回転子の位置検出方法、電動機の制御方法、電動機制御装置及びプログラム
【課題】ノイズ等の外乱による誤動作や断線状態を検出できないＲ／Ｄコンバータを用いても回転子の回転位置に基づいて電動機の制御を滞りなく行う。
【解決手段】共通のコネクタＣ１，Ｃ２を介してそれぞれ第１及び第２のケーブル６，８で回転位置検出器２及びサーミスタ４が接続される処理部２０において、回転位置検出器２の出力信号から回転位置に関する情報及び品質に関する情報を取得する第１の工程と、品質に関する情報が正常であるか否かを判断する第２の工程と、第２の工程で肯定的結果が得られた場合に当該回転位置に関する情報に基づいて回転位置を演算する第３の工程と、第２の工程で否定的結果が得られた場合に、当該品質に関する情報が異常となる頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する第４の工程と、第４の工程で否定的結果が得られた場合、第３の工程で演算された回転位置に基づいて、回転位置を補間して求める第５の工程とを実行する。
【解決手段】共通のコネクタＣ１，Ｃ２を介してそれぞれ第１及び第２のケーブル６，８で回転位置検出器２及びサーミスタ４が接続される処理部２０において、回転位置検出器２の出力信号から回転位置に関する情報及び品質に関する情報を取得する第１の工程と、品質に関する情報が正常であるか否かを判断する第２の工程と、第２の工程で肯定的結果が得られた場合に当該回転位置に関する情報に基づいて回転位置を演算する第３の工程と、第２の工程で否定的結果が得られた場合に、当該品質に関する情報が異常となる頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する第４の工程と、第４の工程で否定的結果が得られた場合、第３の工程で演算された回転位置に基づいて、回転位置を補間して求める第５の工程とを実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子の位置検出方法及びこれを用いた電動機の制御方法並びに電動機制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機が備える回転子の回転位置を検出し、検出した回転位置に基づいて当該電動機を制御する技術が実用化されている。回転位置を検出するセンサとしては例えばレゾルバが採用され、下掲の特許文献１等に開示されている。レゾルバは一次側コイル（回転子）と互いに９０度離れた２つの二次側コイル（固定子）とを備え、一次側コイルに励磁信号として交流電圧を加えたときに二次側コイルにて発生する電圧を検出する。二次側コイルで検出される電圧の振幅は、回転子の回転角度に応じた正弦波及び余弦波で変調されたアナログ信号である。
【０００３】
レゾルバには、二次側コイルで検出したアナログ信号（以下、「レゾルバ信号」とも称する）をデジタル信号に変換する変換器たるＲ／Ｄコンバータが取付けられる。そして、当該Ｒ／Ｄコンバータの中に異常検出部と自己診断回路を有する技術が提案されており、下掲の特許文献２等に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１９７５６号公報
【特許文献２】特開２００５−３４５１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２で提案されているようにＲ／Ｄコンバータ自身が異常検出部及び自己診断回路を有していれば、レゾルバとＲ／Ｄコンバータとの間でケーブルの断線が生じた場合には、Ｒ／Ｄコンバータ自身が、当該ケーブルは断線状態にあると判断できる。これに対してＲ／Ｄコンバータ自身が断線状態を判断できない場合（すなわち、Ｒ／Ｄコンバータが異常検出部及び自己診断回路を有していない場合）には、断線状態であれば正常な信号は当然に検出されないので、単に何らかの異常が生じていることは分かるものの、その異常が断線によるものなのか、断線以外のレゾルバ等の異常によるものなのか、又は単にノイズ等の外乱によるものなのかを判別することが困難であり、誤動作の原因となる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、ノイズ等の外乱による誤動作や断線状態を検出できないＲ／Ｄコンバータを用いても回転子の回転位置に基づいて電動機の制御を滞りなく行う技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、本発明に係る回転子の位置検出方法の第１の態様は、第１のセンサ（２）及び第２のセンサ（４）が設けられた電動機（１０）を制御する方法であって、前記第１のセンサは前記回転子の回転位置を検出する回転位置検出器であり、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサはいずれも共通のコネクタ（Ｃ１，Ｃ２）を介してそれぞれ第１のケーブル（６）及び第２のケーブル（８）で接続される処理部（２０）において、前記第１のケーブルを介した前記第１のセンサからの第１の出力信号から回転位置に関する情報及び品質に関する情報を取得する第１の工程（Ｓ１０１）と、前記品質に関する情報が正常であるか否かを判断する第２の工程（Ｓ１０２）と、前記第２の工程で肯定的結果が得られた場合に前記回転位置に関する情報に基づいて前記回転位置を演算する第３の工程（Ｓ１０３）と、前記第２の工程で否定的結果が得られた場合に、前記品質に関する情報が異常となる頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する第４の工程（Ｓ１０４）と、前記第４の工程で否定的結果が得られた場合に、既に前記第３の工程で演算された前記回転位置に基づいて演算して補間することで、前記回転位置を得る第５の工程（Ｓ１０５）とが実行される、回転子の位置検出方法である。
【０００８】
本発明に係る回転子の位置検出方法の第２の態様は、その第１の態様であって、前記第５の工程（Ｓ１０５）は、当該第５の工程よりも前に実行された前記第５の工程で求められた前記回転位置にも基づいて、前記回転位置を補間して求める。
【０００９】
本発明に係る回転子の位置検出方法の第３の態様は、その第２の態様であって、前記第３の工程（Ｓ１０３）で演算された前記回転位置及び前記第５の工程（Ｓ１０５）で補間された前記回転位置を保存する第６の工程（Ｓ１０６）を有する。
【００１０】
本発明に係る回転子の位置検出方法の第４の態様は、その第１から第３の態様のいずれかであって、前記第４の工程（Ｓ１０４）で肯定的結果が得られた場合に、前記第２のケーブルを介した前記第２のセンサからの第２の出力信号の信号状態が異常か否かを判断する第７の工程（Ｓ１０７）と、前記第７の工程で肯定的結果が得られた場合に、前記第１のケーブル（６）が断線状態か否かを判断する第８の工程（Ｓ１０８）と、前記第７の工程で否定的結果が得られた場合又は前記第８の工程で否定的結果が得られた場合には前記第１のセンサが異常状態にあると判断する。
【００１１】
本発明に係る回転子の位置検出方法の第５の態様は、その第１から第４の態様のいずれかであって、前記第３の工程（Ｓ１０３）で演算された前記回転位置か又は、前記第５の工程（Ｓ１０５）で補間された前記回転位置に基づいて、前記電動機（１０）の速度を演算する第９の工程（Ｓ１１２）を更に有する。
【００１２】
本発明に係る回転子の位置検出方法の第６の態様は、その第１から第５の態様のいずれかであって、前記第２のセンサ（４）は前記電動機（１０）の温度を検出するサーミスタである。
【００１３】
本発明に係る電動機の制御方法の第１の態様は、本発明に係る回転子の制御方法の第１から第６の態様のいずれか一つに記載の全工程と、前記第４の工程（Ｓ１０４）で肯定的結果が得られた場合に、前記電動機（１０）の速度演算値を零に固定する第１０の工程（Ｓ１１３）を有する、電動機の制御方法である。
【００１４】
本発明に係る電動機制御装置の第１の態様は、電動機（１０）に設けられる第１のセンサ（２）及び第２のセンサ（４）と、処理部（２０）と、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの双方と前記処理部とを共通のコネクタ（Ｃ１，Ｃ２）を介して接続する第１のケーブル（６）及び第２のケーブル（８）と、前記処理部と前記第１及び第２のケーブルとの間に設けられ、前記第１のケーブルを介した前記第１のセンサからの第１の出力信号に基づいて、前記第１の出力信号の品質に関する情報たる信号品質情報及び前記回転位置に関する情報たる位置情報を得る信号処理部（４０）とを備え、前記第１のセンサは前記電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出部であり、前記処理部は、前記信号品質情報に基づいて前記品質が正常か否かを判断する第１の判断部（２２）と、前記位置情報に基づいて前記回転位置を演算する第１の演算部（２４）と、前記第１の演算部で演算された前記回転位置を保存する保存部（２６）と、前記品質が異常であると判断された場合に前記異常となる頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する第２の判断部（２８）と、前記品質が異常であると判断された場合に、その直前の前記位置情報に基づいて演算されて前記保存部に保存されている前記回転位置に基づいて演算して補間することで、前記品質が異常であると判断された場合の前記回転位置を得る補間処理部（３０）と、前記第１の判断部で肯定的結果が得られた場合には前記第１の演算部で演算された前記回転位置を選択し、前記第１の判断部で否定的結果が得られた場合には前記補間処理部で演算された前記回転位置を選択する第１の選択部（３２）と、前記第１の選択部で選択された前記回転位置に基づいて前記回転子の回転速度を演算して速度演算値を算出する第２の演算部（３４）と、前記第２の判断部で肯定的結果が得られた場合には前記第２の演算部が算出した前記速度演算値を選択し、前記第２の判断部で否定的結果が得られた場合には前記速度演算値として零を選択する第２の選択部（３６）とを有する、電動機制御装置（１００）である。
