JP2009180585A - Rotation angle detector and electrical power steering device - Google Patents
Rotation angle detector and electrical power steering device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009180585A JP2009180585A JP2008018892A JP2008018892A JP2009180585A JP 2009180585 A JP2009180585 A JP 2009180585A JP 2008018892 A JP2008018892 A JP 2008018892A JP 2008018892 A JP2008018892 A JP 2008018892A JP 2009180585 A JP2009180585 A JP 2009180585A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excitation
- frequency
- excitation signal
- rotation angle
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
Description
本発明は、回転体の回転位置を検出する回転角検出装置および電気式動力舵取装置に関するものである。 The present invention relates to a rotation angle detection device and an electric power steering device that detect a rotation position of a rotating body.
従来より、回転体、例えば、モータの回転位置を検出する回転角検出装置として、例えば、下記特許文献1に示す、回転角検出装置が知られている。この回転角検出装置では、正弦波生成装置(励磁信号生成手段)で生成される正弦波状の信号が、増幅回路により増幅された後に反転回路にて反転されて励磁信号としてレゾルバの励磁コイルに入力される。そして、この励磁信号に応じてレゾルバから出力される出力信号が角度検出手段に入力されることにより、この出力信号に基づいて回転体の回転角が検出される。
ところで、上述した増幅回路は、以下の理由により励磁信号生成手段として機能するマイクロプロセッサ(以下、MPUともいう)とレゾルバの励磁コイルとの間に設けられている。
すなわち、MPUで取り扱うことのできる電圧レベルは限られているため、MPUから出力される励磁信号の電圧の上限値が制限されることとなる。また、MPUから出力される励磁信号の電圧は途中のフィルタ等により低下してしまうので、十分に高い励磁電圧を励磁コイルに印加することができず、大きなダイナミックレンジを確保することができない。そこで、MPUと励磁コイルとの間に上記増幅回路を設け、MPUからの励磁信号の電圧を増幅して励磁コイルに印加することにより大きなダイナミックレンジを確保して高精度に回転角を検出している。
By the way, the above-described amplifier circuit is provided between a microprocessor (hereinafter also referred to as MPU) functioning as an excitation signal generating means and an excitation coil of a resolver for the following reason.
That is, since the voltage level that can be handled by the MPU is limited, the upper limit value of the voltage of the excitation signal output from the MPU is limited. Further, since the voltage of the excitation signal output from the MPU is lowered by a filter in the middle, a sufficiently high excitation voltage cannot be applied to the excitation coil, and a large dynamic range cannot be ensured. Therefore, the amplifier circuit is provided between the MPU and the excitation coil, and the voltage of the excitation signal from the MPU is amplified and applied to the excitation coil to ensure a large dynamic range and detect the rotation angle with high accuracy. Yes.
しかしながら、このようにMPUと励磁コイルとの間に増幅回路を設ける必要があることから、この増幅回路分だけ回転角検出装置の部品コストが増加してしまい、コスト低減の障害となっていた。 However, since it is necessary to provide an amplifier circuit between the MPU and the excitation coil in this way, the cost of components of the rotation angle detection device increases by the amount of the amplifier circuit, which is an obstacle to cost reduction.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、増幅回路を設けることなく回転角を高精度に検出し得る回転角検出装置および電気式動力舵取装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rotation angle detection device and an electric power steering capable of detecting a rotation angle with high accuracy without providing an amplifier circuit. To provide an apparatus.
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項1の回転角検出装置では、回転体(40、43)の回転角(θm)を検出するためのレゾルバ(35、37、44)であって、励磁コイル(47a)に入力される励磁信号により前記回転角に応じた回転角信号を出力するレゾルバと、前記励磁信号を生成して出力する励磁信号生成手段(61)と、前記励磁コイルと前記励磁信号生成手段との間に接続されるコンデンサ(66)と、前記励磁コイルの励磁電圧(VL)を検出する電圧検出手段(67)と、前記レゾルバから入力される前記回転角信号に基づいて前記回転角を演算する回転角演算手段(61)と、を備える回転角検出装置(60)であって、前記コンデンサの静電容量(C)および前記励磁コイルのインダクタンス(L)が前記コンデンサおよび前記励磁コイルからなる共振回路(80)の先鋭度(Q)を高くするように設定されるとともに、前記励磁信号生成手段は、前記励磁電圧の振幅値が前記共振回路の共振電圧以下に設定される目標電圧値(Vm)に近づくように、前記励磁信号の周波数(f)を制御することを技術的特徴とする。
In order to achieve the above object, in the rotation angle detection device according to
請求項1の回転角検出装置では、励磁コイルと励磁信号生成手段との間に接続されるコンデンサの静電容量および励磁コイルのインダクタンスは、コンデンサおよび励磁コイルからなる共振回路の先鋭度を高くするように設定されている。
In the rotation angle detection device according to
このため、例えば、共振回路の共振周波数に等しい周波数の励磁信号を励磁コイルに入力することにより、共振回路の周波数共振特性を利用することで励磁コイルの励磁電圧が高くなり、必要なダイナミックレンジを確保することができる。これにより、増幅回路を設けることなく励磁コイルに印加される電圧を高くすることができるので、回転角検出装置が簡略化されて低コスト化を図ることができる。 For this reason, for example, by inputting an excitation signal having a frequency equal to the resonance frequency of the resonance circuit to the excitation coil, the excitation voltage of the excitation coil is increased by utilizing the frequency resonance characteristic of the resonance circuit, and the required dynamic range is increased. Can be secured. Thereby, since the voltage applied to the exciting coil can be increased without providing an amplifier circuit, the rotation angle detecting device can be simplified and the cost can be reduced.
