JP2010048760A - レゾルバの異常検出装置および電気式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバに発生し得る多様な異常を検出可能なレゾルバの異常検出装置および電気式動力舵取装置を提供する。
【解決手段】レゾルバ３５，３７，４４では、レゾルバ回転子の回転中心に対し均等に配置される各レゾルバコイル８２ａ〜８２ｃの他端が１つの接続点８３にて電気的に接続されるとともに、この接続点８３の電圧が所定の基準電圧に維持されている。そして、ＥＣＵ６０では、２乗和ＦｓがＦ_１＜Ｆｓ＜Ｆ_２を満たさないこと（２乗和Ｆｓが所定の第１範囲内にないこと）、および、加算値Ｆａが｜Ｆａ｜＜Ｆ_３を満たさないこと（加算値Ｆａが所定の第２範囲内にないこと）の少なくともいずれか１つを満たす場合に当該レゾルバの異常が検出される。
【選択図】図６

Description

本発明は、モータの回転位置を検出するレゾルバの異常検出装置およびこれを用いた電気式動力舵取装置に関するものである。

従来より、モータの回転位置を検出するレゾルバに関する技術として下記特許文献１に開示されるバリアブルリラクタンス型角度検出器が知られている。この角度検出器は、ｍ相励磁ｎ相出力のレゾルバであって、固定子のみに励磁巻線および出力巻線を、各スロットに対して１スロットピッチで磁束分布が正弦波状となるように巻く構成とすることにより機械巻を可能とすることで、当該角度検出器の製造コストを低下させている。
特許３１０３４８７号公報

図１１は、第１の従来例によるレゾルバ１００の構成概要を示す説明図である。図１２は、第２の従来例によるレゾルバ１００の構成概要を示す説明図である。
ところで、近年、レゾルバに発生し得る多様な異常を検出することが要求されている。例えば、図１１に示す１相励磁２相出力型のレゾルバ１００では、２相の出力信号である正弦波信号の振幅値および余弦波信号の振幅値の２乗値の和である２乗和が理論的に１に等しくなることを利用して当該レゾルバの異常を検出することが知られている。しかしながら、異常内容によっては検出対象である回転子の電気角θが変化しない場合に当該レゾルバの異常を検出することができないという問題がある。

具体的には、図１１に示すように、励磁コイル１０１、正弦波相コイル１０２ａおよび余弦波相コイル１０２ｂを有するレゾルバ１００において、ＧＮＤラインの抵抗が増加する異常（図１１に示す一点鎖線円内）が生じたことを想定する。この異常発生のために電圧誤差ｅが発生すると、正弦波信号の振幅値Ｄ１ｓがｓｉｎθ＋ｅに変化し、余弦波信号の振幅値Ｄ１ｃがｃｏｓθ＋ｅに変化する。

このとき、例えば、電気角θが２２５°、電圧誤差ｅが√２である場合、振幅値Ｄ１ｓおよび振幅値Ｄ１ｃは、以下のように演算される。
Ｄ１ｓ＝ｓｉｎθ＋ｅ＝ｓｉｎ（２２５°）＋√２＝√２／２
Ｄ１ｃ＝ｃｏｓθ＋ｅ＝ｃｏｓ（２２５°）＋√２＝√２／２
これにより、電気角θおよび２乗和Ｆｓは、以下のように演算される。
θ＝ｔａｎ^−１｛Ｄ１ｓ／Ｄ１ｃ｝
＝ｔａｎ^−１｛（ｓｉｎθ＋ｅ）／（ｃｏｓθ＋ｅ）｝＝４５°
Ｆｓ＝（Ｄ１ｓ）^２＋（Ｄ１ｃ）^２
＝（ｓｉｎθ＋ｅ）^２＋（ｃｏｓθ＋ｅ）^２＝１

このように電圧誤差ｅが生じても２乗和Ｆｓが１に等しくなる場合には、２乗和Ｆｓに基づいて上記異常を検出することができない。しかも、実際の電気角θは２２５°であるにもかかわらず、演算値は４５°となり、誤った値が演算されてしまう。

この問題を解決するために、例えば、図１２に示すように、正弦波信号および余弦波信号の出力に加えて、例えば、理論的に振幅値において余弦波信号との和が０（ゼロ）になる第３の出力信号を出力可能な１相励磁３相出力型のレゾルバ１００ａを採用することが考えられる。この場合、正弦波信号の振幅値および余弦波信号の振幅値の２乗和、および、余弦波信号の振幅値および第３の出力信号の振幅値の加算値に基づいて、レゾルバの異常を検出することができる。しかしながら、このような構成であっても、異常内容によっては電気角θが変化しない場合に当該レゾルバの異常を検出することができない可能性がある。

具体的には、図１２に示すように、励磁コイル１０１、正弦波相コイル１０２ａ、余弦波相コイル１０２ｂおよび第３相コイル１０２ｃを有するレゾルバ１００ａにおいて、励磁コイル１０１と正弦波コイル１０２ａとが短絡する異常（図１２に示す一点鎖線円内）が生じたことを想定する。この異常発生のために、正弦波信号の振幅値Ｄ２ｓのみがｓｉｎθ＋ｅに変化し、余弦波信号の振幅値Ｄ２ｃおよび第３の出力信号の振幅値Ｄ２ｃｃはｃｏｓθおよび−ｃｏｓθのまま変化しない。

