JP2013257229A - 回転体の回転角検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】モータからの漏洩磁束などの変化による影響も考慮して補正用誤差を選択することにより回転角の検出精度を向上させる。
【解決手段】回転角検出システムは、軸倍角Ｎのロータを有するレゾルバと、レゾルバから得られた回転角の波形の誤差補正を行う制御部とを備える。制御部は、ロータの各回転周期を分割したＮ個の区間のうち、補正対象区間の直前区間の誤差波形と、直前区間より前の回転周期に属する同じ回転角度範囲の第１区間の誤差波形との第１偏差ΔＥｒｒ１が、直前区間の誤差波形と、第１区間よりも後の区間である異なる回転角度範囲の区間の誤差波形との第２偏差ΔＥｒｒ２よりも大きいとき、基準区間の誤差波形の重みを小さくするとともに基準区間よりも後の区間の誤差波形の重みを大きくした補正用誤差Δθtransitを用いて誤差補正を行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、レゾルバを用いて回転体の回転角を検出するシステムに関する。

従来、レゾルバを用いて回転体の回転角を検出する技術が知られている。レゾルバから得られる検出値は、検出回路内の素子のバラツキおよびレゾルバのロータとステータ間の軸心のずれ等に起因する誤差を含んでおり、より高精度な回転角を得るためにレゾルバが検出した回転角を補正する手法が提案されている。

例えば、特開２０１１−２５２７８９号（以下、特許文献１という）には、レゾルバを用いて回転角を算出する装置の制御装置は、取得部３１、算出部３２、学習部３３、算出部３４を含み、取得部はレゾルバが実際に出力するレゾルバ信号θを取得し、算出部は理想角と実際のレゾルバ信号との差をレゾルバ誤差値として算出し、学習部は今回周期よりも１周期前からＮ（Ｎは２以上の整数）周期前までのＮ個のレゾルバ誤差値の波形に対してそれらの間の散らばりを平均化するための「なまし処理」を施してレゾルバ誤差学習値の波形を算出し、算出部は今回周期のレゾルバ信号と、レゾルバ誤差値と、学習部が学習したレゾルバ誤差学習値とに基づいて、補正後のレゾルバ信号を算出することが記載されている。

また、特開２０１１−１０７０２２号公報（以下、特許文献２という）には、レゾルバ装置において、一周期中の回転角データのうち少なくとも２つである特定角の各々について、現在より３回転前周期で特定角が得られてから前々回周期で特定角が得られるまでの所要時間Ｔ２に対する現在より２回前周期で特定角が得られてから前回周期で特定角が得られるまでの所要時間Ｔ１の時間変化率が判定閾値以下のときには、前回周期でレゾルバが略等速で回転していたと判定して前回周期で得られた回転角データと理想角データとの差分を用いて現在周期での回転角データを補正することが記載されている。

さらに、特開２０１０−９６７０８号公報（以下、特許文献３という）には、ステータと軸倍角ｎ（ｎは自然数）のロータとを有するレゾルバがモータの回転子の回転角を機械角のｎ倍の角度で検出する角度検出装置において、区間番号演算部は、検出角度が回転子の１回転期間を等間隔に分割したｎ個の区間のうち、いずれの区間に属するかを判定して、区間毎に検出角度を補正することが記載されている。

特開２０１１−２５２７８９号公報 特開２０１１−１０７０２２号公報 特開２０１０−９６７０８号公報

上記特許文献１ないし３に記載されるレゾルバを用いた回転角の検出では、レゾルバが比較的近くに配置されているモータからの漏洩磁束等の影響によってレゾルバ信号に含まれる誤差波形が過渡的に変化することがある。そうした過渡的な誤差波形の変化に応じてレゾルバ信号の誤差補正を適切に行わないと、回転角の検出精度が悪くなる可能性がある。