また、一般に、回転角検出装置の温度変化や経時変化等によりコンデンサの静電容量や励磁コイルのインダクタンスが変化した場合には、共振回路の共振周波数が変化することとなり励磁コイルの励磁電圧が低下することが想定される。 In general, when the capacitance of the capacitor or the inductance of the exciting coil changes due to temperature change or aging of the rotation angle detector, the resonant frequency of the resonant circuit changes and the excitation voltage of the exciting coil decreases. It is assumed that
そこで、励磁電圧の振幅値を共振回路の共振電圧以下に設定される目標電圧値に近づけるような励磁信号の周波数の補正、すなわち、変化した共振回路の共振周波数に近づけるような励磁信号の周波数の補正を行うことにより、常に共振回路の周波数共振特性を利用して、励磁コイルに印加される電圧を高く維持することができる。
したがって、増幅回路を設けることなく回転角を高精度に検出することができる。
Therefore, correction of the excitation signal frequency so that the amplitude value of the excitation voltage is close to the target voltage value set below the resonance voltage of the resonance circuit, that is, the excitation signal frequency is close to the resonance frequency of the changed resonance circuit. By performing the correction, the voltage applied to the exciting coil can be kept high by always using the frequency resonance characteristic of the resonance circuit.
Therefore, the rotation angle can be detected with high accuracy without providing an amplifier circuit.
請求項2の発明では、励磁信号の周波数とこの周波数の変化に応じて変化する励磁電圧の振幅値との関係を示すマップを共振回路において変化する共振周波数毎に複数備えるとともに、励磁信号生成手段から出力された励磁信号の周波数とこの励磁信号に対応して電圧検出手段により検出される励磁電圧の振幅値とが成立するマップを複数のマップから選択するマップ選択手段を備えている。そして、励磁信号生成手段は、励磁信号の周波数を、マップ選択手段により選択されたマップの共振周波数に等しくするように制御する。 According to the second aspect of the present invention, a plurality of maps showing the relationship between the frequency of the excitation signal and the amplitude value of the excitation voltage that changes according to the change in the frequency are provided for each resonance frequency that changes in the resonance circuit, and excitation signal generating means There is provided map selection means for selecting, from a plurality of maps, a map in which the frequency of the excitation signal output from is established and the amplitude value of the excitation voltage detected by the voltage detection means corresponding to the excitation signal is established. The excitation signal generation means controls the excitation signal frequency to be equal to the resonance frequency of the map selected by the map selection means.
このように、マップ選択手段により、励磁信号生成手段から出力される励磁信号の周波数と励磁コイルの励磁電圧との関係が成立するマップが選択される。この選択されたマップに対応する共振周波数は、回転角検出装置の温度変化や経時変化等により変化した共振回路の共振周波数に等しいので、励磁信号生成手段から出力される励磁信号の周波数を選択されたマップの共振周波数に等しくなるように制御することにより、常に共振回路の周波数共振特性を利用し励磁コイルに印加される電圧を確実に高くすることができる。 In this way, the map selection means selects a map in which the relationship between the excitation signal frequency output from the excitation signal generation means and the excitation voltage of the excitation coil is established. Since the resonance frequency corresponding to the selected map is equal to the resonance frequency of the resonance circuit that has changed due to temperature change or aging of the rotation angle detection device, the frequency of the excitation signal output from the excitation signal generating means is selected. By controlling so as to be equal to the resonance frequency of the map, the voltage applied to the exciting coil can be reliably increased by always using the frequency resonance characteristic of the resonance circuit.
請求項3の発明では、励磁信号生成手段は、励磁電圧の振幅値が目標電圧値より低い場合には励磁信号の周波数を低くし、励磁電圧の振幅値が目標電圧値より高い場合には励磁信号の周波数を高くするように、当該励磁信号を生成する。 According to a third aspect of the present invention, the excitation signal generating means lowers the frequency of the excitation signal when the amplitude value of the excitation voltage is lower than the target voltage value, and the excitation signal when the amplitude value of the excitation voltage is higher than the target voltage value. The excitation signal is generated so as to increase the frequency of the signal.
このように、上述のごとく共振回路の共振周波数が変化することにより、励磁電圧が低下して励磁電圧の振幅値が目標電圧値より低くなる場合にはこの電圧低下を抑制するように励磁信号の周波数を低くし、励磁電圧が上昇して励磁電圧の振幅値が目標電圧値より高くなる場合にはこの電圧上昇を抑制するように励磁信号の周波数を高くするので、励磁電圧を目標電圧値に良好に維持することができる。 As described above, when the resonance frequency of the resonance circuit is changed as described above, when the excitation voltage decreases and the amplitude value of the excitation voltage becomes lower than the target voltage value, the excitation signal is controlled so as to suppress this voltage decrease. When the frequency is lowered and the excitation voltage rises and the amplitude value of the excitation voltage becomes higher than the target voltage value, the excitation signal frequency is increased to suppress this voltage rise, so the excitation voltage is set to the target voltage value. It can be maintained well.
