JP2014142322A - Rotation angle detection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、回転体の回転角を検出する回転角検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation angle detection device that detects a rotation angle of a rotating body.
回転体の回転角を検出する回転角検出装置として、ブラシレスモータのロータの回転角またはステアリングシャフトの回転角(操舵角)を検出する回転角検出装置が知られている。この種の回転角検出装置は、たとえば、回転体の回転に応じて回転する多極磁石と、多極磁石の磁束を検出する複数の磁気センサと、各磁気センサの出力信号に基づいて、回転体の回転角を演算する回転角演算部とを備えている。しかしながら、このような回転角検出装置では、各磁気センサの出力特性は一定ではなく、また周辺温度の影響を受けやすいことから、各磁気センサの出力信号に基づいて演算される回転角に誤差が発生してしまう。 As a rotation angle detection device that detects the rotation angle of a rotating body, a rotation angle detection device that detects the rotation angle of a brushless motor rotor or the rotation angle (steering angle) of a steering shaft is known. This type of rotation angle detection device, for example, rotates based on a multipolar magnet that rotates according to the rotation of a rotating body, a plurality of magnetic sensors that detect the magnetic flux of the multipolar magnet, and an output signal of each magnetic sensor. A rotation angle calculation unit for calculating the rotation angle of the body. However, in such a rotation angle detection device, the output characteristics of each magnetic sensor are not constant and are easily affected by the ambient temperature, so that there is an error in the rotation angle calculated based on the output signal of each magnetic sensor. Will occur.
そこで、本出願人は、各磁気センサの出力信号の磁極毎のピーク値を検出し、検出されたピーク検出値を振幅補正値として、その磁気センサの振幅を補正した後に、ロータの回転角を演算する回転角検出装置を既に開発している。本出願人が既に開発している前記回転角検出装置では、各磁気センサが検出している磁極の相対的な番号を特定する手段と、磁極の相対的な番号毎に各磁気センサの出力信号のピーク値を記憶手段に記憶する手段と、記憶手段に記憶されているピーク値に基づいて各磁気センサの出力信号の振幅を補正する手段と、補正後の各磁気センサの出力信号を用いて回転体の回転角を演算する手段とを備えている。 Therefore, the present applicant detects the peak value for each magnetic pole of the output signal of each magnetic sensor, uses the detected peak detection value as the amplitude correction value, corrects the amplitude of the magnetic sensor, and then sets the rotation angle of the rotor. We have already developed a rotation angle detector to calculate. In the rotation angle detecting device already developed by the present applicant, means for specifying the relative number of the magnetic pole detected by each magnetic sensor, and the output signal of each magnetic sensor for each relative number of the magnetic pole Using the storage means, the means for correcting the amplitude of the output signal of each magnetic sensor based on the peak value stored in the storage means, and the output signal of each magnetic sensor after correction Means for calculating the rotation angle of the rotating body.
このような回転角検出装置では、各磁気センサにおける全ての磁極に対するピーク値が記憶手段に記憶された状態で電源がオフされたとしても、電源がオフされている間にステアリングホイールが回転された場合には、各磁気センサと多極磁石との相対的な位置関係が変化してしまう。このため、記憶手段に記憶されているピーク値を次回の電源オン時に利用することができなくなる。したがって、その後に電源がオンされたときには、少なくとも各磁気センサが検出している磁極に対応するピーク値が検出されるまでは、各磁気センサの出力信号の振幅を補正することができない。つまり、電源がオンされた直後から高い精度で回転体の回転角を検出することができない。 In such a rotation angle detection device, even if the power is turned off while the peak values for all the magnetic poles in each magnetic sensor are stored in the storage means, the steering wheel is rotated while the power is turned off. In this case, the relative positional relationship between each magnetic sensor and the multipolar magnet changes. For this reason, the peak value stored in the storage means cannot be used at the next power-on. Therefore, when the power is turned on after that, the amplitude of the output signal of each magnetic sensor cannot be corrected until at least the peak value corresponding to the magnetic pole detected by each magnetic sensor is detected. That is, the rotation angle of the rotating body cannot be detected with high accuracy immediately after the power is turned on.
