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JP7814173B2 - Rotation angle sensor abnormality diagnosis device - Google Patents
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JP7814173B2 - Rotation angle sensor abnormality diagnosis device - Google Patents

Rotation angle sensor abnormality diagnosis device

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JP7814173B2 JP2022008047A JP2022008047A JP7814173B2 JP 7814173 B2 JP7814173 B2 JP 7814173B2 JP 2022008047 A JP2022008047 A JP 2022008047A JP 2022008047 A JP2022008047 A JP 2022008047A JP 7814173 B2 JP7814173 B2 JP 7814173B2
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Description

本発明は、回転角センサの異常診断装置に関する。 The present invention relates to a device for diagnosing abnormalities in rotation angle sensors.

近年、自動車の電動化に伴い、主機及び補機(ブレーキ・パワステなど)に永久磁石同期モータ (PMSM)を適用した車両が普及している。PMSMの制御では、回転角センサからの情報が必要不可欠である。回転角センサの信頼性の向上を図るためには、回転角センサの値を使用する際に回転角センサの信号の妥当性を担保する必要がある。 In recent years, with the electrification of automobiles, vehicles using permanent magnet synchronous motors (PMSMs) for their main and auxiliary machinery (brakes, power steering, etc.) have become widespread. Information from rotation angle sensors is essential for PMSM control. To improve the reliability of rotation angle sensors, it is necessary to ensure the validity of the rotation angle sensor signal when using their values.

特許文献1には、レゾルバ(回転角センサ)の入力信号である励磁信号の1周期において、複数の時点においてサンプリングされた励磁成分、正弦波成分および余弦波成分の値に基づいて、励磁信号との位相ズレを検出する技術が記載されている。位相ズレ検出は励磁信号の所定角度時の余弦波成分の有無により検出している。 Patent Document 1 describes a technology that detects the phase shift with respect to an excitation signal, which is the input signal of a resolver (rotation angle sensor), based on the values of the excitation component, sine wave component, and cosine wave component sampled at multiple points in time during one cycle of the excitation signal. The phase shift is detected by detecting the presence or absence of a cosine wave component at a specified angle in the excitation signal.

特開2020-190533号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-190533

レゾルバには励磁信号が入力されるが、しかしながら、特許文献1に記載技術においては、レゾルバの励磁信号の周期に関しては、異常が存在しないことを前提としている。 An excitation signal is input to the resolver, but the technology described in Patent Document 1 assumes that there is no abnormality in the period of the resolver's excitation signal.

しかしながら、レゾルバの励磁信号の周期に関しても、異常の有無を検出し、回転センサ信号の妥当性を担保して、回転角センサのさらなる信頼性を向上することが求められる。 However, there is a need to further improve the reliability of the rotation angle sensor by detecting any abnormalities in the period of the resolver excitation signal and ensuring the validity of the rotation sensor signal.

本発明は、上述した内容に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転角センサの異常検出精度が向上された回転角センサの異常診断装置を実現することである。 The present invention was made in consideration of the above, and its purpose is to realize an abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor that improves the accuracy of detecting abnormalities in the rotation angle sensor.

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。 To achieve the above objectives, the present invention is configured as follows:

モータに設けられる回転角センサから出力される正弦信号および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、前記回転角センサから出力される前記正弦信号および前記余弦信号を取得するデータ取得部と、前データ取得部にて得られた前記正弦信号および前記余弦信号のデータを各々2乗して加算し、2乗和演算結果を算出する2乗和演算部と、前記2乗和演算部の演算結果に基づいて、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、前記異常判定部は、前記2乗和演算結果に基づいて、得られるピーク周期または0値の周期により前記前記正弦信号および前記余弦信号の周期が異常か否かを判定し、前記2乗和演算結果に基づいて、得られるピーク値により前記正弦信号および前記余弦信号の振幅値が異常か否かを判定する。
An abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor that determines whether or not there is an abnormality in a rotation angle sensor provided in a motor based on a sine signal and a cosine signal output from the rotation angle sensor. The device includes: a data acquisition unit that acquires the sine signal and the cosine signal output from the rotation angle sensor; a square sum calculation unit that squares and adds the data of the sine signal and the cosine signal obtained by the data acquisition unit and calculates a square sum calculation result; and an abnormality determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the rotation angle sensor based on the calculation result of the square sum calculation unit. The abnormality determination unit determines whether or not the periods of the sine signal and the cosine signal are abnormal based on the obtained peak period or period of zero value based on the square sum calculation result, and determines whether or not the amplitude values of the sine signal and the cosine signal are abnormal based on the obtained peak value based on the square sum calculation result.

