（ステアリングホイール１回転でモータ４０は２７．３回転する）である。モータレゾルバ４４が４対極レゾルバ（ロータを１回転させた時、４回転分の信号出力が出力される）である場合、モータ４０が１／４回転以上すれば電気角が３６０°以上となるため、モータレゾルバ４４の異常が検出可能となる。そうすると、モータレゾルバ４４の異常を検出するために必要なステアリングホイール２１の回転角度は以下の式（１）により３．３°になる。
３６０／２７．３×１／４＝３．３° ・・・（１）
このため、少なくともステアリングホイール２１を３．３°だけ回転させるとモータレゾルバ４４の異常が検出できるため、通常の運転で３．３°だけステアリングホイール２１を回転させるのに要する時間をモータレゾルバ４４の異常検出時の最小判定時間とする。

したがって、モータレゾルバ４４の異常検出処理が実施される判定時間ｔａは、上記最小判定時間や急激な温度変化により信号出力の振幅値が変動する時間（図８では５秒）より長く、かつ、上記最大判定時間（図８では６０秒）より短くなるように設定される。そこで、本実施形態では、判定時間ｔａは、モータ４０の熱時定数よりも十分短い時間である２５秒間に設定されている。

次に、モータレゾルバ４４の異常検出装置としてのＥＣＵ６０によるモータレゾルバ４４の異常を検出する処理について、図９および図１０のフローチャートを用いて具体的に説明する。
まず、図９のステップＳ１０１において、カウンタＣを起動する処理が行われる。このカウンタＣは、本ステップにより起動され、その後、当該カウンタＣのカウントに応じた検出時間ｔが検出単位時間ｔｓ以上になるまでカウントを継続する。本実施形態においては、モータレゾルバ４４の異常が検出されない場合、判定ブロックＢ１において、各２乗和Ｓ１が、検出単位時間ｔｓである５秒間、計２００回カウントされるまで順次演算されることとなる。

次に、ステップＳ１０３において、モータレゾルバ４４のｓｉｎ出力端子４４ｓから入力されるｓｉｎ相出力信号の振幅値（以下、振幅値Ａｓともいう）と、ｃｏｓ出力端子４４ｃから入力されるｃｏｓ相出力信号の振幅値（以下、振幅値Ａｃともいう）とが取得される。

そして、ステップＳ１０５において、２乗和Ｓ１の演算処理がなされる。この演算処理では、以下の式（２）により２乗和Ｓ１が演算される。なお、ステップＳ１０５における処理は、特許請求の範囲に記載の「２乗和演算手段」に相当するものである。
Ｓ１＝Ａｓ^２＋Ａｃ^２ ・・・（２）

２乗和Ｓ１が演算されると、ステップＳ１０７において、この２乗和Ｓ１が判定ブロックＢ１における各２乗和Ｓ１の最大値として設定されている最大２乗和Ｓ１ｍａｘ以上であるか否かについて判定される。２乗和Ｓ１が最大２乗和Ｓ１ｍａｘ以上になれば（Ｓ１０７でＹｅｓ）、ステップＳ１０９において判定ブロックＢ１の最大２乗和Ｓ１ｍａｘが上記ステップＳ１０５にて演算された２乗和Ｓ１に等しくなるように設定されてメモリ６２に記憶される。一方、２乗和Ｓ１が最大２乗和Ｓ１ｍａｘ以上でなければ（Ｓ１０７でＮｏ）、ステップＳ１０９の処理がなされることなく、ステップＳ１１１の処理がなされる。

ステップＳ１１１において、上記ステップＳ１０５にて演算された２乗和Ｓ１が判定ブロックＢ１における各２乗和Ｓ１の最小値として設定されている最小２乗和Ｓ１ｍｉｎ以下であるか否かについて判定される。２乗和Ｓ１が最小２乗和Ｓ１ｍｉｎ以下になれば（Ｓ１１１でＹｅｓ）、ステップＳ１１３において判定ブロックＢ１の最小２乗和Ｓ１ｍｉｎが上記ステップＳ１０５にて演算された２乗和Ｓ１に等しくなるように設定されてメモリ６２に記憶される。一方、２乗和Ｓ１が最小２乗和Ｓ１ｍｉｎ以下でなければ（Ｓ１１１でＮｏ）、ステップＳ１１３の処理がなされることなく、ステップＳ１１５の処理がなされる。

