JPH11337373A - 回転センサ及びその異常診断方法及びそれを用いた電動機の制御システム - Google Patents
回転センサ及びその異常診断方法及びそれを用いた電動機の制御システムInfo
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- JPH11337373A JPH11337373A JP10143345A JP14334598A JPH11337373A JP H11337373 A JPH11337373 A JP H11337373A JP 10143345 A JP10143345 A JP 10143345A JP 14334598 A JP14334598 A JP 14334598A JP H11337373 A JPH11337373 A JP H11337373A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レゾルバを回転センサとする電動機制御シス
テムにおいて、ハイブリッド車に用いるのに適した、小
型、軽量化された回転センサとその異常診断方法及びそ
の診断装置を提供する。 【解決手段】 電動機の回転角度や磁極位置等を検出す
るために、ステータに励磁巻線と検出巻線を有するＶＲ
型レゾルバとレゾルバ／ディジタル変換するＲ／Ｄ変換
器を持つ回転センサにおいて、１つのステータに一組以
上の励磁巻線と検出巻線を設け、該検出巻線の検出信号
をレゾルバ／ディジタル変換するＲ／Ｄ変換器を２つ以
上設け、該Ｒ／Ｄ変換器の出力信号の合理性チェックか
ら回転センサの異常診断を行う。
テムにおいて、ハイブリッド車に用いるのに適した、小
型、軽量化された回転センサとその異常診断方法及びそ
の診断装置を提供する。 【解決手段】 電動機の回転角度や磁極位置等を検出す
るために、ステータに励磁巻線と検出巻線を有するＶＲ
型レゾルバとレゾルバ／ディジタル変換するＲ／Ｄ変換
器を持つ回転センサにおいて、１つのステータに一組以
上の励磁巻線と検出巻線を設け、該検出巻線の検出信号
をレゾルバ／ディジタル変換するＲ／Ｄ変換器を２つ以
上設け、該Ｒ／Ｄ変換器の出力信号の合理性チェックか
ら回転センサの異常診断を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転センサ及びそ
の異常診断方法に係り、特に、ステータに励磁巻線と検
出巻線を有するＶＲ型レゾルバを用いた回転センサ及び
それを用いた電動機の制御システムとその異常診断方
法、装置に関する。
の異常診断方法に係り、特に、ステータに励磁巻線と検
出巻線を有するＶＲ型レゾルバを用いた回転センサ及び
それを用いた電動機の制御システムとその異常診断方
法、装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動機制御において、電動機の回転角
度、同期電動機の場合には磁極位置を検出するために、
回転センサが不可欠である。
度、同期電動機の場合には磁極位置を検出するために、
回転センサが不可欠である。
【０００３】回転センサには大きく分けて光学式とレゾ
ルバがある。レゾルバタイプの回転センサの一例とし
て、特開平９ー７２７５８号公報にはレゾルバとＲ／Ｄ
変換器を含めた巻線の断線検出装置及び方法が記載され
ている。
ルバがある。レゾルバタイプの回転センサの一例とし
て、特開平９ー７２７５８号公報にはレゾルバとＲ／Ｄ
変換器を含めた巻線の断線検出装置及び方法が記載され
ている。
【０００４】図１３に、レゾルバの構成例を示す。レゾ
ルバ８の本体は、電動機３のステータまたは車両に対し
て固定されたステータ１６と電動機３のロータ軸に固定
されたロータ１７とを備えており、ステータ１６には、
励磁巻線１５２、検出巻線（Ｓｉｎ巻線１５４、Ｃｏｓ
巻線１５６）が設けられている。すなわち、１つのステ
ータに一組の励磁巻線と検出巻線が設けられている。図
１３では、軸倍角Ｘが２あるいは４の場合を示す。
ルバ８の本体は、電動機３のステータまたは車両に対し
て固定されたステータ１６と電動機３のロータ軸に固定
されたロータ１７とを備えており、ステータ１６には、
励磁巻線１５２、検出巻線（Ｓｉｎ巻線１５４、Ｃｏｓ
巻線１５６）が設けられている。すなわち、１つのステ
ータに一組の励磁巻線と検出巻線が設けられている。図
１３では、軸倍角Ｘが２あるいは４の場合を示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】電気自動車の駆動方式
として、エンジン等内燃機関と電動機を使用したハイブ
リッドシステムが注目されつつある。このハイブリッド
システムは車両の駆動源として、エンジンと電動機の２
種類の駆動源を搭載するため、装置全体が大型になる欠
点がある。そのため、ハイブリッド車に対しては、電動
機とエンジンの変速機構を一体構造にして回転センサを
小型、軽量化することが要求される。
として、エンジン等内燃機関と電動機を使用したハイブ
リッドシステムが注目されつつある。このハイブリッド
システムは車両の駆動源として、エンジンと電動機の２
種類の駆動源を搭載するため、装置全体が大型になる欠
点がある。そのため、ハイブリッド車に対しては、電動
機とエンジンの変速機構を一体構造にして回転センサを
小型、軽量化することが要求される。
【０００６】この場合、電動機の回転角度を検出する回
転センサも変速機構と共にエンジンの近傍に設置される
が、オイルミストの発生する環境のため、回転センサと
しては望ましい環境ではない。従って、電気自動車の駆
動方式としてハイブリッドシステムを採用するものにお
