JP2013231651A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転角度検出装置において、学習許容回転数の範囲外でも、回転角度の誤差の補正を適切に行うことを可能にすることである。
【解決手段】回転角度検出装置３０は、レゾルバ１６の温度を取得し、予め定めた学習許容回転数の範囲内で、複数の互いに離間した温度条件の下で、各回転角度についての誤差値を学習によって取得し、レゾルバ温度に対応付けて記憶する学習記憶部３４と、回転電機１２の回転数が学習許容回転数の範囲外であるときに、学習記憶部３４において、そのレゾルバ温度に対応する誤差値を検索し、そのレゾルバ温度に対応する温度の誤差値がない場合には、そのレゾルバ温度に近い温度における誤差値を用い、補間法によって、そのレゾルバ温度の誤差値を求め、求められた誤差値に基づいて回転角度を補正する補正部３６を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転角度検出装置に係り、特に、検出された回転角度の誤差を学習によって補正する回転角度検出装置に関する。

回転電機のロータの回転角度を用いて回転制御を行う場合、検出された回転角度に含まれる誤差を補正または除去することが必要となる。

例えば、特許文献１には、モータ制御装置として、レゾルバが故障していると判断されるときは、外乱オブザーバの出力する推定誘起電圧から算出される推定回転角を用いることが開示されている。さらに、誘起電圧は、回転数が低いと誤差が多いので、回転角速度が所定値未満のときは、推定回転角によるモータの制御を行なわないことが述べられている。

特許文献２には、温度によって生じるレゾルバ検出角度誤差の補正方法として、レゾルバ出力のｓｉｎθ側電圧Ｖ１とｃｏｓθ側電圧Ｖ２との比α＝（Ｖ１／Ｖ２）と温度Ｔとの関係を予めマップ化し、このα−Ｔ特性を用いて、検出角度誤差の補正を行うことが開示されている。

特許文献３には、レゾルバ／デジタル変換器を用いて制御システムとして、レゾルバ出力信号の温度依存性について、ゲイン係数の温度特性はレゾルバ出力信号の比を用いて相殺できることが述べられている。そして、信号遅延特性の温度特性は、ｓｉｎ信号の位相を９０°シフトさせてｃｏｓ信号から減算することで励磁信号との位相差を求められることが述べられている。

特許文献４には、レゾルバ位置検出装置において温度上昇による巻線抵抗の増加によって、励磁電圧信号に対し検出電圧信号の位相が進むことを指摘している。従来技術では、巻線抵抗に並列にサーミスタと抵抗素子を接続し、サーミスタの温度特性で巻線特性の温度特性を相殺しているが、前者が線形特性、後者が非線形特性のため、相殺が不十分であると述べている。そこで、励磁周波数を上げて位相を遅れ方向へずらすことが開示されている。この場合も励磁周波数と位相の関係は非線形であるので、これを補償するマップを用いて励磁周波数を決定することが述べられている。

特開２０１０−２９０３１号公報 特開２０１１−２２１０３号公報 特開２００７−２６３９４３号公報 特開昭６１−１２８４００号公報

従来技術で述べられているように、回転電機のロータの回転角度の検出にはレゾルバが用いられる。そして、レゾルバによって検出される回転角度に含まれる誤差を補正するために、学習が行われる。回転角度の誤差を補正する学習としては、時間と回転角度の関係である回転角度特性について、一回転周期の間が一定回転速度あるいは一定回転加速度であるとしたときの基準回転角度特性を用いる。

ところで、回転電機の回転数が低回転数であるときは、回転体としてのエネルギが小さいために外乱に弱く、また、一回転周期が長くなるので、一回転周期の間が一定回転速度あるいは一定回転加速度であることという学習条件を満たさないことが生じ得る。例えば、回転電機の始動時には低回転であるので学習条件を満たさないことがある。

このような場合に、回転数が高くて学習条件を満たしたときの誤差データを用いて補正を行うことが考えられるが、回転数が高くて学習条件を満たすときは、回転電機の温度が上昇していることが多く、低回転のときの回転電機の温度とは異なることが多い。低回転で低温のときのように、学習許容回転数の範囲外の場合には、回転角度の誤差の補正が困難である。