本発明によれば、回転角センサの異常検出精度が向上された回転角センサの異常診断装置を実現することができる。
上記以外の、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。
According to the present invention, it is possible to realize an abnormality diagnosis device for a rotation angle sensor with improved accuracy in detecting abnormalities in the rotation angle sensor.
Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of the embodiments.

本発明の一実施例である異常診断装置により回転角センサであるレゾルバが接続されたモータ制御装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a motor control device to which a resolver, which is a rotation angle sensor, is connected by an abnormality diagnosis device according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施例である異常診断装置400の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of an abnormality diagnosis device 400 according to an embodiment of the present invention. データバッファ部に保存されるバッファデータの格納方法の説明図である。10A and 10B are explanatory diagrams of a method for storing buffer data saved in a data buffer unit. 本発明の原理を説明するために、励磁信号と、振幅変調された正弦成分および余弦成分との関係を示す図である。1 is a diagram showing the relationship between an excitation signal and amplitude-modulated sine and cosine components to explain the principles of the present invention; FIG. 正弦成分と余弦成分の2乗和特性について説明するためのグラフである。10 is a graph for explaining the square sum characteristics of a sine component and a cosine component; 励磁信号と2乗和信号との関係を説明するグラフである。10 is a graph illustrating the relationship between an excitation signal and a square sum signal. 励磁信号と2乗和信号との関係を説明するグラフである。10 is a graph illustrating the relationship between an excitation signal and a square sum signal. 異常診断装置における異常判定部の動作フローチャートである。4 is a flowchart illustrating the operation of an abnormality determination unit in the abnormality diagnosis device.

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施の形態は、後述する実施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Please note that the embodiments of the present invention are not limited to the examples described below, and various modifications are possible within the scope of the technical concept.

図1は、本発明の一実施例である異常診断装置400により回転角センサであるレゾルバ320が接続されたモータ制御装置100の概略構成図である。 Figure 1 is a schematic diagram of a motor control device 100 to which a resolver 320, which is a rotation angle sensor, is connected by an abnormality diagnosis device 400 according to one embodiment of the present invention.

図1において、モータ制御装置100は、モータ300に接続されている。モータ駆動装置100は、電流制御部110と、インバータ130と、回転位置検出部150と、励磁部160とを有している。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。 In FIG. 1, motor control device 100 is connected to motor 300. Motor drive device 100 has a current control unit 110, an inverter 130, a rotational position detection unit 150, and an excitation unit 160. Battery 200 is the DC voltage source for motor drive device 100. DC power stored in battery 200 is converted into variable-voltage, variable-frequency three-phase AC power by inverter 130 of motor drive device 100. Inverter 130 supplies this three-phase AC power to motor 300.

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。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、ロータ310の回転角センサとしてレゾルバ320が取り付けられている。 Motor 300 is a synchronous motor that is driven to rotate by a supply of three-phase AC power. A resolver 320 is attached to motor 300 as a rotation angle sensor for rotor 310 to control the phase of the three-phase AC voltage to match the phase of the induced voltage of motor 300.

レゾルバ320は、励磁部160からの励磁信号(sinωt)が入力されて、振幅変調された互いに位相が90°ずれた2相の信号Sn1(正弦波信号(sinθsinωt))、Cn1(余弦波信号(cosθsinωt))を出力する(θ:モータの回転角)。 The resolver 320 receives the excitation signal (sinωt) from the excitation unit 160 and outputs amplitude-modulated two-phase signals Sn1 (sine wave signal (sinθ sinωt)) and Cn1 (cosine wave signal (cosθ sinωt)) that are 90° out of phase with each other (θ: motor rotation angle).