いては、回転センサとして、光学式よりもレゾルバが適
している。
転センサも変速機構と共にエンジンの近傍に設置される
が、オイルミストの発生する環境のため、回転センサと
しては望ましい環境ではない。従って、電気自動車の駆
動方式としてハイブリッドシステムを採用するものにお
いては、回転センサとして、光学式よりもレゾルバが適
している。
【０００７】１個の回転センサについての確実な異常診
断方法、すなわち上記公知例に記載された断線検知だけ
でなくセンサ全体の異常診断方法としては、２個以上の
回転センサを用いて、これらの２個以上の出力信号によ
る合理性チェックを行なうことが可能である。
断方法、すなわち上記公知例に記載された断線検知だけ
でなくセンサ全体の異常診断方法としては、２個以上の
回転センサを用いて、これらの２個以上の出力信号によ
る合理性チェックを行なうことが可能である。
【０００８】しかし、ハイブリッド車においては、駆動
機構の小型化のためにエンジンや変速機能との一体化構
造が最も要求される。従って、ハイブリッド車では、２
つ以上のレゾルバを用いることは物理的に無理な場合が
ある。
機構の小型化のためにエンジンや変速機能との一体化構
造が最も要求される。従って、ハイブリッド車では、２
つ以上のレゾルバを用いることは物理的に無理な場合が
ある。
【０００９】本発明は、ハイブリッド車等に用いるのに
適した、小型、軽量化された回転センサを提供すること
を目的とする。
適した、小型、軽量化された回転センサを提供すること
を目的とする。
【００１０】本発明の他の目的は、レゾルバを回転セン
サとする電動機制御システムにおいて、ハイブリッド車
に用いるのに適した、小型、軽量化された回転センサの
異常診断方法及び診断装置を提供することを目的とす
る。
サとする電動機制御システムにおいて、ハイブリッド車
に用いるのに適した、小型、軽量化された回転センサの
異常診断方法及び診断装置を提供することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、一対のロータとステータを有し前記ステータに励
磁巻線と検出巻線を有する回転センサ用ＶＲ型レゾルバ
において、前記レゾルバの１つのステータに２組以上の
励磁巻線と検出巻線を設けたレゾルバにある。
ろは、一対のロータとステータを有し前記ステータに励
磁巻線と検出巻線を有する回転センサ用ＶＲ型レゾルバ
において、前記レゾルバの１つのステータに２組以上の
励磁巻線と検出巻線を設けたレゾルバにある。
【００１２】本発明の他の特徴は、一対のロータとステ
ータを有し前記ステータに励磁巻線と検出巻線を有する
ＶＲ型レゾルバと、レゾルバ／ディジタル変換するＲ／
Ｄ変換器とを持ち、電動機の回転角度や磁極位置等を検
出する回転センサにおいて、前記レゾルバの１つのステ
ータに２組以上の励磁巻線と検出巻線を設け、該各組の
検出巻線の検出信号を個別にレゾルバ／ディジタル変換
する複数のＲ／Ｄ変換器を設けた回転センサにある。
ータを有し前記ステータに励磁巻線と検出巻線を有する
ＶＲ型レゾルバと、レゾルバ／ディジタル変換するＲ／
Ｄ変換器とを持ち、電動機の回転角度や磁極位置等を検
出する回転センサにおいて、前記レゾルバの１つのステ
ータに２組以上の励磁巻線と検出巻線を設け、該各組の
検出巻線の検出信号を個別にレゾルバ／ディジタル変換
する複数のＲ／Ｄ変換器を設けた回転センサにある。
【００１３】本発明の他の特徴は、一対のロータとステ
ータを有し前記ステータに励磁巻線と検出巻線を有する
ＶＲ型レゾルバと、レゾルバ／ディジタル変換するＲ／
Ｄ変換器とを持ち、電動機の回転角度や磁極位置等を検
出する回転センサを備えたものにおいて、前記レゾルバ
の１つのステータに２組以上の励磁巻線と検出巻線を設
け、該各組の検出巻線の検出信号を個別にレゾルバ／デ
ィジタル変換する複数のＲ／Ｄ変換器を設け、前記各Ｒ
／Ｄ変換器の出力信号の合理性チェックから前記回転セ
ンサの異常診断を行う回転センサの異常診断装置にあ
る。
ータを有し前記ステータに励磁巻線と検出巻線を有する
ＶＲ型レゾルバと、レゾルバ／ディジタル変換するＲ／
Ｄ変換器とを持ち、電動機の回転角度や磁極位置等を検
出する回転センサを備えたものにおいて、前記レゾルバ
の１つのステータに２組以上の励磁巻線と検出巻線を設
け、該各組の検出巻線の検出信号を個別にレゾルバ／デ
ィジタル変換する複数のＲ／Ｄ変換器を設け、前記各Ｒ
／Ｄ変換器の出力信号の合理性チェックから前記回転セ
ンサの異常診断を行う回転センサの異常診断装置にあ
る。
【００１４】本発明の他の特徴は、回転センサを用いた
電動機、前記電動機を駆動する電力変換器、電動機のｄ
軸電流指令とｑ軸電流指令を発生する電流指令発生手
段、ｄｑ軸電流指令と電動機電流から３相を２相に座標
変換する３／２相変換処理で得たｄｑ軸電流を検出値を
もとにｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊、その２相信号
を３相信号に座標変換する２／３相変換処理を行って交
流電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊，Ｖｗ＊さらに座標変換処
理で使用する位相演算処理や速度演算を行うｄｑ軸電流
制御手段、前記交流電圧指令値から前記電力変換器のパ
ワー素子を駆動する信号を出力するＰＷＭ制御手段を備
えた制御システムにおいて、前記回転センサは、ステー
タに励磁巻線と検出巻線を有するＶＲ型レゾルバと、レ
ゾルバ／ディジタル変換するＲ／Ｄ変換器とを持ち、電
動機の回転角度や磁極位置等を検出するものであり、前
記レゾルバの１つのステータに２組以上の励磁巻線と検
