JP5063495B2 - Angle detection circuit - Google Patents
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Description
本発明は、交流励磁信号がロータ回転角に応じて振幅変調された2相の差動電圧を出力するレゾルバを使用した角度検出回路に関する。 The present invention relates to an angle detection circuit using a resolver that outputs a two-phase differential voltage in which an AC excitation signal is amplitude-modulated according to a rotor rotation angle.
サーボ制御系では回転角を検出しフィードバック制御を実施するために回転角度センサが必要である。またACモータ制御においてはモータの回転角に応じてモータのコイルに電流を通電させる必要があるために、サーボ制御系に限らず回転角度センサが必要である。回転角度センサとして従来からレゾルバが、その単純な構成に起因する堅牢さ、耐環境性から広く用いられている。 In the servo control system, a rotation angle sensor is necessary to detect the rotation angle and perform feedback control. Further, in AC motor control, it is necessary to energize a motor coil in accordance with the rotation angle of the motor, and therefore a rotation angle sensor is required in addition to the servo control system. Conventionally, resolvers have been widely used as rotation angle sensors because of their robustness and environmental resistance resulting from their simple structure.
レゾルバは、1次巻線に正弦波の交流励磁信号E1sinωtを入力すると、90度の位相差を持った2相の2次巻線に、交流励磁信号がロータ回転角θに応じて振幅変調された差動電圧Vcos,Vsinが出力される。2相の振幅変調信号の最大電圧をE2、交流励磁信号と振幅変調信号の位相差をφとすると、Vcos,Vsinはそれぞれ、E2sin(ωt+φ)・cosθ、および、E2sin(ωt+φ)・sinθとなる。ノイズに対するS/N比を向上させるため、ωt+φ=90度の時の値を検出すると、Vcos=E2cosθ,Vsinθ=E2sinθとなる。そこで、回転角度θを下記の式で求めることができる。 When the resolver inputs a sinusoidal AC excitation signal E1sinωt to the primary winding, the AC excitation signal is amplitude-modulated in accordance with the rotor rotation angle θ in a two-phase secondary winding having a phase difference of 90 degrees. The differential voltages Vcos and Vsin are output. When the maximum voltage of the two-phase amplitude modulation signal is E2, and the phase difference between the AC excitation signal and the amplitude modulation signal is φ, Vcos and Vsin are E2sin (ωt + φ) · cosθ and E2sin (ωt + φ) · sinθ, respectively. . If the value at ωt + φ = 90 degrees is detected in order to improve the S / N ratio against noise, Vcos = E2cosθ and Vsinθ = E2sinθ. Therefore, the rotation angle θ can be obtained by the following equation.
上述のような特性を持つレゾルバを使用して角度検出を行うため、従来は図2のような構成を用いており、特開2000−55695号公報(特許文献1)などが本方式を採用している。 Since angle detection is performed using a resolver having the above-described characteristics, a configuration as shown in FIG. 2 is conventionally used, and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-55695 (Patent Document 1) adopts this method. ing.
従来の方式では、クロック源22により動作するCPU23が交流励磁信号の位相を決定する位相参照信号を出力する。励磁信号生成部24は、前記位相参照信号から正弦波状の交流励磁信号生成し、レゾルバに供給する。
In the conventional method, the
CPU23は位相参照信号を出力するとともに、振幅変調信号の差動電圧をAD変換するタイミングを決定し、AD変換回路28を起動する。ここでCPU23は、自ら交流励磁信号の位相を決定しているので、システムにおける交流励磁信号と振幅変調信号の位相差をあらかじめ求めておけば、振幅変調信号の任意の位相でAD変換回路28を起動することができる。例えば、振幅変調信号のピーク、すなわちωt+α=90度となる付近のタイミングでAD変換回路28を起動し、取得したADデータから式1、または式1をマップ化したデータと照らしあわせることにより角度を求めることができる。
The
また、振幅変調信号のピークで取得したADデータであるVcos,Vsinの自乗和を求めることにより、AD変換器を含めた角度検出系の故障検知を行う方法がある。正常時には、前記自乗和は下記のように角度に関わらず一定値となる。 In addition, there is a method for detecting a failure in an angle detection system including an AD converter by obtaining a square sum of Vcos and Vsin which are AD data acquired at the peak of an amplitude modulation signal. When normal, the square sum is a constant value regardless of the angle as follows.
自乗和=Vcos2+Vsin2=(E2・cosθ)2+(E2・sinθ)2=E22・(cosθ2
+sinθ2)=E22
したがって、自乗和がある範囲から外れた場合には異常とみなすことができ、AD変換器を含めた角度検出系の故障を検知できる。
Sum of squares = Vcos 2 + Vsin 2 = (
+ Sinθ 2 ) = E2 2
Therefore, when the sum of squares falls outside a certain range, it can be regarded as abnormal, and a failure of the angle detection system including the AD converter can be detected.
ところで、上述のようにして求めた角度検出値を用いてACモータを駆動するシステムが、電動パワーステアリング,電動ブレーキ,電子制御スロットル、さらにはステアリング系,ブレーキ系を統合的に制御して自動車の車体の挙動を制御するx-by-Wireなどに適用される場合には高い安全性,故障検出機能が求められる。 By the way, a system for driving an AC motor using the detected angle value obtained as described above is configured to control an electric power steering, an electric brake, an electronically controlled throttle, and a steering system and a brake system in an integrated manner. When applied to x-by-Wire, which controls the behavior of vehicle bodies, high safety and failure detection functions are required.
しかし、上述した従来の方式では、CPU23が使用しているクロック源22の異常を検出することができない。
However, the conventional method described above cannot detect an abnormality in the
従来の方式において、交流励磁信号を出力するための励磁信号生成部24は、図3の構成が用いられている。すなわち、位相参照信号は単純な矩形波パルスであり、励磁信号生成部24においては、前記矩形波パルスをローパスフィルタ24aにより擬似的な正弦波とし、さらに増幅回路24bにより増幅して出力するというものである。ところが、クロック異常が発生して矩形波パルスの周期が変動した場合には、ローパスフィルタ24による位相シフト量および減衰率が変化してしまう。また、レゾルバ自体の信号変換精度も周波数に依存する。このため、角度検出精度が悪化する要因となる。
In the conventional method, the
これを防ぐためには、位相参照信号を数ビットDA出力として擬似的な正弦波を生成する方法がある。ただしこの場合も、DA出力はデジタル値としての離散的な成分を有しているため、ローパスフィルタ24aを設置する必要がある。よってクロック周波数が変動した場合には、ローパスフィルタ24による平滑能力に変動が生じる。また、DA出力を実現するためのDA変換回路を設置することによるコストの上昇も発生することになる。
In order to prevent this, there is a method of generating a pseudo sine wave by using a phase reference signal as a several-bit DA output. However, also in this case, since the DA output has discrete components as digital values, it is necessary to install a low-pass filter 24a. Therefore, when the clock frequency varies, the smoothing ability of the low-
さらに、ACモータの制御においては、モータのインダクタンスおよび抵抗値と、通電制御の制御周期に応じて、制御パラメータを設定する。そのため、クロック周期が低下し、制御周期が間延びすると、見掛け上、通電制御のゲインが高すぎることとなり、通電電流のオーバーシュートが発生するなど制御のロバスト性が損なわれる。逆に、クロック周期が上昇すると、CPUの動作保証範囲を逸脱し、発熱が増大したりする。 Further, in the control of the AC motor, control parameters are set according to the inductance and resistance values of the motor and the control cycle of the energization control. Therefore, when the clock cycle is lowered and the control cycle is extended, the gain of the energization control is apparently too high, and the robustness of the control is impaired, for example, an overshoot of the energization current occurs. Conversely, when the clock period rises, the CPU deviates from the operation guarantee range, and heat generation increases.
