JP2011080793A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多極レゾルバにおいても十分な補正精度を確保可能な回転角検出装置を提供する。
【解決手段】レゾルバ１０は、ロータ１回転につき複数周期の電気角を検出するように構成される。軸倍角検出部３８は、複数周期の電気角をロータ１２の機械角と対応付けるために複数周期に対応して順次付される軸倍角位置を検出する。補正データ生成部４０は、軸倍角検出部３８によって検出される軸倍角位置毎に角度補正データを生成し、その生成された補正データを軸倍角位置と対応付けて補正データ保存部４２に保存する。そして、角度補正部３６は、軸倍角位置に対応する補正データを用いて、レゾルバ１０によって検出される電気角を補正する。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転角検出装置に関し、特に、回転子１回転につき複数周期の電気角を検出するように構成されたレゾルバを用いた回転角検出装置に関する。

ハイブリッド車両や電気自動車など車両駆動用のモータを搭載した電動車両において、モータの回転角検出装置としてレゾルバが広く用いられている。

特開２００４−４５２８６号公報（特許文献１）は、そのようなレゾルバの補正方法を開示する。この補正方法においては、レゾルバから出力される出力信号の最大値および最小値の平均値によりオフセット補正が行なわれ、また、出力信号の最大値と最小値との差によりゲイン補正が行なわれる。この補正方法によると、製造コストの増大を抑制しつつ角度検出精度の向上が可能とされる（特許文献１参照）。

特開２００４−４５２８６号公報 特開２００８−１３２９２０号公報 特開２００９−１００６１５号公報 特開２００４−２２２４４８号公報

近年、電動車両のモータには、高トルク化や小型化、滑らかな制御性等が要求されており、モータの極対数も２極対から３極対以上に増える可能性がある。この場合、レゾルバにも、モータの極対数に対応する軸倍角を有するものを用いるのが一般的である。なお、軸倍角とは、レゾルバの機械角に対する出力電気角の比をいう。すなわち、軸倍角ｎ（ｎＸとも表示され得る。）のとき、１回転に対してｎ周期分の電気角が出力される。

このようなレゾルバにおいては、加工精度の問題から、同じ電気角であっても軸倍角の数だけレゾルバの特性はばらつき、軸倍角が大きくなると、その軸倍角の数だけ特性がばらつくこととなる。上記の特開２００４−４５２８６号公報に開示される補正方法では、レゾルバが多極化された場合には十分な補正精度が得られない可能性がある。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、多極レゾルバにおいても十分な補正精度を確保可能な回転角検出装置を提供することである。

この発明によれば、回転角検出装置は、レゾルバと、軸倍角検出部と、補正データ生成部と、補正部とを備える。レゾルバは、回転子１回転につき複数周期の電気角を検出するように構成される。軸倍角検出部は、複数周期の電気角を回転子の機械角と対応付けるために複数周期に対応して順次付される軸倍角位置を検出する。補正データ生成部は、軸倍角検出部によって検出される軸倍角位置毎に角度補正データを生成して保存する。補正部は、軸倍角位置に対応する角度補正データを用いて、レゾルバによって検出される電気角を補正する。

好ましくは、軸倍角検出部は、予め定められたデータ取得終了角に電気角が一致したことを示す割込信号が発生すると、その割込信号が発生する直前の軸倍角位置に基づいて軸倍角位置を検出する。

また、好ましくは、軸倍角検出部は、複数周期の各々の電気角を第１から第３のゾーンに分けて管理し、一定周期で発生される割込信号が発生したとき、第１および第３のゾーン間の移動有無に基づいて軸倍角位置を検出する。

また、好ましくは、回転角検出装置は、回転モード制御部をさらに備える。回転モード制御部は、回転子の回転数が予め定められた値以上のとき、回転モードを通常モードとし、回転数が予め定められた値よりも小さいとき、回転モードを低回転モードとする。そして、軸倍角検出部は、通常モードの場合、予め定められたデータ取得終了角に電気角が一致したことを示す第１の割込信号が発生すると、その第１の割込信号が発生する直前の軸倍角位置に基づいて軸倍角位置を検出する。また、軸倍角検出部は、低回転モードの場合、複数周期の各々の電気角を第１から第３のゾーンに分けて管理し、一定周期で発生される第２の割込信号が発生したとき、第１および第３のゾーン間の移動有無に基づいて軸倍角位置を検出する。

さらに好ましくは、軸倍角検出部は、回転子の回転数が予め定められた値を超えたとき、第２のゾーンにおいて第１の割込信号の発生を許可する。そして、回転モード制御部は、第１および第３のゾーン間の移動に伴なって軸倍角検出部により軸倍角位置が検出された後、低回転モードから通常モードへ切替える。

