特表2024-533978速度及び方向の監視が強化された、レゾルバ及びモータの制御のためのシステム及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-18
(54)【発明の名称】速度及び方向の監視が強化された、レゾルバ及びモータの制御のためのシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
G01D 5/20 20060101AFI20240910BHJP
【ＦＩ】
G01D5/20 110Q
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024506957
(86)(22)【出願日】2022-05-24
(85)【翻訳文提出日】2024-02-05
(86)【国際出願番号】 US2022030632
(87)【国際公開番号】W WO2023027790
(87)【国際公開日】2023-03-02
(31)【優先権主張番号】63/235,833
(32)【優先日】2021-08-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＨＤＭＩ
(71)【出願人】
【識別番号】513307933
【氏名又は名称】パーカー－ハネフィン コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＰＡＲＫＥＲ－ＨＡＮＮＩＦＩＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】６０３５ Ｐａｒｋｌａｎｄ Ｂｌｖｄ． Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ， ＯＨ ４４１２４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】ウストリー，ジェラール
(72)【発明者】
【氏名】ブラッド，デイヴィッド・ティ
(72)【発明者】
【氏名】トゥープス，パトリック・シイ
(72)【発明者】
【氏名】ビーチ，ウィリアム
(72)【発明者】
【氏名】グンディ，サイ・キラン
【テーマコード（参考）】
2F077
【Ｆターム（参考）】
2F077AA02
2F077AA04
2F077FF34
2F077PP26
2F077TT33
(57)【要約】
例示的な方法は：レゾルバから正弦波フィードバック信号及び余弦波フィードバック信号を受信するステップ；整流済み正弦波信号及び整流済み余弦波信号を生成するステップ；上記正弦波フィードバック信号、上記余弦波フィードバック信号、上記整流済み正弦波信号、及び上記整流済み余弦波信号を用いて、電気モータの軸の回転の方向を決定するステップ；上記回転の方向を決定する上記ステップに関連する情報を用いて、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を、それぞれ符号付き正弦波信号及び符号付き余弦波信号に変換するステップ；上記符号付き正弦波信号及び上記符号付き余弦波信号を用いて、上記軸の回転の速度を決定するステップ；上記回転の方向及び上記回転の速度を、レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各回転の方向及び各回転の速度と比較するステップ；並びに上記比較するステップに基づいて、上記電気モータを動作させるステップを含む。
【選択図】図５
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータコントローラにおいて、電気モータの出力軸に結合されたレゾルバから正弦波フィードバック信号及び余弦波フィードバック信号を受信するステップであって、前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号は、前記レゾルバに提供される励磁信号を変調する、ステップ；前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号を、前記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングすることによって、整流済み正弦波信号及び整流済み余弦波信号を生成するステップ；
前記モータコントローラによって、前記正弦波フィードバック信号、前記余弦波フィードバック信号、前記整流済み正弦波信号、及び前記整流済み余弦波信号を用いて、前記出力軸の回転の方向を決定するステップ；
前記回転の方向を決定する前記ステップに関連する情報を用いて、前記整流済み正弦波信号及び前記整流済み余弦波信号を、それぞれ符号付き正弦波信号及び符号付き余弦波信号に変換するステップ；
前記モータコントローラによって、前記符号付き正弦波信号及び前記符号付き余弦波信号を用いて、前記出力軸の回転の速度を決定するステップ；
前記モータコントローラによって決定された前記回転の方向及び前記回転の速度を、前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号を用いてレゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各方向及び各速度と比較するステップ；並びに
前記比較するステップに基づいて、前記モータコントローラによって前記電気モータを動作させるステップ
を含む、方法。
【請求項2】
前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号から、前記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングされたデータ点を有する正弦波データバッファ及び余弦波データバッファを生成するステップを更に含み、ここで、前記整流済み正弦波信号及び前記整流済み余弦波信号を生成する前記ステップは、前記正弦波データバッファ及び前記余弦波データバッファに基づくものである、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記正弦波データバッファ及び前記余弦波データバッファを生成する前記ステップは：それぞれのアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を用いて、前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号をそれぞれの離散値に変換するステップ；並びに
前記ＡＤＣの各出力を、前記励磁信号の各周波数より低い周波数でフィルタリングするステップ
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記整流済み正弦波信号及び前記整流済み余弦波信号を生成する前記ステップは、前記整流済み正弦波信号及び前記整流済み余弦波信号の振幅が前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号それぞれの振幅に比例するようなものである、請求項２に記載の方法。
【請求項5】
前記整流済み正弦波信号及び前記整流済み余弦波信号の振幅が前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号それぞれの振幅に比例するように、前記整流済み正弦波信号及び前記整流済み余弦波信号を生成する前記ステップは：各データバッファ内の正又は負の半サイクルのうち最初に発生するものを識別するステップ；及び
前記正又は負の半サイクルを構成するデータ点の絶対値を合計するステップ
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記電気モータの前記出力軸の前記回転の方向を決定する前記ステップは：前記整流済み余弦波信号が前記整流済み正弦波信号を超えるとき、及び前記整流済み正弦波信号が前記整流済み余弦波信号を超えるときを示す第１の論理信号を生成するステップ；並びに
前記正弦波フィードバック信号と上余弦波フィードバック信号との積が正であるとき、及び前記積が負であるときを示す第２の論理信号を生成するステップ
を含み、
前記電気モータの前記出力軸の前記回転の方向を決定する前記ステップは、前記第１の論理信号及び前記第２の論理信号に基づくものである、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記回転の方向を決定する前記ステップに関連する情報を用いて、前記整流済み正弦波信号及び前記整流済み余弦波信号を、それぞれ前記符号付き正弦波信号及び前記符号付き余弦波信号に変換する前記ステップは：前記第１の論理信号及び前記第２の論理信号に対応する状態信号を生成するステップ；
前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号の最初の１８０°と２つ目の１８０°とを区別するトグル信号を生成するステップ；並びに
前記状態信号及び前記トグル信号に基づいて、余弦波の乗数及び正弦波の乗数を決定するステップ
を含み、
前記整流済み正弦波信号及び前記整流済み余弦波信号を前記符号付き正弦波信号及び前記符号付き余弦波信号に変換する前記ステップは、前記余弦波の乗数及び前記正弦波の乗数に基づくものである、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記出力軸の回転の速度を決定する前記ステップは：前記符号付き正弦波信号及び前記符号付き余弦波信号を、ローパスフィルタを通してフィルタリングして、フィルタリング済み正弦波信号及びフィルタリング済み余弦波信号を生成するステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記出力軸の前記回転の速度を決定する前記ステップは：前記フィルタリング済み正弦波信号及び前記フィルタリング済み余弦波信号を、追跡位相ロックループを通して処理するステップ
を更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記モータコントローラによって決定された前記出力軸の前記回転の速度を、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各前記速度と比較する前記ステップは：前記モータコントローラによって決定された前記速度と、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各前記速度との間の、差分の大きさを決定するステップ
を含み、
前記比較するステップに基づいて前記電気モータを動作させる前記ステップは：
前記差分が差分閾値未満である場合、又は前記差分が持続時間閾値未満の期間にわたって差分閾値を超える場合に、前記電気モータを通常の動作モードで動作させる指示を提供し、
前記差分が前記持続時間閾値より長く前記差分閾値を超える場合に、前記電気モータを安全動作モードで動作させる指示を提供する、ステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記モータコントローラによって決定された前記回転の方向を、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各前記回転の方向と比較する前記ステップは：前記モータコントローラによって決定された前記回転の方向が、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各前記回転の方向と同一である場合、又は前記モータコントローラによって決定された前記回転の方向が、持続時間閾値未満の期間にわたって、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各前記回転の方向と異なっている場合に、前記電気モータを通常の動作モードで動作させる指示を提供し、
前記モータコントローラによって決定された前記回転の方向が、前記持続時間閾値より長い時間にわたって、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各前記回転の方向と異なる場合に、前記電気モータを安全動作モードで動作させる指示を提供する、ステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号から、前記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングされたデータ点を有する正弦波データバッファ及び余弦波データバッファを生成するステップ；並びに前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号に対して信号完全性チェックを実施するステップ
を更に含み、
前記信号完全性チェックを実施する前記ステップは：
所与の正弦波データバッファ又は余弦波データバッファ内の特定のデータ点が前の２つの正弦波データバッファ又は余弦波データバッファと比べて変化しているかどうかを決定するステップ
を含み、
前記電気モータを動作させる前記ステップは更に、前記信号完全性チェックに基づくものである、請求項１に記載の方法。
【請求項13】
前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号から、前記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングされたデータを有する正弦波データバッファ及び余弦波データバッファを生成するステップ；前記正弦波データバッファ及び前記余弦波データバッファから、最大正弦値、最小正弦値、最大余弦値、及び最小余弦値を抽出するステップ；並びに
前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号に対して信号完全性チェックを実施するステップ
を更に含み、
前記信号完全性チェックを実施する前記ステップは：
前記最大正弦値、前記最小正弦値、前記最大余弦値、及び前記最小余弦値それぞれの大きさが許容値未満であるかどうかを決定するステップ
を含み、
前記電気モータを動作させる前記ステップは更に、前記信号完全性チェックに基づくものである、請求項１に記載の方法。
【請求項14】
前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号から、前記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングされたデータを有する正弦波データバッファ及び余弦波データバッファを生成するステップ；前記正弦波データバッファ及び前記余弦波データバッファから、最大正弦値、最小正弦値、最大余弦値、及び最小余弦値を抽出するステップ；並びに
前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号に対して信号完全性チェックを実施するステップ
を更に含み、
前記信号完全性チェックを実施する前記ステップは：
（i）前記最大正弦値の大きさと前記最小正弦値の大きさとの間の差分が許容値未満であるかどうか；及び
（ii）前記最大余弦値の大きさと前記最小余弦値の大きさとの間の差分が許容値未満であるかどうかを決定するステップ
を含み、
前記電気モータを動作させる前記ステップは更に、前記信号完全性チェックに基づくものである、請求項１に記載の方法。
【請求項15】
前記整流済み正弦波信号の二乗と前記整流済み余弦波信号の二乗とを決定するステップ；前記整流済み正弦波信号と前記整流済み余弦波信号との二乗和を決定するステップ；及び
信号完全性チェックを実施するステップ
を更に含み、
前記信号完全性チェックを実施する前記ステップは：
前記二乗和が許容最大値と許容最小値の間に制限されているかどうかを決定するステップ
を含み、
前記電気モータを動作させる前記ステップは更に、前記信号完全性チェックに基づくものである、請求項１に記載の方法。
【請求項16】
前記符号付き正弦波信号の二乗と前記符号付き余弦波信号の二乗とを決定するステップ；前記符号付き正弦波信号と前記符号付き余弦波信号との二乗和を決定するステップ；及び
信号完全性チェックを実施するステップ
を更に含み、
前記信号完全性チェックを実施する前記ステップは：
前記二乗和が許容最大値と許容最小値の間に制限されているかどうかを決定するステップ
を含み、
前記電気モータを動作させる前記ステップは更に、前記信号完全性チェックに基づくものである、請求項１に記載の方法。
【請求項17】
電気モータであって：（i）一次コイル、正弦波コイル、及び余弦波コイルを有するレゾルバステータと、（ii）前記電気モータの出力軸に設置され、前記出力軸と共に回転するように構成された、レゾルバロータであって、前記レゾルバロータは二次コイルを備える、レゾルバロータと、を備える、レゾルバ；
