用于转动角度检测装置的故障检测单元的制作方法

专利名称：用于转动角度检测装置的故障检测单元的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种用于检测转子相对于定子的转动角度的转动 角度检测装置并且检测该装置中所出现故障的故障检测单元。
技术背景公知的是，转动角度检测装置用来通过使用分解器检测转子相对 于定子的转动角度。在此装置中，具有预定周期波形的激励信号供应 到分解器，正弦波相位信号和余弦波相位信号从分解器输出以响应激 励信号，并且每个相位信号调幅成正弦形状，以便分别从相位信号中提取正弦波相位幅值信号As ( e )以及余弦波相位幅值信号Ac ( e )。 每个幅值信号具有随着转动角度变化的幅值，并且转子相对于定子的 转动角度6从幅值信号中计算。另外，用于检测用于转动角度检测装置的分解器的故障的单元是公知的。例如，公开的日本专利首次公开文本NO. H09-72758披露一种 分解器故障检测单元。在此单元中，对于每个幅值信号计算幅值的平方。在检测到幅值平方的总和as ( e ) 2 + ac ( e ) 2或者该总和的平 方根不在预定范围内时，可以判断在分解器中出现故障。但是，在此单元内，即使实际上在分解器中出现了故障，也存在 该总和或平方根在该范围内的情况。因此，在这种情况下，会错误地 判断在分解器中没有出现故障。相比之下，即使实际上在分解器中没 有出现故障，还存在虽然该单元可以检测转动角度e，但该单元不能 正确地临时检测幅值信号。因此，在这种情况下，错误地判断在分解 器中出现了故障。为了解决这种问题，公开的日本专利首次公开文本N0.2006-177750披露另一种用于转动角度检测装置的分解器故障检测单元。在 此公开物中，该单元从幅值信号As ( 6 )和Ac ( 6 )计算转动角度6 以及幅值平方的总和As ( 6 ) 2 + Ac ( 6 ) 2的平方根。在该单元检测 到平方根不在预定范围内时，该单元判断分解器在假设故障状态。即， 该单元假设地判断在分解器中出现了故障。在继续检测该平方根不在 该范围内长达预定时间周期时，该单元判断分解器处于最终确定的故 障状态。即，该单元最终判断在分解器中出现了故障。相比之下，在 该单元检测到已经判断处于假设故障状态之后重复计算的转动角度0在整个范围上从0变化到2tt弧度，取消假设判断，并且该单元判断分解器返回到正常状态。即，该单元判断在分解器中没有出现故障。因此，由于假设故障状态被认为是从正常状态到最终确定的故障状态的过渡状态，不太可能错误判断分解器的故障。假定从假设故障状态返回到正常状态的条件类型设置成与判断分解器处于假设故障状态的条件类型相同，公开文本NO. 2006-177750中披露的单元具有与公开文本NO.H09-72758披露的单元相同的问题。即，假定位于预定范围内的平方根设置成返回条件，在该单元内 交替进行判断为处于正常状态以及判断为处于假设故障状态。但是，在公开文本NO. 2006-177750披露的单元中，在假设故障状态下从0-2 7t的整个范围内变化的转动角度e设置成返回条件。因此，返回调节 类型不同于判断分解器处于假设故障状态的条件类型。因此，可以防 止在正常状态和假设故障状态之间重复交替的判断。但是，在公开文件NO. 2006-177750披露的单元中，即使在分解 器中实际上已经出现故障，也存在该单元错误地判断已经被判断为处 于假设故障状态的分解器返回正常状态的情况。在该单元将实际上设 置在故障状态下的分解器错误地判断为处于正常状态时，使用转动角 度检测装置的检测结果的例如马达控制器的控制器将错误地操作。发明内容考虑到传统分解器故障检测装置的缺陷，本发明的目的在于提供 一种故障检测单元，通过适当判断检测装置从假设故障状态返回到正 常状态，该检测单元正确检测在转动角度检测装置中出现故障。按照本发明的一个方面，此目的通过提供一种用于在检测装置中 检测出现的故障的故障检测单元，该检测装置从其幅值调制成正弦波 的形状以便在转子转动的周期中变化的正弦波相位信号和余弦波相位 信号来检测转子相对于定子的转动角度。故障检测单元具有第一到第 五区段。第一区段产生由从检测装置接收的正弦波相位信号和/或余弦 波相位信号确定的故障判断数值。第二区段根据不在正常范围内的故 障判断数值判断在检测装置中已经出现故障。第三区段判断检测装置 处于假设故障状态，以响应第二区段的连续判断长达第一预定时间周
期。第四区段检查转动角度是否在其整个范围上变化，并且判断由第 三区段判断为处于假设故障状态的检测装置返回到正常状态，以便在 转动角度在整个范围内的变化过程中，响应在整个范围变化的转动角 度以及总是位于正常范围内的故障判断数值。第五区段判断检测装置 处于确定的故障状态，以响应第二区段的连续判断长达长于第一预定 时间周期的笫二预定时间周期，并且确定在检测装置中出现故障。采用故障检测单元的这种构造，第四区段产生判断检测装置返回 正常状态的两种条件。第一种条件是转动角度在整个范围上变化，并 且第二种条件是故障判断数值位于正常范围内。在这些条件同时满足时，第四区段判断检测装置返回到正常状态。因此，在检测装置中实际上出现故障时，有可能故障检测装置错 误地判断检测装置返回到正常状态。因此，故障检测单元可适当判断 检测装置的实际状态。另外，第三区段内的判断条件是根据不在正常范围内的故障判断 数值判断出现故障通过第二区段持续长达第一预定时间周期。因此， 第四区段内的判断条件包括在整个范围上变化的转动角度，这不同于 第三区段内的判断条件。因此，第三区段的判断和第四区段的判断有 可能交替进行。此外，在第四区段内同时满足两个条件时，由第三区段判断为处于假设故障状态的检测装置被判断为返回到正常状态。因此，有可能 故障检测单元不需要检测检测装置的故障。