本発明の目的は、学習許容回転数の範囲外でも、回転角度の誤差の補正を適切に行うことを可能にする回転角度検出装置を提供することである。

本発明に係る回転角度検出装置は、レゾルバによって取得された回転電機の回転角度の誤差を補正し、補正後の回転角度を出力する回転角度検出装置であって、レゾルバの温度を検出する温度検出手段と、予め定めた学習許容回転数の範囲内で、複数の互いに離間した温度条件の下で、各回転角度についての誤差値を学習によって取得し、レゾルバ温度に対応付けて記憶する学習記憶部と、回転電機の回転数が学習許容回転数の範囲外であるときに、学習記憶部において、そのレゾルバ温度に対応する誤差値を検索し、そのレゾルバ温度に対応する温度の誤差値がない場合には、そのレゾルバ温度に近い温度における誤差値を用い、補間法によって、そのレゾルバ温度の誤差値を求め、求められた誤差値に基づいて回転角度を補正する補正部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る回転角度検出装置において、学習記憶部は、温度範囲を予め複数の領域に区分し、学習によって取得した誤差値を各領域ごとに分類して記憶することが好ましい。

上記構成によって、回転角度検出装置は、予め定めた学習許容回転数の範囲内で、複数の互いに離間した温度条件の下で、各回転角度についての誤差値を学習によって取得し、レゾルバ温度に対応付けて記憶する。そして、回転電機の回転数が学習許容回転数の範囲外であるときに、学習記憶部に記憶されている誤差値の中で、実際のレゾルバ温度に対応する温度の誤差値を用いて、回転角度の補正を行う。これによって、学習許容回転数の範囲外でも、実際のレゾルバ温度に対応して回転角度の誤差の補正を適切に行うことができる。

また、学習記憶部を検索して、実際のレゾルバ温度に対応する温度の誤差値がない場合には、そのレゾルバ温度に近い温度における誤差値を用い、補間法によって、そのレゾルバ温度の誤差値を求め、求められた誤差値に基づいて回転角度を補正する。これによって、さらに適切に回転角度の誤差の補正を行うことができる。

また、回転角度検出装置において、温度範囲を予め複数の領域に区分し、学習によって取得した誤差値を各領域ごとに分類して記憶するので、検索が容易となる。例えば、補間に必要な誤差値の検索が容易となる。

本発明に係る実施の形態の回転角度検出装置を含む回転電機回転角度検出システムの構成図である。 本発明に係る実施の形態において、温度に対応付けて誤差値を記憶する学習の手順を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態において、学習によって誤差値を取得し記憶する様子を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、学習記憶部に記憶されたデータの例を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、学習許容回転数の範囲外の回転数のときに回転角度の補正を行う手順を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態において、学習許容回転数の範囲外の回転数のときに、学習記憶部のデータとの関係を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、学習記憶部に記憶されたデータの用い方の例を説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、補間法によって算出される誤差値を示す図である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下で述べる回転数、温度、領域の区分の仕方、学習の仕方等は説明のための例示である。これらは、回転角度検出装置の仕様等に応じ、適宜変更が可能である。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、回転角度検出システム１０の構成図である。回転角度検出システム１０は、回転電機１２の回転軸の回転角度を検出し、それに含まれる誤差を補正して、補正後の回転角度を出力するシステムである。出力された回転角度は、回転電機１２の回転制御等に用いられる。

回転角度検出システム１０は、回転電機１２の他に、レゾルバ１６と回転角度検出装置３０を含んで構成される。

回転電機１２は、三相同期型の電動機である。勿論、回転軸の回転角度を検出する必要のあるものであれば、三相同期型以外の方式の回転電機であってもよい。回転軸１４は、回転電機１２のロータの出力軸である。

レゾルバ１６は、回転電機１２の回転軸１４の回転角度に応じた信号を出力する機能を有する装置である。レゾルバ１６は、回転角度検出装置３０から供給される励磁信号２０を用いて、回転角度情報を含み予め定めた位相関係を有する２つのレゾルバ信号２２を回転角度検出装置３０に出力する。

レゾルバ１６は、レゾルバ温度を検出する温度検出手段としての温度センサを備える。温度センサの検出データは、適当な信号線２４によって回転角度検出装置３０に伝送される。

