CN112290847B - 旋转角推定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转角推定装置，能抑制旋转角传感器的输出信号从不可靠状态变为可靠状态时的推定值的急剧变化。旋转角推定装置(100)包括计算相位差(Θ)的相位差计算器(10)、计算推定旋转速度(ωe)的旋转速度推定器(20)、计算推定旋转角(θe)的旋转角推定器(30)、以及计算平均旋转速度(ωa)的平均旋转速度计算器(40)。若旋转角传感器的输出信号从不可靠状态变为可靠状态，则平均旋转速度计算器40开始计算平均旋转速度(ωa)，若算出该平均旋转速度(ωa)，则旋转速度推定器(20)输出平均旋转速度(ωa)作为推定旋转速度(ωe)。

Description

旋转角推定装置

技术领域

本发明涉及旋转角推定装置，尤其是涉及基于旋转角传感器的输出信号来计算推定值的旋转角推定装置。

背景技术

以往，已知有一种基于检测电动机的旋转角的旋转角传感器的输出信号来推定旋转角的技术(例如参照专利文献1)。

专利文献1中，对基于旋转角传感器的输出信号算出的旋转角和推定旋转角之间的相位差进行计算，基于相位差来计算推定旋转速度，并基于推定旋转速度来计算推定旋转角。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第5014901号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1中，考虑到在电动机的转速的上升过程中，旋转角传感器临时处于故障状态，其输出信号处于不可靠的状态的情况。此时，由计算相位差的单元输出0。结果，基于相位差计算出的推定旋转速度也为0，基于推定旋转速度计算出的推定旋转角固定为固定值。

然而，实际的电动机继续进行旋转，因此实际的旋转角和推定旋转角之间的相位差逐渐变大。在上述的状况下，旋转角传感器从故障状态恢复到正常状态，其输出信号返回到可靠状态时，从用于计算相位差的单元突然输出较大的值。

此时，基于突然急剧变化的相位差来算出的推定旋转速度和推定旋转角以尖峰形状急剧变化。一般的电动机控制是基于推定旋转角来控制电动机的驱动电流的，因此推定旋转角急剧地变化是不理想的。

本发明为了解决上述的问题，其目的是提供一种旋转角推定装置，能对旋转角传感器的输出信号从不可靠状态变为可靠状态时的推定值的急剧变化进行抑制。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述问题，本发明的旋转角推定装置包括：相位差计算器，该相位差计算器对基于旋转角传感器的输出信号算出的检测旋转角和推定旋转角之间的相位差进行计算；旋转速度推定器，该旋转速度推定器基于相位差，对推定旋转速度进行计算；旋转角推定器，该旋转角推定器基于推定旋转速度计算推定旋转角；以及平均旋转速度计算器，该平均旋转速度计算器基于检测旋转角，来计算预先决定的时间内的平均旋转速度，若旋转角传感器的输出信号从不可靠状态变为可靠状态，则平均旋转速度计算器开始计算预先决定的时间内的平均旋转速度，若算出该平均旋转速度，则旋转速度推定器输出平均旋转速度作为推定旋转速度。