【００１５】
本発明に係る電動機制御装置の第２の態様は、その第１の態様であって、前記信号処理部（４０）はＲ／Ｄコンバータである。
【００１６】
本発明に係る電動機制御装置の第３の態様は、その第１又は第２の態様であって、前記第２のセンサ（４）は前記電動機（１０）の温度を検出するサーミスタである。
【００１７】
本発明に係るプログラムの第１の態様は、本発明に係る回転子の位置検出方法の第１から第６の態様のいずれかをコンピュータに実行させるプログラムである。
【００１８】
本発明に係るプログラムの第１の態様は、本発明に係る電動機の制御方法の第１の態様をコンピュータに実行させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る回転子の制御方法の第１の態様によれば、回転位置検出器からの第１の出力信号の品質が異常であると判断されてもその発生頻度が予め定められた規定値未満であると判断されれば、回転位置を補間演算するので、回転子の回転位置に基づく制御を滞りなく行うことができる。
【００２０】
本発明に係る回転子の制御方法の第２の態様によれば、補間して求められた回転位置にも基づいて回転位置を補間演算するので、回転子の回転位置に基づく制御を滞りなく行うことができる。
【００２１】
本発明に係る回転子の制御方法の第３の態様によれば、第４の工程で否定的結果が得られたときに、それまでの回転位置を保存しているので回転位置を補間することに資する。よって回転子の回転位置に基づく制御を滞りなく行うことに資する。
【００２２】
本発明に係る回転子の制御方法の第４の態様によれば、第１のセンサが異常状態にあるのかそれとも、ケーブルの断線あるいはコネクタの結線ミスであるかを判断できる。
【００２３】
本発明に係る回転子の制御方法の第５の態様によれば、回転子の適切な制御に資する。
【００２４】
一般にサーミスタは抵抗体が採用され、その構造は回転位置検出器よりも簡単である。そのため、第２のセンサ自体が異常状態に陥ることが少ない。本発明に係る回転子の制御方法の第６の態様によれば、第１のセンサが異常状態にあるのかそれとも、ケーブルの断線あるいはコネクタの結線ミスであるかを判断することに資する。
【００２５】
本発明に係る電動機の制御方法の第１の態様によれば、第１の出力信号の品質が異常となる頻度が予め定められた規定値以上である場合には当該第１の出力信号に基づいて演算される回転位置は電動機を制御する値として不適当である。このような場合には電動機を停止させることにより、不適当な回転位置に基づいた電動機制御が回避される。
【００２６】
本発明に係る電動機制御装置の第１の態様によれば、第１の出力信号の品質が異常であると判断されてもその発生頻度が予め定められた規定値未満であると判断されれば、当該第１の出力信号に補間処理を実行するので、回転子の回転位置に基づく制御を滞りなく行うことができる。また、第１の出力信号の品質が異常となる頻度が予め定められた規定値以上である場合には、当該第１の出力信号に基づいて演算される回転位置は電動機を制御する値として不適当である。このような場合には電動機を停止させることにより、不適当な回転位置に基づいた電動機制御が回避される。
【００２７】
本発明に係る電動機制御装置の第２の態様によれば、第１の態様の実施に資する。
【００２８】
一般にサーミスタは抵抗体が採用され、その構造は回転位置検出器よりも簡単である。そのため、サーミスタ自体が異常状態に陥ることが、回転位置検出器自体が異常状態に陥ることよりも少ない。本発明に係る電動機制御装置の第３の態様によれば、回転位置検出器が異常状態にあるのかそれとも、ケーブルの断線あるいはコネクタの結線ミスであるかを判断することに資する。
【００２９】
本発明に係るプログラムの第１の態様によれば、回転子の回転位置に基づく制御を滞りなく行うことができる。
【００３０】
本発明に係るプログラムの第１の態様によれば、回転子の回転位置に基づく制御を滞りなく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る電動機制御装置の構成を例示するブロック図である。
【図２】回転位置検出器を例示する概念図である。
【図３】レゾルバ信号の波形を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電動機の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図１を初めとする以下の図には、本発明に関係する要素のみを示す。
【００３３】
〈装置構成の概要〉
図１に示すように、電動機制御装置１００は、第１のセンサたる回転位置検出器２と、第２のセンサたるサーミスタ４と、処理部２０と、信号処理部４０と、プログラム記憶部５０とを備えている。回転位置検出器２及びサーミスタ４はいずれも、相互に接続されている共通のコネクタＣ１，Ｃ３を介して第１及び第２のケーブル６，８に接続されている。第１及び第２のケーブル６，８は、相互に接続されている共通のコネクタＣ２，Ｃ４を介して処理部２０及び信号処理部４０に接続されている。なお、本実施形態では第１のケーブル６が回転位置検出器２が検出するレゾルバ信号（課題を解決するための手段における「第１の出力信号」に相当）を搬送し、第２のケーブル８がサーミスタ４が検出するサーミスタ信号（課題を解決するための手段における「第２の出力信号」）を搬送する態様を示しているが、共通のケーブルをタイムシェアリングして当該ケーブルがレゾルバ信号及びサーミスタ信号を搬送するようにしても良い。つまり、第１及び第２のケーブル６，８のいずれか一方が他方を兼ねるようにしても良い。
【００３４】
回転位置検出器２は電動機１０が備える回転子（図示省略）の回転位置に関する情報を検出するものであって、例えば次のようにして回転位置に関する情報を検出する。図２に示すように回転位置検出器２は回転子を貫通するシャフト（図示省略）上に設けられる励磁コイル６１と、その周囲に設けられる第１及び第２の検出コイル６２，６３とを有している。ここで、第１及び第２の検出コイル６２，６３は互いに例えば９０度離れて設けられている。図３に示すように、励磁コイル６１に対して励磁信号（交流電圧）ｓｉｎωｔを入力すると、第１及び第２の検出コイル６２，６３では励磁コイル６１の回転位置（回転角度）θに応じて、ｓｉｎθ又はｃｏｓθに依存した２つの信号（交流電圧）ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθを出力する。つまり、励磁コイル６１を一次側コイルとして、第１及び第２の検出コイル６２，６３を二次側コイルとして把握できる。これらの信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ（以下、「一組のレゾルバ信号」と称する）が回転子の回転位置に関する情報（具体的には回転子の回転位置に応じた励磁コイル６１の回転位置θ）として、コネクタＣ３，Ｃ１及びＣ２，Ｃ４によって接続される第１のケーブル６を介して、信号処理部４０に入力される。なお、図２では、回転位置検出器２による励磁コイル６１の回転位置θの検出原理の理解を助けるために、信号処理部４０を介した処理部２０からの指令に応じて交流電源６４が励磁コイル６１に励磁信号を入力するものとし、信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθを第１の検出コイル６２が検出して信号処理部４０へ送出するものとし、信号ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθを第２の検出コイル６３が検出して信号処理部４０へ送出するものとしている。
【００３５】
信号処理部４０に入力される一組のレゾルバ信号はアナログ信号である。信号処理部４０は入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、回転子の回転位置に関する情報たる位置情報及び当該一組のレゾルバ信号の品質に関する情報たる信号品質情報を処理部２０へと入力する。このような信号処理部４０としては例えばＲ／Ｄコンバータを採用できる。
【００３６】
信号処理部４０は一組のレゾルバ信号の品質が正常か否かを以下のようにして判断する。ここで、信号の品質が正常である、とは次に示す監視事項１−３のすべてにおいて否定的結果が得られることを意味する。また、信号の品質が異常である、とは監視事項１−３のいずれかにおいて肯定的結果が得られることを意味する。
【００３７】
具体的には、次の３点を監視することによって、一組のレゾルバ信号の品質が正常か否かを判断する。まず一つは、それぞれのレゾルバ信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθの振幅レベルが、予め定められた第１の閾値以下か否か（監視事項１）を監視する。もう一つは、それぞれのレゾルバ信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθの振幅レベルが、予め定められた第２の閾値以上か否か（監視事項２）を監視する。もう一つは、一組のレゾルバ信号によって得られる出力角度（回転子の回転位置）φと励磁コイル６１の回転位置θとの差が予め定められた第３の閾値以上（監視事項３）か否かを監視する。