好ましくは、軸倍角検出部は、通常モード時においても、複数周期の各々の電気角を第１から第３のゾーンに分けて管理する。

好ましくは、回転角検出装置は、軸倍角補正部をさらに備える。軸倍角補正部は、電気角が０からデータ取得終了角のとき、補正部において用いられる軸倍角位置を補正する。

また、好ましくは、回転角検出装置は、軸倍角補正部をさらに備える。軸倍角補正部は、補正部による補正が行なわれる予め定められた割込角が次周期のとき、補正部において用いられる軸倍角位置を補正する。

この発明においては、軸倍角位置毎に角度補正データが生成されて保存され、軸倍角位置に対応する角度補正データを用いて、レゾルバによって検出される電気角が補正されるので、軸倍角位置毎に適切な補正が行なわれる。したがって、この発明によれば、多極レゾルバにおいても十分な補正精度を確保することができる。

この発明の実施の形態１による回転角検出装置の構成を示すブロック図である。 補正データの生成方法を説明するためのタイミングチャートである。 補正データの使用方法を説明するためのタイミングチャートである。 図１に示す制御装置により実行される軸倍角位置検出処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２における軸倍角位置の検出方法を説明するためのタイミングチャートである。 実施の形態２による回転角検出装置の構成を示すブロック図である。 図６に示す制御装置により実行される軸倍角位置検出処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３による回転角検出装置の構成を示すブロック図である。 図８に示す制御装置により実行される軸倍角位置検出処理を説明するためのフローチャートである。 軸倍角位置を誤検出する一例を示したタイミングチャートである。 軸倍角位置を誤検出する他の例を示したタイミングチャートである。 実施の形態４における軸倍角位置の検出を示したタイミングチャートである。 実施の形態４における回転モードの切替処理を説明するためのフローチャートである。 軸倍角位置を誤検出する一例を示したタイミングチャートである。 実施の形態５における軸倍角位置の検出を示したタイミングチャートである。 通常回転モード時に実行されるゾーン管理を説明するためのフローチャートである。 カウント値が０近傍時のタイミングチャートである。 実施の形態６による回転角検出装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態６における軸倍角位置補正処理を説明するためのフローチャートである。 カウント値と軸倍角位置との関係を示した図である。 実施の形態７における軸倍角位置補正処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による回転角検出装置の構成を示すブロック図である。なお、以下では、軸倍角が３Ｘタイプのレゾルバについて代表的に説明されるが、軸倍角が３Ｘタイプ以外のレゾルバについても同様に説明することができる。

図１を参照して、この回転角検出装置は、レゾルバ１０と、Ｒ／Ｄ（レゾルバ／デジタル）コンバータ２５と、制御装置３０とを備える。レゾルバ１０は、ロータ１２と、ステータ１４と、一次巻線１６と、二次巻線１８，２０とを含む。ロータ１２は、ステータ１４の内周面とのギャップが円周方向に正弦波状に変化する外径を有しており、軸倍角が３Ｘタイプのレゾルバ１０では、断面形状が三角形となる。

一次巻線１６は、ステータ１４に設けられ、正弦波ｓｉｎωｔの励磁信号を制御装置３０から受ける。二次巻線１８，２０も、ステータ１４に設けられ、二次巻線１８は、一次巻線１６から機械的に９０°ずらされて配置され、二次巻線２０は、二次巻線１８からさらに機械的に９０°ずらされて配置される。正弦波ｓｉｎωｔの励磁信号が一次巻線１６に与えられると、二次巻線１８，２０には、ロータ１２の回転角θに応じて変調された信号ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ，ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθがそれぞれ発生する。

Ｒ／Ｄコンバータ２５は、レゾルバ１０の二次巻線１８，２０から発生される上記信号（アナログ）をデジタル値に変換し、このデジタル値の変化に対応する二相エンコーダ信号を出力する。なお、二相エンコーダ信号は、Ａ相信号ＰＡ、Ｂ相信号ＰＢおよびＺ相信号ＰＺを含む。

制御装置３０は、励磁信号発生部３２と、二相エンコーダカウンタ３４と、角度補正部３６と、軸倍角検出部３８と、補正データ生成部４０と、補正データ保存部４２とを含む。励磁信号発生部３２は、たとえば１０ｋＨｚの正弦波からなる励磁信号を発生し、その発生した励磁信号をレゾルバ１０の一次巻線１６へ出力する。

二相エンコーダカウンタ３４は、Ｒ／Ｄコンバータ２５から出力される二相エンコーダ信号をカウントすることにより、電気角に対応するカウント値θ１を生成する。詳しくは、二相エンコーダカウンタ３４は、Ｒ／Ｄコンバータ２５から受けるＡ相信号ＰＡおよびＢ相信号ＰＢに応じてカウント値θ１のカウントアップまたはカウントダウンを行ない、Ｚ相信号ＰＺに応じてカウント値θ１を０にクリアする。