发明效果

根据本发明的旋转角推定装置，能对旋转角传感器的输出信号从不可靠状态变为可靠状态时的推定值的急剧变化进行抑制。

附图说明

图1是示出包含本发明实施方式1所涉及的旋转角推定装置的电动机控制系统的结构的图。

图2是示出图1的控制系统中的检测旋转角及推定旋转角的一个示例的图。

图3是示出图1的推定装置的内部结构的图。

图4是示出图3的相位差计算器的内部结构的图。

图5是示出图3的旋转速度推定器的内部结构的图。

图6是示出图3的旋转角推定器的内部结构的图。

图7是示出图3的平均旋转速度计算器的内部结构的图。

图8是示出图3的判定器的内部结构的图。

图9是说明图8的判定器的动作的一个示例的图。

图10是示出从图3的推定装置输出的推定旋转速度的轨迹的一个示例的图。

图11是示出从图3的推定装置输出的旋转角的轨迹的一个示例的图。

图12是示出根据现有技术算出的推定旋转速度的轨迹的一个示例的图。

图13是示出根据现有技术算出的推定旋转角的轨迹的一个示例的图。

图14是示出了以作为专用硬件的处理电路来实现本发明的实施方式1所涉及的旋转角推定装置的各功能这一情况的结构图。

图15是示出了由具备了处理器和存储器的处理电路来实现本发明实施方式1所涉及的旋转角推定装置的各功能这一情况的结构图。

具体实施方式

以下，对本申请所公开的旋转角推定装置的实施方式参照附图进行详细说明。然而，以下所示的实施方式为一个示例，本申请发明并不限于这些实施方式。

实施方式1.图1是示出包含本发明实施方式1所涉及的旋转角推定装置100的电动机控制系统的结构的图。

图1的控制系统包括：电动机1、旋转角传感器2、A/D(Analog/Digital：模拟/数字)转换器3、运算器4、旋转角推定装置100、以及控制装置5。

电动机1通过从控制装置5输出的三相交流电流而驱动。

旋转角传感器2输出与电动机1的旋转角相对应的模拟信号。

A/D转换器3将从旋转角传感器2输出的模拟信号转换成数字信号。

运算器4由微型计算机构成，基于从A/D转换器3输出的数字信号来计算电动机1的旋转角。之后，将由运算器4算出的电动机1的旋转角称为“检测旋转角θd”。

旋转角推定装置100基于旋转角传感器2的输出信号、由运算器4算出的检测旋转角θd来推定电动机1的旋转速度和旋转角。之后，将由旋转角推定装置100所推定的电动机1的旋转速度称为“推定旋转速度ωe”。此外，将由旋转角推定装置100所推定的电动机1的旋转角称为“推定旋转角θe”。

如图2所示，在由运算器4算出的检测旋转角θd中重叠有噪声。对此，通过与旋转角推定装置100内部的低通滤波器相对应的处理，从由旋转角推定装置100推定的推定旋转角θe中去除噪声。

返回至图1，控制装置5基于从旋转角推定装置100输出的推定旋转速度ωe和推定旋转角θe来控制提供给电动机1的三相交流电流，从而来控制电动机1的旋转。

图3是示出本实施方式1所涉及的旋转角推定装置100的内部结构的图。旋转角推定装置100包括相位差计算器10、旋转速度推定器20、旋转角推定器30、平均旋转速度计算器40、以及判定器50。

相位差计算器10、旋转速度推定器20、旋转角推定器30、平均旋转速度计算器40以及判定器50与从内置于旋转角推定装置100的未图示的时钟发生器输出的固定周期Tc的时钟信号同步地进行动作。

相位差计算器10对检测旋转角θd与推定旋转角θe之间的相位差Θ进行计算。将从判定器50输出的状态信号输入到相位差计算器10。

图4是示出相位差计算器10的内部结构的图。相位差计算器10包括相位差计算电路11、以及输出选择电路12。

相位差计算电路11对检测旋转角θd和推定旋转角θe之间的相位差|θd－θe|进行计算。例如，能根据以下的方法1至3中任意一种来计算相位差。也可以根据除这些以外的方法来计算相位差。

方法1.|Sin(θd-θe)|

方法2.|Cos(θd)×Sin(θe)-Sin(θd)×Cos(θe)|

方法3.|(θd-θe)|

输出选择电路12在状态信号为假值(false value)时，输出输入端子12a侧的信号，在状态信号为真值(true value)时，输出输入端子12b侧的信号。

因而，相位差计算器10在状态信号为假值时，输出相位差Θ＝|θd-θe|，在状态信号为真值时，输出相位差Θ＝0。

返回图3，旋转速度推定器20基于从相位差计算器10输出的相位差Θ来计算推定旋转速度ωe。将由平均旋转速度计算器40算出的平均旋转速度ωa、由判定器50输出的复位信号输入到旋转速度推定器20。