電流制御部110は、上位制御装置(図示せず)にて作成される電流指令値に追従するように、パルス幅変調(PWM)により作成されるドライブ信号を作成する。電流制御部110は、電流センサ170によって検出されるモータ電流値(Iu,Iv,Iw)を、回転位置検出部150によって検出されるモータ300の回転角度θに応じた3相のモータ電圧指令値を演算する。 The current control unit 110 generates a drive signal using pulse width modulation (PWM) to follow the current command value generated by a higher-level control device (not shown). The current control unit 110 calculates three-phase motor voltage command values based on the motor current values (Iu, Iv, Iw) detected by the current sensor 170 and the rotation angle θ of the motor 300 detected by the rotational position detection unit 150.

上述した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。 The drive signal described above controls the on/off operation of the semiconductor switch elements that make up the main circuit of the inverter 130, causing the inverter 130 to output three-phase voltages (Vu, Vv, Vw) in response to the motor voltage command.

レゾルバ320の二つの出力信号(Sn1,Cn1)に応じて回転位置検出部150に入力される信号は、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、サンプリングすることにより変調分が取り除かれる。 The signal input to the rotational position detection unit 150 in response to the two output signals (Sn1, Cn1) of the resolver 320 is sampled at timings that are odd multiples of π/2 (π/2, 3π/2, 5π/2, ...) in electrical angle terms in the excitation signal (sinωt), thereby removing modulation.

回転位置検出部150は、変調分が取り除かれた2相信号に基づいて、モータ300の回転角θを算出する。なお、異常診断装置400は、レゾルバ320の出力信号を受信し、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。 The rotational position detection unit 150 calculates the rotation angle θ of the motor 300 based on the two-phase signal from which the modulation has been removed. The abnormality diagnosis device 400 receives the output signals of the resolver 320 and detects the presence or absence of an abnormality in the resolver 320 based on these signals.

異常診断装置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。 When the abnormality diagnosis device 400 detects an abnormality, it outputs an abnormality determination signal J1 to a higher-level control device (not shown) to notify the higher-level control device of an abnormality in the resolver 320.

図2は、本発明の一実施例である異常診断装置400の概略構成を示す図である。 Figure 2 shows the general configuration of an abnormality diagnosis device 400, one embodiment of the present invention.

図2において、レゾルバ320からの振幅変調された二つの出力信号Sn1およびCn1を異常診断装置400に取り込む。上記二つの出力信号Sn1およびCn1信号は、まずAD変換部(高速データ取得部)401にて励磁信号の周期の6倍以上のサンプリング周期にてAD変換して取得する。 In Figure 2, two amplitude-modulated output signals Sn1 and Cn1 from resolver 320 are input into abnormality diagnosis device 400. The two output signals Sn1 and Cn1 are first acquired by AD conversion unit (high-speed data acquisition unit) 401 at a sampling period six or more times the period of the excitation signal.

6倍以上のサンプリング数は、後述する2乗和演算におけるピーク周期を計測する為の最低サンプル数を確保するための値となるが、波形再現精度向上のためには好ましくは10倍以上あっても良い。 A sampling rate of 6 times or more is a value to ensure the minimum number of samples required to measure the peak period in the square sum calculation described below, but to improve the accuracy of waveform reproduction, it may be preferable to increase the sampling rate to 10 times or more.

AD変換部401にてサンプリングされたデータSn2およびCn2はデータバッファ部402にて励磁周期1周期分を保存する。このとき、各信号と共にAD変換時の時刻、例えばフリーランニングタイマ値T1もバッファ部402に保存する。 The data Sn2 and Cn2 sampled by the AD conversion unit 401 is stored for one excitation period in the data buffer unit 402. At this time, the time of AD conversion, for example, the free-running timer value T1, is also stored in the buffer unit 402 along with each signal.

なお、後述するが、データバッファ部402に保存されるバッファデータは、各々配列として保存することによりインデックスでの管理が可能となる。 As will be explained later, the buffer data stored in the data buffer unit 402 can be managed by index by storing each data as an array.