【００３８】
監視事項１を監視することにより、それぞれのレゾルバ信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθが減衰又は喪失しているか否かを判断できる。また、監視事項２を監視することにより、それぞれのレゾルバ信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθの出力レベルが異常か否かを判断できる。また、監視事項３を監視することにより、回転位置φの精度が十分か否かを判断できる。
【００３９】
回転位置φは一組のレゾルバ信号に基づいて、信号処理部４０が次のようにして演算する。すなわち、まず一組のレゾルバ信号からｔａｎθを得、その逆正接をとることで励磁コイル６１の回転位置θを算出できる。ここで、逆正接関数が有する±９０度での不連続点については、トラッキング処理を施して回転位置θを算出する。この励磁コイル６１の回転位置θに基づいて、第１の演算部２４が回転子の回転位置φ（図１参照）を算出する。
【００４０】
つまり、一組のレゾルバ信号は、回転子の回転位置φに関する情報たる位置情報であるといえる。また、上述のとおり一組のレゾルバ信号を解析することによって、それ自身の品質が正常か否かを判断できるため、当該一組のレゾルバ信号は、それ自身の品質に関する情報たる信号品質情報であるともいえる。
【００４１】
サーミスタ４は電動機１０の温度を検出する。具体的には、サーミスタ４は温度に応じて電気抵抗値が比較的大きく変化する抵抗体であって、当該抵抗体を電動機１０の近傍に設けることによって電動機１０の温度を検出する。
【００４２】
処理部２０は、例えばマイコンが採用され、その機能ブロックとして、第１の判断部２２、第１の演算部２４、保存部２６、第２の判断部２８、補間処理部３０、第１の選択部３２、第２の演算部３４、第２の選択部３６及び、零出力部３８を有している（図１参照）。なお、処理部２０は必ずしもマイコンである必要はなく、ＣＰＵやメモリを含むコンピュータ（いずれも図示省略）であっても良い。
【００４３】
信号品質情報を第１の判断部２２が正常と判断した場合には、位置情報に基づいて第１の演算部２４が演算した回転位置φを保存部２６に保存する。具体的には、第１の判断部２２の判断結果を受けて第１の選択部３２が正常を選択し、保存部２６が回転位置φを記憶する。
【００４４】
第１の判断部２２が、信号品質情報を正常ではないと判断した（すなわち、監視事項１，２，３のうち少なくとも一つが肯定的結果となり、品質が異常であると判断した）場合には、第２の判断部２８が当該異常の頻度を検出しつつ、当該頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する。
【００４５】
信号品質情報が異常となる頻度が予め定められた規定値未満の場合には、補間処理部３０が、当該異常の直前の位置情報に基づいて演算されて保存部２６に保存されている回転位置φに基づいて演算して補間することで、当該品質が異常であると判断された場合の回転位置φを得る。具体的には、第１の判断部２２の判断結果を受けて第１の選択部３２が異常を選択し、既に演算されて保存部２６に記憶されている回転位置φに基づいて、当該品質が異常であると判断された場合の回転位置φを演算して補間する。このように、第１の演算部２４によって回転位置φが演算されたか又は補間処理部３０によって回転位置φが得られた場合には、回転位置検出器２の信号状態が正常（図４にいう「信号正常」）であると判断する。つまり、第１の選択部３２の選択結果によって回転子の位置に関する情報を得ることができる。これにより、電動機１０を制御することに資する。
【００４６】
このように、信号品質情報が異常であると判断されてもその発生頻度が予め定められた規定値未満であると判断されれば、回転位置φに補間処理を実行するので、回転子の回転位置φに基づく制御を滞りなく行うことができる。
【００４７】
第１の判断部２２が信号品質情報を正常と判断した場合には、第１の判断部２２は第２の判断部２８に対して、信号品質情報は異常ではないという旨を送出する。また、信号品質情報を異常と判断した場合には、第１の判断部２２は第２の判断部２８に対して、信号品質情報が異常であるという旨を送出する。
【００４８】
第２の判断部２８は、回転位置検出器２以外の信号状態が異常か否かを判断する。具体的には例えば、サーミスタ４が検出するサーミスタ信号を受信して、当該サーミスタ信号の信号状態の異常の有無を判断する。より具体的には、電動機１０の温度として想定される範囲に対応するサーミスタ信号の範囲から逸脱するサーミスタ信号を検出しているか否かを判断し、検出しているサーミスタ信号が当該範囲から逸脱していれば、回転位置検出器２以外の信号状態が異常であると判断し、そうでなければ、回転位置検出器２の信号状態が異常（図４にいう「信号異常」）であって回転位置検出器２以外の信号状態は正常であると判断する。
【００４９】
第２の判断部２８はまた、回転位置検出器２以外の信号状態が異常である場合に、信号品質情報の異常に対して、当該異常が、監視事項２で肯定的結果が得られたことによる異常か否かを判断する。当該異常が監視事項２で肯定的結果が得られたことによる異常であると判断された場合には、回転位置検出器２の状態として、コネクタＣ１，Ｃ２が未接続であるか又は、第１及び第２のケーブル６，８が断線している（図４にいう「コネクタ未接続異常」）と判断できる。一方、当該異常が監視事項２で肯定的結果が得られたことによる異常ではない、すなわち、監視事項１，３の少なくともいずれかで肯定的結果が得られたことによる異常であると判断された場合には、回転位置検出器２の信号状態が異常（同「信号異常」）であると判断する。
【００５０】
このように、信号品質情報とともにサーミスタ４が検出するサーミスタ信号も監視することによって、回転位置検出器２の信号状態が異常なのかそれとも、第１及び第２のケーブル６，８の断線あるいはコネクタＣ１，Ｃ２の結線ミスであるかを判断できる。特に、サーミスタ４はその構造が回転位置検出器２の構造よりも簡単であるから、サーミスタ４自体が異常状態に何らかの異常状態に陥ることが少ない。よって、回転位置検出器２の信号状態が異常なのかそれとも、第１及び第２のケーブル６，８の断線あるいはコネクタＣ１，Ｃ２の結線ミスであるかを判断することに資する。
【００５１】
第２の判断部２８は、信号品質情報は異常ではないという旨を第１の判断部２２から受信した場合、あるいは信号品質情報が異常である旨を受信しても、その発生頻度が予め定められた規定値未満であると判断された場合には回転位置検出器２が正常である旨を、第２の選択部３６に送出する。また、第２の判断部２８は、信号品質情報が異常である旨を受信したとしてもその発生頻度が予め定められた規定値以上であると判断された場合には回転位置検出器２が異常である旨を第２の選択部３６に送出する。つまり、第１及び第２の判断部２２，２８での判断によって回転位置検出器２の状態に関する情報を得ることができる。これにより、電動機１０を制御することに資する。
【００５２】
第２の演算部３４は、第１の選択部３２に選択された回転位置φに基づいて回転子の速度を演算する。このように速度を演算すれば、電動機１０の適切な制御に資する。
【００５３】
第２の演算部３４が算出した速度演算値は第２の選択部３６に送出される。第２の選択部３６にはまた、零出力部３８が出力する零信号も送出される。
【００５４】
回転位置検出器２の信号状態が異常ではない（すなわち、信号品質情報が正常であるか又は異常であったとしても、その発生頻度が予め定められた規定値未満である）場合には、第２の選択部３６は第２の演算部３４が演算した回転子の速度を採用してこれを送出する。一方、信号品質情報が異常となる頻度が当該規定値以上である場合、すなわち、第２の判断部２８が回転位置検出器２の信号状態を異常であると判断した場合には、第２の選択部３６は零出力部３８の出力する零信号を採用して回転子の速度演算値を零に固定する。つまり、第２の選択部３６の選択結果によって回転子の速度に関する情報を得ることができる。これにより、電動機１０を制御することに資する。
【００５５】
このように、信号品質情報が異常となる頻度が予め定められた規定値以上である場合には、位置情報に基づいて演算される回転位置φ及び回転位置φから算出される速度演算値は電動機１０を制御する値として不適当である。このような場合には電動機１０を停止させることにより、不適当な回転位置φに基づいた電動機制御が回避される。
【００５６】
〈装置の動作〉
電動機制御装置１００は、上述のような構成を備えることにより、図４に示すようなフローチャートに沿った動作を行う。なお、本フローチャートでは、電動機制御装置１００が電動機１０を制御するための動作、具体的には、回転位置検出器２の状態、回転子の回転位置φに関する情報及び回転子の速度に関する情報を取得するための動作のみを示し、その他の処理動作については図示及び説明を省略している。また、特に記載のない場合は、電動機制御装置１００における一連の処理動作は、プログラム記憶部５０に記憶されているプログラムに従って処理部２０の制御下で自動的に行われる。
【００５７】
