JP7229418B2 - レゾルバの異常検出装置 - Google Patents
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Description
第1系統と第2系統との間で磁気干渉が生じる、第1系統の励磁巻線、第1系統の2つの出力巻線、第2系統の励磁巻線、及び第2系統の2つの出力巻線を有するレゾルバと、
前記第1系統の励磁巻線に第1周期の交流電圧を印加する第1系統の励磁部と、
前記第2系統の励磁巻線に、前記第1周期と異なる第2周期の交流電圧を印加する第2系統の励磁部と、
前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号を予め設定された検出タイミングで周期的に検出する第1系統の出力信号検出部と、
前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値に対して、前記第2周期の成分を低減する第2周期成分低減処理を行う第1系統の低減処理部と、
前記第2周期成分低減処理後の前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値のそれぞれを2乗した値の和である第1系統2乗和を算出する第1系統の2乗和算出部と、
前記第1系統2乗和が、予め設定された第1系統の正常範囲にあるか否かに基づいて、第1系統の異常を判定する第1系統の異常検出部と、を備え、
前記第2周期は、前記第1周期より長く設定され、
前記第1系統の低減処理部は、前記第2周期成分低減処理として、今回の検出タイミングで検出した前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値と、今回の検出タイミングよりも第1系統低減処理間隔前の検出タイミングで検出した前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値とを加算し、前記第1系統低減処理間隔は、前記第2周期をTBとして、TB/2+TB×M(Mは、0以上の整数)に設定されており、
前記第1系統の2乗和算出部は、加算後の前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値のそれぞれを2乗した値の和である前記第1系統2乗和を算出するものである。
実施の形態1に係るレゾルバの異常検出装置について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係るレゾルバの異常検出装置の概略構成図である。なお、レゾルバの異常検出装置は、角度検出装置でもある。
レゾルバ1は、第1系統の励磁巻線10A、第1系統の2つの出力巻線111A、112A(第1系統の第1出力巻線111A、第1系統の第2出力巻線112Aとも称す)、第2系統の励磁巻線10B、第2系統の2つの出力巻線111B、112B(第2系統の第1出力巻線111B、第2系統の第2出力巻線112Bとも称す)を有している。第1系統の巻線と第2系統の巻線との間で磁気干渉が生じる。すなわち、第1系統の励磁巻線10Aが発生した磁束による電磁誘導より、第1系統の2つの出力巻線111A、111Aだけでなく、第2系統の2つの出力巻線111B、112Bにも、誘起電圧が生じ、第2系統の励磁巻線10Bが発生した磁束による電磁誘導により、第2系統の2つの出力巻線111B、111Bだけでなく、第1系統の2つの出力巻線111A、112Aにも、誘起電圧が生じる。
レゾルバの異常検出装置は、制御装置50を備えている。制御装置50は、図1に示すように、第1系統の励磁部51A、第1系統の出力信号検出部52A、第1系統の低減処理部53A、第1系統の角度算出部54A、第1系統の2乗和算出部55A、第1系統の異常検出部56A、第2系統の励磁部51B、第2系統の出力信号検出部52B、第2系統の低減処理部53B、第2系統の角度算出部54B、第2系統の2乗和算出部55B、及び第2系統の異常検出部56Bを備えている。制御装置50の各機能は、制御装置50が備えた処理回路により実現される。
第1系統の励磁部51Aは、第1系統の励磁巻線10Aに第1周期TAの交流電圧VRA(本例では、正弦波の交流電圧VRA)を印加する。第1系統の励磁部51Aは、第1周期TAの交流電圧指令を算出し、交流電圧指令と三角波との比較結果に基づいて、出力回路93に設けられた第1系統の励磁巻線用のスイッチング素子をオンオフするPWM信号(Pulse Width Modulation)を生成する。スイッチング素子がオンされると、電源電圧が第1系統の励磁巻線10A側に印加され、スイッチング素子がオフされると、電源電圧の印加が停止する。
第1系統の出力信号検出部52Aは、第1系統の2つの出力巻線111A、112Aの出力信号V1A、V2Aを予め設定された検出タイミング(以下、第1系統の検出タイミングとも称す)で周期的に検出する。
<系統間の磁気干渉による課題>