データバッファ部402からの二つの出力信号Sn2B及びCn2Bは2乗和演算器403により、インデックス毎に2乗和演算し、同様に配列としてデータを保存する。 The two output signals Sn2B and Cn2B from the data buffer unit 402 are subjected to a square sum calculation for each index by the square sum calculator 403, and the data is similarly stored as an array.

2乗和演算部403による2乗和演算にて得られたデータSQ1はピークIndex検出部404において、振幅山を抽出する。ピークIndex検出部404には、データバッファ部402で保存されたフリーランニングタイマ値T1をT1BとしてピークIndex検出部404に出力する。 The peak index detection unit 404 extracts the amplitude peak from the data SQ1 obtained by the square sum calculation performed by the square sum calculation unit 403. The free-running timer value T1 stored in the data buffer unit 402 is output to the peak index detection unit 404 as T1B.

振幅山を検出する方法の一例として、以下のピーク値探索方法を使用しても良い。 As an example of a method for detecting amplitude peaks, the following peak value search method may be used.

つまり、ピーク値探索方法は、例えば連なるインデックスで3つずつデータを抽出し、そのデータをデータ1、データ2、データ3とした場合、以下の条件(1)が成立するデータ2を選択しても良い
条件(1):データ1<データ2 & データ2>データ3
上記条件(1)にて得られたデータのインデックスを用いて、周期を算出するための連続するピーク値である振幅山値Pk1および振幅山値Pk2を抽出する。また、振幅山値が発生したAD変換時刻データTpk1およびTpk2も抽出する。
That is, in the peak value search method, for example, three pieces of data are extracted using consecutive indexes, and when the data are designated as data 1, data 2, and data 3, data 2 may be selected if the following condition (1) is met: Condition (1): data 1<data 2 & data 2>data 3
Using the index of the data obtained under the above condition (1), amplitude peak values Pk1 and Pk2, which are consecutive peak values for calculating the period, are extracted. Also, AD conversion time data Tpk1 and Tpk2 at which the amplitude peak values occurred are extracted.

振幅山値Pk1、振幅山値Pk2、AD変換時刻データTpk1およびAD変換時刻データTpk2は、異常判定部405に出力される。そして、異常判定部405にて、2乗和データSQ1の周期(2乗和周期fsqr)を次式(1)により導く。 The amplitude peak value Pk1, amplitude peak value Pk2, AD conversion time data Tpk1, and AD conversion time data Tpk2 are output to the abnormality determination unit 405. The abnormality determination unit 405 then derives the period of the square sum data SQ1 (square sum period fsqr) using the following equation (1):

2乗和周期fsqr=1/(Tpk2-Tpk1) ・・・ (1)
異常判定部405は、上記2乗和周期fsqrとシステムが期待する励磁周期とを比較し、異常か否かを判定して、異常判定J1を出力する。異常判定J1は、適切な表示装置等により報知することが可能である。
Square sum period fsqr=1/(Tpk2-Tpk1) (1)
The abnormality determination unit 405 compares the square sum period fsqr with the excitation period expected by the system, determines whether or not an abnormality exists, and outputs an abnormality determination result J1. The abnormality determination result J1 can be notified by an appropriate display device or the like.

図3は、データバッファ部402に保存されるバッファデータの格納方法の説明図である。 Figure 3 is an explanatory diagram of how buffer data is stored in the data buffer unit 402.

AD変換部401にてサンプリングされたデータSn2は、正弦成分テーブル501に時系列にて所定のデータ分を格納する。データには、それぞれIndexを割り当てることで、データ探索を容易にする。なお、バッファデータが所定数のデータで埋まった場合は、時系列的に古いデータから上書きで保存されるものとする。 A predetermined amount of data Sn2 sampled by the AD conversion unit 401 is stored in chronological order in the sine component table 501. An index is assigned to each piece of data to facilitate data search. When the buffer data is filled with a predetermined amount of data, the oldest data is overwritten and saved in chronological order.

同様に、AD変換部401にてサンプリングされたデータCn2は余弦成分テーブル502に時系列にて所定のデータ分を格納する。 Similarly, a predetermined amount of data Cn2 sampled by the AD conversion unit 401 is stored in chronological order in the cosine component table 502.

