CN103917851B - 误差频率分量获取装置、旋转角度获取装置、电机控制装置以及旋转角度获取方法 - Google Patents

Abstract

在使用解析器检测转子旋转角度的装置中，减轻调整者的负担，并且获得误差小的转子旋转角度。角度测定值获取单元(210)获取电机轴的旋转角度测定值，误差计算单元(220)计算在多个旋转角度测定值的各个值中包含的误差。而且，频率分量获取单元(230)从多个误差求误差的频率分量的相位和振幅。由此，误差频率分量获取装置(121)能够自动地计算在旋转角度测定值中包含的误差的频率分量的相位和振幅，能够使用该相位和振幅对旋转角度测定值进行校正。因此，能够减轻调整者的负担，获得误差小的转子旋转角度。

Description

误差频率分量获取装置、旋转角度获取装置、电机控制装置 以及旋转角度获取方法

技术领域

本发明涉及误差频率分量获取装置、旋转角度获取装置、电机控制装置和旋转角度获取方法。

背景技术

作为检测电机具有的转子(电机轴)的旋转角度的方法，已知使用解析器的方法。解析器是根据转子线圈和定子线圈之间的相位差来检测转子旋转角度的旋转检测装置。例如，解析器包括：励磁用线圈；与电机轴一起旋转的解析器和转子；以及检测用线圈。而且，对励磁用线圈施加交流电压时，在检测用线圈中产生与解析器和转子的旋转角度对应的振幅的电压。基于在该检测用线圈中产生的电压的振幅，能够检测转子旋转角度(解析器和转子的旋转角度，即，电机轴的旋转角度)。

使用解析器检测转子旋转角度时，因解析器的安装位置等而产生误差。作为修正这样的误差的(使误差降低)方法，提出了几个方法。

例如，有预先生成与解析器检测的转子旋转角度对应的误差地图，使用该误差地图修正误差的方法。这里，误差地图如下生成：将转子设定为某个旋转角度，并对多个转子旋转角度进行通过取设定的旋转角度(正确的旋转角度)和解析器检测出的旋转角度之间的差分而求误差的作业。

此外，提出了专利文献1中记载的旋转角度检测装置。该专利文献1记载的旋转角度检测装置包括：检测电机的转子(转子)的旋转角度并输出旋转角度信号的解析器；基于旋转角度信号，计算转子的旋转角度的旋转角度计算单元；预先存储了旋转角度的误差中包含的多个高次正弦波分量的偏移角度和振幅的EEPROM；基于旋转角度、偏移角度、以及振幅，计算多个高次正弦波分量的高次正弦波分量计算单元；以及从旋转角度中减去多个高次正弦波分量来计算校正旋转角度的旋转角度校正单元。

由此，能够不包含误差而高精度地检测旋转角度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2007-292653号

发明内容

发明要解决的问题

在使用误差地图修正解析器检测的转子旋转角度的方法中，需要生成误差地图的作业，成为调整者(调整使用了解析器的旋转角度检测装置的人)的负担。例如，调整者需要对于多个转子旋转角度的各个旋转角度进行调整，以使转子成为相应旋转角度，计算解析器检测的转子旋转角度相对于调整后的转子旋转角度的误差，并基于算出的误差而生成误差地图，这些都成为调整者的很大的负担。

此外，在因故障等而更换了电机或解析器的情况下，需要再次生成误差地图，这方面也成为调整者的负担。

此外，在专利文献1中记载的旋转角度检测装置中，需要EEPROM(Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory；电可擦除可编程只读存储器)预先存储解析器检测的旋转角度的误差中包含的高次正弦波分量的偏移角度和振幅。

作为求这种偏移角度和振幅的方法，与使用误差地图的情况同样，考虑计算解析器检测的转子旋转角度的误差，从获得的误差求相应偏移角度和振幅的方法。可是，与上述同样，调整者需要对于多个转子旋转角度的各个旋转角度进行调整，以使转子成为相应旋转角度，计算解析器检测的转子旋转角度相对调整后转子旋转角度的误差，并基于算出的误差而生成误差地图。而且，需要从算出的误差求偏移角度和振幅。以上这样的必要条件，成为调整者的很大的负担。

此外，在因故障等更换了电机或解析器的情况下，需要再次求偏移角度和振幅，这方面对调整者也成为负担。

本发明是考虑了这样的情况而完成的发明，其目的在于，提供能够减轻调整者的负担、并且获得误差小的转子旋转角度的误差频率分量获取装置、旋转角度获取装置、电机控制装置和旋转角度获取方法。

解决问题的方案

本发明是为了解决上述课题而完成的发明，具有以下所示的方式。

(1)误差频率分量获取装置的特征在于，包括：获取电机轴的旋转角度测定值的角度测定值获取单元；计算所述角度测定值获取单元获取的多个所述旋转角度测定值的各个值中包含的误差的误差计算单元；以及从所述误差计算单元算出的多个所述误差，求误差的频率分量的相位和振幅的频率分量获取单元。

(2)上述(1)中记载的误差频率分量获取装置中，所述频率分量获取单元包括：基于所述误差计算单元算出的多个所述误差，获取等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差的等间隔化单元；以及求适合于所述等间隔化单元获取的所述等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差的傅立叶级数，从而求所述误差的频率分量的相位和振幅的傅立叶级数获取单元。

(3)上述(1)或(2)中记载的误差频率分量获取装置中，所述频率分量获取单元从所述误差计算单元算出的多个所述误差，求误差的基波分量的相位和振幅、以及误差的二次高谐波分量的相位和振幅。

