JP7187326B2

JP7187326B2 - モータの回転角センサの異常診断装置並びにモータ制御装置

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Publication number: JP7187326B2
Application number: JP2019001585A
Authority: JP
Inventors: 弘明佐藤; 俊幸安島; 永呉岸本; 恒平明円
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2022-12-12
Anticipated expiration: 2039-01-09
Also published as: JP2020114057A; WO2020145069A1

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。

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。

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）。

特開２００９－１８３０３４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

一実施形態であるモータ制御装置の構成を示す。図１における異常検知部の構成を示す。異常検知部における各信号の波形例を示す。異常検知部における各信号の波形例を示す。図２における異常判定部の構成例を示す。図５に示す異常判定部を含む異常検知部の動作を示すフローチャートである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図２は、図１における異常検知部４００の構成を示す。

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。

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。

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。

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。

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。

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＝Ａω_ｍsinθ（正常時）（ω_ｍはモータの角速度）およびＣ２（＝d(S1)/dt=d(Ａsinθ)/dt=Ａ(dθ/dt)・cosθ＝Ａω_ｍcosθ（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。

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。

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。

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。

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。

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Ａω_ｍsinθとなり、Ｓ１の時間微分であるＣ２はＡω_ｍcosθ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。

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Ａω_ｍsinθとなり、Ｓ１の時間微分であるＣ２はＢω_ｍcosθ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図５は、図２における異常判定部４３０の構成例を示す。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

また、モータは、巻線界磁型の同期モータでもよい。

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

Claims

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前記回転角センサの異常の有無を判定する回転角センサの異常診断装置において、
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。
請求項１に記載の回転角センサの異常診断装置において、
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。
請求項１に記載の回転角センサの異常診断装置において、
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。
請求項１に記載の回転角センサの異常診断装置において、
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。
請求項１に記載の回転角センサの異常診断装置において、
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。
請求項５に記載の回転角センサの異常診断装置において、
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。
請求項１に記載の回転角センサの異常診断装置において、
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。
請求項７に記載の回転角センサの異常診断装置において、
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。
請求項３に記載の回転角センサの異常診断装置において、
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。
請求項９に記載の回転角センサの異常診断装置において、
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。
請求項２に記載の回転角センサの異常診断装置において、
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。
請求項１１に記載の回転角センサの異常診断装置において、
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。
請求項１に記載の回転角センサの異常診断装置において、
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。
モータと、
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。
請求項１４に記載のモータ制御装置において、
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。