图l是按照本发明的实施例的马达控制器的方框图；图2是图l所示的电角度计算回路和故障检测单元的方框图，并且示意表示分解器的结构；图3表示输入图2所示的分解器和/或从中输出的信号的波形； 图4是表示与分解器输出的每个信号的一个周期相对应地等间距放置在正弦波形上的采样点的视图；图5是按照此实施例的图2所示状态确定单元的方框图； 图6是用于表示确定图1所示检测装置状态的过程的流程图； 图7是在直角坐标系统中表示图3所示的幅值信号限定的坐标位置的正常区域的视图；以及
图8是表示正常状态返回判断过程的流程图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例及其变型。图1是按照此实施例的马达控制器的方框图。车辆的电操作动力 转向单元例如通过在马达控制器Mc的控制下的马达驱动。如随后详细 描述那样，控制器Mc具有转动角度检测装置和故障检测单元以便检测 装置中出现的故障。控制器Mc从车辆的例如电池(未示出)的电源接 收电能。如图1所示，控制器Mc调节三相交流电以响应扭矩指令T *和磁 化电流id"并且无刷马达7从控制器Mc接收交流电。马达7具有筒形定子和布置成通过定子围绕的柱形转子。转子具有沿着定子的周向 对准的多个磁极。转子在其中心轴线上转动以响应定子内接收的交流电，转子的转动力传递到转向单元，并且转向单元被驱动。与马达7连接的分解器20检测转子的转动，并且分别产生正弦波 相位信号Ss ( 6 )和余弦波相位信号Sc ( 6 )，这些信号具有与马达7 的电角度6(即转子相对于定子的转动角度6)相对应的相位。电角 度计算回路30从信号Ss ( 6 )和Sc ( 6 )计算电角度6 。按照此实 施例的转动角度检测装置12包括分解器12和计算回路30。在控制器Mc中，扭矩电流转换器1从车辆的扭矩传感器(未示出) 接收扭矩指令信号T"并且将扭矩指令信号转换成目标q轴电流 Riq*。此电流Riq"至过比较器IO和比例积分(PI )控制器2，并且作 为q轴电压的指令数值丫。*输出。控制器Mc还接收作为另一指令数值的磁化电流id*。此电流id* 经过比较器9和比例积分(PI )控制器3并作为d轴电压的指令数值 V(^输出。d轴和q轴在转动直角坐标系统中限定。d轴设置为在转子 中从S磁极指向的N磁极。q轴设置为在垂直于转子的转动轴线的平面 上垂直于d轴。坐标系统的原点放置在转子的转动轴线上。三相转换器4根据从回路30接收的电角度6将q轴电压Vq*和d 轴电压V(H转换成U相电压Vu、 V相电压Vv以及W相电压Vw。脉冲宽 度调制器(PWM) 5调制U相、V相和W相电压Vu、 Vv、 Vw的脉沖宽度 以4更产生U相、V相和W相脉冲电流。驱动回路6从U相、V相和W相 脉冲电流产生U相、V相和W相电流，并且这些产生的电流经由U相、
V相和W相导线供应到马达7。因此，马达7被驱动以便在控制器Mc 的控制下响应接收的电流。U相辅助电流iu和V相辅助电流iv从U相和V相导线传递到两 相转换器8。另外，W相辅助电流iw从辅助电流iu和iv产生，并且 传递到转换器8。转换器8根据从回路30接收的电角度6将辅助电流 iu、 iv、 iw转换成d轴辅助电流idf和q轴辅助电流iqf 。辅助电流idf反馈到比较器9和IO，并且与电流i(H和Riq傘比较。 在电流idf和1(1*之间具有差别Ald= I idf-id* |时，控制器3根据 差别Ald调节d轴电压Vd*，以便将差别AId接近零。在电流iqf和 耵9*之间具有差别^19= I iqf-Riq* |时，控制器2根据差别Alq调 节q轴电压Vq"以便将差别Alq接近零。电压V(^和Vq,的这种反馈 和调节重复进行，直到差别Ald和Aiq收敛于零为止。控制器Mc还具有用于根据电角度6、信号Ss ( 6 )和Sc ( 6 ) 以及从计算回路30接收的其它信号来检测转动角度检测装置12故 障、紧急情况或失效的故障检测单元50。图2是回路30和检测单元50的方框图，并且示意表示分解器20 的结构，并且图3表示输入分解器20/从中输出的每个信号的波形。如图2所示，分解器20具有与马达7的转子固定连接的柱形转子 21以及与马达7的定子固定连接的筒形定子22。定子22布置成围绕 转子21，并且转子21和定子22具有公共转动轴线。转子21相对于定 子22的转动角度于马达7的转动角度一致。转子21的截面形成椭圆 形状。分解器20具有沿着定子22的周向以等间距布置的多个线圏。 分解器20的每个线圈用作激励线圈、正弦波相位线圏或余弦波相位线 圈。激励线圈22a、正弦波相位线圉22b和余弦波相位线圈22c分别 表示在图2中。电流流过每个线圈22b和22c以响应施加到线圏22a 上的电流。回路30具有激励信号产生区段40以便产生激励信号Sr。此区段 40具有参考时钟发生器41、定时信号发生器42、正弦波信号发生器 43以及数字-模拟(D/A)转换器44。发生器41产生作为测量参考的 时钟信号。发生器42产生多种定时控制信号，以响应时钟信号从而为 多种计算设置定时。发生器43具有正弦波表格。在此表格中，指示正 弦波幅值的采样数据的片断被存储，使得正弦波的相位角逐渐增加。