出巻線と、該各組の検出巻線の検出信号を個別にレゾル
バ／ディジタル変換する複数のＲ／Ｄ変換器とを有し、
該Ｒ／Ｄ変換器の出力信号の合理性チェックから前記回
転センサの異常診断を行う異常診断処理手段を備えた電
動機の制御システムにある。
電動機、前記電動機を駆動する電力変換器、電動機のｄ
軸電流指令とｑ軸電流指令を発生する電流指令発生手
段、ｄｑ軸電流指令と電動機電流から３相を２相に座標
変換する３／２相変換処理で得たｄｑ軸電流を検出値を
もとにｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊、その２相信号
を３相信号に座標変換する２／３相変換処理を行って交
流電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊，Ｖｗ＊さらに座標変換処
理で使用する位相演算処理や速度演算を行うｄｑ軸電流
制御手段、前記交流電圧指令値から前記電力変換器のパ
ワー素子を駆動する信号を出力するＰＷＭ制御手段を備
えた制御システムにおいて、前記回転センサは、ステー
タに励磁巻線と検出巻線を有するＶＲ型レゾルバと、レ
ゾルバ／ディジタル変換するＲ／Ｄ変換器とを持ち、電
動機の回転角度や磁極位置等を検出するものであり、前
記レゾルバの１つのステータに２組以上の励磁巻線と検
出巻線と、該各組の検出巻線の検出信号を個別にレゾル
バ／ディジタル変換する複数のＲ／Ｄ変換器とを有し、
該Ｒ／Ｄ変換器の出力信号の合理性チェックから前記回
転センサの異常診断を行う異常診断処理手段を備えた電
動機の制御システムにある。
【００１５】本発明によれば、１個のレゾルバの１つの
ステータに２組以上の励磁巻線と検出巻線を設けたた
め、小型、軽量化された回転センサを提供することがで
きる。
ステータに２組以上の励磁巻線と検出巻線を設けたた
め、小型、軽量化された回転センサを提供することがで
きる。
【００１６】また、上記回転センサに、検出信号をレゾ
ルバ／ディジタル変換するＲ／Ｄ変換器を２つ以上設
け、これらＲ／Ｄ変換器の出力信号の合理性チェックを
行なうことにより、回転センサの異常診断を行うため、
同軸上に併設した２つ以上の回転センサを用いて合理性
チェックを行なう必要が無く、ハイブリッド車に用いる
のに適した、小型、軽量化された回転センサの異常診断
装置及び方法を提供することができる。
ルバ／ディジタル変換するＲ／Ｄ変換器を２つ以上設
け、これらＲ／Ｄ変換器の出力信号の合理性チェックを
行なうことにより、回転センサの異常診断を行うため、
同軸上に併設した２つ以上の回転センサを用いて合理性
チェックを行なう必要が無く、ハイブリッド車に用いる
のに適した、小型、軽量化された回転センサの異常診断
装置及び方法を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づき説明する。図１に、本発明を適用したハイブリッ
ド車の駆動システム１を示す。ハイブリッド車は駆動源
として、エンジン２と電動機３の２種類の駆動源が、同
じエンジンルーム内に搭載されている。電動機３の出力
軸は変速機構を介して車軸に連結されている。電動機３
は永久磁石型同期電動機の場合、電気車の制動時には回
生制動を行なう発電機としても機能するが、以下単に電
動機と呼ぶことにする。この電動機はバッテリー９を電
源とし、電力変換器として逆変換器すなわちインバータ
１０を用いる。インバータ１０は、６個のパワー素子
（ＩＧＢＴ）と各パワー素子に並列に接続されたダイオ
ードを用いて構成され、電動機３のＵ、Ｖ、Ｗ各相の巻
線に流れる電流を制御する３相ブリッヂ回路と、１個の
平滑コンデンサとを備えている。
基づき説明する。図１に、本発明を適用したハイブリッ
ド車の駆動システム１を示す。ハイブリッド車は駆動源
として、エンジン２と電動機３の２種類の駆動源が、同
じエンジンルーム内に搭載されている。電動機３の出力
軸は変速機構を介して車軸に連結されている。電動機３
は永久磁石型同期電動機の場合、電気車の制動時には回
生制動を行なう発電機としても機能するが、以下単に電
動機と呼ぶことにする。この電動機はバッテリー９を電
源とし、電力変換器として逆変換器すなわちインバータ
１０を用いる。インバータ１０は、６個のパワー素子
（ＩＧＢＴ）と各パワー素子に並列に接続されたダイオ
ードを用いて構成され、電動機３のＵ、Ｖ、Ｗ各相の巻
線に流れる電流を制御する３相ブリッヂ回路と、１個の
平滑コンデンサとを備えている。
【００１８】電動機の回転角度（同期機の場合には磁極
位置）を検出する回転センサは、一対のロータとステー
タを有しステータに励磁巻線と検出巻線を有するＶＲ型
レゾルバ８と、レゾルバ８の回転角信号をディジタル信
号に変換し絶対位相角（絶対電気角度）θ0を算出する
Ｒ／Ｄ変換器１５Ａ、Ｂを持つ。レゾルバ８は、エンジ
ンルーム内に搭載されている。本発明では、１個のレゾ
ルバ８の１つのステータに、２組以上の励磁巻線と検出
巻線を設け、さらに検出信号をレゾルバ／ディジタル変
換するＲ／Ｄ変換器を２個以上（１５Ａ、１５Ｂ）設け
ている。
位置）を検出する回転センサは、一対のロータとステー
タを有しステータに励磁巻線と検出巻線を有するＶＲ型
レゾルバ８と、レゾルバ８の回転角信号をディジタル信
号に変換し絶対位相角（絶対電気角度）θ0を算出する
Ｒ／Ｄ変換器１５Ａ、Ｂを持つ。レゾルバ８は、エンジ
ンルーム内に搭載されている。本発明では、１個のレゾ
ルバ８の１つのステータに、２組以上の励磁巻線と検出
巻線を設け、さらに検出信号をレゾルバ／ディジタル変
換するＲ／Ｄ変換器を２個以上（１５Ａ、１５Ｂ）設け
ている。