回転角度検出装置３０は、レゾルバ１６から伝送されてくる２つのレゾルバ信号２２に基づいて回転電機１２の回転軸１４の回転角度を算出し、これに含まれる誤差を学習によって補正し補正後の回転角度を出力する。ここでは特に、学習許容回転数の範囲外の回転数のときに、回転角度の誤差を補正して補正後の回転角度を出力する機能を有する。かかる回転角度検出装置３０は、マイクロプロセッサ等のコンピュータで構成することができる。

回転角度検出装置３０は、レゾルバ信号から回転角度を算出し、デジタルデータを出力するＲ／Ｄ変換部３２と、学習許容回転数の範囲内の回転数について学習を行い、取得した回転角度の誤差値をレゾルバ温度に関連付けて記憶する学習記憶部３４と、学習記憶部３４に記憶された誤差値を用いて学習許容回転数の範囲外の回転数についての回転角度の誤差を補正して補正後の回転角度を出力する補正部３６を含んで構成される。

かかる機能はソフトウェアを実行することで実現でき、具体的には回転角度学習補正プログラムを実行することで実現できる。かかる機能の一部をハードウェアで実現してもよい。

上記構成の作用、特に、学習記憶部３４と補正部３６の機能について、以下に図面を用いて詳細に説明する。

図２は、レゾルバ温度に対応付けて回転角度の誤差値を記憶する学習の手順を示すフローチャートである。各手順は、回転角度学習補正プログラムの処理手順に対応する。かかる手順は、学習記憶部３４の機能によって実行される。

回転角度学習補正プログラムにおける学習記憶に関する部分が立ち上がると、回転電機１２の現在の回転数が予め定めた学習許容回転数の上下限の範囲内か否かが判断される（Ｓ１０）。学習許容回転数の範囲は、回転角度の誤差の補正のための学習に適した回転数として予め定めることができる。学習許容回転数の範囲としては、回転体の回転エネルギが外乱の影響を受けないくらい大きいか、１回転周期が適当な長さか等で定められる。一例を示すと、毎分３０００回転から１００００回転を学習許容回転数の範囲と定めることができる。

Ｓ１０の判断が否定されると、学習に不適当であるので、そこで終了する（Ｓ１２）。Ｓ１０の判断が肯定されると、学習温度θ_Tと、回転角度誤差ｅ（θ_T）が取得される（Ｓ１４）。学習温度θ_Tは、レゾルバ温度で、レゾルバ１６に設けられる温度センサの値を取得して用いられる。回転角度誤差ｅ（θ_T）は、Ｒ／Ｄ変換部３２から出力される回転角度に基づいて計算される。具体的には、時間軸に沿って取得した回転角度の特性線と、回転電機１２の回転が一定回転速度あるいは一定回転加速度としたときの時間軸に沿った回転角度の基準特性線とを比較して、各回転角度についての誤差値が計算される。

次に、温度範囲を予め複数の領域に区分して、取得した学習温度θ_Tがどの領域に含まれるかを判断し、学習温度θ_Tが含まれる領域に対応付けて、取得した回転角度誤差ｅ（θ_T）が記憶される。

図２では、温度範囲をＴ₁未満、Ｔ₁以上からＴ₂未満、Ｔ₂以上からＴ₃未満、Ｔ₃以上からＴ₄未満等のｎ＋１の領域に区分した場合について、取得した回転角度誤差ｅ（θ_T）がどの領域に関連付けて記憶されるかの手順が示されている。

具体的には、まず、学習温度θ_TがＴ₁未満か否かが判断される（Ｓ１６）。判断が肯定されると、取得された回転角度誤差ｅ（θ_T）は、学習記憶部３４のメモリの領域Ｍ₀に、学習温度θ_Tに関連付けて記憶される（Ｓ１８）。これで、１つの学習温度についての回転角度誤差値のメモリへの格納が終了するので、以後の処理は行われない。

メモリの領域Ｍ₀は、学習温度がＴ₁未満の温度範囲にあるときの回転角度誤差値を格納する領域である。そこで、このときの学習温度θ_Tが領域Ｍ₀の温度範囲の温度であることを示すため、温度をｔとして添え字に０を用いて、θ_T（ｔ₀）と表すものとする。同様に、このときの回転角度誤差ｅ（θ_T）が領域Ｍ₀の温度範囲の温度のときの回転角度誤差値であることを示すため、ｅ₀（ｔ₀）と表すものとする。したがって、領域Ｍ₀には、［ｔ₀，ｅ₀（ｔ₀）］のデータ組が格納される。