以上のように、クロックが変動するとACモータ制御に大きな影響があるが、従来の方式ではクロックの変動を故障検知することができない。 As described above, when the clock fluctuates, the AC motor control is greatly affected. However, the conventional method cannot detect a clock fluctuation as a failure.
そこで本発明では、レゾルバ交流励磁信号の位相参照信号を生成する元となるクロック、およびモータ通電制御の制御周期の元となっているクロックが変動した場合、これを検知して角度検出誤差の増大およびモータ制御のロバスト性低下を防止することを目的とする。 Therefore, in the present invention, when the clock that is a source for generating the phase reference signal of the resolver AC excitation signal and the clock that is the source of the control period of the motor energization control are changed, this is detected to increase the angle detection error. And it aims at preventing the robustness reduction of motor control.
また、AD変換回路の故障検知に関しては、従来の自乗和による故障検知方式では、入力電圧に関わらずAD変換データが変化しない固着モードなど、故障検知できないモードがある。例えば、振幅変調信号のピークで取得したADデータであるVcos,Vsinがそれぞれ、E2・cos45°,E2・sin45°で固着した場合などは、モータを正常に駆動することはできないが、その自乗和は正常値となんら変わりなく故障検知できない。AD変換回路が故障すると、誤ったAD変換データおよび角度検出値からモータの通電制御を行うこととなり、意図する方向とは逆回転させてしまったり、電磁ロックによる回転不能状態となったりする。 As for the failure detection of the AD conversion circuit, the conventional failure detection method using the sum of squares includes a mode in which failure detection is not possible, such as a fixing mode in which AD conversion data does not change regardless of the input voltage. For example, if Vcos and Vsin which are AD data acquired at the peak of the amplitude modulation signal are fixed at E2 · cos45 ° and E2 · sin45 °, respectively, the motor cannot be driven normally, but the square sum Can not detect a fault as normal. When the AD conversion circuit breaks down, motor energization control is performed based on incorrect AD conversion data and detected angle values, and the motor may be rotated in reverse from the intended direction or may not be able to rotate due to electromagnetic lock.
そこで本発明では、角度算出に用いる振幅変調信号の差動電圧をAD変換するAD変換機能の故障を確実に検知し、誤った角度情報を元にモータの通電制御が行われることを防止することを目的とする。 Therefore, in the present invention, it is possible to reliably detect a failure of the AD conversion function for AD converting the differential voltage of the amplitude modulation signal used for angle calculation, and to prevent the energization control of the motor from being performed based on erroneous angle information. With the goal.
また、前述のACモータを駆動するシステムが、前述のx-by-Wireなどに適用される場合には高い安全性,故障検出機能が求められるが、故障検出した場合に当該機能を停止させることが必ずしも安全であるとは限らない。例えば大型車向けの電動パワーステアリングではその機能が停止すると、ドライバー自身の力のみでステアリング操作を行わなければならず、そのステアリング操作には非常に大きな力が必要となる。そこで、ドライバーに故障が発生したことを通知しつつ、電動アシストの機能は継続することが望ましい。 In addition, when the above-mentioned system for driving an AC motor is applied to the above-mentioned x-by-Wire, etc., high safety and a failure detection function are required. However, when a failure is detected, the function should be stopped. Is not necessarily safe. For example, when the function of an electric power steering for a large vehicle is stopped, the steering operation must be performed only with the driver's own power, and the steering operation requires a very large force. Therefore, it is desirable to continue the function of the electric assist while notifying the driver that a failure has occurred.
そこで本発明は、レゾルバを用いた角度検出回路において故障が発生した場合、確実な故障検出を行いつつ、角度検出機能の延命を図ることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to extend the life of an angle detection function while reliably detecting a failure when a failure occurs in an angle detection circuit using a resolver.
上記第1の目的を達成するために、交流励磁信号の位相参照信号を出力する第1CPUと、振幅変調信号の差動電圧をAD変換するタイミングを決定する第2CPUを分離し、かつ、第1CPUと第2CPUを別々のクロック源を用いて動作させる。そして第2CPUは振幅変調信号の差動電圧をAD変換したデータから回転角度を求め、これを用いてモータの通電制御を行う。このとき、第1CPUがコントロールする励磁信号の周期を第2CPUでチェックする。これにより、第1CPUと第2CPUのクロックは相互に監視されることになり、第1CPUのクロック変動による角度検出誤差の増大と、第2CPUのクロック変動による通電制御のロバスト性の低下が、ともに防止できる。 In order to achieve the first object, the first CPU that outputs the phase reference signal of the AC excitation signal and the second CPU that determines the timing for AD conversion of the differential voltage of the amplitude modulation signal are separated, and the first CPU And the second CPU are operated using different clock sources. Then, the second CPU obtains the rotation angle from the data obtained by AD converting the differential voltage of the amplitude modulation signal, and performs energization control of the motor using this. At this time, the second CPU checks the period of the excitation signal controlled by the first CPU. As a result, the clocks of the first CPU and the second CPU are mutually monitored, and both an increase in angle detection error due to clock fluctuation of the first CPU and a decrease in robustness of energization control due to clock fluctuation of the second CPU are both prevented. it can.
また、第1CPUがコントロールするアナログ電圧信号を、振幅変調信号の差動電圧を検出するAD変換器に入力し、第2CPUは前記アナログ信号のAD変換データと、第1CPUからCPU間通信により伝達された第1CPUのコントロール値を比較することにより、AD変換器の故障を検出する。これにより、誤ったAD変換データおよび角度検出値からモータの通電制御が行われることを防止できる。 Also, the analog voltage signal controlled by the first CPU is input to an AD converter that detects the differential voltage of the amplitude modulation signal, and the second CPU is transmitted with the analog signal AD conversion data and communication between the CPUs from the first CPU. A failure of the AD converter is detected by comparing the control values of the first CPU. Thereby, it is possible to prevent the energization control of the motor from being performed from erroneous AD conversion data and angle detection value.
なお、電動パワーステアリング,電動ブレーキ,電子制御スロットル、さらにはステアリング系,ブレーキ系を統合的に制御して自動車の車体の挙動を制御するx-by-Wireなどを制御するECUには、高い安全性,故障検出機能を確保するために、2つのCPUが搭載されていることが通例となっており、この場合、大きなコストアップを招くことはない。 In addition, ECUs that control electric power steering, electric brakes, electronically controlled throttles, as well as x-by-wire, which controls the behavior of the vehicle body by controlling the steering system and brake system in an integrated manner, are highly safe. In general, two CPUs are installed in order to ensure the reliability and the failure detection function. In this case, no significant increase in cost is caused.
また、通常時は、第1CPUが出力する位相参照信号を元に交流励磁信号を生成する。第2CPUは振幅変調信号の差動電圧をAD変換するタイミングを決定してAD変換回路を起動し、得られたAD変換データから回転角度を求め、これを用いてモータの通電制御を行う。このとき、第1CPUと第2CPUは別々のクロック源を用いて動作させる。第2CPUは、第1CPUが出力する位相参照信号で周期が決定する位相伝達信号の周期をチェックする。 In normal operation, an AC excitation signal is generated based on the phase reference signal output by the first CPU. The second CPU determines the timing for AD conversion of the differential voltage of the amplitude modulation signal, activates the AD conversion circuit, obtains the rotation angle from the obtained AD conversion data, and controls the energization of the motor using this. At this time, the first CPU and the second CPU are operated using different clock sources. The second CPU checks the period of the phase transmission signal whose period is determined by the phase reference signal output from the first CPU.