このとき、例えば、電気角θが２７０°、電圧誤差ｅが２である場合、振幅値Ｄ２ｓ、振幅値Ｄ２ｃおよび振幅値Ｄ２ｃｃは、以下のように演算される。
Ｄ２ｓ＝ｓｉｎθ＋ｅ＝ｓｉｎ（２７０°）＋２＝１
Ｄ２ｃ＝ｃｏｓθ＝ｃｏｓ（２７０°）＝０
Ｄ２ｃｃ＝−ｃｏｓθ＝−ｃｏｓ（２７０°）＝０
これにより、電気角θ、２乗和Ｆｓおよび加算値Ｆａは、以下のように演算される。
θ＝ｔａｎ^−１｛Ｄ２ｓ／Ｄ２ｃ｝
＝ｔａｎ^−１｛（ｓｉｎθ＋ｅ）／（ｃｏｓθ）｝＝９０°
Ｆｓ＝（Ｄ２ｓ）^２＋（Ｄ２ｃ）^２＝（ｓｉｎθ＋ｅ）^２＋（ｃｏｓθ）^２＝１
Ｆａ＝ｃｏｓ（Ｄ２ｃ）＋｛−ｃｏｓ（Ｄ２ｃｃ）｝＝０

このように励磁コイル１０１と正弦波コイル１０２ａとが短絡しても２乗和Ｆｓが１に等しくなるとともに、加算値Ｆａが０に等しくなる場合には、２乗和Ｆｓおよび加算値Ｆａに基づいて上記異常を検出することができない。しかも、実際の電気角θは２７０°であるにもかかわらず、演算値は９０°となり、誤った値が演算されてしまう。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、レゾルバに発生し得る多様な異常を検出可能なレゾルバの異常検出装置および電気式動力舵取装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１のレゾルバの異常検出装置では、レゾルバの回転子の回転中心に対し均等に配置される３相以上のレゾルバコイル（８２ａ〜８２ｃ）とこれら各レゾルバコイルを励磁するための励磁コイル（８１）とを備え、前記励磁コイルに入力される励磁信号（Ｓｏ）に応じて前記回転子の電気角（θ）に対応する正弦波信号（Ｓａ〜Ｓｃ）を前記各レゾルバコイルの一端からそれぞれ出力するレゾルバ（３５，３７，４４）の異常検出装置（６０）であって、前記各レゾルバコイルの他端を１つの接続点（８３）にて電気的に接続するとともにこの接続点の電圧を所定の基準電圧に維持し、前記各正弦波信号の振幅値（Ｄａ〜Ｄｃ）の２乗値の和（Ｆｓ）が所定の第１範囲内にないこと、および、前記各正弦波信号の振幅値の加算値（Ｆａ）が所定の第２範囲内にないことの少なくともいずれか１つを満たす場合に前記レゾルバの異常を検出することを技術的特徴とする。

請求項１のレゾルバでは、当該レゾルバの回転子の回転中心に対し均等に配置される各レゾルバコイルの他端が１つの接続点にて電気的に接続されるとともに、この接続点の電圧が所定の基準電圧に維持されている。そして、レゾルバの異常検出装置では、各正弦波信号の振幅値の２乗値の和（以下、２乗和ともいう）が所定の第１範囲内にないこと、および、各正弦波信号の振幅値の加算値が所定の第２範囲内にないことの少なくともいずれか１つを満たす場合にレゾルバの異常が検出される。

各レゾルバコイルから出力される正弦波信号の振幅値の２乗和は理論的には一定値になるので、この２乗和が上記一定値を中心とする所定の第１範囲内にない場合にはレゾルバの異常を検出することができる。また、均等に配置された各レゾルバコイルの接続点の電圧が所定の基準電圧に維持されることから各正弦波信号の振幅値の加算値は理論的には０（ゼロ）になるので、この加算値が０（ゼロ）を中心とする所定の第２範囲内にない場合にはレゾルバの異常を検出することができる。

このため、例えば図１２に示すようなレゾルバの異常が生じたために上記２乗和が所定の第１範囲内にある場合でも、上記加算値が所定の第２範囲内にないことに応じてレゾルバの異常を検出することができる。
したがって、レゾルバに発生し得る多様な異常を検出することができる。

請求項２のレゾルバの異常検出装置では、上記２乗和が所定の第１範囲内にないこと、上記加算値が所定の第２範囲内にないこと、および、電気角演算手段により電気角を２つ以上求めこれら各電気角の差のいずれかが所定の第３範囲内にないことの少なくともいずれか１つを満たす場合にレゾルバの異常が検出される。

これにより、上記２乗和が所定の第１範囲内にありかつ上記加算値が所定の第２範囲内にあるようなレゾルバの異常が生じた場合でも、各電気角の差のいずれかが所定の第３範囲内にないことに応じてレゾルバの異常を検出することができる。したがって、レゾルバに発生し得る多様な異常を確実に検出することができる。