【００１９】電動機制御装置１１は、アクセルペタル及
びブレーキペタルの操作量に応じたトルク指令τＭ*及
びＲ／Ｄ変換器の出力信号及び電流センサ１２の出力に
基づいてｄｑ軸電流指令値や交流電圧指令値を生成する
ｄｑ軸電流制御手段と、交流電圧指令値に基づいてイン
バータを制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成
手段を備えている。電動機制御装置１１の異常診断処理
回路３００では、Ｒ／Ｄ変換器１５Ａ、１５Ｂの出力信
号の合理性チェックを行なうことにより、回転センサの
異常診断を行う。
びブレーキペタルの操作量に応じたトルク指令τＭ*及
びＲ／Ｄ変換器の出力信号及び電流センサ１２の出力に
基づいてｄｑ軸電流指令値や交流電圧指令値を生成する
ｄｑ軸電流制御手段と、交流電圧指令値に基づいてイン
バータを制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成
手段を備えている。電動機制御装置１１の異常診断処理
回路３００では、Ｒ／Ｄ変換器１５Ａ、１５Ｂの出力信
号の合理性チェックを行なうことにより、回転センサの
異常診断を行う。
【００２０】前に述べたように、回転センサの確実な異
常診断方法は２つ以上の回転センサを用いて、これらの
２つ以上の出力信号による合理性チェックにより可能で
ある。しかし、駆動機構の小型化のためにエンジン、電
動機、変速機能との一体化構造が最も要求されるハイブ
リッド車では、２つ以上のレゾルバを用いることは物理
的に無理な場合がある。本発明では、１つのレゾルバで
上記のような確実な異常診断を可能にするものである。
常診断方法は２つ以上の回転センサを用いて、これらの
２つ以上の出力信号による合理性チェックにより可能で
ある。しかし、駆動機構の小型化のためにエンジン、電
動機、変速機能との一体化構造が最も要求されるハイブ
リッド車では、２つ以上のレゾルバを用いることは物理
的に無理な場合がある。本発明では、１つのレゾルバで
上記のような確実な異常診断を可能にするものである。
【００２１】図２に、本発明の一実施例になるレゾルバ
８の構成例を示す。レゾルバ８の本体は、電動機３のス
テータまたは車両に対して固定されたステータ１６と電
動機３のロータ軸に固定されたロータ１７とを備えてい
る。軸倍角Ｘは２である。ステータ１６には、励磁巻線
１５２（１５２Ａ，１５２Ｂ）、検出巻線（Ｓｉｎ巻線
１５４Ａ，１５４Ｂ、Ｃｏｓ巻線１５６Ａ，１５６Ｂ）
が設けられている。すなわち、１つのステータ１６に２
組の励磁巻線と検出巻線が設けられている。なお、Ｒ，
Ｓは端子を示している。
８の構成例を示す。レゾルバ８の本体は、電動機３のス
テータまたは車両に対して固定されたステータ１６と電
動機３のロータ軸に固定されたロータ１７とを備えてい
る。軸倍角Ｘは２である。ステータ１６には、励磁巻線
１５２（１５２Ａ，１５２Ｂ）、検出巻線（Ｓｉｎ巻線
１５４Ａ，１５４Ｂ、Ｃｏｓ巻線１５６Ａ，１５６Ｂ）
が設けられている。すなわち、１つのステータ１６に２
組の励磁巻線と検出巻線が設けられている。なお、Ｒ，
Ｓは端子を示している。
【００２２】図３に、レゾルバ信号をディジタル信号に
変換するＲ／Ｄ変換器１５のブロック図を示す。励磁巻
線１５２の端子Ｒ１−Ｒ２間には、励磁回路１５０から
Ａｓｉｎωｔの励磁信号が供給される。Ｓｉｎ巻線１５
４、Ｃｏｓ巻線１５６は、端子Ｓ２−Ｓ４間又はＳ１−
Ｓ３間に接続されており、それぞれのレソルバ信号をＲ
／Ｄ変換器１５に供給する。
変換するＲ／Ｄ変換器１５のブロック図を示す。励磁巻
線１５２の端子Ｒ１−Ｒ２間には、励磁回路１５０から
Ａｓｉｎωｔの励磁信号が供給される。Ｓｉｎ巻線１５
４、Ｃｏｓ巻線１５６は、端子Ｓ２−Ｓ４間又はＳ１−
Ｓ３間に接続されており、それぞれのレソルバ信号をＲ
／Ｄ変換器１５に供給する。
【００２３】Ｒ／Ｄ変換器１５は、これらレソルバ信号
１５４，１５６に基づきレソルバ８の回転部分の位置、
すなわちロータの角度Ｘθ0を検出する。レソルバ信号
は、ロータの角度Ｘθ0に応じ励磁信号を振幅変調した
波形を有している。レゾルバ信号１５４、１５６は、励
磁信号がＡ・ｓｉｎωtである場合、K・A・ｓｉｎωt・
ｓｉｎXθ0で表されるｓｉｎ信号及びK・A・ｓｉｎ ωt
・ｃｏｓ Xθ0で表されるｃｏｓ信号が得られるよう(K
は変圧比)、それそれ配置されている。
１５４，１５６に基づきレソルバ８の回転部分の位置、
すなわちロータの角度Ｘθ0を検出する。レソルバ信号
は、ロータの角度Ｘθ0に応じ励磁信号を振幅変調した
波形を有している。レゾルバ信号１５４、１５６は、励
磁信号がＡ・ｓｉｎωtである場合、K・A・ｓｉｎωt・
ｓｉｎXθ0で表されるｓｉｎ信号及びK・A・ｓｉｎ ωt
・ｃｏｓ Xθ0で表されるｃｏｓ信号が得られるよう(K
は変圧比)、それそれ配置されている。
【００２４】Ｒ／Ｄ変換器１５の乗算器１５３では、K
・A・ｓｉｎωt・ｓｉｎＸθ0で表される信号にｃｏｓ
φが掛け算され、またK・A・ｓｉｎ ωt・ｃｏｓ Xθ0
で表される信号にｓｉｎφが掛け算され、両者の差信
号、K・Ａ・ｓｉｎ ωt・ｓｉｎ（ Xθ0−φ）を加算器
１５５で得る。このK・Ａ・ｓｉｎ ωt・ｓｉｎ（ Xθ0
−φ）を同期整流回路１５７に供給する。この信号は、
さらに、比例積分機能を持つ増幅器、電圧可変発振器
（ＶＣＤ）１５８を経てφカウンタ１５９に入力され
る。これらは、フェーズロックループ制御系を構成し、
（ Xθ0−φ）＝０になるように制御される。従って、
φカウンタ１５９は、φ＝θ0を出力する。
・A・ｓｉｎωt・ｓｉｎＸθ0で表される信号にｃｏｓ