Ｓ１６の判断が否定されると、学習温度θ_TがＴ₁以上からＴ₂未満か否かが判断される（Ｓ２０）。判断が肯定されると、取得された回転角度誤差ｅ（θ_T）は、学習記憶部３４のメモリの領域Ｍ₁に記憶される（Ｓ２２）。これで、１つの学習温度についての回転角度誤差値のメモリへの格納が終了するので、以後の処理は行われない。

メモリの領域Ｍ₁は、学習温度がＴ₁以上からＴ₂未満の温度範囲にあるときの回転角度誤差値を格納する領域である。そこで、このときの学習温度θ_Tが領域Ｍ₁の温度範囲の温度であることを示すため、温度をｔとして添え字に１を用いて、θ_T（ｔ₁）と表すものとする。同様に、このときの回転角度誤差ｅ（θ_T）が領域Ｍ₁の温度範囲の温度のときの回転角度誤差値であることを示すため、ｅ₁（ｔ₁）と表すものとする。したがって、領域Ｍ₁には、［ｔ₁，ｅ₁（ｔ₁）］のデータ組が格納される。

Ｓ２０の判断が否定されると、学習温度θ_TがＴ₂以上からＴ₃未満か否かが判断される（Ｓ２４）。判断が肯定されると、取得された回転角度誤差ｅ（θ_T）は、学習記憶部３４のメモリの領域Ｍ₂に記憶される（Ｓ２６）。これで、１つの学習温度についての回転角度誤差値のメモリへの格納が終了するので、以後の処理は行われない。

メモリの領域Ｍ₂は、学習温度がＴ₂以上からＴ₃未満の温度範囲にあるときの回転角度誤差値を格納する領域である。既に記憶領域Ｍ₁，Ｍ₂で説明したように、ここでも、学習温度θ_Tが領域Ｍ₂の温度範囲の温度であること、回転角度誤差ｅ（θ_T）が領域Ｍ₂の温度範囲の温度のときの回転角度誤差値であることを示すため、添え字に２を用いる。したがって、領域Ｍ₂には、［ｔ₂，ｅ₂（ｔ₂）］のデータ組が格納される。

以下、温度範囲についての判断が否定されると、次の温度範囲に含まれるか否かの判断が行われ、これが繰り返される。一般的には、学習温度θ_TがＴ_n-1以上からＴ_n未満か否かが判断される（Ｓ２８）。判断が肯定されると、取得された回転角度誤差ｅ（θ_T）は、学習記憶部３４のメモリの領域Ｍ_n-1に［ｔ_n-1，ｅ_n-1（ｔ_n-1）］のデータ組として記憶される（Ｓ３０）。

Ｓ２８の判断が否定されると、最後に、学習温度θ_TがＴ_n以上か否かが判断される（Ｓ３２）。これが最後の判断であり、温度範囲に上限はないので、取得された回転角度誤差ｅ（θ_T）は、学習記憶部３４のメモリの領域Ｍ_nに［ｔ_n，ｅ_n（ｔ_n）］のデータ組として記憶される（Ｓ３４）。

これで、１つの学習について、取得した学習温度θ_Tがどの領域に含まれるかを判断し、学習温度θ_Tが含まれる領域に対応付けて、取得した回転角度誤差ｅ（θ_T）が記憶される。そして、次の学習が引き続き行われ、別の学習温度θ_Tの下で、回転角度誤差ｅ（θ_T）が取得され、上記の手順が実行されて、この新しい［学習温度θ_T、回転角度誤差ｅ（θ_T）］のデータ組が、該当する温度範囲の領域に格納される。

図３は、学習によって誤差値を取得し記憶する実際の様子を示す図である。横軸は回転数で、縦軸は温度である。曲線４０が学習を行おうとして、各温度で回転角度誤差を取得した軌跡線である。図３において、二重線で囲まれた範囲の中が学習許容回転数の範囲である。縦軸は、温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，Ｔ₄，Ｔ₅，Ｔ₆によって７つの領域に区分される。７つの領域は、学習記憶部３４のメモリにおける７つの記憶領域Ｍ₀，Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄，Ｍ₅，Ｍ₆である。