次に、ステップＳ１１５において、異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘの設定処理がなされる。この設定処理では、異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘが、メモリ６２に記憶されている判定ブロックＢ１の最大２乗和Ｓ１ｍａｘと各判定ブロックＢ２〜Ｂ５の各最大２乗和Ｓ２ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘとの計５つの値のうちの最大値に等しくなるように設定される。

次に、ステップＳ１１７において、異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎの設定処理がなされる。この設定処理では、異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎが、メモリ６２に記憶されている判定ブロックＢ１の最小２乗和Ｓ１ｍｉｎと各判定ブロックＢ２〜Ｂ５の各最小２乗和Ｓ２ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎとの計５つの値のうちの最小値に等しくなるように設定される。

なお、各判定ブロックＢ２〜Ｂ５の各最大２乗和Ｓ２ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘおよび各最小２乗和Ｓ２ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎは、後述するステップＳ１２５により設定されてメモリ６２に記憶されている。異常検出処理の開始直後であり、各判定ブロックＢ２〜Ｂ５の各最大２乗和Ｓ２ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘおよび各最小２乗和Ｓ２ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎが設定されていない場合には、最初にステップＳ１０５にて演算された２乗和Ｓ１に等しくなるように設定される。

次に、図１０のステップＳ１１９において、異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘと異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎとの差が異常判定用閾値Ｓｋよりも大きいか否かについて判定される。ここで、異常判定用閾値Ｓｋは、例えば、２．４に設定されており、その設定理由を以下に示す。

一般に、モータレゾルバ４４から出力されるｓｉｎ相出力信号の振幅値Ａｓおよびｃｏｓ相出力信号の振幅値Ａｃは、３Ｖがピーク値となるように設定されている。ハーネス間の短絡等、短絡抵抗が０Ωになるようなモータレゾルバ４４の異常が発生すると振幅値Ａｓまたは振幅値Ａｃが変動する。従来、ｓｉｎ相出力信号の振幅値Ａｓまたはｃｏｓ相出力信号の振幅値Ａｃの変動が許容される上限値Ａｍａｘを３．２Ｖ、下限値Ａｍｉｎを２．８Ｖとして、振幅値Ａｓまたは振幅値Ａｃが上限値Ａｍａｘを超えるか下限値Ａｍｉｎ未満になるとモータレゾルバ４４が異常であると判定していた。

しかしながら、レアショート等、短絡抵抗が数百ｋΩ以下程度のモータレゾルバ４４の異常では、振幅値Ａｓまたは振幅値Ａｃの変動が小さいことから、振幅値Ａｓ、振幅値Ａｃと上限値Ａｍａｘおよび下限値Ａｍｉｎとの比較では、当該モータレゾルバ４４の異常を正確に検出できない場合がある。

そこで、本実施形態においては、上限値Ａｍａｘ（３．２Ｖ）および下限値Ａｍｉｎ（２．８Ｖ）を用いて、異常判定用閾値Ｓｋを以下の式（３）により２．４に設定し、この異常判定用閾値Ｓｋと、異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘと異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎとの差とを比較してモータレゾルバ４４の異常を検出している。
Ｓｋ＝Ａｍａｘ^２−Ａｍｉｎ^２ ・・・（３）

ステップＳ１１９において、モータレゾルバ４４にレアショート等の異常が発生しておらず、異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘと異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎとの差が異常判定用閾値Ｓｋ以下であれば（Ｓ１１９でＮｏ）、ステップＳ１２１において、検出時間ｔが検出単位時間ｔｓ以上であるか否かについて判定される。なお、ステップＳ１１９における処理は、特許請求の範囲に記載の「異常判定手段」に相当するものである。

ここで、検出時間ｔが検出単位時間ｔｓ未満である場合には（Ｓ１２１でＮｏ）、図９のステップＳ１０３からの処理がなされ、判定ブロックＢ１にて順次演算される最大２乗和Ｓ１ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ１ｍｉｎと、各判定ブロックＢ２〜Ｂ５の最大２乗和Ｓ２ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ２ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎとの比較が繰り返される。