レゾルバ‐デジタルコンバータであって、（i）励磁信号を前記レゾルバステータの前記一次コイルに提供し、ここで前記励磁信号は、前記レゾルバロータの前記二次コイルを励磁することにより、前記正弦波コイル内で正弦波フィードバック信号を、及び前記余弦波コイル内で余弦波フィードバック信号を生成するものであり、（ii）前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号を受信し、（iii）前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号を用いて、前記出力軸の回転の方向及び回転の速度を決定するように構成された、レゾルバ‐デジタルコンバータ；並びに
１つ以上のプロセッサと、命令を記憶した非一時的コンピュータ可読媒体とを備えるモータコントローラであって、前記命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合に：
前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号を受信するステップ；
前記正弦波フィードバック信号及び前記余弦波フィードバック信号を、前記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングすることによって、整流済み正弦波信号及び整流済み余弦波信号を生成するステップ；
前記正弦波フィードバック信号、前記余弦波フィードバック信号、前記整流済み正弦波信号、及び前記整流済み余弦波信号を用いて、前記出力軸の各回転の方向を決定するステップ；
各前記回転の方向を決定する前記ステップに関連する情報を用いて、前記整流済み正弦波信号及び前記整流済み余弦波信号を、それぞれ符号付き正弦波信号及び符号付き余弦波信号に変換するステップ；
前記符号付き正弦波信号及び前記符号付き余弦波信号を用いて、前記出力軸の各回転の速度を決定するステップ；
前記モータコントローラによって決定された各前記方向及び各前記速度を、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された前記回転の方向及び前記回転の速度と比較するステップ；並びに
前記比較するステップに基づいて、前記電気モータを動作させるステップ
を含む動作を、前記モータコントローラに実施させるものである、モータコントローラ
を備える、電気モータ。
【請求項18】
前記モータコントローラによって決定された前記出力軸の各前記回転の速度を、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された前記速度と比較する前記ステップは：前記モータコントローラによって決定された各前記速度と、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各前記速度との間の、差分の大きさを決定するステップ
を含み、
前記比較するステップに基づいて前記電気モータを動作させる前記ステップは：
前記差分が差分閾値未満である場合、又は前記差分が持続時間閾値未満の期間にわたって差分閾値を超える場合に、前記電気モータを通常の動作モードで動作させる指示を提供し、
前記差分が前記持続時間閾値より長く前記差分閾値を超える場合に、前記電気モータを安全動作モードで動作させる指示を提供する、ステップ
を含む、請求項１７に記載の電気モータ。
【請求項19】
前記モータコントローラによって決定された各前記回転の方向を、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された前記回転の方向と比較する前記ステップは：前記モータコントローラによって決定された各前記回転の方向が、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された前記回転の方向と同一である場合、又は前記モータコントローラによって決定された各前記回転の方向が、持続時間閾値未満の期間にわたって、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された前記回転の方向と異なっている場合に、前記電気モータを通常の動作モードで動作させる指示を提供し、
前記モータコントローラによって決定された各前記回転の方向が、前記持続時間閾値より長い時間にわたって、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された前記回転の方向と異なる場合に、前記電気モータを安全動作モードで動作させる指示を提供する、ステップ
を含む、請求項１７に記載の電気モータ。
【請求項20】
前記電気モータを通常の動作モードで動作させるステップは、前記電気モータを動作させる前記ステップを、前記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された前記回転の速度及び前記回転の方向に依存するステップを含み、前記電気モータを安全動作モードで動作させるステップは、前記電気モータのパフォーマンスを低下させるステップを含む、請求項１９に記載の電気モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０２１年８月２３日出願の米国仮特許出願第６３／２３５，８３３号に対する優先権を主張するものであり、上記仮特許出願の全内容は、あたかも本明細書内に完全に記載されているかのように、参照により本出願に援用される。
本出願は、２０２１年８月２３日出願の米国仮特許出願第６３／２３５，８３３号に対する優先権を主張するものであり、上記仮特許出願の全内容は、あたかも本明細書内に完全に記載されているかのように、参照により本出願に援用される。
【背景技術】
【0002】
電気モータは、工業施設、車両（例えば電気自動車）、及び移動式油圧機械（例えばホイールローダ、掘削機等）等の多様な用途に使用される。
例えば、
電気モータはポンプを駆動でき、続いてこのポンプが流体の流れを提供することで、油圧アクチュエータが駆動される。別の例では、電気モータは電気自動車に使用される。
例えば、
電気モータはポンプを駆動でき、続いてこのポンプが流体の流れを提供することで、油圧アクチュエータが駆動される。別の例では、電気モータは電気自動車に使用される。
【0003】
電気モータは、上記モータの出力軸の回転の位置、速度、及び／又は方向を示すセンサ情報を提供するように構成された、回転位置センサを含むことができる。そしてモータコントローラは上記センサ情報を受信して閉ループフィードバック制御を実装し、上記モータの速度及びトルクを制御する。
【0004】
既存の電気モータシステムのモータコントローラは、センサ情報が正確であるかどうか、又はエラーが発生しているかどうか（例えばセンサ若しくはセンサの信号処理が誤動作して誤ったフィードバックを生成しているかどうか）を評価する方法を有していない場合がある。従って既存のモータシステムは、高レベルの機能的安全性を有していない。例えば、センサが誤動作し、センサ信号が不正確である場合、モータコントローラはこのような不正確な情報に基づいてモータの動作を継続する可能性があり、これは危険を伴い得る。
【0005】
電気モータの機能的安全性を強化することが望ましい場合がある。特に、回転位置センサ信号の信号完全性をチェックして、上記センサ信号に基づいて決定される速度及び方向の推定値の信頼レベルを向上させるための更なる処理を実装することが望ましい場合がある。これにより、モータの機能的安全性を強化でき、コントローラが何らかの矛盾を検出した場合に補正的な安全手段を実装できる。
【0006】
本明細書で行われる開示は、これらの考慮事項、及び他の考慮事項に関して提示される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本開示は、速度及び方向の監視が強化された、レゾルバ及びモータの制御のためのシステム及び方法に関連する実装形態を説明する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
第１の例示的実装形態では、本開示は方法を説明する。上記方法は：モータコントローラにおいて、電気モータの出力軸に結合されたレゾルバから正弦波フィードバック信号及び余弦波フィードバック信号を受信するステップであって、上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号は、上記レゾルバに提供される励磁信号を変調する、ステップ；上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号を、上記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングすることによって、整流済み正弦波信号及び整流済み余弦波信号を生成するステップ；上記モータコントローラによって、上記正弦波フィードバック信号、上記余弦波フィードバック信号、上記整流済み正弦波信号、及び上記整流済み余弦波信号を用いて、上記出力軸の回転の方向を決定するステップ；上記回転の方向を決定する上記ステップに関連する情報を用いて、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を、それぞれ符号付き正弦波信号及び符号付き余弦波信号に変換するステップ；上記モータコントローラによって、上記符号付き正弦波信号及び上記符号付き余弦波信号を用いて、上記出力軸の回転の速度を決定するステップ；上記モータコントローラによって決定された上記回転の方向及び上記回転の速度を、上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号を用いてレゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各方向及び各速度と比較するステップ；並びに上記比較するステップに基づいて、上記モータコントローラによって上記電気モータを動作させるステップを含む。
【0009】
第２の例示的実装形態では、本開示は電気モータを説明する。上記電気モータは：（i）一次コイル、正弦波コイル、及び余弦波コイルを有するレゾルバステータと、（ii）上記電気モータの出力軸に設置され、上記出力軸と共に回転するように構成された、レゾルバロータであって、上記レゾルバロータは二次コイルを備える、レゾルバロータと、を備える、レゾルバ；レゾルバ‐デジタルコンバータであって、（i）励磁信号を上記レゾルバステータの上記一次コイルに提供し、ここで上記励磁信号は、上記レゾルバロータの上記二次コイルを励磁することにより、上記正弦波コイル内で正弦波フィードバック信号を、及び上記余弦波コイル内で余弦波フィードバック信号を生成するものであり、（ii）上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号を受信し、（iii）上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号を用いて、上記出力軸の回転の方向及び回転の速度を決定するように構成された、レゾルバ‐デジタルコンバータ；並びにモータコントローラを含む。上記モータコントローラは、１つ以上のプロセッサと、命令を記憶した非一時的コンピュータ可読媒体とを含み、上記命令は、上記１つ以上のプロセッサによって実行された場合に、上記第１の例示的実装形態の方法の動作を含む動作を上記モータコントローラに実施させるものである。
【0010】
以上の概要は単なる例示であり、いかなる限定も意図していない。上述の例示的な態様、実装形態、及び特徴に加えて、図面及び以下の詳細な説明を参照することで、更なる態様、実装形態、及び特徴が明らかになるだろう。
【0011】
例示的な実施例の特徴と考えられる新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、これらの例示的な実施例、及びその好ましい使用形態、更なる目的、及び説明は、本開示の例示的な実施例に関する以下の詳細な説明を、添付の図面と併せて参照することによって、最もよく理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
ある例示的な電気モータは、上記電気モータのロータに結合された出力軸に取り付けられた、レゾルバを有してよい。上記レゾルバは、上記ロータの回転位置、回転速度、及び回転方向を示す信号を提供するように構成される。上記信号はレゾルバ‐デジタルコンバータで処理でき、上記レゾルバ‐デジタルコンバータは、上記レゾルバから受信した上記信号を、位置、速度、及び方向の値に変換する。
【0014】
モータコントローラは、上記レゾルバ‐デジタルコンバータの出力を受信して、上記モータの速度及びトルクを制御するための閉ループフィードバック制御スキームを実装する。本開示のシステム及び方法は、上記レゾルバ‐デジタルコンバータが実施する処理に対して並列の、別の信号処理経路を有し、これにより、センサ信号の完全性をチェックして、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって提供された速度フィードバック及び方向フィードバックを個別に確認することを伴う。
【0015】
この構成により、上記モータコントローラは、上記レゾルバ及び上記レゾルバ‐デジタルコンバータの出力信号の信頼性をチェックするよう構成される。上記モータコントローラが矛盾を検出すると、上記モータコントローラは、上記モータを、上記モータを駆動するシステムを安全に動作させるために上記モータの速度を制限するセーフモード又は低パフォーマンスモードに切り替えることができる。これにより、システムの機能的安全性が強化される。
【0016】
図１Ａは、ある例示的実装形態による電気モータ１００の斜視図を示し、図１Ｂはある例示的実装形態による電気モータ１００の側面図を示し、図１Ｃはある例示的実装形態による電気モータ１００の正面図を示す。電気モータ１００はハウジング１０２を有し、これはその中に、電気モータ１００の部品が中に配置される内部チャンバを有する。
【0017】
電気モータ１００は、ハウジング１０２の上記内部チャンバ内に固定的に位置決めされたステータを含む。上記ステータは、上記ステータの本体（例えば積層体スタック）の周りに巻かれたワイヤ巻線を含むことができ、磁界を生成するように構成される。特に電気モータ１００は、電気モータ１００に電力を供給するためにケーブルを接続できる電気モータコネクタ１０４を有することができ、上記ステータの上記ワイヤ巻線を通して電流が供給されると、磁界が生成される。
【0018】
電気モータ１００は更に、上記ステータ内に位置決めされたロータを含む。電気モータ１００は更に、上記ステータと上記ロータとの間の環状の空間内において上記ロータに取り付けられた、磁石を含むことができる。上記磁石は、上記ステータが生成した磁界と相互作用することにより、上記ロータを回転させてトルクを生成するよう構成される。上記ロータは出力軸１０６に結合され、この出力軸１０６は、例えばスプラインを介して電気モータ１００によって駆動されることになる別のデバイス（例えばポンプ、ホイール、ギヤボックス等）に結合できる。
【0019】
図１Ｂは、電気モータ１００の後端の部分断面図を示し、これは、電気モータ１００が更に、出力軸１０６に取り付けられたレゾルバ２００を含むことを示している。レゾルバ２００は、出力軸１０６の回転位置及び速度を示すセンサ情報を提供するために使用できる、電磁トランスデューサとして構成される。
【0020】
図２はある例示的実装形態によるレゾルバ２００の分解立体図を示し、図３はある例示的実装形態によるレゾルバ２００の概略図を示す。レゾルバ２００は、レゾルバステータ２０２及びレゾルバロータ２０４を有する回転トランスとして構成できる。レゾルバロータ２０４は電気モータ１００の出力軸１０６に取り付けられるため、レゾルバロータ２０４は、出力軸１０６と共に、同一方向に同一の回転速度で回転する。
【0021】
レゾルバロータ２０４及びレゾルバステータ２０２はいずれも、マルチスロット積層体と２組の巻線とを用いて製造できる。上記巻線は、一定ピッチ可変ターンパターン、又は可変ピッチ可変ターンパターンで、スロット付き積層体内に構成して分布させることができる。一例として、巻線の分布は正弦曲線パターンである。
【0022】
特に図３を参照すると、レゾルバステータ２０２は３つの巻線、即ち：励磁器又は一次コイル３００、正弦波コイル３０２、及び余弦波コイル３０４を有する。正弦波コイル３０２及び余弦波コイル３０４は２相巻線として構成され、互いに対して磁気的に垂直となるように構成される。
【0023】
レゾルバロータ２０４は二次コイル３０６を有する。従って二次コイル３０６はレゾルバロータ２０４と共に回転する。この構成により、レゾルバ２００は回転トランスとして動作する。特に、所望の周波数を有する励磁信号３０８が生成され（例えば以下で説明されるレゾルバ‐デジタルコンバータ５０２等のレゾルバ‐デジタルコンバータによって生成され）、ここで励磁信号３０８は一次コイル３００を通過する交流（ＡＣ）信号であり、二次コイル３０６内で電流／電圧を誘導する。