图5是示出旋转速度推定器20的内部结构的图。旋转速度推定器20包括比例要素21、积分要素22、以及输出选择电路23。

在比例要素21和积分要素22中，进行将相位差与固定值Ki相乘的结果进行积分的运算。该运算在物理上相当于根据相位差Θ来计算旋转速度ωc。

输出选择电路23在复位信号为真值时，输出输入端子23a侧的信号，在复位信号为假值时，输出输入端子23b侧的信号。然而，输出选择电路23在复位信号为假值并且输入到输入端子23b的信号为0时，对自身最后输出的非0的输出信号进行保持。

因而，旋转速度推定器20在复位信号为真值时，输出推定旋转速度ωe＝ωa，在复位信号为假值时，输出推定旋转速度ωe＝ωc。旋转速度推定器20在复位信号为假值并且从相位差计算器10输出的相位差Θ为0时，持续输出自身最后输出的非0的推定旋转速度ωe。

返回到图3，旋转角推定器30基于从旋转速度推定器20输出的推定旋转速度ωe、从相位差计算器10输出的相位差Θ、以及检测旋转角θd来计算推定旋转角θe。将从判定器50输出的复位信号输入至旋转角推定器30。

图6是示出旋转角推定器30的内部结构的图。旋转角推定器30包括比例要素31、加法要素32、积分要素33、输出选择电路34、乘法电路35、以及加法要素36。

在比例要素31、加法要素32、以及积分要素33中，进行将相位差Θ与固定值Kp相乘的结果和推定旋转速度ωe＝ωc相加，并对相加的结果进行积分的运算。该运算在物理上相当于根据相位差Θ和推定旋转速度ωe＝ωc来计算旋转角θc。

在乘法电路35和加法要素36中，进行将平均旋转速度ωa与旋转角推定装置100的时钟周期Tc相乘的结果和检测旋转角θd相加的运算。该运算在物理上相当于对电动机1以平均旋转速度ωa进行旋转时的时钟周期Tc期间的旋转角进行计算。之后，将该旋转角称为“平均旋转角θa”。

另外，根据上述的定义，平均旋转角θa根据下式来表示。

θa＝ωa×Tc+θd

输出选择电路34在复位信号为真值时，输出输入端子34a侧的信号，在复位信号为假值时，输出输入端子34b侧的信号。

因而，旋转角推定器30在复位信号为真值时，输出推定旋转角θe＝θa，在复位信号为假值时，输出推定旋转角θe＝θc。

返回图3，平均旋转速度计算器40基于检测旋转角θd来计算平均旋转速度ωa。将从判定器50输出的运算请求信号输入到平均旋转速度计算器40。

图7是示出平均旋转速度计算器40的内部结构的图。平均旋转速度计算器40包括延迟要素41、加法要素42、除法电路43、除法电路44、乘法电路45、以及输出选择电路46。平均旋转速度计算器40包括加法要素47、延迟要素48、输出选择电路49。

在延迟要素41、加法要素42以及除法电路43中，进行从当前的时钟Ck的推定旋转角θe(Ck)减去前1个时钟Ck-1的推定旋转角θe(Ck-1)，并将相减的结果除以时钟周期Tc的运算。该运算在物理上相当于对推定旋转角θe进行微分，计算瞬时旋转速度ωi。

在除法电路44和乘法电路45中，进行将瞬时旋转速度ωi除以预先决定的相加次数N的运算。该运算在物理上相当于通过用相加次数N对瞬时旋转速度ωi加权，来计算加权瞬时旋转速度ωi/N。本实施方式1中，设为相加次数N＝120。

输出选择电路46在运算请求信号为真值时，输出加权瞬时旋转速度ωi/N，在运算请求信号为假值时，输出0。

在加法要素47和延迟要素48中，进行对在此之前算出的加权瞬时旋转速度ωi/N进行累计相加的运算。该运算在物理上相当于通过对加权瞬时旋转速度ωi/N进行累计相加，来计算平均旋转速度ωa。