図5に第1系統の第1出力巻線の出力信号V1Aの例を示すように、第1系統の2つの出力巻線111A、112Aの出力信号V1A、V2Aには、それぞれ、系統間の磁気干渉により、第2系統の励磁巻線10Bに励磁された第2周期TBの磁束により電磁誘導により誘起された第2周期の成分V1A_TB、V2A_TBが重畳される。図5の上段のグラフに、第1系統の第1出力巻線の出力信号V1Aを示し、中段のグラフに、第1系統の第1出力巻線の出力信号V1Aに含まれる、第1系統の励磁巻線10Aの磁束により電磁誘導により誘起された第1周期の成分V1A_TAを示し、下段のグラフに、第1系統の第1出力巻線の出力信号V1Aに含まれる、第2系統の励磁巻線10Bの磁束により電磁誘導により誘起された第2周期の成分V1A_TBを示す。第1系統の第1出力巻線の出力信号V1Aは、第1周期の成分V1A_TAと第2周期の成分V1A_TBとを合計した信号となる。
そこで、第1系統の低減処理部53Aは、第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値V1A_S、V2A_Sに対して、第2周期の成分を低減する第2周期成分低減処理を行う。そして、後述する第1系統の2乗和算出部55Aは、第2周期成分低減処理後の第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値V1A_F、V2A_Fのそれぞれを2乗した値の和である第1系統2乗和V1_ampを算出する。
ΔT1=TB/2+TB×M ・・・(1)
TB=TA×2×N ・・・(2)
ΔT1=TA×(N+2×N×M) ・・・(3)
V1A_F≒2×V1A_TA
V2A_F≒2×V2A_TA ・・・(4)
第1系統の2乗和算出部55Aは、次式に示すように、第2周期成分低減処理後の第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値V1A_F、V2A_Fのそれぞれを2乗した値の和である第1系統2乗和V1_ampを算出する。
V1_amp=V1A_F2+V2A_F2 ・・・(5)
V1_amp≒(2×V1A_TA)2+(2×V2A_TA)2
=4×{V1A_TA2+V2A_TA2} ・・・(6)
第1系統の異常検出部56Aは、第1系統2乗和V1_ampが、予め設定された第1系統の正常範囲にあるか否かに基づいて、第1系統の異常を判定する。
V1A_TA=KA1×sin(θ1)
V2A_TA=KA1×cos(θ1) ・・・(7)
V1_amp≒4×{(KA1×sin(θ1))2
+(KA1×cos(θ1))2}
=4×KA12×{sin(θ1)2+cos(θ1)2}
=4×KA12×1 ・・・(8)
図8のフローチャートを用いて、異常判定の処理の別例を説明する。図8のフローチャートの処理は、第1系統の検出タイミング毎に、第1系統2乗和V1_ampが算出された後に実行される。
第1系統の角度算出部54Aは、次式に示すように、第2周期成分低減処理後の第1系統の第1出力巻線の出力信号の検出値V1A_Fと、第1系統の第2出力巻線の出力信号の検出値V2A_Fとの比の、アークタンジェント(逆正接関数)を算出することにより、第1角度θ1を算出する。
θ1=tan-1(V1A_F/V2A_F) ・・・(9)
θ1≒tan-1{(2×V1A_TA)/(2×V2A_TA)}
=tan-1(V1A_TA/V2A_TA) ・・・(10)
第2系統の出力信号検出部52Bは、第2系統の2つの出力巻線111B、112Bの出力信号V1B、V2Bを予め設定された検出タイミング(以下、第2系統の検出タイミングとも称す)で周期的に検出する。
<系統間の磁気干渉による課題>
図9に第2系統の第1出力巻線の出力信号V1Bの例を示すように、第2系統の2つの出力巻線111B、112Bの出力信号V1B、V2Bには、系統間の磁気干渉により、第1系統の励磁巻線10Aに励磁された第1周期TAの磁束により誘起された第1周期の成分が重畳する。図9の上段のグラフに、第2系統の第1出力巻線の出力信号V1Bを示し、中段のグラフに、第2系統の第1出力巻線の出力信号V1Bに含まれる、第2系統の励磁巻線10Bの磁束による電磁誘導により誘起された第2周期の成分V1B_TBを示し、下段のグラフに、第2系統の第1出力巻線の出力信号V1Bに含まれる、第1系統の励磁巻線10Aの磁束による電磁誘導により誘起された第1周期の成分V1B_TAを示す。第2系統の第1出力巻線の出力信号V1Bは、第2周期の成分V1B_TBと第1周期の成分V1B_TAとを合計した信号となる。
そこで、第2系統の低減処理部53Bは、第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値V1B_S、V2B_Sに対して、第1周期の成分を低減する第1周期成分低減処理を行う。そして、後述する第2系統の2乗和算出部55Bは、第1周期成分低減処理後の第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値V1B_F、V2B_Fのそれぞれを2乗した値の和である第2系統2乗和V2_ampを算出する。
ΔT2=TA×P ・・・(11)
TB=TA×2×N ・・・(12)
ΔT2=TB/2+TB×L ・・・(13)
ΔT2=TA×N×(1+2×L) ・・・(14)
V1B_F≒2×V1B_TB
V2B_F≒2×V2B_TB ・・・(15)
第2系統の2乗和算出部55Bは、次式に示すように、第1周期成分低減処理後の第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値V1B_F、V2B_Fのそれぞれを2乗した値の和である第2系統2乗和V2_ampを算出する。