したがって、曲線４０が二重線で囲まれた範囲の中にあるときに、学習が許容され、この範囲外では学習が許容されない。学習が許容されない状態は、図２のフローチャートのＳ１０の判断が否定された状態である。

曲線４０が学習許容回転数の範囲内にあるときは、各回転数において、学習温度θ_Tとそのときの回転角度誤差ｅ（θ_T）が取得される。取得された［学習温度θ_T、回転角度誤差ｅ（θ_T）］のデータ組は、図２のフローチャートで説明した手順に従って、学習記憶部３４のメモリの７つの領域の中の該当する１つの領域に格納される。

取得され格納された［学習温度θ_T、回転角度誤差ｅ（θ_T）］のデータ組は、メモリの７つの領域の各領域について１つのデータ組のみが記憶される。図３では曲線４０上において白丸で示した位置が［学習温度θ_T、回転角度誤差ｅ（θ_T）］のデータ組を取得した位置であるが、メモリの同じ領域内においては、取得したデータ組が記憶されても、次の新しいデータ組によって上書きされて残されない。各領域で最後に取得されたデータ組のみがその領域において記憶される。各領域で記憶されたデータ組の取得された位置は、図３において曲線４０上における黒丸の位置で示される。

図３の例では、領域Ｍ₂で［θ_T＝ｔ₂，ｅ₂（ｔ₂）］のデータ組が記憶され、領域Ｍ₃で［θ_T＝ｔ₃，ｅ₃（ｔ₃）］のデータ組が記憶され、領域Ｍ₄で［θ_T＝ｔ₄，ｅ₄（ｔ₄）］のデータ組が記憶され、領域Ｍ₆で［θ_T＝ｔ₆，ｅ₆（ｔ₆）］のデータ組が記憶される。

図４は、図３の例について、学習記憶部３４のメモリに記憶された内容を示す図である。ここでは、具体的な温度の値を示した。もっとも、ここで示す温度の値は説明のための例示であって、実際の温度の値と必ずしも同じではない。図４では、温度範囲を１０℃単位で７つの領域に区分してある。例えば、領域Ｍ₀は１０℃未満の温度範囲であり、領域Ｍ₁は１０℃以上２０℃未満の温度範囲である。以下、領域Ｍ₂は２０℃以上３０℃未満の温度範囲であり、領域Ｍ₃は３０℃以上４０℃未満の温度範囲であり、領域Ｍ₄は４０℃以上５０℃未満の温度範囲であり、領域Ｍ₅は５０℃以上６０℃未満の温度範囲であり、領域Ｍ₆は６０℃以上の温度範囲である。

そして、図３において学習記憶された４つのデータ組は、領域Ｍ₂における［２９℃、ｅ₂（２９℃）］、領域Ｍ₃における［３９℃、ｅ₃（３９℃）］、領域Ｍ₄における［４７℃、ｅ₄（４７℃）］、領域Ｍ₆における［６３℃、ｅ₆（６３℃）］である。領域Ｍ₀，領域Ｍ₁，領域Ｍ₅については、学習記憶が未だ行われていない。

次に、学習記憶されたデータ組を用いて、学習許容回転数の範囲外において、回転角度の補正を行う手順について説明する。図５は、図２の手順で学習記憶されたデータ組を用いて回転角度の補正を行う手順を示すフローチャートである。各手順は、回転角度学習補正プログラムの処理手順に対応する。かかる手順は、補正部３６の機能によって実行される。

回転角度学習補正プログラムにおける補正に関する部分が立ち上がると、回転電機１２の現在の回転数が予め定めた学習許容回転数の上下限の範囲の外か否かが判断される。実際には、学習許容回転数を超えた高回転側が問題になることはほとんどないので、図５では、現在の回転数が学習許容下限回転数未満であるか否かが判断される（Ｓ４０）。図２の例に従えば、学習許容下限回転数は、毎分３０００回転である。Ｓ４０の判断が否定されるときは、回転数が学習許容回転数の範囲内であるので、従来技術に従って、１回転周期前の誤差を用いて回転角度の補正が行われる（Ｓ４２）。

