JP2012068094A - Resolver signal processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、モータに配置されたレゾルバより出力される信号を処理して、モータの回転角度を検出するために使用されるレゾルバ信号処理装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a resolver signal processing device that is used to detect a rotation angle of a motor by processing a signal output from a resolver arranged in the motor.
レゾルバ信号処理装置は、例えば車載用電子機器であるEPS(Electric Power Steering)−ECU(Electronic Control Unit)などに設けられ、ハンドル軸に連結されたレゾルバからの信号に基づいてハンドル軸の回転角を検出する。そのため、レゾルバに対して与える励磁信号を生成する回路と、レゾルバの出力信号である正弦波出力信号及び余弦波出力信号を検出する回路とを備え、これらの出力信号を、励磁信号周期の1倍,2倍,2.5倍などの周期でサンプリングし、両者のarctan演算を行うことでハンドルの回転角を演算する。 The resolver signal processing device is provided, for example, in an in-vehicle electronic device such as an EPS (Electric Power Steering) -ECU (Electronic Control Unit), and the rotation angle of the handle shaft is determined based on a signal from a resolver connected to the handle shaft. To detect. For this purpose, a circuit for generating an excitation signal to be supplied to the resolver and a circuit for detecting a sine wave output signal and a cosine wave output signal, which are output signals of the resolver, are provided, and these output signals are multiplied by 1 times the excitation signal cycle. , 2 times, 2.5 times, etc., and the rotation angle of the handle is calculated by performing arctan calculation of both.
レゾルバに入力する励磁信号は、例えば10kHz程度の正弦波信号であり、励磁信号を生成する励磁信号回路は、例えばマイコンが10kHzのパルス信号を出力すると、そのパルス信号をローパスフィルタを介すことで正弦波状の信号に平滑する。そして、前記正弦波信号は、増幅器により所定の振幅値に増幅された後カップリングコンデンサにより直流成分がカットされ、0V基準の交流信号としてレゾルバに入力される。b The excitation signal input to the resolver is, for example, a sine wave signal of about 10 kHz, and the excitation signal circuit that generates the excitation signal, for example, when the microcomputer outputs a 10 kHz pulse signal, passes the pulse signal through a low-pass filter. Smooth into a sinusoidal signal. The sine wave signal is amplified to a predetermined amplitude value by an amplifier, a direct current component is cut by a coupling capacitor, and the sine wave signal is input to a resolver as an AC signal based on 0V. b
ここで、上記増幅器の増幅率を高く設定すれば、レゾルバに入力される励磁信号の振幅が大きくなり、レゾルバが出力する正弦波出力信号及び余弦波出力信号の振幅も大きくなる。すると、arctan演算を行うマイクロコンピュータ(マイコン)のA/D変換分解能が大きくなるので回転角の検出精度が向上する。しかしながら、増幅率は、増幅器の電源(例えばバッテリ電圧)に制約を受けるので、出力信号振幅は増幅器の電源電圧に従って出力可能な最大振幅が決まる。このため、増幅率が大きすぎると、励磁信号である正弦波のピークとボトムが潰れた形に歪んでしまい、角度の検出精度が低下する。 Here, if the amplification factor of the amplifier is set high, the amplitude of the excitation signal input to the resolver increases, and the amplitude of the sine wave output signal and cosine wave output signal output from the resolver also increases. Then, since the A / D conversion resolution of the microcomputer (microcomputer) that performs the arctan calculation is increased, the detection accuracy of the rotation angle is improved. However, since the amplification factor is restricted by the power supply (for example, battery voltage) of the amplifier, the maximum amplitude that can be output is determined according to the power supply voltage of the amplifier. For this reason, if the amplification factor is too large, the peak and bottom of the sine wave that is the excitation signal are distorted and the angle detection accuracy decreases.
しかしながら、上記励磁信号回路の部品バラツキ、温度変化及びバッテリ電圧の変動の影響から、どのような条件においても正弦波波形が維持できるように増幅率を決定すると、部品バラツキや温度変化、バッテリ電圧の変動が無い場合に比較して増幅率を低く設定せざるを得ないため、回転角の検出精度が低下してしまう。
そこで、部品バラツキ、温度変化および電源電圧の変動がある状況においても、レゾルバが検出する角度の精度低下を極力防止できるレゾルバ信号処理装置を提供する。
However, if the amplification factor is determined so that the sinusoidal waveform can be maintained under any conditions due to the effects of component variations, temperature changes, and battery voltage fluctuations in the excitation signal circuit, component variations, temperature changes, battery voltage fluctuations, etc. Since the amplification factor has to be set lower than when there is no fluctuation, the detection accuracy of the rotation angle is lowered.
Therefore, a resolver signal processing device is provided that can prevent a decrease in accuracy of the angle detected by the resolver as much as possible even in a situation where there are component variations, temperature changes, and power supply voltage fluctuations.