第2CPUからチェックした位相伝達信号の周期が異常であった場合、第1CPUのクロックが異常であると判別し、第2CPUが出力する位相参照信号を元に交流励磁信号を生成するように切り替える。 When the period of the phase transmission signal checked from the second CPU is abnormal, it is determined that the clock of the first CPU is abnormal, and switching is performed so as to generate an AC excitation signal based on the phase reference signal output by the second CPU.
角度検出回路の故障検出機能を向上させ、該角度検出回路を用いた制御システムの安全性を向上させる。 The failure detection function of the angle detection circuit is improved, and the safety of the control system using the angle detection circuit is improved.
以下、実施例の説明に基づいて、本発明の最良の実施形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below based on the description of examples.
以下、図1に従い、本発明の実施例を説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
レゾルバ1のCOS成分信号巻線1bおよびSIN成分信号巻線1cは、励磁巻線1aと図示しない鉄心を介して磁気的に結合されている。そのため、励磁巻線1aに交流励磁信号を印加すると、交流励磁信号と相似な波形である振幅変調信号bおよび振幅変調信号cが、COS成分信号巻線1bとSIN成分信号巻線1cにそれぞれ現れる。このとき、レゾルバのロータ角度が変化すると、励磁巻線1aとCOS成分信号巻線1b間、および励磁巻線1aとSIN成分信号巻線1c間の磁気結合の度合いが変化する。その結果、交流励磁信号と振幅変調信号bの振幅比、および、交流励磁信号と振幅変調信号cの振幅比は、レゾルバのロータ角度に依存する。
The COS component signal winding 1b and the SIN component signal winding 1c of the
また、COS成分信号巻線1bとSIN成分信号巻線1cは、磁気的に直交しているため、振幅変調信号bと振幅変調信号cは90度の位相差を持つ。例えば、励磁巻線1aに正弦波の交流励磁信号E1sinωtを入力すると、振幅変調信号bの差動電圧Vcos、および振幅変調信号cの差動電圧Vsinは、ロータ回転角θに応じて下記となる。 Further, since the COS component signal winding 1b and the SIN component signal winding 1c are magnetically orthogonal to each other, the amplitude modulation signal b and the amplitude modulation signal c have a phase difference of 90 degrees. For example, when a sinusoidal AC excitation signal E1sinωt is input to the excitation winding 1a, the differential voltage Vcos of the amplitude modulation signal b and the differential voltage Vsin of the amplitude modulation signal c are as follows according to the rotor rotation angle θ. .
Vcos=E2sin(ωt+φ)・cosθ
Vsin=E2sin(ωt+φ)・sinθ
(φは交流励磁信号と振幅変調信号の位相差)
これにより、VcosとVsinからロータ回転角度θを逆算して求めることができる。
Vcos = E2sin (ωt + φ) ・ cosθ
Vsin = E2sin (ωt + φ) · sinθ
(Φ is the phase difference between the AC excitation signal and the amplitude modulation signal)
As a result, the rotor rotation angle θ can be calculated backward from Vcos and Vsin.
本発明では、上述のような特性を持つレゾルバを使用して角度検出を行うが、完全な正弦波の交流励磁信号の代わりに、図1に示す第1クロック源2,第1CPU3、および励磁信号生成回路4により擬似的な正弦波を生成し、交流励磁信号を供給する。交流励磁信号の生成の過程を図4に示す。図4において、図1と同じ符号を示した要素は、図1と同様の構成及び作用を有する。
In the present invention, the angle detection is performed using the resolver having the above-described characteristics. However, instead of the complete sine wave AC excitation signal, the
第1CPU3は、0V/5Vが25μs毎に切り替わる20kHzの矩形波をIOポートから出力する。前記矩形波を入力された励磁信号生成回路4では、まずローパスフィルタ4aを透過し、擬似正弦波とする。このとき擬似正弦波の振幅は、前記矩形波の振幅0−5Vから大きく減衰してしまう。すると、レゾルバ透過後の振幅変調信号の振幅も小さくなってしまい、SN比が悪化する。そこで増幅回路4bで、前記擬似正弦波を正相および逆相で振幅を増幅し、差動電圧としてレゾルバへ供給して交流励磁信号とする。
The
なおローパスフィルタ4aは、矩形波をより正弦波に近似させるため、2次以上のローパスフィルタとするのが望ましいが、システムにより要求される角度検出精度やノイズ環境等により変更することができる。また、交流励磁信号として矩形波が擬似的な正弦波に平滑された波形が供給できれば良いので、ローパスフィルタと増幅回路のどちらが前段であるか、および、増幅回路の有無は任意に設定できる。
The low-
上述のようにして生成した交流励磁信号をレゾルバに供給することにより、COS成分信号巻線1bおよびSIN成分信号巻線1cから、振幅変調信号bおよび振幅変調信号cが出力される。ここでロータ回転角度を検出するために、前記振幅変調信号bおよび振幅変調信号cの差動電圧を検出する必要がある。本実施例では、図1に示すように、振幅変調信号bおよび振幅変調信号cをそれぞれ、第1差動増幅回路9および第2差動増幅回路10に入力し、その出力をAD変換器8に入力する。
By supplying the AC excitation signal generated as described above to the resolver, the amplitude modulation signal b and the amplitude modulation signal c are output from the COS component signal winding 1b and the SIN component signal winding 1c. Here, in order to detect the rotor rotation angle, it is necessary to detect the differential voltage of the amplitude modulation signal b and the amplitude modulation signal c. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the amplitude modulation signal b and the amplitude modulation signal c are input to the first
図1に示されたAD変換器8は、第2CPU7からのAD起動命令によりAD変換を開始する。第2CPU7は、AD変換器8の変換動作終了後に、振幅変調信号bの差動電圧AD変換結果であるAD変換データ:Vcosと、振幅変調信号cの差動電圧AD変換結果であるAD変換データ:Vsinを読み出すことができる。なお、AD変換器8に差動電圧検出機能が備わっている場合は、前記第1差動増幅回路9および第2差動増幅回路10はなくても良い。
The
また、前述した本実施形態の励磁信号生成回路4は、図4に示すように、位相伝達信号生成回路4cを有している。この位相伝達信号生成回路4cは、交流励磁信号の差動電圧に対し、位相を90°ずらして増幅する回路である。このとき、増幅ゲインを十分大きく設定することにより、その出力はオペアンプの+電源およびGND電位でクランプされる。結果として位相伝達信号生成回路4cの出力は、交流励磁信号の差動電圧が最大となるタイミングで立ち下がりエッジ、最小となるタイミングで立ち上がりエッジが発生する位相伝達信号となる。
Further, the excitation
図1に示されるように、前記位相伝達信号は第2CPU7の外部割込み端子に入力される。第1CPU3の出力する位相参照信号は25μs毎にHigh/Lowが切り替わるから、位相伝達信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジは、それぞれ約50μs毎に入力される。
As shown in FIG. 1, the phase transfer signal is input to an external interrupt terminal of the
しかし第2CPU7は、前記位相伝達信号による割り込みを、受け付ける場合と、受け付けない場合がある。第2CPU7の動作フローチャートを図5に示す。
However, the
第2CPU7は250μs毎にPWMデューティを変更してACモータの制御を行うため、250μs毎にクリアされる時刻カウンタを内部に有している。ここで、第1CPU3と第2CPU7それぞれのクロックの相対差を1%とすると、第2CPU7の時刻カウンタが0〜50.5μs相当の値に変化する間に、位相伝達信号の立ち下がりエッジ/立ち上がりエッジは、少なくとも1回ずつ入力される。そこで、第2CPU7は前記時刻カウンタが0〜50.5μs相当の値以外の場合には、前記位相伝達信号による割り込みをマスクする(図5の101および121による。)。
Since the
これにより、前記時刻カウンタが50.5μs〜250μsの間にACモータ制御を行えば、モータ制御中に割り込みが発生することを回避できる。本実施例では、前記時刻カウンタが150μs相当のタイミングでACモータ制御のための各相デューティ算出(図5の128)を行い、250μs相当のタイミングで実際の出力デューティへの反映(図5の144)を行う。 As a result, if the time counter performs AC motor control between 50.5 μs and 250 μs, it is possible to avoid interruption during motor control. In this embodiment, the time counter calculates the duty of each phase for AC motor control (128 in FIG. 5) at a timing corresponding to 150 μs, and reflects it to the actual output duty (144 in FIG. 5) at a timing corresponding to 250 μs. )I do.