請求項4の電気式動力舵取装置では、ステアリングホイールによる操舵を補助可能なアシスト力を出力するモータを備え、このモータの回転角を請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転角検出装置により検出し、この回転角に基づいて上記モータを制御する。
The electric power steering apparatus according to
これにより、増幅回路を設けることなく回転角を高精度に検出することができる等の、請求項1〜3の各発明による作用・効果を享受した電気式動力舵取装置を実現することができる。したがって、製造コストを削減した回転角検出装置を採用することにより、電気式動力舵取装置の低コスト化を図ることができる。
As a result, it is possible to realize an electric power steering apparatus that enjoys the operations and effects of the inventions of
以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置20の構成を図1〜図4に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置20の構成を示す構成図である。図2は、図1に示す一点鎖線IIによる楕円内の拡大図である。図3は、図1に示す一点鎖線IIIによる楕円内の拡大図である。図4は、本実施形態の電気式動力舵取装置20を制御するECU60の電気的構成を示すブロック図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the electric
図1〜図4に示すように、本実施形態に係る電気式動力舵取装置20は、主に、ステアリングホイール21、ステアリング軸22、ピニオン軸23、ラック軸24、トルクセンサ30、モータ40、モータレゾルバ44、ボールねじ機構50、ECU60等から構成されており、ステアリングホイール21による操舵状態をトルクセンサ30により検出し、その操舵状態に応じたアシスト力をモータ40により発生させて運転者による操舵をアシストするものである。なお、ラック軸24の両側には、それぞれタイロッド等を介して図略の操舵輪が連結されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the electric
即ち、図1および図2に示すように、ステアリングホイール21には、ステアリング軸22の一端側が連結され、このステアリング軸22の他端側には、ピニオンハウジング25内に収容されたトルクセンサ30の入力軸23aおよびトーションバー31がピン32により連結されている。またこのトーションバー31の他端側31aには、ピニオン軸23の出力軸23bがスプライン結合によって連結されている。
That is, as shown in FIGS. 1 and 2, one end side of a
このピニオン軸23の入力軸23aはベアリング33aにより、また出力軸23bもベアリング33bにより、それぞれピニオンハウジング25内を回動自在に支持されており、さらに入力軸23aとピニオンハウジング25との間には、第1レゾルバ35が、また出力軸23bとピニオンハウジング25との間には、第2レゾルバ37が、それぞれ設けられている。トルクセンサ30を構成する第1レゾルバ35および第2レゾルバ37は、ステアリングホイール21による回転角を検出し得るもので、正弦波相出力端子35s、余弦波相出力端子35c等および正弦波相出力端子37s、余弦波相出力端子37c等を介してECU60にそれぞれ電気的に接続されている(図4参照)。
The input shaft 23a of the
ピニオン軸23の出力軸23bの端部には、ピニオンギヤ23cが形成されており、このピニオンギヤ23cにはラック軸24のラック溝24aが噛合可能に連結されている。これにより、ラックアンドピニオン式の操舵機構を構成している。
A pinion gear 23c is formed at an end portion of the output shaft 23b of the
図1および図3に示すように、ラック軸24は、ラックハウジング26およびモータハウジング27内に収容されており、その中間部には、螺旋状にボールねじ溝24bが形成されている。このボールねじ溝24bの周囲には、ラック軸24と同軸に回転可能にベアリング29により支持される円筒形状のモータ軸43が設けられている。このモータ軸43は、ステータ41や励磁コイル42等とともにモータ40を構成するもので、ステータ41に巻回された励磁コイル42により発生する界磁が、回転子に相当するモータ軸43の外周に設けられた永久磁石45に作用することより、モータ軸43が回転し得るように構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
モータ軸43は、その内周にボールねじナット52が取り付けられており、このボールねじナット52にも、螺旋状にボールねじ溝52aが形成されている。そのため、このボールねじナット52のボールねじ溝52aとラック軸24のボールねじ溝24bとの間に多数のボール54を転動可能に介在させることによって、モータ軸43の回転によりラック軸24を軸方向に移動可能なボールねじ機構50を構成することができる。
A
即ち、両ボールねじ溝24b、52a等から構成されるボールねじ機構50により、モータ軸43の正逆回転の回転トルクをラック軸24の軸線方向における往復動に変換することができる。これにより、この往復動は、ラック軸24とともにラックアンドピニオン式の操舵機構を構成するピニオン軸23を介してステアリングホイール21の操舵力を軽減するアシスト力となる。
In other words, the rotational torque of the
モータ40のモータ軸43とモータハウジング27との間には、モータ軸43の回転角(電気角)θmを検出し得るモータレゾルバ44が設けられており、このモータレゾルバ44は正弦波相出力端子44s、余弦波相出力端子44c等を介してECU60に電気的に接続されている(図4参照)。
A
図4に示すように、ECU60は、MPU61、メモリ62、I/F回路63等から構成されている。MPU61は、出力ポート60a、60bから第1レゾルバ35、第2レゾルバ37、に正弦波状の励磁信号を与える。これにより、上述した第1レゾルバ35の正弦波相出力端子35sからの正弦波相出力信号と、余弦波相出力端子35cからの余弦波相出力信号、及び、第2レゾルバ37の正弦波相出力端子37sからの正弦波相出力信号と、余弦波相出力端子37cからの余弦波相出力信号が、ECU60に入力される。各出力信号の電圧には、ECU60のI/F回路63を介してオフセット電圧が印加され、MPU61のA/D変換器側へ入力され、A/D変換される。MPU61は、A/D変換した各出力信号から第1レゾルバ35、第2レゾルバ37の回転角を検出して操舵トルクを演算し、この操舵トルクおよび後述するモータ40の回転角θmに応じて操舵力をアシストするためのアシスト指令をモータ駆動回路70側に出力する。この電流指令値に対応するモータ電圧をモータ駆動回路70によりモータ40に供給することで、モータ40により発生する操舵力によって運転者よる操舵をアシストする。