実施形態によれば、 レゾルバに正弦波状の励磁信号を出力し、モータの回転角度に応じて前記励磁信号の振幅が変調されたレゾルバ検出信号を処理するレゾルバ信号処理装置において、パルス信号出力部が励磁信号を生成するためのパルス信号を出力すると、励磁信号生成部は、パルス信号を平滑することで励磁信号を生成して出力する。そして、振幅調整部は、励磁信号検出部により検出された励磁信号の最大振幅が所定のレベルとなるように、レゾルバに出力される励磁信号を調整する。 According to the embodiment, in the resolver signal processing apparatus that outputs a sinusoidal excitation signal to the resolver and processes the resolver detection signal in which the amplitude of the excitation signal is modulated according to the rotation angle of the motor, the pulse signal output unit includes: When a pulse signal for generating an excitation signal is output, the excitation signal generation unit generates and outputs an excitation signal by smoothing the pulse signal. Then, the amplitude adjustment unit adjusts the excitation signal output to the resolver so that the maximum amplitude of the excitation signal detected by the excitation signal detection unit becomes a predetermined level.
(第1実施形態)
以下、第1実施形態について図1ないし図8を参照して説明する。図1は、例えばEPS−ECU(電動パワーステアリング用電子制御ユニット)として構成される制御装置の要部を示すブロック図である。制御装置20は、ブラシレスDCモータ1の巻線に流れる電流を検出するための電流検出回路5を備えており、電流検出回路5の出力端子は、マイクロコンピュータ(マイコン)21に内蔵のA/D変換器22aに接続されている。電流検出回路5は、例えばインバータ主回路3の下アームとグランドとの間に挿入されるシャント抵抗の端子電圧を検出するように構成される。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a control device configured as, for example, an EPS-ECU (electronic control unit for electric power steering). The
インバータ主回路3は、例えば6個のMOSFETを三相ブリッジ接続して構成されている。マイコン21に内蔵されているPWM回路23の6本の出力端子は、ゲートドライブ回路4を介して、インバータ主回路3を構成する各FETのゲートに夫々接続されている。そして、インバータ主回路3により、ブラシレスDCモータ1の三相巻線に対してPWM電圧を供給する構成となっている。
The inverter
マイコン21は、励磁信号制御部(励磁信号検出部,振幅調整部)24及び励磁PWM作成部(パルス信号出力部)25により作成されたPWM信号(パルス信号)S1を出力し、そのPWM信号S1は、励磁信号S2(励磁基準信号)を形成するフィルタ回路(励磁信号生成部)11に与えられている。フィルタ回路11は、高調波を除去するための複数段ローパスフィルタとバッファ用のオペアンプ等で構成されている(図2参照)。励磁信号S2は、増幅器12を介して、ブラシレスDCモータ1に取り付けられたレゾルバ2の励磁コイルに供給される。
The
レゾルバ2の出力コイルである余弦コイルと正弦コイル(図示せず)とは、差動増幅器13の対応する入力端子(+,−)に夫々接続されており、差動増幅器13の出力信号は、余弦信号S3及び正弦信号S4(レゾルバ検出信号)としてマイコン21のA/D変換器22cに与えられている。尚、以降で概略的に説明するブラシレスDCモータ1の回転位置Θを検出する処理は、特開2005−210839号公報と同一である。A/D変換器22cには、最新データ保持部26及び前回データ保持部27が直列に接続されており、最新データ保持部26には、最新のA/D変換データD1,D2が保持され、前回データ保持部27には、前回のA/D変換データD3,D4が保持される。
A cosine coil and a sine coil (not shown) which are output coils of the
最新データ保持部26及び前回データ保持部27に保持されるデータD1〜D4のうち、データD2,D4はレゾルバSIN波検出部28に与えられ、データD1,D3はレゾルバCOS波検出部29に与えられる。レゾルバSIN波検出部28では、SINデータDy(=D2−D4)が演算され、レゾルバCOS波検出部29では、COSデータDx(=D1−D3)が演算される。SINデータDy,COSデータDxは、Atan演算部30に与えられ、これらのデータの大小関係に応じてarctan(Dy/Dx)又はarctan(Dx/Dy)が演算される(Atan演算)。
Of the data D1 to D4 held in the latest
Atan演算の結果は、回転角算出部31に出力され、回転角算出部31において、COS及びSINデータDx,Dyの関係から8パターンに区別して演算が実行され、回転位置Θが算出される。すなわち、上記のマイコン21内部の各機能ブロックは、特開2005−210839号公報で行われている回転位置Θの算出処理をブロック化して示したものである。
The result of the Atan calculation is output to the rotation
次に、励磁PWM信号S1を生成する部分について説明する。マイコン21の励磁PWM作成部25は、図6で示すように、例えば周波数160kHzのキャリアで、周波数10kHzの正弦波状の励磁信号S2を生成するように、励磁PWM信号S1を出力する。そのため、励磁PWM作成部25には、励磁信号制御部24から、励磁DUTY,励磁位相,励磁PWM(キャリア)周波数,励磁周波数の各設定パラメータが与えられる。
Next, the part that generates the excitation PWM signal S1 will be described. As shown in FIG. 6, the excitation
ここで、「励磁DUTY」は、正弦波状の励磁信号S2の最大振幅を規定するデューティを設定するパラメータであり、その最大値は100%である。また、「励磁位相」は、励磁PWM作成部25がマイコン21のシステムクロック信号に同期して励磁PWM信号S1を出力するに当たり、その励磁PWM信号S1の出力位相を調整するためのパラメータである。励磁PWM作成部25は、上記の各設定パラメータが与えられると、その設定に応じて励磁PWM信号S1を生成し、出力する。