第2CPU7は、前記時刻カウンタが0〜50.5μs相当の間に前記位相伝達信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを検出すると、AD変換器8を起動する(図5の104および111)。
When the
また第2CPU7は、AD変換器8の起動後に、位相伝達信号がHighレベルであるか、Lowレベルであるかを読み込む。位相伝達信号がHighレベルであった場合は立ち上がりエッジが入力されたと判別でき、逆にLowレベルであった場合は立ち下がりエッジが入力されたと判別できる。したがって、交流励磁信号の差動電圧が最大/最小となるタイミングをそれぞれ検知することができる。
The
第2CPU7は、位相伝達信号がLowレベルであった場合(図5の106および113)、その時の時刻カウンタ値をτ1として記憶しておく(図5の107a)。また、その時のAD変換データ:VcosをVcos1として、AD変換データ:VsinをVsin1として記憶しておく(図5の109a)。
When the phase transmission signal is at the low level (106 and 113 in FIG. 5), the
一方、位相伝達信号がHighレベルであった場合、その時の時刻カウンタ値をτ2として記憶しておく(図5の107b)。また、その時のAD変換データ:VcosをVcos2として、AD変換データ:VsinをVsin2として記憶しておく(図5の109b)。 On the other hand, when the phase transmission signal is at a high level, the time counter value at that time is stored as τ2 (107b in FIG. 5). Further, AD conversion data: Vcos at that time is stored as Vcos2, and AD conversion data: Vsin is stored as Vsin2 (109b in FIG. 5).
第2CPU7は、時刻カウンタが150μs相当に達したタイミングで、まず、Vcos,Vsinおよびτ1,τ2が全て更新されているかを確認する(図5の124)。第1CPU3または第2CPU7のクロックに異常があった場合などは、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの少なくとも一方が0〜50.5μsの間に入力されず、前述のデータが更新されない恐れがある。そこで、更新されていない場合は、異常と検出する(図5の126)。全て更新されている場合は、前述の方法により取得した時刻およびAD変換データから、以下の方法にて角度を算出する。
The
角度算出においては、まず、振幅変調信号b,振幅変調信号cのセンター値:OFSETcos,OFSETsinを下記の式により求める(図5の128a)。 In calculating the angle, first, center values of the amplitude modulation signal b and the amplitude modulation signal c: OFSETcos and OFSETsin are obtained by the following equations (128a in FIG. 5).
OFSETcos=Vcos1+Vcos2
OFSETsin=Vsin1+Vsin2
次に、振幅変調信号のセンター値が、理論値のばらつき範囲内であるかを確認する。振幅変調信号やAD変換器8等にノイズが混入した場合には、前述の式で求めたセンター値が理論値のばらつき範囲を超える可能性がある。
OFSETcos = Vcos1 + Vcos2
OFSETsin = Vsin1 + Vsin2
Next, it is confirmed whether the center value of the amplitude modulation signal is within the variation range of the theoretical value. When noise is mixed in the amplitude modulation signal, the
センター値が理論地のばらつき範囲内である場合には、下記の式により角度を算出する(図5の128c)。 If the center value is within the variation range of the theoretical location, the angle is calculated by the following formula (128c in FIG. 5).
上記により求められた角度は、時刻:τ1時のAD変換データと、時刻:τ2時のAD変換データの平均から求められたことになり、言い換えると、下記で求められる時刻:τ時の角度と言える。 The angle obtained as described above is obtained from the average of the AD conversion data at time: τ1 and the AD conversion data at time: τ2, and in other words, the time obtained at I can say that.
そこで本実施例では、前記τを算出し、検出時刻として記憶しておく。 Therefore, in this embodiment, the τ is calculated and stored as the detection time.
一方、センター値が理論値のばらつき範囲を超えている場合には、下記の式により角度を算出する(図5の128d)。 On the other hand, when the center value exceeds the variation range of the theoretical value, the angle is calculated by the following formula (128d in FIG. 5).
本実施例では、OFSETcos0,OFSETsin0は、センター値の理論値であるが、それまでに算出したセンター値の平均値とすることもできる。 In this embodiment, OFSETcos0 and OFSETsin0 are theoretical values of center values, but can be average values of center values calculated so far.
この時、求められた角度は、時刻:τ1時のAD変換データから求められたから、検出時刻:τは下記となる。 At this time, since the obtained angle is obtained from the AD conversion data at time: τ1, the detection time: τ is as follows.
τ=τ1
ところで本実施例では、前述したように、ACモータ制御のための各相デューティが実際に反映されるのは、時刻カウンタが250μs相当となったタイミング(図5の143)である。従ってモータが回転していれば、実際にデューティが反映される時の角度は、AD変換により検出した角度に対してずれを生じている。そこで、前述した方法で記憶した検出時刻と、実際にデューティが反映される時刻を用いて、検出角度を補正する。
τ = τ1
In the present embodiment, as described above, the duty of each phase for AC motor control is actually reflected at the timing when the time counter is equivalent to 250 μs (143 in FIG. 5). Therefore, if the motor is rotating, the angle at which the duty is actually reflected deviates from the angle detected by AD conversion. Therefore, the detection angle is corrected using the detection time stored by the method described above and the time when the duty is actually reflected.
実際に出力デューティへが反映される時の時刻をτc(=250μs)とする。また、時刻カウンタがクリアされる1周期前の検出角度をθa、検出時刻をτaとする。今回の検出角度はθ、今回の検出時刻はτであるから、実際に出力デューティが反映される時の角度θ′は、下記の式により求めることができる(図5の128e)。 The time when the output duty is actually reflected is τc (= 250 μs). Further, the detection angle one cycle before the time counter is cleared is θa, and the detection time is τa. Since the current detection angle is θ and the current detection time is τ, the angle θ ′ when the output duty is actually reflected can be obtained by the following equation (128e in FIG. 5).
このようにして求めたより正確な角度情報θ′から算出した出力デューティでACモータの制御を行えば、より安定なモータ制御が実現できる。 If the AC motor is controlled with the output duty calculated from the more accurate angle information θ ′ obtained in this way, more stable motor control can be realized.