正弦波的相位角的范围是从0-2 7t弧度，并且正弦波的相位角数值与多个地址相关。发生器43通过从表格逐一读取采样数据而与发生器42 的一个定时控制信号同步地产生数字正弦波信号。转换器44将发生器 43的波信号转换成模拟激励信号Sr (Sr ( t ) = Ar x sinw。t )。如图3 所示，激励信号Sr随着时间在足够短于转子21的转动的周期T2的预 定周期T1 ( =2tt/co。)内以正弦波形状周期性变化。激励线圏22a接收激励信号Sr，使得每个相位线圈22b和22c产 生电流。更特别是，在转子21转动以响应马达7转动从而改变转子21 相对于定子22的转动角度e时，模拟正弦波相位信号Ss和模拟余弦 波相位信号Sc从相位线圏22b和22c输出，以分别响应激励信号Sr。 如图3所示，每个相位信号与激励信号同步地周期性变化。由于转子 21的截面形成椭圆形状，每个相位信号Ss和Sc的幅值调制成正弦波 形，并且以2tt弧度的周期(即转子21的转动周期T2 )随着转动角度 6变化。另外，在转动角度e从丌到2tt弧度的区域内，相位信号Ss 的相位与激励信号Sr的相位相反，而在转动角度6从0到tt弧度的其 它区域内，相位信号Ss具有与激励信号Sr相同的相位。相比之下， 在转动角度6从丌/2到3丌/2弧度的区域内，相位信号Sc的相位与激 励信号Sr的相位相反，而在转动角度6从3/2 7t到tt/2弧度的其它区 域内，相位信号Ss具有与激励信号Sr相同的相位。因此，指示正弦度的兀/2弧度。回路30还具有模拟-数字(A/D )转换器31以及A/D转换器32、 正弦波幅值计算器33以及余弦波幅值计算器34。 A/D转换器31和32 从线圏22b和22c分别在预定采样速度下与发生器42的定时控制信号 同步地采样模拟相位信号Ss和Sc 。此采样速度设置在相对高的速度 下，使得激励信号Sr的正弦波可以复制。换言之，采样速度设置成使 得与激励信号Sr的一个周期Tl ( =2tt/co。)相对应的每个相位信号 的幅值调制正弦波可以复制。接着，A/D转换器31和32将采样的模拟 信号分别转换成数字正弦波相位信号Ss和数字余弦波相位信号Sc。幅值计算器33与发生器42的一个定时控制信号同步地从转换器 31接收相位信号Ss的采样数值(即幅值)，并且通过由具有与激励信 号Sr ( = Ar x sinco。t )相同的频率和相位的正弦波函数来大致表示与
激励信号Sr的一个周期Tl ( = 2丌/to。)相对应的相位信号Ss的每组 采样数值，确定大致曲线函数Ps (t)。接着，计算器33计算函数Ps (t)的幅值数值As ( 6 )以及位移数值Aso。该函数Ps (t)按照笫 一等式(1)来表示<formula>formula see original document page 10</formula> -- ( 1 )幅值As ( 6 )随着转动角度6而变化，并且称为正弦波相位幅值 信号。位移数值Aso等同于相位信号Ss的偏压电压数值。为了确定函 数Ps (t)，可以使用至少平方近似值。以相同方式，幅值计算器34与发生器42的一个定时控制信号同 步地从转换器32接收余弦波相位信号Sc的采样数值(即幅值)，并且 通过由具有与激励信号Sr ( = Ar x sinco。t )相同的频率和相位的另一 正弦波函数来大致表示与激励信号Sr的一个周期相对应的相位信号 Sc的每组采样数值，确定大致曲线函数Pc (t)。接着，计算器34计 算函数Pc ( t )的幅值数值Ac ( 6 )以及位移数值Aco。该函数Pc ( t ) 按照第二等式(2)来表示<formula>formula see original document page 10</formula>— (2)幅值Ac ( 6 )随着转动角度6而变化，并且称为余弦波相位幅值 信号。位移数值Aco等同于相位信号Sc的偏压电压数值。如图3所示，幅值信号As ( 6 )和Ac ( 6 )的相位相差tt/2弧 度的一个电角度，并且每个幅值信号As ( 6 )和Ac ( 6 )在转动角度 6的2丌弧度的周期内具有正弦波形组。另外，在幅值信号As ( 6 ) 和Ac ( 6 )在回路30内从由正常条件下操作的分解器输出的相位信 号Ss和Sc以高精度确定时，幅值信号As ( 6 )的幅值变得与幅值信 号Ac ( 6 )的幅值相同。