Here, “excitation DUTY” is a parameter that sets a duty that defines the maximum amplitude of the sinusoidal excitation signal S2, and its maximum value is 100%. The “excitation phase” is a parameter for adjusting the output phase of the excitation PWM signal S1 when the
例えば、図6で示す励磁PWM信号S1であれば、励磁DUTY=90%,励磁位相=0度,励磁PWM周波数=160kHz,励磁周波数=10kHzを設定する。すると、励磁PWM作成部25は、周波数10kHzの正弦波を生成するため、最大デューティが90%で規定される比率に従い、正弦波の各位相に対応する振幅レベルに応じてデューティが変化する、キャリア周波数160kHzのPWM信号を生成・出力するようにハードウェアにより構成されている。また、図7(a)は、図6に示す励磁PWM信号S1だけを抽出して示したもので、図7(b)は、励磁DUTY=60%に設定した場合の励磁PWM信号S1を示す。
For example, in the case of the excitation PWM signal S1 shown in FIG. 6, excitation DUTY = 90%, excitation phase = 0 degree, excitation PWM frequency = 160 kHz, and excitation frequency = 10 kHz are set. Then, since the excitation
励磁信号制御部24には、インバータ主回路3に印加される駆動電圧,すなわち車両のバッテリ電圧Vbatが与えられていると共に、増幅器12を介してレゾルバ2に入力される励磁信号Srを、差動増幅器32を介して増幅した信号が与えられている。尚、図示しないが、これらの電圧も当然A/D変換される。そして、励磁信号制御部24は、これらの電圧レベルに応じて、励磁PWM作成部25に設定するパラメータの一部を決定する。また、マイコン21に対しては、図示しない電源回路によりバッテリ電圧Vbatを降圧した制御電源(例えば5V)が供給されているが、マイコン21を除く制御装置20のその他の構成部分の電源は、バッテリ電圧Vbatが直接供給されている。
A drive voltage applied to the inverter
図2は、フィルタ回路11及び増幅器12の具体構成を示す。フィルタ回路11は2次のRCフィルタで構成されており、フィルタリングされた出力信号はバッファアンプ33に与えられている。バッファアンプ33の出力端子は、カップリングコンデンサC1を介して増幅器12の入力端子である抵抗素子R3に接続されている。この抵抗素子R3は、オペアンプ34の反転入力端子に接続されていると共に、抵抗素子R4及びコンデンサC2の並列回路を介して、カップリングコンデンサC3の一端側に接続されている。
FIG. 2 shows a specific configuration of the
オペアンプ34の非反転入力端子は、抵抗素子R5を介してグランドに接続されると共に、抵抗素子R6を介してバッファアンプ35の出力端子に接続されている。バッファアンプ35は、バッテリ電圧Vbatを抵抗素子R1及びR2で1/2に分圧した電位Vbat/2を出力する。バッテリ電圧Vbatとグランドとの間には、抵抗素子R7,ダイオードD1及びD2,抵抗素子R8の直列回路が接続されており、オペアンプ34の出力端子は、ダイオードD1及びD2の共通接続点に接続されている。
The non-inverting input terminal of the
抵抗素子R7の両端には、NPNトランジスタQ1のコレクタ,ベースがそれぞれ接続されており、抵抗素子R8の両端には、PNPトランジスタQ2のベース,コレクタがそれぞれ接続されている。NPNトランジスタQ1,PNPトランジスタQ2のエミッタは、それぞれ抵抗素子R9,R10を介してカップリングコンデンサC3の一端に接続されている。カップリングコンデンサC3の他端は、レゾルバ2の図示しない励磁コイルに接続されており、直流成分がカットされた励磁信号Srが出力される。
そして、オペアンプ34を介して付与されるダイオードD1及びD2の共通接続点の電位が変動すると、その電位に対してダイオードD1及びD2の順方向電圧Vf分増減されたNPNトランジスタQ1,PNPトランジスタQ2のベース電位が変動する。これにより、各トランジスタQ1,Q2のオンオフ状態が変化して、カップリングコンデンサC3の一端側の電位が変化する。
The collector and base of the NPN transistor Q1 are respectively connected to both ends of the resistor element R7, and the base and collector of the PNP transistor Q2 are respectively connected to both ends of the resistor element R8. The emitters of the NPN transistor Q1 and the PNP transistor Q2 are connected to one end of a coupling capacitor C3 via resistance elements R9 and R10, respectively. The other end of the coupling capacitor C3 is connected to an excitation coil (not shown) of the
When the potential at the common connection point of the diodes D1 and D2 applied via the
ここで、コンデンサC1及び抵抗素子R3の共通接続点(入力点)の電位をVin,抵抗素子R9及びR10の共通接続点(出力点)の電位をVoutとすると、以下の関係になる。
Vout= R5/(R5+R6)・(R3+R4)/R3・Vbat/2
−R4/R3・Vin …(1)
(1)式において、R3=R5=Rs,R4=R6=Rfとすると、
Vout= Rs/(Rs+Rf)・(Rs+Rf)/Rs・Vbat/2
−Rf/Rs・Vin
=Vbat/2−Rf/Rs・Vin …(2)
となる。すなわち、増幅器12においては、オペアンプ34を中心とする回路が、入力信号Vinを、中点電位Vbat/2を中心として上下に振幅が振れる信号となるようにレベルシフトしている。
Here, when the potential at the common connection point (input point) of the capacitor C1 and the resistance element R3 is Vin and the potential at the common connection point (output point) of the resistance elements R9 and R10 is Vout, the following relationship is established.