軸倍角検出部３８は、二相エンコーダカウンタ３４から出力されるカウント値θ１の変化に基づいて、後述の方法により軸倍角位置Ｘを検出する。なお、ここでは、軸倍角が３Ｘタイプのレゾルバ１０に対応して、軸倍角位置Ｘは０，１，２の値をとる。

補正データ生成部４０は、二相エンコーダカウンタ３４からカウント値θ１を受け、軸倍角検出部３８から軸倍角位置Ｘを受ける。そして、補正データ生成部４０は、軸倍角位置毎に角度補正データを生成し、その軸倍角位置毎に生成された補正データを補正データ保存部４２へ出力する。なお、この補正データは、たとえば、ある軸倍角位置について、予め定められた補正データ取得開始角から補正データ取得終了角までの区間データの平均増加率に対する偏差を学習することによって生成される。

また、補正データ生成部４０は、軸倍角検出部３８によって検出される軸倍角位置Ｘに対応する補正データを補正データ保存部４２から取得し、その取得した補正データを角度補正部３６へ出力する。補正データ保存部４２は、補正データ生成部４０によって生成された補正データを軸倍角位置と対応付けて保存する。

角度補正部３６は、二相エンコーダカウンタ３４からカウント値θ１を受け、軸倍角検出部３８から軸倍角位置Ｘを受け、軸倍角位置Ｘに対応する補正データを補正データ生成部４０から受ける。そして、角度補正部３６は、その受けた補正データを用いてカウント値θ１を補正し、その補正された値をカウント値θ２として出力する。このカウント値θ２と軸倍角位置Ｘとによって機械角が検出される。

図２は、補正データの生成方法を説明するためのタイミングチャートである。なお、この図２では、レゾルバ１０が正回転している場合について代表的に示されるが、レゾルバ１０が負回転している場合についても同様に考えることができる。図２を参照して、横軸は電気角を示す。カウント値θ１は、電気角の増加に応じて増加し、電気角３６０°に対応する値になると０にクリアされる。なお、ここでは、軸倍角が３Ｘタイプのレゾルバ１０に対応して、機械角１周期に対して３周期分の電気角が出力されている。

θｓは、補正データの取得を開始する電気角であり、θｅは、補正データの取得を終了する電気角である（以下、θｓ，θｅをそれぞれ「補正データ取得開始角θｓ」および「補正データ取得終了角θｅ」とも称する。）。なお、補正データ取得開始角θｓおよび補正データ取得終了角θｅは予め設定される。

補正データ取得開始角θｓから補正データ取得終了角θｅまでカウント値θ１の学習が行なわれ、学習値は区間データとして一時的に保管される。そして、補正データ取得終了角θｅの割込みが発生すると、そのときの軸倍角位置Ｘに対応する補正データとして区間データが補正データ保存部４２（図１）に保存されるとともに軸倍角位置Ｘが更新される。

図３は、補正データの使用方法を説明するためのタイミングチャートである。図３を参照して、カウント値θ１取得時の軸倍角位置Ｘに対応する補正データが補正データ保存部４２（図１）から取得され、その取得された補正データを用いてカウント値θ１が補正される。

図４は、図１に示した制御装置３０により実行される軸倍角位置検出処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、予め設定された角度に電気角が一致したときに発生する角度一致割込み時に実行される。

図４を参照して、制御装置３０は、補正データ取得終了角θｅの割込みが発生したか否かを判定する（ステップＳ１０）。補正データ取得終了角θｅの割込みが発生していないと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、制御装置３０は、以降の一連の処理を実行することなく処理を終了する。

ステップＳ１０において補正データ取得終了角θｅの割込みが発生したと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置３０は、レゾルバ１０（図１）の回転方向が正回転か否かを判定する（ステップＳ２０）。なお、レゾルバ１０の回転方向は、カウント値θ１の増減によって判定することができる。

そして、ステップＳ２０において回転方向が正回転であると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御装置３０は、軸倍角位置Ｘを１だけ加算する（ステップＳ３０）。一方、ステップＳ２０において回転方向が負回転であると判定されると（ステップＳ２０においてＮＯ）、制御装置３０は、軸倍角位置Ｘを１だけ減算する（ステップＳ４０）。

次いで、制御装置３０は、軸倍角位置Ｘが負の値となっているか否かを判定する（ステップＳ５０）。そして、軸倍角位置Ｘが負の値であると判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、制御装置３０は、予め定められた設定値から１を差引いた値を軸倍角位置Ｘにセットする（ステップＳ６０）。なお、この設定値には、レゾルバ１０の軸倍角タイプに応じた値が設定され、軸倍角が３Ｘタイプのレゾルバ１０については、「３」が設定される。