V2_amp=V1B_F2+V2B_F2 ・・・(16)
V2_amp≒(2×V1B_TB)2+(2×V2B_TB)2
=4×{V1B_TB2+V2B_TB2} ・・・(17)
第2系統の異常検出部56Bは、第2系統2乗和V2_ampが、予め設定された第2系統の正常範囲にあるか否かに基づいて、第2系統の異常を判定する。
V1B_TB=KA2×sin(θ2)
V2B_TB=KA2×cos(θ2) ・・・(18)
V2_amp≒4×{(KA2×sin(θ2))2
+(KA2×cos(θ2))2}
=4×KA22×{sin(θ2)2+cos(θ2)2}
=4×KA22×1 ・・・(19)
図12のフローチャートを用いて、異常判定の処理の別例を説明する。図12のフローチャートの処理は、第2系統の検出タイミング毎に、第2系統2乗和V2_ampが算出された後に実行される。
第2系統の角度算出部54Bは、次式に示すように、第1周期成分低減処理後の第2系統の第1出力巻線の出力信号の検出値V1B_Fと、第1系統の第2出力巻線の出力信号の検出値V2B_Fとの比の、アークタンジェント(逆正接関数)を算出することにより、第2角度θ2を算出する。
θ2=tan-1(V1B_F/V2B_F) ・・・(20)
θ2≒tan-1{(2×V1B_TB)/(2×V2B_TB)}
=tan-1(V1B_TB/V2B_TB) ・・・(21)
次に、実施の形態2に係るレゾルバの異常検出装置について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る角度検出装置の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、制御装置50の第2系統の出力信号検出部52B及び第2系統の低減処理部53Bの構成が、実施の形態1と異なる。
図13に第2系統の第1出力巻線の出力信号V1Bの例を示すように、第2系統の2つの出力巻線111B、112Bの出力信号V1B、V2Bには、系統間の磁気干渉により、第1系統の励磁巻線10Aに励磁された第1周期TAの磁束により電磁誘導で誘起された第1周期の成分が重畳する。図13の上段のグラフに、第2系統の第1出力巻線の出力信号V1Bを示し、中段のグラフに、第2系統の第1出力巻線の出力信号V1Bに含まれる、第2系統の励磁巻線10Bの磁束により電磁誘導で誘起された第2周期の成分V1B_TBを示し、下段のグラフに、第2系統の第1出力巻線の出力信号V1Bに含まれる、第1系統の励磁巻線10Aの磁束により誘起された第1周期の成分V1B_TAを示す。第2系統の第1出力巻線の出力信号V1Bは、第2周期の成分V1B_TBと第1周期の成分V1B_TAとを合計した信号となり、この信号により第2系統2乗和V2_ampを算出すると誤差が生じる。そのため、第2系統2乗和V2_ampの誤差を抑制するため、第2系統の第1出力巻線の出力信号V1Bから、第1周期の成分V1B_TAを低減する必要がある。
本実施の形態でも、第2系統の低減処理部53Bは、第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値V1B_S、V2B_Sに対して、第1周期の成分を低減する第1周期成分低減処理を行う。
ΔT2=TA/2+TA×X ・・・(22)
ΔTM12=ΔT2/2 ・・・(23)
V1B_F≒2×V1B_TB
V2B_F≒2×V2B_TB ・・・(24)
TB=TA×2
ΔT2=TA/2
ΔTM12=TA/4 ・・・(25)
実施の形態1と同様に、第2系統の2乗和算出部55Bは、次式に示すように、第1周期成分低減処理後の第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値V1B_F、V2B_Fのそれぞれを2乗した値の和である第2系統2乗和V2_ampを算出する。
V2_amp=V1B_F2+V2B_F2 ・・・(26)
V2_amp≒(2×V1B_TB)2+(2×V2B_TB)2
=4×{V1B_TB2+V2B_TB2} ・・・(27)
次に、実施の形態3に係るレゾルバの異常検出装置について説明する。上記の実施の形態1又は2と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレゾルバの異常検出装置の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、レゾルバ1の構成が、実施の形態1又は2と異なる。図15は、本実施の形態に係る角度検出装置の概略構成図である。
最後に、本願のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
Claims (12)
- 第1系統と第2系統との間で磁気干渉が生じる、第1系統の励磁巻線、第1系統の2つの出力巻線、第2系統の励磁巻線、及び第2系統の2つの出力巻線を有するレゾルバと、
前記第1系統の励磁巻線に第1周期の交流電圧を印加する第1系統の励磁部と、
前記第2系統の励磁巻線に、前記第1周期と異なる第2周期の交流電圧を印加する第2系統の励磁部と、