さらに、AD変換部401にてサンプリングされた際のタイムスタンプは、AD変換タイムスタンプテーブル503に時系列にて所定のデータ分を格納する。 Furthermore, the timestamps sampled by the AD conversion unit 401 are stored in chronological order for a specified amount of data in the AD conversion timestamp table 503.

また、2乗和演算部403にて各Indexにおける正弦成分と余弦成分との2乗和データSQ1は2乗和テーブル504に時系列にて所定のデータ分を格納する。 In addition, the square sum calculation unit 403 stores a predetermined amount of square sum data SQ1 of the sine and cosine components for each index in a time series in the square sum table 504.

なお、本実施例ではデータバッファ部402に保存されるデータサイズを10としているが、実運用においては励磁周期1周期におけるAD変換サンプル数に応じてサイズを変更すれば良い。 In this embodiment, the data size stored in the data buffer unit 402 is set to 10, but in actual operation, the size can be changed depending on the number of AD conversion samples in one excitation period.

図4は、本発明の原理を説明するために、励磁信号(sinωt)と、振幅変調された正弦成分Sn1および余弦成分Cn1との関係を示す図である。図4には、レゾルバ320に励磁信号(sinωt)を与えた際の励磁信号数周期分の振幅変調された正弦成分Sn1および余弦成分Cn1との任意時間帯における拡大図が示されている。 Figure 4 is a diagram illustrating the relationship between the excitation signal (sinωt) and the amplitude-modulated sine component Sn1 and cosine component Cn1 to explain the principles of the present invention. Figure 4 shows an enlarged view of the amplitude-modulated sine component Sn1 and cosine component Cn1 over several periods of the excitation signal when the excitation signal (sinωt) is applied to the resolver 320, at an arbitrary time period.

図4において、励磁信号周波数と振幅変調された正弦成分Sn1および余弦成分Cn1の周波数は、回路構成上、基本的には同一周波数となる。(多少の位相差は生ずる)。 In Figure 4, the excitation signal frequency and the frequencies of the amplitude-modulated sine component Sn1 and cosine component Cn1 are basically the same frequency due to the circuit configuration (although there may be a slight phase difference).

従って、正弦成分Sn1および余弦成分Cn1の周波数を観測すれば励磁周期の健全性が観測できるはずである。 Therefore, by observing the frequencies of the sine component Sn1 and the cosine component Cn1, the integrity of the excitation cycle should be observable.

しかしながら、図4における拡大された波形のように、観測タイミングによっては振幅が小さい区間(正弦成分Sn1であるsin成分の振幅が小さい)が存在する為、この区間において波形の周波数を観測することが出来ないか、困難である。 However, as can be seen from the enlarged waveform in Figure 4, there are sections where the amplitude is small depending on the observation timing (the amplitude of the sine component, Sn1, is small), making it difficult or impossible to observe the frequency of the waveform in these sections.

図4に示した例では、正弦成分Sn1であるsin成分の振幅が小さくなるタイミングでの観測を示したが、余弦成分Cn1も同様に振幅が小さくなるタイミングが存在する。 The example shown in Figure 4 shows observations at times when the amplitude of the sine component, Sn1, decreases, but there are also times when the amplitude of the cosine component Cn1 decreases as well.

次に、本発明の基本となるレゾルバ320の出力の2つの振幅変調波の正弦成分Sn1と余弦成分Cn1の2乗和特性について説明する。 Next, we will explain the square-sum characteristics of the sine component Sn1 and cosine component Cn1 of the two amplitude-modulated waves output by resolver 320, which is the basis of this invention.

図5は、正弦成分Sn1と余弦成分Cn1の2乗和特性について説明するためのグラフである。 Figure 5 is a graph illustrating the square sum characteristics of the sine component Sn1 and the cosine component Cn1.

レゾルバ320に入力される励磁信号(sinωt)は所定振幅および所定周波数にて設定される。 The excitation signal (sinωt) input to the resolver 320 is set to a predetermined amplitude and frequency.