As shown in FIG. 4, the
図5は、共振回路80の構成を示す回路図である。図6は、共振回路80の周波数共振特性を利用して励磁電圧VLを高くする原理を説明するためのグラフである。
図5に示すように、ECU60には、MPU61とモータレゾルバ44の励磁コイル47aとの間に、抵抗とコンデンサを用いた2次フィルタであるローパスフィルタ64と、バッファ65と、ハイパスフィルタとして機能するコンデンサ66と、励磁コイル47aに印加される電圧を検出する電圧センサ67とが設けられている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the
As shown in FIG. 5, the
MPU61により、後述するように周波数補正された矩形波状の励磁信号が出力される。この矩形波状の励磁信号が、ローパスフィルタ64により正弦波状に変換されるとともにバッファ65によりインピーダンス変換された後、コンデンサ66によりカットオフ周波数よりも低い周波数の信号成分の通過が阻止され、出力ポート60cを介してモータレゾルバ44の励磁コイル47aに入力される。これにより、後述する正弦波相コイル47bに接続された正弦波相出力端子44sからの正弦波相出力信号と、余弦波相コイル47cに接続された余弦波相出力端子44cからの余弦波相出力信号とが、モータ駆動回路70へフィードバックされると共に、ECU60に入力される。各出力信号の電圧には、ECU60のI/F回路63を介してオフセット電圧が印加され、MPU61のA/D変換器側へ入力され、A/D変換される。MPU61は、A/D変換した各出力信号から上述したモータ40の回転角θmを演算する。
The
また、図5に示すように、コンデンサ66とモータレゾルバ44の励磁コイル47aとにより共振回路80が構成される。この共振回路80は、コンデンサ66の周波数共振特性を利用して励磁コイル47aに印加される励磁電圧VLを高くすることにより回転角θmの検出時に必要なダイナミックレンジを確保する役割を果たす。具体的には、共振回路80の共振時の先鋭度Qを高くして、共振時に励磁コイル47aに印加される電圧である共振電圧の振幅値(電圧ピーク値)が目標電圧値Vm、例えば5Vとなるように、コンデンサ66の静電容量Cと励磁コイル47aのインダクタンスLとが設定されている(図6参照)。
Further, as shown in FIG. 5, a
これにより、図6から判るように、励磁信号の周波数fを、以下の式(1)に示す共振周波数fcに近づけることにより共振回路80の周波数共振特性を利用して励磁コイル47aに印加される励磁電圧VLを高くすることができる。
fc=1/{(2π×(L×C)1/2)} ・・・(1)
Thereby, as can be seen from FIG. 6, the frequency f of the excitation signal is applied to the
fc = 1 / {(2π × (L × C) 1/2 )} (1)
ここで、モータレゾルバ44の電気的特性を図7に基づいて説明する。図7は、モータレゾルバ44の電気的特性を説明するための説明図である。なお、図7は、モデルとして一対極レゾルバ(ロータを1回転させた時、1回転分の信号が出力される)を表している。図7に示すように、モータレゾルバ44は、1相の励磁信号に応じて正弦波相出力信号および余弦波相出力信号を出力するいわゆる1相励磁2相出力型のレゾルバであり、モータ軸43の回転中心に対して偏心するように当該モータ軸43に取り付けられるロータ46とモータ軸43の回転中心に中心軸が一致する環状のステータ47とを備えている。ステータ47には、周方向に沿って等間隔に複数のコイルが設けられており、これらのコイルは、励磁コイルとして機能する励磁コイル47aと、正弦波相コイルとして機能する正弦波相コイル47bと、この正弦波相コイル47bに対して位相を90度ずらして余弦波相コイルとして機能する余弦波相コイル47cとにより構成されている。なお、図7においては、各一つの励磁コイル47a、正弦波相コイル47bおよび余弦波相コイル47cのみを示す。
Here, the electrical characteristics of the
モータレゾルバ44は、励磁コイル47aに正弦波状に周期的に変化する励磁信号を与えて、ロータ46をステータ47に対して回転させると、正弦波相コイル47bから正弦波相出力信号を出力するとともに、余弦波相コイル47cから余弦波相出力信号を出力する。このとき、ロータ46はモータ軸43の回転中心に対して偏心するように当該モータ軸43に取り付けられているために、正弦波相出力信号および余弦波相出力信号の振幅は、ロータ46のステータ47に対する回転角(電気角)に応じて変化するので、両出力信号からモータ40の回転角θmが検出され得る。ここで、特許請求の範囲に記載の「回転角検出装置」は、モータレゾルバ44、第1レゾルバ35および第2レゾルバ37のいずれか1つのレゾルバと、ECU60とを含むものとする。
When the
ところで、励磁コイル47aに入力される励磁信号の周波数fを、例えば、製品出荷時におけるコンデンサ66の静電容量Cと励磁コイル47aのインダクタンスLとから上記式(1)により求められる共振周波数(以下、初期共振周波数fckともいう)に固定すると、以下の問題が発生する。すなわち、ECU60の温度変化や経時変化等により、コンデンサ66の静電容量Cや励磁コイル47aのインダクタンスLが変化すると、この変化に応じて共振周波数fcが変化することとなる。このように共振周波数fcが変化すると、初期共振周波数fckに等しい周波数fで出力された励磁信号では周波数共振特性を十分に利用できないので、励磁電圧VLの振幅値が目標電圧値Vmより小さくなってしまう。
By the way, the frequency f of the excitation signal input to the
そこで、本実施形態では、励磁電圧VLの振幅値である電圧ピーク値Vpを検出し、この電圧ピーク値Vpに応じて励磁信号の周波数fを変化した共振周波数fcに近づけるように補正することにより、励磁電圧VLの振幅値を目標電圧値Vmに維持する。 Therefore, in the present embodiment, the voltage peak value Vp, which is the amplitude value of the excitation voltage VL , is detected, and the frequency f of the excitation signal is corrected so as to approach the changed resonance frequency fc according to the voltage peak value Vp. Thus, the amplitude value of the excitation voltage V L is maintained at the target voltage value Vm.