この発明の目的は、電源がオンされた直後から、高い精度で回転角を検出することができる回転角演算装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a rotation angle calculation device capable of detecting a rotation angle with high accuracy immediately after the power is turned on.
請求項1記載の発明は、回転体(8)の回転角を検出する回転角検出装置であって、前記回転体にクラッチ(110)を介して一体回転可能に連結され、複数の磁極(M1〜M10;M1〜M8)を有する多極磁石(61)と、電源がオンされた直後に、前記回転体と前記多極磁石とが結合するように前記クラッチを制御する第1制御手段(76A,S5;76A,S51)と、電源がオフされる直前に、前記回転体と前記多極磁石とが分離するように前記クラッチを制御する第2制御手段(76A,S25;76A,S57)と、前記多極磁石の回転に応じて、互いに位相差を有する正弦波信号を出力する複数の磁気センサ(71,72)と、前記各磁気センサの出力信号に基づいて、前記回転体の回転角を演算する回転角演算手段(76A,S10,S22;76A,S95,S99,S100)とを含む、回転角検出装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
The invention according to
この発明によれば、回転角検出装置の電源がオフされた後において、回転体が回転されたとしても、多極磁石は回転体に伴って回転しないので、各磁気センサと多極磁石との相対的な位置関係は変化しない。したがって、回転角演算手段がたとえば磁極毎の補正値を用いて各磁気センサの出力信号を補正した後に、回転体の回転角を演算するような場合において、磁極毎の補正値が保持されている状態で電源がオンされたときには、電源がオンされた直後から前記磁極毎の補正値を利用することができるようになる。これにより、電源がオンされた直後から、高い精度で回転角を検出することが可能となる。 According to this invention, even if the rotating body is rotated after the rotation angle detector is turned off, the multipolar magnet does not rotate with the rotating body. The relative positional relationship does not change. Therefore, when the rotation angle calculation means calculates the rotation angle of the rotating body after correcting the output signal of each magnetic sensor using the correction value for each magnetic pole, for example, the correction value for each magnetic pole is held. When the power is turned on in this state, the correction value for each magnetic pole can be used immediately after the power is turned on. As a result, the rotation angle can be detected with high accuracy immediately after the power is turned on.
請求項2記載の発明は、前記回転角演算手段は、前記各磁気センサが検出している磁極を特定する磁極特定手段(76A,S11,S16)と、前記各磁気センサの出力信号に基づいて、前記多極磁石の磁極別に各磁気センサの出力信号を補正するための補正値を検出して、不揮発性メモリ(79)に記憶する手段(76A,S14,S15)と、前記不揮発性メモリに記憶されている各磁気センサの補正値のうち、各磁気センサが検出している磁極に対応する補正値を用いて、各磁気センサの出力信号を補正する補正手段(76A,S21)と、前記補正手段による補正後の前記各磁気センサの出力信号に基づいて、前記回転体の回転角を演算する手段(76A,S22)と、電源がオフされる直前に、各磁気センサが検出している磁極を特定するための情報を前記不揮発性メモリに記憶する手段(76A,S24)を含む、請求項1に記載の回転角検出装置である。
According to a second aspect of the present invention, the rotation angle calculating means is based on magnetic pole specifying means (76A, S11, S16) for specifying the magnetic pole detected by the magnetic sensors, and output signals of the magnetic sensors. , Means (76A, S14, S15) for detecting a correction value for correcting the output signal of each magnetic sensor for each magnetic pole of the multipolar magnet and storing it in the nonvolatile memory (79); Of the stored correction values of each magnetic sensor, the correction means (76A, S21) for correcting the output signal of each magnetic sensor using the correction value corresponding to the magnetic pole detected by each magnetic sensor; Based on the output signal of each magnetic sensor corrected by the correcting means, the magnetic sensor detects the rotation angle of the rotating body (76A, S22) and immediately before the power is turned off. Magnetic pole Including means (76A, S24) for storing information for constant in the non-volatile memory, a rotation angle detecting apparatus according to
この構成では、各磁気センサにおける全ての磁極に対する補正値が不揮発性メモリに記憶されているとともに各磁気センサが検出している磁極を特定するための情報が不揮発性メモリに記憶されている場合には、回転角検出装置の電源がオンされた直後から、各磁気センサの出力信号を補正することができる。このため、回転角検出装置の電源がオンされた直後から、高い精度で回転角を演算できるようになる。 In this configuration, when correction values for all the magnetic poles in each magnetic sensor are stored in the nonvolatile memory and information for specifying the magnetic pole detected by each magnetic sensor is stored in the nonvolatile memory. Can correct the output signal of each magnetic sensor immediately after the rotation angle detector is powered on. For this reason, the rotation angle can be calculated with high accuracy immediately after the rotation angle detector is turned on.