一方、励磁信号(sinωt)にて振幅変調されレゾルバ320から出力される信号の正弦成分Sn1と余弦成分Cn1は、レゾルバ320の角度位置に応じて振幅が変動する波形となる。 On the other hand, the sine component Sn1 and cosine component Cn1 of the signal output from resolver 320 after being amplitude modulated by the excitation signal (sinωt) have waveforms whose amplitudes vary depending on the angular position of resolver 320.

各信号成分は、正弦成分Sn1=sinθsinωtであり、余弦成分Cn1=cosθsinωtである。 The signal components are sine component Sn1 = sinθsinωt and cosine component Cn1 = cosθsinωt.

特に、正弦成分Sn1ではレゾルバ320の角度が0度、180度、・・・では略振幅0になり、逆に、余弦成分Cn1ではレゾルバ320の角度が90度、270度、・・・では略振幅0になる。これは角度における正弦成分および余弦成分の振幅に準ずる。 In particular, the sine component Sn1 has an amplitude of approximately 0 when the angle of the resolver 320 is 0 degrees, 180 degrees, etc. Conversely, the cosine component Cn1 has an amplitude of approximately 0 when the angle of the resolver 320 is 90 degrees, 270 degrees, etc. This corresponds to the amplitude of the sine and cosine components of the angle.

一方、正弦成分Sn1と余弦成分Cn1を2乗和して算出した信号Sqr1(2乗和演算結果)は、以下の式(2)で示す成分となる。 On the other hand, the signal Sqr1 (the square sum calculation result) calculated by taking the square sum of the sine component Sn1 and the cosine component Cn1 has the components shown in the following equation (2).

Sqr1=(sinωt)(sinθ+cosθ) ・・・(2)
三角関数の基本公式より以下の式(3)が成立する。
Sqr1=(sinωt) 2 (sinθ 2 +cosθ 2 ) ...(2)
The following formula (3) is established from the basic formula of trigonometric functions.

Sqr1=(sinωt) ・・・(3)
上記式(3)より、正弦成分Sn1や余弦成分Cn1とは異なり、2乗和信号Sqr1はレゾルバ320の角度に依らず一定振幅の正弦波特性が得られる。
Sqr1=(sinωt) 2 ...(3)
From the above equation (3), unlike the sine component Sn1 and the cosine component Cn1, the sum-of-squares signal Sqr1 has a sine wave characteristic of constant amplitude regardless of the angle of the resolver 320.

また、図6及び図7に示すように、2乗和した信号Sqr1は、励磁信号(sinωt)に同期(連動)した一定振幅の正弦波であり、また、倍角の式となることから、信号Sqr1の周波数fsqrは、励磁信号周波数fexcの丁度2倍となる。 Furthermore, as shown in Figures 6 and 7, the squared sum signal Sqr1 is a sine wave of constant amplitude that is synchronized (linked) with the excitation signal (sinωt), and because it is a double angle equation, the frequency fsqr of the signal Sqr1 is exactly twice the excitation signal frequency fexc.

本発明は、励磁信号に対して、周期が2倍で、一定振幅の2乗和した信号Sqr1を利用して、回転角センサであるレゾルバ320の異常診断を行う。 The present invention uses a signal Sqr1, which is a square sum of a constant amplitude and has twice the period of the excitation signal, to diagnose abnormalities in the resolver 320, which is a rotation angle sensor.

図8は、異常診断装置400における異常判定部405の動作フローチャートである。 Figure 8 is an operational flowchart of the abnormality determination unit 405 in the abnormality diagnosis device 400.

図8のステップS1において、異常判定部405は、レゾルバ320の異常の有無を検知する動作を開始する。 In step S1 of Figure 8, the abnormality determination unit 405 begins operation to detect whether or not there is an abnormality in the resolver 320.

次に、ステップS2において、異常判定部405は、ピークIndex検出部404において取得した振幅山値Pk1および振幅山値Pk2を取り込む。 Next, in step S2, the abnormality determination unit 405 acquires the amplitude peak value Pk1 and amplitude peak value Pk2 acquired by the peak index detection unit 404.