以下、ECU60による励磁信号の周波数fを補正する処理について図8および図9を用いて説明する。図8は、本実施形態に係る電気式動力舵取装置20のECU60による励磁信号の周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。図9は、各特性マップM1〜Mnにおける励磁信号の周波数fと電圧ピーク値Vpと共振周波数fcとの関係を示すグラフである。
Hereinafter, the process of correcting the frequency f of the excitation signal by the
まず、図8のステップS101にて励磁信号出力処理がなされ、MPU61から周波数fの励磁信号が出力される。なお、励磁信号の周波数fは、周波数補正処理開始段階では、初期共振周波数fckに等しくなるように設定されている。
First, excitation signal output processing is performed in step S101 of FIG. 8, and an excitation signal of frequency f is output from the
次に、ステップS103において、励磁電圧値取得処理が行われる。この処理では、MPU61からの励磁信号が励磁コイル47aに入力されたときの励磁電圧VLが電圧センサ67により検出されてメモリ62に記憶される。
Next, in step S103, excitation voltage value acquisition processing is performed. In this process, the excitation voltage V L when the excitation signal from the
上記取得処理は、励磁電圧VLの取得開始時刻からの経過時間tが取得時間t0を経過することによりステップS105にてYesと判定されるまで繰り返される。ここで、取得時間t0は、励磁信号の1周期に対応する時間に対して十分に大きな時間に設定されているが、後述するように周波数補正された励磁信号の1周期に応じて変化させるように設定されてもよい。 The acquisition process is repeated until it is determined Yes in step S105 by the elapsed time t from the acquisition start time of the excitation voltage V L has passed the acquisition time t 0. Here, the acquisition time t 0 is set to a time sufficiently larger than the time corresponding to one cycle of the excitation signal, but is changed according to one cycle of the frequency-corrected excitation signal as will be described later. It may be set as follows.
このような繰り返し処理中に、経過時間tが取得時間t0を経過すると(S105でYes)、ステップS107において、電圧ピーク値Vpがメモリ62に記憶された各励磁電圧のうちの最大値に等しくなるように設定される。
If the elapsed time t elapses the acquisition time t 0 during such repeated processing (Yes in S105), the voltage peak value Vp is equal to the maximum value among the excitation voltages stored in the
次に、ステップS109において、フラグF=0である状態か否かについて判定される。ここで、フラグFは、0、1、2のいずれか1つに設定されるものであって、F=1である状態とは、励磁信号の周波数fが後述する特性マップMaにおける共振周波数fcaに等しく設定された状態を示す。また、フラグF=2である状態とは、励磁信号の周波数fが後述する特性マップMbにおける共振周波数fcbに等しく設定された状態を示す。なお、周波数補正処理開始段階では、フラグF=0に設定されている。 Next, in step S109, it is determined whether or not the flag F = 0. Here, the flag F is set to any one of 0, 1, and 2, and F = 1 means that the frequency f of the excitation signal is a resonance frequency in a characteristic map Ma described later. The state set equal to fc a is shown. Also, the state is a flag F = 2, showing a state where the frequency f of the excitation signal is set equal to the resonance frequency fc b of the characteristic map M b which will be described later. Note that the flag F = 0 is set at the start of the frequency correction process.
この段階ではフラグF=0に設定されているので(S109でYes)、ステップS111において、目標電圧値Vmと電圧ピーク値Vpとの差が閾値電圧δより大きいか否かについて判定される。ここで、閾値電圧δは、例えば、0(ゼロ)Vと判断される値に設定されている。共振周波数fcが初期共振周波数fckから変化しておらず、目標電圧値Vmと電圧ピーク値Vpとが等しいとみなされる場合には(S111でNo)、ステップS101からの処理が繰り返される。 Since the flag F is set to 0 at this stage (Yes in S109), in step S111, it is determined whether or not the difference between the target voltage value Vm and the voltage peak value Vp is larger than the threshold voltage δ. Here, the threshold voltage δ is set to a value determined to be 0 (zero) V, for example. When the resonance frequency fc has not changed from the initial resonance frequency fc k and the target voltage value Vm and the voltage peak value Vp are considered equal (No in S111), the processing from step S101 is repeated.
ここで、ECU60の温度変化や経時変化等により共振周波数fcが変化して、周波数共振特性が十分に利用できないために励磁電圧VLの振幅値が目標電圧値Vmより小さくなった結果、目標電圧値Vmと電圧ピーク値Vpとの差が閾値電圧δより大きくなると(S111でYes)、ステップS113において、特性マップ選択処理がなされる。
Here, as a result of the resonance frequency fc changing due to the temperature change or aging change of the
この選択処理では、図9に示すように、予めメモリ62に記憶されているn個の特性マップM1〜Mnのうち、ステップS101にてMPU61から出力された励磁信号の周波数fと、ステップS107にて設定された電圧ピーク値Vpとの関係が成立する特性マップが選択される。なお、この段階では、励磁信号の周波数fは、後述するように補正されていないので、初期共振周波数fckに等しくなるように設定されている。
In this selection process, as shown in FIG. 9, among the n characteristic maps M 1 to M n stored in advance in the
ここで、各特性マップM1〜Mnについて説明する。特性マップMkは、共振周波数fcが初期共振周波数fckに等しいときの周波数fと電圧ピーク値Vpとの関係を示している。また、各特性マップM1〜Mnは、ECU60の温度変化や経時変化等により共振周波数fcが共振周波数fc1〜fcnにそれぞれ変化したときの、周波数fと電圧ピーク値Vpとの関係をそれぞれ示している。
Here will be described the
ステップS113の特性マップ選択処理では、ステップS101にてMPU61から出力された励磁信号の周波数fが初期共振周波数fckに等しく、ステップS107にて設定された電圧ピーク値VpがVp1である場合、周波数f=fckかつ電圧ピーク値Vp=Vp1の条件(図9の点P1参照)が成立する特性マップである特性マップMaおよび特性マップMbが選択される。ここで、特性マップMaにおける共振周波数fcaは、特性マップMbにおける共振周波数fcbよりも小さいものとする(図9参照)。
In the characteristic map selection process in step S113, when the frequency f of the excitation signal output from the
この段階では、図9から判るように、共振回路80の共振周波数fcが共振周波数fcaと共振周波数fcbとのどちらに変化したのか判断できないため、双方の共振周波数に等しい周波数の励磁信号をそれぞれ出力し、電圧ピーク値Vpが高い方の周波数を実際に採用する。
At this stage, as can be seen from FIG. 9, since it cannot be determined whether the resonance frequency fc of the
具体的には、ステップS115において、励磁信号の周波数fがステップS113にて選択された特性マップMaにおける共振周波数fcaに等しくなるように設定される。そして、ステップS117において、フラグF=1に設定された後、上記ステップS101からの処理がなされる。 Specifically, in step S115, the frequency f of the excitation signal is set to be equal to the resonant frequency fc a in the selected characteristic map M a in step S113. In step S117, after the flag F = 1 is set, the processing from step S101 is performed.