【0024】
二次コイル３０６が電気モータ１００の出力軸１０６と共に回転すると、磁界が生成され、これは、互いに対して磁気的に垂直となるように配置された（例えば互いから９０°で構成された）正弦波コイル３０２及び余弦波コイル３０４を励磁する。このような励磁により、正弦波コイル３０２及び余弦波コイル３０４はそれぞれ正弦波フィードバック信号及び余弦波フィードバック信号を生成する。
【0025】
図４Ａは、ある例示的実装形態による励磁信号３０８のグラフを示し、図４Ｂは、ある例示的実装形態による、正弦波コイル３０２内で生成される正弦波フィードバック信号４００のグラフを示し、図４Ｃは、ある例示的実装形態による、余弦波コイル３０４内で生成される余弦波フィードバック信号４０２のグラフを示す。図示されているように、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２は、高い周波数を有する励磁信号３０８（即ち搬送波信号）を変調する低周波数信号である。例えば搬送波信号は、２キロヘルツ（ＫＨｚ）～２０ＫＨｚの範囲内の励磁周波数（例えば８ＫＨｚの周波数）を有することができ、一方、上記低周波数信号は、０～５００Ｈｚの範囲内の周波数（例えば３００Ｈｚの周波数）を有する。よって、励磁信号３０８は搬送波信号として動作し、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２は、励磁信号３０８の１つ以上の特性（例えば振幅）を変化させる。従って、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２を、変調（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号又は被変調（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ）信号と呼ぶこともできる。
【0026】
正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２の振幅は、レゾルバロータ２０４（及び出力軸１０６）の機械的回転の角度の正弦及び余弦に比例して、励磁信号３０８を変調する。従ってレゾルバ２００は、ベクトルをその正弦成分と余弦成分とに分解する。
【0027】
正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２の相対的な大きさを測定し、レゾルバステータ２０２に対するレゾルバロータ２０４の角度の決定に使用する。特に、励磁信号３０８を変調する正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２は、上記レゾルバ‐デジタルコンバータに戻されるアナログ信号であり、そこで上記アナログ信号は処理されて、レゾルバロータ２０４の位置及び速度を示す情報が提供される。レゾルバロータ２０４の位置及び速度は、レゾルバロータ２０４が取り付けられた出力軸１０６の位置及び速度を示す。
【0028】
一例として、上記レゾルバ‐デジタルコンバータは、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２を復調してフィルタリングできる。上記レゾルバ‐デジタルコンバータは、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２を特定の周波数でサンプリングし、レゾルバロータ２０４の角度を、正弦波フィードバック信号４００を余弦波フィードバック信号４０２で除算した逆正接として、又は追跡位相ロックループを用いて、決定できる。続いて回転速度を、回転位置信号を時間で微分することによって、又は位置の変化をサンプリング期間で除算することによって、又は上記追跡位相ロックループを用いて、決定できる。
【0029】
次に、決定された位置及び速度を、上記モータを制御するように構成されたマイクロコントローラに提供する。上記マイクロコントローラは、電気モータ１００の閉ループ速度及びトルクの制御を目的として、上記位置及び速度を使用する。
【0030】
電気モータ１００によって駆動されるデバイスの制御は、レゾルバ‐デジタルコンバータによって提供される位置及び速度情報の精度に依存するため、レゾルバ‐デジタルコンバータの出力の信頼性を強化及び監視することが望ましい場合がある。特に、レゾルバ２００の出力信号をその完全性に関してチェックする、追加の監視を提供することが望ましい場合がある。また、レゾルバ信号の並列処理を実施することにより、電気モータ１００の回転の速度及び方向を独立して決定し、決定された速度及び方向をレゾルバ‐デジタルコンバータの出力と比較することで、速度値及び方向値の信頼性を保証することが望ましい場合もある。信号の完全性のチェックが合格であり、速度及び方向の値がレゾルバ‐デジタルコンバータの出力と一致する場合、上記モータコントローラは電気モータ１００を通常動作モードで動作させる。矛盾が存在する場合、上記モータコントローラは、システムの安全性を保証するために、電気モータ１００を安全動作モードで動作させることができる。
【0031】
図５は、ある例示的実装形態による電気モータ１００の制御システム５００のブロック図を示す。制御システム５００は、電気モータ１００の出力軸１０６に取り付けられた上述のレゾルバ２００を含む。
【0032】
制御システム５００は、相互に通信するレゾルバ‐デジタルコンバータ５０２及びモータコントローラ５０４を含む。モータコントローラ５０４は例えば、金属酸化物半導体集積回路チップを有するマイクロコントローラとすることができる。モータコントローラ５０４は、１つ以上のプロセッサを、メモリ及びプログラム可能な入出力周辺機器と共に含むことができる。プロセッサとしては、汎用プロセッサ（例えばＩＮＴＥＬ（登録商標）シングルコアマイクロプロセッサ若しくはＩＮＴＥＬ（登録商標）マルチコアマイクロプロセッサ）、又は専用プロセッサ（例えばデジタル信号プロセッサ、グラフィックプロセッサ、若しくは特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）プロセッサ）が挙げられる。プロセッサは、本明細書全体を通して説明されている動作を実施するために、コンピュータ可読プログラム命令（ｃｏｍｐｕｔｅｒ‐ｒｅａｄａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：ＣＲＰＩ）を実行するよう、構成できる。プロセッサは、（例えばＣＲＰＩによって）ソフトウェアコード化された機能に加えて、又はその代わりに、ハードコード化された機能を実行するように構成できる。
【0033】
モータコントローラ５０４は搬送周波数生成器５０６を有する。搬送周波数生成器５０６は、上述のようにレゾルバステータ２０２の一次コイル３００を励磁する励磁信号３０８の、周波数を生成するように構成される。ある例では、搬送周波数生成器５０６は、励磁信号３０８の搬送周波数を生成するよう構成された、一連の分周器、フィルタリングを伴う単側波帯ミキサ、マルチプレクサ等を含むソフトウェア及びハードウェアモジュールを有することができるモジュールである。用語「モジュール（ｍｏｄｕｌｅ）」は、本明細書では一般に、ソフトウェア、ハードウェア、又はソフトウェアコンポーネントとハードウェアコンポーネントとの組み合わせを含むものとして使用される。
【0034】
モータコントローラ５０４は、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２との通信を容易にする通信インタフェースを有することができる。一例としてモータコントローラ５０４は、シリアルペリフェラルインタフェース（ｓｅｒｉａｌ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＳＰＩ）５０８、例えば短距離通信のための同期シリアル通信インタフェースを有することができる。ＳＰＩ５０８は、マスター／スレーブアーキテクチャを用いて全二重モードで通信でき、例えば４線シリアルバスと呼ばれることもある。しかしながら、本明細書ではＳＰＩ通信は一例として使用される。パラレルインタフェース、又は他のタイプのインタフェースを、モータコントローラ５０４とレゾルバ‐デジタルコンバータ５０２との間に使用することもできる。
【0035】
モータコントローラ５０４は、搬送周波数生成器５０６によって生成された搬送周波数を、ＳＰＩ５０８を介してレゾルバ‐デジタルコンバータ５０２に通信し、続いてレゾルバ‐デジタルコンバータ５０２は励磁信号３０８を生成して、これをレゾルバステータ２０２の一次コイル３００に提供する。そして上述のように、レゾルバ２００は正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２をレゾルバ‐デジタルコンバータ５０２に戻し、続いてレゾルバ‐デジタルコンバータ５０２は出力軸１０６の回転の位置、速度、及び方向を決定する。
【0036】
正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２をレゾルバ‐デジタルコンバータ５０２に提供するのに加えて、これらは図５に示されているように、二次又は並列信号処理のために、モータコントローラ５０４に戻される。モータコントローラ５０４は第１の処理モジュール又は第１の処理コア５１０を有することができ、これは、アナログ被変調信号である正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２を、正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４といったデータバッファ内に配置されたデジタル又は離散データ点に変換するよう、構成される。
【0037】
例えば第１の処理コア５１０は、正弦波フィードバック信号４００を第１のサンプリング周波数（例えば高サンプリング周波数）で離散値に変換する、正弦波アナログ／デジタルコンバータ（正弦波ＡＤＣ）５１６を有することができる。説明のための一例として、正弦波ＡＤＣ５１６は、デルタ・シグマ型アナログ／デジタルコンバータ（ＤＳ ＡＤＣ）を含むことができる。ＤＳ ＡＤＣはまず、正弦波フィードバック信号４００に対してデルタ変調を実施できる。即ちＤＳ ＡＤＣは、正弦波フィードバック信号４００の絶対値ではなく変化（デルタ）を符号化できる。従ってＤＳ ＡＤＣは、数値のストリームではなくパルスのストリームを生成する。デルタ・シグマ変調では、デジタル出力を１ビットデジタル／アナログコンバータ（ｄｉｇｉｔａｌ‐ｔｏ‐ａｎａｌｏｇ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＤＡＣ）に通し、得られたアナログ信号を正弦波フィードバック信号４００（デルタ変調前の信号）に加算し（シグマ）、それにより、デルタ変調によって導入される誤差を低減することによって、変調の精度を向上させることができる。他のＡＤＣスキームも使用できる。
【0038】
次に、正弦波ＡＤＣ５１６の出力は、正弦波復調器又は正弦波フィルタ５１８を通過する。図５に示されているように、正弦波フィルタ５１８は、搬送周波数生成器５０６によって生成された搬送周波数を受信するか、又はこの搬送周波数へのアクセスを有する。正弦波フィルタ５１８は、正弦波ＡＤＣ５１６の出力を、搬送周波数（レゾルバ２００の一次コイル３００の励磁周波数）より低い第２の周波数でサンプリングする。例えば正弦波フィルタ５１８は、正弦波ＡＤＣ５１６の出力を、搬送周波数より少なくとも１．６倍低い周波数でフィルタリング又はサンプリングできる。これにより、正弦波データバッファ５１２が正弦波フィードバック信号４００（被変調正弦波信号）の少なくとも１回の完全なサイクルを含むことが保証される。
【0039】
同様に、第１の処理コア５１０は、余弦波フィードバック信号４０２を高サンプリング周波数で離散値に変換する、余弦波ＡＤＣ５２０を有することができる。説明のための一例として、余弦波ＡＤＣ５２０は、上述のように動作するＤＳ ＡＤＣを含むことができる。次に、余弦波ＡＤＣ５２０の出力は、余弦波復調器又は余弦波フィルタ５２２を通過し、これは正弦波フィルタ５１８と同様に、搬送周波数生成器５０６によって生成された搬送周波数へのアクセスを有する。余弦波フィルタ５２２は、余弦波ＡＤＣ５２０の出力を、搬送周波数より低い周波数（例えば搬送周波数より少なくとも１．６倍低い周波数）でフィルタリング又はサンプリングするように構成される。これにより、余弦波データバッファ５１４が余弦波フィードバック信号４０２（被変調余弦波信号）の少なくとも１回の完全なサイクルを含むことが保証される。
【0040】
従って第１の処理コア５１０は、高サンプルレートで動作するデュアル同期ＡＤＣ（例えばＤＳ ＡＤＣ）を用いて、アナログ被変調信号である正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２を離散値に変換する。変換されたサンプルは、２つのバッファ、即ち正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４のそれぞれに配置されるか、又はそこでウィンドウ処理される。
【0041】
図６は、ある例示的実装形態による、サンプリングされたデータ及び適用されたウィンドウを示すグラフ６００を示す。説明のための一例として、図６はそれぞれ３２個のサンプルを有するウィンドウを示す。他のサンプル数も使用できる（例えば６４、１２８等）。図６に示されているように、離散値６０２を、例えば正弦波フィードバック信号４００から抽出し、続いて方形波又は台形波６０４を適用することにより、上記値を複数のウィンドウへと、ウィンドウあたり３２サンプルとなるように分割する。
【0042】
データバッファウィンドウは正弦波フィードバック信号４００と同期されない。上述のように、データバッファウィンドウの周波数は、搬送周波数生成器５０６によって生成された搬送周波数より低く（例えば１．６倍低く）なるように選択され、これにより、正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４の各バッファ（即ち各データバッファウィンドウ）がそれぞれ、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２の１回の完全なサイクルを有することが保証される。
【0043】
このように、正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４内のデータは、被変調正弦波及び余弦波信号、即ち正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２の、非同期ウィンドウを表す。上述の比較的低いサンプリング周波数によって、正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４の各バッファが、それぞれ被変調正弦波又は余弦波信号の少なくとも１回の完全なサイクルを含むことが保証される。
【0044】
再び図５を参照すると、第１の処理コア５１０は更に、ダイレクトメモリアクセスコントローラ、即ちＤＭＡＣ５２４を含むことができ、これは、正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４へのアクセスを提供するように構成される。特に、モータコントローラ５０４は第２の処理コア５２６を更に含み、ＤＭＡＣ５２４は、ダイレクトメモリアクセス（ｄｉｒｅｃｔ ｍｅｍｏｒｙ ａｃｃｅｓｓ：ＤＭＡ）によって、正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４を第２の処理コア５２６へと送るように構成される。
【0045】
一例として、ＤＭＡＣ５２４は、第１の処理コア５１０をあまり関与させずに、又は第１の処理コア５１０とは独立して、第２の処理コア５２６を、正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４を記憶した第１の処理コア５１０内のメモリに、直接アクセスさせる、ハードウェアデバイスとして構成できる。ＤＭＡＣ５２４は、第２の処理コア５２６との通信のためのインタフェースの電子回路を有することができる。
【0046】
ある例では、第１の処理コア５１０及び第２の処理コア５２６は、一時的なエラーに対する保護のためにクロックサイクルが同期される、ロックステップコアとして構成される。第２の処理コア５２６は、正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４のデータに対して複数の動作を実施するよう構成された、センサ信号処理モジュール５２８を含む。特に第２の処理コア５２６は：（i）レゾルバ２００によって提供された信号の完全性をチェックする動作；（ii）正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２の振幅を抽出する動作；（iii）正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２から回転の方向を抽出する動作；（iv）正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２から回転速度を抽出する動作；（v）レゾルバの方向の機能的安全性を監視する動作；並びに（vi）レゾルバの速度の機能的安全性を監視する動作を含む、動作を実施できる。