次に、現在の検出温度θ_tが取得される（Ｓ４４）。現在の検出温度θ_tとは、回転角度の検出を行っていて、その誤差を補正しようとするときのレゾルバ１６の温度である。例えば、回転電機１２の始動時であれば、回転数が低回転であって、学習許容回転数の範囲外であることが多く、また、回転電機１２およびレゾルバ１６の温度も低温であることが多い。このような場合で回転電機１２の回転軸１４の回転角度を検出し、これを補正しようとするときは、回転電機１２の始動時におけるレゾルバ１６の温度がθ_tである。

次に、学習記憶部３４においてデータ組を記憶するメモリの複数の領域のどの領域に検出温度θ_tが属するか判断し、さらに、学習記憶部３４に既に記憶されている複数のデータ組の学習温度θ_Tとの関係を判断する。例えば、検出温度θ_tが領域Ｍ₃に属すると判断されると、さらに、検出温度θ_tが既に学習記憶部３４のメモリに記憶されているデータ組の学習温度θ_Tと一致するか否かが判断される。多くの場合、一致することは少ないので、その場合には、補間法が適用できるように、検出温度θ_tに近い学習温度θ_Tの２つのデータ組がどれかが判断される。

具体的には、まず、検出温度θ_tが温度ｔ₀未満か否かが判断される（Ｓ４６）。温度ｔ₀は、領域Ｍ₀において既に記憶されているデータ組の学習温度θ_Tである。学習温度θ_Tは、複数の領域に区分したときの温度Ｔ₀とは異なる値であるので、その区別を明らかにするために、ｔ₀と表した。Ｓ４６の判断が肯定されると、領域Ｍ₀に記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ₀，ｅ₀（ｔ₀）］を用いて補正が行われる（Ｓ４８）。これで、１つの検出温度についての回転角度誤差の補正が終了するので、以後の処理は行われない。

この場合、検出温度θ_tは領域Ｍ₀の温度範囲の温度であるので、そのことを示すために、温度をθとして添え字に０を用いて、θ_T（θ₀）と表すものとする。なお、図２で説明したときの領域Ｍ₀に含まれる学習温度θ_Tはｔ₀で、今回の領域Ｍ₀に含まれる検出温度θ_tはθ₀である。以下、同様に、領域Ｍ₁に含まれる検出温度θ_tはθ₁と示し、領域Ｍ₂に含まれる検出温度θ_tはθ₂と示し、領域Ｍ_n-1に含まれる検出温度θ_tはθ_n-1と示し、領域Ｍ_nに含まれる検出温度θ_tはθ_nと示す。

Ｓ４６の判断が否定されると、次に、検出温度θ_tが温度ｔ₀以上でｔ₁未満か否かが判断される（Ｓ５０）。温度ｔ₁は、領域Ｍ₁において既に記憶されているデータ組の学習温度θ_Tである。Ｓ５０の判断が肯定されると、検出温度θ_tが温度ｔ₁と一致していれば、領域Ｍ₁に記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ₁，ｅ₁（ｔ₁）］を用いて補正が行われる。一致していないときが多いが、その場合には、領域Ｍ₀に記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ₀，ｅ₀（ｔ₀）］と、領域Ｍ₁に記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ₁，ｅ₁（ｔ₁）］を用いて、補間法によって検出温度θ_t＝θ₁における補正値を求め、その補間法によって求められた誤差値を用いて補正が行われる（Ｓ５２）。これで、１つの検出温度についての回転角度誤差の補正が終了するので、以後の処理は行われない。

Ｓ５０の判断が否定されると、次に、検出温度θ_tが温度ｔ₁以上でｔ₂未満か否かが判断される（Ｓ５４）。温度ｔ₂は、領域Ｍ₂において既に記憶されているデータ組の学習温度θ_Tである。Ｓ５４の判断が肯定されると、検出温度θ_tが温度ｔ₂と一致していれば、領域Ｍ₂に記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ₂，ｅ₂（ｔ₂）］を用いて補正が行われる。一致していないときが多いが、その場合には、領域Ｍ₁に記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ₁，ｅ₁（ｔ₁）］と、領域Ｍ₂に記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ₂，ｅ₂（ｔ₂）］を用いて、補間法によって検出温度θ_t＝θ₂における補正値を求め、その補間法によって求められた誤差値を用いて補正が行われる（Ｓ５６）。これで、１つの検出温度についての回転角度誤差の補正が終了するので、以後の処理は行われない。