次に、ステップS3において、異常判定部405は、ピークIndex検出部404において取得した振幅山値Pk1および振幅山値Pk2のIndexに応じたAD変換時間tpk1およびAD変換時間tpk2(AD変換時刻データTpk1およびAD変換時刻データTtpk2に対応する )を取り込む。 Next, in step S3, the abnormality determination unit 405 acquires the AD conversion times tpk1 and tpk2 (corresponding to the AD conversion time data Tpk1 and Ttpk2) corresponding to the indexes of the amplitude peak values Pk1 and Pk2 acquired by the peak index detection unit 404.

次に、ステップS4において、異常判定部405は、S3にて取得したAD変換時間tpk1およびAD変換時間tpk2より、2乗和信号周期fsqrを算出する(算出式は前述)。 Next, in step S4, the abnormality determination unit 405 calculates the square sum signal period fsqr from the AD conversion times tpk1 and tpk2 acquired in S3 (the calculation formula is described above).

次に、ステップS5において、異常判定部405は、ステップS4にて取得した2乗和信号周期fsqrの1/2の値が、励磁部160よりレゾルバ320に入力した励磁信号周期の上限値fexcmax値未満、或いは下限値fexcmin超であるかを判定して、励磁信号の周期に異常があるか否かを判定する。 Next, in step S5, the abnormality determination unit 405 determines whether half the value of the square sum signal period fsqr obtained in step S4 is less than the upper limit value fexcmax of the excitation signal period input to the resolver 320 from the excitation unit 160, or exceeds the lower limit value fexcmin, to determine whether there is an abnormality in the excitation signal period.

ステップS5において、条件成立時はステップS6において、励磁信号周期に異常は無いと判定して、周期異常フラグを0(異常なし)に設定する。 If the condition is met in step S5, it is determined in step S6 that there is no abnormality in the excitation signal period, and the period abnormality flag is set to 0 (no abnormality).

一方、ステップS5において条件不成立時はステップS7において、励磁信号周期に異常ありと判定して、周期異常フラグを1(異常あり)に設定する。 On the other hand, if the condition in step S5 is not met, in step S7 it is determined that there is an abnormality in the excitation signal period, and the period abnormality flag is set to 1 (abnormal).

更に、ステップS8において、異常判定部405は、ステップS2にて取得した2乗和信号の振幅山値Pk1又は振幅山値Pk2が、上限値Pkmax値未満、或いは下限値Pkmin超であるか否かを判定し、レゾルバ320の出力信号Sn1及びCn1の振幅値に異常が有るか否かを判定する。 Furthermore, in step S8, the abnormality determination unit 405 determines whether the amplitude peak value Pk1 or amplitude peak value Pk2 of the square sum signal acquired in step S2 is less than the upper limit value Pkmax or greater than the lower limit value Pkmin, and determines whether there is an abnormality in the amplitude values of the output signals Sn1 and Cn1 of the resolver 320.

ステップS8において、上記条件成立時は、ステップS9において、振幅異常フラグを0(異常なし)に設定し、一連の動作を終了する。 If the above condition is met in step S8, the amplitude abnormality flag is set to 0 (no abnormality) in step S9, and the series of operations ends.

一方、ステップS8において、上記条件不成立時は、ステップS10において、振幅異常フラグを1(異常あり)に設定し、一連の動作を停止する。 On the other hand, if the above condition is not met in step S8, the amplitude abnormality flag is set to 1 (abnormality present) in step S10, and the series of operations is stopped.

なお、ステップS5~S7およびステップS8~S10はそれぞれ独立させて終了させても良い。 Note that steps S5 to S7 and steps S8 to S10 may be completed independently.

また、異常判定部405の異常判定J1を適切な表示装置(図示せず)に表示することが可能である。 In addition, the abnormality judgment J1 of the abnormality judgment unit 405 can be displayed on an appropriate display device (not shown).

以上のように、本発明によれば、回転角センサであるレゾルバ320の出力信号Sn1及びCn1を2乗和して、2乗和データを得て、2乗和データのピーク値Pk1及びピーク値Pk2を検出して得られたピーク周期が異常か否かを判定するとともに、ピーク値Pk1またはピーク値Pk2が異常か否かを判定するように構成している。 As described above, according to the present invention, the output signals Sn1 and Cn1 of the resolver 320, which is a rotation angle sensor, are summed by squares to obtain sum-of-squares data, and the peak values Pk1 and Pk2 of the sum-of-squares data are detected to determine whether the obtained peak period is abnormal, and whether peak value Pk1 or peak value Pk2 is abnormal is also determined.