一方、ステップＳ５０において軸倍角位置Ｘが正の値であると判定されると（ステップＳ５０においてＮＯ）、制御装置３０は、上記設定値から１を差引いた値よりも軸倍角位置Ｘが大きいか否かを判定する（ステップＳ７０）。そして、上記設定値から１を差引いた値よりも軸倍角位置Ｘが大きいと判定されると（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、制御装置３０は、軸倍角位置Ｘに「０」をセットする。なお、ステップＳ７０において、軸倍角位置Ｘが、上記設定値から１を差引いた値以下であると判定されると（ステップＳ７０においてＮＯ）、そのまま処理が終了される。

以上のように、この実施の形態１においては、軸倍角位置Ｘ毎に補正データが生成されて保存され、軸倍角位置Ｘに対応する補正データを用いて、レゾルバ１０によって検出されるカウント値θ１（すなわち電気角）が補正されるので、軸倍角位置Ｘ毎に適切な補正が行なわれる。したがって、この実施の形態１によれば、多極レゾルバにおいても十分な補正精度を確保することができる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、レゾルバ１０が継続的に正回転または負回転することを前提としている。この実施の形態２では、レゾルバ１０の回転方向が逆転したときも、軸倍角位置Ｘを正しく検出可能な手法が示される。

図５は、実施の形態２における軸倍角位置の検出方法を説明するためのタイミングチャートである。図５を参照して、この実施の形態２では、電気角１周期が、電気角の小さい方からゾーン０、ゾーン１およびゾーン２の３つのゾーンに順次分けられる。このゾーンは、後述のように、定周期割込みの発生時にカウント値θ１に基づいて判定される。そして、ゾーン２からゾーン０への移動があった場合には、軸倍角位置Ｘが加算され、ゾーン０からゾーン２への移動があった場合には、軸倍角位置Ｘが減算される。

図６は、実施の形態２による回転角検出装置の構成を示すブロック図である。図６を参照して、この回転角検出装置は、図１に示した実施の形態１による回転角検出装置の構成において、制御装置３０に代えて制御装置３０Ａを備える。制御装置３０Ａは、制御装置３０の構成において、定周期信号発生部４４をさらに含み、軸倍角検出部３８に代えて軸倍角検出部３８Ａを含む。

定周期信号発生部４４は、予め定められた一定周期で割込み信号を発生する。軸倍角検出部３８Ａは、定周期信号発生部４４から定周期割込みを受けると、二相エンコーダカウンタ３４から出力されるカウント値θ１に基づいて現在のゾーンを判定する。そして、軸倍角検出部３８Ａは、そのゾーンの判定値に基づいて、後述の方法により軸倍角位置Ｘを検出する。

なお、制御装置３０Ａのその他の構成は、図１に示した制御装置３０と同じである。
図７は、図６に示した制御装置３０Ａにより実行される軸倍角位置検出処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、定周期割込み時に実行される。

図７を参照して、制御装置３０Ａは、定周期割込みが発生したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。定周期割込みが発生していないと判定されると（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御装置３０Ａは、以降の一連の処理を実行することなく処理を終了する。

ステップＳ１１０において定周期割込みが発生したと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ａは、カウント値θ１に基づいて現在のゾーンを判定する（ステップＳ１２０）。

次いで、制御装置３０Ａは、ステップＳ１２０におけるゾーン判定においてゾーン２からゾーン０への移動が有ったか否かを判定する（ステップＳ１３０）。そして、ゾーン２からゾーン０への移動が有ったものと判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ａは、軸倍角位置Ｘを１だけ加算する（ステップＳ１４０）。

一方、ステップＳ１３０においてゾーン２からゾーン０への移動は無かったものと判定されると（ステップＳ１３０においてＮＯ）、制御装置３０Ａは、ステップＳ１２０におけるゾーン判定においてゾーン０からゾーン２への移動が有ったか否かを判定する（ステップＳ１５０）。そして、ゾーン０からゾーン２への移動が有ったものと判定されると（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ａは、軸倍角位置を１だけ減算する（ステップＳ１６０）。

なお、ステップＳ１７０以降の処理は、図４に示したステップＳ５０以降の処理と同じであるので、説明を繰返さない。

以上のように、この実施の形態２においては、電気角１周期をゾーン０からゾーン２に分け、定周期でゾーン判定が行なわれる。そして、ゾーンの移動（詳しくは、ゾーン０およびゾーン２間の移動）に基づいて軸倍角位置Ｘの更新が行われるので、この実施の形態２によれば、レゾルバ１０の回転方向が逆転したときも、軸倍角位置Ｘを正しく検出することができる。

［実施の形態３］
実施の形態１における軸倍角位置の検出手法は、レゾルバ１０が継続的に正回転または負回転することを想定している。一方、実施の形態２における軸倍角位置の検出手法は、レゾルバ１０の回転方向が逆転したときも軸倍角位置を正しく検出できるけれども、定周期割込みを用いるので、高速回転になるとゾーンの管理ができなくなる。そこで、この実施の形態３では、レゾルバ１０の回転数が相対的に高い場合には、実施の形態１による手法を用いて軸倍角位置Ｘが検出され、レゾルバ１０の回転数が相対的に低い場合には、実施の形態２による手法を用いて軸倍角位置Ｘが検出される。