【0047】
図７は、ある例示的実装形態によるセンサ信号処理モジュール５２８の部分ブロック図７００を示す。センサ信号処理モジュール５２８は、少なくとも３つの処理モジュール、即ち振幅抽出モジュール７０２、方向抽出モジュール７０４、及び速度抽出モジュール７０６を含む。センサ信号処理モジュール５２８は更に、レゾルバ速度モニタ１９００及びレゾルバ方向モニタ２０００といった他のモジュールを含み、以下で説明されるような信号の完全性のチェックの実施といった、他のプロセスを実施する。
【0048】
振幅抽出モジュール７０２は、正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４に記憶された値を受信し、上記値には、レゾルバ２００によって提供された生の被変調正弦波及び余弦波フィードバック信号の（即ち正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２の）、サンプリングされた値が含まれる。続いて振幅抽出モジュール７０２は、上記被変調信号の振幅を抽出する。特に振幅抽出モジュール７０２は、正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４の各ウィンドウ内の、被変調正弦波及び余弦波フィードバック信号の最初の正の半サイクル又は最初の負の半サイクル（いずれか最初に発生するもの）を、識別して分離する。
【0049】
図８は、ある例示的実装形態による、図６の各ウィンドウ内での、正の半サイクル又は負の半サイクルのいずれか最初に発生するものの識別及び分離を示すグラフ８００を示す。例えばウィンドウ８０２内では、振幅抽出モジュール７０２は、ウィンドウ８０２内の最初の完全な負の半サイクルよりも前に発生した最初の完全な正の半サイクルとしてサブウィンドウ８０５内に画定された、正の半サイクル８０４を識別する。サブウィンドウ８０５はウィンドウ８０２のサブウィンドウであり、従って、正の半サイクル８０４の点の個数は、ウィンドウ８０２内の３２サンプルよりも少ない。
【0050】
同様に、（i）ウィンドウ８０６内では、振幅抽出モジュール７０２は、ウィンドウ８０６内の最初の完全な正の半サイクルよりも前に発生した最初の完全な負の半サイクルとしてサブウィンドウ８０９内に画定された、負の半サイクル８０８を識別し；（ii）ウィンドウ８１０内では、振幅抽出モジュール７０２は、ウィンドウ８１０内の最初の完全な負の半サイクルよりも前に発生した最初の完全な正の半サイクルとしてサブウィンドウ８１３内に画定された、正の半サイクル８１２を識別し、これ以降も同様である。続いて振幅抽出モジュール７０２は、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２（即ち被変調正弦波及び余弦波信号）それぞれに関する正の半サイクル又は負の半サイクルそれぞれの絶対データ値を全て合計する（即ち累積する、又は時間で積分する）。
【0051】
図９は、ある例示的実装形態による、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２の正又は負の半サイクルの積分値を示すグラフ９００を示す。特にグラフ９００は整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４を示す。
【0052】
図示されているように、整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４は複数の段を有し、各段は、３２サンプルのある特定のウィンドウ内（例えばウィンドウ８０２又はウィンドウ８０６内）の、ある特定の正又は負の半サイクル（例えば正の半サイクル８０４又は負の半サイクル８０９）を構成するデータ点の値の合計を表す。
【0053】
このように、整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４の振幅又は値は、それぞれ正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２に比例する。正又は負の半サイクルそれぞれの絶対値の合計を取ることにより、全ての値が正の値として考えられているため、図９の信号は「整流済み（ｒｅｃｔｉｆｉｅｄ）」と呼ばれる。
【0054】
有利には、例えば信号のピークを考えるのではなく、値の積分又は累算によって整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４を生成することは、ノイズフィルタ効果を有し得る。このようにして、所与の時点における振幅の決定の精度を向上させることができる。
【0055】
これらのプロセスにより、振幅抽出モジュール７０２は、励磁信号３０８の搬送周波数の影響を排除して、整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４を生成する。整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４は、レゾルバ２００によって生成された整流及び復調済みの正弦波及び余弦波信号の、サンプリングされたバージョンを表す。
【0056】
再び図７を参照すると、整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４は、振幅抽出モジュール７０２から方向抽出モジュール７０４に提供される。方向抽出モジュール７０４は被変調信号（即ち正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２）も受信する。
【0057】
方向抽出モジュール７０４は、これに続いて、整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４を用いて、出力軸１０６の回転の方向であるレゾルバロータ２０４の回転の方向を決定するよう構成される。ある例では、方向抽出モジュール７０４はまず、整流済み余弦波信号９０４が整流済み正弦波信号９０２を超えるときを示す論理信号を生成する。上記論理信号は他の場所にゼロ値を割り当てる。
【0058】
図１０は、ある例示的実装形態による、整流済み余弦波信号９０４が整流済み正弦波信号９０２を超えるときを示す第１の論理信号１００２を示すグラフ１０００を示す。図示されているように、第１の論理信号１００２は、整流済み余弦波信号９０４が整流済み正弦波信号９０２を超えるときに値１を、そして整流済み正弦波信号９０２が整流済み余弦波信号９０４を超えるときに値０を有する、方形波である。
【0059】
続いて方向抽出モジュール７０４は、被変調正弦波及び余弦波レゾルバ信号から、即ち正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２から、第２の論理信号を生成する。特に、この第２の論理信号は、正弦波フィードバック信号４００と余弦波フィードバック信号４０２との積（即ち乗算）から生成される。正弦波フィードバック信号４００と余弦波フィードバック信号４０２との積が正である場合、上記第２の論理信号は値１を有する。正弦波フィードバック信号４００と余弦波フィードバック信号４０２との積が負である場合、上記第２の論理信号は値－１を有する。この第２の論理信号は、レゾルバロータ２０４が正の方向に回転しているか負の方向に回転しているかに応じて異なる。
【0060】
図１１は、ある例示的実装形態による、正回転中の正弦波フィードバック信号４００、余弦波フィードバック信号４０２、第１の論理信号１００２、及び第２の論理信号１１０２を示すグラフ１１００を示し、図１２は、ある例示的実装形態による、負回転中の正弦波フィードバック信号４００、余弦波フィードバック信号４０２、第１の論理信号１００２、及び第２の論理信号１２０２を示すグラフ１２００を示す。
【0061】
方向抽出モジュール７０４は、上記第２の論理信号の値又はレベル、及び第１の論理信号１００２の信号エッジに基づいて、回転の方向を決定する。信号エッジとは、第１の論理信号１００２の、ローからハイへの遷移部（立ち上がりエッジ）、又はハイからローへの遷移部（立ち下がりエッジ）である。この場合、「ロー（ｌｏｗ）」は０を意味し、「ハイ（ｈｉｇｈ）」は１を意味する。
【0062】
例えば、第１の論理信号１００２の立ち下がりエッジにおいて上記第２の論理信号が正である場合、回転の方向は正である（図１１）。第１の論理信号１００２の立ち下がりエッジにおいて上記第２の論理信号が負である場合、回転の方向は負である（図１２）。第１の論理信号１００２の立ち上がりエッジにおいて上記第２の論理信号が負である場合、回転の方向は正である（図１１）。第１の論理信号１００２の立ち上がりエッジにおいて上記第２の論理信号が正である場合、回転の方向は負である（図１２）。
【0063】
正弦波フィードバック信号４００と余弦波フィードバック信号４０２との積は、４５°の回転ごとに、即ちサイクル又は回転の１／４ごとに、変化する。従って方向抽出モジュール７０４は、レゾルバロータ２０４（及び出力軸１０６）の回転の方向を、サイクルの１／４ごとに決定する。
【0064】
再び図７を参照すると、整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４、並びに方向抽出モジュール７０４によって抽出されたレゾルバ方向情報は、速度抽出モジュール７０６に供給される。次に速度抽出モジュール７０６は、このような信号、並びに回転の方向の決定に関連する情報（例えば第１の論理信号１００２及び第２の論理信号１１０２、１２０２）を用いて、レゾルバロータ２０４の回転速度を決定する。
【0065】
最初のステップとして、速度抽出モジュール７０６は、整流済み正弦波信号９０２、整流済み余弦波信号９０４、第１の論理信号１００２、及び第２の論理信号（例えば第２の論理信号１１０２又は第２の論理信号１２０２）を用いて、符号付き正弦波及び余弦波信号を生成する。速度抽出モジュール７０６はまず、第１の論理信号１００２及び第２の論理信号１１０２、１２０２の値に基づいて、「状態（ｓｔａｔｅ）」を決定するか又は割り当てる。表１は、第１の論理信号１００２及び第２の論理信号１１０２、１２０２の特定の値に基づいて割り当てられる「状態」値を示す。
【0066】
【表1】
【0067】
各状態は、４５°の回転（即ち正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２のサイクルの１／４）にわたって持続する。従って、状態０、１、２、３の１回の完全なシーケンスは、１８０°の回転を表す。表１の状態の値は任意に選択され、他の値又は順序を使用することもできる。
【0068】
連続する複数の状態、即ち正回転に関する（０，１，２，３，０，１，２，３）又は負回転に関する（３，２，１，０，３，２，１，０）を通過することにより、速度抽出モジュール７０６は、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２の第１の１８０°（即ち前半）と第２の１８０°（即ち後半）とを区別する、追加の「トグル（ｔｏｇｇｌｅ）」論理信号を導出する。
【0069】
図１３は、ある例示的実装形態による、正回転中の状態信号１３０２及びトグル信号１３０４を伴う整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４の一部分を示すグラフ１３００である。速度抽出モジュール７０６は、状態信号１３０２及びトグル信号１３０４を用いて、表２に示されているように正弦波及び余弦波信号の乗数を決定する。
【0070】
【表2】
【0071】
続いて速度抽出モジュール７０６は、正弦波及び余弦波信号の乗数を用いて、完全な正弦波及び余弦波信号を再構成する。例えば速度抽出モジュール７０６は、整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４に、表２に基づく適切な正弦波及び余弦波信号の乗数を乗算する。図１４は、ある例示的実装形態による、再構成された符号付き正弦波信号１４０２及び符号付き余弦波信号１４０４を示すグラフ１４００を示す。
【0072】
一方、負回転の間には、割り当てられた連続する複数の状態はシーケンス（３，２，１，０，３，２，１，０）を通過する。図１５は、ある例示的実装形態による、負回転中の状態信号１５０２及びトグル信号１５０４を伴う整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４の一部分を示すグラフ１５００である。速度抽出モジュール７０６は、状態信号１５０２及びトグル信号１５０４を用いて、表３に示されているように正弦波及び余弦波信号の乗数を決定する。
【0073】
【表3】
【0074】
続いて速度抽出モジュール７０６は、表３の正弦波及び余弦波信号の乗数を用いて、完全な正弦波及び余弦波信号を再構成する。図１６は、ある例示的実装形態による、再構成された符号付き正弦波信号１６０２及び符号付き余弦波信号１６０４を示すグラフ１６００を示す。
【0075】
特に、図１４、１６に示されている再構成された符号付き信号は、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２とパルス整列されておらず、従ってレゾルバロータ２０４の回転位置の決定には使用できない。しかしながら、導出される速度及び方向は、これらが位相の整列に依存しないため、正確である。
【0076】
複数の例では、速度抽出モジュール７０６は更に、追跡位相ロックループ（ＰＬＬ）及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）を含む。この例では、速度抽出モジュール７０６は、ＬＰＦを通して、符号付き正弦波信号１４０２、１６０２、及び符号付き余弦波信号１４０４、１６０４をフィルタリングするか通過させることにより、これらを平滑化する（即ち信号ノイズを低減する）。ＬＰＦブレーク周波数は、例えば、最大レゾルバ回転速度において有意な位相遅延が追加されないように選択できる。説明のための一例として、ＬＰＦブレーク周波数は２５０Ｈｚに設定できる。
【0077】
図１７は、ある例示的実装形態による速度抽出モジュール７０６のＬＰＦの出力信号を示すグラフ１７００を示す。特に図１７は、ＬＰＦから得られたフィルタリング済み正弦波信号１７０２及びフィルタリング済み余弦波信号１７０４を図示している。
【0078】
ある例では、速度抽出モジュール７０６は、フィルタリング済み正弦波信号１７０２及びフィルタリング済み余弦波信号１７０４を、追跡位相ロックループ（ＰＬＬ）を通して更に処理する。ＰＬＬは、レゾルバロータ２０４の回転速度を示す速度信号を生成するように構成され、ここで上記速度信号の位相は、ＬＰＦによって提供された、入力される正弦波及び余弦波信号の位相に関連し、またＰＬＬもまた、上記速度信号を更に平滑化するフィルタリング効果を有する。
【0079】
図１８は、ある例示的実装形態による追跡ＰＬＬ１８００のブロック図を示す。ＰＬＬ１８００は、ＬＰＦからフィルタリング済み正弦波信号１８０２及びフィルタリング済み余弦波信号１８０４を受信する（フィルタリング済み正弦波信号１８０２及びフィルタリング済み余弦波信号１８０４は、例えばフィルタリング済み正弦波信号１７０２及びフィルタリング済み余弦波信号１７０４を表す）。フィルタリング済み正弦波信号１８０２には、乗算ブロック１８０６において、以下で説明するように決定される回転の角度の変化「Δ」の余弦である（ＣｏｓΔ）が乗算される。フィルタリング済み余弦波信号１８０４には、乗算ブロック１８０８において、回転の角度の変化「Δ」の正弦である（ＳｉｎΔ）が乗算される。
【0080】
差分ブロック１８１０では、乗算ブロック１８０８の出力が乗算ブロック１８０６の出力から減算される。正弦関数及び余弦関数の特性により、差分ブロック１８１０の出力はＳｉｎ（θ－Δ）となる。更に、（θ－Δ）の値が小さい場合、Ｓｉｎ（θ－Δ）は（θ－Δ）に略等しい。従って、差分ブロック１８１０の出力は（θ－Δ）とみなすことができる。差分（θ－Δ）は、エラー信号１８１２として、比例積分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ‐ｉｎｔｅｇｒａｌ：ＰＩ）閉ループフィードバックコントローラであるＰＩコントローラ１８１４に提供される。
【0081】