本発明の目的は、モータからの漏洩磁束などの変化による影響も考慮して補正用誤差を選択し、検出精度を向上させることである。

本発明に係る回転体の回転角検出システムは、レゾルバと、前記レゾルバから得られた回転角の波形の誤差補正を行う制御部とを備え、前記レゾルバは、軸倍角Ｎ（Ｎは自然数）のロータを有し、前記制御部は、前記ロータの各回転周期を分割したＮ個の区間のうち、補正対象とする区間より前の回転周期に属し、かつ前記補正対象とする区間と各回転周期における回転角度の範囲が同じである基準区間における誤差波形と、前記基準区間よりも後の区間における誤差波形とにそれぞれ所定の重みをつけて平均した波形を補正用誤差として用いて誤差補正を行う、回転体の回転角検出システムであって、前記制御部は、前記補正対象とする区間の直前区間における誤差波形と、前記直前区間より前の回転周期に属しかつ前記直前区間と各回転周期における回転角度の範囲が同じ区間である第１区間における誤差波形との第１偏差が、前記直前区間における誤差波形と、前記第１区間よりも後の区間でありかつ前記直前区間と各回転周期における回転角度の範囲が異なる区間における誤差波形との第２偏差よりも大きいとき、前記それぞれ所定の重みに比べて、前記基準区間における誤差波形につける重みを小さくするとともに、前記基準区間よりも後の区間における誤差波形につける重みを大きくした補正用誤差を用いて誤差補正を行うものである。

本発明に係る回転体の回転角検出システムにおいて、前記第１偏差および前記第２偏差は、前記誤差波形の絶対値の最大値の差、または、前記誤差波形の積分値の差であってもよい。

また、本発明に係る回転体の回転角検出システムにおいて、前記基準区間よりも後の区間は前記直前区間であり、前記第１区間よりも後の区間でありかつ前記直前区間と各回転周期における回転角度の範囲が異なる区間は、前記直前区間の直前の区間であってもよい。

さらに、本発明に係る回転体の回転角検出システムは、前記第１偏差が前記第２偏差よりも大きいことが所定回数続いたとき、前記それぞれの所定の重みに比べて、前記基準区間における誤差波形につける重みを小さくするとともに、前記基準区間よりも後の区間における誤差波形につける重みを大きくした補正用誤差を用いて誤差補正を行ってもよい。

本発明に係る回転体の回転角検出システムによれば、モータからの漏洩磁束などの変化による影響も考慮して補正用誤差を選択することにより回転角の検出精度を向上させることができる。

モータ駆動制御システムの全体構成図である。 （ａ）はレゾルバの構成を概略的に示す図であり、（ｂ）は上から順にモータシャフトの回転角、レゾルバの検出角、各区間の検出誤差を示すグラフである。 制御装置の機能ブロック図である。 前回周期と今回周期における各区間のレゾルバ信号とレゾルバ誤差値とを示す図である。 制御装置の誤差導出部において実行される処理手順を示すフローチャートである。

以下に、本発明に係る実施の形態（以下、実施形態という）について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

図１は、本発明の一実施形態である回転体の回転角検出システムが適用されるモータ駆動制御システム１００の全体構成図である。図１に示すように、モータ駆動制御システム１００は、直流電圧発生部１０と、平滑コンデンサＣ０と、インバータ１４と、モータ２０と、制御装置（制御部）３０とを備える。

モータ２０は、例えば、電動車両（ハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池車等の電気エネルギによって車両駆動力を発生する自動車をいうものとする）の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための走行用電動機である。あるいは、このモータ２０は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように構成されてもよく、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成されてもよい。さらに、モータ２０は、エンジンに対して電動機として動作し、例えば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。すなわち、本実施の形態において、モータ２０は、交流駆動の電動機、発電機、および電動発電機（モータジェネレータ）を含むものである。

直流電圧発生部１０は、直流電源Ｂと、平滑コンデンサＣ１と、コンバータ１２とを含む。直流電源Ｂは、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置により構成される。また、平滑コンデンサＣ１は、直流電源Ｂに出入りする直流電流を平滑化する機能を有する。

コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、正極線７および負極線５の間に直列に接続される。電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオン・オフは、制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ１およびＳ２によって制御される。

この実施形態において、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、ダイオードＤ１，Ｄ２が配置されている。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと直流電源Ｂの正極に接続された電力線６との間に接続される。また、平滑コンデンサＣ０は、正極線７および負極線５の間に接続され、コンバータ１２およびインバータ１４間で授受される直流電流を平滑化する機能を有する。

インバータ１４は、正極線７および負極線５の間に並列に設けられる三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の各相の上下アーム（スイッチング素子）から成る。各相の上下アームのオン／オフは、制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８によって制御される。