前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号を予め設定された検出タイミングで周期的に検出する第1系統の出力信号検出部と、
前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値に対して、前記第2周期の成分を低減する第2周期成分低減処理を行う第1系統の低減処理部と、
前記第2周期成分低減処理後の前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値のそれぞれを2乗した値の和である第1系統2乗和を算出する第1系統の2乗和算出部と、
前記第1系統2乗和が、予め設定された第1系統の正常範囲にあるか否かに基づいて、第1系統の異常を判定する第1系統の異常検出部と、を備え、
前記第2周期は、前記第1周期より長く設定され、
前記第1系統の低減処理部は、前記第2周期成分低減処理として、今回の検出タイミングで検出した前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値と、今回の検出タイミングよりも第1系統低減処理間隔前の検出タイミングで検出した前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値とを加算し、前記第1系統低減処理間隔は、前記第2周期をTBとして、TB/2+TB×M(Mは、0以上の整数)に設定されており、
前記第1系統の2乗和算出部は、加算後の前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値のそれぞれを2乗した値の和である前記第1系統2乗和を算出するレゾルバの異常検出装置。 - 前記第1系統の異常検出部は、前記第1系統2乗和が前記第1系統の正常範囲にない場合が、予め設定された異常判定回数以上、連続して継続した場合に、第1系統に異常が発生していると判定する請求項1に記載のレゾルバの異常検出装置。
- 前記第2周期は、前記第1周期をTAとして、TA×2×N(Nは、1以上の整数)に設定されている請求項1又は2に記載のレゾルバの異常検出装置。
- 前記第1系統の出力信号検出部は、前記第1系統の励磁巻線に印加される前記第1周期の交流電圧が最大値又は最小値になるタイミングで、前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号を検出する請求項1から3のいずれか一項に記載のレゾルバの異常検出装置。
- 第1系統と第2系統との間で磁気干渉が生じる、第1系統の励磁巻線、第1系統の2つの出力巻線、第2系統の励磁巻線、及び第2系統の2つの出力巻線を有するレゾルバと、
前記第1系統の励磁巻線に第1周期の交流電圧を印加する第1系統の励磁部と、
前記第2系統の励磁巻線に、前記第1周期と異なる第2周期の交流電圧を印加する第2系統の励磁部と、
前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号を予め設定された検出タイミングで周期的に検出する第1系統の出力信号検出部と、
前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値に対して、前記第2周期の成分を低減する第2周期成分低減処理を行う第1系統の低減処理部と、
前記第2周期成分低減処理後の前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値のそれぞれを2乗した値の和である第1系統2乗和を算出する第1系統の2乗和算出部と、
前記第1系統2乗和が、予め設定された第1系統の正常範囲にあるか否かに基づいて、第1系統の異常を判定する第1系統の異常検出部と、
前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号を予め設定された検出タイミングで周期的に検出する第2系統の出力信号検出部と、
前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値に対して、前記第1周期の成分を低減する第1周期成分低減処理を行う第2系統の低減処理部と、
前記第1周期成分低減処理後の前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値のそれぞれを2乗した値の和である第2系統2乗和を算出する第2系統の2乗和算出部と、
前記第2系統2乗和が、予め設定された第2系統の正常範囲にあるか否かに基づいて、第2系統の異常を判定する第2系統の異常検出部と、を備え、
前記第2系統の低減処理部は、前記第1周期成分低減処理として、今回の検出タイミングで検出した前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値と今回の検出タイミングよりも第2系統低減処理間隔前の検出タイミングで検出した前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値との差を算出する減算処理を行い、前記第2系統低減処理間隔は、前記第1周期をTAとして、TA×P(Pは、1以上の整数)に設定されており、