請求項３の電気式動力舵取装置では、請求項１または２に記載のレゾルバから出力される各正弦波信号に基づきモータにより操舵がアシストされるとともに、上記異常検出装置により検出される当該レゾルバの異常に応じてモータが制御される。

これにより、レゾルバに発生し得る多様な異常を検出することができる等の、請求項１または２の各発明による作用・効果を享受した電気式動力舵取装置を実現することができる。したがって、レゾルバの異常検出に応じてモータによるアシスト力の発生を禁止するフェールセーフを実施することにより当該レゾルバ異常時の車両の挙動を安全にして信頼性を向上させた電気式動力舵取装置を提供することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。まず、本第１実施形態に係る電気式動力舵取装置２０の構成を図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る電気式動力舵取装置２０の構成を示す構成図である。図２は、図１に示す一点鎖線ＩＩによる楕円内の拡大図である。図３は、図１に示す一点鎖線ＩＩＩによる楕円内の拡大図である。図４は、本第１実施形態の電気式動力舵取装置２０を制御するＥＣＵ６０の電気的構成を示すブロック図である。

図１および図４に示すように、本第１実施形態に係る電気式動力舵取装置２０は、主に、ステアリングホイール２１、ステアリング軸２２、ピニオン軸２３、ラック軸２４、トルクセンサ３０、モータ４０、モータレゾルバ４４、ボールねじ機構５０、ＥＣＵ６０等から構成されており、ステアリングホイール２１による操舵状態をトルクセンサ３０により検出し、その操舵状態に応じたアシスト力をモータ４０により発生させて運転者による操舵をアシストするものである。なお、ラック軸２４の両側には、それぞれタイロッド等を介して図略の操舵輪が連結されている。

即ち、図１および図２に示すように、ステアリングホイール２１には、ステアリング軸２２の一端側が連結され、このステアリング軸２２の他端側には、ピニオンハウジング２５内に収容されたトルクセンサ３０の入力軸２３ａおよびトーションバー３１がピン３２により連結されている。またこのトーションバー３１の他端側３１ａには、ピニオン軸２３の出力軸２３ｂがスプライン結合によって連結されている。

このピニオン軸２３の入力軸２３ａはベアリング３３ａにより、また出力軸２３ｂもベアリング３３ｂにより、それぞれピニオンハウジング２５内を回動自在に軸受されており、さらに入力軸２３ａとピニオンハウジング２５との間には、レゾルバ３５が、また出力軸２３ｂとピニオンハウジング２５との間には、レゾルバ３７が、それぞれ設けられている。トルクセンサ３０を構成するレゾルバ３５およびレゾルバ３７は、１相励磁３相出力型のレゾルバであって、ステアリングホイール２１による回転角（電気角）を検出可能に構成されている。レゾルバ３５は、第１出力端子３５ａ、第２出力端子３５ｂおよび第３出力端子３５ｃ等を介してＥＣＵ６０にそれぞれ電気的に接続されている。また、レゾルバ３７は、第１出力端子３７ａ、第２出力端子３７ｂおよび第３出力端子３７ｃ等を介してＥＣＵ６０にそれぞれ電気的に接続されている。

ピニオン軸２３の出力軸２３ｂの端部には、ピニオンギヤ２３ｃが形成されており、このピニオンギヤ２３ｃにはラック軸２４のラック溝２４ａが噛合可能に連結されている。これにより、ラックアンドピニオン式の操舵機構を構成している。

図１および図３に示すように、ラック軸２４は、ラックハウジング２６およびモータハウジング２７内に収容されており、その中間部には、螺旋状にボールねじ溝２４ｂが形成されている。このボールねじ溝２４ｂの周囲には、ラック軸２４と同軸に回転可能にベアリング２９により支持される円筒形状のモータ軸４３が設けられている。このモータ軸４３は、ステータ４１や励磁コイル４２等とともにモータ４０を構成するもので、ステータ４１に巻回された励磁コイル４２により発生する界磁が、回転子に相当するモータ軸４３の外周に設けられた永久磁石４５に作用することより、モータ軸４３が回転し得るように構成されている。

モータ軸４３は、その内周にボールねじナット５２が取り付けられており、このボールねじナット５２にも、螺旋状にボールねじ溝５２ａが形成されている。そのため、このボールねじナット５２のボールねじ溝５２ａとラック軸２４のボールねじ溝２４ｂとの間に多数のボール５４を転動可能に介在させることによって、モータ軸４３の回転によりラック軸２４を軸方向に移動可能なボールねじ機構５０を構成することができる。

即ち、両ボールねじ溝２４ｂ、５２ａ等から構成されるボールねじ機構５０により、モータ軸４３の正逆回転の回転トルクをラック軸２４の軸線方向における往復動に変換することができる。これにより、この往復動は、ラック軸２４とともにラックアンドピニオン式の操舵機構を構成するピニオン軸２３を介してステアリングホイール２１の操舵力を軽減するアシスト力となる。