(4)上述(1)至(3)中任意一个记载的误差频率分量获取装置中，所述误差计算单元包括：使所述角度测定值获取单元获取的多个所述旋转角度测定值中的旋转角度的切换部位变得连续，将该多个旋转角度测定值变换为连续化后的旋转角度测定值的连续化单元；获取将所述连续化单元生成的所述连续化后的旋转角度测定值的各个值中包含的误差减轻的旋转角度基准数据的基准数据获取单元；以及从所述角度测定值获取单元获取的多个所述旋转角度测定值的各个值中，减去所述基准数据获取单元获取的旋转角度基准数据的值的减法单元。

(5)旋转角度获取装置的特征在于，包括：上述(1)至(4)中任意一个记载的误差频率分量获取装置；以及基于所述误差频率分量获取装置获取的误差的频率分量的相位和振幅，对于电机轴的旋转角度测定值进行减轻误差的校正的旋转角度校正单元。

(6)电机控制装置的特征在于，包括上述(5)中记载的旋转角度获取装置。

(7)旋转角度获取方法的特征在于，包括：获取电机轴的旋转角度测定值的角度测定值获取步骤；计算在所述角度测定值获取步骤中获取的多个所述旋转角度测定值的各个值中包含的误差的误差计算步骤；从所述误差计算步骤中算出的多个所述误差，求误差的频率分量的相位和振幅的频率分量获取步骤；以及基于所述频率分量获取步骤中获取的所述误差的频率分量的相位和振幅，对于电机轴的旋转角度测定值进行减轻误差的校正的旋转角度校正步骤。

发明的效果

根据本发明，能够减轻调整者的负担，并且获得误差小的转子旋转角度。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的电机控制装置的功能结构的概略方框图。

图2是表示该实施方式中的解析器110的概略结构的结构图。

图3是表示该实施方式中的误差频率分量获取装置121的功能结构的概略方框图。

图4是表示在该实施方式中，将转子旋转角度(电机M的转子的旋转角度)以0°(度)以上、低于360°的范围来表示的例子的曲线图。

图5是表示在该实施方式中，解析器110检测的转子旋转角度的例子的曲线图。

图6是表示在该实施方式中，从采样次数低于i的旋转角度测定值中减去了360°的例子的曲线图。

图7是表示在该实施方式中，在所有的区间中连续化后的旋转角度测定值的序列的例子的曲线图。

图8是表示在该实施方式中，在采样次数低于i的旋转角度测定值中相加了360°的例子的曲线图。

图9是表示该实施方式中的转子旋转角度和时刻之间的关系的例子的曲线图。

图10是表示该实施方式中的旋转角度测定值和时刻之间的关系的例子的曲线图。

图11是表示在该实施方式中减法单元223算出的误差的例子的说明图。

图12是表示在该实施方式中等间隔化单元231获取的误差的例子的说明图。

图13是表示该实施方式中的、旋转角度测定值中包含的误差、该误差中的基波分量和二次高谐波分量之间的关系的曲线图。

图14是表示在该实施方式中，误差频率分量获取装置121获取旋转角度测定值中包含的频率分量的相位和振幅的处理步骤的流程图。

图15是表示在该实施方式中，角度校正单元122进行校正的处理步骤的说明图。

标号说明

100 电机控制装置

110 解析器

120 旋转角度获取装置

121 误差频率分量获取装置

122 角度校正单元

130 速度计算单元

141 电流检测器

142 三相/二相变换单元

151 电流指令单元

152 电流PI控制单元

153 二相/三相变换单元

154 占空计算单元

155 电力变换单元

210 角度测定值获取单元

220 误差计算单元

221 连续化单元

222 基准数据获取单元

223 减法单元

230 频率分量获取单元

231 等间隔化单元

232 傅立叶级数获取单元

240 存储单元

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。

首先，说明电机控制装置的概略动作。电机控制装置，例如在工业车辆或电动汽车、混合动力汽车、电动机车、船舶、飞机、发电系统等中，从电池组接受电力而控制电机。

在以电动机为动力的电动汽车、同时使用内燃机和电动机并作为动力的混合动力汽车(以下，称为‘电动汽车等’)中，为了提高电力使用效率，电机控制装置在控制三相的驱动电流时采用调制脉冲宽度的脉冲宽度调制控制(PWM(Pulse Width Modulation)控制)。

在电动汽车等中，主要使用永磁同步电机，在该电机中，流过与旋转同步的三相电流。为了对该三相电流进行PWM控制，采用被称为载波信号的固定频率的电脉冲。这种情况下，驱动电流匹配载波信号的定时(timing)而作为调制了脉冲宽度的矩形波供给到电机，通过电机的电感成为正弦波的三相电流。

而且，这样的电机控制装置，例如，通过调整电机中流过的电流的PI(Proportional Integral；比例积分)控制来进行控制，以使其成为输入的转矩指令的转矩(torque)。此时，电机控制装置在将对电机供給的三相坐标变换到d轴q轴的二轴坐标，并以d轴q轴的二相进行PI控制。

图1是表示本发明的一实施方式中的电机控制装置的功能结构的概略方框图。在该图中，电机控制装置100包括：解析器110；旋转角度获取装置120；速度计算单元130；电流检测器141；三相/二相变换单元142；电流指令单元151；电流PI控制单元152；二相/三相变换单元153；占空计算单元154；以及电力变换单元155。旋转角度获取装置120包括误差频率分量获取装置121和角度校正单元122。此外，电机控制装置100控制电机M。