まず、第１のケーブル６を介した回転位置検出器２からの回転子の回転位置φに関する位置情報を第１の演算部２４が取得し、信号品質情報を第１の判断部２２が取得する（ステップＳ１０１）。そして、第１の判断部２２が、信号品質情報が正常か否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００５８】
ステップＳ１０２において肯定的結果が得られた場合には、位置情報に基づいて第１の演算部２４が回転子の回転位置φを演算する（ステップＳ１０３）。一方、ステップＳ１０２において否定的結果が得られた場合には、第２の判断部２８が、品質が異常となる頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００５９】
ステップＳ１０４において否定的結果が得られた場合には、補間処理部３０が、既に演算されて保存部２６に記憶されている回転位置φに基づいて、当該頻度が当該規定値未満である場合の回転位置φを補間する（ステップＳ１０５）。
【００６０】
ステップＳ１０３で第１の演算部２４によって演算された回転位置φ及び、ステップＳ１０５で補間処理部３０によって補間された回転位置φはいずれも、回転子の位置データとして保存部２６に保存される（ステップＳ１０６）。保存された位置データは、以降の補間処理部３０での補間演算に供される。つまり、ステップＳ１０５は当該ステップＳ１０５よりも前に実行されたステップＳ１０６で保存された回転位置φにも基づいて、回転位置φを補間して求める。このように、回転位置φを保存しているので、回転位置φを補間することに資する。また、補間して求められた回転位置φにも基づいて回転位置φを補間演算するので、回転子の回転位置φに基づく制御を滞りなく行うことができる。
【００６１】
ステップＳ１０４において肯定的結果が得られた場合には、第２の判断部２８が、回転位置検出器２以外の信号状態が異常か否かを判断する（ステップＳ１０７）。また、第２の判断部２８が、ステップＳ１０７において肯定的結果が得られた場合に、信号品質情報の異常に対して、当該異常が監視事項２で肯定的結果が得られたことによる異常か否かを判断する（ステップＳ１０８）。
【００６２】
ステップＳ１０８で肯定的結果が得られた場合には、回転位置検出器２の状態がコネクタ未接続異常であると判断する（ステップＳ１１１）。一方、ステップＳ１０８で否定的結果が得られた場合か又は、ステップＳ１０７で否定的結果が得られた場合には、回転位置検出器２の状態が信号異常であると判断する（ステップＳ１１０）。また、第１の演算部２４によって回転位置φが演算されたか又は補間処理部３０によって回転位置φが補間された場合には、回転位置検出器２の状態が信号正常であると判断する（ステップＳ１０９）。
【００６３】
ステップＳ１０９において、回転位置検出器２の状態が信号正常であると判断された場合には、そのときの回転位置φに基づいて第２の演算部３４が回転子の速度指令値を演算して第２の選択部３６が当該速度演算値を選択する（ステップＳ１１２）。また、ステップＳ１１１において回転位置検出器２の状態がコネクタ未接続異常であると判断されたか又は、ステップＳ１１０において回転位置検出器２の状態が信号異常であると判断された場合には、零出力部３８が零信号を出力して第２の選択部３６が速度演算値を零に固定する（ステップＳ１１３）。
【００６４】
〈変形例〉
以上、本発明の好適な態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては保存部２６に保存されている直前の位置データにのみ基づいて補間するようにしているが、回転子の速度に基づいて位置データを予測し、これと直前の位置データとに基づいて補間するようにしても良い。このようにすれば、補間された回転位置φの精度を高めることに資する。
【符号の説明】
【００６５】
Ｃ１，Ｃ２ コネクタ
Ｓ１０１−Ｓ１１０ 工程
２ 回転位置検出器（第１のセンサ）
４ サーミスタ（第２のセンサ）
６ 第１のケーブル
８ 第２のケーブル
１０ 電動機
２０ 処理部
２２ 第１の判断部
２４ 第１の演算部
２６ 保存部
２８ 第２の判断部
３０ 補間処理部
３２ 第１の選択部
３４ 第２の演算部
３６ 第２の選択部
３８ 零出力部
１００ 電動機制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子の位置検出方法及びこれを用いた電動機の制御方法並びに電動機制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機が備える回転子の回転位置を検出し、検出した回転位置に基づいて当該電動機を制御する技術が実用化されている。回転位置を検出するセンサとしては例えばレゾルバが採用され、下掲の特許文献１等に開示されている。レゾルバは一次側コイル（回転子）と互いに９０度離れた２つの二次側コイル（固定子）とを備え、一次側コイルに励磁信号として交流電圧を加えたときに二次側コイルにて発生する電圧を検出する。二次側コイルで検出される電圧の振幅は、回転子の回転角度に応じた正弦波及び余弦波で変調されたアナログ信号である。
【０００３】
レゾルバには、二次側コイルで検出したアナログ信号（以下、「レゾルバ信号」とも称する）をデジタル信号に変換する変換器たるＲ／Ｄコンバータが取付けられる。そして、当該Ｒ／Ｄコンバータの中に異常検出部と自己診断回路を有する技術が提案されており、下掲の特許文献２等に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１９７５６号公報
【特許文献２】特開２００５−３４５１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２で提案されているようにＲ／Ｄコンバータ自身が異常検出部及び自己診断回路を有していれば、レゾルバとＲ／Ｄコンバータとの間でケーブルの断線が生じた場合には、Ｒ／Ｄコンバータ自身が、当該ケーブルは断線状態にあると判断できる。これに対してＲ／Ｄコンバータ自身が断線状態を判断できない場合（すなわち、Ｒ／Ｄコンバータが異常検出部及び自己診断回路を有していない場合）には、断線状態であれば正常な信号は当然に検出されないので、単に何らかの異常が生じていることは分かるものの、その異常が断線によるものなのか、断線以外のレゾルバ等の異常によるものなのか、又は単にノイズ等の外乱によるものなのかを判別することが困難であり、誤動作の原因となる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、ノイズ等の外乱による誤動作や断線状態を検出できないＲ／Ｄコンバータを用いても回転子の回転位置に基づいて電動機の制御を滞りなく行う技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、本発明に係る回転子の位置検出方法の第１の態様は、第１のセンサ（２）及び第２のセンサ（４）が設けられた電動機（１０）を制御する方法であって、前記第１のセンサは前記回転子の回転位置を検出する回転位置検出器であり、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサはいずれも共通のコネクタ（Ｃ１，Ｃ２）を介してそれぞれ第１のケーブル（６）及び第２のケーブル（８）で接続される処理部（２０）において、前記第１のケーブルを介した前記第１のセンサからの第１の出力信号から回転位置に関する情報及び品質に関する情報を取得する第１の工程（Ｓ１０１）と、前記品質に関する情報が正常であるか否かを判断する第２の工程（Ｓ１０２）と、前記第２の工程で肯定的結果が得られた場合に前記回転位置に関する情報に基づいて前記回転位置を演算する第３の工程（Ｓ１０３）と、前記第２の工程で否定的結果が得られた場合に、前記品質に関する情報が異常となる頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する第４の工程（Ｓ１０４）と、前記第４の工程で否定的結果が得られた場合に、既に前記第３の工程で演算された前記回転位置に基づいて演算して補間することで、前記回転位置を得る第５の工程（Ｓ１０５）とが実行される、回転子の位置検出方法である。
【０００８】
本発明に係る回転子の位置検出方法の第２の態様は、その第１の態様であって、前記第５の工程（Ｓ１０５）は、当該第５の工程よりも前に実行された前記第５の工程で求められた前記回転位置にも基づいて、前記回転位置を補間して求める。
【０００９】
本発明に係る回転子の位置検出方法の第３の態様は、その第２の態様であって、前記第３の工程（Ｓ１０３）で演算された前記回転位置及び前記第５の工程（Ｓ１０５）で補間された前記回転位置を保存する第６の工程（Ｓ１０６）を有する。
【００１０】
本発明に係る回転子の位置検出方法の第４の態様は、その第１から第３の態様のいずれかであって、前記第４の工程（Ｓ１０４）で肯定的結果が得られた場合に、前記第２のケーブルを介した前記第２のセンサからの第２の出力信号の信号状態が異常か否かを判断する第７の工程（Ｓ１０７）と、前記第７の工程で肯定的結果が得られた場合に、前記第１のケーブル（６）が断線状態か否かを判断する第８の工程（Ｓ１０８）と、前記第７の工程で否定的結果が得られた場合又は前記第８の工程で否定的結果が得られた場合には前記第１のセンサが異常状態にあると判断する。
【００１１】
本発明に係る回転子の位置検出方法の第５の態様は、その第１から第４の態様のいずれかであって、前記第３の工程（Ｓ１０３）で演算された前記回転位置か又は、前記第５の工程（Ｓ１０５）で補間された前記回転位置に基づいて、前記電動機（１０）の速度を演算する第９の工程（Ｓ１１２）を更に有する。