ところで、第1CPU3のクロックに異常があると、位相参照信号の周期が変動する。励磁信号生成回路4は、20kHzの矩形波パルスに対して、適切な交流励磁信号の振幅と、位相伝達信号のタイミングを出力できるように設定されているから、第1CPU3のクロック異常時には角度検出の精度に支障をきたす。
By the way, when the clock of the
また、第2CPU7のクロックに異常があると、ACモータの制御周期が変動する。ACモータ制御におけるゲイン等のパラメータは、モータのインダクタンスおよび抵抗値と、制御周期に応じて、設定されているから、クロック周期が低下し、制御周期が間延びすると、見かけ上、通電制御のゲインが高すぎることとなり、通電電流のオーバーシュートが発生するなど制御のロバスト性が損なわれる。逆に、クロック周期が上昇すると、第2CPU7の動作保証範囲を逸脱し、発熱が増大したりする。そこで、第1CPU3および第2CPU7のクロック変動が発生した場合には、これを異常検出する必要がある。本発明では、前述したようにτ1およびτ2が記憶されているから、下記の式によりその時刻差を求める(図5の125)。
Further, when the clock of the
Δτ=|τ1−τ2|
本来、Δτは25μs相当であるから、Δτが理論値のばらつき範囲を超えた場合には、第1CPU3または第2CPU7のクロックの少なくともいずれかが異常であると検出することができる(図5の129)。
Δτ = | τ1-τ2 |
Originally, Δτ is equivalent to 25 μs. Therefore, when Δτ exceeds the variation range of the theoretical value, it can be detected that at least one of the clocks of the
また、AD変換器8が異常な場合、誤った角度情報を元にモータを制御してしまう恐れがある。この場合、モータが回転させようとする方向と逆に回転したり、電磁ロック状態となって外力を加えても回すことができなくなったりする。そこで、AD変換器8が異常である場合には、これを異常検出する必要がある。
If the
本実施形態では、振幅変調信号を検出しているAD変換器8に、第1CPU3がコントロールするアナログ電圧信号を入力して確認する。第1CPU3は2ビットの0V/5V信号をDA変換回路5に出力する。DA変換回路5は、第1CPU3からの2ビット信号に対応した、0V−1V−3V−4Vの4種類の電圧をAD変換器8に出力することができる。
In the present embodiment, an analog voltage signal controlled by the
第1CPU3は2ビットのデジタル信号を用いて、250μs毎にDA変換器5の出力を0V−1V−3V−4Vと変化させる。第2CPU7は、通信機能により第1CPU3の2ビットデジタル信号の出力状態を知ることができる(図5の122c)。また第2CPU7は、振幅変調信号のAD変換およびモータ制御に支障をきたさないように時刻カウンタが50.5〜150μsの間にアナログ信号のAD変換を起動(図5の122a)し、変換結果を第1CPU3の2ビットデジタル信号の出力状態と比較する(図5の122d)。AD変換結果と、2ビットデジタル信号の出力状態に整合が取れない場合に異常と検出することができる(図5の122f)。
The
本実施形態によれば、レゾルバの励磁周期の元となる第1クロック源と、レゾルバの励磁周期を測定する第2クロック源が異なるため、第1クロック源と第2クロック源のいずれかが異常となった場合に、故障検出することができる。これにより、励磁周波数の変動による精度悪化した角度検出値を用いてモータ制御が行われることを防止できる。また、モータ制御周波数の変動によりロバスト性が低下した状態でモータ制御が継続されることを防止することができる。 According to the present embodiment, since the first clock source that is the source of the resolver excitation cycle is different from the second clock source that measures the resolver excitation cycle, either the first clock source or the second clock source is abnormal. In such a case, a failure can be detected. Thereby, it is possible to prevent the motor control from being performed using the angle detection value whose accuracy has deteriorated due to the fluctuation of the excitation frequency. Further, it is possible to prevent the motor control from being continued in a state where the robustness is lowered due to the fluctuation of the motor control frequency.
また、角度を算出するためのデータをAD変換する変換器の故障を検出することができる。これにより、誤った角度情報でモータを駆動することによる、モータの逆転および電磁ロックを防止することができる。 Further, it is possible to detect a failure of a converter that performs AD conversion on data for calculating an angle. As a result, it is possible to prevent reverse rotation of the motor and electromagnetic locking caused by driving the motor with incorrect angle information.
また、角度を算出するためのデータをAD変換した時刻を記憶する手段を有することにより、実際にPWMデューティを反映させるタイミングでの角度を推定することができ、より精密なモータ制御を行うことができる。 In addition, by having means for storing the time when AD conversion is performed on the data for calculating the angle, the angle at the timing at which the PWM duty is actually reflected can be estimated, and more precise motor control can be performed. it can.
また、レゾルバの励磁1周期あたりに2回のAD変換を行うことにより、センター値の変動による誤差の影響をなくすことができる。さらに仮にノイズが混入した場合は、前記2回のサンプリングのうち、1回のデータのみを使用することにより、ノイズが混入してもモータ制御を継続して行うことができる。 In addition, by performing AD conversion twice per excitation period of the resolver, it is possible to eliminate the influence of errors due to fluctuations in the center value. Furthermore, if noise is mixed, the motor control can be continued even if noise is mixed by using only one data of the two samplings.
図1の構成では、第1CPU3のクロックの故障を検出した場合、ACモータの制御自体を停止することが考えられる。しかし、本実施形態に係る角度検出回路は、前述の故障が発生した場合、確実な故障検出を行いつつ、動作モードを切り替えることによって角度検出機能の延命を図ることができる。以下、図面に基づいて本実施形態を説明する。
In the configuration of FIG. 1, it is conceivable to stop the control of the AC motor itself when a clock failure of the
図6において、図1と同じ符号を示した要素は、図1と同様な構成及び作用を有する。実施例1と異なるところは、図1にて説明した特性を持つレゾルバを使用して角度検出を行うが、完全な正弦波の交流励磁信号の代わりに、図6に示す第1CPU200が出力する第1位相参照信号または第2CPU202が出力する第2位相参照信号から、励磁信号生成回路4により擬似的な正弦波を生成し、交流励磁信号を供給することである。交流励磁信号の生成の過程を図7に示す。
In FIG. 6, elements having the same reference numerals as those in FIG. 1 have the same configuration and operation as those in FIG. The difference from the first embodiment is that the angle detection is performed using the resolver having the characteristics described with reference to FIG. 1, but the
通常時においては、第1CPU200は、0V/5Vが25μs毎に切り替わる20kHzの矩形波をIOポートから第1位相参照信号として出力する。このとき、第2CPU202の第2位相参照信号端子は入力ポートに設定し、ハイインピーダンスとしておく。第1位相参照信号を入力された励磁信号生成回路4では、まず前記矩形波をローパスフィルタ4aに透過し、擬似正弦波とする。このとき擬似正弦波の振幅は、前記矩形波の振幅0−5Vから大きく減衰してしまう。すると、レゾルバ透過後の振幅変調信号の振幅も小さくなってしまい、SN比が悪化する。そこで増幅回路4bで、前記擬似正弦波を正相および逆相で振幅を増幅し、差動電圧としてレゾルバへ供給して交流励磁信号とする。
In normal time, the
なおローパスフィルタ4aは、矩形波をより正弦波に近似させるため、2次以上のローパスフィルタとするのが望ましいが、システムにより要求される角度検出精度やノイズ環境等により変更することができる。また、交流励磁信号として矩形波が擬似的な正弦波に平滑された波形が供給できれば良いので、ローパスフィルタと増幅回路のどちらが前段であるか、および、増幅回路の有無は任意に設定できる。
The low-