図８は、実施の形態３による回転角検出装置の構成を示すブロック図である。図８を参照して、この回転角検出装置は、図６に示した実施の形態２による回転角検出装置の構成において、制御装置３０Ａに代えて制御装置３０Ｂを備える。制御装置３０Ｂは、制御装置３０Ａの構成において、回転モード制御部４６をさらに含み、軸倍角検出部３８Ａに代えて軸倍角検出部３８Ｂを含む。

回転モード制御部４６は、二相エンコーダカウンタ３４から出力されるカウント値θ１の変化率に基づいてレゾルバ１０の回転数Ｎを検出する。そして、回転モード制御部４６は、回転数Ｎが予め設定されたしきい値Ｎｔよりも大きいとき、回転モードを「通常回転モード」に設定し、回転数Ｎがしきい値Ｎｔ以下のとき、回転モードを「低回転モード」に設定する。

そして、軸倍角検出部３８Ｂは、回転モードが通常回転モードのとき、図１に示した実施の形態１における軸倍角検出部３８と同じ方法で軸倍角位置Ｘを検出し、回転モードが低回転モードのとき、図６に示した実施の形態２における軸倍角検出部３８Ａと同じ方法軸倍角位置Ｘを検出する。

なお、制御装置３０Ｂのその他の構成は、図６に示した制御装置３０Ａと同じである。
図９は、図８に示した制御装置３０Ｂにより実行される軸倍角位置検出処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図９を参照して、制御装置３０Ｂは、カウント値θ１の変化率に基づいてレゾルバ１０の回転数Ｎを検出し、その検出された回転数Ｎが予め定められたしきい値Ｎｔよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３１０）。

回転数Ｎがしきい値Ｎｔよりも大きいと判定されると（ステップＳ３１０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ｂは、回転モードを通常回転モードに設定する（ステップＳ３２０）。そして、制御装置３０Ｂは、角度一致割込みに基づく軸倍角位置検出処理（実施の形態１で説明した軸倍角位置の検出方法）を実行する（ステップＳ３３０）。

一方、ステップＳ３１０において回転数Ｎがしきい値Ｎｔ以下であると判定されると（ステップＳ３１０においてＮＯ）、制御装置３０Ｂは、回転モードを低回転モードに設定する（ステップＳ３４０）。そして、制御装置３０Ｂは、ゾーンに基づく軸倍角位置検出処理（実施の形態２で説明した軸倍角位置の検出方法）を実行する（ステップＳ３５０）。

以上のように、この実施の形態３によれば、レゾルバ１０の逆転が起こらない高速回転時は、実施の形態１に示した方法を用いて軸倍角位置を検出し、レゾルバの逆転が起こり得る低速回転時は、実施の形態２に示した方法を用いて軸倍角位置を検出するので、全ての回転数域で軸倍角位置を正しく検出することができる。

［実施の形態４］
実施の形態３において、レゾルバ１０の正回転時に低回転モードから通常回転モードへの切替わりがゾーン０において発生すると（負回転時においては、低回転モードから通常回転モードへの切替わりがゾーン２において発生すると）、軸倍角位置を誤検出する可能性がある。

図１０は、軸倍角位置を誤検出する一例を示したタイミングチャートである。なお、この図１０では、レゾルバ１０が正回転の場合について例示される。図１０を参照して、ゾーン０において回転数Ｎがしきい値Ｎｔに達したとき、角度一致割込みが許可されるものとする。そうすると、図中の丸印の部分に示されるように、電気角１周期後のゾーン０において、定周期割込み時に低回転モードに伴なう軸倍角位置のカウントと（このカウントに伴ない低回転モードから通常回転モードに切替わる。）、その後の補正データ取得終了角θｅの割込み時に通常回転モードに伴なう軸倍角位置のカウントとが重複して行なわれてしまう。

図１１は、軸倍角位置を誤検出する他の例を示したタイミングチャートである。なお、この図１１でも、レゾルバ１０が正回転の場合について例示される。図１１を参照して、この例では、回転数Ｎがしきい値Ｎｔを超えた後、軸倍角位置がカウントされる前に低回転モードから通常回転モードへの切替が行なわれる。そうすると、今度は、補正データ取得終了角θｅの割込みが１周期遅れてしまうため、図中の丸印の部分に示されるように、軸倍角位置がカウントされない状況が発生してしまう。

そこで、この実施の形態４では、図１２に示されるように、回転数Ｎがしきい値Ｎｔを超えると、ゾーン１において角度一致割込みが許可されるとともに、低回転モードに伴なう軸倍角位置のカウントを行なってから回転モードの切替が行なわれる。これにより、上記のような軸倍角位置の誤検出が防止される。