电机M是三相电机，通过从电力变换单元155输出的驱动电流而被驱动。在电机M上，安装了解析器110。

解析器110是检测电机M的转子旋转角度的旋转检测装置，将表示转子旋转角度的信号(后述的解析器检测信号)输出到旋转角度获取装置120。后面论述解析器110的更详细的结构。

旋转角度获取装置120将从解析器110输出的解析器检测信号变换为旋转角度测定值y，进而计算使误差减轻的校正后旋转角度θ’，并将获得的校正后旋转角度θ’输出到速度计算单元130、三相/二相变换单元142和二相/三相变换单元153。

误差频率分量获取装置121将从解析器110输出的解析器检测信号变换为旋转角度测定值y，进而求旋转角度测定值y中包含的误差的频率分量的相位和振幅。

误差频率分量获取装置121求误差的频率分量的相位和振幅，作为用于角度校正单元122对旋转角度测定值y进行校正的预处理。然后，误差频率分量获取装置121将误差的频率分量的相位和振幅输出到角度校正单元122，此外，将旋转角度测定值y顺序输出到角度校正单元122。后面论述误差频率分量获取装置121的更详细的结构。

角度校正单元122进行将从误差频率分量获取装置121输出的旋转角度测定值y中包含的误差，基于从该误差频率分量获取装置121输出的误差的频率分量的相位和振幅来减轻的校正，将获得的校正后旋转角度θ’输出到速度计算单元130、三相/二相变换单元142和二相/三相变换单元153。

速度计算单元130根据从角度校正单元122输出的校正后旋转角度θ’，计算电机M的转子的角速度ω，并将获得的角速度ω输出到电流指令单元151。

电流检测器141检测对电机M的三相的电流值Iu、Iv、Iw而输出到三相/二相变换单元142。

三相/二相变换单元142将电流检测器141输出的三相的电流值Iu、Iv和Iw变换为二相的d轴分量的电流值Id和q轴分量的电流值Iq(以下，称为‘检测电流值’)。三相/二相变换单元142将获得的检测电流值Id和Iq输出到电流PI控制单元152。

这里，d轴和q轴是相对于电机轴设定的坐标轴。d轴被设定为使磁极产生磁通的方向，q轴与d轴被电和磁地正交设定。d轴分量的电流(d轴电流)是用于使电机M产生磁通的分量(励磁电流分量)。此外，q轴分量的电流(q轴电流)是与负载的转矩对应的分量。

再有，在以下，将指令值和指令信号以在右上附加了‘*’的变量来表示。

在电流指令单元151中，在汽车的情况下被输入与油门踏板的开度等关联的转矩指令和从速度计算单元130输出的角速度ω。转矩指令是指令使电机产生转矩的指令。电流指令单元151生成具有d轴分量和q轴分量的二相的电流值Id^*和Iq^*(以下，称为‘指令电流值’)，作为与该转矩指令的值和角速度ω对应的电流的指令值。电流指令单元151将生成的指令电流值输出到电流PI控制单元152。

电流PI控制单元152将从三相/二相变换单元142输出的检测电流值Id和Iq作为控制变量，控制在电机M中流过的电流值Iu、Iv和Iw，以使该检测电流值Id和Iq成为与从电流指令单元151输出的指令电流值Id^*和Iq^*对应的值。

这里，电流PI控制单元152从指令电流值Id^*和Iq^*中，分别减去检测电流值Id和Iq，计算偏差ΔId和ΔIq。而且，电流PI控制单元152使用算出的偏差ΔId，基于式(1)，计算d轴的指令电压值Vd^*。

Vd^*＝Kp×ΔId+Ki×∫(ΔId)dt (1)

这里，系数Kp、Ki是预先设定的系数。

此外，电流PI控制单元152使用算出的偏差ΔIq，基于式(2)，计算q轴的指令电压值Vq^*。

Vq^*＝Kp×ΔIq+Ki×∫(ΔIq)dt (2)

二相/三相变换单元153使用从旋转角度获取装置120输出的校正后旋转角度θ’，将从电流PI控制单元152输出的指令电压值Vd^*和Vq^*进行坐标变换，计算三相的指令电压值Vu^*、Vv^*、Vw^*。二相/三相变换单元153将算出的三相的指令电压值Vu^*、Vv^*、Vw^*输出到占空计算单元154。

占空计算单元154以根据载波频率fc确定的定时，从三相的指令电压值Vu^*、Vv^*、Vw^*计算表示对电机提供的驱动电流信号的占空信号Du、Dv、Dw。占空计算单元154将算出的占空信号Du、Dv、Dw输出到电力变换单元155。

电力变换单元155，例如具备IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor；绝缘栅双极晶体管)元件等的功率控制元件(功率元件)，生成与占空信号对应的驱动电流(电机驱动电流)。电力变换单元155生成与从占空计算单元154输出的占空信号Du、Dv、Dw对应的三相的驱动电流，将生成的三相的驱动电流供给到电机M。

图2是表示解析器110的概略结构的结构图。在该图中，解析器110包括：被施加交流电压(励磁用电压)的一次侧线圈(励磁用线圈)111；布设在电机M的转子中，与该电机M的转子一起旋转的解析器和转子112；以及彼此具有90度相位差设置的两个二次侧线圈(检测用线圈)即正弦信号检测用线圈113和余弦信号检测用线圈114。

一次侧线圈111上施加交流电压时，在正弦信号检测用线圈113和余弦信号检测用线圈114中也产生电压。这里，正弦信号检测用线圈113和余弦信号检测用线圈114中产生的电流的振幅，根据解析器和转子112的旋转角度(即，电机M的转子的旋转角度)而变化。具体地说，将解析器和转子的旋转角度设为θ时，在正弦信号检测用线圈113中产生振幅sinθ的电压，在余弦信号检测用线圈114中产生振幅cosθ的电压。