Vout = R5 / (R5 + R6). (R3 + R4) /R3.Vbat/2
-R4 / R3 · Vin (1)
In the formula (1), when R3 = R5 = Rs and R4 = R6 = Rf,
Vout = Rs / (Rs + Rf). (Rs + Rf) /Rs.Vbat/2
-Rf / Rs · Vin
= Vbat / 2−Rf / Rs · Vin (2)
It becomes. That is, in the
そして、バッテリ電圧Vbatを基準とする出力点の電圧降下分をVdrop,グランド電位を基準とする出力点の電圧上昇分をVriseとすると、これらはそれぞれ(3),(4)式で表わされる。但し、IBは抵抗素子R7に流れる電流,ICはトランジスタQ1のコレクタ電流である。
Vdrop=R7・IB+VBE(Q1)+R9・IC …(3)
Vrise=R8・IB+VBE(Q2)+R10・IC …(4)
すなわち、増幅器12の増幅率は、抵抗素子R3,R4の抵抗比,並びに抵抗素子R8〜R10の抵抗比によって決まる。
Then, assuming that the voltage drop at the output point with respect to the battery voltage Vbat is Vdrop and the voltage rise at the output point with respect to the ground potential is Vrise, these are expressed by equations (3) and (4), respectively. However, IB is a current flowing through the resistance element R7, and IC is a collector current of the transistor Q1.
Vdrop = R7 · IB + VBE (Q1) + R9 · IC (3)
Vrise = R8 · IB + VBE (Q2) + R10 · IC (4)
That is, the amplification factor of the
ところで、回転角度Θの検出精度を高めるには、前述したように制限信号S3及び余弦信号S4の振幅を大きくすることが望ましく、そのためには励磁信号Srの振幅を大きくすれば良い。更に遡れば、そのためには、フィルタ回路11に入力される励磁PWM信号S1の最大デューティを大きくすれば良い。しかしながら、回路部品のバラツキや温度条件により、フィルタ回路11や増幅器12の平滑度や増幅度が変化することがあり、それに伴い、励磁信号Srの最大振幅が当初の設定値から変化する。
By the way, in order to increase the detection accuracy of the rotation angle Θ, it is desirable to increase the amplitudes of the limit signal S3 and the cosine signal S4 as described above. For this purpose, the amplitude of the excitation signal Sr may be increased. Going back further, for that purpose, the maximum duty of the excitation PWM signal S1 input to the
そこで本実施形態では、励磁信号Srの振幅を検出することで、例えば増幅度が、バラツキがない場合に比べて高くなっていれば励磁PWM信号S1のデューティを低くして、励磁信号Srの最大振幅が、回路部品バラツキがない場合と同様の値となるように調整する。また、バッテリ電圧Vbatが低下した場合には、励磁信号Srの最大振幅目標値が、バッテリ電圧Vbatが通常レベル(例えば12V)の場合と同じであれば、増幅器12の増幅出力レベルがバッテリ電圧Vbatに制限され、図8に示すように正弦波状の励磁信号のトップとボトムが潰れたような波形となってしまう。
Therefore, in the present embodiment, by detecting the amplitude of the excitation signal Sr, for example, if the amplification degree is higher than when there is no variation, the duty of the excitation PWM signal S1 is reduced and the maximum of the excitation signal Sr is reduced. Adjustment is made so that the amplitude becomes the same value as when there is no variation in circuit components. When the battery voltage Vbat decreases, if the maximum amplitude target value of the excitation signal Sr is the same as when the battery voltage Vbat is a normal level (for example, 12 V), the amplified output level of the
図2に示す増幅器12の場合、出力電圧Voutの正側振幅については、(3)式の電圧降下分Vdropだけ低下し、負側振幅については(4)式の電圧上昇分Vriseだけ上昇する。したがって、増幅器12が出力可能な最大振幅電圧(Vp-p;ピークトゥピーク)は、バッテリ電圧Vbatよりも上記の電圧Vdrop,Vrise分だけ制限を受けることになる。この場合、励磁信号Srの最大振幅値(目標値)を、検出したバッテリ電圧Vbatのレベルに応じて低下させる。
In the case of the
以下、上記の処理手順について図3ないし図8も参照して説明する。図3は、励磁信号制御部24が励磁PWM作成部25に対して行う初期設定処理を示すフローチャートである。励磁信号制御部24は、励磁周波数(ステップS1),励磁PWM周波数(ステップS2),励磁位相(ステップS3),励磁DUTY初期値(ステップS4)をそれぞれ設定する。尚、励磁DUTY初期値は例えば50%とする。
Hereinafter, the processing procedure will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing an initial setting process performed by the excitation