输出选择电路49在运算请求信号为真值时，输出加权瞬时旋转速度ωi/N在此之前的累计相加值，在运算请求信号为假值时，输出0。

因而，平均旋转速度计算器40在到前1个时钟Ck-1为止为真值的运算请求信号在当前的时钟Ck变为假值时，在当前的时钟Ck输出平均旋转速度ωa。

返回图3，判定器50基于旋转角传感器2的输出信号，判定旋转角传感器2的输出信号是否为“可靠状态”，并输出状态信号、运算请求信号、以及复位信号。

这里，对旋转角传感器2的输出信号中的“可靠状态”的意思进行说明。通过由微型计算机等构成的未图示的驱动电路来控制旋转角传感器2的动作。驱动电路复位后到成为启动完成状态需要一定时间。首先，本申请的说明书中，将该驱动电路复位后到成为启动完成状态为止的状态称为旋转角传感器2的“启动中途状态”。

在旋转角传感器2处于启动中途状态的期间，旋转角传感器2的输出信号反映不出电动机1的实际的旋转角，是不可靠的状态。本申请的说明书中，将处于上述的启动中途状态的旋转角传感器2的输出信号的状态称为“不可靠状态”。

若驱动电路处于启动完成状态，则旋转角传感器2的输出信号反映出电动机1的实际的旋转角，处于可靠的状态。本申请的说明书中，将处于上述状态的旋转角传感器2的输出信号的状态称为“可靠状态”。

在旋转角传感器2处于故障状态的情况下，旋转角传感器2的输出信号反映不出电动机1的实际的旋转角，处于不可靠的状态。本申请的说明书中，将上述的处于故障状态的旋转角传感器2的输出信号的状态也同样地称为“不可靠状态”。

综上所述，在既不是启动中途状态也不是故障状态的情况下，旋转角传感器2的输出信号处于“可靠状态”。对此，在启动中途状态和故障状态中的任意一种状态或者同时处于两种状态的情况下，旋转角传感器2的输出信号处于“不可靠状态”。

图8是示出判定器50的内部结构的图。判定器50包括故障判定电路51、启动中途判定电路52、或门电路53、非门电路54。

判定器50包括加法要素55、输出选择电路56、延迟要素57、比较电路58、以及与门电路59。

并且，判定器50包括延迟要素60、比较电路61、比较电路62、与门电路63。

故障判定电路51基于旋转角传感器2的输出信号来判定旋转角传感器2是否处于故障状态。故障判定电路51在判定为旋转角传感器2处于故障状态时输出真值，在判定为旋转角传感器2并非处于故障状态时输出假值。

启动中途判定电路52基于旋转角传感器2的输出信号来判定旋转角传感器2是否处于启动中途。故障中途判定电路52在判定为旋转角传感器2处于启动中途状态时输出真值，在判定为旋转角传感器2并非处于启动中途状态时输出假值。

在旋转角传感器2的故障状态和启动中途状态的判定中能使用各种方法。例如，在以下的条件1至5中至少1个成立时，能判定为旋转角传感器2处于故障状态或启动中途状态。

条件1.旋转角传感器2的输出信号不在预先决定的电压范围内。

条件2.从旋转角传感器2的驱动电路输出了传感器故障信号。

条件3.多个输出信号间的关系与正常状态不同。

条件4.检测不到输出信号的载波。

条件5.输出信号的载波没有过零。

另外，即使旋转角传感器2处于故障状态，只要这是暂时的，则旋转角传感器2也可能在短时间内从故障状态恢复到正常状态。例如，由于连接器的接触不良、驱动电路的处理负荷过大、信号线上重叠了噪声等引起旋转角传感器2暂时的故障状态的情况下，旋转角传感器2有可能在短时间内恢复到正常状态。

将故障判定电路51和启动中途判定电路52的各个输出输入至或门电路53。或门电路53的输出成为状态信号。因而，状态信号仅在旋转角传感器2既不是故障状态也不是启动中途状态的情况下为假值，在除此以外的情况下为真值。此外，一并考虑了上述的可靠状态的定义，状态信号为假值的意思是指旋转角传感器2的输出信号处于可靠状态。