上述のようにして生成した交流励磁信号をレゾルバに供給することにより、COS成分信号巻線1bおよびSIN成分信号巻線1cから、振幅変調信号bおよび振幅変調信号cが出力される。ここでロータ回転角度を検出するために、前記振幅変調信号bおよび振幅変調信号cの差動電圧を検出する必要がある。本実施例では、振幅変調信号bおよび振幅変調信号cをそれぞれ、第1差動増幅回路9および第2差動増幅回路10に入力し、その出力をAD変換器8に入力する。
By supplying the AC excitation signal generated as described above to the resolver, the amplitude modulation signal b and the amplitude modulation signal c are output from the COS component signal winding 1b and the SIN component signal winding 1c. Here, in order to detect the rotor rotation angle, it is necessary to detect the differential voltage of the amplitude modulation signal b and the amplitude modulation signal c. In this embodiment, the amplitude modulation signal b and the amplitude modulation signal c are input to the first
AD変換器8は、第2CPU202からのAD起動命令によりAD変換を開始する。第2CPU202は、AD変換器8の変換動作終了後に、振幅変調信号bの差動電圧AD変換結果であるAD変換データ:Vcosと、振幅変調信号cの差動電圧AD変換結果であるAD変換データ:Vsinを読み出すことができる。なお、AD変換器8に差動電圧検出機能が備わっている場合は、前記第1差動増幅回路9および第2差動増幅回路10はなくても良い。
The
また、前述した本実施形態の励磁信号生成回路4は、図7に示すように、位相伝達信号生成部4cを有している。前記位相伝達信号生成部4cは、交流励磁信号の差動電圧に対し、位相を90°ずらして増幅する回路である。このとき、増幅ゲインを十分大きく設定することにより、その出力はオペアンプの+電源およびGND電位でクランプされる。結果として位相伝達信号生成部4cの出力は、交流励磁信号の差動電圧が最大となるタイミングで立ち下がりエッジ、最小となるタイミングで立ち上がりエッジが発生する位相伝達信号となる。
Further, the excitation
前記位相伝達信号は第2CPU202の外部割込み端子に入力される。第1CPU200の出力する位相参照信号は25μs毎にHigh/Lowが切り替わるから、位相伝達信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジは、それぞれ約50μs毎に入力される。
The phase transfer signal is input to the external interrupt terminal of the
しかし第2CPU202は、前記位相伝達信号による割り込みを、受け付ける場合と、受け付けない場合がある。第2CPU202の動作フローチャートを図8に示す。
However, the
第2CPU202は250μs毎にPWMデューティを変更してACモータの制御を行うため、250μs毎にクリアされる時刻カウンタを内部に有している。ここで、第1CPU200と第2CPU202それぞれのクロックの相対差を1%とすると、第2CPU202の時刻カウンタが0〜50.5μs相当の値に変化する間に、位相伝達信号の立ち下がりエッジ/立ち上がりエッジは、少なくとも1回ずつ入力される。そこで、第2CPU202は前記時刻カウンタが0〜50.5μs相当の値以外の場合には、前記位相伝達信号による割り込みをマスクする(図8の101および121による。)。
Since the
これにより、前記時刻カウンタが50.5μs〜250μsの間にACモータ制御を行えば、モータ制御中に割り込みが発生することを回避できる。本実施例では、前記時刻カウンタが150μs相当のタイミングでACモータ制御のための各相デューティ算出(図8の128)を行い、250μs相当のタイミングで実際の出力デューティへの反映(図8の144)を行う。 As a result, if the time counter performs AC motor control between 50.5 μs and 250 μs, it is possible to avoid interruption during motor control. In this embodiment, the time counter calculates the duty of each phase for AC motor control (128 in FIG. 8) at a timing corresponding to 150 μs, and reflects it to the actual output duty (144 in FIG. 8) at a timing corresponding to 250 μs. )I do.
第2CPU202は、前記時刻カウンタが0〜50.5μs相当の間に前記位相伝達信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを検出すると、AD変換器8を起動する(図8の104および111)。
The
また第2CPU202は、AD変換器8の起動後に、位相伝達信号がHighレベルであるか、Lowレベルであるかを読み込む。位相伝達信号がHighレベルであった場合は立ち上がりエッジが入力されたと判別でき、逆にLowレベルであった場合は立ち下がりエッジが入力されたと判別できる。したがって、交流励磁信号の差動電圧が最大/最小となるタイミングをそれぞれ検知することができる。
The
第2CPU202は、位相伝達信号がLowレベルであった場合(図8の106および113)、その時の時刻カウンタ値をτ1として記憶しておく(図8の107a)。また、その時のAD変換データ:VcosをVcos1として、AD変換データ:VsinをVsin1として記憶しておく(図8の109a)。
When the phase transmission signal is at the low level (106 and 113 in FIG. 8), the
一方、位相伝達信号がHighレベルであった場合、その時の時刻カウンタ値をτ2として記憶しておく(図8の107b)。また、その時のAD変換データ:VcosをVcos2として、AD変換データ:VsinをVsin2として記憶しておく(図8の109b)。 On the other hand, when the phase transmission signal is at the high level, the time counter value at that time is stored as τ2 (107b in FIG. 8). Further, AD conversion data: Vcos at that time is stored as Vcos2, and AD conversion data: Vsin is stored as Vsin2 (109b in FIG. 8).
第2CPU202は、時刻カウンタが150μs相当に達したタイミングで、まず、Vcos1,Vsin1,Vcos2,Vsin2およびτ1,τ2が全て更新されているかを確認する(図8の124)。第1CPU200または第2CPU202のクロックに異常があった場合などは、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの少なくとも一方が0〜50.5μsの間に入力されず、前述のデータが更新されない恐れがある。そこで、更新されていない場合は、第1CPU200のクロックが異常と判定する(図8の126)。
The
全て更新されている場合は、前述の方法により取得した時刻およびAD変換データから、以下の方法にて角度を算出する。 If all of them are updated, the angle is calculated by the following method from the time and AD conversion data acquired by the above method.
角度算出においては、まず、振幅変調信号b,振幅変調信号cのセンター値:OFSETcos,OFSETsinを下記の式により求める(図8の128a)。 In calculating the angle, first, center values of the amplitude modulation signal b and the amplitude modulation signal c: OFSETcos and OFSETsin are obtained by the following equations (128a in FIG. 8).
OFSETcos=Vcos1+Vcos2
OFSETsin=Vsin1+Vsin2
次に、振幅変調信号のセンター値が、理論値のばらつき範囲内であるかを確認する。振幅変調信号やAD変換器8等にノイズが混入した場合には、前述の式で求めたセンター値が理論値のばらつき範囲を超える可能性がある。
OFSETcos = Vcos1 + Vcos2
OFSETsin = Vsin1 + Vsin2
Next, it is confirmed whether the center value of the amplitude modulation signal is within the variation range of the theoretical value. When noise is mixed in the amplitude modulation signal, the
センター値が理論値のばらつき範囲内である場合には、下記の式により角度を算出する(図8の128c)。 When the center value is within the variation range of the theoretical value, the angle is calculated by the following formula (128c in FIG. 8).
上記により求められた角度は、時刻:τ1時のAD変換データと、時刻:τ2時のAD変換データの平均から求められたことになり、言い換えると、下記で求められる時刻:τ時の角度と言える。 The angle obtained as described above is obtained from the average of the AD conversion data at time: τ1 and the AD conversion data at time: τ2, and in other words, the time obtained at I can say that.
そこで本実施例では、前記τを算出し、検出時刻として記憶しておく。 Therefore, in this embodiment, the τ is calculated and stored as the detection time.