在以下，将在正弦信号检测用线圈113和余弦信号检测用线圈114中产生的电压称为‘解析器检测信号’。

图3是表示误差频率分量获取装置121的功能结构的概略方框图。在该图中，误差频率分量获取装置121包括：角度测定值获取单元210；误差计算单元220；频率分量获取单元230；以及存储单元240。误差计算单元220包括：连续化单元221；基准数据获取单元222；以及减法单元223。频率分量获取单元230包括：等间隔化单元231；以及傅立叶级数获取单元232。

存储单元240存储误差计算单元220和频率分量获取单元230的各单元算出的数据。此外，存储单元240为各单元进行处理时的工作存储器(workingmemory)。

角度测定值获取单元210是R/D转换器(解析器-数字转换器)，通过将从解析器110输出的解析器检测信号变换为旋转角度测定值y，获取电机轴的旋转角度测定值y。角度测定值获取单元210对每个规定的采样时间将解析器检测信号变换为旋转角度测定值y，将获得的旋转角度测定值y顺序输出到误差计算单元220(连续化单元221)和角度校正单元122(图1)。

误差计算单元220计算角度测定值获取单元210获取的多个旋转角度测定值y(每个采样时间的旋转角度测定值y)的各个值中包含的误差。

连续化单元221使角度测定值获取单元210获取的多个旋转角度测定值y中的旋转角度的切换部位变得连续，将该多个旋转角度测定值y变换为连续化后的旋转角度测定值。使用图4和图5说明该旋转角度的切换部位。

图4是表示将转子旋转角度(电机M的转子的旋转角度)以0°(度)以上、低于360°的范围表示的例子的曲线图。如该图所示，转子旋转角度从0°起缓慢地变大而接近360°。例如，从时刻t1到时刻t2，转子旋转角度缓慢地变大。

可是，在转子旋转角度达到了360°的情况下，该转子旋转角度作为0°来表示，所以转子旋转角度的曲线图不连续。在以下，将该转子旋转角度的曲线图不连续的部位称为‘旋转角度的切换部位’、或只称为‘切换部位’。即，切换部位是转子旋转一圈而旋转角度为0°的部位。在图4的曲线图中，时刻t1、t2和t3的各部位相当于切换部位。

再有，图4的曲线图表示转子旋转加速度小的情况下的例子。即，转子旋转速度大致固定，所以转子旋转角度的曲线图为直线的锯齿波形。

图5是表示解析器110检测的转子旋转角度的例子的曲线图。如该图所示，解析器110在0°以上、低于360°的范围检测转子旋转角度。因此，在图5的曲线图中也与图4的情况同样，存在切换部位。

此外，解析器110检测的转子旋转角度中包含误差，图5的曲线图为在图4的曲线图中的直线的锯齿波形上重叠了误差的波形。

这里，旋转角度测定值y是表示解析器110检测出的转子旋转角度的值。因此，在从角度测定值获取单元210顺序输出的旋转角度测定值y的序列(多个旋转角度测定值)中，存在相当于图5的切换部位的部位。在以下，将旋转角度测定值y的序列中相当于图5的切换部位的部位称为多个旋转角度测定值中的‘旋转角度的切换部位’。这种多个旋转角度测定值中旋转角度的切换部位，在旋转角度测定值y的序列中作为值极大地减少的部位而出现。

这样，在旋转角度测定值y的序列中，包含旋转角度的切换部位。对于跨越该旋转角度的切换部位的区间，不能适当地进行用于使误差平滑化的直线近似。另一方面，为了对于旋转角度测定值y的序列进行直线近似而降低误差，优选对于某个程度长区间(某个程度多个采样数)进行直线近似。

因此，连续化单元221使多个旋转角度测定值y中的旋转角度的切换部位变得连续，从而将该多个旋转角度测定值y变换为连续化后的旋转角度测定值。

具体地说，在采样次数i(i为正整数)中的旋转角度测定值y_i小于从1采样前的旋转角度测定值y_i-1中减去180°后的值的情况下(即，y_i<y_i-1-180°的情况)，连续化单元221从采样次数低于i的全部旋转角度测定值y₁、y₂、…、y_i-1中减去360°。

由此，旋转角度测定值y以-360°以上、低于360°的值表示，采样次数i-1和采样次数i之间的旋转角度的切换部位变得连续。

图6是表示从采样次数低于i的旋转角度测定值中减去360°后的例子的曲线图。在该图中，通过从采样次数低于i的旋转角度测定值y₁、y₂、…、y_i-1中减去360°，位于直线L101附近的各值被变换为位于直线L102附近的值。

由此，采样次数i-1和采样次数i之间旋转角度的切换部位变得连续。即，采样次数i中的值相对于采样次数i-1中的值极大地减少的状态被取消。

连续化单元221对从角度测定值获取单元210输出的全部旋转角度测定值y，进行上述处理。例如，在从角度测定值获取单元210输出了n(n为正整数)个旋转角度测定值y₁、y₂、…、y_n的情况下，对于i＝1、2、…、n顺序地进行上述处理。由此，连续化单元221获取在全部区间中连续化后的旋转角度测定值的序列(即，不包含旋转角度的切换部位的序列)。

图7是表示在全部区间中连续化后的旋转角度测定值的序列的例子的曲线图。在该图中，旋转角度的切换部位变得连续，连续化后的旋转角度测定值表示在以直线L201表示的转子旋转角度上重叠了误差后的值。因此，对于图7所示的连续化后的旋转角度测定值，可适当地进行直线近似。