【００１２】
本発明に係る回転子の位置検出方法の第６の態様は、その第１から第５の態様のいずれかであって、前記第２のセンサ（４）は前記電動機（１０）の温度を検出するサーミスタである。
【００１３】
本発明に係る電動機の制御方法の第１の態様は、本発明に係る回転子の制御方法の第１から第６の態様のいずれか一つに記載の全工程と、前記第４の工程（Ｓ１０４）で肯定的結果が得られた場合に、前記電動機（１０）の速度演算値を零に固定する第１０の工程（Ｓ１１３）を有する、電動機の制御方法である。
【００１４】
本発明に係る電動機制御装置の第１の態様は、電動機（１０）に設けられる第１のセンサ（２）及び第２のセンサ（４）と、処理部（２０）と、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの双方と前記処理部とを共通のコネクタ（Ｃ１，Ｃ２）を介して接続する第１のケーブル（６）及び第２のケーブル（８）と、前記処理部と前記第１及び第２のケーブルとの間に設けられ、前記第１のケーブルを介した前記第１のセンサからの第１の出力信号に基づいて、前記第１の出力信号の品質に関する情報たる信号品質情報及び前記回転位置に関する情報たる位置情報を得る信号処理部（４０）とを備え、前記第１のセンサは前記電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出部であり、前記処理部は、前記信号品質情報に基づいて前記品質が正常か否かを判断する第１の判断部（２２）と、前記位置情報に基づいて前記回転位置を演算する第１の演算部（２４）と、前記第１の演算部で演算された前記回転位置を保存する保存部（２６）と、前記品質が異常であると判断された場合に前記異常となる頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する第２の判断部（２８）と、前記品質が異常であると判断された場合に、その直前の前記位置情報に基づいて演算されて前記保存部に保存されている前記回転位置に基づいて演算して補間することで、前記品質が異常であると判断された場合の前記回転位置を得る補間処理部（３０）と、前記第１の判断部で肯定的結果が得られた場合には前記第１の演算部で演算された前記回転位置を選択し、前記第１の判断部で否定的結果が得られた場合には前記補間処理部で演算された前記回転位置を選択する第１の選択部（３２）と、前記第１の選択部で選択された前記回転位置に基づいて前記回転子の回転速度を演算して速度演算値を算出する第２の演算部（３４）と、前記第２の判断部で肯定的結果が得られた場合には前記第２の演算部が算出した前記速度演算値を選択し、前記第２の判断部で否定的結果が得られた場合には前記速度演算値として零を選択する第２の選択部（３６）とを有する、電動機制御装置（１００）である。
【００１５】
本発明に係る電動機制御装置の第２の態様は、その第１の態様であって、前記信号処理部（４０）はＲ／Ｄコンバータである。
【００１６】
本発明に係る電動機制御装置の第３の態様は、その第１又は第２の態様であって、前記第２のセンサ（４）は前記電動機（１０）の温度を検出するサーミスタである。
【００１７】
本発明に係るプログラムの第１の態様は、本発明に係る回転子の位置検出方法の第１から第６の態様のいずれかをコンピュータに実行させるプログラムである。
【００１８】
本発明に係るプログラムの第１の態様は、本発明に係る電動機の制御方法の第１の態様をコンピュータに実行させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る回転子の制御方法の第１の態様によれば、回転位置検出器からの第１の出力信号の品質が異常であると判断されてもその発生頻度が予め定められた規定値未満であると判断されれば、回転位置を補間演算するので、回転子の回転位置に基づく制御を滞りなく行うことができる。
【００２０】
本発明に係る回転子の制御方法の第２の態様によれば、補間して求められた回転位置にも基づいて回転位置を補間演算するので、回転子の回転位置に基づく制御を滞りなく行うことができる。
【００２１】
本発明に係る回転子の制御方法の第３の態様によれば、第４の工程で否定的結果が得られたときに、それまでの回転位置を保存しているので回転位置を補間することに資する。よって回転子の回転位置に基づく制御を滞りなく行うことに資する。
【００２２】
本発明に係る回転子の制御方法の第４の態様によれば、第１のセンサが異常状態にあるのかそれとも、ケーブルの断線あるいはコネクタの結線ミスであるかを判断できる。
【００２３】
本発明に係る回転子の制御方法の第５の態様によれば、回転子の適切な制御に資する。
【００２４】
一般にサーミスタは抵抗体が採用され、その構造は回転位置検出器よりも簡単である。そのため、第２のセンサ自体が異常状態に陥ることが少ない。本発明に係る回転子の制御方法の第６の態様によれば、第１のセンサが異常状態にあるのかそれとも、ケーブルの断線あるいはコネクタの結線ミスであるかを判断することに資する。
【００２５】
本発明に係る電動機の制御方法の第１の態様によれば、第１の出力信号の品質が異常となる頻度が予め定められた規定値以上である場合には当該第１の出力信号に基づいて演算される回転位置は電動機を制御する値として不適当である。このような場合には電動機を停止させることにより、不適当な回転位置に基づいた電動機制御が回避される。
【００２６】
本発明に係る電動機制御装置の第１の態様によれば、第１の出力信号の品質が異常であると判断されてもその発生頻度が予め定められた規定値未満であると判断されれば、当該第１の出力信号に補間処理を実行するので、回転子の回転位置に基づく制御を滞りなく行うことができる。また、第１の出力信号の品質が異常となる頻度が予め定められた規定値以上である場合には、当該第１の出力信号に基づいて演算される回転位置は電動機を制御する値として不適当である。このような場合には電動機を停止させることにより、不適当な回転位置に基づいた電動機制御が回避される。
【００２７】
本発明に係る電動機制御装置の第２の態様によれば、第１の態様の実施に資する。
【００２８】
一般にサーミスタは抵抗体が採用され、その構造は回転位置検出器よりも簡単である。そのため、サーミスタ自体が異常状態に陥ることが、回転位置検出器自体が異常状態に陥ることよりも少ない。本発明に係る電動機制御装置の第３の態様によれば、回転位置検出器が異常状態にあるのかそれとも、ケーブルの断線あるいはコネクタの結線ミスであるかを判断することに資する。
【００２９】
本発明に係るプログラムの第１の態様によれば、回転子の回転位置に基づく制御を滞りなく行うことができる。
【００３０】
本発明に係るプログラムの第１の態様によれば、回転子の回転位置に基づく制御を滞りなく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る電動機制御装置の構成を例示するブロック図である。
【図２】回転位置検出器を例示する概念図である。
【図３】レゾルバ信号の波形を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電動機の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図１を初めとする以下の図には、本発明に関係する要素のみを示す。
【００３３】
〈装置構成の概要〉
図１に示すように、電動機制御装置１００は、第１のセンサたる回転位置検出器２と、第２のセンサたるサーミスタ４と、処理部２０と、信号処理部４０と、プログラム記憶部５０とを備えている。回転位置検出器２及びサーミスタ４はいずれも、相互に接続されている共通のコネクタＣ１，Ｃ３を介して第１及び第２のケーブル６，８に接続されている。第１及び第２のケーブル６，８は、相互に接続されている共通のコネクタＣ２，Ｃ４を介して処理部２０及び信号処理部４０に接続されている。なお、本実施形態では第１のケーブル６が回転位置検出器２が検出するレゾルバ信号（課題を解決するための手段における「第１の出力信号」に相当）を搬送し、第２のケーブル８がサーミスタ４が検出するサーミスタ信号（課題を解決するための手段における「第２の出力信号」）を搬送する態様を示しているが、共通のケーブルをタイムシェアリングして当該ケーブルがレゾルバ信号及びサーミスタ信号を搬送するようにしても良い。つまり、第１及び第２のケーブル６，８のいずれか一方が他方を兼ねるようにしても良い。
【００３４】
回転位置検出器２は電動機１０が備える回転子（図示省略）の回転位置に関する情報を検出するものであって、例えば次のようにして回転位置に関する情報を検出する。図２に示すように回転位置検出器２は回転子を貫通するシャフト（図示省略）上に設けられる励磁コイル６１と、その周囲に設けられる第１及び第２の検出コイル６２，６３とを有している。ここで、第１及び第２の検出コイル６２，６３は互いに例えば９０度離れて設けられている。図３に示すように、励磁コイル６１に対して励磁信号（交流電圧）ｓｉｎωｔを入力すると、第１及び第２の検出コイル６２，６３では励磁コイル６１の回転位置（回転角度）θに応じて、ｓｉｎθ又はｃｏｓθに依存した２つの信号（交流電圧）ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθを出力する。つまり、励磁コイル６１を一次側コイルとして、第１及び第２の検出コイル６２，６３を二次側コイルとして把握できる。これらの信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ（以下、「一組のレゾルバ信号」と称する）が回転子の回転位置に関する情報（具体的には回転子の回転位置に応じた励磁コイル６１の回転位置θ）として、コネクタＣ３，Ｃ１及びＣ２，Ｃ４によって接続される第１のケーブル６を介して、信号処理部４０に入力される。なお、図２では、回転位置検出器２による励磁コイル６１の回転位置θの検出原理の理解を助けるために、信号処理部４０を介した処理部２０からの指令に応じて交流電源６４が励磁コイル６１に励磁信号を入力するものとし、信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθを第１の検出コイル６２が検出して信号処理部４０へ送出するものとし、信号ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθを第２の検出コイル６３が検出して信号処理部４０へ送出するものとしている。