図4は、励磁信号制御部24を中心とするマイコン21の制御内容を示すフローチャートであり、図5は、その制御内容に応じた各部の信号波形を示すタイミングチャートである。図4に示すフローチャートは、例えば50μ秒の周期でアップダウンカウント動作を行う制御周期カウンタのカウント値が(図5(a)参照)、ゼロになるタイミングで発生する制御周期割込みを処理するルーチンとして実行される(図5(b)参照)。先ず、励磁信号制御部24は、バッテリ電圧Vbatの値を読み込み(ステップS11)、バッテリ電圧Vbatの値に応じて励磁上限値,励磁下限値を設定する(ステップS12)。
FIG. 4 is a flowchart showing the control contents of the
ここで、励磁上限値,励磁下限値は、励磁信号Srの最大振幅目標値(Vp-p)を設定する値であり、バッテリ電圧Vbatについて上限閾値を例えば7V,下限閾値を例えば4Vに設定した上で、以下のように設定する。
バッテリ電圧Vbat 励磁上限値,励磁下限値(±で示す)
7V以上 3V±0.1V
7V未満且つ4V超 7V,4Vの設定値を直線補間した値で設定
4V 1.5V±0.1V
4V未満 励磁不能(制御装置20が動作しない領域)
すなわち、励磁信号Srの最大振幅目標値が3Vである場合に、バッテリ電圧Vbatが7V以上の場合は、上記の目標値通りに最大振幅を調整することは容易であるから、励磁上限値3.1V,励磁下限値2.9Vとする。そして、バッテリ電圧Vbatが7V未満に低下した状態で当初の目標値通りに最大振幅を調整しようとすると、図8に示したように励磁信号Srの波形に歪みが生じる。そこで、バッテリ電圧Vbatが7V未満で且つ4V超の領域では、目標値を3Vよりも低下させる。例えば、バッテリ電圧Vbat=6Vの場合は励磁上限値2.6V,励磁下限値2.4Vとなる。
Here, the excitation upper limit value and the excitation lower limit value are values for setting the maximum amplitude target value (Vp-p) of the excitation signal Sr, and for the battery voltage Vbat, the upper limit threshold is set to 7 V, for example, and the lower limit threshold is set to 4 V, for example. Above, set as follows.
Battery voltage Vbat Excitation upper limit, Excitation lower limit (indicated by ±)
7V or more 3V ± 0.1V
Less than 7V and more than 4V Set with 7V and 4V set values by linear interpolation
4V 1.5V ± 0.1V
Less than 4V Excitation impossible (area where
That is, when the maximum amplitude target value of the excitation signal Sr is 3V and the battery voltage Vbat is 7V or more, it is easy to adjust the maximum amplitude according to the target value. 1V, excitation lower limit 2.9V. Then, if the maximum amplitude is adjusted according to the original target value in a state where the battery voltage Vbat is reduced to less than 7V, the waveform of the excitation signal Sr is distorted as shown in FIG. Therefore, in a region where the battery voltage Vbat is less than 7V and more than 4V, the target value is lowered below 3V. For example, when the battery voltage Vbat = 6V, the excitation upper limit value is 2.6V and the excitation lower limit value is 2.4V.
続くステップS13では、設定パラメータに応じて励磁PWM作成部25により励磁PWM信号S1が出力され(図5(c)参照)、励磁信号制御部24は、差動増幅器32を介した励磁信号SrのA/D変換値を読み込む(ステップS14)。尚、図5(e)に示すように、励磁信号SrのA/D変換は、図4に示す割込み処理とは異なるタイミングで周期的に実行されて(別途そのタイミングが初期設定されている)データバッファ等に格納されており、ステップS14では、そのバッファに格納されているデータ(直前にA/D変換されたデータ)を読み込むことになる。
In the subsequent step S13, an excitation PWM signal S1 is output by the
次のステップS15では、制御周期割込みの回数をカウントするが、これは、カウント値が奇数か否かを判断するだけであるから(ステップS16,図5(b)参照)、例えば1ビットカウンタで0,1を交互に繰り返しても良い。ここでカウント値が奇数であれば(YES)、ステップS14で読み込んだ値を「励磁H値」として記憶し(ステップS17,図5(f)参照)、カウント値が偶数であれば(NO)、ステップS14で読み込んだ値を「励磁L値」として記憶する(ステップS19,図5(g)参照)。 In the next step S15, the number of control cycle interruptions is counted. This is because it is only determined whether or not the count value is an odd number (see step S16, FIG. 5B). 0 and 1 may be alternately repeated. If the count value is an odd number (YES), the value read in step S14 is stored as an “excitation H value” (see step S17, FIG. 5 (f)), and if the count value is an even number (NO). The value read in step S14 is stored as an “excitation L value” (see step S19, FIG. 5G).