φが掛け算され、またK・A・ｓｉｎ ωt・ｃｏｓ Xθ0
で表される信号にｓｉｎφが掛け算され、両者の差信
号、K・Ａ・ｓｉｎ ωt・ｓｉｎ（ Xθ0−φ）を加算器
１５５で得る。このK・Ａ・ｓｉｎ ωt・ｓｉｎ（ Xθ0
−φ）を同期整流回路１５７に供給する。この信号は、
さらに、比例積分機能を持つ増幅器、電圧可変発振器
（ＶＣＤ）１５８を経てφカウンタ１５９に入力され
る。これらは、フェーズロックループ制御系を構成し、
（ Xθ0−φ）＝０になるように制御される。従って、
φカウンタ１５９は、φ＝θ0を出力する。
【００２５】図１の電動機の制御演算装置に、上記回転
センサ異常診断方法を適用した詳細な構成例を図４で説
明する。電動機制御装置１１において、トルク分電流に
相当するｑ軸電流の指令値Ｉｑ* は、トルク指令値τＭ
* と回転数をもとにＩｑテーブル２２４で算出する。一
方、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ*も、トルク指令値τＭ*と回
転数をもとに、Ｉｄテーブル２２６で算出する。このよ
うにして、電動機制御装置１１におけるＩｄ、Ｉｑテー
ブル２２４、２２６は、トルク指令値τＭ*と回転数を
もとに高効率制御に要求される電流指令値Ｉｑ* 、Ｉｄ
* を算出する。
センサ異常診断方法を適用した詳細な構成例を図４で説
明する。電動機制御装置１１において、トルク分電流に
相当するｑ軸電流の指令値Ｉｑ* は、トルク指令値τＭ
* と回転数をもとにＩｑテーブル２２４で算出する。一
方、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ*も、トルク指令値τＭ*と回
転数をもとに、Ｉｄテーブル２２６で算出する。このよ
うにして、電動機制御装置１１におけるＩｄ、Ｉｑテー
ブル２２４、２２６は、トルク指令値τＭ*と回転数を
もとに高効率制御に要求される電流指令値Ｉｑ* 、Ｉｄ
* を算出する。
【００２６】一方、入力側がＲ／Ｄ変換器１５に接続さ
れた位相演算手段２０１は、位相演算を行い絶対位相角
θ0から位相角θ１を出力する。この位相角θ１は、３
相／２相座標変換手段２０３、２／３相変換処理２０６
の座標変換処理で使用される。
れた位相演算手段２０１は、位相演算を行い絶対位相角
θ0から位相角θ１を出力する。この位相角θ１は、３
相／２相座標変換手段２０３、２／３相変換処理２０６
の座標変換処理で使用される。
【００２７】３／２相座標変換手段２０３は、電流セン
サ１２で検出した電動機電流の３相交流電流に対して３
／２相の座標変換処理を行いｄ、ｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑを
算出する。これらのＩｄ、Ｉｑと指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*
をもとに、ＩｄＩｑ電流制御手段２０４は、比例あるい
は比例積分電流制御処理を行い、電圧指令値Ｖｄ*、Ｖ
ｑ*を算出する。
サ１２で検出した電動機電流の３相交流電流に対して３
／２相の座標変換処理を行いｄ、ｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑを
算出する。これらのＩｄ、Ｉｑと指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*
をもとに、ＩｄＩｑ電流制御手段２０４は、比例あるい
は比例積分電流制御処理を行い、電圧指令値Ｖｄ*、Ｖ
ｑ*を算出する。
【００２８】さらに、２／３相変換手段２０６におい
て、２／３相の座標変換を行い３相交流電圧指令値ＶＵ
* 、ＶＶ* 、ＶＷ* を算出する。ＰＷＭ制御手段２１０
はこの電圧指令値ＶＵ* 、ＶＶ* 、ＶＷ* から三角波信
号の搬送波信号との比較処理を行って、ＰＷＭ信号を発
生し、インバータ１０を駆動する。このようにして電動
機３にＰＷＭ制御された電圧を印加することにより、電
動機電流が電流指令値Ｉｑ* 、Ｉｄ* に一致するように
制御する。
て、２／３相の座標変換を行い３相交流電圧指令値ＶＵ
* 、ＶＶ* 、ＶＷ* を算出する。ＰＷＭ制御手段２１０
はこの電圧指令値ＶＵ* 、ＶＶ* 、ＶＷ* から三角波信
号の搬送波信号との比較処理を行って、ＰＷＭ信号を発
生し、インバータ１０を駆動する。このようにして電動
機３にＰＷＭ制御された電圧を印加することにより、電
動機電流が電流指令値Ｉｑ* 、Ｉｄ* に一致するように
制御する。
【００２９】先に述べたように、本発明では、１つのレ
ゾルバ８の１つのステータに２組以上の励磁巻線と検出
巻線を設け、さらに検出信号をレゾルバ／ディジタル変
換するＲ／Ｄ変換器１５Ａ、１５Ｂを設け、異常診断処
理回路３００でこれらＲ／Ｄ変換器１５Ａ、１５Ｂの出
力信号の合理性チェックを行なう。回転センサの異常が
検知されたら、例えばＰＷＭ制御手段２１０に信号を送
り、インバータ１０の駆動を停止するとともに、各制御
手段は制御停止処理を行なう。例えば、電流指令値Ｉｑ
* 、Ｉｄ*＝０、異常フラグ設定等を行なう。さらに、
指令表示部３１０に異常の表示をする。
ゾルバ８の１つのステータに２組以上の励磁巻線と検出
巻線を設け、さらに検出信号をレゾルバ／ディジタル変
換するＲ／Ｄ変換器１５Ａ、１５Ｂを設け、異常診断処
理回路３００でこれらＲ／Ｄ変換器１５Ａ、１５Ｂの出
力信号の合理性チェックを行なう。回転センサの異常が
検知されたら、例えばＰＷＭ制御手段２１０に信号を送
り、インバータ１０の駆動を停止するとともに、各制御
手段は制御停止処理を行なう。例えば、電流指令値Ｉｑ