【００３５】
信号処理部４０に入力される一組のレゾルバ信号はアナログ信号である。信号処理部４０は入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、回転子の回転位置に関する情報たる位置情報及び当該一組のレゾルバ信号の品質に関する情報たる信号品質情報を処理部２０へと入力する。このような信号処理部４０としては例えばＲ／Ｄコンバータを採用できる。
【００３６】
信号処理部４０は一組のレゾルバ信号の品質が正常か否かを以下のようにして判断する。ここで、信号の品質が正常である、とは次に示す監視事項１−３のすべてにおいて否定的結果が得られることを意味する。また、信号の品質が異常である、とは監視事項１−３のいずれかにおいて肯定的結果が得られることを意味する。
【００３７】
具体的には、次の３点を監視することによって、一組のレゾルバ信号の品質が正常か否かを判断する。まず一つは、それぞれのレゾルバ信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθの振幅レベルが、予め定められた第１の閾値以下か否か（監視事項１）を監視する。もう一つは、それぞれのレゾルバ信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθの振幅レベルが、予め定められた第２の閾値以上か否か（監視事項２）を監視する。もう一つは、一組のレゾルバ信号によって得られる出力角度（回転子の回転位置）φと励磁コイル６１の回転位置θとの差が予め定められた第３の閾値以上（監視事項３）か否かを監視する。
【００３８】
監視事項１を監視することにより、それぞれのレゾルバ信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθが減衰又は喪失しているか否かを判断できる。また、監視事項２を監視することにより、それぞれのレゾルバ信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθの出力レベルが異常か否かを判断できる。また、監視事項３を監視することにより、回転位置φの精度が十分か否かを判断できる。
【００３９】
回転位置φは一組のレゾルバ信号に基づいて、信号処理部４０が次のようにして演算する。すなわち、まず一組のレゾルバ信号からｔａｎθを得、その逆正接をとることで励磁コイル６１の回転位置θを算出できる。ここで、逆正接関数が有する±９０度での不連続点については、トラッキング処理を施して回転位置θを算出する。この励磁コイル６１の回転位置θに基づいて、第１の演算部２４が回転子の回転位置φ（図１参照）を算出する。
【００４０】
つまり、一組のレゾルバ信号は、回転子の回転位置φに関する情報たる位置情報であるといえる。また、上述のとおり一組のレゾルバ信号を解析することによって、それ自身の品質が正常か否かを判断できるため、当該一組のレゾルバ信号は、それ自身の品質に関する情報たる信号品質情報であるともいえる。
【００４１】
サーミスタ４は電動機１０の温度を検出する。具体的には、サーミスタ４は温度に応じて電気抵抗値が比較的大きく変化する抵抗体であって、当該抵抗体を電動機１０の近傍に設けることによって電動機１０の温度を検出する。
【００４２】
処理部２０は、例えばマイコンが採用され、その機能ブロックとして、第１の判断部２２、第１の演算部２４、保存部２６、第２の判断部２８、補間処理部３０、第１の選択部３２、第２の演算部３４、第２の選択部３６及び、零出力部３８を有している（図１参照）。なお、処理部２０は必ずしもマイコンである必要はなく、ＣＰＵやメモリを含むコンピュータ（いずれも図示省略）であっても良い。
【００４３】
信号品質情報を第１の判断部２２が正常と判断した場合には、位置情報に基づいて第１の演算部２４が演算した回転位置φを保存部２６に保存する。具体的には、第１の判断部２２の判断結果を受けて第１の選択部３２が正常を選択し、保存部２６が回転位置φを記憶する。
【００４４】
第１の判断部２２が、信号品質情報を正常ではないと判断した（すなわち、監視事項１，２，３のうち少なくとも一つが肯定的結果となり、品質が異常であると判断した）場合には、第２の判断部２８が当該異常の頻度を検出しつつ、当該頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する。
【００４５】
信号品質情報が異常となる頻度が予め定められた規定値未満の場合には、補間処理部３０が、当該異常の直前の位置情報に基づいて演算されて保存部２６に保存されている回転位置φに基づいて演算して補間することで、当該品質が異常であると判断された場合の回転位置φを得る。具体的には、第１の判断部２２の判断結果を受けて第１の選択部３２が異常を選択し、既に演算されて保存部２６に記憶されている回転位置φに基づいて、当該品質が異常であると判断された場合の回転位置φを演算して補間する。このように、第１の演算部２４によって回転位置φが演算されたか又は補間処理部３０によって回転位置φが得られた場合には、回転位置検出器２の信号状態が正常（図４にいう「信号正常」）であると判断する。つまり、第１の選択部３２の選択結果によって回転子の位置に関する情報を得ることができる。これにより、電動機１０を制御することに資する。
【００４６】
このように、信号品質情報が異常であると判断されてもその発生頻度が予め定められた規定値未満であると判断されれば、回転位置φに補間処理を実行するので、回転子の回転位置φに基づく制御を滞りなく行うことができる。
【００４７】
第１の判断部２２が信号品質情報を正常と判断した場合には、第１の判断部２２は第２の判断部２８に対して、信号品質情報は異常ではないという旨を送出する。また、信号品質情報を異常と判断した場合には、第１の判断部２２は第２の判断部２８に対して、信号品質情報が異常であるという旨を送出する。
【００４８】
第２の判断部２８は、回転位置検出器２以外の信号状態が異常か否かを判断する。具体的には例えば、サーミスタ４が検出するサーミスタ信号を受信して、当該サーミスタ信号の信号状態の異常の有無を判断する。より具体的には、電動機１０の温度として想定される範囲に対応するサーミスタ信号の範囲から逸脱するサーミスタ信号を検出しているか否かを判断し、検出しているサーミスタ信号が当該範囲から逸脱していれば、回転位置検出器２以外の信号状態が異常であると判断し、そうでなければ、回転位置検出器２の信号状態が異常（図４にいう「信号異常」）であって回転位置検出器２以外の信号状態は正常であると判断する。
【００４９】
第２の判断部２８はまた、回転位置検出器２以外の信号状態が異常である場合に、信号品質情報の異常に対して、当該異常が、監視事項２で肯定的結果が得られたことによる異常か否かを判断する。当該異常が監視事項２で肯定的結果が得られたことによる異常であると判断された場合には、回転位置検出器２の状態として、コネクタＣ１，Ｃ２が未接続であるか又は、第１及び第２のケーブル６，８が断線している（図４にいう「コネクタ未接続異常」）と判断できる。一方、当該異常が監視事項２で肯定的結果が得られたことによる異常ではない、すなわち、監視事項１，３の少なくともいずれかで肯定的結果が得られたことによる異常であると判断された場合には、回転位置検出器２の信号状態が異常（同「信号異常」）であると判断する。
【００５０】
このように、信号品質情報とともにサーミスタ４が検出するサーミスタ信号も監視することによって、回転位置検出器２の信号状態が異常なのかそれとも、第１及び第２のケーブル６，８の断線あるいはコネクタＣ１，Ｃ２の結線ミスであるかを判断できる。特に、サーミスタ４はその構造が回転位置検出器２の構造よりも簡単であるから、サーミスタ４自体が異常状態に何らかの異常状態に陥ることが少ない。よって、回転位置検出器２の信号状態が異常なのかそれとも、第１及び第２のケーブル６，８の断線あるいはコネクタＣ１，Ｃ２の結線ミスであるかを判断することに資する。
【００５１】
第２の判断部２８は、信号品質情報は異常ではないという旨を第１の判断部２２から受信した場合、あるいは信号品質情報が異常である旨を受信しても、その発生頻度が予め定められた規定値未満であると判断された場合には回転位置検出器２が正常である旨を、第２の選択部３６に送出する。また、第２の判断部２８は、信号品質情報が異常である旨を受信したとしてもその発生頻度が予め定められた規定値以上であると判断された場合には回転位置検出器２が異常である旨を第２の選択部３６に送出する。つまり、第１及び第２の判断部２２，２８での判断によって回転位置検出器２の状態に関する情報を得ることができる。これにより、電動機１０を制御することに資する。