そして、ステップS17に続くステップS18では、励磁信号Srの最大振幅値を、
最大振幅値=(励磁H値)−(励磁L値)
で算出する。ここでの「励磁L値」は、前回の制御周期で記憶された値である。また、ステップS19に続くステップS20では、同最大振幅値を、
最大振幅値=(励磁L値)−(励磁H値)
で算出する。ここでの「励磁H値」も、同様に前回の制御周期で記憶された値である。すなわち、「励磁H値」と「励磁L値」との差の絶対値から、励磁信号Srの最大振幅値(Vp-p)が得られる。
In step S18 following step S17, the maximum amplitude value of the excitation signal Sr is determined as follows.
Maximum amplitude value = (Excitation H value)-(Excitation L value)
Calculate with The “excitation L value” here is a value stored in the previous control cycle. In step S20 following step S19, the maximum amplitude value is
Maximum amplitude value = (Excitation L value)-(Excitation H value)
Calculate with The “excitation H value” here is also a value stored in the previous control cycle. That is, the maximum amplitude value (Vp-p) of the excitation signal Sr is obtained from the absolute value of the difference between the “excitation H value” and the “excitation L value”.
以降のステップS21〜S24は、励磁信号制御部24が励磁DUTYを初期値から調整する処理となる。先ず、ステップS18またはS20で算出した励磁信号Srの最大振幅値が励磁上限値を超えているか否かを判断し(ステップS21)、超えている場合は(YES)、前回の設定値からDUTY調整値(例えば2%とする)だけ減じたものを新たな励磁DUTYとして励磁PWM作成部25に設定する(ステップS22)。また、励磁上限値を超えていなければ(NO)ステップS23に移行する。
Subsequent steps S21 to S24 are processes in which the excitation
ステップS23では、励磁信号Srの最大振幅値が励磁下限値を下回っているか否かを判断し、下回っている場合は(YES)、前回の設定値にDUTY調整値を加えたものを新たな励磁DUTYとして励磁PWM作成部25に設定する(ステップS24)。また、励磁下限値を下回っていなければ(NO)、最大振幅値は、励磁上限値以下で且つ励磁下限値以上のレベルとなっているのでステップS25に移行する(ステップS22の実行後も同様)。そして、ステップS25では、A/D変換器22c〜回転角算出部31によってレゾルバ2が検出した回転角度Θを演算する。
In step S23, it is determined whether or not the maximum amplitude value of the excitation signal Sr is below the excitation lower limit value. If it is below (YES), a value obtained by adding the DUTY adjustment value to the previous set value is newly excited. DUTY is set in the excitation PWM creating unit 25 (step S24). If it is not below the excitation lower limit value (NO), the maximum amplitude value is not more than the excitation upper limit value and not less than the excitation lower limit value, and the process proceeds to step S25 (same after execution of step S22). . In step S25, the rotation angle Θ detected by the
以上のように本実施形態によれば、マイコン21がレゾルバ2に正弦波状の励磁信号Srを出力して、ブラシレスDCモータ1の回転角度に応じて励磁信号Srの振幅が変調された余弦信号S3及び正弦信号S4する場合、励磁PWM作成部25は、正弦波の最大振幅を規定する励磁DUTYが設定されると、その励磁DUTYに応じた比率で、正弦波の各位相に対する振幅レベルの変化に応じてデューティが変化する励磁PWM信号を励磁信号S1として生成出力する。そして、励磁信号制御部24は、検出した励磁信号Srの最大振幅が所定のレベルとなるように励磁信号S1を調整する。
As described above, according to this embodiment, the
具体的には、励磁信号制御部24は、バッテリ電圧Vbatが7V以上であれば、励磁信号Srの最大振幅が予め定めた最大値3V(Vp-p)を維持するように調整し、バッテリ電圧Vbatが7V未満になると、励磁信号Srの最大振幅が、歪まない範囲で最大となるように励磁DUTYの設定値を調整する。すなわち、バッテリ電圧Vbatが低下した場合は、マイコン21が出力する励磁PWM信号のデューティを小さくして、増幅器12の増幅出力を低下させるよう調整する。また、回路バラツキや温度変化によって、同様に増幅器12の出力がバッテリ電圧Vbatのレベルに応じて制限される電圧範囲を越えようとする場合でも、励磁PWM信号のデューティを小さくして増幅器12の増幅出力を調整する。したがって、上記のように増幅器12の出力電圧範囲を制限する変動要因がある状況においても、レゾルバ2が検出する角度の精度が低下することを極力防止できる。
Specifically, when the battery voltage Vbat is 7 V or more, the excitation
また、励磁PWM作成部25が出力する正弦波状の振幅率でデューティが変化する励磁PWM信号S2は、同じ周波数の励磁信号をデューティが一定のPWM信号から生成する場合に比較すると低い周波数成分を含んでいないため、フィルタ回路11の時定数をより小さくすることができる。例えば図2に示しているように、RCフィルタの次数を3次から2次に減らして回路規模を小さくできる。また、信号の応答遅れもより小さくなるという効果を有する。
In addition, the excitation PWM signal S2 whose duty changes with a sinusoidal amplitude rate output from the
(第2実施形態)