モータ４０のモータ軸４３とモータハウジング２７との間には、１相励磁３相出力型のレゾルバであって、モータ軸４３の回転角（電気角）を検出し得るモータレゾルバ４４が設けられている。このモータレゾルバ４４は、第１出力端子４４ａ、第２出力端子４４ｂおよび第３出力端子４４ｃ等を介してＥＣＵ６０に電気的に接続されている（図４参照）。

図４に示すように、ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ６１、バッファ６３等から構成されている。ＥＣＵ６０は、出力ポート６０ａ、６０ｂ、６０ｃからレゾルバ３５、レゾルバ３７、モータレゾルバ４４に励磁信号を与える。

上述したレゾルバ３５の各出力端子３５ａ〜３５ｃからの各正弦波信号と、レゾルバ３７の各出力端子３７ａ〜３７ｃからの各正弦波信号とが、ＥＣＵ６０に入力される。各正弦波信号は、ＥＣＵ６０のバッファ６３を介して直流オフセット電圧Ｖｒｅｆが印加され、ＣＰＵ６１のＡ／Ｄ変換器側へ入力され、Ａ／Ｄ変換される。ＣＰＵ６１は、Ａ／Ｄ変換した各正弦波信号からレゾルバ３５、レゾルバ３７の回転角を検出して操舵トルクを演算し、この操舵トルクおよび後述するモータ４０の回転角に応じて操舵力をアシストするためのアシスト指令をモータ駆動回路７０側に出力する。この電流指令値に対応するモータ電圧をモータ駆動回路７０によりモータ４０に供給することで、モータ４０により発生する操舵力によって運転者による操舵をアシストする。

モータ４０の回転角はモータレゾルバ４４により検出され、この回転角に応じた正弦波信号が、各出力端子４４ａ〜４４ｃからモータ駆動回路７０へフィードバックされると共にＥＣＵ６０に入力される。各正弦波信号は、ＥＣＵ６０のバッファ６３を介して直流オフセット電圧Ｖｒｅｆが印加され、ＣＰＵ６１のＡ／Ｄ変換器側へ入力され、Ａ／Ｄ変換される。

次に、レゾルバ３５，３７およびモータレゾルバ４４の構成等について図５を参照して説明する。なお、これらのレゾルバは、構成がほぼ同様であるので、モータレゾルバ４４を代表して説明する。ここで、図５は、本第１実施形態に係るレゾルバの構成概要を示す説明図である。

図５に示すように、モータレゾルバ４４は、励磁コイル８１と、第１レゾルバコイル８２ａ、第２レゾルバコイル８２ｂおよび第３レゾルバコイル８２ｃの３相コイルとを備えている。各レゾルバコイル８２ａ〜８２ｃは、モータ軸４３とともに回転するレゾルバ回転子（図略）の回転中心に対し均等に配置されている。各レゾルバコイル８２ａ〜８２ｃの一端は各出力端子４４ａ〜４４ｃに電気的に接続されるとともに、他端は接続点８３にて電気的接続されこの接続点８３が接地線８４を介して接地されている。これにより、接続点８３の電圧が所定の基準電圧に維持されることとなる。

モータレゾルバ４４は、励磁コイル８１に入力される励磁信号Ｓｏに応じて、第１出力端子４４ａ、第２出力端子４４ｂおよび第３出力端子４４ｃから第１正弦波信号Ｓａ、第２正弦波信号Ｓｂおよび第３正弦波信号Ｓｃを出力する。具体的には、励磁周期をω、励磁振幅をＥ、レゾルバ変圧比をｋ、電気角をθとした場合に、Ｓｏ＝Ｅ・ｓｉｎ（ωｔ）の励磁信号を励磁コイル８１に入力すると、各出力端子４４ａ〜４４ｃから出力される各正弦波信号Ｓａ〜Ｓｃの理論式は、以下の式（１）〜（３）により表される。
Ｓａ＝ｓｉｎθ・ｋ・Ｅ・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（１）
Ｓｂ＝ｓｉｎ（θ＋１２０°）・ｋ・Ｅ・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（２）
Ｓｃ＝ｓｉｎ（θ＋２４０°）・ｋ・Ｅ・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（３）

各正弦波信号Ｓａ〜Ｓｃは、図５に示すように、バッファ６３を介して直流オフセット電圧Ｖｒｅｆ（＝２．５Ｖ）が印加されることにより振幅値に相当する直流成分のアナログ信号（以下、振幅値Ｄａ〜Ｄｃともいう）に変換される。

次に、本第１実施形態におけるレゾルバ異常の検出について、モータレゾルバ４４を例に説明する。
本第１実施形態では、以下の式（４），（５）に基づいて、各振幅値Ｄａ〜Ｄｃの２乗値の和である２乗和Ｆｓと、各振幅値Ｄａ〜Ｄｃの和である加算値Ｆａとを演算し、２乗和Ｆｓおよび加算値Ｆａに基づいてレゾルバの異常を検出する。
Ｆｓ＝（Ｄａ）^２＋（Ｄｂ）^２＋（Ｄｃ）^２ ・・・（４）
Ｆａ＝Ｄａ＋Ｄｂ＋Ｄｃ ・・・（５）