以下、温度範囲についての判断が否定されると、次の温度範囲に含まれるか否かの判断が行われ、これが繰り返される。一般的には、検出温度θ_tがｔ_n-1以上からｔ_n未満か否かが判断される（Ｓ５８）。判断が肯定されると、検出温度θ_tが温度ｔ_nと一致していれば、領域Ｍ_nに記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ_n，ｅ_n（ｔ_n）］を用いて補正が行われる。一致していないときが多いが、その場合には、領域Ｍ_n-1に記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ_n-1，ｅ_n-1（ｔ_n-1）］と、領域Ｍ_nに記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ_n，ｅ_n（ｔ_n）］を用いて、補間法によって検出温度θ_t＝θ_n-1における補正値を求め、その補間法によって求められた誤差値を用いて補正が行われる（Ｓ６０）。

Ｓ５８の判断が否定されると、最後に、検出温度θ_tがｔ_n以上か否かが判断される（Ｓ６２）。これが最後の判断であり、温度範囲に上限はないので、領域Ｍ_nに記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ_n，ｅ_n（ｔ_n）］を用いて補正が行われる。

これで、１つの回転角度検出について補正が行われたので、次の角度検出と補正が引き続き行われ、別の検出温度θ_tの下で上記の手順が実行される。

図６は、学習許容下限回転数未満の回転数の下で、補正が行われる実際の様子を示す図である。図６は図３に対応する図で、横軸は回転数で、縦軸は温度である。図３で説明した曲線４０が一点鎖線で示されており、曲線４２は、いま補正を行おうとして、各温度で回転角度を検出した軌跡線である。曲線４２は、二重線で囲まれた学習許容回転数の範囲の外にある。縦軸は、学習によって既に回転角度の誤差値が記憶されているデータ組の学習温度ｔ₂，ｔ₃，ｔ₄，ｔ₆が示されている。また、７つの記憶領域Ｍ₀，Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄，Ｍ₅，Ｍ₆の範囲も示されている。

いま補正を行おうとして回転角度を検出した位置は、曲線４２上において三角印で示されている。１つは、検出温度θ_tが領域Ｍ₃に属する位置で、もう１つは、検出温度θ_tが領域Ｍ₅に属する位置である。既に学習によって記憶されているデータ組の学習温度θ_Tは、ｔ₂，ｔ₃，ｔ₄，ｔ₆である。

したがって、検出温度θ_tが領域Ｍ₃に属する回転角度については、領域Ｍ₂に記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ₂，ｅ₂（ｔ₂）］と、領域Ｍ₃に記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ₃，ｅ₃（ｔ₃）］を用いて、補間法によって検出温度θ_t＝θ₃における補正値を求め、その補間法によって求められた誤差値を用いて補正が行われる。
検出温度θ_tが領域Ｍ₅に属する回転角度については、領域Ｍ₅についての学習が行われていないので、領域Ｍ₅に記憶されているデータ組がない。この場合は、検出温度θ_t＝θ₅に最も近い温度において学習されて記憶された２つのデータ組を用いて補正を行う。いまの場合、領域Ｍ₄に記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ₄，ｅ₄（ｔ₄）］と、領域Ｍ₆に記憶されているデータ組［θ_T＝ｔ₆，ｅ₆（ｔ₆）］を用いて、補間法によって検出温度θ_t＝θ₅における補正値を求め、その補間法によって求められた誤差値を用いて補正が行われる。

図７は、図６の例について、学習記憶部３４のメモリに記憶された内容を参照しながら、補正のために用いられるデータ組を説明する図である。ここでは、具体的な温度の値を示した。もっとも、ここで示す温度の値は説明のための例示であって、実際の温度の値と必ずしも同じではない。図７では、図４で説明した記憶データが領域ごとに区別して示され、これを参照できるように、図６の２つの検出温度が示されている。