図１３は、実施の形態４における回転モードの切替処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１３を参照して、制御装置３０Ｂは、カウント値θ１の変化率に基づいてレゾルバ１０の回転数Ｎを検出し、その検出された回転数Ｎがしきい値Ｎｔよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４１０）。

回転数Ｎがしきい値Ｎｔよりも大きいと判定されると（ステップＳ４１０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ｂは、現在のゾーンが１か否かを判定する（ステップＳ４２０）。そして、ゾーンが１であると判定されると（ステップＳ４２０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ｂは、角度一致割込みを許可する（ステップＳ４３０）。なお、ステップＳ４２０においてゾーンは１でないと判定されると（ステップＳ４２０においてＮＯ）、制御装置３０Ｂは、角度一致割込みを許可することなく、ステップＳ４４０へ処理を移行する。

次いで、制御装置３０Ｂは、角度一致割込みが許可されているか否かを判定する（ステップＳ４４０）。角度一致割込みが許可されていると判定されると（ステップＳ４４０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ｂは、軸倍角位置Ｘがカウントされたか否かを判定する（ステップＳ４５０）。そして、軸倍角位置Ｘがカウントされたと判定されると（ステップＳ４５０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ｂは、回転モードを通常回転モードにする（ステップＳ４６０）。なお、ステップＳ４４０において角度一致割込みが許可されていないと判定された場合（ステップＳ４４０においてＮＯ）、または、ステップＳ４５０において軸倍角位置Ｘがカウントされていないと判定された場合（ステップＳ４５０においてＮＯ）、制御装置３０Ｂは、ステップＳ４６０を実行することなくステップＳ４９０へ処理を移行する。

一方、ステップＳ４１０において回転数Ｎがしきい値Ｎｔ以下であると判定されると（ステップＳ４１０においてＮＯ）、制御装置３０Ｂは、回転モードを低回転モードとする（ステップＳ４７０）。そして、制御装置３０Ｂは、角度一致割込みを不許可とする（ステップＳ４８０）。

以上のように、この実施の形態４によれば、ゾーン１において角度一致割込みを許可し、軸倍角位置Ｘをカウントしてから回転モードを切替えることとしたので、図１０や図１１に示したような軸倍角位置Ｘの誤検出が防止される。

［実施の形態５］
実施の形態３において、レゾルバ１０の正回転時に通常回転モードから低回転モードへの切替わりがゾーン０において発生すると（負回転時においては、通常回転モードから低回転モードへの切替わりがゾーン２において発生すると）、軸倍角位置を誤検出する可能性がある。

図１４は、軸倍角位置を誤検出する一例を示したタイミングチャートである。なお、この図１４では、レゾルバ１０が正回転の場合について例示される。図１４を参照して、回転数Ｎがしきい値Ｎｔを下回る直前に定周期割込み（Ｉｒ１）が発生すると、ゾーン（判定値）が２から０に切替わるけれども、軸倍角位置Ｘのカウントは行なわれない。このタイミングでは、角度一致割込みがまだ許可されており、軸倍角位置Ｘのカウントは、補正データ取得終了角θｅの割込み発生時に行なわれるからである。

その後、補正データ取得終了角θｅの割込みが発生する前に定周期割込み（Ｉｒ２）が発生しても、このタイミングではゾーン（判定値）の切替わりが無いので、軸倍角位置Ｘのカウントは行なわれない。すなわち、軸倍角位置がカウントされない状況が発生してしまう。

そこで、この実施の形態５では、通常回転モードにおいてもゾーン管理が行なわれ、通常回転モードから低回転モードへ切替わると、通常回転モード時に管理されていたゾーンの値が低回転モード時に用いられるゾーン判定値に引き継がれる。

図１５は、実施の形態５における軸倍角位置の検出を示したタイミングチャートである。なお、この図１５でも、レゾルバ１０が正回転の場合について示される。図１５を参照して、通常回転モードにおいてもゾーン管理が行なわれ、通常回転モードにおけるゾーンの判定値がＺＯＮＥ＿ｈｉにセットされる。そして、回転数Ｎがしきい値Ｎｔを下回る直前に定周期割込み（Ｉｒ１）が発生しても、低回転モード時に用いられるゾーン判定値にＺＯＮＥ＿ｈｉの値が引き継がれるので、このタイミングでは、ゾーン判定値は２に維持される。

その後、補正データ取得終了角θｅの割込みが発生する前に定周期割込み（Ｉｒ２）が発生すると、このタイミングでゾーン（判定値）が２から０に切替わり、この変化に応じて軸倍角位置Ｘが正しくカウントされる。

図１６は、通常回転モード時に実行されるゾーン管理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１６を参照して、制御装置３０Ｂは、回転モードが通常回転モードか否かを判定する（ステップＳ５１０）。回転モードが通常回転モードでないと判定されると（ステップＳ５１０においてＮＯ）、制御装置３０Ｂは、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ５８０へ処理を移行する。