以下の式（６）から判るように、理論的には、２乗和Ｆｓは１．５に等しくなる。また、各レゾルバコイル８２ａ〜８２ｃはレゾルバ回転子の回転中心に対し均等に配置され各レゾルバコイル８２ａ〜８２ｃが１点で接続される接続点８３の電圧が所定の基準電圧に維持されているので、以下の式（７）から判るように、加算値Ｆａは０に等しくなる。したがって、上記式（４）により演算される２乗和Ｆｓが１．５を中心とする所定の範囲内にない場合、または、上記式（５）により演算される加算値Ｆａが０を中心とする所定の範囲内にない場合に、当該レゾルバの異常を検出することができる。
Ｆｓ＝｛ｓｉｎθ｝^２＋｛ｓｉｎ（θ＋１２０°）｝^２
＋｛ｓｉｎ（θ＋２４０°）｝^２＝１．５ ・・・（６）
Ｆａ＝ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋１２０°）
＋ｓｉｎ（θ＋２４０°）＝０ ・・・（７）

ここで、例えば、図１２に示すように励磁コイル８１と第１レゾルバコイル８２ａとが短絡し振幅値Ｄａのみがｓｉｎθ＋ｅに変化した場合を想定する。このとき、２乗和Ｆｓは、以下のように演算される。
Ｆｓ＝｛ｓｉｎθ＋ｅ｝^２＋｛ｓｉｎ（θ＋１２０°）｝^２
＋｛ｓｉｎ（θ＋２４０°）｝^２
＝１．５＋２ｅ・ｓｉｎθ＋ｅ^２
このため、２ｅ・ｓｉｎθ＋ｅ^２＝０となる電気角θの場合にはレゾルバの異常を検出することができない。

一方、加算値Ｆａは、以下のように演算される。
Ｆａ＝（ｓｉｎθ＋ｅ）＋ｓｉｎ（θ＋１２０°）
＋ｓｉｎ（θ＋２４０°）
＝０＋ｅ
このため、電気角θの値にかかわらず、加算値Ｆａに基づいてレゾルバの異常を検出することができる。

次に、レゾルバの異常検出装置としてのＥＣＵ６０によるレゾルバの異常を検出する処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。図６は、本第１実施形態に係るＥＣＵ６０によるレゾルバの異常検出処理の流れを示すフローチャートである。

まず、図６のステップＳ１０１において、各出力信号取得処理がなされる。この処理では、バッファ６３を介して入力される各振幅値Ｄａ〜Ｄｃが取得される。そして、ステップＳ１０３の２乗和演算処理にて各振幅値Ｄａ〜Ｄｃを上記式（４）に代入することにより２乗和Ｆｓが演算されるとともに、ステップＳ１０５の加算値演算処理にて、各振幅値Ｄａ〜Ｄｃを上記式（５）に代入することにより加算値Ｆａが演算される。

次に、ステップＳ１０７において、２乗和ＦｓがＦ_１＜Ｆｓ＜Ｆ_２を満たすか否かについて判定される。なお、Ｆ_１およびＦ_２は、上述したようにレゾルバの異常を判断するために、２乗和Ｆｓが１．５を中心とする所定の範囲内にあるか否かを判定するための閾値であって、例えば、Ｆ_１は１に設定されており、Ｆ_２は、２に設定されている。

ここで、２乗和ＦｓがＦ_１＜Ｆｓ＜Ｆ_２を満たす場合には、２乗和Ｆｓに基づくレゾルバの異常が検出されず、ステップＳ１０７にてＹｅｓと判定される。なお、このステップＳ１０７におけるＦ_１＜Ｆｓ＜Ｆ_２を満たす範囲は、特許請求の範囲に記載の「所定の第１範囲」に相当し得るものである。

次に、ステップＳ１０９において、加算値Ｆａが｜Ｆａ｜＜Ｆ_３を満たすか否かについて判定される。なお、Ｆ_３は、上述したようにレゾルバの異常を判断するために、加算値Ｆａが０を中心とする所定の範囲内にあるか否かを判定するための閾値であって、例えば、Ｆ_３は１に設定されている。

ここで、加算値Ｆａが｜Ｆａ｜＜Ｆ_３を満たす場合には、加算値Ｆａに基づくレゾルバの異常が検出されず、ステップＳ１０９にてＹｅｓと判定される。このように、２乗和Ｆｓおよび加算値Ｆａに基づきレゾルバの異常が検出されない場合には、上述したステップＳ１０１からの処理が繰り返される。なお、このステップＳ１０９における｜Ｆａ｜＜Ｆ_３を満たす範囲は、特許請求の範囲に記載の「所定の第２範囲」に相当し得るものである。

一方、レゾルバに異常が生じ２乗和ＦｓがＦ_１＜Ｆｓ＜Ｆ_２を満たさない場合には、ステップＳ１０７にてＮｏと判定される。また、例えば図１２に示すようなレゾルバの異常が生じたために２乗和ＦｓがＦ_１＜Ｆｓ＜Ｆ_２を満たす場合でも、加算値Ｆａが｜Ｆａ｜＜Ｆ_３を満たさない場合には、ステップＳ１０９にてＮｏと判定される。