請求項3記載の発明は、前記各磁気センサの出力信号を補正するための補正値が、前記各磁気センサの出力信号のピーク値であり、前記補正手段は、各磁気センサの出力信号の振幅を補正するように構成されている、請求項2に記載の回転角検出装置である。
請求項4記載の発明は、前記回転角演算手段は、前記各磁気センサが検出している磁極を特定する磁極特定手段(76A,S92,S93)と、前記複数の磁気センサに含まれている所定の2つの磁気センサ(71,72)が共に同じ1つの磁極を所定複数サンプリング周期連続して検出しているという第1条件を満たしているときには、それらの2つの磁気センサの前記所定複数サンプリング分の出力信号に基づいて、前記回転体の回転角を演算する第1演算手段(76A,S95)と、前記第1条件を満たしているときに、常にまたは前記2つの磁気センサの前記所定複数サンプリング分の出力信号が一定の要件を満たしているときには、それらの2つの磁気センサが検出している磁極の磁極幅に関する情報および/またはそれらの2つの磁気センサの出力信号の振幅に関する情報を演算して当該磁極に関連付けて不揮発性メモリ(79)に記憶する情報記憶手段(76A,S97)と、前記第1条件を満たしていないときには、前記2つの磁気センサの1サンプリング分の出力信号と、前記不揮発性メモリに記憶されている前記情報とを用いて、前記回転体の回転角を演算する第2演算手段(76A,S99,S100)と、電源がオフされる直前に、各磁気センサが検出している磁極を前記不揮発性メモリに記憶する手段(76A,S56)を含む、請求項1に記載の回転角検出装置。
According to a third aspect of the present invention, the correction value for correcting the output signal of each magnetic sensor is a peak value of the output signal of each magnetic sensor, and the correction means determines the amplitude of the output signal of each magnetic sensor. The rotation angle detection device according to
According to a fourth aspect of the present invention, the rotation angle calculating means is included in the magnetic sensor specifying means (76A, S92, S93) for specifying the magnetic pole detected by the magnetic sensors and the plurality of magnetic sensors. When the predetermined two magnetic sensors (71, 72) satisfy the first condition that both of the same magnetic poles are continuously detected for a predetermined plural sampling periods, the predetermined plural samplings of the two magnetic sensors are satisfied. 1st computing means (76A, S95) for computing the rotation angle of the rotating body based on the output signal of the minute, and when the first condition is satisfied, always or when the predetermined number of the two magnetic sensors When the sampling output signal satisfies a certain requirement, information on the magnetic pole width of the magnetic pole detected by the two magnetic sensors and / or the two Information storage means (76A, S97) for calculating information relating to the amplitude of the output signal of the magnetic sensor and storing it in the nonvolatile memory (79) in association with the magnetic pole; and when the first condition is not satisfied, the two Second calculation means (76A, S99, S100) for calculating the rotation angle of the rotating body using the output signal for one sampling of the magnetic sensor and the information stored in the nonvolatile memory; The rotation angle detecting device according to
この構成では、各磁気センサが検出している磁極を特定するための情報が不揮発性メモリに記憶されている場合には、回転角検出装置の電源がオンされた直後から、高い精度で回転角を演算できるようになる。
請求項5記載の発明は、前記クラッチが電磁クラッチである請求項1〜4のいずれか一項に記載の回転角検出装置である。
In this configuration, when information for specifying the magnetic pole detected by each magnetic sensor is stored in the nonvolatile memory, the rotation angle is detected with high accuracy immediately after the rotation angle detection device is turned on. Can be calculated.