因此，各自具有幅值A的幅值信号As ( 6 ) 和Ac ( 6 )可以按照等式(3 )和(4 )来表示<formula>formula see original document page 10</formula> ( 3 )<formula>formula see original document page 10</formula> ( 4 )幅值A根据分解器20的线圏22b和22c内产生的电流数值来确 定，并且该电流数值取决于分解器20和从代表分解器20的外围回路 的发生区段40施加在线圈22a上的电压。如图2所示，回路30还具有转动角度计算器35和输出单元36。 该角度计算器35按照第五等式(5 )从计算器33和34的幅值信号As(6 )和Ac ( 6 )计算转子21相对于定子22的转动角度6。 6 = tarT' ( As ( 6 ) / Ac ( 6 )) — ( 5 )输出单元36将转动角度6输出到转换器4和8。故障检测单元50具有正弦波相位信号电平计算器51、余弦波信 号电平计算器52以及状态决定单元53。计算器51与发生器42的一个 定时控制信号同步地从转换器31接收正弦波相位信号Ss的当前周期 Tl ( =2tt/(o。)的采样数值，并且从沿着时间轴以等间距布置的预定 数量的采样数值计算相位信号Ss的平均电平。图4是表示与每个相位 信号Ss和Sc的一个周期相对应地等间距布置在正弦波形上的采样点 的视图。如图4所示，在以Ti/2co。的等间距布置在点Pl、 P2、 P3和 P4处的四个采样数值例如选自相位信号Ss的一个周期内的采样数 值，并且计算所选采样数值的平均值以便获得正弦波相位信号电平 LVs。在转动角度检测装置12 (即分解器20和回路30)中没有出现故 障或失效时，相位信号Ss正常产生，并且电平LVs变得等于位移数值 Aso。以相同方式，计算器52与发生器42的一个定时控制信号同步地 从转换器32接收余弦波相位信号Sc的当前周期Tl ( =2tt/(o。)的采 样数值，并且从沿着时间轴以等间距布置的预定数量的采样数值计算 相位信号Sc的平均电平。例如，如图4所示，在以Tr/2co。的等间距 布置在点P1，、 P2，、 P3，和P4，处的四个采样数值选自相位信号Sc的一 个周期内的采样数值，并且计算所选采样数值的平均值以便获得余弦 波相位信号电平LVc。在转动角度检测装置12(即分解器20和回路30 ) 中没有出现故障或失效时，相位信号Sc正常产生，并且电平LVc变得 等于位移数值Aco。图5是按照此实施例的状态决定单元53的方框图。如图5所示， 单元53具有用于存储状态确定程式的存储区段531、用于从区段531 读取程式并每隔预定时间重复周期重复执行此程式以便控制单元53的 其它区段的控制区段532、用于接收数据的接收区段533、用于从数据 产生故障判断数值的产生区段534、用于根据故障判断数值来判断在检 测装置12内可能已经出现故障的故障判断区段535、用于假设判断检 测装置12处于故障状态的假设故障判断区段536、用于判断检测装置 12返回到正常状态的返回状态判断区段537以及用于最终判断检测装
置12处于故障状态的确定故障判断区段538。更特别是，在控制区段532内每次执行程式时，接收区段533从 计算器33、 34、 35、 51和52接收幅值信号As ( 6 )和Ac ( 6 )、转 动角度6以及信号电平LVs和LVc。另外，接收区段533从外围回路 (未示出)接收电源电压Vig和激励电压数值Vmt。电压数值Vmt指 的是施加在线圉22a上的电压，并且激励信号Sr的幅值Ar根据电压 数值Vmt来确定。使用这些数值Vig和Vmt是公知的，从而省略数值 Vig和Vmt的详细描述。产生区段534产生从至少一个正弦波相位信号Ss和余弦波相位信 号Sc确定的故障判断数值。在检测故障判断数值不在正常范围时，判 断区段535判断在检测装置12内可能已经出现故障。假设故障判断区 段536判断检测装置12处于假设故障状态，以响应连续判断长达第一 预定时间周期。状态返回判断区段537检查转动角度6是否在其整个范围上变 化，并且判断已被判断处于假设故障状态的检测装置12返回到正常状 态，以便在转动角度在整个范围上变化的过程中，响应在整个范围上 变化的转动角度6以及总是位于正常范围内的故障判断数值。确定故 障判断区段538判断检测装置12处于确定故障状态，并且确定在检测 装置12中出现了故障，以响应判断区段535的连续判断长达长于第一预定时间周期的第二预定时间周期。为了响应判断区段536的判断，控制区段532控制输出单元36以 便停止输出转动角度6。另外，为了响应判断区段537的判断，控制 区段532控制输出单元36，以便重新开始输出转动角度6 。此外，为 了响应判断区段538的判断，控制区段532控制报警器(未示出)和/ 或分析记录器(未示出)，以便输出指示出现故障或失效的报警声和/ 或将判断状态作为诊断数据记录。图6是表示按照状态确定程式来确定检测装置12的状态的过程的 流程图。将参考图6详细描述单元53内进行的过程的实例。在点火开关(未示出)接通时，检测装置12开始检测转动角度， 并且故障检测单元50在控制区段532的控制下每隔预定重复时间周期 根据状态确定程式执行状态确定程序来开始检测检测装置12出现故障 (步骤SIO)。在步骤Sll，区段532判断区段故障标示EF是否设置成"1"。在 点火开关接通时，标示EF最初设置成"0"。