一方、センター値が理論値のばらつき範囲を超えている場合には、下記の式により角度を算出する(図8の128d)。 On the other hand, when the center value exceeds the variation range of the theoretical value, the angle is calculated by the following formula (128d in FIG. 8).
本実施例では、OFSETcos0,OFSETsin0は、センター値の理論値であるが、それまでに算出したセンター値の平均値とすることもできる。 In this embodiment, OFSETcos0 and OFSETsin0 are theoretical values of center values, but can be average values of center values calculated so far.
この時、求められた角度は、時刻:τ1時のAD変換データから求められたから、検出時刻:τは下記となる。 At this time, since the obtained angle is obtained from the AD conversion data at time: τ1, the detection time: τ is as follows.
τ=τ1
ところで本実施例では、前述したように、ACモータ制御のための各相デューティが実際に反映されるのは、時刻カウンタが250μs相当となったタイミング(図8の143)である。従ってモータが回転していれば、実際にデューティが反映される時の角度は、AD変換により検出した角度に対してずれを生じている。そこで、前述した方法で記憶した検出時刻と、実際にデューティが反映される時刻を用いて、検出角度を補正する。
τ = τ1
In the present embodiment, as described above, the duty of each phase for AC motor control is actually reflected at the timing when the time counter is equivalent to 250 μs (143 in FIG. 8). Therefore, if the motor is rotating, the angle at which the duty is actually reflected deviates from the angle detected by AD conversion. Therefore, the detection angle is corrected using the detection time stored by the method described above and the time when the duty is actually reflected.
実際に出力デューティへ反映される時の時刻をτc(=250μs)とする。また、時刻カウンタがクリアされる1周期前の検出角度をθa、検出時刻をτaとする。今回の検出角度はθ、今回の検出時刻はτであるから、実際に出力デューティが反映される時の角度θ′は、下記の式により求めることができる(図8の128e)。 The time when the output duty is actually reflected is τc (= 250 μs). Further, the detection angle one cycle before the time counter is cleared is θa, and the detection time is τa. Since the current detection angle is θ and the current detection time is τ, the angle θ ′ when the output duty is actually reflected can be obtained by the following equation (128e in FIG. 8).
このようにして求めたより正確な角度情報θ′から算出した出力デューティでACモータの制御を行えば、より安定なモータ制御が実現できる。 If the AC motor is controlled with the output duty calculated from the more accurate angle information θ ′ obtained in this way, more stable motor control can be realized.
ところで、第1CPU200のクロックに異常があると、第1位相参照信号の周期が変動し、位相伝達信号の周期も変動する。
By the way, if the clock of the
本発明では、前述したようにτ1およびτ2が記憶されているから、下記の式によりその時刻差を求めることにより第1CPUのクロック周期をチェックすることができる(図8の125)。 In the present invention, since τ1 and τ2 are stored as described above, the clock cycle of the first CPU can be checked by obtaining the time difference by the following equation (125 in FIG. 8).
Δτ=|τ1−τ2|
本来、Δτは25μs相当であるから、Δτが理論値のばらつき範囲を超えた場合には、第1CPU200のクロックが異常であると判定する(図8の129)。
Δτ = | τ1-τ2 |
Since Δτ is essentially equivalent to 25 μs, when Δτ exceeds the variation range of the theoretical value, it is determined that the clock of the
したがって、Vcos1,Vsin1,Vcos2,Vsin2,τ1,τ2のいずれかが更新されていない場合(図8の126)、およびΔτが理論値ばらつき範囲外である場合(図8の129)は、第1CPU200のクロックが異常であると判定される。励磁信号生成回路4は、20kHzの矩形波パルスに対して、適切な交流励磁信号の振幅と、位相伝達信号のタイミングを出力できるように設定されているから、第1CPU200のクロック異常時には角度検出の精度に支障をきたす。
Therefore, when any one of Vcos1, Vsin1, Vcos2, Vsin2, τ1, and τ2 has not been updated (126 in FIG. 8) and Δτ is outside the theoretical value variation range (129 in FIG. 8), the
そこで、第1CPU200のクロックが異常であると検出した場合には、第1CPUを使用せずに角度検出を行う方式に切り替える。以下、切り替えの方法を順に説明する。
Therefore, when it is detected that the clock of the
まず、第2CPU202は第1CPU200にリセット指令信号を出力する。第1CPU200はリセットモードになった場合、IOポートの出力がハイインピーダンスになるものである。そのため、第1位相参照信号端子もハイインピーダンスになる。
First, the
次に第2CPU202は、第2位相参照信号端子から、0V/5Vが25μs毎に切り替わる20kHzの矩形波を出力する。
Next, the
すると通常時と比較して、第1位相参照信号と第2位相参照信号の関係が入れ替わっただけで、励磁信号生成回路4を透過した後の交流励磁信号および位相伝達信号は通常時と全く変わらない。したがって、通常時と同様の手順で角度検出を継続することができる。
Then, compared with the normal time, only the relationship between the first phase reference signal and the second phase reference signal is switched, and the AC excitation signal and the phase transmission signal after passing through the excitation
次に、図9を用いて、実施例1または実施例2の実施形態が適用される電動パワーステアリング用制御装置のモータ制御装置204とモータ206について説明する。
Next, the
モータ制御装置204は、図1または図6にて示した回路部品を内蔵する(レゾルバ1を除く)。モータ206は、レゾルバ1を内蔵し、前記振幅変調信号b及び前記振幅変調信号cをモータ制御装置204に送信する。
The
モータ制御装置204の金属製筐体240は、モータ206に対して、ネジ208により機械的に接続される。次に、モータ制御装置204に内蔵された回路部品と電気的に接続されるバスバ231は、モータ100の三相入力部にネジにより電気的に接続される。バスバ231Bの接続部は、金属製のシールドカバー250Mで閉じる。最後に、シールドカバー250Mは、金属製筐体240に、少なくとも1個のネジで固定される。以上により、モータ制御装置204とモータ100は組み立てられる。
The
次に、図10を用いて、本実施形態による電動パワーステアリング用制御装置を用いたシステム構成について説明する。図10は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用制御装置を用いた電動パワーステアリングの構成を示すシステム構成図である。 Next, a system configuration using the electric power steering control device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a system configuration diagram showing the configuration of the electric power steering using the electric power steering control device according to the embodiment of the present invention.
ステアリングSTを回転させると、その回転駆動力は、ロッドROを介して、マニュアルステアリングギアSTGにより減速して、左右のタイロッドTR1,TR2に伝達し、左右の車輪WH1,WH2に伝達され、左右の車輪WH1,WH2を舵取りする。 When the steering ST is rotated, the rotational driving force is decelerated by the manual steering gear STG via the rod RO, is transmitted to the left and right tie rods TR1, TR2, and is transmitted to the left and right wheels WH1, WH2. Steer the wheels WH1, WH2.