A fifth aspect of the present invention is the rotation angle detection device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the clutch is an electromagnetic clutch.
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る回転角検出装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置1は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール2と、このステアリングホイール2の回転に連動して転舵輪3を転舵する転舵機構4と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構5とを備えている。ステアリングホイール2と転舵機構4とは、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して機械的に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device to which a rotation angle detection device according to a first embodiment of the present invention is applied.
The electric
ステアリングシャフト6は、ステアリングホイール2に連結された入力軸8と、中間軸7に連結された出力軸9とを含む。入力軸8と出力軸9とは、トーションバー10を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、ステアリングホイール2が回転されると、入力軸8および出力軸9は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。
The steering shaft 6 includes an
ステアリングシャフト6の周囲には、本発明の第1実施形態に係る回転角検出装置が適用されたトルクセンサ(トルク検出装置)11が設けられている。トルクセンサ11は、入力軸8および出力軸9の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール2に与えられた操舵トルクを検出する。トルクセンサ11によって検出される操舵トルクは、モータ制御用ECU(電子制御ユニット:Electronic Control Unit)12に入力される。
A torque sensor (torque detection device) 11 to which the rotation angle detection device according to the first embodiment of the present invention is applied is provided around the steering shaft 6. The
転舵機構4は、ピニオン軸13と、転舵軸としてのラック軸14とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸14の各端部には、タイロッド15およびナックルアーム(図示略)を介して転舵輪3が連結されている。ピニオン軸13は、中間軸7に連結されている。ピニオン軸13は、ステアリングホイール2の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸13の先端には、ピニオン16が連結されている。
The steered
ラック軸14は、自動車の左右方向(直進方向に直交する方向)に沿って直線状に延びている。ラック軸14の軸方向の中間部には、ピニオン16に噛み合うラック17が形成されている。このピニオン16およびラック17によって、ピニオン軸13の回転がラック軸14の軸方向移動に変換される。ラック軸14を軸方向に移動させることによって、転舵輪3を転舵することができる。
The
ステアリングホイール2が操舵(回転)されると、この回転が、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して、ピニオン軸13に伝達される。そして、ピニオン軸13の回転は、ピニオン16およびラック17によって、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。
操舵補助機構5は、操舵補助力を発生するための電動モータ18と、電動モータ18の出力トルクを転舵機構4に伝達するための減速機構19とを含む。電動モータ18は、この実施形態では、三相ブラシレスモータからなる。減速機構19は、ウォーム軸20と、このウォーム軸20と噛み合うウォームホイール21とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構19は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング22内に収容されている。
When the
The steering assist mechanism 5 includes an
ウォーム軸20は、電動モータ18によって回転駆動される。また、ウォームホイール21は、ステアリングシャフト6とは同方向に回転可能に連結されている。ウォームホイール21は、ウォーム軸20によって回転駆動される。