モータ２０は、代表的には、３相の永久磁石型同期電動機であり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点に共通接続されて構成される。さらに、各相コイルの他端は、インバータ１４の各相の上下アームの中間点と接続されている。

コンバータ１２は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオン／オフするように制御される。コンバータ１２は、昇圧動作時には、直流電源Ｂが出力する直流電圧Ｖｂを直流電圧ＶＨ（インバータ１４への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する）へ昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ１を介して、正極線７へ供給することにより行なわれる。

また、コンバータ１２は、降圧動作時には、直流電圧ＶＨを直流電圧Ｖｂに降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２およびダイオードＤ２を介して、電力線６へ供給することにより行なわれる。これらの昇圧動作または降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよびＶｂの比）は、上記スイッチング周期に対するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。

制御装置３０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、モータ駆動制御システム１００の動作を制御する。なお、制御装置３０は、本実施形態におけるモータ２０のロータ（回転体に相当する、図示せず）の回転角を検出する装置の一部を構成している。

モータ２０には、レゾルバ４０が設けられている。レゾルバ４０もまた回転角を検出する装置の一部を構成する。レゾルバ４０は、後述するレゾルバロータの回転角、すなわちモータ２０の回転角を示すレゾルバ信号θを制御装置３０へ出力する。

次に、図２を参照してレゾルバ４０について説明する。図２（ａ）はレゾルバの構成を概略的に示す図であり、図２（ｂ）は上から順にモータシャフトの回転角、レゾルバの検出角、各区間の検出誤差を示すグラフである。

レゾルバ４０は、図２（ａ）に示すように、モータ２０の回転軸２２に固定されるロータ４２と、ロータ４２に対向配置されるステータ４４とを備える。本実施形態におけるレゾルバ４０のロータ４２は、周方向に等間隔で形成された３つの突極部４３ａ，４３ｂ，４３ｃを外周部に備え、各突極部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ間をつなぐ周方向部分１〜３（図中では○で囲んだ番号として表示）がそれぞれ略円弧状の曲面を成している。したがって、本実施形態では、レゾルバ４０の軸倍角Ｎ（Ｎは自然数）が３である場合を例示する。

一方、本実施形態のレゾルバ４０のステータ４４は、ロータ４２に対向する内周部にＭ個の検出コイル４６を周方向に等間隔で備える。各検出コイル４６は、渡り導線４８を介してそれぞれ直列接続されており、２つの出力端子４９ａ，４９ｂから出力信号を取り出せる周知の構成を有する。ここで、本実施形態では、検出コイル４６の個数Ｍが、上記ロータ４２の極数Ｎに対して非整数倍に設定されている。本実施形態では、ステータ４４に８つの検出コイル４６が設けられた例が示されている。

なお、本実施形態ではロータ極数Ｎと検出コイルの数Ｍとが非整数倍の関係にあるレゾルバを例示するが、これらの数Ｎ，Ｍは整数倍となるよう構成されてもよい。また、上記では１相出力タイプのレゾルバを例示するが、互いに位相が９０度ずれた２つの検出信号が出力される２相出力タイプのレゾルバが用いられてもよい。

レゾルバ４０がＮ倍角の場合、レゾルバ４０は、モータ２０が１回転する間（すなわちレゾルバ４０のロータが１回転する間）に、位相が３６０度変化するレゾルバ信号θをＮ回繰り返し出力する。言い換えれば、モータ２０が１／Ｎ回転する間にレゾルバ信号θの位相は３６０度変化する。図２（ｂ）の上段と中段にその様子が示されている。以下の説明で用いる「レゾルバ周期」又は「区間」とは、レゾルバ信号θの電気位相が３６０度変化する周期を意味するものとする。

図２（ｂ）の下段には、レゾルバ信号θに含まれる検出誤差Δθを示している。検出誤差Δθは、図示されるように、ロータ４２の機械１周期をＮ分割した区間１〜Ｎにおいてそれぞれ一致しない場合がある。これは、ロータ４２の寸法公差、レゾルバ４０のステータ４４がロータ４２と同心状に組み付けられていないこと、ロータ４２の極数Ｎと検出コイル４６の数Ｍとが非整数倍の関係にあること等に起因して生じるものである。