エラー信号１８１２には、乗算ブロック１８１６において積分ゲインＫＩが乗算され、乗算ブロック１８１８において比例ゲインＫＰが乗算される。乗算ブロック１８１６の出力は、加算ブロック１８２０において単位遅延ブロック１８２２（即ちｚ－１離散時間演算子）の出力に加算される。単位遅延ブロック１８２２は、その入力をサンプリング期間（Ｔｃｙｃｌｅ）だけ保持して遅延させる。従って単位遅延ブロック１８２２は、その入力を１回の繰り返しだけ保持して遅延させる。従って、加算ブロック１８２０の出力は、エラー信号１８１２の時間での積分に相当する。
【0082】
加算ブロック１８２０の出力は、飽和ブロック１８２４に送られる。飽和ブロック１８２４は出力信号を生成するが、これは、上限及び下限の飽和値までに区切られた入力信号の値である。
【0083】
飽和ブロック１８２４の出力は、加算ブロック１８２６において乗算ブロック１８１８の出力に加算される。加算ブロック１８２６の出力は、ラジアン／サンプリング期間（ｒａｄ／Ｔｃｙｃｌｅ）を単位とする回転速度である。追跡ＰＬＬ１８００は、この回転速度出力信号を、上限及び下限の飽和値までに区切られた値に制限するための、別の飽和ブロック１８２８を有することができる。続いて飽和ブロック１８２８の出力に、乗算ブロック１８３０においてサンプリング期間Ｔｃｙｃｌｅが乗算されて、ラジアン／秒（ｒａｄ／ｓ）を単位とするレゾルバロータ２０４及び電気モータ１００の出力軸１０６の回転速度（Ω）を示す速度信号１８３１が生成される。
【0084】
飽和ブロック１８２８の出力は加算ブロック１８３２にも提供され、そこで、加算ブロック１８３２の出力を入力とする別の単位遅延ブロック１８３４の出力に加算される。よって、加算ブロック１８３２の出力は事実上、ｒａｄ／Ｔｃｙｃｌｅを単位とする回転速度である飽和ブロック１８２８の出力の積分である。従って加算ブロック１８３２の出力は、ラジアンを単位とするレゾルバロータ２０４及び出力軸１０６の回転の角度の変化「Δ」である。
【0085】
続いて、角度変化「Δ」は、（ＳｉｎΔ）及び（ＣｏｓΔ）をそれぞれ計算するためのＳｉｎブロック１８３６及びＣｏｓブロック１８３８に提供される。上述のように、フィルタリング済み正弦波信号１８０２には乗算ブロック１８０６において（ＣｏｓΔ）が乗算され、フィルタリング済み余弦波信号１８０４には乗算ブロック１８０８において（ＳｉｎΔ）が乗算される。
【0086】
このように、方向抽出モジュール７０４は、レゾルバロータ２０４及び電気モータ１００の出力軸１０６の回転の方向を示す情報を生成し、速度抽出モジュール７０６は、レゾルバロータ２０４及び電気モータ１００の出力軸１０６の回転速度Ωを示す情報を生成する。センサ信号処理モジュール５２８はレゾルバ速度モニタ及びレゾルバ方向モニタを更に含み、これらは、方向抽出モジュール７０４及び速度抽出モジュール７０６によって出力された上記方向情報及び速度情報を、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２によって生成された方向及び速度と比較することにより、電気モータ１００の方向及び速度を監視して、上記速度情報及び方向情報の精度を保証する。
【0087】
図１９は、ある例示的実装形態によるレゾルバ速度モニタ１９００のブロック図を示す。差分ブロック１９０６では、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２によって生成された速度信号１９０２が、速度抽出モジュール７０６によって生成された推定速度である速度信号１８３１と比較される。差分ブロック１９０６によって生成された差分の絶対値（ａｂｓｏｌｕｔｅ ｖａｌｕｅ）（即ち差分ブロック１９０６によって生成された差分の絶対値（ｍｏｄｕｌｕｓ）、即ち上記差分の符号を無視した非負の値）が、絶対値ブロック１９０８において決定される。
【0088】
続いて絶対値ブロック１９０８の出力信号１９０９は、絶対値ブロック１９０８によって生成された差分を差分閾値１９０７（即ち１０％の差分等の所定の差分値）と比較する比較器１９１０に、入力として提供される。出力信号１９０９が差分閾値１９０７を満たす場合（例えば差分閾値１９０７が差分閾値１９０７以上である場合）、比較器１９１０は信号１９１１（例えばトリガ値１）をタイマーブロック１９１２に送信し、タイマーを始動させる。出力信号１９０９が差分閾値１９０７を満たさない（例えば差分閾値１９０７未満である）場合、比較器１９１０は、タイマーを始動させるためにタイマーブロック１９１２をトリガしない（例えばタイマーブロック１９１２をトリガしない値０を送信する）。
【0089】
タイマー出力１９１３はタイマーブロック１９１２によって、タイマー出力１９１３を持続時間閾値１９１７（即ち５ミリ秒といった期間閾値）と比較する比較器１９１４に提供される。次に比較器１９１４は、セット信号１９１５をラッチブロック１９１６に送信する。
【0090】
出力信号１９０９の値が差分閾値１９０７未満に留まる場合、又は出力信号１９０９が持続時間閾値１９１７より短い持続時間にわたって差分閾値１９０７を超えたままとなる（即ち、タイマーが持続時間閾値１９１７に達する前に出力信号１９０９が差分閾値１９０７未満に戻る）場合、セット信号１９１５は、ある特定の値（例えば値０）を有することができる。セット信号１９１５のこのような特定の値に応答して、ラッチブロック１９１６はレゾルバ速度モニタ出力信号１９１８を出力し、これは、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２によって出力された速度が正確であり、電気モータ１００の制御において信頼できるものであることを示す。
【0091】
一方、出力信号１９０９の値が、持続時間閾値１９１７を超える期間にわたって、差分閾値１９０７を超えたままとなる場合、比較器１９１４は、異なる値（例えば値１）を有するセット信号１９１５を送信する。この場合、セット信号１９１５はラッチブロック１９１６にレゾルバ速度モニタ出力信号１９１８を出力させ、これは、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２によって出力された速度が、電気モータ１００の制御において信頼できないものであることを示す。続いてモータコントローラ５０４は、電気モータ１００を、セーフモード又は限定パフォーマンスモードで動作させることができる。速度の何らかの矛盾が解消されると、レゾルバ速度モニタ１９００はリセット信号１９２０によってラッチブロック１９１６をリセットできる。
【0092】
従って、速度抽出モジュール７０６によって導出された速度信号１８３１は、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２によって提供された速度信号と比較され、これら２つの信号の間の差分が計算される。上記差分が、所定の期間より長い持続時間にわたって、所定の許容可能なレベルを超えている場合、モータコントローラ５０４を作動させるため（システムのパフォーマンスを低下させる、又は安全な状態で動作させるため）のエラー信号が生成される。
【0093】
更に、センサ信号処理モジュール５２８は、レゾルバロータ２０４の回転の方向を監視する。そしてセンサ信号処理モジュール５２８は、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２によって決定された方向が信頼できるものであるかどうかを示す信号を提供する。
【0094】
図２０は、ある例示的実装形態によるレゾルバ方向モニタ２０００のブロック図を示す。レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２によって生成された方向信号は、０又は１の値を有する変換済み方向信号２００２に変換される。例えば、正回転の場合に上記値を１とし、負回転の場合に上記値を０とする。同様に、方向抽出モジュール７０４によって生成された推定方向を示す方向信号も、０又は１の値を有する変換済み方向信号２００４に変換される。－１及び１等、他の値を使用することもできる。
【0095】
変換済み方向信号２００２、２００４は続いて、排他的論理和（ＸＯＲ）ブロック２００６に提供される。ＸＯＲブロック２００６は、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２からの変換済み方向信号２００２が方向抽出モジュール７０４からの変換済み方向信号２００４とは異なる場合にのみ値１を有する出力信号２００８を提供するように構成される。両方の信号が一致する場合、ＸＯＲブロック２００６は値０を出力する。よって、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２及び方向抽出モジュール７０４の両方によって推定された方向が一致する場合、ＸＯＲブロック２００６は値０を出力し；これらが一致しない場合、ＸＯＲブロック２００６は値１を出力する。
【0096】
ＸＯＲブロック２００６の出力信号２００８は、出力信号２００８を値０．５（又は０と１との間の他のいずれの閾値）と比較する比較器２０１０に提供される。出力信号２００８が０．５より大きい場合、比較器２０１０は信号２０１１（例えばトリガ値１）をタイマーブロック２０１２に送信し、タイマーを始動させる。出力信号２００８が０．５未満である場合、比較器２０１０は、タイマーを始動させるためにタイマーブロック２０１２をトリガしない（例えばタイマーブロック２０１２をトリガしない値０を送信する）。
【0097】
タイマー出力２０１３はタイマーブロック２０１２によって、タイマー出力２０１３を持続時間閾値２０１７（即ち５ミリ秒といった期間閾値）と比較する比較器２０１４に提供される。次に比較器２０１４は、セット信号２０１５をラッチブロック２０１６に送信する。
【0098】
出力信号２００８の値が０．５未満に留まる場合、又は出力信号２００８が持続時間閾値２０１７より短い持続時間にわたって０．５を超えたままとなる場合、セット信号２０１５は、ある特定の値（例えば値０）を有することができ、ラッチブロック２０１６はレゾルバ方向モニタ出力信号２０１８を出力し、これは、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２によって出力された方向が正確であり、電気モータ１００の制御において信頼できるものであることを示す。
【0099】
一方、出力信号２００８の値が、持続時間閾値２０１７より長い期間にわたって、０．５を超えたままとなる場合、比較器２０１４は、異なる値（例えば値１）を有するセット信号２０１５を送信する。この場合、セット信号２０１５はラッチブロック２０１６にレゾルバ方向モニタ出力信号２０１８を出力させ、これは、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２によって出力された方向が、電気モータ１００の制御において信頼できないものであることを示す。続いてモータコントローラ５０４は、電気モータ１００を、セーフモード又は限定パフォーマンスモードで動作させることができる。方向の何らかの矛盾が解消されると、レゾルバ方向モニタ２０００はリセット信号２０２０によってラッチブロック２０１６をリセットできる。
【0100】
従って、方向抽出モジュール７０４によって導出されたレゾルバ方向信号は、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２によって提供された方向信号と比較される。これら２つの方向信号が、所定の期間より長い持続時間にわたって、一致しない場合、モータコントローラ５０４を作動させるため（システムのパフォーマンスを低下させる、又は安全な状態で動作させるため）のエラー信号が生成される。
【0101】
複数の例では、速度信号及び方向信号の監視に加えて、又はその代わりに、モータコントローラ５０４、及び特にセンサ信号処理モジュール５２８は、信号の完全性を評価するための異なる信号処理のステージにおいて、信号完全性チェック動作を実施できる。用語「完全性（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）」は、本明細書では、信号を信頼できるものにする信号の品質の尺度を示すために使用される。いずれかの信号完全性チェックが不合格であった場合、モータコントローラ５０４を作動させるため（システムのパフォーマンスを低下させる、又は安全な状態で動作させるため）のエラー信号が生成される。
【0102】
図７を再び参照すると、最初の３つの信号完全性チェックは、正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４の生の正弦波及び余弦波バッファデータに対して実施できる。４つ目の信号完全性チェックは、振幅抽出モジュール７０２によって出力される信号に対して実施され、５つ目の信号完全性チェックは、方向抽出モジュール７０４によって出力される信号に対して実施される。
【0103】
特に、第１のチェックは、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２（即ちレゾルバ被変調正弦波及び余弦波信）がバッファデータの複数のウィンドウ間で変化していることを保証することを目的とする。例えば、センサ信号処理モジュール５２８は、以下が満たされているかどうかをチェックする：
【0104】
【数1】
【0105】
【数2】
【0106】
【数3】
【0107】
である場合、ｓｉｎ（ｘ）又はｃｏｓ（ｘ）は、データバッファ内のｘ番目のデータ要素を表し、（ｎ）は現在のデータバッファを表し、（ｎ－１）は１つ前のデータバッファを表し、（ｎ－２）は１つ前のデータバッファより１つ前のデータバッファを表し、Ｂｕｆｆｅｒ＿Ｌｅｎｇｔｈはデータバッファの長さ（例えば３２、６４、又は１２８要素）を表す。例えば、正弦波データバッファ５１２及び余弦波データバッファ５１４のバッファ長が３２サンプルである場合、ｘ＝９、及びｙ＝２５となる。他の例では、センサ信号処理モジュール５２８は、バッファ長の１／４及び３／４だけでなく１／２においても、これらのチェックを実施できる。
【0108】
よって、センサ信号処理モジュール５２８は、所与の正弦波データバッファ又は余弦波データバッファ内の特定のサンプル位置における正弦及び余弦の値（即ち特定のデータ点）が、前の２つのデータバッファにおける各データ点に比べて変化したかどうかをチェックする。上記値の変化は、信号が信頼できるものでありかつ現実的なものであり得るため、この第１のチェックに合格するものであることを示す。
【0109】
第２のチェックは、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２（即ちレゾルバ被変調正弦波及び余弦波信号）が許容最大値又は最小値を超えないことを保証することを目的とする。例えばセンサ信号処理モジュール５２８は、正弦波フィードバック信号４００の最大正弦値「ＭａｘＳｉｎ」を識別して正弦波データバッファ５１２から抽出でき、また正弦波フィードバック信号４００の最小正弦値「ＭｉｎＳｉｎ」も識別して抽出できる。続いてセンサ信号処理モジュール５２８は、ＭａｘＳｉｎ及びＭｉｎＳｉｎの大きさが振幅閾値（例えば許容値）ＡＭＰＬＭａｘ未満である、即ち：
【0110】
【数4】
【0111】
であるかどうかをチェックする。チェックが合格である場合、正弦波フィードバック信号４００は信頼できるものとなる。
【0112】
同様に、センサ信号処理モジュール５２８は、余弦波フィードバック信号４０２の最大余弦値「ＭａｘＣｏｓ」を識別して余弦波データバッファ５１４から抽出でき、また余弦波フィードバック信号４０２の最小余弦値「ＭｉｎＣｏｓ」も識別して抽出できる。続いてセンサ信号処理モジュール５２８は、ＭａｘＣｏｓ及びＭｉｎＣｏｓの大きさが振幅閾値ＡＭＰＬＭａｘ未満である、即ち：
【0113】
【数5】
【0114】
であるかどうかをチェックする。チェックが合格である場合、余弦波フィードバック信号４０２は信頼できるものとなる。
【0115】
第３のチェックは、正弦波フィードバック信号４００及び余弦波フィードバック信号４０２（即ちレゾルバ被変調正弦波及び余弦波信号）が許容オフセットを超えないことを保証することを目的とする。例えばセンサ信号処理モジュール５２８は、最大正弦波及び余弦波データ値と最小正弦波及び余弦波データ値との間の差の大きさが最大許容値ＤＣＭａｘ未満である、即ち：
【0116】
【数6】
【0117】
センサ信号処理モジュール５２８は、正弦波及び余弦波振幅信号が振幅抽出モジュール７０２において抽出された後で、第４の信号完全性チェックを実施する。換言すれば、センサ信号処理モジュール５２８は、（励磁搬送周波数を除いた）整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４に対して第４の信号完全性チェックを実施する。
【0118】
第４の信号完全性チェックでは、センサ信号処理モジュール５２８は、整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４のベクトルの大きさが限界値以内に留まる、即ち：