设置成"1"的标示EF指 出检测装置12处于确定故障状态，而设置成"0"的标示EF指出检测 装置12不处于确定故障状态。在前面执行的状态确定程序中标示EF 已经设置成"1"时，此程序结束。相比之下，在标示EF设置成"0" 时，过程继续到步骤S12。在步骤S12，区段535计算幅值信号As ( 6 )的平方和幅值信号 Ac( 6 )的平方的总和的平方根作为第一分解器信号判断数值Ass，将 电平数值LVs设置为第二分解器信号判断数值，将电平数值LVc设置 为第三分解器信号判断数值，并且计算第四分解器信号判断数值I △ 6 I 。这些判断数值标示故障判断数值。判断数值Ass按照第六等式 表示。Ass ( 6 ) = ( As ( 6 ) 2+ Ac ( 6 ) 2) 1/2 -- ( 6 )但是，总和Ass2可以设置为第一分解器信号判断数值。判断数值 I A6 I从此当前程序中接收的转动角度6新以及在当前程序之前程 序内接收并存储在区段531内的的转动角度6,a来计算。判断数值I △ 6I按照笫七等式来表示。|么6| = |6新一6,日| 一一(7)对于每个判断数值Ass、 LVs、 LVc以及I △ 6 I来说预先确定正 常范围。判断数值Ass的正常范围设置在A最小和A *大之间。此正常范 围设置在最小数值和最大数值之间的原因参考图7进行描述。图7是表示在直角坐标系统中由幅值信号As ( 6 )和Ac ( 6 ) 限定的坐标位置的正常区域的视图。在图7的坐标系统中，X轴指的是 幅值信号Ac ( 6 )的幅值，并且Y轴指的是As ( 6 )的幅值。在检测 装置12中没有出现故障或失效时，幅值信号As ( 6 )和Ac ( 6 )如 上所述满足As ( 6 ) = A x Sin6和Ac ( 6 ) = A x cos e的等式。系 统中的坐标位置(As ( 6 )， Ac ( 6 ))在具有设置成A的半径的圆(通 过图7的点划线表示)上理想地运动以响应转动角度6的变化。但是， 即使在检测装置12中没有出现故障或失效，由于分解器20及其外围 回路操作中的波动，坐标系统略微偏离该圆。但是，在检测装置12中 出现故障或失效时，坐标位置显著偏离该圆。在此实施例中，具有半 径A最大的实线圆和具有半径A u、的实线圆之间的环形区域(即阴影区
域)设置成坐标位置的正常区域。由于判断数值Ass等于坐标系统的 原点和坐标位置之间的距离，判断数值Ass的正常范围可以设置在A最小和A最大之间。描述判断数值LVs的正常范围。在相位信号Ss正常产生时，换言 之，在设置在正常状态下的检测装置12内获得相位信号Ss时，数值 LVs等于位移数值Aso。判断数值的正常范围LVs设置在第一数值Aso-略微高于数值Aso的AA和第二数值Aso+略微高于数值Aso的AA之 间。描述判断数值LVc的正常范围。在相位信号Sc正常产生时，电平 数值LVc等于位移数值Aco。判断数值的正常范围LVc设置在笫一数 值Aco-略微高于数值Aco的△ A和笫二数值Aco+略微高于数值Aco的 AA之间。判断数值I△6I的正常范围设置成等于或低于根据其中在控制 器Mc的控制下转向单元通过马达7驱动的试验预先确定的上限厶e最大。此正常范围按照关系o当I △ e I〇△ e最大来表示。区段535判断每个判断数值是否位于其正常范围内。在每个判断 数值位于正常范围内时，区段535判断检测装置12处于正常状态(肯 定判断)。相比之下，在至少一个判断数值不在正常范围内(否定判断) 时，区段535判断检测装置12中可能出现了故障或失效。在肯定判断 的情况下，过程跳到步骤S17。在否定判断的情况下，过程继续到步骤 S13。在步骤S13，在分别与第一到第四分解器信号判断数值相关的第 一、第二、第三和第四假设故障计数数值TCNT1、TCNH、TCNT3和TCN"N 中，区段536将与判断为不在其正常范围内的每个判断数值相关的计 数数值增加1。在点火开关接通时，每个计数数值TCNT1到TCNT4最 初设置成"0"。在步骤S14，区段538判断激励电压数值Vmt是否等于或接近其 正常数值VmtO。在步骤S15，区段538判断电源电压数值Vig是否等 于或接近其正常数值VigO。在步骤S14和/或S15处否定判断的情况 下，区段532实现了由于异常产生的电压数值Vmt或Vig而获得不在 其正常范围内的每个判断数值，并且确定在检测装置12内没有出现故 障或失效。因此，过程跳到步骤S17。相比之下，在步骤S14和S15 中肯定判断的情况下，区段532实现电池的正常操作以及激励电压正 常施加在线圏22a上。因此，区段532承认在检测装置12内出现故障 或失效的可能性增加，并且过程继续到步骤S16。在S14和S15处的 判断用来慎重地确定检测装置12中出现故障。但是，步骤S14和S15 可以从此状态确定程序中省略。在步骤S16，在分别与第一到笫四分解器信号判断数值相关的第一、 笫二、第三和笫四确定故障计数数值CNT1、 CNT2、 CNT3和CNT4 中，区段538将与判断为不在其正常范围内的每个判断数值相关的计 数数值增加1。在点火开关接通时，每个计数数值CNT1到CNT4最初 设置成"0"。接着过程继续到步骤S17。在步骤S17，区段536判断检测装置12是否处于假设故障状态。 