図9ないし図13は第2実施形態を示すものであり、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図1相当図である図9において、制御装置50は、マイコン21に替わるマイコン51を備えており、そのマイコン51は、励磁信号制御部24及び励磁PWM作成部25に替えて、励磁信号制御部52及びタイマ機能部53を備えている。タイマ機能部53は、励磁信号制御部52により励磁PWM周波数及びタイマDUTYが設定されると、励磁PWM信号の周波数が設定された値となるように、キャリア周波数160kHzで一定のデューティとなる励磁PWM信号を生成して出力する。
(Second Embodiment)
9 to 13 show a second embodiment. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Hereinafter, different parts will be described. In FIG. 9 corresponding to FIG. 1, the
次に、第2実施形態の作用について図10ないし図13も参照して説明する。図10に示す初期設定処理では、励磁信号制御部52は、タイマ機能部53に励磁PWM信号S1の周波数と(ステップS31)、DUTY初期値(H側DUTY,ステップS32)とをそれぞれ設定する。尚、励磁DUTY初期値は第1実施形態と同様に50%とする。そして、図11に示す制御周期割込み処理では、図4に示す処理からステップS13を削除し、ステップS41〜S43を追加したものとなっている。
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS. In the initial setting process shown in FIG. 10, the excitation
制御周期割込みカウント数が偶数の場合は(ステップS16:NO)、励磁PWM信号S1のH側DUTYを設定する(ステップS41)。ここで最初に設定されるH側DUTYは、ステップS31で初期設定された値である。一方、前記カウント数が奇数の場合は(ステップS16:YES)、励磁PWM信号S1のL側DUTYを設定する(ステップS42)。ここで最初に設定されるL側DUTYは、ステップS31で初期設定された値を、100%から減じた値である(励磁DUTY初期値が50%であれば等しく50%となる)。この処理は、ステップS17〜S24を同様に実行した後、ステップS43における励磁DUTYのH側/L側変換により行われる。 If the control cycle interrupt count is an even number (step S16: NO), the H side DUTY of the excitation PWM signal S1 is set (step S41). Here, the H-side DUTY set first is the value initially set in step S31. On the other hand, when the count number is an odd number (step S16: YES), the L side DUTY of the excitation PWM signal S1 is set (step S42). Here, the L-side DUTY set first is a value obtained by subtracting the value initially set in step S31 from 100% (if the excitation DUTY initial value is 50%, it is equal to 50%). This process is performed by performing H side / L side conversion of excitation DUTY in step S43 after executing steps S17 to S24 in the same manner.
すなわち、図12(c)又は図13(a)に示すように、H側DUTYが90%である場合、タイマ機能部53は、制御割込み回数が偶数である場合はデューティ90%の励磁PWM信号S1を生成出力し、制御割込み回数が奇数である場合はデューティ10%の励磁PWM信号S1を生成出力する。また、図13(b)に示すように、H側DUTYが60%である場合、タイマ機能部53は、制御割込み回数が偶数である場合はデューティ60%の励磁PWM信号S1を生成出力し、制御割込み回数が奇数である場合はデューティ40%の励磁PWM信号S1を生成出力する。
That is, as shown in FIG. 12C or FIG. 13A, when the H-side DUTY is 90%, the
また、図12(d),(e)に示す励磁信号Sr及びA/D変換のタイミングは図5と異なっているが、これは、第2実施形態の励磁PWM信号S1は第1実施形態の同信号S1よりも低い周波数成分を含んでいるため、フィルタ回路54の次数をフィルタ回路11よりも大きくしており、その結果、励磁PWM信号S1がより遅れたタイミングで出力されていることを示す。それに伴い、A/D変換を行うタイミングも第1実施形態とは異なっている。
以上のように第2実施形態によれば、マイコン51は、タイマ機能部53を用いて励磁PWM信号S1を生成出力するので、マイコン21よりも簡単な構成にすることができる。
Further, although the excitation signal Sr and the A / D conversion timing shown in FIGS. 12D and 12E are different from those in FIG. 5, the excitation PWM signal S1 of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. Since the frequency component is lower than that of the signal S1, the order of the
As described above, according to the second embodiment, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
励磁PWM信号S1のデューティを調整するものに限らず、例えば増幅器の増幅度を調整して励磁信号S2の振幅を調整しても良い。
バッテリ電圧Vbatについての上限閾値,下限閾値や、励磁信号Srについての励磁上限値,励磁下限値,DUTY調整値等は、個別の設計に応じて適宜変更しても良い。
電源は、バッテリに限る必要はない。
EPS−ECUとして構成されるものに限らず、レゾルバの信号を処理する装置であれば適用が可能である。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
For example, the amplitude of the excitation signal S2 may be adjusted by adjusting the amplification factor of the amplifier.