【0119】
【数7】
【0120】
よって、センサ信号処理モジュール５２８は、整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４の二乗の和を決定し、この二乗の和が許容最大値と許容最小値との間に制限されていることを保証するためのチェックを実施する。図２１は、ある例示的実装形態による、特定の上限２１０４と下限２１０６との間に留まる整流済み正弦波信号９０２及び整流済み余弦波信号９０４の二乗の和２１０２を示すグラフ２１００を示す。これは、信号が信頼できるものであることを示す。和２１０２が上限２１０４と下限２１０６との間に留まっていない場合、この第４のチェックは不合格となる。
【0121】
センサ信号処理モジュール５２８は、正弦波及び余弦波方向（再構成された、整流されていない）信号が方向抽出モジュール７０４において抽出された後で、第５の信号完全性チェックを実施する。換言すれば、センサ信号処理モジュール５２８は、符号付き正弦波信号１４０２及び符号付き余弦波信号１４０４に対して第５の信号完全性チェックを実施する。
【0122】
第５の信号完全性チェックでは、センサ信号処理モジュール５２８は、符号付き正弦波信号１４０２及び符号付き余弦波信号１４０４のベクトルの大きさが最大値及び最小値若しくは限界値以内に留まる、又はこれらの間に制限される、即ち：
【0123】
【数8】
【0124】
よって、センサ信号処理モジュール５２８は、符号付き正弦波信号１４０２及び符号付き余弦波信号１４０４の二乗の和を決定し、この二乗の和が最大値と最小値との間にあることを保証するためのチェックを実施する。図２２は、ある例示的実装形態による、特定の上限２２０４と下限２２０６との間に留まる符号付き正弦波信号１４０２及び符号付き余弦波信号１４０４の二乗の和２２０２を示すグラフ２２００を示す。これは、信号が信頼できるものであることを示す。和２２０２が上限２２０４と下限２２０６との間に留まっていない場合、この第５のチェックは不合格となる。
【0125】
図５を再び参照すると、モータコントローラ５０４は更に、センサ信号処理モジュール５２８と通信するモータ制御モジュール５３０を含む。複数の例では、モータ制御モジュール５３０は、第１の処理コア５１０若しくは第２の処理コア５２６に含まれたものであってよく、又は別個のモジュールとして含まれていてもよい。
【0126】
モータ制御モジュール５３０は、インバータを含むことができる。例えば上記インバータは、プリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）として構成できる。ＰＣＢは、電子部品（例えばマイクロプロセッサ、集積チップ、キャパシタ、抵抗等）を機械的に支持し、また、非導電性基板上の及び／又は非導電性基板の間の１つ以上の銅積層体のシート層にエッチングされた、導電性トラック、パッド、及び他の特徴部分を介して、これらを電気的に接続する。部品は一般的には、ＰＣＢへの電気的接続及び機械的固定のために、ＰＣＢにはんだ付けされる。
【0127】
上記インバータは複数のバスバーを含むことができ、これらのバスバーは導電性であり、また、図１に示されている電気モータコネクタ１０４にケーブルを介して接続された直流（ＤＣ）電力を受け取るように構成される。続いてこのＤＣ電力は、上記インバータに取り付けられた部品に供給される。
【0128】
一例として、ＤＣ電力は、バッテリから上記インバータに供給できる。この構成では、ＤＣ電力は上記バスバーに供給され、次に上記バスバーが上記インバータの他の部品に電力を伝達する。
【0129】
上記インバータは、上記インバータで受け取ったＤＣ電力を３相交流（ＡＣ）電力に変換する、電力コンバータとして構成でき、この３相交流（ＡＣ）電力を電気モータ１００のステータのワイヤ巻線に供給して、電気モータ１００を駆動できる。例えば上記インバータは、上記インバータに取り付けられ、正のＤＣ端子及び負のＤＣ端子に電気的に接続されるように構成された、半導体切替マトリクスを含むことができる。
【0130】
上記半導体切替マトリクスは、ＤＣから３相電力への変換をサポートする、いずれの構成の半導体切替デバイスを含むことができる。例えば上記半導体切替マトリクスは、ブリッジ素子を有する３相を含むことができ、上記ブリッジ素子は、入力ＤＣ端子に電気的に結合され、また３相ＡＣ出力端子に接続される。
【0131】
ある例では、上記半導体切替マトリクスは、複数のトランジスタ（例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、又は金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）を含む。上記トランジスタは、例えばモータコントローラ５０４のマイクロプロセッサによって提供されるパルス幅変調（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ：ＰＷＭ）信号によって、アクティブ又は「オン」状態と非アクティブ又は「オフ」状態との間で切替可能である。
【0132】
上記半導体切替マトリクスの上記トランジスタは、ＰＷＭ信号によって、特定の時点でアクティブ化及び非アクティブ化されるため、ＡＣ電圧波形がＡＣ出力端子で生成される。従って、ＡＣ出力端子における電圧波形はパルス幅変調されており、電位ＤＣ＋と電位ＤＣ－との間でスイングする。次にこのＡＣ電圧波形がステータのワイヤ巻線に供給されて、電気モータ１００を駆動する。
【0133】
センサ信号処理モジュール５２８は、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２によって生成された速度及び方向信号が信頼できるものであるかどうか、従って電気モータ１００を通常動作モードで動作させるべきかどうかを示す情報を、モータ制御モジュール５３０に提供するように構成される。例えば、レゾルバ速度モニタ１９００及びレゾルバ方向モニタ２０００の出力によって、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２からの信号が信頼できるものであること、及び／又は上記信号が上述の５つの信号完全性チェック全てに合格していることが示されている場合、センサ信号処理モジュール５２８はモータ制御モジュール５３０に、通常の動作を行うように指示する。通常の動作の実施は、電気モータ１００の速度及びトルクを、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２によって提供された位置、速度、及び方向信号を用いて制御するために、閉ループフィードバックループを実装することを含む。
【0134】
そうでない場合（即ち、レゾルバ速度モニタ１９００及びレゾルバ方向モニタ２０００の出力によって、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２からの信号が信頼できるものではないこと、又は信号チェックのうちのいずれかが不合格であることが示されている場合）、センサ信号処理モジュール５２８はモータ制御モジュール５３０に、セーフモード又は低パフォーマンスモードでの動作を行うように指示する。セーフモード又は低パフォーマンスモードでは、モータ制御モジュール５３０は、レゾルバ２００に対抗するシステム内の他の速度センサに依存してよく、電気モータ１００によって提供される速度及びトルクを制限することによって、システムを安全に動作させ、またシステムを安全な状態に置くことができる、例えば油圧機械の器具を地上の安全な位置に位置決めできる、又は機械の車両を停止させることができるようにすることができる。ある例では、電気モータ１００をセーフモードで動作させることは、システムの安全を確保するために電気モータ１００を停止させることを含む。別の例では、セーフモードで動作させることは、電気モータ１００を、ゼロトルクを発生させながら惰行状態で動作させることを含んでよい。別の例では、セーフモードで動作させることは、電気モータ１００を、独立したモータ速度センサに基づいて動作させることを含んでよく、電気モータ１００に、事前に定義された速度限界よりも低いパフォーマンスレベルで動作するように命令できる。
【0135】
制御システム５００の部品は、互いに、及び／又は各システムに結合された他の部品と、相互接続されて機能するように構成されていてよい。本明細書に記載の制御システム５００の動作又は部品のうちの１つ以上は、追加の動作要素若しくは物理的部品へと分割することも、又は組み合わせて更に少数の動作要素若しくは物理的部品とすることもできる。更なるいくつかの例では、更なる動作要素及び／又は物理的部品を制御システム５００に追加してもよい。また更に、制御システム５００の部品又はモジュールのうちのいずれは、本明細書に記載の論理動作を実装するための１つ以上の命令を含むプログラムを実行するよう構成されたプロセッサ（例えばマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ等）を含んでよく、又はプロセッサの形態で提供されてもよい。制御システム５００は更に、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに制御システム５００に上述の動作を実施させるプログラムコードを記憶するための、例えばディスク又はハードドライブを含む記憶デバイスといったいずれのタイプのコンピュータ可読媒体（非一時的媒体）又はメモリを含んでよい。ある例では、制御システム５００は他のシステム内に含まれていてもよい。
【0136】
図２３は、ある例示的実装形態による計算デバイス２３００を例示するブロック図を示す。計算デバイス２３００は例えば、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２、搬送周波数生成器５０６、モータコントローラ５０４、第１の処理コア５１０、第２の処理コア５２６、モータ制御モジュール５３０等といった上述のコントローラ又はデバイスのうちのいずれかを表す。
【0137】
計算デバイス２３００は：プロセッサ２３０２；プロセッサ２３０２によって実行できる、実行可能な命令２３０５を記憶した、データストレージ又はメモリ２３０４；通信インタフェース２３０６；及び入出力インタフェース２３０８を含み、これらは全て、バス２３１０又は類似の機構によって結合できる。いくつかの実施形態では、計算デバイス２３００は、他の部品及び／又は周辺デバイス（例えば着脱式ストレージ等）を含んでよい。
【0138】
プロセッサ２３０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、コプロセッサ（例えば数学、グラフィックス、若しくは暗号化コプロセッサ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサ、及び／又はプロセッサの動作を実施する形態の集積回路若しくはコントローラといった、いずれのタイプのコンピュータ処理要素のうちの１つ以上であってよい。いくつかの場合においては、プロセッサ２３０２は１つ以上のシングルコアプロセッサであってよい。他の場合においては、プロセッサ２３０２は、複数の独立した処理ユニット（例えば第１の処理コア５１０及び第２の処理コア５２６）を伴う、１つ以上のマルチコアプロセッサであってよい。プロセッサ２３０２は、実行中の命令及び関連データを一時的に記憶するためのレジスタメモリ、並びに最近使用された命令及びデータを一時的に記憶するためのキャッシュメモリも含んでいてよい。
【0139】
メモリ２３０４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、並びに不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、及び／又はテープ型ストレージ）を含むがこれらに限定されない、いずれの形態の、コンピュータが使用できるメモリであってよい。よってメモリ２３０４は、メインメモリユニットと長期ストレージとの両方を表す。
【0140】
メモリ２３０４は、実行可能な命令２３０５と、データであって、その上で実行可能な命令２３０５を動作させることができる、データとを記憶する。例えばメモリ２３０４は実行可能な命令２３０５を非一時的コンピュータ可読媒体に記憶でき、これにより、プロセッサ２３０２は、本明細書又は添付の図面で開示されている方法、プロセス、又は動作のいずれかを実施するために上記命令を実行できる。メモリ２３０４は、計算デバイス２３００のオペレーティングシステム、並びに様々なソフトウェアモジュール、ファームウェア、及びアプリケーションも含むことができる。
【0141】
通信インタフェース２３０６は、計算デバイス２３００を様々なネットワーク（例えばインターネット、ＣＡＮネットワーク、独自のネットワーク等）と通信させることができる。通信インタフェース２３０６は、イーサネット（例えばファストイーサネット、ギガビットイーサネット等）等の１つ以上の有線インタフェースの形態を取ってよい。通信インタフェース２３０６はまた、同軸ケーブル若しくは電力線といった１つ以上の非イーサネット媒体を介した、又は同期光ネットワーキング（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ：ＳＯＮＥＴ）若しくはデジタル加入者線（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ：ＤＳＬ）技術といった広域媒体を介した、通信をサポートするものであってもよい。通信インタフェース２３０６は更に、ＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ‐Ｆｉ）、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、全地球測位システム（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ：ＧＰＳ）、又はより広域の無線インタフェースといった、１つ以上の無線インタフェースの形態を取ってよい。しかしながら、他の形態の物理レイヤーインタフェース、及び他のタイプの標準的な又は独自の通信プロトコルを、通信インタフェース２３０６上で使用してよい。更に通信インタフェース２３０６は、複数の物理インタフェースを備えてよい。例えば、計算デバイス２３００のいくつかの実装形態は、イーサネット、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、及びＷｉ‐Ｆｉインタフェースを含んでよい。
【0142】
入出力インタフェース２３０８は、ユーザ及び周辺デバイスと計算デバイス２３００との対話を容易にすることができる。入出力インタフェース２３０８は、キーボード、マウス、タッチスクリーン等の、１つ以上のタイプの入力デバイスを含んでよい。同様に入出力インタフェース２３０８は、スクリーン、モニタ、プリンタ、及び／又は１つ以上の発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）といった、１つ以上のタイプの出力デバイスを含んでよい。更に、又はあるいは、計算デバイス２３００は、例えばユニバーサルシリアルバス（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ：ＵＳＢ）又は高精細度マルチメディアインタフェース（ｈｉｇｈ‐ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＨＤＭＩ）ポートインタフェースを用いて、他のデバイスと通信してよい。
【0143】
図２４は、ある例示的実装形態による、電気モータを動作させるための方法２４００のフローチャートである。方法２４００を、例えば制御システム５００によって（例えばモータコントローラ５０４によって）実施することによって、電気モータ１００を制御できる。
【0144】
方法２４００は、ブロック２４０２～２４１４のうちの１つ以上によって示されているような、１つ以上の動作又はアクションを含んでよい。これらのブロックは順番に図示されているが、これらのブロックはいくつかの例では並行して、及び／又は本明細書に記載されているものとは異なる順序で、実施される場合もある。また、所望の実装形態に基づいて、様々なブロックを組み合わせてより少数のブロックにする、更なる複数のブロックに分割する、及び／又は削除することもできる。
【0145】