ステップＳ５１０において回転モードが通常回転モードであると判定されると（ステップＳ５１０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ｂは、現在のゾーンが０か否かを判定する（ステップＳ５２０）。そして、ゾーンが０であると判定されると（ステップＳ５２０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ｂは、ＺＯＮＥ＿ｈｉに０をセットする（ステップＳ５３０）。

一方、ステップＳ５２０においてゾーンが０でないと判定されると（ステップＳ５２０においてＮＯ）、制御装置３０Ｂは、現在のゾーンが１か否かを判定する（ステップＳ５４０）。そして、ゾーンが１であると判定されると（ステップＳ５４０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ｂは、ＺＯＮＥ＿ｈｉに１をセットし（ステップＳ５５０）、ゾーンが１でないと判定されると（ステップＳ５４０においてＮＯ）、制御装置３０Ｂは、ＺＯＮＥ＿ｈｉに２をセットする（ステップＳ５６０）。

そして、ステップＳ５３０、ステップＳ５５０またはステップＳ５６０においてＺＯＮＥ＿ｈｉに値がセットされると、制御装置３０Ｂは、低回転モード時に用いられるゾーン判定値にＺＯＮＥ＿ｈｉの値をセットする（ステップＳ５７０）。

以上のように、この実施の形態５によれば、通常回転モードにおいてもゾーン管理が行なわれ、通常回転モードから低回転モードへ切替わると、通常回転モード時に管理されていたゾーンの値が低回転モード時に用いられるゾーン判定値に引き継がれるので、図１４に示したような軸倍角位置Ｘの誤検出が防止される。

［実施の形態６］
図１７は、カウント値θ１が０近傍時のタイミングチャートである。図１７を参照して、上述のように、通常回転モードにおいては補正データ取得終了角θｅの割込み時に軸倍角位置Ｘがカウントされるところ、補正データ取得終了角θｅが電気角０°と一致していない場合には、点Ｐで示されるように電気角が０°からθｅの範囲において軸倍角位置がずれる。そこで、この実施の形態６では、電気角が０°から補正データ取得終了角θｅの場合には、軸倍角位置が正しい値に補正される。

図１８は、実施の形態６による回転角検出装置の構成を示すブロック図である。図１８を参照して、この回転角検出装置は、図８に示した実施の形態３による回転角検出装置の構成において、制御装置３０Ｂに代えて制御装置３０Ｃを備える。制御装置３０Ｃは、制御装置３０Ｂの構成において、軸倍角補正部４８をさらに含み、角度補正部３６に代えて角度補正部３６Ａを含む。

軸倍角補正部４８は、二相エンコーダカウンタ３４から出力されるカウント値θ１に基づいて、電気角が０°から補正データ取得終了角θｅの場合には、角度補正部３６Ａにおいて用いられる軸倍角位置を補正する。具体的には、電気角が０°から補正データ取得終了角θｅのとき、軸倍角補正部４８は、正回転時は軸倍角位置を加算し、負回転時は軸倍角位置を減算する。

角度補正部３６Ａは、軸倍角補正部４８から受ける軸倍角位置に基づいて、補正データ保存部４２に保存されている補正データを用いて、二相エンコーダカウンタ３４から出力されるカウント値θ１を補正する。なお、制御装置３０Ｃのその他の構成は、制御装置３０Ｂと同じである。

図１９は、実施の形態６における軸倍角位置補正処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１９を参照して、制御装置３０Ｃは、カウント値θ１に基づいて、電気角が０°から補正データ取得終了角θｅの範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ６１０）。そして、電気角が０°から補正データ取得終了角θｅの範囲にあると判定されると（ステップＳ６１０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ｃは、データ補正用の軸倍角位置を上記のように補正する（ステップＳ６２０）。

以上のように、この実施の形態６によれば、電気角が０°から補正データ取得終了角θｅの場合にも、対応の正しい補正データを用いて軸倍角位置を正しく補正することができる。

［実施の形態７］
図２０は、カウント値θ１と軸倍角位置Ｘとの関係を示した図である。図２０を参照して、点Ｐ１で示される現在のカウント値θ１に対して、点Ｐ２で示されるように次回の割込み角が次周期となる場合にも、軸倍角位置がずれる。そこで、この実施の形態７では、次回の割込み角が次周期となる場合には、軸倍角位置が正しい値に補正される。

再び図１８を参照して、実施の形態７による回転角検出装置は、実施の形態６による回転角検出装置の構成において、制御装置３０Ｃに代えて制御装置３０Ｄを備える。制御装置３０Ｄは、制御装置３０Ｃの構成において、軸倍角補正部４８に代えて軸倍角補正部４８Ａを含む。