另一方面，状态信号为真值的意思是指旋转角传感器2的输出信号处于不可靠状态。

具体而言，状态信号在旋转角传感器2不处于启动中途状态但处于故障状态的情况下为真值。此时，旋转角传感器2的输出信号处于不可靠状态。

状态信号在旋转角传感器2没有处于故障状态但处于启动中途状态的情况下为真值。此时，旋转角传感器2的输出信号处于不可靠状态。

状态信号在旋转角传感器2处于启动中途并且处于故障状态的情况下为真值。此时，旋转角传感器2的输出信号处于不可靠状态。

在判定器50的内部，加法要素55、输出选择电路56、延迟要素57以及比较电路58构成计数器电路。该计数器电路在状态信号为真值时复位成0，在状态信号为假值的期间，该计数器电路在每1个时钟进行递增。因而，计数器电路对状态信号为假值的期间进行计数。比较电路58在计数值小于上述的预先决定的相加次数N的情况下，输出真值，在计数值为相加次数N以上时输出假值。

将比较电路58的输出输入到与门电路59的一个输入端子。上述的状态信号通过非门电路54后的信号被输入到与门电路59的另一个输入端子。与门电路59的输出为运算请求信号。因而，运算请求信号仅在状态信号为假值的期间小于相加次数N并且当前的状态信号为假值的情况下为真值，在除此以外的情况下为假值。

在旋转角传感器2处于启动完成状态时，或者旋转角传感器2从暂时的故障状态恢复时，运算请求信号是对平均旋转速度计算器40请求其计算平均旋转速度ωa的信号。

若从判定器50输出的运算请求信号为真值，则平均旋转速度计算器40开始计算加权瞬时旋转速度ωi/N，在运算请求信号为真值的期间，持续对加权瞬时旋转速度ωi/N进行累计相加。

若从判定器50输出的运算请求信号为假值，则平均旋转速度计算器40结束计算加权瞬时旋转速度ωi/N，此时的平均旋转速度计算器40的输出为平均旋转速度ωa。因而，平均旋转速度ωa相当于时钟周期Tc×相加次数N的期间内的电动机1的平均旋转速度。

基于运算请求信号，通过延迟要素60、比较电路61、比较电路62以及与门电路63来生成复位信号。

复位信号仅在前1个时钟Ck-1的运算请求信号为真值并且当前的时钟Ck的运算请求信号为假值的情况下为真值，在除此以外的情况下为假值。

图9是说明判定器50的动作的一个示例的图。第1级的曲线图示出旋转角传感器2的输出信号的时间变化。

第2级的曲线图示出判定器50输出的状态信号的时间变化

第3级的曲线图示出判定器50的内部的计数器电路的计数值的时间变化。

第4级的曲线图示出判定器50输出的运算请求信号的时间变化

第5级的曲线图示出判定器50输出的复位信号的时间变化。

在时刻t＝0，旋转角传感器2处于启动完成状态，旋转角传感器2的输出信号处于可靠状态。此时，故障判定电路51和启动中途判定电路52均输出假值，因此判定器50输出假值作为状态信号。

由于计数值为零，即小于相加次数N，并且状态信号为假值，因此判定器50输出真值作为运算请求信号，并且输出假值作为复位信号。同时，判定器50开始利用计数器电路进行计数。

若运算请求信号为真值，则平均旋转速度计算器40开始计算平均旋转速度ωa。具体而言，平均旋转速度计算器40在运算请求信号为真值的期间，持续对基于检测旋转角θd的微分算出的加权瞬时旋转速度ωi/N进行累计相加。

在时刻t＝0.1，计数值与相加次数N相等。此时，计数值与相加次数N相等，并且状态信号为假值，因此判定器50使运算请求信号从真值变为假值。同时，判定器50输出1个时钟的真值作为复位信号。