更に、方法２４００、並びに本明細書で開示される他のプロセス及び動作に関して、フローチャートは本発明の実施例のうちの、可能性のある１つの実装形態の動作を示す。これに関して、各ブロックは、プロセス内の特定の論理動作又はステップを実装するためにプロセッサ（例えばモータコントローラ５０４の処理コア）によって実行可能な１つ以上の命令を含む、モジュール、セグメント、又はプログラムコードの一部分を表すことができる。プログラムコードは、いずれのタイプのコンピュータ可読媒体又はメモリ、例えばディスク又はハードドライブを含む記憶デバイス等に記憶できる。コンピュータ可読媒体は、例えばレジスタメモリ、プロセッサキャッシュ、及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のような、データを短期間記憶するコンピュータ可読媒体といった、非一時的コンピュータ可読媒体又はメモリを含んでよい。コンピュータ可読媒体は、例えば読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、光学又は磁気ディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ‐ＲＯＭ）のような二次又は永続的長期ストレージといった、非一時的媒体又はメモリを含んでもよい。コンピュータ可読媒体は、他のいずれの揮発性又は不揮発性記憶システムであってもよい。コンピュータ可読媒体は、例えばコンピュータ可読記憶媒体、有形記憶装置、又は他の製造品と考えることができる。更に、方法２４００、並びに本明細書で開示される他のプロセス及び動作に関して、図２４の１つ以上のブロックは、プロセス内の特定の論理動作を実施するように配設された回路構成又はデジタル論理を表す場合もある。
【0146】
ブロック２４０２では、方法２４００は、モータコントローラ（例えばモータコントローラ５０４）において、正弦波フィードバック信号（例えば正弦波フィードバック信号４００）及び余弦波フィードバック信号（例えば余弦波フィードバック信号４０２）を、電気モータ（例えば電気モータ１００）の出力軸（例えば出力軸１０６）に結合されたレゾルバ（例えばレゾルバ２００）から受信するステップを含み、ここで上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号は、上記レゾルバに提供される励磁信号（例えば励磁信号３０８）を変調する。この例について、搬送周波数生成器５０６は、ＳＰＩ５０８を介してレゾルバ‐デジタルコンバータ５０２に搬送周波数を提供でき、レゾルバ‐デジタルコンバータ５０２はこの搬送周波数を有する励磁信号３０８を生成する。
【0147】
ブロック２４０４では、方法２４００は、上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号を、上記励磁信号の各周波数より低い周波数（例えば上記搬送周波数より少なくとも１．６倍低い周波数）でサンプリングすることによって、整流済み正弦波信号（例えば整流済み正弦波信号９０２）及び整流済み余弦波信号（例えば整流済み余弦波信号９０４）を生成するステップを含む。例えば上記モータコントローラは、上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号から、上記励磁信号（例えば励磁信号３０８）の各周波数より低い周波数でサンプリングされたデータ点を有する正弦波データバッファ（例えば正弦波データバッファ５１２）及び余弦波データバッファ（例えば余弦波データバッファ５１４）を生成でき、ここで、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を生成する上記ステップは、上記正弦波データバッファ及び上記余弦波データバッファに基づくものである（図５～６を参照）。
【0148】
ある例では、図５に関して既に説明されているように、上記正弦波データバッファ及び上記余弦波データバッファを生成する上記ステップは：それぞれのアナログ／デジタルコンバータ（例えば正弦波ＡＤＣ５１６及び余弦波ＡＤＣ５２０）を用いて、上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号をそれぞれの離散値に変換するステップ；並びに上記ＡＤＣの各出力を、上記励磁信号の各周波数より低い周波数で、（例えば正弦波フィルタ５１８及び余弦波フィルタ５２２を用いて）フィルタリングするステップを含むことができる。
【0149】
更に、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を生成する上記ステップは、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号の振幅が、上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号それぞれの振幅に比例するようなものである。例えば、図７～９に関して既に説明されているように、振幅抽出モジュール７０２は、各データバッファ内の正又は負の半サイクルを識別し、及び上記正又は負の半サイクルを構成するデータ点の絶対値を合計する。
【0150】
ブロック２４０６では、方法２４００は、上記モータコントローラによって、上記正弦波フィードバック信号、上記余弦波フィードバック信号、上記整流済み正弦波信号、及び上記整流済み余弦波信号を用いて、上記出力軸の回転の方向を決定するステップを含む。例えば、方向抽出モジュール７０４は、上記整流済み余弦波信号が上記整流済み正弦波信号を超えるとき、及び上記整流済み正弦波信号が上記整流済み余弦波信号を超えるときを示す第１の論理信号（例えば図１０の第１の論理信号１００２）を生成し、また、上記正弦波フィードバック信号と上余弦波フィードバック信号との積が正であるとき、及び上記積が負であるときを示す第２の論理信号（例えば図１１～１２の第２の論理信号１１０２、１２０２）を生成し、ここで、上記電気モータの上記出力軸の上記回転の方向を決定する上記ステップは、上記第１の論理信号及び上記第２の論理信号に基づくものである。例えば、方向抽出モジュール７０４は上述のように、上記第２の論理信号の値又はレベルと、上記第１の論理信号の信号エッジとに基づいて、上記回転の方向を決定する。
【0151】
ブロック２４０８では、方法２４００は、上記回転の方向を決定する上記ステップに関連する情報を用いて（例えば第１の論理信号１００２及び第２の論理信号１１０２、１２０２を用いて）、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を、それぞれ符号付き正弦波信号（例えば符号付き正弦波信号１４０２、１６０２）及び符号付き余弦波信号（例えば符号付き余弦波信号１４０４、１６０４）に変換するステップを含む。例えば速度抽出モジュール７０６は：（i）上記第１の論理信号及び上記第２の論理信号に対応する状態信号（例えば図１３の状態信号１３０２、１５０２；上の表１を参照）を生成し；（ii）上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号の最初の１８０°（即ち最初の半回転）と２つ目の１８０°（即ち２つ目の半回転）とを区別する、トグル信号（例えばトグル信号１３０４、１５０４）を生成し；（iii）上記状態信号及び上記トグル信号に基づいて、余弦波の乗数及び正弦波の乗数（上の表２～３を参照）を決定し、ここで、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を上記符号付き正弦波信号及び上記符号付き余弦波信号に変換する上記ステップは、上記余弦波の乗数及び上記正弦波の乗数に基づくものである（図１４、１６を参照）。
【0152】
ブロック２４１０では、方法２４００は、上記モータコントローラによって、上記符号付き正弦波信号及び上記符号付き余弦波信号を用いて上記出力軸の回転の速度を決定するステップを含む。例えば速度抽出モジュール７０６は、上記符号付き正弦波信号及び上記符号付き余弦波信号を、ローパスフィルタを通してフィルタリングして、フィルタリング済み正弦波信号１７０２及びフィルタリング済み余弦波信号１７０４を生成する（図１７を参照）。ある例では、速度抽出モジュール７０６は続いて、上記フィルタリング済み正弦波信号及び上記フィルタリング済み余弦波信号を、追跡位相ロックループ（例えば追跡ＰＬＬ１８００）を通して処理することにより、速度信号１８３１を生成する。
【0153】
ブロック２４１２では、方法２４００は、上記モータコントローラによって決定された上記回転の方向及び速度を、レゾルバ‐デジタルコンバータ（例えばレゾルバ‐デジタルコンバータ５０２）によって上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号を用いて決定された各方向及び各速度と比較するステップを含む。例えば、レゾルバ速度モニタ１９００に関して既に説明されているように、センサ信号処理モジュール５２８は、上記モータコントローラによって決定された上記速度と、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各上記速度との間の、差分の大きさを決定する。また、レゾルバ方向モニタ２０００に関して既に説明されているように、センサ信号処理モジュール５２８は、上記モータコントローラによって決定された上記回転の方向と、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各上記回転の方向とを比較して、これらが同一であるかそうでないかを決定する。
【0154】
ブロック２４１４では、方法２４００は、上記モータコントローラによって、上記比較するステップに基づいて上記電気モータを動作させるステップを含む。例えば、図１９に関して既に説明されているように、速度の上記差分が差分閾値１９０７未満である場合、又は上記差分が持続時間閾値１９１７未満の期間にわたって差分閾値１９０７を超える場合、レゾルバ速度モニタ１９００は、（例えば上記電気モータの動作時に上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定される回転の速度及び方向に応じて）上記電気モータを通常の動作モードで動作させる指示を提供する。上記差分が持続時間閾値１９１７より長く差分閾値１９０７を超える場合、レゾルバ速度モニタ１９００は、上記電気モータを安全動作モード（例えば低パフォーマンスモード）で動作させる指示を提供する。
【0155】
同様に、方向に関しては、図２０に関して既に説明されているように、上記モータコントローラによって決定された回転の方向が、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各回転の方向と同一である場合、又は上記モータコントローラによって決定された回転の方向が、持続時間閾値２０１７未満の期間にわたって、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各回転の方向と異なっている場合、レゾルバ方向モニタ２０００は上記電気モータを通常の動作モードで動作させる指示を提供する。上記モータコントローラによって決定された回転の方向が、持続時間閾値２０１７より長い時間にわたって、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各回転の方向と異なる場合、レゾルバ方向モニタ２０００は、上記電気モータを安全動作モードで動作させる指示を提供する。
【0156】
上記方法本明細書全体を通して説明されているような、方法２４００によって実行及び実施できる更なる動作を含むことができる。一例として、上記方法は、上述の５つの信号完全性チェックを実施するステップを更に含むことができる。信号チェックが不合格であった場合、センサ信号処理モジュール５２８は、モータ制御モジュール５３０に、セーフモード又は低パフォーマンスモードで動作するように指示する。
【0157】
以上の詳細な説明は、添付の図面を参照して、本開示のシステムの様々な特徴及び動作を説明している。本明細書に記載の例示的実装形態は、限定を意味するものではない。本開示の複数の特定の態様を、多様な異なる構成で配置して組み合わせることができ、その全てが本明細書で企図されている。
【0158】
更に、文脈によってそうでないことが示唆されていない限り、各図に図示された特徴を互いに組み合わせて使用してもよい。従って、これらの図は一般に、図示されている全ての特徴が各実装形態に必要であるわけではないことを理解した上で、１つ以上の全体的な実装形態の構成要素の複数の態様として見るべきものである。
【0159】
更に、本明細書又は特許請求の範囲における要素、ブロック、又はステップの列挙は、分かりやすさを目的としたものである。よってこのような列挙は、これらの要素、ブロック、又はステップが特定の配置に従うこと又はある特定の順序で実施されることを要求又は暗示するものとして理解してはならない。
【0160】
更に、デバイス又はシステムは、図に提示されている機能を実施するために使用されるものであっても、又は図に提示されている機能を実施するように構成されていてもよい。いくつかの例では、デバイス及び／又はシステムの構成要素は、（ハードウェア及び／又はソフトウェアを用いて）これらの構成要素が実際にそのようなパフォーマンスを実現するための構成及び構造を有するように、構成されていてもよい。他の例では、デバイス及び／又はシステムの構成要素は、例えばある特定の様式で動作する際に、該機能を実施するように適合される、該機能を実施できる、又は該機能の実施に適したものとなるように、配置されていてもよい。
【0161】
用語「略、実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」は、記載されている特性、パラメータ、又は値が必ずしも正確に達成されなくてよく、例えば公差、測定誤差、測定精度の限界、及び当業者に公知の他の因子を含む偏差又はばらつきが、上記特性が提供することを意図している効果を妨げないような量で発生し得ることを意味している。
【0162】
本明細書に記載の配置は、例示のみを目的としたものである。従って当業者は、他の配置並びに他の要素（例えば機械、インタフェース、動作、順序、及び動作のグループ化等）を代わりに使用でき、所望の結果に応じて一部の要素を完全に省略してもよいことを理解するだろう。更に、記載されている要素の多くは、別個の若しくは分散された構成要素として、又は他の構成要素といずれの好適な組み合わせ及び場所で組み合わせて実装され得る、機能的エンティティである。
【0163】
様々な態様及び実装形態が本明細書で開示されているが、他の態様及び実装形態が当業者には明らかであろう。本明細書で開示されている様々な態様及び実装形態は例示を目的としたものであり、限定を意図したものではなく、その真の範囲は、以下の特許請求の範囲と、このような特許請求の範囲が権利を有する均等物の全範囲とによって示される。また、本明細書で使用されている用語は、特定の実装形態の説明のみを目的としたものであり、限定を意図したものではない。
【0164】
よって、本開示の実施形態は、以下に列挙される番号付き例示的実施形態（ｅｎｕｍｅｒａｔｅｄ ｅｘａｍｐｌｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ：ＥＥＥ）のうちの１つに関連することができる。
【0165】
ＥＥＥ１は：モータコントローラにおいて、電気モータの出力軸に結合されたレゾルバから正弦波フィードバック信号及び余弦波フィードバック信号を受信するステップであって、上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号は、上記レゾルバに提供される励磁信号を変調する、ステップ；上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号を、上記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングすることによって、整流済み正弦波信号及び整流済み余弦波信号を生成するステップ；上記モータコントローラによって、上記正弦波フィードバック信号、上記余弦波フィードバック信号、上記整流済み正弦波信号、及び上記整流済み余弦波信号を用いて、上記出力軸の回転の方向を決定するステップ；上記回転の方向を決定する上記ステップに関連する情報を用いて、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を、それぞれ符号付き正弦波信号及び符号付き余弦波信号に変換するステップ；上記モータコントローラによって、上記符号付き正弦波信号及び上記符号付き余弦波信号を用いて、上記出力軸の回転の速度を決定するステップ；上記モータコントローラによって決定された上記回転の方向及び上記回転の速度を、上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号を用いてレゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各方向及び各速度と比較するステップ；並びに上記比較するステップに基づいて、上記モータコントローラによって上記電気モータを動作させるステップを含む、方法である。