* 、Ｉｄ*＝０、異常フラグ設定等を行なう。さらに、
指令表示部３１０に異常の表示をする。
【００３０】次に、本発明の回転センサとその異常診断
方法の具体的な例について説明する。まず、図２及び図
５に示す例では、１つのレゾルバの１つのステータに２
組の励磁巻線と検出巻線の組を設ける。すなわち、１つ
のレゾルバ８のステータ１７に、一組の励磁巻線と検出
巻線で構成される同一仕様の２組のステータ巻線Ａ（１
５２Ａ，１５４Ａ，１５６Ａ）、ステータ巻線Ｂ（１５
２Ｂ，１５４Ｂ，１５６Ｂ）を設け、それぞれのステー
タ巻線Ａ，Ｂに各１つのＲ／Ｄ変換器１５Ａ、１５Ｂを
接続する。そして、両Ｒ／Ｄ変換器の出力信号（検出信
号θ01、θ02の２つの検出信号）を用いた合理性チェッ
クを行い、回転センサの異常診断を行う。なお、図は軸
倍角Ｘ２の場合で、ロータは１つであり、機械角度θと
電気角度θ0の回転角度の関係式はθ＝２θ0である。２
つの各ステータ巻線を角度分割で示したが、各ステータ
巻線が互いに巻き込んでもよい。
方法の具体的な例について説明する。まず、図２及び図
５に示す例では、１つのレゾルバの１つのステータに２
組の励磁巻線と検出巻線の組を設ける。すなわち、１つ
のレゾルバ８のステータ１７に、一組の励磁巻線と検出
巻線で構成される同一仕様の２組のステータ巻線Ａ（１
５２Ａ，１５４Ａ，１５６Ａ）、ステータ巻線Ｂ（１５
２Ｂ，１５４Ｂ，１５６Ｂ）を設け、それぞれのステー
タ巻線Ａ，Ｂに各１つのＲ／Ｄ変換器１５Ａ、１５Ｂを
接続する。そして、両Ｒ／Ｄ変換器の出力信号（検出信
号θ01、θ02の２つの検出信号）を用いた合理性チェッ
クを行い、回転センサの異常診断を行う。なお、図は軸
倍角Ｘ２の場合で、ロータは１つであり、機械角度θと
電気角度θ0の回転角度の関係式はθ＝２θ0である。２
つの各ステータ巻線を角度分割で示したが、各ステータ
巻線が互いに巻き込んでもよい。
【００３１】図６、図７に示す例では、１つの電動機制
御に使用する高精度の一組の精励磁巻線及び検出巻線Ｃ
（１５２Ｃ，１５４Ｃ，１５６Ｃ）とＲ／Ｄ変換器１５
Ｃに対し、１つの回転センサ異常診断用の一組の粗精度
の粗励磁巻線及び検出巻線Ｄ（１５２Ｄ，１５４Ｄ，１
５６Ｄ）とＲ／Ｄ変換器１５Ｄを設ける。すなわち、異
なる仕様の２つのステータ巻線精Ｃ、ステータ巻線粗Ｄ
と、同一仕様のＲ／Ｄ精１５Ｃ、Ｒ／Ｄ粗１５Ｄを用い
る。ステータ巻線精ＣとＲ／Ｄ精は高精度の検出精度を
持ち、電動機制御に使用する。一方、ステータ巻線粗Ｄ
とＲ／Ｄ粗は巻線数が少ないことから前者に比べて検出
精度が悪いことから、回転センサの異常診断用に用い
る。すなわち、検出信号θ0精、θ0粗の２つの検出信号
を用いた合理性チェックを行う。なお、図示したステー
タ巻線粗の設置角度α、βは特に規定しない。β角は９
０度が適当である。
御に使用する高精度の一組の精励磁巻線及び検出巻線Ｃ
（１５２Ｃ，１５４Ｃ，１５６Ｃ）とＲ／Ｄ変換器１５
Ｃに対し、１つの回転センサ異常診断用の一組の粗精度
の粗励磁巻線及び検出巻線Ｄ（１５２Ｄ，１５４Ｄ，１
５６Ｄ）とＲ／Ｄ変換器１５Ｄを設ける。すなわち、異
なる仕様の２つのステータ巻線精Ｃ、ステータ巻線粗Ｄ
と、同一仕様のＲ／Ｄ精１５Ｃ、Ｒ／Ｄ粗１５Ｄを用い
る。ステータ巻線精ＣとＲ／Ｄ精は高精度の検出精度を
持ち、電動機制御に使用する。一方、ステータ巻線粗Ｄ
とＲ／Ｄ粗は巻線数が少ないことから前者に比べて検出
精度が悪いことから、回転センサの異常診断用に用い
る。すなわち、検出信号θ0精、θ0粗の２つの検出信号
を用いた合理性チェックを行う。なお、図示したステー
タ巻線粗の設置角度α、βは特に規定しない。β角は９
０度が適当である。
【００３２】精励磁巻線及び検出巻線とＲ／Ｄ変換器が
異常と判断された場合は、警告信号を発して電動機制御
を続行し、以後、回転センサ診断が不可能なことから、
再始動するか否かは、異常診断処理手段３００が判断す
る。
異常と判断された場合は、警告信号を発して電動機制御
を続行し、以後、回転センサ診断が不可能なことから、
再始動するか否かは、異常診断処理手段３００が判断す
る。
【００３３】図８，図９に示す例では、１つの電動機制
御に使用する一組の高精度の精励磁及び検出巻線Ｃ（１
５２Ｃ，１５４Ｃ，１５６Ｃ）とＲ／Ｄ変換器１５Ｃに
対し、２つの回転センサ異常診断用の一組の粗精度の粗
励磁及び検出巻線粗１（１５２Ｅ，１５４Ｅ，１５６
Ｅ）、粗２（１５２Ｆ，１５４Ｆ，１５６Ｆ）とＲ／Ｄ
変換器１５Ｅ、１５Ｆを設け、これらＲ／Ｄ変換器の出
力信号の合理性チェックから回転センサの異常診断を行
う。すなわち、２つのステータ巻線粗１，粗２と、１つ
のステータ巻線精Ｃの３つのステータ巻線を設けた場合
である。この例は、図６の例のα≒０度、β＝９０度の
場合に相当する。これにより、検出信号θ0精、θ0粗
１、θ0粗２の３つの検出信号を用いた合理性チェック
を行う。異常診断の結果、１つのステータ巻線粗１ある
いは粗２の異常でステータ巻線精が正常と診断された場
合は、引き続き電動機制御運転を行う。その後は図６の
場合と同様である。
御に使用する一組の高精度の精励磁及び検出巻線Ｃ（１
５２Ｃ，１５４Ｃ，１５６Ｃ）とＲ／Ｄ変換器１５Ｃに
対し、２つの回転センサ異常診断用の一組の粗精度の粗
励磁及び検出巻線粗１（１５２Ｅ，１５４Ｅ，１５６
Ｅ）、粗２（１５２Ｆ，１５４Ｆ，１５６Ｆ）とＲ／Ｄ
変換器１５Ｅ、１５Ｆを設け、これらＲ／Ｄ変換器の出
力信号の合理性チェックから回転センサの異常診断を行
う。すなわち、２つのステータ巻線粗１，粗２と、１つ
のステータ巻線精Ｃの３つのステータ巻線を設けた場合
である。この例は、図６の例のα≒０度、β＝９０度の