一方、検出時間ｔが検出単位時間ｔｓ以上になると（Ｓ１２１でＹｅｓ）、ステップＳ１２３において、上記ステップＳ１０１にて起動させたカウンタＣを停止させる処理がなされる。

次に、ステップＳ１２５において、最大２乗和Ｓ１ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ１ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎの再設定がなされる。この再設定では、判定ブロックＢ５に対応してメモリ６２に記憶されている最大２乗和Ｓ５ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ５ｍｉｎが、判定ブロックＢ４に対応してメモリ６２に記憶されている最大２乗和Ｓ４ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ４ｍｉｎに等しくなるように再設定されてメモリ６２に記憶される。そして、判定ブロックＢ４に対応してメモリ６２に記憶されている最大２乗和Ｓ４ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ４ｍｉｎが、判定ブロックＢ３に対応してメモリ６２に記憶されている最大２乗和Ｓ３ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ３ｍｉｎに等しくなるように再設定されてメモリ６２に記憶される。そして、判定ブロックＢ３に対応してメモリ６２に記憶されている最大２乗和Ｓ３ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ３ｍｉｎが、判定ブロックＢ２に対応してメモリ６２に記憶されている最大２乗和Ｓ２ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ２ｍｉｎに等しくなるよう再設定されてメモリ６２に記憶される。そして、判定ブロックＢ２に対応してメモリ６２に記憶されている最大２乗和Ｓ２ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ２ｍｉｎが、判定ブロックＢ１に対応してメモリ６２に記憶されている最大２乗和Ｓ１ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ１ｍｉｎに等しくなるように再設定されてメモリ６２に記憶される。そして、判定ブロックＢ１に対応してメモリ６２に記憶されている最大２乗和Ｓ１ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ１ｍｉｎが、最後に演算された２乗和Ｓ１に等しくなるように再設定されてメモリ６２に記憶される。そして、基準時刻ｔ０が当該基準時刻ｔ０から検出単位時間ｔｓ経過後の時刻に再設定されてメモリ６２に記憶される。そして、図９のステップＳ１０１からの処理がなされる。

一方、ステップＳ１１９において、異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘと異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎとの差が異常判定用閾値Ｓｋより大きくなると（Ｓ１１９でＹｅｓ）、ステップＳ１２７にてモータレゾルバ４４にレアショート等の異常が発生していることが検出される。このモータレゾルバ４４の異常検出により、モータ４０によるアシスト力の発生を禁止するフェールセーフを実施する。

以上説明したように、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ６０では、基準時刻ｔ０から検出単位時間ｔｓが経過するまでの時間に対応する判定ブロックＢ１において上記式（２）により順次演算される２乗和Ｓ１のうち最大値である最大２乗和Ｓ１ｍａｘと最小値である最小２乗和Ｓ１ｍｉｎとがメモリ６２により記憶される。このメモリ６２により、基準時刻ｔ０から検出単位時間ｔｓが経過した場合には、基準時刻ｔ０が当該基準時刻ｔ０から検出単位時間ｔｓ経過後の時刻に設定されて記憶される。また、基準時刻ｔ０から過去に向けて検出単位時間ｔｓ毎に分割された複数の判定ブロックＢ２〜Ｂ５においてそれぞれの最大２乗和Ｓ２ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘと最小２乗和Ｓ２ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎとがメモリ６２により記憶される。このメモリ６２により、基準時刻ｔ０から検出単位時間ｔｓが経過した場合に、対象となる判定ブロックの最大２乗和および最小２乗和が当該判定ブロックよりも基準時刻ｔ０側の判定ブロックの最大２乗和および最小２乗和に等しくなるように各判定ブロックＢ２〜Ｂ５毎に設定されて記憶される。そして、全判定ブロックＢ１〜Ｂ５における各最大２乗和Ｓ１ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘのうちの最大値である異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘと各最小２乗和Ｓ１ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎのうちの最小値である異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎとの差が、ｓｉｎ相出力信号の振幅値Ａｓまたはｃｏｓ相出力信号の振幅値Ａｃの変動が許容される上限値Ａｍａｘの２乗値と下限値Ａｍｉｎの２乗値との差である異常判定用閾値Ｓｋを超える場合に、モータレゾルバ４４が異常であると判定される。このとき、各判定ブロックＢ１〜Ｂ５の検出単位時間ｔｓの合計が、ｓｉｎ相出力信号の振幅値Ａｓおよびｃｏｓ相出力信号の振幅値Ａｃが温度変化による影響を受けない程度の判定時間ｔａ以下になるように各判定ブロックＢ１〜Ｂ５が設定されている。