よって、回転角センサの異常検出精度が向上された回転角センサの異常診断装置を実現することができる。 This makes it possible to realize a rotation angle sensor abnormality diagnosis device with improved accuracy in detecting abnormalities in the rotation angle sensor.

また、レゾルバ320の出力信号Sn1及びCn1を2乗和して、2乗和信号を得ることにより、角度位置によらず、所定振幅の正弦波及び余弦波を取得することができる。これにより、角度位置によらず、励磁信号や正弦波信号及び余弦信号の異常有無を判定することができる。 Furthermore, by taking the square sum of the output signals Sn1 and Cn1 of the resolver 320 to obtain a square sum signal, sine waves and cosine waves of a predetermined amplitude can be obtained regardless of the angular position. This makes it possible to determine whether there are any abnormalities in the excitation signal, sine wave signal, and cosine signal regardless of the angular position.

なお、上述した実施例では、励磁信号sinωtの周期を2乗和信号のピーク値Pk1及びPk2により算出するように構成したが、2乗和信号の0値を検出して0値の周期を励磁信号sinωtの周期として算出することも可能である。 In the above-described embodiment, the period of the excitation signal sinωt is calculated from the peak values Pk1 and Pk2 of the square sum signal, but it is also possible to detect the zero value of the square sum signal and calculate the period of the zero value as the period of the excitation signal sinωt.

100・・・モータ駆動装置、110・・・電流制御部、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、310・・・ロータ、320・・・レゾルバ、400・・・異常診断装置、401・・・AD変換部、402・・・データバッファ部、403・・・2乗和演算部、404・・・ピークインデックス検出部、405・・・異常判定部、501・・・正弦成分テーブル、502・・・余弦成分テーブル、503・・・AD変換タイムスタンプテーブル、504・・・2乗和テーブル 100: Motor drive device, 110: Current control unit, 130: Inverter, 150: Rotational position detection unit, 160: Excitation unit, 200: Battery, 300: Motor, 310: Rotor, 320: Resolver, 400: Abnormality diagnosis device, 401: AD conversion unit, 402: Data buffer unit, 403: Square sum calculation unit, 404: Peak index detection unit, 405: Abnormality determination unit, 501: Sine component table, 502: Cosine component table, 503: AD conversion timestamp table, 504: Square sum table

Claims (1)

モータに設けられる回転角センサから出力される正弦信号および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、
前記回転角センサから出力される前記正弦信号および前記余弦信号を取得するデータ取得部と、
前記データ取得部にて得られた前記正弦信号および前記余弦信号のデータを各々2乗して加算し、2乗和演算結果を算出する2乗和演算部と、
前記2乗和演算部の演算結果に基づいて、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、
前記異常判定部は、
前記2乗和演算結果に基づいて、得られるピーク周期または0値の周期により前記正弦信号および前記余弦信号の周期が異常か否かを判定し、
前記2乗和演算結果に基づいて、得られるピーク値により前記正弦信号および前記余弦信号の振幅値が異常か否かを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。
1. A rotation angle sensor abnormality diagnosis device for determining whether or not an abnormality exists in a rotation angle sensor provided in a motor based on a sine signal and a cosine signal output from the rotation angle sensor,
a data acquisition unit that acquires the sine signal and the cosine signal output from the rotation angle sensor;
a square sum calculation unit that squares and adds the sine signal data and the cosine signal data obtained by the data acquisition unit, and calculates a square sum calculation result;
an abnormality determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the rotation angle sensor based on the calculation result of the square sum calculation unit;
Equipped with
The abnormality determination unit
determining whether the periods of the sine signal and the cosine signal are abnormal based on the peak period or the period of the zero value obtained based on the result of the square sum calculation;
The rotation angle sensor abnormality diagnostic device is characterized in that it determines whether the amplitude values of the sine signal and the cosine signal are abnormal or not based on the peak value obtained from the result of the square sum calculation.
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