再有，在转子旋转的方向和解析器110检测的角度的方向相反的情况下，转子的旋转角度、以及解析器110检测的角度，与图4和图5的曲线图相反，成为值缓慢地减少的锯齿波形。

因此，在采样次数i中的旋转角度测定值y_i大于对1采样前的旋转角度测定值y_i-1相加180°后的值的情况下(即，y_i>y_i-1+180°的情况)，连续化单元221对采样次数低于i的全部旋转角度测定值y₁、y₂、…、y_i-1相加360°。

由此，旋转角度测定值以0°以上、低于720°的值表示，采样次数i-1和采样次数i之间的旋转角度的切换部位变得连续。

图8是表示对采样次数低于i的旋转角度测定值相加360°后的例子的曲线图。在该图中，通过对采样次数低于i的旋转角度测定值y₁、y₂、…、y_i-1相加360°，位于直线L301附近的各值被变换为位于直线L302附近的值。

由此，采样次数i-1和采样次数i之间的旋转角度的切换部位变得连续。即，采样次数i中的值相对于采样次数i-1中的值极大地增加的状态被取消。

再有，连续化单元221进行的处理不限于上述处理，只要是能够使包含切换部位的旋转角度测定值的序列变得连续的处理即可。例如，在采样次数i中的旋转角度测定值y_i小于从1采样前的旋转角度测定值y_i-1中减去180°后的值的情况下，连续化单元221也可以对采样次数为i以上的全部的旋转角度测定值y₁、y₂、…、y_i-1相加360°，取代从采样次数低于i的全部旋转角度测定值y₁、y₂、…、y_i-1中减去360°。此外，在采样次数i中的旋转角度测定值y_i大于从1采样前的旋转角度测定值y_i-1中减去180°后的值的情况下，连续化单元221也可以从采样次数i以上的全部旋转角度测定值y_i、y_i+1、…、y_n中减去360°，取代对采样次数低于i的全部旋转角度测定值y₁、y₂、…、y_i-1相加360°。

连续化单元221，例如，通过将连续化后的旋转角度测定值写入存储单元240，将表示处理完成的信号输出到基准数据获取单元222，从而将连续化后的旋转角度测定值转送到基准数据获取单元222。

基准数据获取单元222获取减轻了将连续化单元221生成的、连续化后的旋转角度测定值的各个值中包含的误差的旋转角度基准数据。具体地说，基准数据获取单元222通过将连续化后的旋转角度测定值进行直线近似来获取旋转角度基准数据。使用图9和图10说明该直线近似。

图9是表示转子旋转角度和时刻之间关系的例子的曲线图。在转子的旋转加速度小的情况下，将旋转角度的切换部位变得连续的转子旋转角度，如图9的直线L401那样以直线表示。因此，如果连续化后的旋转角度测定值不包含误差，则如点(t_n-5，y_n-5)、(t_n-4，y_n-4)、…、(t_n，y_n)那样。

这里，时刻t_i表示进行了第i采样的时刻。

图10表示旋转角度测定值和时刻之间的关系的例子的曲线图。在转子的旋转加速度小的情况下，如图9中说明的，如果连续化后的旋转角度测定值不包含误差，则该连续化后的旋转角度测定值位于直线上。但是，实际上，连续化后的旋转角度测定值包含有误差。因此，如图10所示，连续化后的旋转角度测定值从不包含误差的情况下的直线L401分散配置。

因此，基准数据获取单元222通过将连续化后的旋转角度测定值进行直线近似，从而降低误差。特别地，在连续化后的旋转角度测定值分散在不包含误差的情况下的直线L401的两侧的情况下，通过直线近似而被期待误差的降低。

这里，作为旋转角度测定值中包含的误差，起因于对电机的解析器安装位置造成的误差、起因于对解析器检测信号的处理造成的误差(起因于对正弦信号(sinθ)的增益或偏移、对余弦信号(cosθ)的增益或偏移不同造成的误差)是支配性的。而且，这些误差作为频率分量而出现。因此，连续化后的旋转角度测定值，在不包含误差的情况下的直线的两侧，大致均等地分散配置。因此，通过将连续化后的旋转角度测定值进行直线近似，可大幅度地降低误差。

基准数据获取单元222使用最小平方法进行直线近似。具体地说，基准数据获取单元222使用式(3)求在最小平方法中将旋转角度测定值y₁、y₂、…、y_n进行近似的直线y＝at+b(y是旋转角度测定值，t是时刻)的斜率a。

$a=\frac{n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{t}_i{y}_i-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{t}_i\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{y}_i}{n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{t}_i^2-{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{t}_i\right)}^2}---\left(3\right)$

这里，时刻t_i是进行了第i采样的时刻。

此外，基准数据获取单元222使用式(4)求上述直线的截距b。

$b=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{t}_i^2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{y}_i-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{t}_i{y}_i\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{t}_i}{n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{t}_i^2-{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{t}_i\right)}^2}---\left(4\right)$

该斜率a和截距b表示将连续化后的旋转角度测定地点的各个地点中包含的误差减轻后的旋转角度基准数据(以直线y＝at+b表示的数据)。即，基准数据获取单元222按直线式的表现形式获取将连续化后的旋转角度测定值的各个值中包含的误差减轻后的旋转角度基准数据。

基准数据获取单元222将获得的斜率a和截距b输出到减法单元223。

再有，基准数据获取单元222获取旋转角度基准数据的方法，不限于采用最小平方法的方法。例如，基准数据获取单元222也可以对各时刻t_i，在将该时刻t_i作为中心的一定范围(例如，t_i-32～t_i+32)内求旋转角度基准数据的平均。