このように、ステップＳ１０７およびステップＳ１０９のいずれか一方にてＮｏと判定されると、ステップＳ１１１にてレゾルバに異常が発生していることが検出される。このレゾルバの異常検出により、モータ４０によるアシスト力の発生を禁止するフェールセーフが実施される。

以上説明したように、本第１実施形態に係る電気式動力舵取装置２０のレゾルバ３５，３７，４４では、レゾルバ回転子の回転中心に対し均等に配置される各レゾルバコイル８２ａ〜８２ｃの他端が１つの接続点８３にて電気的に接続されるとともに、この接続点８３の電圧が所定の基準電圧に維持されている。そして、各レゾルバの異常検出装置であるＥＣＵ６０では、２乗和ＦｓがＦ_１＜Ｆｓ＜Ｆ_２を満たさないこと（２乗和Ｆｓが所定の第１範囲内にないこと）、および、加算値Ｆａが｜Ｆａ｜＜Ｆ_３を満たさないこと（加算値Ｆａが所定の第２範囲内にないこと）の少なくともいずれか１つを満たす場合に当該レゾルバの異常が検出される。

これにより、２乗和ＦｓがＦ_１＜Ｆｓ＜Ｆ_２を満たさないことに応じてレゾルバの異常を検出することができる。さらに、例えば図１２に示すようなレゾルバの異常が生じたために２乗和ＦｓがＦ_１＜Ｆｓ＜Ｆ_２を満たす場合でも、加算値Ｆａが｜Ｆａ｜＜Ｆ_３を満たさないことに応じてレゾルバの異常を検出することができる。
したがって、レゾルバに発生し得る多様な異常を検出することができる。

また、本第１実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、レゾルバに発生し得る多様な異常を検出することができる等の、作用・効果を享受した電気式動力舵取装置２０を実現することができる。したがって、レゾルバの異常検出に応じてモータ４０によるアシスト力の発生を禁止するフェールセーフを実施することにより当該レゾルバの異常時の車両の挙動を安全にして信頼性を向上させた電気式動力舵取装置２０を提供することができる。

図７は、第１実施形態の変形例に係るレゾルバの構成概要を示す説明図である。
図７に示すように、図５に示すレゾルバに対して接続点８３に電気的に接続される接地線８４を廃止するとともに、各出力線を使用して上記接続点８３の電圧を基準電圧に維持するようにしてもよい。このようにしても、レゾルバに異常が発生している場合には、２乗和ＦｓがＦ_１＜Ｆｓ＜Ｆ_２を満たさないこと、および、加算値Ｆａが｜Ｆａ｜＜Ｆ_３を満たさないことの少なくともいずれかを満たさなくなるので、２乗和Ｆｓおよび加算値Ｆａに基づいてレゾルバの異常を検出することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図８および図９を参照して説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係るＥＣＵ６０によるレゾルバの異常検出処理の流れを示すフローチャートである。図９は、２相のレゾルバコイルが短絡したときの電気角θと２乗和Ｆｓとの関係を例示するグラフである。
本第２実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、上述したレゾルバの異常検出処理を図６に示すフローチャートに代えて図８に示すフローチャートに基づいて演算処理している点が、上記第１実施形態に係る電気式動力舵取装置と異なる。

上記第１実施形態におけるレゾルバの異常を検出する処理では、例えば、第１レゾルバコイル８２ａと第２レゾルバコイル８２ｂが短絡するレゾルバ異常が生じ、かつ、両レゾルバコイル８２ａ，８２ｂから出力される信号の振幅値が等しくなる電気角θ付近の操舵では、レゾルバの異常検出における検出感度が低下してしまう。

このように検出感度が低下する理由について、以下に詳細に示す。第１レゾルバコイル８２ａと第２レゾルバコイル８２ｂが短絡する場合の２乗和Ｆｓと電気角θとの間には以下の式（８）の関係および図９に示す関係が成立する。
Ｆｓ＝［｛ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋１２０°）｝／２］^２
＋［｛ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋１２０°）｝／２］^２
＋｛ｓｉｎ（θ＋２４０°）｝^２
＝１．５｛ｓｉｎ（θ＋６０°）｝^２≦１．５ ・・・（８）

また、加算値Ｆａに関しては、以下の式（９）に示すように、加算値Ｆａ＝０に等しくなることからレゾルバの異常を検出することができない。
Ｆａ＝｛ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋１２０°）｝／２
＋｛ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋１２０°）｝／２
＋ｓｉｎ（θ＋２４０°）
＝０ ・・・（９）

このため、電気角θが３０°や２１０°に近接するほど、レゾルバの異常検出における検出感度が低下してしまう。そこで、本第２実施形態では、各振幅値Ｄａ〜Ｄｃから３つの電気角（θ１〜θ３）をそれぞれ求め、各電気角の差のいずれかが後述する閾値Δθより大きくなる場合には、レゾルバの異常として判断する。