また、レゾルバ４０から出力される信号には、上記レゾルバ信号θの他に、１回転信号が含まれる。この１回転信号とは、ロータ４２が機械１回転周期ごとに生成されるパルス信号であり、ロータ４２に付されているノースマークを検出したタイミングで出力される。以下、この１回転周期信号を基準周期信号という。この基準周期信号は、後述するレゾルバ誤差の影響を受けることがない。

さらに、レゾルバ４０から出力されるレゾルバ信号θに基づき算出される検出角が、３倍角の場合には３６０度、７２０度、１０８０度に到達するごとに区間信号が生成される。この区間信号は、レゾルバ周期信号に相当するものであり、本実施形態の３倍角のレゾルバ４０では３回に１回の区間信号が上記基準周期信号に一致する。

具体的には、図２（ａ）を参照すると、ステータ４４の内周において原点位置Ｘが予め規定されており、この原点位置Ｘを各突極部４３ａ，４３ｂ，４３ｃが通過するごとに区間信号が生成されることになり、以下においては突極部４３ａ，４３ｂ間の円弧状部分が原点位置Ｘを通過しているときを区間１、突極部４３ｂ，４３ｃ間の円弧状部分が原点位置Ｘを通過しているときを区間２、突極部４３ｃ，４３ａ間の円弧状部分が原点位置Ｘを通過しているときを区間３という。

一般に、レゾルバ４０が出力するレゾルバ信号θには、ロータ４２の実回転角に対して、ロータ４２の回転に同期した誤差成分（以下、「レゾルバ誤差」という）が含まれることが知られている。このレゾルバ誤差の影響を排除するためには、レゾルバ誤差を検出し、レゾルバ誤差をレゾルバ信号θから除く補正（以下、「キャンセル補正」ともいう）を行なうことが望ましい。

上記のような誤差補正は、レゾルバ信号θから算出される検出角から、一定の回転速度（角速度）でロータ４２が機械１周期だけ回転するとした場合における理想角を減じて算出することができる。そして、このような誤差補正は、図２（ｂ）を参照して上述したように、区間１〜Ｎごとに異なることがあるので、各区間ごとに検出角から各区間の理想角を減じて誤差補正を行うことが検出精度をより高めるうえで好ましい。

しかし、レゾルバ４０が比較的近くに配置されているモータ２０からの漏洩磁束等の影響を受けることによってレゾルバ信号θに含まれる誤差波形が過渡的に変化することがある。例えば、モータ２０の回転速度またはトルクが急増したときにモータ２０からの漏洩磁束が一時的に大きくなり、その影響によってレゾルバ信号θに含まれる誤差が過渡的に大きく変化した場合や、レゾルバ４０の温度変化による影響によってレゾルバ信号θに含まれる誤差が過渡的に変化した場合等が想定される。そうした過渡時には１周期前の対応する区間（すなわち区間番号が同じ区間）で学習した誤差波形を用いて今回補正対象となる区間について補正を行うと、レゾルバ４０を用いた回転角の検出精度が悪くなる可能性がある。そこで、このような過渡時における誤差補正の精度を向上させるための本実施形態の回転角を検出する装置では、下記に述べるような構成を採用している。

図３は制御装置３０の機能ブロック図である。図４は、前回周期と今回周期における各区間のレゾルバ信号とレゾルバ誤差値とを示す図である。図５は、制御装置３０の誤差導出部において実行される処理手順を示すフローチャートである。

図３に示すように、制御装置３０は、角度検出部６０、理想角算出部６２、誤差導出部６４、および、補正部６６を含む。これらの各部は、好ましくはソフトウェア処理によって実現されるが、一部がハードウェア動作によって実現されてもよい。

角度検出部６０は、レゾルバ信号θからロータ４２の回転角を検出する機能を有する。ここで検出される回転角には、上述したような寸法公差による誤差、組付誤差、軸倍角Ｎの非整数倍の誤差等が含まれる。

理想角算出部６２は、各区間の理想角θｉを算出する機能を有する。具体的には、各区間の区切りを示す区間信号の立上がりエッジ間の時間、すなわち電気１周期の時間Ｔを計測し、この時間Ｔで電気角３６０度を一定勾配で割り当てて理想角θｉとする。このように算出される理想角θｉは、図４中に傾斜した破線で示すように、各区間１〜３においてそれぞれ一定勾配を有する直線状に描くことができる。