减法单元223从存储单元240读出连续化后的旋转角度测定值，基于从基准数据获取单元222输出的斜率a和截距b，计算在连续化后的旋转角度测定值y中包含的误差。即，减法单元223从角度测定值获取单元210获取的多个旋转角度测定值y的各个值中，减去基准数据获取单元222获取的旋转角度基准数据的值。

图11是表示减法单元223计算的误差的例子的说明图。

这里，x_i表示时刻t_i中的旋转角度基准数据。减法单元223在时刻t₁、t₂、…、t_n的各个时刻中，计算旋转角度基准数据x₁、x₂、…、x_n。然后，减法单元223从连续化后的旋转角度测定值y₁、y₂、…、y_n中，分别减去旋转角度基准数据x₁、x₂、…、x_n而获得误差e₁、e₂、…、e_n。

减法单元223将获得的误差输出到等间隔化单元231。

频率分量获取单元230从减法单元223算出的多个误差中，求误差的频率分量的相位和振幅。特别地，频率分量获取单元230从减法单元223算出的多个误差中，求误差的基波分量的相位和振幅、以及误差的二次高谐波分量的相位和振幅。

等间隔化单元231基于减法单元223算出的多个误差，获取等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差。

图12是表示等间隔化单元231获取的误差的例子的说明图。

在该图中，旋转角度X₁、X₂、…、X_N以角度间隔ΔX等间隔地设定。而且，误差E₁、E₂、…、E_N是旋转角度数据X₁、X₂、…、X_N的各个旋转角度中的误差。

等间隔化单元231从减法单元223获取等间隔地设定的多个时刻t₁、t₂、…、t_n的各个旋转角度中的误差e₁、e₂、…、e_n，从而基于该误差e₁、e₂、…、e_n获取误差E₁、E₂、…、E_N。即，等间隔化单元231将相对于时间等间隔地配置的误差，进行相对于角度等间隔地配置的处理。例如，等间隔化单元231将误差e₁、e₂、…、e_n进行插值(例如线性插值)，从而生成误差E₁、E₂、…、E_N。

或者，等间隔化单元231也可以通过进行在误差e₁、e₂、…、e_n中仅提取相对于角度成为等间隔的数据的稀疏处理而获取误差E₁、E₂、…、E_N。

等间隔化单元231例如通过将获得的误差E₁、E₂、…、E_N写入在存储单元240中，将表示处理完成的信号输出到傅立叶级数获取单元232，将误差E₁、E₂、…、E_N转送到傅立叶级数获取单元232。

傅立叶级数获取单元232求适合于等间隔化单元231获取到的、等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差E₁、E₂、…、E_N的傅立叶级数，从而求误差(旋转角度测定值y中包含的误差)的频率分量的相位和振幅。

具体地说，傅立叶级数获取单元232基于式(5)用傅立叶级数对图12的旋转角度X₁、X₂、…、X_N和对应的误差E₁、E₂、…、E_N，求设为E_i＝A₁·sin(X_i)+B₁·cos(X_i)+A₂·sin(2X_i)+B₂·cos(2X_i)时的A₁、B₁、A₂和B₂。

$\left.\begin{array}{c}{A}_1=\frac{2}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{E}_i\&CenterDot;\sin \left(X_i\right)\\ B_1=\frac{2}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{E}_i\&CenterDot;\cos \left(X_i\right)\\ A_2=\frac{2}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{E}_i\&CenterDot;\sin \left(2X_i\right)\\ B_2=\frac{2}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{E}_i\&CenterDot;\cos \left({2X}_i\right)\end{array}\right\}---\left(5\right)$

然后，傅立叶级数获取单元232基于式(6)，将A₁、B₁、A₂和B₂变换为基波分量的相位和振幅、以及二次高谐波分量的相位和振幅。

这里，如上述，作为旋转角度测定值中包含的误差，起因于解析器对电机的安装位置的误差和起因于对解析器检测信号的处理的误差是支配性的。而且，解析器对电机的安装位置的误差表现为基波分量，起因于对解析器检测信号的处理的误差表现为二次高谐波分量。即，在旋转角度测定值中包含的误差中，基波分量和二次高谐波分量是支配性的。

图13是表示旋转角度测定值中包含的误差、以及该误差中的基波分量和二次高谐波分量之间关系的曲线图。

在该图中，线L501表示误差的基波分量，线L502表示误差的二次高谐波，线L503表示将这些基波分量和高谐波分量合计后的值。

此外，线L504表示旋转角度测定值中包含的误差(等间隔化单元231获取的、等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差)。

这里，线L503和线L504大致一致。因此，在旋转角度测定值中包含的误差中基波分量和二次高谐波分量是支配性的。即，根据基波分量和二次高谐波分量，可大致再现旋转角度测定值中包含的误差。

因此，傅立叶级数获取单元232对于旋转角度测定值中包含的误差的频率分量中的、基波分量和二次高谐波分量，分别求相位和振幅。于是，能够通过限定傅立叶级数获取单元232求相位和振幅的频率分量，抑制傅立叶级数获取单元232的负荷。

但是，傅立叶级数获取单元232求相位和振幅的频率分量，不限于基波分量和二次高谐波分量。傅立叶级数获取单元232也可以对三次高谐波分量以上求相位和振幅，或者，也可以仅对基波分量求相位和振幅。

傅立叶级数获取单元232将获得的基波分量的相位和振幅、以及二次高谐波分量的相位和振幅输出到角度校正单元122(图1)。

获取了旋转角度测定值中包含的基波分量的相位和振幅、以及二次高谐波分量的相位和振幅的角度校正单元122，基于这些相位和振幅，进行将从角度测定值获取单元210输出的旋转角度测定值中包含的误差降低的校正。