若运算请求信号为假值，则平均旋转速度计算器40结束加权瞬时旋转速度ωi/N的累计相加。此时的平均旋转速度计算器40的输出为平均旋转速度ωa。

若复位信号为真值，则旋转速度推定器20输出由平均旋转速度计算器40算出的平均旋转速度ωa作为推定旋转速度ωe。若复位信号为真值，则旋转角推定器30基于从旋转速度推定器20输出的平均旋转速度ωa，来计算平均旋转角θa，并将平均旋转角θa作为推定旋转角θe来进行输出。

在时刻t＝0.5，旋转角传感器2暂时处于故障状态，输出信号脱离规定的电压范围即0.5V至4.5V的范围。因而，旋转角传感器2的输出信号处于不可靠状态。此时，故障判定电路51输出真值，因此判定器50使状态信号从假值变为真值，并且将计数器电路的计数值设为0。

由于计数值为零，即小于相加次数N，并且状态信号为真值，因此判定器50输出假值作为运算请求信号，并且输出假值作为复位信号。

在时刻t＝1.5，旋转角传感器2从暂时的故障状态恢复到正常状态，旋转角传感器2的输出信号处于可靠状态。此时，故障判定电路51和启动中途判定电路52均输出假值，因此判定器50使状态信号从真值变为假值。

由于计数值为零，即小于相加次数N，并且状态信号为假值，因此判定器50输出真值作为运算请求信号，并且输出假值作为复位信号。同时，判定器50开始利用计数器电路进行计数。

若运算请求信号为真值，则平均旋转速度计算器40开始计算平均旋转速度ωa。具体而言，平均旋转速度计算器40在运算请求信号为真值的期间，持续对基于检测旋转角θd的微分算出的加权瞬时旋转速度ωi/N进行累计相加。

在时刻t＝1.6，计数值与相加次数N相等。此时，计数值与相加次数N相等，并且状态信号为假值，因此判定器50使运算请求信号从真值变为假值。同时，判定器50输出1个时钟的真值作为复位信号。

若运算请求信号为假值，则平均旋转速度计算器40结束加权瞬时旋转速度ωi/N的累计相加。此时的平均旋转速度计算器40的输出为平均旋转速度ωa。

若复位信号为真值，则旋转速度推定器20输出由平均旋转速度计算器40算出的平均旋转速度ωa作为推定旋转速度ωe。若复位信号为真值，则旋转角推定器30基于从旋转速度推定器20输出的平均旋转速度ωa，来计算平均旋转角θa，并将平均旋转角θa作为推定旋转角θe来进行输出。

接着，对本发明实施方式1所涉及的旋转角推定装置100的动作进行说明。

图10中示出在电动机1的转速上升过程中，旋转角传感器2处于暂时的故障状态后恢复到正常状态的情况下，从旋转角推定装置100输出的推定旋转速度ωe的轨迹。在图10中，实线表示从旋转角推定装置100输出的推定旋转速度ωe。虚线表示电动机1的实际的旋转速度ω。

图11中同样示出在电动机1的转速上升过程中，旋转角传感器2处于暂时的故障状态后恢复到正常状态的情况下，从旋转角推定装置100输出的推定旋转角θe的轨迹。在图11中，实线表示从旋转角推定装置100输出的推定旋转角θe。虚线表示电动机1的实际的旋转角θ。

在图10和图11中，电动机1的转速逐渐上升。在时刻t＝0.5，旋转角传感器2处于暂时的故障状态。此时，判定器50的故障判定电路51输出真值，从判定器50输出的状态信号从假值变为真值。从判定器50输出的复位信号和运算请求信号都保持为假值。

在状态信号为真值的期间，相位差计算器10输出0作为相位差Θ。旋转速度推定器20在复位信号为假值并且从相位差计算器10输出的相位差Θ为0时，持续输出自身最后输出的推定旋转速度ωe。

在图12和图13中，分别示出根据现有技术算出的推定旋转速度ωE和推定旋转角θE。现有技术中，若从相位差计算器输出的相位差为0，则由旋转速度推定器算出的推定旋转速度ωE也急剧下降到0。结果，基于推定旋转速度ωE算出的推定旋转角θE固定为固定值。