更特别是，预先设置分别与计数数值TCNT1到TCNT4相关的笫一、第二、 笫三和笫四假设判断参考数值TN1、 TN2、 TN3和TN4。区段536 判断至少一个计数数据TCNT1到TCNT4是否高于相关参考数值。在程 序重复执行的过程中步骤S12处多次获得否定判断时，至少一个计数 数值可变得高于相关参考数值。在步骤S17处肯定判断的情况下，区 段536假设确定在检测装置12内已经出现故障，并且判断检测装置12 处于假设故障状态，并且过程继续到步骤S18和S19。相比之下，在步 骤S17的否定判断的情况下，区段536判断检测装置12还处于正常状 态，并且过程跳到步骤S20。在步骤S18，区段532命令输出单元36停止输出转动角度6。因 此，在每个转换器4和8内没有接收转动角度e，使得单元50防止马 达控制器Mc根据错误计算的转动角度6控制马达7 。例如，每个转换 器4和8根据前面接收的转动角度6的变化速度来进行转换。在步骤S19，区段532对于假设故障进行标示处理。更特别是， 假设故障标示TEF设置成"1"，第一到第八区域标示FL (1) -FL (8) 的每个标示最初设置成"0"，并且假设故障取消标示CRF最初设置成"0"。由于进行此标示处理，每个计数数值TCNT重新设置成"0"，以 便防止区段536在下一个程序的步骤S17再次判断检测装置12处于假 设故障状态。在点火开关接通时，标示TEF最初设置成"0"。设置成"1"的标示TEF指的是检测装置12处于假设故障状态，而设置成"0" 的标示TEF指的是检测装置12不处于假设故障状态。由于根据在步骤 S17的计数数值TCNT确定了检测装置12的假设故障状态，标示TEF 设置成"1"。设置成"0"的假设故障取消标示CRF指的是不取消假设 故障状态，而设置成"1"的假设故障取消标示CRF指的是取消假设故 障状态。标示FL(i)(i-l， 2，…，8)用来判断转动角度6是否在从0 到2TT弧度的整个范围上变化。更特别是，整个角度范围分别均等地分 成与标示FL( i )相关的八个角度区域。设置成"1"的每个标示FL( i ) 指的是转动角度6位于相应的角度区域，而设置成"0"的标示FL(i)指的是转动角度e不位于相应的角度区域。因此，可以估计设置成"r，的所有标示FL ( i )指的是转动角度6在从0到2丌弧度的整个范围上 变化。例如，标示FL ( i )可以与位于其正常区域内的坐标位置(As (6 )， Ac ( 0 ))结合使用。更特别是，如图7所示，坐标位置(As (6 )， Ac ( 6 ))的正常区域均等地分成各自占据tt/4角度的八个区 域R1到R8。分割区域Ri占据通过(i-1 ) . tt/4^ 6刍i. tt/4指示的 角度6的范围。设置成"1"的标示FL ( i )指的是坐标位置位于区域 Ri内，并且设置成"0"的标示FL (i)指的是坐标位置不在区域Ri 内。在步骤S20，区段532判断是否满足设置成"0"的确定故障标示 EF以及设置成"1"的假设故障标示TEF。在肯定判断的情况下，区段 532承认检测装置12被判断为处于假设故障状态，使得区段537在步 骤S21执行分程序，以便判断检测装置12是否返回到正常状态。相比 之下，在否定判断的情况下，由于检测装置12不处于假设故障状态， 区段532承认不需要分程序。因此过程跳到步骤S22。由区段537在步骤S21作出的正常状态返回判断参考图8描述。 图8是表示此判断过程的流程图。在此判断中，区段537给出判断检 测装置12返回到正常状态的两种条件。第一条件是转动角度6在从0 到2丌弧度的整个范围上变化。第二种条件是每个判断数值位于其正常 范围内。在这些条件同时满足时，区段537判断检测装置12已经返回 到正常状态。更特别是，如图8所示，在正常状态返回判断开始(步骤S30) 时，用于区域标示FL (i)的变量i最初设置成"1"(步骤S31)。在 步骤S32，与步骤S12的方式相同，区段537判断每个判断数值是否 处于正常范围内。在肯定判断的情况下，区段537承认检测装置12临 时返回到正常状态，使得过程继续到步骤S34。在步骤S34,区段537判断区域标示FL ( i )在前面正常状态返回 判断中已经设置成"1"。在肯定判断的情况下，区段537承认转动角 度6位于(i-l ) 兀/4S 6 ^i.兀/4的范围内，换言之，坐标位置(As (6 )， Ac ( 6 ))位于区域Ri内。接着，区段537在步骤S38将变量 i增加l，并且在步骤S32再次进行判断。在步骤S34否定判断的情况 下，区段537承认坐标位置没有位于区域Ri，使得过程继续到步骤 S35。在步骤S35,区段537判断转动角度6是否位于(i-l).丌/4^ 6 Si. tt/4的范围内。在肯定判断的情况下，区段537承认坐标位置 位于区域Ri。因此，区段537在步骤S36将区域标示FL ( i )设置成 "1"，并且过程继续到步骤S37。相比之下，在步骤S35否定判断的 情况下，区段537承认坐标位置不位于区域Ri内，使得过程跳到步骤 S37，而不改变区域标示FL ( i )。即，区域标示FL(i)保持在"0"。