本実施形態によるモータ206は、ロッドROの近傍に取り付けられており、ギアGEを介して、その駆動力をマニュアルステアリングギアSTGに伝達する。ロッドROには、トルクセンサTSが取り付けられており、ステアリングSTに与えられた回転駆動力(トルク)を検出する。
The
モータ制御装置206は、トルクセンサTSの出力および図示していないが車両の車速センサの出力に基づいてモータ206の目標トルクを算出する。この算出において、モータ100の回転速度や回転加速度をさらに考慮してモータ206の目標トルクを算出しても良く、この方がより最適なあるいはフィーリングの優れた制御が可能となる。また安全面からモータ206の温度や電流値を検出し、モータ100の出力トルクである電流値が目標トルクに相当する電流値となるようにモータ100への通電電流を制御する。モータ制御装置206およびモータ206の電源は、バッテリBAから供給される。
The
なお、以上の構成は、ステアリングホイールの直ぐ下のステアリングコラムの部分にトルクセンサとトルクをアシストするモータ206を置くものであるが、モータ206をラック&ピニオンギアの近傍に備えるラック型のパワーステアリングに対しても、本実施形態のモータ206および前述のインバータを含むモータ制御装置206をそのまま使用できる。
In the above configuration, the torque sensor and the
1 レゾルバ
2 第1クロック源
3,200 第1CPU
4 励磁信号生成回路
5 DA変換回路
6 第2クロック源
7,202 第2CPU
8 AD変換器
9 第1差動増幅回路
10 第2差動増幅回路
1
4 Excitation signal generation circuit 5
8
Claims (9)
前記第1クロック源からの信号に基づいて動作する第1CPUと、
前記第1CPUが出力する位相参照信号に基づいて交流励磁信号を出力する励磁信号生成部と、
第2クロック源と、
前記第2クロック源からの信号に基づいて動作する第2CPUと、
前記交流励磁信号が振幅変調された2相の差動電圧をレゾルバから取得し、前記第2CPUが指定したタイミングで該差動電圧をAD変換するためのAD変換器と、
前記AD変換器で取得した2相の振幅変調信号差動電圧のAD変換データから前記レゾルバのロータ角度を算出する角度算出部と、を有し、
前記第2CPUは、前記励磁信号生成部から出力される励磁信号の周期をチェックする励磁周期診断部を有することを特徴とする角度検出回路。 A first clock source;
A first CPU that operates based on a signal from the first clock source;
An excitation signal generator for outputting an AC excitation signal based on the phase reference signal output by the first CPU;
A second clock source;
A second CPU that operates based on a signal from the second clock source;
An AD converter for acquiring a two-phase differential voltage in which the AC excitation signal is amplitude-modulated from a resolver, and AD converting the differential voltage at a timing designated by the second CPU;
Have a, an angle calculator for calculating rotor angle of the resolver from the AD conversion data of the amplitude modulation signal differential voltage of two phases obtained by the AD converter,
The angle detection circuit , wherein the second CPU includes an excitation cycle diagnosis unit that checks a cycle of an excitation signal output from the excitation signal generation unit .
前記第1CPUから出力される第1アナログ電圧信号、及び前記第2CPUが指定したタイミングで前記第1CPUから前記AD変換器を介して出力される第2アナログ電圧信号を取得し、該第1アナログ電圧信号と該第2アナログ電圧信号とを比較し、前記AD変換器の故障を診断するAD回路診断部とを有することを特徴とする角度検出回路。 The angle detection circuit according to claim 1.
A first analog voltage signal output from the first CPU and a second analog voltage signal output from the first CPU via the AD converter at a timing designated by the second CPU are acquired, and the first analog voltage is acquired. An angle detection circuit comprising: an AD circuit diagnosis unit that compares a signal with the second analog voltage signal and diagnoses a failure of the AD converter.
前記第2CPUが指定したタイミングでAD変換器を起動した時刻を記憶する手段を有することを特徴とする角度検出回路。 The angle detection circuit according to claim 1.
An angle detection circuit comprising means for storing a time when the AD converter is activated at a timing designated by the second CPU.
前記第2CPUがAD変換器回路を起動するタイミングは、前記交流励磁信号の差動電圧が最大値付近と、前記交流励磁信号の差動電圧が最小値付近であることを特徴とする角度検出回路。 The angle detection circuit according to claim 1,
The timing at which the second CPU activates the AD converter circuit is such that the differential voltage of the AC excitation signal is near the maximum value and the differential voltage of the AC excitation signal is near the minimum value. .
前記交流励磁信号の差動電圧が最大値/最小値となるタイミングで、前記第1CPUは、エッジ信号を発生する位相伝達信号を発生し、
前記第2CPUがAD変換器を起動するタイミングは、前記位相伝達信号により決定されることを特徴とする角度検出回路。 The angle detection circuit according to claim 4 ,
At the timing when the differential voltage of the AC excitation signal becomes the maximum value / minimum value, the first CPU generates a phase transmission signal that generates an edge signal,
The angle detection circuit characterized in that the timing at which the second CPU activates the AD converter is determined by the phase transmission signal.
前記第1クロック源からの信号に基づいて動作する第1CPUと、
第2クロック源と、
前記第2クロック源からの信号に基づいて動作する第2CPUと、
前記第1CPUが出力する第1位相参照信号、または第2CPUが出力する第2位相参照信号のいずれかに基づいて交流励磁信号を出力する励磁信号生成部と、
前記交流励磁信号が振幅変調された2相の差動電圧をレゾルバから取得し、前記第2CPUが指定したタイミングで該差動電圧をAD変換するためのAD変換器と、
前記AD変換器で取得した2相の振幅変調信号差動電圧のAD変換データから前記レゾルバのロータ角度を算出する角度算出部と、を備え、
前記第1位相参照信号と前記第2位相参照信号のどちらを前記励磁信号生成部が参照するかを第2CPUが決定し、
前記第2CPUは、前記励磁信号生成部から出力される励磁信号の周期をチェックする励磁周期診断部を有することを特徴とする角度検出回路。 A first clock source;
A first CPU that operates based on a signal from the first clock source;
A second clock source;
A second CPU that operates based on a signal from the second clock source;
An excitation signal generator that outputs an AC excitation signal based on either the first phase reference signal output by the first CPU or the second phase reference signal output by the second CPU;
An AD converter for acquiring a two-phase differential voltage in which the AC excitation signal is amplitude-modulated from a resolver, and AD converting the differential voltage at a timing designated by the second CPU;
An angle calculation unit that calculates a rotor angle of the resolver from AD conversion data of a two-phase amplitude modulation signal differential voltage acquired by the AD converter;
The second CPU determines which of the first phase reference signal and the second phase reference signal the excitation signal generator refers to,
The angle detection circuit , wherein the second CPU includes an excitation cycle diagnosis unit that checks a cycle of an excitation signal output from the excitation signal generation unit .
前記第2CPUが指定したタイミングでAD変換回路を起動した時刻を記憶する手段を有することを特徴とする角度検出回路。 The angle detection circuit according to claim 6 .
An angle detection circuit comprising means for storing a time when the AD conversion circuit is activated at a timing designated by the second CPU.
前記第2CPUがAD変換回路を起動するタイミングは、前記交流励磁信号の差動電圧が最大値付近と、前記交流励磁信号の差動電圧が最小値付近であることを特徴とする角度検出回路。 The angle detection circuit according to claim 6 .
The timing at which the second CPU activates the AD converter circuit is such that the differential voltage of the AC excitation signal is near the maximum value and the differential voltage of the AC excitation signal is near the minimum value.
交流励磁信号の差動電圧が最大値/最小値となるタイミングで、それぞれ逆方向のエッジ信号を発生する位相伝達信号を発生し、
前記第2CPUがAD変換回路を起動するタイミングは、前記位相伝達信号により決定されることを特徴とする角度検出回路。 The angle detection circuit according to claim 8 .
At the timing when the differential voltage of the AC excitation signal reaches the maximum value / minimum value, a phase transmission signal that generates an edge signal in the opposite direction
The angle detection circuit characterized in that the timing at which the second CPU activates the AD conversion circuit is determined by the phase transmission signal.
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