場合に相当する。これにより、検出信号θ0精、θ0粗
１、θ0粗２の３つの検出信号を用いた合理性チェック
を行う。異常診断の結果、１つのステータ巻線粗１ある
いは粗２の異常でステータ巻線精が正常と診断された場
合は、引き続き電動機制御運転を行う。その後は図６の
場合と同様である。
【００３４】図１０は、本発明の回転センサにおける、
機械角度θに対する電気角度θ0（高精度回転角度θ0精
と粗精度回転角度θ0粗）の検出精度の関係を示す図で
ある。粗巻線のステータ巻線１６４〜１６６は、精巻線
１６１〜１６３より巻線数が少ないことから、出力電圧
が小さくなり精度が悪い。
機械角度θに対する電気角度θ0（高精度回転角度θ0精
と粗精度回転角度θ0粗）の検出精度の関係を示す図で
ある。粗巻線のステータ巻線１６４〜１６６は、精巻線
１６１〜１６３より巻線数が少ないことから、出力電圧
が小さくなり精度が悪い。
【００３５】図１１は、異常診断処理回路３００におけ
る、回転センサ異常診断方法（合理性チェック）の説明
図であり、検出信号θ0精、θ0粗１、θ0粗２の３つの
検出信号をそれぞれ、回転角度比較器３２０、３３０に
入力し、電気角度θ0の偏差ｅにより正常（１）、異常
（０）の信号を出力する。診断回路３４０では、回転角
度比較器の出力（１）、（０）に基づき図１２に示すよ
うなマップを用いて合理性チェックを行い、モード１
（正常）、モード２、３（異常ではあるが制御続行）ま
たは、４（制御停止）のいずれかの診断を行なう。そし
て、それぞれの診断結果に基づく各モードに対応した信
号を出力する。制御演算手段１１では、異常診断処理回
路３００の診断結果に基づき制御継続、制御停止等の処
理を行なう。
る、回転センサ異常診断方法（合理性チェック）の説明
図であり、検出信号θ0精、θ0粗１、θ0粗２の３つの
検出信号をそれぞれ、回転角度比較器３２０、３３０に
入力し、電気角度θ0の偏差ｅにより正常（１）、異常
（０）の信号を出力する。診断回路３４０では、回転角
度比較器の出力（１）、（０）に基づき図１２に示すよ
うなマップを用いて合理性チェックを行い、モード１
（正常）、モード２、３（異常ではあるが制御続行）ま
たは、４（制御停止）のいずれかの診断を行なう。そし
て、それぞれの診断結果に基づく各モードに対応した信
号を出力する。制御演算手段１１では、異常診断処理回
路３００の診断結果に基づき制御継続、制御停止等の処
理を行なう。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、ハイブリッド車等に用
いるのに適した、小型、軽量化された回転センサを提供
することができる。
いるのに適した、小型、軽量化された回転センサを提供
することができる。
【００３７】また、回転センサの異常診断が確実にでき
るとともに、レゾルバを回転センサとする電動機の駆動
システムの小型化が可能である。
るとともに、レゾルバを回転センサとする電動機の駆動
システムの小型化が可能である。
【図１】本発明のレゾルバを回転センサとする電動機の
制御演算装置とハイブリッド車の駆動システム構成図。
制御演算装置とハイブリッド車の駆動システム構成図。
【図２】本発明の一実施例になるレゾルバの構成図。
【図３】レゾルバとＲ／Ｄ変換器の構成とその説明図。
【図４】図１の電動機の制御演算装置の詳細な構成図。
【図５】本発明の１つの回転センサ異常診断装置の構成
図。
図。
【図６】本発明の他の実施例になる回転センサ異常診断
装置の構成図。
装置の構成図。
【図７】本発明の他の実施例になるレゾルバの構成図。
【図８】本発明の他の実施例になる回転センサ異常診断
装置の構成図。
装置の構成図。
【図９】本発明の他の実施例になるレゾルバの構成図。
【図１０】高精度回転角度θ0精と粗精度回転角度θ0粗
の検出精度の説明図。
の検出精度の説明図。
【図１１】回転センサ異常診断方法（合理性チェック）
の説明図。
の説明図。
【図１２】診断信号出力マップの例を示す図。
【図１３】従来のレゾルバの構成図。
１…電気車１、２…エンジン２、３…同期電動機、８…
レゾルバ、１０…インバータ１０、１１…電動機制御装
置、１５…Ｒ／Ｄ変換器
レゾルバ、１０…インバータ１０、１１…電動機制御装
置、１５…Ｒ／Ｄ変換器
Claims (11)
- 【請求項１】一対のロータとステータを有し前記ステー
タに励磁巻線と検出巻線を有する回転センサ用ＶＲ型レ
ゾルバにおいて、前記レゾルバの１つのステータに２組
以上の励磁巻線と検出巻線を設けたことを特徴とするレ
ゾルバ。 - 【請求項２】請求項１において、前記レゾルバの１つの
ステータに１組の高精度の精励磁巻線及び検出巻線と、
２組以上の粗精度の粗励磁巻線及び検出巻線を設けたこ
とを特徴とするレゾルバ。 - 【請求項３】一対のロータとステータを有し前記ステー
タに励磁巻線と検出巻線を有するＶＲ型レゾルバと、レ
ゾルバ／ディジタル変換するＲ／Ｄ変換器とを持ち、電
動機の回転角度や磁極位置等を検出する回転センサにお
いて、前記レゾルバの１つのステータに２組以上の励磁
巻線と検出巻線を設け、該各組の検出巻線の検出信号を
個別にレゾルバ／ディジタル変換する複数のＲ／Ｄ変換
器を設けたことを特徴とする回転センサ。 - 【請求項４】請求項３において、前記レゾルバの１つの
ステータに２組の励磁巻線と検出巻線と、該励磁巻線と
検出巻線の各組にそれぞれ接続された２個のＲ／Ｄ変換
器とを設けたことを特徴とする回転センサ。 - 【請求項５】請求項３において、前記レゾルバの１つの
ステータに１つの電動機制御に使用する１組の高精度の
精励磁巻線及び検出巻線と１つのＲ／Ｄ変換器を設け、