对此，本实施方式1所涉及的旋转角推定装置100中，如图10和图11所示，若由相位差计算器10算出的相位差Θ为0，则旋转速度推定器20持续输出相位差Θ变为0之前自身最后输出的推定旋转速度ωe。结果，基于推定旋转速度ωe算出的推定旋转角θe也以接近实际的旋转角的值进行演变。

接着，在时刻t＝1.5，旋转角传感器2恢复到正常状态。此时，判定器50在从t＝1.5到1.55为止的期间内输出真值作为运算请求信号。由此，平均旋转速度计算器40在从时刻t＝1.5到1.55的期间内计算出平均旋转速度ωa。

在进行平均旋转速度ωa的计算的时刻t＝1.5到1.55为止的期间，旋转速度推定器20持续输出相位差Θ变为0之前自身最后输出的推定旋转速度ωe。旋转角推定器30基于从旋转速度推定器20输出的固定值来计算推定旋转角θe。

在时刻t＝1.55，结束平均旋转速度ωa的计算。此时，判定器50输出1个时钟的真值作为复位信号。若复位信号为真值，则旋转速度推定器20输出平均旋转速度ωa作为推定旋转速度ωe。旋转角推定器30输出平均旋转角θa作为推定旋转角θe。

之后，若复位信号再次变为假值，则旋转速度推定器20基于由相位差计算器10算出的并非为0的相位差Θ，来计算推定旋转速度ωe。旋转角推定器30基于由旋转速度推定器20算出的推定旋转速度ωe来计算推定旋转角θe。

现有技术所涉及的图12和图13中，在旋转角传感器刚从故障状态恢复到正常状态后，推定旋转速度ωE和推定旋转角θE以尖峰形状急剧变化。对此，本实施方式1的图10和图11中，能大幅抑制在旋转角传感器2刚从故障状态恢复到正常状态后，推定旋转速度ωe和推定旋转角θe的急剧变化。

现有技术所涉及的图13中，旋转角传感器的故障状态期间的推定旋转角θE与实际的旋转角θ大不相同。对此，本实施方式1的图11中，旋转角传感器2的故障状态期间的推定旋转角θe与实际的旋转角θ大致相等。

如上所述，本发明的实施方式1的旋转角推定装置100中，若旋转角传感器2的输出信号从不可靠状态变为可靠状态，则平均旋转速度计算器40开始计算预先决定的时间内的平均旋转速度ωa。而且，若算出该平均旋转速度ωa，则旋转速度推定器20将平均旋转速度ωa输出作为推定旋转速度ωe。

根据上述特征，本发明的实施方式1的旋转角推定装置100能抑制旋转角传感器2的输出信号从不可靠状态变为可靠状态时的推定值的急剧变化。

若从旋转速度推定器20输出平均旋转速度ωa作为推定旋转速度ωe，则旋转角推定器30输出由θa＝ωa×Tc+θd定义的平均旋转角θa作为推定旋转角θe。其中，ωa是平均旋转速度，Tc是时钟周期，θd是检测旋转角。由此，能有效地抑制推定旋转角ωe的尖峰形状的急剧的变化。

若旋转角传感器2的输出信号从可靠状态变为不可靠状态，则旋转速度推定器20持续输出在该变化前自身最后输出的推定旋转速度ωe。由此，基于推定旋转速度ωe算出的推定旋转角θe也以接近实际的旋转角的值进行演变。

平均旋转速度计算器40根据ωa＝Σωi/N来计算平均旋转速度ωa。其中，ωi是瞬时旋转速度，N是预先决定的相加次数。由此，能节约运算所需要的存储器大小。

另外，在上述的实施方式1中，旋转速度推定器20具有作为低通滤波器的频率特性。因此，通过基于旋转角传感器2的检测对象的最大旋转加速度来决定旋转速度推定器20的截止频率，从而能进一步有效地抑制推定旋转速度ωe的急剧的变化。