以下、本第２実施形態に係る電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ６０によるレゾルバの異常検出処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。
上記第１実施形態と同様に、図８のステップＳ１０９にてＹｅｓとの判定がなさると、ステップＳ２０１にて、電気角演算処理がなされる。この処理では、以下の式（１０ｂ）〜（１２ｂ）により、各振幅値Ｄａ〜Ｄｃの３つの値のうち異なる２つの値から演算される電気角を３つ（電気角θ１，θ２，θ３）求める。

具体的には、振幅値Ｄａ，Ｄｂに基づいて演算される電気角をθ１とすると、以下の式（１０ａ）の関係が成立する。
Ｄａ／Ｄｂ＝ｓｉｎθ１／ｓｉｎ（θ１＋１２０°） ・・・（１０ａ）
この式（１０ａ）をθ１について解くと、以下の式（１０ｂ）が求められる。
θ１＝ｔａｎ^−１｛Ｄａ・√３／（２・Ｄｂ＋Ｄａ）｝ ・・・（１０ｂ）

また、振幅値Ｄｂ，Ｄｃに基づいて演算される電気角をθ２とすると、以下の式（１１ａ）の関係が成立する。
Ｄｂ／Ｄｃ＝ｓｉｎ（θ２＋１２０°）／ｓｉｎ（θ２＋２４０°）・・・（１１ａ）
この式（１１ａ）をθ２について解くと、以下の式（１１ｂ）が求められる。
θ２＝ｔａｎ^−１｛（Ｄｂ＋Ｄｃ）・√３／（Ｄｃ−Ｄｂ）｝ ・・・（１１ｂ）

また、振幅値Ｄｃ，Ｄａに基づいて演算される電気角をθ３とすると、以下の式（１２ａ）の関係が成立する。
Ｄｃ／Ｄａ＝ｓｉｎ（θ３＋２４０°）／ｓｉｎθ３ ・・・（１２ａ）
この式（１２ａ）をθ３について解くと、以下の式（１２ｂ）が求められる。
θ３＝ｔａｎ^−１｛−Ｄａ・√３／（２・Ｄｃ＋Ｄａ）｝ ・・・（１２ｂ）

このように電気角θ１〜θ３が演算されると、ステップＳ２０３において、各電気角の差が全て閾値Δθ以下であるか否かについて判定される。具体的には、以下の式（１３）〜（１５）の全てを満たす場合に、各電気角の差が全て閾値Δθ以下であると判定する。
｜θ１−θ２｜≦Δθ ・・・（１３）
｜θ２−θ３｜≦Δθ ・・・（１４）
｜θ３−θ１｜≦Δθ ・・・（１５）
なお、閾値Δθは、当該車両の操舵状態等に応じて設定される値であって、例えば、１０°に設定されている。

ここで、上記式（１３）〜（１５）が全て満たされ、各電気角の差が全て閾値Δθ以下であることからステップＳ２０３においてＹｅｓと判定されると、２乗和Ｆｓ、加算値Ｆａ、および各電気角の差に基づいてレゾルバに異常が発生していないと判断されて、上述したステップＳ１０１からの処理が繰り返される。なお、このステップＳ１０３における式（１３）〜（１５）を満たす範囲は、特許請求の範囲に記載の「所定の第３範囲」に相当し得るものである。

一方、上記式（８），（９）の関係が成立するレゾルバの異常が生じている場合には、式（１３）〜（１５）のいずれかが条件を満たさなくなる。このため、ステップＳ２０３にてＮｏと判定されて、ステップＳ１１１にてレゾルバに異常が発生していることが検出される。このレゾルバの異常検出により、モータ４０によるアシスト力の発生を禁止するフェールセーフが実施される。

以上説明したように、本第２実施形態に係る電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ６０では、２乗和ＦｓがＦ_１＜Ｆｓ＜Ｆ_２を満たさないこと、加算値Ｆａが｜Ｆａ｜＜Ｆ_３を満たさないこと、および、各振幅値Ｄａ〜Ｄｃの３つの値のうち異なる２つの値から演算される電気角θ１〜θ３をそれぞれ求めこれら各電気角θ１〜θ３の差のいずれかが閾値Δθより大きくなること（各電気角θ１〜θ３の差のいずれかが所定の第３範囲内にないこと）の少なくともいずれか１つを満たす場合に当該レゾルバの異常が検出される。

これにより、上記式（８），（９）の関係が成立するレゾルバの異常が生じたために２乗和ＦｓがＦ_１＜Ｆｓ＜Ｆ_２を満たしかつ加算値Ｆａが｜Ｆａ｜＜Ｆ_３を満たす場合でも、各電気角θ１〜θ３の差のいずれかが閾値Δθより大きくなることに応じてレゾルバの異常を検出することができる。したがって、レゾルバに発生し得る多様な異常を確実に検出することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）上記各実施形態において、各レゾルバ３５、３７、４４は、３相出力に限らず、４相以上の多相出力であってもよい。この場合、各レゾルバコイルは、当該レゾルバの回転子の回転中心に対し均等に配置される。また、各レゾルバコイルの一端は１つの接続点にて電気的に接続されこの接続点の電圧が所定の基準電圧に維持されるように構成される。