前記第2系統の2乗和算出部は、減算処理後の前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号のそれぞれを2乗した値の和である前記第2系統2乗和を算出するレゾルバの異常検出装置。 - 前記第2系統の異常検出部は、前記第2系統2乗和が前記第2系統の正常範囲にない場合が、予め設定された異常判定回数以上、連続して継続した場合に、第2系統に異常が発生していると判定する請求項5に記載のレゾルバの異常検出装置。
- 前記第2周期は、前記第1周期をTAとして、TA×2×N(Nは、1以上の整数)に設定され、
前記第2系統低減処理間隔は、前記第2周期をTBとして、TB/2+TB×L(Lは、0以上の整数)に設定されている請求項5又は6に記載のレゾルバの異常検出装置。 - 前記第2系統の出力信号検出部は、前記第2系統の励磁巻線に印加される前記第2周期の交流電圧が最大値又は最小値になるタイミングで、前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号を検出する請求項5から7のいずれか一項に記載のレゾルバの異常検出装置。
- 第1系統と第2系統との間で磁気干渉が生じる、第1系統の励磁巻線、第1系統の2つの出力巻線、第2系統の励磁巻線、及び第2系統の2つの出力巻線を有するレゾルバと、
前記第1系統の励磁巻線に第1周期の交流電圧を印加する第1系統の励磁部と、
前記第2系統の励磁巻線に、前記第1周期と異なる第2周期の交流電圧を印加する第2系統の励磁部と、
前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号を予め設定された検出タイミングで周期的に検出する第1系統の出力信号検出部と、
前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値に対して、前記第2周期の成分を低減する第2周期成分低減処理を行う第1系統の低減処理部と、
前記第2周期成分低減処理後の前記第1系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値のそれぞれを2乗した値の和である第1系統2乗和を算出する第1系統の2乗和算出部と、
前記第1系統2乗和が、予め設定された第1系統の正常範囲にあるか否かに基づいて、第1系統の異常を判定する第1系統の異常検出部と、
前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号を予め設定された検出タイミングで周期的に検出する第2系統の出力信号検出部と、
前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値に対して、前記第1周期の成分を低減する第1周期成分低減処理を行う第2系統の低減処理部と、
前記第1周期成分低減処理後の前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値のそれぞれを2乗した値の和である第2系統2乗和を算出する第2系統の2乗和算出部と、
前記第2系統2乗和が、予め設定された第2系統の正常範囲にあるか否かに基づいて、第2系統の異常を判定する第2系統の異常検出部と、を備え、
前記第2系統の低減処理部は、前記第1周期成分低減処理として、今回の検出タイミングで検出した前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号と今回の検出タイミングよりも第2系統低減処理間隔前の検出タイミングで検出した前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号とを加算し、
前記第2系統の2乗和算出部は、加算後の前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値のそれぞれを2乗した値の和である前記第2系統2乗和を算出し、
前記第2系統低減処理間隔は、前記第1周期をTAとして、TA/2+TA×X(Xは、0以上の整数)に設定されているレゾルバの異常検出装置。 - 前記第2系統の出力信号検出部は、前記第2系統の励磁巻線に印加される前記第2周期の交流電圧が最大値又は最小値になる基準タイミングに対して前後対称になる2つのタイミングで、周期的に前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号を検出し、
前記2つのタイミングの間隔は、前記第2系統低減処理間隔に設定され、
前記第2系統の低減処理部は、前記2つのタイミングで検出した前記第2系統の2つの出力巻線の出力信号の検出値を互いに加算する請求項9に記載のレゾルバの異常検出装置。 - 前記第1系統の励磁巻線、前記第1系統の2つの出力巻線、前記第2系統の励磁巻線、及び前記第2系統の2つの出力巻線は、同じ1つのステータに巻装されている請求項1から10のいずれか一項に記載のレゾルバの異常検出装置。
- 前記第1系統の励磁巻線及び前記第1系統の2つの出力巻線は第1系統のステータに巻装され、前記第2系統の励磁巻線及び前記第2系統の2つの出力巻線は、前記第1系統のステータと軸方向に隣接する第2系統のステータに巻装されている請求項1から10のいずれか一項に記載のレゾルバの異常検出装置。
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