在步骤S37，区段537检查在步骤S34是否对于所有标示FL (I) 进行判断。更特别是，区段535判断变量i是否等于9。在变量i低于 8 (否定判断)时，在步骤38将变量i增加1，并且过程返回到步骤 S32。因此，在每个判断数值连续设置在其正常范围内的条件下，在坐 标位置(As ( 6 )， Ac ( 6 ))位于与区域标示FL ( i )相关的区域Ri 内时，设置成"0"的每个区域标示FL(i)设置成"1"。在步骤S37 肯定判断的情况下，过程继续到步骤S39。相比之下，在步骤S32的至少一个判断数值变得不在其正常范围 内时(否定判断)，区段537判断检测装置12没有返回到正常状态。 因此，过程继续到步骤S33。在步骤S33，区段537将所有区域标示FL (1 )到FL ( 8 )重新设置成"0"，并且过程继续到步骤S39。因此， 即使区域标示FL (1)到FL (8)之一在当前分程序或前面分程序中改 变成"1"，正常状态返回判断中的所有标示变化被清除。换言之，一 旦至少一个判断数值不在其正常范围内，进行重新开始的正常状态返回判断，以便再次检查转动角度e是否在其整个范围上变化。在步骤S39，区段537判断所有的区域标示FL ( 1 )到FL ( 8 )是 否都设置成"1"。在至少一个区域标示FL ( 1 )到FL ( 8 )设置成"0" (否定判断)时，区段537承认转动角度e没有在其整个范围上变化。 因此，此正常状态返回判断结束，并且过程跳到步骤S22。相比之下， 在所有区域标示FL (1)到FL (8)都设置成"1"(肯定判断)时，区 段537承认转动角度6在其整个范围上变化，使得区段537确定在检 测装置12中没有出现故障。因此，在步骤S40，区段537将假设故障 取消标示CRF设置成"1"，并且过程继续到步骤S22。返回图5，在步骤S22，区段537判断标示CRF是否设置成"1"。 在否定判断的情况下，过程跳到步骤S25，而不进行返回到正常状态。 相比之下，在肯定判断的情况下，在步骤S23，区段537对于返回正常 状态进行标示处理。更特别是，假设故障标示TEF和假设故障取消标 示CRF—起改变成"0"。另外，用于假设故障的计数数值TCNT以及用 于确定故障的计数数值CNT —起复位成"0"。接着，在步骤S24，区 段532命令输出单元36重新开始输出转动角度6 。因此，马达控制器 Mc可控制马达7，同时使用计算的转动角度6 。在步骤S25，区段538判断检测装置12是否处于确定故障状态。 更特别是，分别与计数数值CNT1-CNT4相关的第一、笫二、第三和第 四确定判断参考数值N1、 N2、 N3和M预先设置，以便分别高于参考 数值TN1、 TN2、 TN3和TN4。确定区段538判断至少一个计数数值 CNT1-CNT4是否高于相关的参考数值。在步骤S25肯定判断的情况下， 区段538最终决定在检测装置12中出现了故障，并且判断检测装置12 处于确定故障状态。在步骤S26，确定区段538将确定故障标示EF设 置成"1"。接着，在步骤S27，区段532输出故障或失效报警声报警， 或者接通故障或失效报警灯，并且区段532完成此状态确定程序。由 于标示EF设置成"1"，在此当前程序之后的每个状态确定程序中，肯 定判断在步骤Sll得到，使得不执行步骤S12到S27。因此，输出单 元36继续停止输出转动角度6，使得控制器Mc不使用当前计算的转 动角度6来控制马达7。在步骤25否定判断的情况下，过程跳到步骤S28，并且此状态确 定程序结束。接着，状态确定程序再次执行。在区段536在前面程序 中已经判断检测装置12处于假设故障状态，由于在前面程序的步骤 S19中将标示TCNT1-TCNT4设置成"0"，在再次执行的状态确定程序 的步骤S17中得到否定判断。因此，正常状态返回判断在此程序中再
次进行，同时使用前面程序中设置的标示FL。在状态确定程序重复执 行并且同时每个判断数值连续位于其正常范围内时，在步骤S36所有 标示FL最后设置成"1"。因此，故障检测单元30可适当判断检测装 置12已经返回到正常状态。在此实施例中，状态返回判断区段537给出用于判断检测装置12 返回到正常状态的两种条件。第一条件是转动角度6随着时间在从0 到2兀弧度的整个范围上变化，并且第二种条件是每个判断数值位于其 正常范围内。在这些条件同时满足时，区段537判断检测装置12已经返回到正常状态。因此，即使转动角度e在整个范围上变化，除非每个判断数值位于正常范围，检测装置12也不能返回到正常状态。因此， 在检测装置12中已经出现故障时，故障检测单元50不太可能错误判 断检测装置12返回到正常状态，并且该单元50可适当判断检测装置 12的实际状态。另外，假设故障判断区段536的判断条件是不在正常范围内的一 个判断数值的重复判断数量达到预定参考数值。换言之，区段536内 的判断条件是根据不在正常范围内的一个判断数值来判断出现故障通 过故障判断区段535持续长达第一预定时间周期。因此，状态返回判 断区段537内的判断条件包括在整个范围上变化的转动角度6 ，这不 同于区段536内的判断条件。因此，区段536的判断和区段537的判 断不太可能交替进行。此外，在区段537内同时满足两种条件时，判断为处于假设故障 状态的检测装置12返回到正常状态。因此，故障检测单元50不太可 能在检测装置12内不需要地检测故障出现。另外，对于在步骤Sll的区段535的判断、步骤S17的区段536 的判断、步骤S32的区段537的判断以及步骤S25的区段538的判断 来说考虑四个判断数值。因此，与每个判断根据唯一一个判断数值进 行的情况相比，这些判断可以正确进行。另外，故障检测单元50可控制检测装置12以响应处于假设故障 状态的判断，使得检测装置12停止输出转动角度6 ，并且可控制检测 装置12以响应返回到正常状态的判断，使得检测装置12重新开始输 出转动角度6，从而按照转动角度6调节马达7的转子的转动。另外，故障检测单元50将转动角度6的整个范围分成四个角度区