さらに、２組以上の回転センサ異常診断用の粗精度の粗
励磁巻線及び検出巻線と１つ以上のＲ／Ｄ変換器を設け
たことを特徴とする回転センサ。 - 【請求項６】一対のロータとステータを有し前記ステー
タに励磁巻線と検出巻線を有するＶＲ型レゾルバと、レ
ゾルバ／ディジタル変換するＲ／Ｄ変換器とを持ち、電
動機の回転角度や磁極位置等を検出する回転センサを備
えたものにおいて、前記レゾルバの１つのステータに２
組以上の励磁巻線と検出巻線を設け、該各組の検出巻線
の検出信号を個別にレゾルバ／ディジタル変換する複数
のＲ／Ｄ変換器を設け、前記各Ｒ／Ｄ変換器の出力信号
の合理性チェックから前記回転センサの異常診断を行う
ことを特徴とする回転センサの異常診断装置。 - 【請求項７】請求項６において、前記レゾルバの１つの
ステータに２組の励磁巻線と検出巻線と、該励磁巻線と
検出巻線の各組にそれぞれ接続された２個のＲ／Ｄ変換
器とを設け、前記両Ｒ／Ｄ変換器の出力信号の合理性チ
ェックから前記回転センサの異常診断を行うことを特徴
とする回転センサの異常診断装置。 - 【請求項８】請求項６において、前記レゾルバの１つの
ステータに１つの電動機制御に使用する一組の高精度の
精励磁巻線及び検出巻線と１つのＲ／Ｄ変換器を設け、
さらに、回転センサ異常診断用の２組以上の粗精度の粗
励磁巻線及び検出巻線と１つ以上のＲ／Ｄ変換器を設
け、前記各Ｒ／Ｄ変換器の出力信号の合理性チェックか
ら前記回転センサの異常診断を行うことを特徴とする回
転センサの異常診断装置。 - 【請求項９】回転センサを用いた電動機、前記電動機を
駆動する電力変換器、電動機のｄ軸電流指令とｑ軸電流
指令を発生する電流指令発生手段、ｄｑ軸電流指令と電
動機電流から３相を２相に座標変換する３／２相変換処
理で得たｄｑ軸電流を検出値をもとにｄｑ軸電圧指令値
Ｖｄ＊，Ｖｑ＊、その２相信号を３相信号に座標変換す
る２／３相変換処理を行って交流電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ
ｖ＊，Ｖｗ＊さらに座標変換処理で使用する位相演算処
理や速度演算を行うｄｑ軸電流制御手段、前記交流電圧
指令値から前記電力変換器のパワー素子を駆動する信号
を出力するＰＷＭ制御手段を備えた制御システムにおい
て、前記回転センサは、ステータに励磁巻線と検出巻線
を有するＶＲ型レゾルバと、レゾルバ／ディジタル変換
するＲ／Ｄ変換器とを持ち、電動機の回転角度や磁極位
置等を検出するものであり、前記レゾルバの１つのステ
ータに２組以上の励磁巻線と検出巻線と、該各組の検出
巻線の検出信号を個別にレゾルバ／ディジタル変換する
複数のＲ／Ｄ変換器とを有し、該Ｒ／Ｄ変換器の出力信
号の合理性チェックから前記回転センサの異常診断を行
う異常診断処理手段を備えたことを特徴とする電動機の
制御システム。 - 【請求項１０】一対のロータとステータを有し前記ステ
ータに励磁巻線と検出巻線を有するＶＲ型レゾルバと、
レゾルバ／ディジタル変換するＲ／Ｄ変換器とを持ち、
電動機の回転角度や磁極位置等を検出する回転センサの
異常診断方法において、前記レゾルバの１つのステータ
に２組以上の励磁巻線と検出巻線を設け、該各組の検出
巻線の検出信号を個別にレゾルバ／ディジタル変換する
複数のＲ／Ｄ変換器を設け、前記各Ｒ／Ｄ変換器の出力
信号の合理性チェックから前記回転センサの異常診断を
行うことを特徴とする回転センサの異常診断方法。 - 【請求項１１】請求項１０において、前記精励磁巻線及
び検出巻線とＲ／Ｄ変換器が正常と判断された場合は、
警告信号を発して電動機の運転を続行することを特徴と
する回転センサの異常診断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10143345A JPH11337373A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 回転センサ及びその異常診断方法及びそれを用いた電動機の制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10143345A JPH11337373A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 回転センサ及びその異常診断方法及びそれを用いた電動機の制御システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337373A true JPH11337373A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15336638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10143345A Pending JPH11337373A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 回転センサ及びその異常診断方法及びそれを用いた電動機の制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11337373A (ja) |
Cited By (14)
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-
1998
- 1998-05-25 JP JP10143345A patent/JPH11337373A/ja active Pending
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