図７の例では、検出温度θ₃＝３７℃に一致する学習温度はないので、３７℃を挟む２つのデータ組である［θ_T＝ｔ₂＝２９℃，ｅ₂（ｔ₂＝２９℃）］と、［θ_T＝ｔ₃＝３９℃，ｅ₃（ｔ₃＝３９℃）］を用いて、補間法により、θ₃＝３７℃に対応する回転角度誤差値ｅ₃（ｔ₃＝３７℃）を求める。具体的には、ｅ₃（ｔ₃＝３７℃）＝［ｅ₃（ｔ₃＝３９℃）−ｅ₂（ｔ₂＝２９℃）］×［（ｔ₃＝３７℃）−（ｔ₂＝２９℃）］／［（ｔ₃＝３９℃）−（ｔ₂＝２９℃）］＋ｅ₂（ｔ₂＝２９℃）として、θ₃＝３７℃に対応する回転角度誤差値ｅ₃（ｔ₃＝３７℃）を求める。

また、検出温度θ₅＝５２℃に一致する学習温度はないので、５２℃を挟む２つのデータ組である［θ_T＝ｔ₄＝４７℃，ｅ₄（ｔ₄＝４７℃）］と、［θ_T＝ｔ₆＝６３℃，ｅ₆（ｔ₆＝６３℃）］を用いて、補間法により、θ₅＝５２℃に対応する回転角度誤差値ｅ₅（ｔ₃＝５２℃）を求める。具体的には、ｅ₅（ｔ₅＝５２℃）＝［ｅ₆（ｔ₆＝６３℃）−ｅ₄（ｔ₄＝４７℃）］×［（ｔ₅＝５２℃）−（ｔ₄＝４７℃）］／［（ｔ₅＝５２℃）−（ｔ₄＝４７℃）］＋ｅ₄（ｔ₄＝４７℃）として、θ₅＝５２℃に対応する回転角度誤差値ｅ₅（ｔ₅＝５２℃）を求める。

図８は、横軸に回転角度、縦軸に誤差を取った誤差曲線で、補間法によってｅ₃（θ_t＝θ₃）と、ｅ₅（θ_t＝θ₅）を求める様子を示す図である。ここでは、学習によって既に記憶されている４つの誤差曲線が実線で示され、補間法で求められる２つの誤差曲線が破線で示されている。ここで示されるように、ｅ₃（θ_t＝θ₃）は、既に記憶されているｅ₂（θ_T＝ｔ₂）とｅ₃（θ_T＝ｔ₃）の２つから補間法で求められる。また、ｅ₅（θ_t＝θ₅）は、既に記憶されているｅ₄（θ_T＝ｔ₄）とｅ₆（θ_T＝ｔ₆）の２つから補間法で求められる。

このように、学習許容回転数の範囲内の回転数における学習で取得される誤差値を学習温度に関連付けて記憶し、これを利用することで、学習許容回転数の範囲外の回転数においても、検出回転角度について十分な補正を行うことができる。

本発明に係る回転角度検出装置は、車両に搭載される回転電機の回転制御に利用できる。

１０ 回転角度検出システム、１２ 回転電機、１４ 回転軸、１６ レゾルバ、２０ 励磁信号、２２ レゾルバ信号、２４ 信号線、３０ 回転角度検出装置、３２ Ｒ／Ｄ変換部、３４ 学習記憶部、３６ 補正部、４０，４２ 曲線。

Claims (2)

1. レゾルバによって取得された回転電機の回転角度の誤差を補正し、補正後の回転角度を出力する回転角度検出装置であって、
   レゾルバの温度を検出する温度検出手段と、
   予め定めた学習許容回転数の範囲内で、複数の互いに離間した温度条件の下で、各回転角度についての誤差値を学習によって取得し、レゾルバ温度に対応付けて記憶する学習記憶部と、
   回転電機の回転数が学習許容回転数の範囲外であるときに、学習記憶部において、そのレゾルバ温度に対応する誤差値を検索し、そのレゾルバ温度に対応する温度の誤差値がない場合には、そのレゾルバ温度に近い温度における誤差値を用い、補間法によって、そのレゾルバ温度の誤差値を求め、求められた誤差値に基づいて回転角度を補正する補正部と、
   を備えることを特徴とする回転角度検出装置。
2. 請求項１に記載の回転角度検出装置において、
   学習記憶部は、
   温度範囲を予め複数の領域に区分し、学習によって取得した誤差値を各領域ごとに分類して記憶することを特徴とする回転角度検出装置。

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