域r i ，并且根据转动角度e位于每个角度区域r i内并且每个判断数值 总是位于正常范围内，判断已经被判断为处于假设故障状态的检测装置12返回到正常状态。因此，单元50可以可靠地承i人转动角度6在 整个范围上变化。 变型此实施例不应该认为将本发明局限于此实施例的结构，并且本发 明的结构可以与基于现有技术的结构相结合。例如，在每个步骤Sll和S32处的判断针对四个判断数值进行。 但是，判断可在每个步骤Sll和S32处针对至少一个判断数值进行。 另外，在步骤Sll处判断的一个或多个判断数值可不同于步骤S32处 判断的一个或多个判断数值。另外，转动角度6的整个范围每隔7i/4进行划分，以便检查转动角度e是否在整个范围上变化。此外，转动角度e的整个范围可以每隔小于或大于兀/4的特定角度进行划分。另外，转动角度6的整个范 围可以不规则地划分。
权利要求
1.一种用于在检测装置中检测出现的故障的故障检测单元，该检测装置从其幅值调制成正弦波的形状以便在转子转动的周期中变化的正弦波相位信号和余弦波相位信号来检测转子相对于定子的转动角度，故障检测单元包括第一区段，产生由从检测装置接收的正弦波相位信号和/或余弦波相位信号确定的故障判断数值；第二区段，根据不在正常范围内的故障判断数值判断在检测装置中已经出现故障；第三区段，判断检测装置处于假设故障状态，以响应第二区段的连续判断长达第一预定时间周期；第四区段，检查转动角度是否在其整个范围上变化，并且判断由第三区段判断为处于假设故障状态的检测装置返回到正常状态，以便在转动角度在整个范围内的变化过程中，以响应在整个范围变化的转动角度以及总是位于正常范围内的故障判断数值；第五区段，判断检测装置处于确定的故障状态，以响应第二区段的连续判断长达长于第一预定时间周期的第二预定时间周期，并且确定在检测装置中出现故障。
2. 如权利要求1所述的故障检测单元，其特征在于，检测装置具 有分解器，该分解器产生正弦波相位信号和余弦波相位信号以响应 激励信号，使得指示正弦波相位信号幅值变化的正弦波形相对于余弦 波相位信号位移tt/2弧度的转动角度；提取单元，该提取单元从正弦 波相位信号提取指示以正弦波形变化的正弦波相位信号的幅值的正弦 波相位幅值信号，并且从余弦波相位信号提取指示以正弦波形变化的 余弦波相位信号的幅值的余弦波相位幅值信号；以及计算单元，计算 单元从正弦波相位信号和余弦波相位信号计算转动角度，并且由第一 区段产生的故障判断数值选自包括正弦波相位幅值信号平方和余弦波 相位幅值信号平方的总和或者该总和的平方根、正弦波相位信号的幅 值的平均值、余弦波相位信号的幅值的平均值以及转动角度变化率的 组。
3. 如权利要求1所述的故障检测单元，其特征在于，还包括控制 区段，控制区段控制由第三区段判断为处于假设状态的检测装置，以便停止输出转动角度，并且控制由第四区段判断为已经返回到正常状 态的检测装置，使得检测装置重新开始输出转动角度，从而按照转动 角度调节转子的转动。
4. 如权利要求l所述的故障检测单元，其特征在于，第二区段每 隔第三预定时间周期便计算故障判断数值，并且每次故障判断数值不 在正常范围时将故障计数数值增量，第三区段的判断根据高于笫一预 定数值的故障计数数值来进行，并且第五区段的判断根据高于第二预 定数值的故障计数数值来进行，其中第二预定数值高于第一预定数 值。
5. 如权利要求l所述的故障检测单元，其特征在于，第四区段将 转动角度的整个范围分成多个角度区域，检查转动角度是否在每个角 度区域内，并且在每次转动角度的角度区域变化时，检查故障判断数 值是否在正常范围内，并且笫四区段的判断根据位于每个角度区域内 的转动角度以及总是位于正常范围内的故障判断数值来进行。
全文摘要
故障检测单元检测检测装置内出现的故障，检测装置从具有在转子的转动周期内幅值调制成正弦波形的正弦和余弦波信号检测转子相对于定子的转动角度。该单元从这些信号产生判断数值，从不在正常范围内的数值判断出现故障，并且在判断继续时判断装置处于假设故障状态。在判断之后，在转动角度在整个范围上变化同时该数值位于正常范围时，单元判断装置返回到正常状态。相比之下，在判断始终继续时，单元判断装置处于最终故障状态并决定出现了故障。
文档编号B62D6/00GK101131328SQ20071014239
公开日2008年2月27日 申请日期2007年8月22日 优先权日2006年8月22日
发明者日高研一郎, 龟谷尚志 申请人:株式会社电装