接着，参照图14和图15，说明电机控制装置100的动作。

图14是表示误差频率分量获取装置121获取旋转角度测定值中包含的频率分量的相位和振幅的处理步骤的流程图。

在该图的处理中，角度测定值获取单元210将从解析器110输出的解析器检测信号变换为旋转角度测定值y，并将获得的旋转角度测定值y顺序输出到误差计算单元220(连续化单元221)和角度校正单元122(步骤S101)。

接着，连续化单元221使从角度测定值获取单元210输出的多个旋转角度测定值y中的旋转角度的切换部位变得连续，将该多个旋转角度测定值y变换为连续化后的旋转角度测定值并转送到基准数据获取单元222(步骤S102)。

接着，基准数据获取单元222获取将连续化单元221生成的、连续化后的旋转角度测定值的各个值中包含的误差减轻后的旋转角度基准数据，并输出到减法单元223(步骤S103)。

然后，减法单元223基于从基准数据获取单元222输出的旋转角度基准数据，计算连续化后的旋转角度测定值中包含的误差，并将获得的误差输出到等间隔化单元231(步骤S104)。

接着，等间隔化单元231基于减法单元223算出的多个误差，获取等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差，并转送到傅立叶级数获取单元232(步骤S105)。

然后，傅立叶级数获取单元232求适合于等间隔化单元231获取的、等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差的傅立叶级数，求误差的频率分量的相位和振幅，将获得的相位和振幅输出到角度校正单元122(图1)(步骤S106)。

然后，结束该图的处理。

作为误差频率分量获取装置121求误差的频率分量的相位和振幅定时，考虑各种各样的情况。例如，在误差频率分量获取装置121还未获取误差的频率分量的相位和振幅的状态中，在装载了电机控制装置100的电动汽车等以固定一定转矩行驶的情况等的、电机M的速度变化为规定的阈值以下的状态持续了一定时间以上的情况下(为了求相位和振幅而获得了需要的数的采样数据的情况)，误差频率分量获取装置121也可以按自动方式求相位和振幅。

或者，电机控制装置100的调整者也可以使电机M以固定速度旋转，将求误差的频率分量的相位和振幅的意旨的指示提供给误差频率分量获取装置121。

另一方面，误差频率分量获取装置121在电机M的运转中，顺序生成并输出旋转角度测定值y。

图15是表示角度校正单元122进行校正的处理步骤的说明图。角度校正单元122在预先获取了基波分量的相位和振幅、以及二次高谐波分量的相位和振幅的状态下，对每次获取从角度测定值获取单元210输出的旋转角度测定值，开始该图的处理。

在该图的处理中，角度校正单元122基于基波分量的相位和振幅以及旋转角度测定值，计算基波分量的值(步骤S201)。

此外，角度校正单元122基于二次高谐波分量的相位和振幅以及旋转角度测定值，计算二次高谐波分量的值(步骤S202)。

然后，角度校正单元122通过将基波分量的值和二次高谐波分量的值合计，计算旋转角度测定值中包含的误差的值(步骤S203)。

接着，角度校正单元122通过将步骤S203中算出的误差的值从旋转角度测定值中减去，从而降低旋转角度测定值中包含的误差(步骤S204)。

然后，角度校正单元122进行将步骤S204中算出的旋转角度设为0°以上、低于360°的值的变换(取余数运算)，将获得的旋转角度作为校正后旋转角度θ’输出(步骤S205)。

然后，结束对该旋转角度测定值的该图的处理。

如以上，角度测定值获取单元210获取电机轴的旋转角度测定值，误差计算单元220计算在多个旋转角度测定值的各个值中所包含的误差。然后，频率分量获取单元230从多个误差中，求误差的频率分量的相位和振幅。

由此，误差频率分量获取装置121能够自动地计算旋转角度测定值中包含的误差的频率分量的相位和振幅，角度校正单元122能够使用该相位和振幅进行对旋转角度测定值的校正。因此，能够减轻调整者的负担，并且获得误差小的转子旋转角度。

此外，等间隔化单元231基于减法单元223算出的多个误差，获取等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差。然后，傅立叶级数获取单元232求适合于等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差的傅立叶级数。

由此，傅立叶级数获取单元232可以更正确地求误差的频率分量的相位和振幅，角度校正单元122可以进一步降低旋转角度测定值中包含的误差。

此外，频率分量获取单元230求误差的基波分量的相位和振幅、以及误差的二次高谐波分量的相位和振幅。

如上述，在旋转角度测定值中包含的误差中，基波分量和二次高谐波分量是支配性的，所以旋转角度获取装置120能够抑制频率分量获取单元230的负荷，并且获得误差小的旋转角度。

此外，连续化单元221使多个旋转角度测定值中的旋转角度的切换部位变得连续，基准数据获取单元222获取将连续化后的旋转角度测定值的各个值中包含的误差减轻后的旋转角度基准数据。

由此，基准数据获取单元222能够以更长区间的采样数据(旋转角度测定值)作为对象进行直线近似，能够获取更正确的旋转角度基准数据。

再有，也可以将用于实现误差频率分量获取装置121的全部或一部分功能的程序存储在计算机可读取的记录介质中，通过使计算机系统读入、执行该记录介质中存储的程序来进行各部分的处理。再有，这里所谓的‘计算机系统’，设为包含OS或外围设备等的硬件的系统。