そして、フラグF=1であることから、ステップS109にてNoと判定されるとともにステップS119にてYesと判定されると、ステップS121において、現段階における電圧ピーク値VpがVpaとしてメモリ62に記憶される。
Then, since a flag F = 1, while being determined as No at step S109 it is determined as Yes at step S119, in step S121, the
次に、ステップS123において、励磁信号の周波数fがステップS113にて選択された特性マップMbにおける共振周波数fcbに等しくなるように設定される。そして、ステップS125において、フラグF=2に設定された後、上記ステップS101からの処理がなされる。 Next, in step S123, the frequency f of the excitation signal is set to be equal to the resonant frequency fc b in the selected characteristic map M b at step S113. In step S125, after the flag F = 2 is set, the processing from step S101 is performed.
そして、フラグF=2であることから、ステップS109にてNoと判定されるとともにステップS119にてNoと判定されると、ステップS127において、周波数補正処理がなされる。この補正処理では、励磁信号の周波数fが、現段階における電圧ピーク値VpとステップS121においてメモリ62に記憶された電圧ピーク値Vpaとのうち高い電圧ピーク値に対応する周波数に等しくなるように補正される。
Since flag F = 2, if it is determined No in step S109 and if it is determined No in step S119, frequency correction processing is performed in step S127. In this correction process, so that the frequency f of the excitation signal is equal to the frequency corresponding to the high voltage peak value of the voltage peak value Vp a stored in the
次に、ステップS129において、フラグF=0に設定された後、ステップS101からの処理が繰り返され、目標電圧値Vmと電圧ピーク値Vpとの差が閾値電圧δより大きくなるまで、ステップS127にて補正された周波数fの励磁信号がMPU61から出力される。
Next, after setting the flag F = 0 in step S129, the processing from step S101 is repeated, and step S127 is continued until the difference between the target voltage value Vm and the voltage peak value Vp becomes larger than the threshold voltage δ. The excitation signal of the frequency f corrected in this way is output from the
以上説明したように、本実施形態に係る電気式動力舵取装置20のECU60では、励磁コイル47aとMPU61との間に接続されるコンデンサ66の静電容量Cおよび励磁コイル47aのインダクタンスLは、コンデンサ66および励磁コイル47aからなる共振回路80の先鋭度Qを高くするように設定されている。
As described above, in the
このため、例えば、共振回路80の共振周波数fcに等しい周波数fの励磁信号を励磁コイル47aに入力することにより、共振回路80の周波数共振特性を利用することで励磁コイル47aの励磁電圧VLが高くなり、必要なダイナミックレンジを確保することができる。これにより、増幅回路を設けることなく励磁コイル47aに印加される電圧を高くすることができるので、回転角検出装置が簡略化されて低コスト化を図ることができる。
Therefore, for example, by inputting an excitation signal having a frequency f equal to the resonance frequency fc of the
また、励磁電圧VLの電圧ピーク値Vpを目標電圧値Vmに近づけるような励磁信号の周波数fの補正、すなわち、変化した共振回路80の共振周波数fcに近づけるような励磁信号の周波数fの補正を行うことにより、常に共振回路80の周波数共振特性を利用して、励磁コイル47aに印加される電圧を高く維持することができる。
したがって、増幅回路を設けることなく回転角θmを高精度に検出することができる。
Further, the excitation signal frequency f is corrected so that the voltage peak value Vp of the excitation voltage VL approaches the target voltage value Vm, that is, the excitation signal frequency f is corrected so as to approach the resonance frequency fc of the changed
Therefore, the rotation angle θm can be detected with high accuracy without providing an amplifier circuit.
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置20のECU60は、励磁信号の周波数fとこの周波数fの変化に応じて変化する励磁電圧VLの電圧ピーク値Vpとの関係を示す特性マップM1〜Mnを共振回路80において変化する共振周波数fc毎に複数メモリ62に記憶させて備えている。また、ECU60は、MPU61から出力された励磁信号の周波数fとこの励磁信号に対応して電圧センサ67により検出される励磁電圧VLの電圧ピーク値Vpとが成立する特性マップを複数の特性マップM1〜Mnから選択する。そして、MPU61は、励磁信号の周波数fを、上述のように選択された特性マップの共振周波数fcに等しくするように制御する。
Further, the
このように、MPU61から出力される励磁信号の周波数fと励磁コイル47aの励磁電圧VLの電圧ピーク値Vpとの関係が成立する特性マップが選択されると、この選択された特性マップに対応する共振周波数fcは、回転角検出装置の温度変化や経時変化等により変化した共振回路80の共振周波数fcに等しくなる。そこで、MPU61から出力される励磁信号の周波数fを選択された特性マップの共振周波数fcに等しくなるように制御することにより、常に共振回路80の周波数共振特性を利用し励磁コイル47aに印加される励磁電圧VLを確実に高くすることができる。
As described above, when a characteristic map that satisfies the relationship between the frequency f of the excitation signal output from the
また、本実施形態に係る回転角検出装置を採用する電気式動力舵取装置20では、増幅回路を設けることなくモータ40の回転角θmを高精度に検出することができる等の回転角検出装置における作用・効果を享受した電気式動力舵取装置20を実現することができる。したがって、製造コストを削減した回転角検出装置を採用することにより、電気式動力舵取装置20の低コスト化を図ることができる。
Further, in the electric
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
(1)励磁信号の周波数fは、各特性マップM1〜Mnのうちのいずれか選択された特性マップの共振周波数fcに等しくなるように補正されることに限らず、各特性マップを採用することなく以下のように設定されてもよい。
すなわち、共振回路80における共振電圧の振幅値が目標電圧値Vmよりも大きくなるようにコンデンサ66の静電容量Cと励磁コイル47aのインダクタンスLとを設定する。そして、ステップS107にて設定された電圧ピーク値Vpが目標電圧値Vmより低い場合には励磁信号の周波数fを低くし、電圧ピーク値Vpが目標電圧値Vmより高い場合には励磁信号の周波数fを高くするように、励磁信号を生成する。このようにしても、励磁電圧VLの電圧ピーク値Vpを目標電圧値Vmに良好に維持することができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, You may actualize as follows, and even in that case, an effect | action and effect equivalent to the said embodiment are acquired.