誤差導出部６４は、検出角θから上記理想角θｉを減算して、各区間１〜３ごとに対応するレゾルバ誤差Δθを算出する機能を有する。ここで算出されたレゾルバ誤差Δθは、制御装置３０に設けられるＲＡＭ等の記憶部に記憶されて随時に更新されるが、少なくとも２回転周期分の各区間１〜３のレゾルバ誤差Δθ１〜Δθ３が保持されるように構成される。

補正部６６は、検出角θに対して上記レゾルバ誤差Δθ１〜Δθ３を用いて各区間１〜３ごとにキャンセルする補正を行って補正後検出角φを出力する機能を有する。ここで出力される補正後検出角φが上述したようにモータ２０の駆動制御に用いられる。ただし、後述するように、通常時と判定される場合には誤差導出部６４から出力される通常時誤差を補正用誤差として用いて検出角θを補正し、他方、過渡時と判定される場合には誤差導出部６４から出力される過渡時誤差を補正用誤差として用いて検出角θを補正する。

続いて、誤差導出部６４における処理について、図４，５を参照して詳細に説明する。ここでは、図４に示すように、レゾルバ２０のロータ４２の現在の回転位置が今回周期における区間２にあって、この区間２が今回の補正対象となる区間（以下、「今回区間」という）である場合を例として以下で説明する。また、図５に示される処理は、誤差導出部６４において所定時間ごとに繰り返し実行される。

まず、誤差導出部６４は、ステップＳ１０において、１周期前区間間誤差である第１偏差ΔＥｒｒ１を算出する。この第１偏差ΔＥｒｒ１は、今回区間２と同じ今回周期の直前の区間１で学習した誤差波形Ｅｒｒ＿１ｐの絶対値の最大値と、当該区間１の直前の区間３よりさらに前の区間であって前回周期の対応する区間１で学習した誤差波形Ｅｒｒ＿１ｐ＿oldの絶対値の最大値との差分または偏差として求められる。

次に、誤差導出部６４は、ステップＳ１２において、直前区間間誤差である第２偏差ΔＥｒｒ２を算出する。この第２偏差Ｅｒｒ２は、今回区間２と同じ今回周期の直前の区間１で学習した誤差波形Ｅｒｒ＿１ｐの絶対値の最大値と、当該区間１の直前の区間３、すなわち前回周期の最後の区間３で学習した誤差波形Ｅｒｒ＿３ｐの絶対値の最大値との差分または偏差として求められる。

なお、上記においては第１偏差および第２偏差は、各区間の誤差波形の絶対値の最大値の差分として求められると説明したが、これに限定されるものではなく、各区間における誤差積分値の差分として求められてもよい。

次に、誤差導出部６４は、ステップＳ１４において、第１偏差ΔＥｒｒ１と第２偏差ΔＥｒｒ２とを比較する。そして、第１偏差ΔＥｒｒ１が第２偏差ΔＥｒｒ２よりも大きいとき（ステップＳ１４でＹＥＳ）、過渡時であると判定して、後述するステップＳ１６に進む。他方、第１偏差ΔＥｒｒ１が第２偏差ΔＥｒｒ２以下であるとき（ステップＳ１４でＮＯ）、通常時であると判定して、後述するステップ１８進む。

ここで、第１偏差ΔＥｒｒ１が第２偏差ΔＥｒｒ２以下であるとき、言い換えれば、第２偏差ΔＥｒｒ２が第１偏差ΔＥｒｒ１よりも大きいときに通常時と判定するのは、ロータ４２が略等速で回転するレゾルバ４０から出力されるレゾルバ信号θにおいて前回周期および今回周期の対応する区間１同士の誤差波形は略同様であることが常態であると想定されるためである。これを逆にいうと、第１偏差ΔＥｒｒ１が第２偏差ΔＥｒｒ２より大きいときには、モータ２０からの漏洩磁束等の影響によってレゾルバ信号θに含まれる誤差が変化している過渡時であると判定することができる。