此外，‘计算机系统’，如果是利用WWW系统的情况，则也设为包含主页提供环境(或显示环境)的系统。

此外，‘计算机可读取记录介质’，是指软盘、光磁盘、ROM、CD-ROM等的可移动媒体、计算机系统所内置的硬盘等的存储装置。而且，‘计算机可读取记录介质’，如通过因特网等的网络或电话线等的通信线路来发送程序的情况的通信线路那样，设为包含短时间的期间、动态地保持程序的介质，如该情况下的作为服务器或客户的计算机系统内部的易失性存储器那样，设为也包含保持一定时间程序的介质。此外，上述程序可以是用于实现一部分前述功能的程序，而且也可以通过与在计算机系统中已经存储的程序的组合来实现前述功能。

以上，参照附图详述本发明的实施方式，但具体的结构不限于这样的实施方式，还包含不脱离本发明的宗旨的范围内的设计变更等。

本申请要求2011年9月8日在日本申请的特愿2011-196005号的优先权，将其内容引用于此。

工业实用性

能够减轻调整者的负担，并且获得误差小的转子旋转角度。

Claims (5)

1.一种误差频率分量获取装置，其特征在于，包括：

角度测定值获取单元，获取电机轴的旋转角度测定值；

误差计算单元，计算在所述角度测定值获取单元获取的多个所述旋转角度测定值的各个值中包含的误差；以及

频率分量获取单元，从所述误差计算单元算出的多个所述误差，求误差的频率分量的相位和振幅，

所述频率分量获取单元从所述误差计算单元算出的多个所述误差中，求误差的基波分量的相位和振幅、以及误差的二次高谐波分量的相位和振幅，

所述误差计算单元包括：

连续化单元，在所述角度测定值获取单元获取到的多个所述旋转角度测定值中包含的两个旋转角度测定值即接续测定出的两个旋转角度测定值之中后测定出的旋转角度测定值即第1测定值，比所述两个旋转角度测定值之中先测定出的旋转角度测定值即第2测定值减少180度以下的情况下，通过从该第2测定值之前测定出的所述旋转角度测定值的各个值中减去360度，或对从所述第1测定值之后测定出的所述旋转角度测定值的各个值相加360度，使旋转角度的切换部位连续，从而将该多个旋转角度测定值变换成连续化后的旋转角度测定值，在所述第1测定值比所述第2测定值增加180度以上的情况下，通过对从该第2测定值之前测定出的所述旋转角度测定值的各个值相加360度、或从所述第1测定值之后测定出的所述旋转角度测定值的各个值中减去360度，使旋转角度的切换部位连续，从而将该多个旋转角度测定值变换成连续化后的旋转角度测定值；

基准数据获取单元，获取使所述连续化单元生成的所述连续化后的旋转角度测定值的各个值中包含的误差减轻后的旋转角度基准数据；以及

减法单元，从所述角度测定值获取单元获取的多个所述旋转角度测定值的各个旋转角度测定值中，减去所述基准数据获取单元获取的旋转角度基准数据的值，计算误差。

2.如权利要求1所述的误差频率分量获取装置，

所述频率分量获取单元包括：

等间隔化单元，基于所述误差计算单元算出的多个所述误差，获取等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差；以及

傅立叶级数获取单元，求适合于在所述等间隔化单元获取的所述等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差的傅立叶级数，从而求所述误差的频率分量的相位和振幅。

3.一种旋转角度获取装置，其特征在于，包括：

权利要求1到2中任意一项所述的误差频率分量获取装置；以及

旋转角度校正单元，基于所述误差频率分量获取装置获取的误差的频率分量的相位和振幅，进行对于电机轴的旋转角度测定值减轻误差的校正。

4.一种电机控制装置，其特征在于，

具备权利要求3所述的旋转角度获取装置。

5.一种旋转角度获取方法，包括：

角度测定值获取步骤，获取电机轴的旋转角度测定值；

误差计算步骤，计算在所述角度测定值获取步骤中获取的多个所述旋转角度测定值的各个值中包含的误差；

频率分量获取步骤，从所述误差计算步骤中算出的多个所述误差，求误差的频率分量的相位和振幅；以及

旋转角度校正步骤，基于在所述频率分量获取步骤中获取的所述误差的频率分量的相位和振幅，进行对于电机轴的旋转角度测定值减轻误差的校正，

所述误差计算步骤包括：

连续化步骤，在所述角度测定值获取步骤中获取到的多个所述旋转角度测定值中包含的两个旋转角度测定值即接续测定出的两个旋转角度测定值之中后测定出的旋转角度测定值即第1测定值，比所述两个旋转角度测定值之中先测定出的旋转角度测定值即第2测定值减少180度以下的情况下，通过从该第2测定值之前测定出的所述旋转角度测定值的各个值中减去360度，或对从所述第1测定值之后测定出的所述旋转角度测定值的各个值相加360度，使旋转角度的切换部位连续，从而将该多个旋转角度测定值变换成连续化后的旋转角度测定值，在所述第1测定值比所述第2测定值增加180度以上的情况下，通过对从该第2测定值之前测定出的所述旋转角度测定值的各个值相加360度、或从所述第1测定值之后测定出的所述旋转角度测定值的各个值中减去360度，使旋转角度的切换部位连续，从而将该多个旋转角度测定值变换成连续化后的旋转角度测定值；

基准数据获取步骤，获取使在所述连续化步骤中生成的所述连续化后的旋转角度测定值的各个值中包含的误差减轻后的旋转角度基准数据；以及

减法步骤，从所述角度测定值获取步骤中获取的多个所述旋转角度测定值的各个旋转角度测定值中，减去所述基准数据获取步骤中获取的旋转角度基准数据的值，计算误差。