(1) The frequency f of the excitation signal is not limited to be corrected to be equal to the resonance frequency fc of the characteristic map selected from any one of the characteristic maps M 1 to M n , and each characteristic map is adopted. It may be set as follows without doing.
That is, the capacitance C of the
また、ステップS107にて設定された電圧ピーク値Vpが目標電圧値Vmに一致するまで、励磁信号の周波数fをランダムに変化させるようにしてもよい。 Further, the frequency f of the excitation signal may be changed randomly until the voltage peak value Vp set in step S107 matches the target voltage value Vm.
(2)モータレゾルバ44から出力される励磁信号の周波数fを電圧ピーク値Vpに応じて補正することに限らず、上述の励磁信号の周波数補正処理を用いることにより、第1レゾルバ35から出力される励磁信号の周波数fを、当該第1レゾルバ35の励磁コイルにおける励磁電圧の電圧ピーク値に応じて補正してもよい。また、第2レゾルバ37から出力される励磁信号の周波数fを、当該第2レゾルバ37の励磁コイルにおける励磁電圧の電圧ピーク値に応じて補正してもよい。
(2) The frequency f of the excitation signal output from the
(3)D/A変換器を有するECU60では、ローパスフィルタ64を廃止して、D/A変換器から擬似正弦波状の励磁信号をバッファ65に向けて出力してもよい。
(3) In the
(4)PWM出力ポートを有するECU60では、ローパスフィルタ64に代えて、PWM出力ポートから出力される矩形波のDUTY可変信号を利用することで1次ローパスフィルタを採用してもよい。
(4) In the
(5)ローパスフィルタ64は、抵抗とコンデンサを用いた2次フィルタであることに限らず、コイルとコンデンサを用いたフィルタであってもよいし、それらの多段であってもよい。
(5) The low-
(6)上記実施形態では、ECU60やモータレゾルバ44等を含む回転角検出装置を、モータ40から出力されるアシスト力をラック機構に伝達し得る、いわゆるラック式の電動式動力舵取装置に適用した例により説明したが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、モータから出力されるアシスト力を減速機を介してピニオン軸23に伝達し得る、いわゆるコラム式の電動式動力舵取装置に適用してもよい。
また、ラック軸とモータとを平行に配置したいわゆるラックパラレル式の電気式動力舵取装置、ピニオン軸23を有するピニオン部にモータを配置したいわゆるピニオン式の電気式動力舵取装置、または、いわゆるデュアルピニオン式の電気式動力舵取装置等に適用してもよい。
(6) In the above embodiment, the rotation angle detection device including the
Also, a so-called rack parallel type electric power steering device in which the rack shaft and the motor are arranged in parallel, a so-called pinion type electric power steering device in which the motor is arranged in the pinion portion having the
20…電気式動力舵取装置
35…第1レゾルバ(レゾルバ)
37…第2レゾルバ(レゾルバ)
40…モータ(回転体)
43…モータ軸(回転体)
44…モータレゾルバ(レゾルバ)
47a…励磁コイル
60…ECU(回転角検出装置)
61…MPU(励磁手段、回転角演算手段、異常判定手段、補正手段)
66…コンデンサ
67…電圧センサ
80…共振回路
C…静電容量
f…周波数
fc…共振周波数
fck…初期共振周波数
L…インダクタンス
M1〜Mn,Ma,Mb,Mk…特性マップ
VL…励磁電圧
Vm…目標電圧値
Vp…ピーク電圧値
Q…先鋭度
θm…回転角
20 ... Electric
37 ... Second resolver (resolver)
40 ... motor (rotating body)
43 ... Motor shaft (rotating body)
44 ... Motor resolver (resolver)
47a ...
61 ... MPU (excitation means, rotation angle calculation means, abnormality determination means, correction means)
66 ...
Claims (4)
前記励磁信号を生成して出力する励磁信号生成手段と、
前記励磁コイルと前記励磁信号生成手段との間に接続されるコンデンサと、
前記励磁コイルの励磁電圧を検出する電圧検出手段と、
前記レゾルバから入力される前記回転角信号に基づいて前記回転角を演算する回転角演算手段と、
を備える回転角検出装置であって、
前記コンデンサの静電容量および前記励磁コイルのインダクタンスが前記コンデンサおよび前記励磁コイルからなる共振回路の先鋭度を高くするように設定されるとともに、
前記励磁信号生成手段は、前記励磁電圧の振幅値が前記共振回路の共振電圧以下に設定される目標電圧値に近づくように、前記励磁信号の周波数を制御することを特徴とする回転角検出装置。 A resolver for detecting a rotation angle of a rotating body, wherein the resolver outputs a rotation angle signal corresponding to the rotation angle by an excitation signal input to an excitation coil;
Excitation signal generating means for generating and outputting the excitation signal;
A capacitor connected between the excitation coil and the excitation signal generating means;
Voltage detection means for detecting an excitation voltage of the excitation coil;
Rotation angle calculation means for calculating the rotation angle based on the rotation angle signal input from the resolver;
A rotation angle detection device comprising:
The capacitance of the capacitor and the inductance of the exciting coil are set so as to increase the sharpness of the resonance circuit composed of the capacitor and the exciting coil,
The excitation signal generation means controls the frequency of the excitation signal so that the amplitude value of the excitation voltage approaches a target voltage value set to be equal to or lower than the resonance voltage of the resonance circuit. .