このように、各判定ブロックＢ１〜Ｂ５の検出単位時間ｔｓの合計が、判定時間ｔａ以下になるように各判定ブロックＢ１〜Ｂ５が設定されているので、モータレゾルバ４４の異常を判定するための異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘおよび異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎがモータレゾルバ４４の温度変化による影響を受けることもない。
したがって、モータレゾルバ４４の異常を高精度に検出することができる。

さらに、検出単位時間ｔｓ毎に分割した各判定ブロックＢ１〜Ｂ５毎に最大２乗和Ｓ１ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ１ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎをメモリ６２に記憶させるので、各判定ブロックＢ１〜Ｂ５毎に全ての２乗和Ｓ１〜Ｓ５をメモリ６２に記憶させる場合と比較して、メモリ６２における必要な記憶容量を削減することができる。

また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、モータレゾルバ４４の異常を高精度に検出することができる等の、請求項１または２の各発明による作用・効果を享受した電気式動力舵取装置２０を実現することができる。したがって、モータレゾルバ４４の異常検出に応じてモータ４０によるアシスト力の発生を禁止するフェールセーフを実施することにより当該モータレゾルバ４４の異常時の車両の挙動を安全にして信頼性を向上させた電気式動力舵取装置２０を提供することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）上述した図１０のステップＳ１１９において、異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘと異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎとの差が異常判定用閾値Ｓｋよりも大きい場合にモータレゾルバ４４が異常であると判定することに限らず、以下のように判定してもよい。

すなわち、異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘと異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎとの差を異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘと異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎとの平均値で除算した値が、異常判定用閾値Ｓｋを上限値Ａｍａｘの２乗値と下限値Ａｍｉｎの２乗値との平均値で除算した値を超える場合に、当該モータレゾルバ４４が異常であると判定する。

上記実施形態（請求項１）に記載の発明によりモータレゾルバ４４の温度変化の影響をなくすことができるが、モータレゾルバ４４の温度が極度に高い場合や低い場合には、振幅値の変動が許容される上限値Ａｍａｘと下限値Ａｍｉｎとが変化してしまう。そのため、異常判定用閾値Ｓｋに基づいてモータレゾルバ４４の異常の有無を判定すると、当該モータレゾルバ４４の異常を正確に検出できない場合が想定される。

そこで、異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘと異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎとの差を異常判定用最大２乗和Ｓｍａｘと異常判定用最小２乗和Ｓｍｉｎとの平均値で除算するとともに、異常判定用閾値Ｓｋを上限値Ａｍａｘの２乗値と下限値Ａｍｉｎの２乗値との平均値で除算して、両者を比較することにより、モータレゾルバ４４の温度の影響をなくすことができ、当該モータレゾルバ４４の異常をより高精度に検出することができる。

（２）上記実施形態では各判定ブロックＢ１〜Ｂ５の計５つのブロック毎にメモリ６２に記憶された最大２乗和Ｓ１ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘおよび最小２乗和Ｓ１ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎに基づいてモータレゾルバ４４の異常を検出することに限らず、３つ、４つ、または６つ以上の判定ブロックを採用してもよいし、判定ブロックを採用することなく現時点における２乗和Ｓとこの現時点から過去に向けて判定時間ｔａ以内の時間までの全ての２乗和とを比較してモータレゾルバ４４の異常を検出してもよい。