上述的实施方式1中，可以使用低通滤波器来代替平均旋转速度计算器40。

通过处理电路来实现上述的实施方式1的旋转角推定装置100中的各个功能。实现各功能的处理电路可以是专用硬件，也可以是执行存储器中所存储的程序的处理器。图14是示出了以作为专用硬件的处理电路1000来实现本发明的实施方式1所涉及的旋转角推定装置100的各功能这一情况的结构图。另外，图15是示出了由具备了处理器2001和存储器2002的处理电路2000来实现本发明实施方式1所涉及的旋转角推定装置100的各功能这一情况的结构图。

在处理电路是专用硬件的情况下，处理电路1000例如与单一电路、复合电路、程序化后的处理器、并联程序化后的处理器、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)或它们的组合相对应。旋转角推定装置100的各部分的功能可以分别由个别的处理电路1000来实现，也可以由处理电路1000汇总各部分的功能来实现。

另一方面，在处理电路为处理器2001的情况下，旋转角推定装置100的各部分的功能由软件、固件或软件和固件的组合来实现。软件和固件记述为程序，存储于存储器2002中。处理器2001读取储存于存储器2002的程序并执行，从而实现各部分的功能。即，旋转角推定装置100包括在由处理电路2000执行时用于存储结果为执行上述各控制的程序的存储器2002。

这些程序也可以是使计算机执行上述各部分的步骤或方法的内容。这里，存储器2002例如相当于RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、闪存、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory：可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory：电可擦可编程只读存储器)等非易失性或易失性的半导体存储器。另外，磁盘、软盘、光盘、压缩磁盘、小型磁盘、DVD等也相当于存储器2002。

另外，对于上述各部分的功能，可以用专用硬件来实现一部分功能，并用软件或固件来实现一部分功能。

由此，处理电路可以利用硬件、软件、固件或它们的组合来实现上述各功能。

标号说明

2旋转角传感器，10相位差计算器，20旋转速度推定器，30旋转角推定器，40平均旋转速度计算器，100旋转角推定装置。

Claims (5)

1.一种旋转角推定装置，其特征在于，包括：

相位差计算器，该相位差计算器对基于旋转角传感器的输出信号算出的检测旋转角和推定旋转角之间的相位差进行计算；

平均旋转速度计算器，该平均旋转速度计算器基于所述检测旋转角，来计算预先决定的时间内的平均旋转速度；

旋转速度推定器，该旋转速度推定器基于所述相位差和所述平均旋转速度，对推定旋转速度进行计算；以及

旋转角推定器，该旋转角推定器基于所述推定旋转速度、所述相位差以及所述检测旋转角，来计算所述推定旋转角，

若所述旋转角传感器的所述输出信号从不可靠状态变为既不是启动中途状态也不是故障状态的可靠状态，则所述平均旋转速度计算器开始计算所述预先决定的时间内的所述平均旋转速度，若算出该平均旋转速度，则所述旋转速度推定器输出所述平均旋转速度作为所述推定旋转速度。

2.如权利要求1所述的旋转角推定装置，其特征在于，

若从所述旋转速度推定器输出所述平均旋转速度作为所述推定旋转速度，则所述旋转角推定器输出根据下式定义的平均旋转角θa作为所述推定旋转角，

θa＝ωa×Tc+θd

在上式中，ωa是所述平均旋转速度，Tc是时钟周期，θd是所述检测旋转角。

3.如权利要求1或2所述的旋转角推定装置，其特征在于，

若所述旋转角传感器的所述输出信号从所述可靠状态变化为所述不可靠状态，则所述旋转速度推定器持续输出在该变化前自身最后输出的所述推定旋转速度。

4.如权利要求1或2所述的旋转角推定装置，其特征在于，

所述平均旋转速度计算器根据下式计算所述平均旋转速度：

ωa＝Σωi/N

在上式中，ωa是所述平均旋转速度，ωi是瞬时旋转速度，N是预先决定的相加次数。

5.如权利要求1或2所述的旋转角推定装置，其特征在于，

所述旋转速度推定器具有作为低通滤波器的频率特性，该低通滤波器的截止频率基于所述旋转角传感器的检测对象的最大旋转加速度来决定。