The upper limit threshold and lower limit threshold for the battery voltage Vbat, the excitation upper limit value, the excitation lower limit value, the DUTY adjustment value, etc. for the excitation signal Sr may be changed as appropriate according to the individual design.
The power source need not be limited to batteries.
The present invention is not limited to the one configured as an EPS-ECU, and can be applied to any device that processes resolver signals.
図面中、1はブラシレスDCモータ、2はレゾルバ、11はフィルタ回路(励磁信号生成部)、12は増幅器、20は制御装置(レゾルバ信号処理装置)、21はマイクロコンピュータ、24は励磁信号制御部(励磁信号検出部,振幅調整部)、25は励磁PWM作成部(パルス信号出力部)、50は制御装置(レゾルバ信号処理装置)、51はマイクロコンピュータ、52は励磁信号制御部(励磁信号検出部,振幅調整部)、53はタイマ機能部(パルス信号出力部)、54はフィルタ回路(励磁信号生成部)を示す。 In the drawings, 1 is a brushless DC motor, 2 is a resolver, 11 is a filter circuit (excitation signal generation unit), 12 is an amplifier, 20 is a control device (resolver signal processing device), 21 is a microcomputer, and 24 is an excitation signal control unit. (Excitation signal detection unit, amplitude adjustment unit), 25 is an excitation PWM creation unit (pulse signal output unit), 50 is a control device (resolver signal processing device), 51 is a microcomputer, 52 is an excitation signal control unit (excitation signal detection) , 53 represents a timer function unit (pulse signal output unit), and 54 represents a filter circuit (excitation signal generation unit).
Claims (4)
前記励磁信号を生成するためのパルス信号を出力するパルス信号出力部と、
前記パルス信号を平滑することで前記励磁信号を生成して出力する励磁信号生成部と、
前記励磁信号を検出する励磁信号検出部と、
この励磁信号検出部により検出された励磁信号の最大振幅が所定のレベルとなるように、前記レゾルバに出力される励磁信号を調整する振幅調整部とを備えたことを特徴とするレゾルバ信号処理装置。 In a resolver signal processing device that outputs a sinusoidal excitation signal to a resolver and processes a resolver detection signal in which the amplitude of the excitation signal is modulated according to the rotation angle of the motor.
A pulse signal output unit for outputting a pulse signal for generating the excitation signal;
An excitation signal generator that generates and outputs the excitation signal by smoothing the pulse signal;
An excitation signal detector for detecting the excitation signal;
A resolver signal processing apparatus comprising: an amplitude adjustment unit that adjusts an excitation signal output to the resolver so that the maximum amplitude of the excitation signal detected by the excitation signal detection unit becomes a predetermined level. .
前記電源電圧が所定の閾値より低下すると、前記励磁信号検出部で検出される励磁信号の最大振幅が、歪まない範囲で最大となるように調整することを特徴とする請求項1記載のレゾルバ信号処理装置。 The amplitude adjustment unit adjusts the maximum amplitude of the excitation signal detected by the excitation signal detection unit to maintain a predetermined maximum value if the power supply voltage is equal to or higher than a predetermined threshold,
2. The resolver signal according to claim 1, wherein when the power supply voltage falls below a predetermined threshold, the maximum amplitude of the excitation signal detected by the excitation signal detection unit is adjusted to be maximum within a range in which distortion is not distorted. Processing equipment.
前記振幅調整部は、前記励磁信号生成部に供給される電源電圧の値と前記励磁信号検出部で検出される励磁信号の振幅値とに基づいて、前記パルス信号のデューティを変化させることを特徴とする請求項1又は2記載のレゾルバ信号処理装置。 The pulse signal output unit generates the pulse signal by a PWM (Pulse Width Modulation) method,
The amplitude adjustment unit changes the duty of the pulse signal based on the value of the power supply voltage supplied to the excitation signal generation unit and the amplitude value of the excitation signal detected by the excitation signal detection unit. The resolver signal processing device according to claim 1 or 2.
前記振幅調整部は、前記励磁信号生成部へ供給される電源電圧の値と前記励磁信号検出部で検出される励磁信号の振幅値とに基づいて、前記パルス信号出力部に設定する前記最大デューティを変化させることを特徴とする請求項3記載のレゾルバ信号処理装置。 The pulse signal output unit is a pulse whose duty changes according to a change in amplitude with respect to each phase of the sine wave at a ratio according to the maximum duty when a maximum duty defining a maximum amplitude of the sine wave is set. Generate a signal,
The amplitude adjustment unit is configured to set the maximum duty set in the pulse signal output unit based on a value of a power supply voltage supplied to the excitation signal generation unit and an amplitude value of the excitation signal detected by the excitation signal detection unit. The resolver signal processing apparatus according to claim 3, wherein:
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