このように構成されることにより、各レゾルバコイルから出力される正弦波信号の振幅値の２乗和Ｆｓが理論的に一定値になるので、この２乗和Ｆｓが上記一定値を中心とする所定の第１範囲内にないことに応じてレゾルバの異常を検出することができる。また、均等に配置された各レゾルバコイルの接続点の電圧が所定の基準電圧に維持されることから各正弦波信号の振幅値の加算値Ｆａが理論的には０（ゼロ）になるので、この加算値Ｆａが０（ゼロ）を中心とする所定の第２範囲内にないことに応じてレゾルバの異常を検出することができる。

また、上記第２実施形態においては、各振幅値のうち異なる２つの値から演算される電気角を２つ以上求めこれら各電気角の差のいずれかが閾値Δθより大きくなること（各電気角の差のいずれかが所定の第３範囲内にないこと）に応じてレゾルバの異常を検出することができる。

（２）図１０は、各実施形態とは異なるレゾルバの構成概要を示す説明図である。
図１０に示すように、均等に配置された各レゾルバコイル８２ａ〜８２ｃのうち１つのレゾルバコイル（図１０ではレゾルバコイル８２ａ）をＧＮＤラインに接続し、他のレゾルバコイル（図１０ではレゾルバコイル８２ｂ，８２ｃ）から出力される２つの正弦波信号の振幅（ｓｉｎ（θ＋２４０°）および−ｓｉｎ（θ＋１２０°））に基づいて電気角θを演算するとともに、当該レゾルバの異常を検出してもよい。

このような構成では、接続点８３の電圧が電気角θに応じて変化するため、加算値Ｆａに基づくレゾルバの異常は検出できないが、２乗和Ｆｓは理論的に一定値になるので、この２乗和Ｆｓに基づいてレゾルバの異常を検出することができる。

本発明の第１実施形態に係る電気式動力舵取装置の構成を示す構成図である。 図１に示す一点鎖線ＩＩによる楕円内の拡大図である。 図１に示す一点鎖線ＩＩＩによる楕円内の拡大図である。 本第１実施形態の電気式動力舵取装置を制御するＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。 本第１実施形態に係るレゾルバの構成概要を示す説明図である。 本第１実施形態に係るＥＣＵによるモータレゾルバの異常検出処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態の変形例に係るレゾルバの構成概要を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係るＥＣＵによるモータレゾルバの異常検出処理の流れを示すフローチャートである。 ２相のレゾルバコイルが短絡したときの電気角と２乗和との関係を例示するグラフである。 各実施形態とは異なるレゾルバの構成概要を示す説明図である。 第１の従来例によるレゾルバの構成概要を示す説明図である。 第２の従来例によるレゾルバの構成概要を示す説明図である。

符号の説明

２０…電気式動力舵取装置
３５，３７…レゾルバ
４０…モータ
４４…モータレゾルバ（レゾルバ）
６０…ＥＣＵ（異常検出装置）
６１…ＣＰＵ
６３…バッファ
８１…励磁コイル
８２ａ〜８２ｃ…レゾルバコイル
８３…接続点
Ｄａ〜Ｄｃ…振幅値
Ｆａ…２乗和
Ｆｓ…加算値
Ｆ_１，Ｆ_２…閾値
Ｆ_３…閾値
θ，θ１，θ２，θ３…電気角
Δθ…閾値

Claims (3)

1. レゾルバの回転子の回転中心に対し均等に配置される３相以上のレゾルバコイルとこれら各レゾルバコイルを励磁するための励磁コイルとを備え、
   前記励磁コイルに入力される励磁信号に応じて前記回転子の電気角に対応する正弦波信号を前記各レゾルバコイルの一端からそれぞれ出力するレゾルバの異常検出装置であって、
   前記各レゾルバコイルの他端を１つの接続点にて電気的に接続するとともにこの接続点の電圧を所定の基準電圧に維持し、
   前記各正弦波信号の振幅値の２乗値の和が所定の第１範囲内にないこと、および、前記各正弦波信号の振幅値の加算値が所定の第２範囲内にないことの少なくともいずれか１つを満たす場合に前記レゾルバの異常を検出することを特徴とするレゾルバの異常検出装置。
2. 前記各正弦波信号のうち異なる２つの正弦波信号から前記電気角を演算する電気角演算手段を備え、
   前記各正弦波信号の振幅値の２乗値の和が所定の第１範囲内にないこと、前記各正弦波信号の振幅値の加算値が所定の第２範囲内にないこと、および、前記電気角演算手段により前記電気角を２以上求めこれら各電気角の差のいずれかが所定の第３範囲内にないことの少なくともいずれか１つを満たす場合に前記レゾルバの異常を検出することを特徴とする請求項１に記載のレゾルバの異常検出装置。
3. 請求項１または２に記載のレゾルバから出力される前記各正弦波信号に基づきモータにより操舵をアシストするとともに、前記異常検出装置により検出される前記レゾルバの異常に応じて前記モータを制御することを特徴とする電気式動力舵取装置。

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