【００５２】
第２の演算部３４は、第１の選択部３２に選択された回転位置φに基づいて回転子の速度を演算する。このように速度を演算すれば、電動機１０の適切な制御に資する。
【００５３】
第２の演算部３４が算出した速度演算値は第２の選択部３６に送出される。第２の選択部３６にはまた、零出力部３８が出力する零信号も送出される。
【００５４】
回転位置検出器２の信号状態が異常ではない（すなわち、信号品質情報が正常であるか又は異常であったとしても、その発生頻度が予め定められた規定値未満である）場合には、第２の選択部３６は第２の演算部３４が演算した回転子の速度を採用してこれを送出する。一方、信号品質情報が異常となる頻度が当該規定値以上である場合、すなわち、第２の判断部２８が回転位置検出器２の信号状態を異常であると判断した場合には、第２の選択部３６は零出力部３８の出力する零信号を採用して回転子の速度演算値を零に固定する。つまり、第２の選択部３６の選択結果によって回転子の速度に関する情報を得ることができる。これにより、電動機１０を制御することに資する。
【００５５】
このように、信号品質情報が異常となる頻度が予め定められた規定値以上である場合には、位置情報に基づいて演算される回転位置φ及び回転位置φから算出される速度演算値は電動機１０を制御する値として不適当である。このような場合には電動機１０を停止させることにより、不適当な回転位置φに基づいた電動機制御が回避される。
【００５６】
〈装置の動作〉
電動機制御装置１００は、上述のような構成を備えることにより、図４に示すようなフローチャートに沿った動作を行う。なお、本フローチャートでは、電動機制御装置１００が電動機１０を制御するための動作、具体的には、回転位置検出器２の状態、回転子の回転位置φに関する情報及び回転子の速度に関する情報を取得するための動作のみを示し、その他の処理動作については図示及び説明を省略している。また、特に記載のない場合は、電動機制御装置１００における一連の処理動作は、プログラム記憶部５０に記憶されているプログラムに従って処理部２０の制御下で自動的に行われる。
【００５７】
まず、第１のケーブル６を介した回転位置検出器２からの回転子の回転位置φに関する位置情報を第１の演算部２４が取得し、信号品質情報を第１の判断部２２が取得する（ステップＳ１０１）。そして、第１の判断部２２が、信号品質情報が正常か否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００５８】
ステップＳ１０２において肯定的結果が得られた場合には、位置情報に基づいて第１の演算部２４が回転子の回転位置φを演算する（ステップＳ１０３）。一方、ステップＳ１０２において否定的結果が得られた場合には、第２の判断部２８が、品質が異常となる頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００５９】
ステップＳ１０４において否定的結果が得られた場合には、補間処理部３０が、既に演算されて保存部２６に記憶されている回転位置φに基づいて、当該頻度が当該規定値未満である場合の回転位置φを補間する（ステップＳ１０５）。
【００６０】
ステップＳ１０３で第１の演算部２４によって演算された回転位置φ及び、ステップＳ１０５で補間処理部３０によって補間された回転位置φはいずれも、回転子の位置データとして保存部２６に保存される（ステップＳ１０６）。保存された位置データは、以降の補間処理部３０での補間演算に供される。つまり、ステップＳ１０５は当該ステップＳ１０５よりも前に実行されたステップＳ１０６で保存された回転位置φにも基づいて、回転位置φを補間して求める。このように、回転位置φを保存しているので、回転位置φを補間することに資する。また、補間して求められた回転位置φにも基づいて回転位置φを補間演算するので、回転子の回転位置φに基づく制御を滞りなく行うことができる。
【００６１】
ステップＳ１０４において肯定的結果が得られた場合には、第２の判断部２８が、回転位置検出器２以外の信号状態が異常か否かを判断する（ステップＳ１０７）。また、第２の判断部２８が、ステップＳ１０７において肯定的結果が得られた場合に、信号品質情報の異常に対して、当該異常が監視事項２で肯定的結果が得られたことによる異常か否かを判断する（ステップＳ１０８）。
【００６２】
ステップＳ１０８で肯定的結果が得られた場合には、回転位置検出器２の状態がコネクタ未接続異常であると判断する（ステップＳ１１１）。一方、ステップＳ１０８で否定的結果が得られた場合か又は、ステップＳ１０７で否定的結果が得られた場合には、回転位置検出器２の状態が信号異常であると判断する（ステップＳ１１０）。また、第１の演算部２４によって回転位置φが演算されたか又は補間処理部３０によって回転位置φが補間された場合には、回転位置検出器２の状態が信号正常であると判断する（ステップＳ１０９）。
【００６３】
ステップＳ１０９において、回転位置検出器２の状態が信号正常であると判断された場合には、そのときの回転位置φに基づいて第２の演算部３４が回転子の速度指令値を演算して第２の選択部３６が当該速度演算値を選択する（ステップＳ１１２）。また、ステップＳ１１１において回転位置検出器２の状態がコネクタ未接続異常であると判断されたか又は、ステップＳ１１０において回転位置検出器２の状態が信号異常であると判断された場合には、零出力部３８が零信号を出力して第２の選択部３６が速度演算値を零に固定する（ステップＳ１１３）。
【００６４】
〈変形例〉
以上、本発明の好適な態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては保存部２６に保存されている直前の位置データにのみ基づいて補間するようにしているが、回転子の速度に基づいて位置データを予測し、これと直前の位置データとに基づいて補間するようにしても良い。このようにすれば、補間された回転位置φの精度を高めることに資する。
【符号の説明】
【００６５】
Ｃ１，Ｃ２ コネクタ
Ｓ１０１−Ｓ１１０ 工程
２ 回転位置検出器（第１のセンサ）
４ サーミスタ（第２のセンサ）
６ 第１のケーブル
８ 第２のケーブル
１０ 電動機
２０ 処理部
２２ 第１の判断部
２４ 第１の演算部
２６ 保存部
２８ 第２の判断部
３０ 補間処理部
３２ 第１の選択部
３４ 第２の演算部
３６ 第２の選択部
３８ 零出力部
１００ 電動機制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のセンサ（２）及び第２のセンサ（４）が設けられた電動機（１０）を制御する方法であって、
前記第１のセンサは前記回転子の回転位置を検出する回転位置検出器であり、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサはいずれも共通のコネクタ（Ｃ１，Ｃ２）を介してそれぞれ第１のケーブル（６）及び第２のケーブル（８）で接続される処理部（２０）において、
前記第１のケーブルを介した前記第１のセンサからの第１の出力信号から回転位置に関する情報及び品質に関する情報を取得する第１の工程（Ｓ１０１）と、
前記品質に関する情報が正常であるか否かを判断する第２の工程（Ｓ１０２）と、
前記第２の工程で肯定的結果が得られた場合に前記回転位置に関する情報に基づいて前記回転位置を演算する第３の工程（Ｓ１０３）と、
前記第２の工程で否定的結果が得られた場合に、前記品質に関する情報が異常となる頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する第４の工程（Ｓ１０４）と、
前記第４の工程で否定的結果が得られた場合に、既に前記第３の工程で演算された前記回転位置に基づいて演算して補間することで、前記回転位置を得る第５の工程（Ｓ１０５）と
が実行される、回転子の位置検出方法。
【請求項２】
前記第５の工程（Ｓ１０５）は、
当該第５の工程よりも前に実行された前記第５の工程で求められた前記回転位置にも基づいて、前記回転位置を補間して求める、
請求項１記載の回転子の位置検出方法。
【請求項３】
前記第３の工程（Ｓ１０３）で演算された前記回転位置及び前記第５の工程（Ｓ１０５）で補間された前記回転位置を保存する第６の工程（Ｓ１０６）を有する、
請求項２記載の回転子の位置検出方法。
【請求項４】
前記第４の工程（Ｓ１０４）で肯定的結果が得られた場合に、前記第２のケーブルを介した前記第２のセンサからの第２の出力信号の信号状態が異常か否かを判断する第７の工程（Ｓ１０７）と、
前記第７の工程で肯定的結果が得られた場合に、前記第１のケーブル（６）が断線状態か否かを判断する第８の工程（Ｓ１０８）と、
前記第７の工程で否定的結果が得られた場合又は前記第８の工程で否定的結果が得られた場合には前記第１のセンサが異常状態にあると判断する、
請求項１から請求項３のいずれか記載の回転子の位置検出方法。
【請求項５】
前記第３の工程（Ｓ１０３）で演算された前記回転位置か又は、前記第５の工程（Ｓ１０５）で補間された前記回転位置に基づいて、前記電動機（１０）の速度を演算する第９の工程（Ｓ１１２）を更に有する、
請求項１から請求項４のいずれか記載の回転子の位置検出方法。
【請求項６】
前記第２のセンサ（４）は前記電動機（１０）の温度を検出するサーミスタである、
請求項１から請求項５のいずれか記載の回転子の位置検出方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の回転子の制御方法の全工程と、