軸倍角補正部４８Ａは、現在のカウント値θ１に対して次回の割込み角が次周期となる場合には、角度補正部３６Ａにおいて用いられる軸倍角位置を補正する。具体的には、次回の割込み角が次周期のとき、軸倍角補正部４８Ａは、正回転時は軸倍角位置を加算し、負回転時は軸倍角位置を減算する。なお、制御装置３０Ｄのその他の構成は、制御装置３０Ｃと同じである。

図２１は、実施の形態７における軸倍角位置補正処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図２１を参照して、制御装置３０Ｄは、カウント値θ１に対して次回の割込み角が次周期であるか否かを判定する（ステップＳ７１０）。そして、次回の割込み角が次周期であると判定されると（ステップＳ７１０においてＹＥＳ）、制御装置３０Ｄは、データ補正用の軸倍角位置を上記のように補正する（ステップＳ７２０）。

以上のように、この実施の形態７によれば、次回の割込み角が次周期となる場合にも、対応の正しい補正データを用いて軸倍角位置を正しく補正することができる。

なお、上記の各実施の形態による回転角検出装置は、たとえば、車両駆動用のモータを搭載した電動車両に搭載され、その車両駆動用モータの回転角を検出する装置として適用される。

また、上記の各実施の形態においては、軸倍角が３Ｘタイプのレゾルバについて代表的に説明したが、この発明は、軸倍角が３Ｘタイプ以外のレゾルバについても同様に適用可能である。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ レゾルバ、１２ ロータ、１４ ステータ、１６ 一次巻線、１８，２０ 二次巻線、２５ Ｒ／Ｄコンバータ、３０，３０Ａ〜３０Ｄ 制御装置、３２ 励磁信号発生部、３４ 二相エンコーダカウンタ、３６，３６Ａ 角度補正部、３８，３８Ａ，３８Ｂ 軸倍角検出部、４０ 補正データ生成部、４２ 補正データ保存部、４４ 定周期信号発生部、４６ 回転モード制御部、４８ 軸倍角補正部。

Claims (8)

1. 回転子１回転につき複数周期の電気角を検出するように構成されたレゾルバと、
   前記複数周期の電気角を前記回転子の機械角と対応付けるために前記複数周期に対応して順次付される軸倍角位置を検出する軸倍角検出部と、
   前記軸倍角検出部によって検出される軸倍角位置毎に角度補正データを生成して保存する補正データ生成部と、
   前記軸倍角位置に対応する前記角度補正データを用いて、前記レゾルバによって検出される電気角を補正する補正部とを備える回転角検出装置。
2. 前記軸倍角検出部は、予め定められたデータ取得終了角に前記電気角が一致したことを示す割込信号が発生すると、前記割込信号が発生する直前の軸倍角位置に基づいて前記軸倍角位置を検出する、請求項１に記載の回転角検出装置。
3. 前記軸倍角検出部は、前記複数周期の各々の電気角を第１から第３のゾーンに分けて管理し、一定周期で発生される割込信号が発生したとき、前記第１および第３のゾーン間の移動有無に基づいて前記軸倍角位置を検出する、請求項１に記載の回転角検出装置。
4. 前記回転子の回転数が予め定められた値以上のとき、回転モードを通常モードとし、前記回転数が前記予め定められた値よりも小さいとき、前記回転モードを低回転モードとする回転モード制御部をさらに備え、
   前記軸倍角検出部は、
   前記通常モードの場合、予め定められたデータ取得終了角に前記電気角が一致したことを示す第１の割込信号が発生すると、前記第１の割込信号が発生する直前の軸倍角位置に基づいて前記軸倍角位置を検出し、
   前記低回転モードの場合、前記複数周期の各々の電気角を第１から第３のゾーンに分けて管理し、一定周期で発生される第２の割込信号が発生したとき、前記第１および第３のゾーン間の移動有無に基づいて前記軸倍角位置を検出する、請求項１に記載の回転角検出装置。
5. 前記軸倍角検出部は、前記回転子の回転数が前記予め定められた値を超えたとき、第２のゾーンにおいて前記第１の割込信号の発生を許可し、
   前記回転モード制御部は、前記第１および第３のゾーン間の移動に伴なって前記軸倍角検出部により前記軸倍角位置が検出された後、前記低回転モードから前記通常モードへ切替える、請求項４に記載の回転角検出装置。
6. 前記軸倍角検出部は、前記通常モード時においても、前記複数周期の各々の電気角を前記第１から第３のゾーンに分けて管理する、請求項４または請求項５に記載の回転角検出装置。
7. 前記電気角が０から前記データ取得終了角のとき、前記補正部において用いられる軸倍角位置を補正する軸倍角補正部をさらに備える、請求項２に記載の回転角検出装置。
8. 前記補正部による補正が行なわれる予め定められた割込角が次周期のとき、前記補正部において用いられる軸倍角位置を補正する軸倍角補正部をさらに備える、請求項１に記載の回転角検出装置。

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