ステップＳ１４において通常時であると判定されたとき、誤差導出部６４は、続くステップＳ１８で、今回区間より前の回転周期に属し、かつ今回区間と回転角度の範囲が同じである基準区間における誤差波形と、基準区間よりも後の区間における誤差波形とにそれぞれ所定の重みをつけて平均した波形を通常誤差Δθnormalとして出力する。より詳しくは、機械１周期前である前回周期において今回区間２と対応する区間２（基準区間に相当）で学習した誤差波形Ｅｒｒ＿２ｐと、該区間２よりも後に区間である、今回区間の直前の区間１の誤差波形Ｅｒｒ＿１ｐとに、例えばそれぞれ９０％および１０％という重みをつけて加重平均した波形を通常誤差Δθnormalを出力する。これにより、制御装置３０の補正部６６は、前回周期の対応区間の誤差波形ΔＥｒｒ＿２ｐが主として反映された通常誤差Δθnormalを用いて今回区間２のレゾルバ信号θを補正する。

これに対し、ステップＳ１４で過渡時であると判定されたとき、誤差導出部６４は、続くステップＳ１６で、上記それぞれ所定の重みに比べて、前回周期の対応する区間２における誤差波形につける重みを小さくするとともに、該区間２よりも後の区間における誤差波形につける重みを大きくした補正用誤差を過渡時誤差Δθtransitとして出力する。より詳しくは、前回周期の対応する区間２の誤差波形Ｅｒｒ＿２ｐにつける重みを例えば１０％と小さくするとともに、今回区間２により近い区間である例えば直前の区間１で学習した誤差波形ΔＥｒｒ＿１ｐにつける重みを例えば９０％と大きくして、それらを加重平均して算出される過渡時誤差Δθtransitを出力する。これにより、制御装置３０の補正部６６は、直前区間１の誤差波形ΔＥｒｒ＿１ｐが主として反映された過渡時誤差Δθtransitを用いて今回区間２のレゾルバ信号θを補正する。

上述したように、本実施形態の回転角を検出する装置によれば、レゾルバ信号θに過渡時の乱れがあって誤差波形が変化していると判定されるとき、今回補正区間に時間的に近い区間で学習した誤差波形を主として用いて今回区間の補正を行うことで、過渡時においても回転角の検出を精度良く行なうことができる。このように、モータ２０の漏洩磁束などの変化による影響も考慮して補正用誤差として過渡時誤差または通常誤差を選択することによりモータロータの回転角の検出精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、レゾルバ信号θだけに基づいて過渡時かどうかの判定を行うことから、モータの回転数やトルク指令や駆動電流等の他の情報を考慮して過渡時の判定を行う場合に比べて、処理負担を軽減できるともに処理時間も短縮できる。したがって、レゾルバ信号θの補正を適時に且つ迅速に行ううえで有利である。

また、本実施形態では過度時であるか否かの判定において補正対象となる今回区間の直前の区間の誤差波形を考慮することで、過渡時の判定を適時に精度よく行うことができる。

また、上記第２偏差ΔＥｒｒ２を今回補正区間の直前の区間の誤差波形とそれに隣接する更に直前の区間の誤差波形との偏差とすることで、過渡時の判断を適宜に精度よく行うことができる。

また、上記第１偏差ΔＥｒｒ１を今回補正区間の直前の区間の誤差波形とそれに対応する前回周期の対応区間の誤差波形との偏差とすることで、過渡時の判断を精度よく行うことができる。

さらに、過渡時誤差Δθtransitを今回補正区間の直前の区間の誤差波形の重みを大きくして導出することで、過渡時の誤差補正を精度よく行うことができる。加えて、通常誤差Δθnormalを今回補正区間に対応する前回周期の対応区間に学習した誤差波形の重みを大きくして導出することで、通常時の誤差補正も精度良く行うことができる。

なお、本発明に係る回転角を検出する装置は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の変更または改良が可能である。

上記においては、第２偏差ΔＥｒｒ２を今回補正区間の直前の区間の誤差波形と、この直前区間に隣接する更に直前の区間の誤差波形とに基づいて算出したが、これに限定されるものではなく、今回補正区間の直前の区間の誤差波形と、この直前区間より前であって２つ以上の過去区間の誤差波形とに基づいて第２偏差を算出してもよい。