前記第４の工程（Ｓ１０４）で肯定的結果が得られた場合に、前記電動機（１０）の速度演算値を零に固定する第１０の工程（Ｓ１１３）を有する、
電動機の制御方法。
【請求項８】
電動機（１０）に設けられる第１のセンサ（２）及び第２のセンサ（４）と、
処理部（２０）と、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの双方と前記処理部とを共通のコネクタ（Ｃ１，Ｃ２）を介して接続する第１のケーブル（６）及び第２のケーブル（８）と、
前記処理部と前記第１及び第２のケーブルとの間に設けられ、前記第１のケーブルを介した前記第１のセンサからの第１の出力信号に基づいて、前記第１の出力信号の品質に関する情報たる信号品質情報及び前記回転位置に関する情報たる位置情報を得る信号処理部（４０）と
を備え、
前記第１のセンサは前記電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出部であり、
前記処理部は、
前記信号品質情報に基づいて前記品質が正常か否かを判断する第１の判断部（２２）と、
前記位置情報に基づいて前記回転位置を演算する第１の演算部（２４）と、
前記第１の演算部で演算された前記回転位置を保存する保存部（２６）と、
前記品質が異常であると判断された場合に前記異常となる頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する第２の判断部（２８）と、
前記品質が異常であると判断された場合に、その直前の前記位置情報に基づいて演算されて前記保存部に保存されている前記回転位置に基づいて演算して補間することで、前記品質が異常であると判断された場合の前記回転位置を得る補間処理部（３０）と、
前記第１の判断部で肯定的結果が得られた場合には前記第１の演算部で演算された前記回転位置を選択し、前記第１の判断部で否定的結果が得られた場合には前記補間処理部で演算された前記回転位置を選択する第１の選択部（３２）と、
前記第１の選択部で選択された前記回転位置に基づいて前記回転子の回転速度を演算して速度演算値を算出する第２の演算部（３４）と、
前記第２の判断部で肯定的結果が得られた場合には前記第２の演算部が算出した前記速度演算値を選択し、前記第２の判断部で否定的結果が得られた場合には前記速度演算値として零を選択する第２の選択部（３６）と
を有する、電動機制御装置（１００）。
【請求項９】
前記信号処理部（４０）はＲ／Ｄコンバータである、
請求項８記載の電動機制御装置（１００）。
【請求項１０】
前記第２のセンサ（４）は前記電動機（１０）の温度を検出するサーミスタである、
請求項８又は請求項９記載の電動機制御装置（１００）。
【請求項１１】
請求項１から請求項６のいずれか記載の回転子の位置検出方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１２】
請求項７記載の電動機の制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１】
第１のセンサ（２）及び第２のセンサ（４）が設けられた電動機（１０）を制御する方法であって、
前記第１のセンサは前記回転子の回転位置を検出する回転位置検出器であり、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサはいずれも共通のコネクタ（Ｃ１，Ｃ２）を介してそれぞれ第１のケーブル（６）及び第２のケーブル（８）で接続される処理部（２０）において、
前記第１のケーブルを介した前記第１のセンサからの第１の出力信号から回転位置に関する情報及び品質に関する情報を取得する第１の工程（Ｓ１０１）と、
前記品質に関する情報が正常であるか否かを判断する第２の工程（Ｓ１０２）と、
前記第２の工程で肯定的結果が得られた場合に前記回転位置に関する情報に基づいて前記回転位置を演算する第３の工程（Ｓ１０３）と、
前記第２の工程で否定的結果が得られた場合に、前記品質に関する情報が異常となる頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する第４の工程（Ｓ１０４）と、
前記第４の工程で否定的結果が得られた場合に、既に前記第３の工程で演算された前記回転位置に基づいて演算して補間することで、前記回転位置を得る第５の工程（Ｓ１０５）と
が実行される、回転子の位置検出方法。
【請求項２】
前記第５の工程（Ｓ１０５）は、
当該第５の工程よりも前に実行された前記第５の工程で求められた前記回転位置にも基づいて、前記回転位置を補間して求める、
請求項１記載の回転子の位置検出方法。
【請求項３】
前記第３の工程（Ｓ１０３）で演算された前記回転位置及び前記第５の工程（Ｓ１０５）で補間された前記回転位置を保存する第６の工程（Ｓ１０６）を有する、
請求項２記載の回転子の位置検出方法。
【請求項４】
前記第４の工程（Ｓ１０４）で肯定的結果が得られた場合に、前記第２のケーブルを介した前記第２のセンサからの第２の出力信号の信号状態が異常か否かを判断する第７の工程（Ｓ１０７）と、
前記第７の工程で肯定的結果が得られた場合に、前記第１のケーブル（６）が断線状態か否かを判断する第８の工程（Ｓ１０８）と、
前記第７の工程で否定的結果が得られた場合又は前記第８の工程で否定的結果が得られた場合には前記第１のセンサが異常状態にあると判断する、
請求項１から請求項３のいずれか記載の回転子の位置検出方法。
【請求項５】
前記第３の工程（Ｓ１０３）で演算された前記回転位置か又は、前記第５の工程（Ｓ１０５）で補間された前記回転位置に基づいて、前記電動機（１０）の速度を演算する第９の工程（Ｓ１１２）を更に有する、
請求項１から請求項４のいずれか記載の回転子の位置検出方法。
【請求項６】
前記第２のセンサ（４）は前記電動機（１０）の温度を検出するサーミスタである、
請求項１から請求項５のいずれか記載の回転子の位置検出方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の回転子の制御方法の全工程と、
前記第４の工程（Ｓ１０４）で肯定的結果が得られた場合に、前記電動機（１０）の速度演算値を零に固定する第１０の工程（Ｓ１１３）を有する、
電動機の制御方法。
【請求項８】
電動機（１０）に設けられる第１のセンサ（２）及び第２のセンサ（４）と、
処理部（２０）と、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの双方と前記処理部とを共通のコネクタ（Ｃ１，Ｃ２）を介して接続する第１のケーブル（６）及び第２のケーブル（８）と、
前記処理部と前記第１及び第２のケーブルとの間に設けられ、前記第１のケーブルを介した前記第１のセンサからの第１の出力信号に基づいて、前記第１の出力信号の品質に関する情報たる信号品質情報及び前記回転位置に関する情報たる位置情報を得る信号処理部（４０）と
を備え、
前記第１のセンサは前記電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出部であり、
前記処理部は、
前記信号品質情報に基づいて前記品質が正常か否かを判断する第１の判断部（２２）と、
前記位置情報に基づいて前記回転位置を演算する第１の演算部（２４）と、
前記第１の演算部で演算された前記回転位置を保存する保存部（２６）と、
前記品質が異常であると判断された場合に前記異常となる頻度が予め定められた規定値以上か否かを判断する第２の判断部（２８）と、
前記品質が異常であると判断された場合に、その直前の前記位置情報に基づいて演算されて前記保存部に保存されている前記回転位置に基づいて演算して補間することで、前記品質が異常であると判断された場合の前記回転位置を得る補間処理部（３０）と、
前記第１の判断部で肯定的結果が得られた場合には前記第１の演算部で演算された前記回転位置を選択し、前記第１の判断部で否定的結果が得られた場合には前記補間処理部で演算された前記回転位置を選択する第１の選択部（３２）と、
前記第１の選択部で選択された前記回転位置に基づいて前記回転子の回転速度を演算して速度演算値を算出する第２の演算部（３４）と、
前記第２の判断部で肯定的結果が得られた場合には前記第２の演算部が算出した前記速度演算値を選択し、前記第２の判断部で否定的結果が得られた場合には前記速度演算値として零を選択する第２の選択部（３６）と
を有する、電動機制御装置（１００）。
【請求項９】
前記信号処理部（４０）はＲ／Ｄコンバータである、
請求項８記載の電動機制御装置（１００）。
【請求項１０】
前記第２のセンサ（４）は前記電動機（１０）の温度を検出するサーミスタである、
請求項８又は請求項９記載の電動機制御装置（１００）。
【請求項１１】
請求項１から請求項６のいずれか記載の回転子の位置検出方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１２】
請求項７記載の電動機の制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−９５４９０（Ｐ２０１２−９５４９０Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４２２２９（Ｐ２０１０−２４２２２９）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
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