前記励磁信号生成手段は、前記励磁信号の周波数を、前記マップ選択手段により選択されたマップの共振周波数に等しくするように制御することを特徴とする請求項1に記載の回転角検出装置。 A plurality of maps showing the relationship between the frequency of the excitation signal and the amplitude value of the excitation voltage that changes in accordance with the change of the frequency are provided for each resonance frequency that changes in the resonance circuit, and are output from the excitation signal generating means. Map selection means for selecting, from the plurality of maps, a map in which the frequency of the excitation signal and the amplitude value of the excitation voltage detected by the voltage detection means corresponding to the excitation signal are established;
The rotation angle detecting device according to claim 1, wherein the excitation signal generation unit controls the frequency of the excitation signal to be equal to a resonance frequency of a map selected by the map selection unit.
前記モータの回転角を請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転角検出装置により検出し、この回転角に基づいて前記モータを制御することを特徴とする電気式動力舵取装置。 It has a motor that outputs assist force that can assist steering by the steering wheel,
An electric power steering apparatus, wherein the rotation angle of the motor is detected by the rotation angle detection device according to any one of claims 1 to 3, and the motor is controlled based on the rotation angle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008018892A JP2009180585A (en) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Rotation angle detector and electrical power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008018892A JP2009180585A (en) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Rotation angle detector and electrical power steering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009180585A true JP2009180585A (en) | 2009-08-13 |
Family
ID=41034683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008018892A Pending JP2009180585A (en) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Rotation angle detector and electrical power steering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009180585A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012108013A (en) * | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Nsk Ltd | Motor angle detector |
JP2012255696A (en) * | 2011-06-08 | 2012-12-27 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Motor rotation angle detection device |
JP2013160524A (en) * | 2012-02-01 | 2013-08-19 | Ichinomiya Denki:Kk | In-vehicle angle detection apparatus |
WO2013125083A1 (en) * | 2012-02-24 | 2013-08-29 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Resolver excitation apparatus |
JP2016118424A (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 株式会社デンソー | Position detection device |
CN112444272A (en) * | 2019-08-29 | 2021-03-05 | 广州汽车集团股份有限公司 | Resolver excitation drive device, motor rotor position analysis device and automobile steering system |
-
2008
- 2008-01-30 JP JP2008018892A patent/JP2009180585A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012108013A (en) * | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Nsk Ltd | Motor angle detector |
JP2012255696A (en) * | 2011-06-08 | 2012-12-27 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Motor rotation angle detection device |
JP2013160524A (en) * | 2012-02-01 | 2013-08-19 | Ichinomiya Denki:Kk | In-vehicle angle detection apparatus |
WO2013125083A1 (en) * | 2012-02-24 | 2013-08-29 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Resolver excitation apparatus |
CN103998899A (en) * | 2012-02-24 | 2014-08-20 | 爱信艾达株式会社 | Resolver excitation apparatus |
JPWO2013125083A1 (en) * | 2012-02-24 | 2015-07-30 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Resolver excitation device |
US9880027B2 (en) | 2012-02-24 | 2018-01-30 | Aisin Aw Co., Ltd. | Resolver excitation apparatus |
DE112012005053B4 (en) | 2012-02-24 | 2019-05-16 | Aisin Aw Co., Ltd. | Resolver excitation device |
JP2016118424A (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 株式会社デンソー | Position detection device |
CN112444272A (en) * | 2019-08-29 | 2021-03-05 | 广州汽车集团股份有限公司 | Resolver excitation drive device, motor rotor position analysis device and automobile steering system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009180585A (en) | Rotation angle detector and electrical power steering device | |
JP2008037398A (en) | Vehicular steering device | |
JP5613537B2 (en) | Adjusting device and adjusting method for electric power steering device | |
JP2010048760A (en) | Anomaly detection unit for resolver and electric power steering apparatus | |
JP6024969B2 (en) | Rotation angle detection device and electric power steering device having the same | |
JP4042049B2 (en) | Steering angle detection device for electric power steering device | |
JP2016082685A (en) | Brushless motor and electric power steering device | |
JP2016114405A (en) | Angle sensor, torque sensor, electric power steering device, transmission, and vehicle | |
JP2014115261A (en) | Rotation angle detection device | |
JP2017052448A (en) | Steering control device | |
JP2003344188A (en) | Rotation angle detection apparatus and torque detection device | |
JP5045407B2 (en) | Resolver abnormality detection device and electric power steering device | |
JP2015049042A (en) | Rotation angle detector, and electric power steering device | |
CN105026907A (en) | Electric power steering device, and adjustment device and adjustment method for electric power steering device | |
JP2009044913A (en) | Motor device and electric power steering device | |
JP4337452B2 (en) | Rotation angle detection device and rotation angle detection method | |
JP2008126685A (en) | Steering device | |
JP5995079B2 (en) | Motor control device | |
JP6149271B2 (en) | Angle sensor, torque sensor and power steering device | |
JP2009168558A (en) | Rotational angle detecting device and electric power steering device | |
WO2014156633A1 (en) | Load control device, electric power steering apparatus, and method for controlling load control device | |
JP2007263693A (en) | Steering angle detector | |
JP2011080783A (en) | Relative angle detector, rotation angle detector, and power steering device | |
JP6024976B2 (en) | Steering angle sensor reliability determination device | |
JP3777363B2 (en) | Rotation angle detection device and electric power steering device |