本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置の構成を示す構成図である。 図１に示す一点鎖線ＩＩによる楕円内の拡大図である。 図１に示す一点鎖線ＩＩＩによる楕円内の拡大図である。 本実施形態の電気式動力舵取装置を制御するＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。 モータレゾルバの電気的特性を説明するための説明図である。 各判定ブロックにおける各最大２乗和および各最小２乗和の関係を示す説明図である。 モータレゾルバの温度と出力信号の振幅値との関係を示すグラフである。 モータレゾルバの温度上昇に対する出力信号の振幅値の変動を確認するためのグラフである。 本実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵによるモータレゾルバの異常検出処理の流れを示すフローチャートの一部である。 本実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵによるモータレゾルバの異常検出処理の流れを示すフローチャートの一部である。

符号の説明

２０…電気式動力舵取装置
４０…モータ
４４…モータレゾルバ（レゾルバ）
６０…ＥＣＵ（異常検出装置）
６１…ＣＰＵ
６２…メモリ（第１の記憶手段、第２の記憶手段）
Ａｃ、Ａｓ…振幅値
Ａｍａｘ…上限値
Ａｍｉｎ…下限値
Ｂ１…判定ブロック（第１の区分）
Ｂ２〜Ｂ５…判定ブロック（複数の区分）
Ｓ１〜Ｓ５…２乗和
Ｓ１ｍａｘ〜Ｓ５ｍａｘ…最大２乗和
Ｓ１ｍｉｎ〜Ｓ５ｍｉｎ…最小２乗和
Ｓｋ…異常判定用閾値
Ｓｍａｘ…異常判定用最大２乗和
Ｓｍｉｎ…異常判定用最小２乗和
ｔ…検出時間
ｔａ…判定時間
ｔ０…基準時刻
ｔｓ…検出単位時間

Claims (3)

1. １相の励磁信号に応じて正弦波信号および余弦波信号を出力する１相励磁２相出力型のレゾルバの異常検出装置であって、
   前記正弦波信号の振幅値の２乗値と前記余弦波信号の振幅値の２乗値との和を２乗和として演算する２乗和演算手段と、
   所定の基準時刻から検出単位時間が経過するまでの時間に対応する第１の区分において前記２乗和演算手段により順次演算される前記２乗和のうち最大値である最大２乗和と最小値である最小２乗和とを記憶する第１の記憶手段であって、前記所定の基準時刻から前記検出単位時間が経過した場合に、前記所定の基準時刻を当該所定の基準時刻から前記検出単位時間経過後の時刻に設定して記憶する第１の記憶手段と、
   前記所定の基準時刻から過去に向けて前記検出単位時間毎に分割された複数の区分においてそれぞれの前記最大２乗和と前記最小２乗和とを記憶する第２の記憶手段であって、前記所定の基準時刻から前記検出単位時間が経過した場合に、対象となる区分の前記最大２乗和および前記最小２乗和を当該対象区分よりも前記所定の基準時刻側の区分の前記最大２乗和および前記最小２乗和に等しくなるように前記複数の区分毎に設定して記憶する第２の記憶手段と、
   前記第１の区分を含めた全ての区分における前記各最大２乗和のうちの最大値である異常判定用最大２乗和と前記各最小２乗和のうちの最小値である異常判定用最小２乗和との差が、前記正弦波信号または前記余弦波信号の振幅値の変動が許容される上限値の２乗値と下限値の２乗値との差である異常判定用閾値を超える場合に前記レゾルバが異常であると判定する異常判定手段と、
   を備え、前記全ての区分の検出単位時間の合計が、前記正弦波信号および前記余弦波信号の振幅値が温度変化による影響を受けない程度の判定時間以下であることを特徴とするレゾルバの異常検出装置。
2. 前記異常判定手段は、前記異常判定用最大２乗和と前記異常判定用最小２乗和との差を前記異常判定用最大２乗和と前記異常判定用最小２乗和との平均値で除算した値が、前記異常判定用閾値を前記上限値の２乗値と前記下限値の２乗値との平均値で除算した値を超える場合に前記レゾルバが異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載のレゾルバの異常検出装置。
3. 請求項１または２に記載のレゾルバからの出力信号に基づきモータにより操舵をアシストするとともに、前記異常検出装置により検出される前記レゾルバの異常に応じて前記モータを制御することを特徴とする電気式動力舵取装置。

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