また、上記においては、第１偏差ΔＥｒｒ１を今回区間の直前の区間の誤差波形と、この直前区間に対応する前回周期の対応区間の誤差波形とに基づいて算出したが、これに限定されるものではなく、例えば、今回区間の直前の区間の誤差波形と、この直前区間に対応する前回周期および前々回周期の２つの対応区間の誤差波形の平均値等とに基づいて第１偏差を算出してもよい。

さらに、上記においては、第１偏差が第２偏差よりも大きいときに過渡時であると判定したが、これに限定されるものではない。例えば、第１偏差が第２偏差よりも大きいことが所定回数続いたときに過渡時であると判定してもよい。ここで所定回数は、２回以上とすることができる。このようにすれば、突発的なノイズ等がレゾルバ信号に乗っても、それを過渡時と判定しないようにすることができ、過渡時の判定精度が向上する利点がある。

５ 負極線、６ 電力線、７ 正極線、１０ 直流電圧発生部、１２ コンバータ、１４ インバータ、２０ モータ、２２ 回転軸、３０ 制御装置、４０ レゾルバ、４２ ロータ、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 突極部、４４ ステータ、４６ 検出コイル、４８ 渡り導線、４９ａ，４９ｂ 出力端子、５１ 基準Ｚ信号、５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ Ｚ信号、６０ 角度検出部、６２ 理想角算出部、６４ 誤差導出部、６６ 補正部、１００ モータ駆動制御システム、Ｂ 直流電源、Ｃ０，Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２ ダイオード、Ｅｒｒ１ 第１偏差、Ｅｒｒ２ 第２偏差、Ｌ１ リアクトル、Ｎ ロータ極数、Ｍ 検出コイル数、Ｑ１，Ｑ２ 電力用半導体スイッチング素子、Ｓ１−Ｓ８ スイッチング制御信号、θ レゾルバ信号またはレゾルバ角度、θｉ 理想角、Δθnormal 通常誤差、Δθtransit 過渡時誤差。

Claims (4)

1. レゾルバと、前記レゾルバから得られた回転角の波形の誤差補正を行う制御部とを備え、
   前記レゾルバは、軸倍角Ｎ（Ｎは自然数）のロータを有し、
   前記制御部は、前記ロータの各回転周期を分割したＮ個の区間のうち、補正対象とする区間より前の回転周期に属し、かつ前記補正対象とする区間と各回転周期における回転角度の範囲が同じである基準区間における誤差波形と、前記基準区間よりも後の区間における誤差波形とにそれぞれ所定の重みをつけて平均した波形を補正用誤差として用いて誤差補正を行う、回転体の回転角検出システムであって、
   前記制御部は、
   前記補正対象とする区間の直前区間における誤差波形と、前記直前区間より前の回転周期に属しかつ前記直前区間と各回転周期における回転角度の範囲が同じ区間である第１区間における誤差波形との第１偏差が、
   前記直前区間における誤差波形と、前記第１区間よりも後の区間でありかつ前記直前区間と各回転周期における回転角度の範囲が異なる区間における誤差波形との第２偏差よりも大きいとき、
   前記それぞれ所定の重みに比べて、前記基準区間における誤差波形につける重みを小さくするとともに、前記基準区間よりも後の区間における誤差波形につける重みを大きくした補正用誤差を用いて誤差補正を行う、
   回転体の回転角検出システム。
2. 請求項１に記載の回転体の回転角検出システムにおいて、
   前記第１偏差および前記第２偏差は、前記誤差波形の絶対値の最大値の差、または、前記誤差波形の積分値の差である、回転体の回転角検出システム。
   
3. 請求項１に記載の回転体の回転角検出システムにおいて、
   前記基準区間よりも後の区間は前記直前区間であり、前記第１区間よりも後の区間でありかつ前記直前区間と各回転周期における回転角度の範囲が異なる区間は、前記直前区間の直前の区間である、回転体の回転角検出システム。
4. 請求項１に記載の回転体の回転角検出システムにおいて、
   前記第１偏差が前記第２偏差よりも大きいことが所定回数続いたとき、前記それぞれの所定の重みに比べて、前記基準区間における誤差波形につける重みを小さくするとともに、前記基準区間よりも後の区間における誤差波形につける重みを大きくした補正用誤差を用いて誤差補正を行う、回転体の回転角検出システム。

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