【0166】
ＥＥＥ２は：上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号から、上記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングされたデータ点を有する正弦波データバッファ及び余弦波データバッファを生成するステップを更に含み、ここで、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を生成する上記ステップは、上記正弦波データバッファ及び上記余弦波データバッファに基づくものである、ＥＥＥ１に記載の方法である。
【0167】
ＥＥＥ３は、上記正弦波データバッファ及び上記余弦波データバッファを生成する上記ステップが：それぞれのアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を用いて、上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号をそれぞれの離散値に変換するステップ；並びに上記ＡＤＣの各出力を、上記励磁信号の各周波数より低い周波数でフィルタリングするステップを含む、ＥＥＥ２に記載の方法である。
【0168】
ＥＥＥ４は、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を生成する上記ステップが、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号の振幅が上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号それぞれの振幅に比例するようなものである、ＥＥＥ２又は３に記載の方法である。
【0169】
ＥＥＥ５は、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号の振幅が上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号それぞれの振幅に比例するように、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を生成する上記ステップが：各データバッファ内の正又は負の半サイクルのうち最初に発生するものを識別するステップ；及び上記正又は負の半サイクルを構成するデータ点の絶対値を合計するステップを含む、ＥＥＥ４に記載の方法である。
【0170】
ＥＥＥ６は、上記電気モータの上記出力軸の上記回転の方向を決定する上記ステップが：上記整流済み余弦波信号が上記整流済み正弦波信号を超えるとき、及び上記整流済み正弦波信号が上記整流済み余弦波信号を超えるときを示す第１の論理信号を生成するステップ；並びに上記正弦波フィードバック信号と上余弦波フィードバック信号との積が正であるとき、及び上記積が負であるときを示す第２の論理信号を生成するステップを含み、ここで、上記電気モータの上記出力軸の上記回転の方向を決定する上記ステップは、上記第１の論理信号及び上記第２の論理信号に基づくものである、ＥＥＥ１～５のいずれか１つに記載の方法である。
【0171】
ＥＥＥ７は、上記回転の方向を決定する上記ステップに関連する情報を用いて、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を、それぞれ上記符号付き正弦波信号及び上記符号付き余弦波信号に変換する上記ステップが：上記第１の論理信号及び上記第２の論理信号に対応する状態信号を生成するステップ；上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号の最初の１８０°と２つ目の１８０°とを区別するトグル信号を生成するステップ；並びに上記状態信号及び上記トグル信号に基づいて、余弦波の乗数及び正弦波の乗数を決定するステップを含み、ここで、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を上記符号付き正弦波信号及び上記符号付き余弦波信号に変換する上記ステップは、上記余弦波の乗数及び上記正弦波の乗数に基づくものである、ＥＥＥ６に記載の方法である。
【0172】
ＥＥＥ８は、上記出力軸の回転の速度を決定する上記ステップが：上記符号付き正弦波信号及び上記符号付き余弦波信号を、ローパスフィルタを通してフィルタリングして、フィルタリング済み正弦波信号及びフィルタリング済み余弦波信号を生成するステップを含む、ＥＥＥ１～７のいずれか１つに記載の方法である。
【0173】
ＥＥＥ９は、上記出力軸の上記回転の速度を決定する上記ステップが：上記フィルタリング済み正弦波信号及び上記フィルタリング済み余弦波信号を、追跡位相ロックループを通して処理するステップを更に含む、ＥＥＥ８に記載の方法である。
【0174】
ＥＥＥ１０は、上記モータコントローラによって決定された上記出力軸の上記回転の速度を、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各上記速度と比較する上記ステップが：上記モータコントローラによって決定された上記速度と、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各上記速度との間の、差分の大きさを決定するステップを含み、ここで、上記比較するステップに基づいて上記電気モータを動作させる上記ステップは、上記差分が差分閾値未満である場合、又は上記差分が持続時間閾値未満の期間にわたって差分閾値を超える場合に、上記電気モータを通常の動作モードで動作させる指示を提供し、上記差分が上記持続時間閾値より長く上記差分閾値を超える場合に、上記電気モータを安全動作モードで動作させる指示を提供するステップを含む、ＥＥＥ１～９のいずれか１つに記載の方法である。
【0175】
ＥＥＥ１１は、上記モータコントローラによって決定された上記回転の方向を、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各上記回転の方向と比較する上記ステップが：上記モータコントローラによって決定された上記回転の方向が、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各上記回転の方向と同一である場合、又は上記モータコントローラによって決定された上記回転の方向が、持続時間閾値未満の期間にわたって、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各上記回転の方向と異なっている場合に、上記電気モータを通常の動作モードで動作させる指示を提供し、上記モータコントローラによって決定された上記回転の方向が、上記持続時間閾値より長い時間にわたって、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各上記回転の方向と異なる場合に、上記電気モータを安全動作モードで動作させる指示を提供するステップを含む、ＥＥＥ１～１０のいずれか１つに記載の方法である。
【0176】
ＥＥＥ１２は：上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号から、上記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングされたデータ点を有する正弦波データバッファ及び余弦波データバッファを生成するステップ；並びに上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号に対して信号完全性チェックを実施するステップを更に含み、上記信号完全性チェックを実施する上記ステップは：所与の正弦波データバッファ又は余弦波データバッファ内の特定のデータ点が前の２つの正弦波データバッファ又は余弦波データバッファと比べて変化しているかどうかを決定するステップを含み、ここで上記電気モータを動作させる上記ステップは更に、上記信号完全性チェックに基づくものである、ＥＥＥ１～１１のいずれか１つに記載の方法である。
【0177】
ＥＥＥ１３は：上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号から、上記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングされたデータを有する正弦波データバッファ及び余弦波データバッファを生成するステップ；上記正弦波データバッファ及び上記余弦波データバッファから、最大正弦値、最小正弦値、最大余弦値、及び最小余弦値を抽出するステップ；並びに上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号に対して信号完全性チェックを実施するステップを更に含み、上記信号完全性チェックを実施する上記ステップは：上記最大正弦値、上記最小正弦値、上記最大余弦値、及び上記最小余弦値それぞれの大きさが許容値未満であるかどうかを決定するステップを含み、ここで上記電気モータを動作させる上記ステップは更に、上記信号完全性チェックに基づくものである、ＥＥＥ１～１２のいずれか１つに記載の方法である。
【0178】
ＥＥＥ１４は：上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号から、上記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングされたデータを有する正弦波データバッファ及び余弦波データバッファを生成するステップ；上記正弦波データバッファ及び上記余弦波データバッファから、最大正弦値、最小正弦値、最大余弦値、及び最小余弦値を抽出するステップ；並びに上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号に対して信号完全性チェックを実施するステップを更に含み、上記信号完全性チェックを実施する上記ステップは：（i）上記最大正弦値の大きさと上記最小正弦値の大きさとの間の差分が許容値未満であるかどうか；及び（ii）上記最大余弦値の大きさと上記最小余弦値の大きさとの間の差分が許容値未満であるかどうかを決定するステップを含み、ここで上記電気モータを動作させる上記ステップは更に、上記信号完全性チェックに基づくものである、ＥＥＥ１～１３のいずれか１つに記載の方法である。
【0179】
ＥＥＥ１５は：上記整流済み正弦波信号の二乗と上記整流済み余弦波信号の二乗とを決定するステップ；上記整流済み正弦波信号と上記整流済み余弦波信号との二乗和を決定するステップ；及び信号完全性チェックを実施するステップを更に含み、上記信号完全性チェックを実施する上記ステップは：上記二乗和が許容最大値と許容最小値の間に制限されているかどうかを決定するステップを含み、ここで上記電気モータを動作させる上記ステップは更に、上記信号完全性チェックに基づくものである、ＥＥＥ１～１４のいずれか１つに記載の方法である。
【0180】
ＥＥＥ１６は：上記符号付き正弦波信号の二乗と上記符号付き余弦波信号の二乗とを決定するステップ；上記符号付き正弦波信号と上記符号付き余弦波信号との二乗和を決定するステップ；及び信号完全性チェックを実施するステップを更に含み、上記信号完全性チェックを実施する上記ステップは：上記二乗和が許容最大値と許容最小値の間に制限されているかどうかを決定するステップを含み、ここで上記電気モータを動作させる上記ステップは更に、上記信号完全性チェックに基づくものである、ＥＥＥ１～１５のいずれか１つに記載の方法である。
【0181】
ＥＥＥ１７は、電気モータであって：（i）一次コイル、正弦波コイル、及び余弦波コイルを有するレゾルバステータと、（ii）上記電気モータの出力軸に設置され、上記出力軸と共に回転するように構成された、レゾルバロータであって、上記レゾルバロータは二次コイルを備える、レゾルバロータと、を備える、レゾルバ；レゾルバ‐デジタルコンバータであって、（i）励磁信号を上記レゾルバステータの上記一次コイルに提供し、ここで上記励磁信号は、上記レゾルバロータの上記二次コイルを励磁することにより、上記正弦波コイル内で正弦波フィードバック信号を、及び上記余弦波コイル内で余弦波フィードバック信号を生成するものであり、（ii）上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号を受信し、（iii）上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号を用いて、上記出力軸の回転の方向及び回転の速度を決定するように構成された、レゾルバ‐デジタルコンバータ；並びに１つ以上のプロセッサと、命令を記憶した非一時的コンピュータ可読媒体とを備えるモータコントローラであって、上記命令は、上記１つ以上のプロセッサによって実行された場合に：上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号を受信するステップ；上記正弦波フィードバック信号及び上記余弦波フィードバック信号を、上記励磁信号の各周波数より低い周波数でサンプリングすることによって、整流済み正弦波信号及び整流済み余弦波信号を生成するステップ；上記正弦波フィードバック信号、上記余弦波フィードバック信号、上記整流済み正弦波信号、及び上記整流済み余弦波信号を用いて、上記出力軸の各回転の方向を決定するステップ；各上記回転の方向を決定する上記ステップに関連する情報を用いて、上記整流済み正弦波信号及び上記整流済み余弦波信号を、それぞれ符号付き正弦波信号及び符号付き余弦波信号に変換するステップ；上記符号付き正弦波信号及び上記符号付き余弦波信号を用いて、上記出力軸の各回転の速度を決定するステップ；上記モータコントローラによって決定された各上記方向及び各上記速度を、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された上記回転の方向及び上記回転の速度と比較するステップ；並びに上記比較するステップに基づいて、上記電気モータを動作させるステップを含む動作を、上記モータコントローラに実施させるものである、モータコントローラを備える、電気モータである。
【0182】
ＥＥＥ１８は、上記モータコントローラによって決定された上記出力軸の各上記回転の速度を、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された上記速度と比較する上記ステップが：上記モータコントローラによって決定された各上記速度と、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された各上記速度との間の、差分の大きさを決定するステップを含み、ここで、上記比較するステップに基づいて上記電気モータを動作させる上記ステップは、上記差分が差分閾値未満である場合、又は上記差分が持続時間閾値未満の期間にわたって差分閾値を超える場合に、上記電気モータを通常の動作モードで動作させる指示を提供し、上記差分が上記持続時間閾値より長く上記差分閾値を超える場合に、上記電気モータを安全動作モードで動作させる指示を提供するステップを含む、ＥＥＥ１７に記載の電気モータである。
【0183】
ＥＥＥ１９は、上記モータコントローラによって決定された各上記回転の方向を、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された上記回転の方向と比較する上記ステップが：上記モータコントローラによって決定された各上記回転の方向が、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された上記回転の方向と同一である場合、又は上記モータコントローラによって決定された各上記回転の方向が、持続時間閾値未満の期間にわたって、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された上記回転の方向と異なっている場合に、上記電気モータを通常の動作モードで動作させる指示を提供し、上記モータコントローラによって決定された各上記回転の方向が、上記持続時間閾値より長い時間にわたって、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された上記回転の方向と異なる場合に、上記電気モータを安全動作モードで動作させる指示を提供するステップを含む、ＥＥＥ１７又は１８に記載の電気モータである。
【0184】
ＥＥＥ２０は、上記電気モータを通常の動作モードで動作させるステップが、上記電気モータを動作させる上記ステップを、上記レゾルバ‐デジタルコンバータによって決定された上記回転の速度及び上記回転の方向に依存するステップを含み、上記電気モータを安全動作モードで動作させるステップが、上記電気モータのパフォーマンスを低下させるステップを含む、ＥＥＥ１９に記載の電気モータである。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【国際調査報告】