電動モータ18によってウォーム軸20が回転駆動されると、ウォームホイール21が回転駆動され、ステアリングシャフト6が回転する。そして、ステアリングシャフト6の回転は、中間軸7を介してピニオン軸13に伝達される。ピニオン軸13の回転は、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。すなわち、電動モータ18によってウォーム軸20を回転駆動することによって、転舵輪3が転舵されるようになっている。
The
When the
電動モータ18のロータの回転角(ロータ回転角)は、レゾルバ等の回転角センサ25によって検出される。回転角センサ25の出力信号は、モータ制御用ECU12に入力される。電動モータ18は、モータ制御装置としてのモータ制御用ECU12によって制御される。
図2は、モータ制御用ECU12の電気的構成を示す概略図である。
The rotation angle of the rotor of the electric motor 18 (rotor rotation angle) is detected by a
FIG. 2 is a schematic diagram showing an electrical configuration of the
モータ制御用ECU12は、トルクセンサ11によって検出される操舵トルクThに応じて電動モータ18を駆動することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。モータ制御用ECU12は、マイクロコンピュータ40と、マイクロコンピュータ40によって制御され、電動モータ18に電力を供給する駆動回路(インバータ回路)31と、電動モータ18に流れるモータ電流を検出する電流検出部32とを備えている。
The
電動モータ18は、例えば三相ブラシレスモータであり、図3に図解的に示すように、界磁としてのロータ100と、U相、V相およびW相のステータ巻線101,102,103を含むステータ105とを備えている。電動モータ18は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。
The
各相のステータ巻線101,102,103の方向にU軸、V軸およびW軸をとった三相固定座標(UVW座標系)が定義される。また、ロータ100の磁極方向にd軸(磁極軸)をとり、ロータ100の回転平面内においてd軸と直角な方向にq軸(トルク軸)をとった二相回転座標系(dq座標系。実回転座標系)が定義される。dq座標系は、ロータ100とともに回転する回転座標系である。dq座標系では、q軸電流のみがロータ100のトルク発生に寄与するので、d軸電流を零とし、q軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ100の回転角(電気角)θ-Sは、U軸に対するd軸の回転角である。dq座標系は、ロータ角θ-Sに従う実回転座標系である。このロータ角θ-Sを用いることによって、UVW座標系とdq座標系との間での座標変換を行うことができる。
Three-phase fixed coordinates (UVW coordinate system) are defined in which the U, V, and W axes are taken in the direction of the
マイクロコンピュータ40は、CPUおよびメモリ(ROM、RAM、不揮発性メモリなど)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、電流指令値設定部41と、電流偏差演算部42と、PI(比例積分)制御部43と、dq/UVW変換部44と、PWM(Pulse Width Modulation)制御部45と、UVW/dq変換部46と、回転角演算部47とを含む。
The
回転角演算部47は、回転角センサ25の出力信号に基づいて、電動モータ18のロータの回転角(電気角。以下、「ロータ角θS」という。)を演算する。
電流指令値設定部41は、dq座標系の座標軸に流すべき電流値を電流指令値として設定する。具体的には、電流指令値設定部41は、d軸電流指令値Id *およびq軸電流指令値Iq *(以下、これらを総称するときには「二相電流指令値Idq *」という。)を設定する。さらに具体的には、電流指令値設定部41は、q軸電流指令値Iq *を有意値とする一方で、d軸電流指令値Id *を零とする。より具体的には、電流指令値設定部41は、トルクセンサ11によって検出される操舵トルク(検出操舵トルク)Thに基づいて、q軸電流指令値Iq *を設定する。
The rotation
The current command
検出操舵トルクThに対するq軸電流指令値Iq *の設定例は、図4に示されている。検出操舵トルクThは、たとえば、右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、q軸電流指令値Iq *は、電動モータ18から右方向操舵のための操作補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ18から左方向操舵のための操作補助力を発生させるべきときには負の値とされる。q軸電流指令値Iq *は、検出操舵トルクThの正の値に対しては正をとり、検出操舵トルクThの負の値に対しては負をとる。検出操舵トルクThが零のときには、q軸電流指令値Iq *は零とされる。そして、検出操舵トルクThの絶対値が大きくなるほど、q軸電流指令値Iq *の絶対値が大きくなるように、q軸電流指令値Iq *が設定されている。
A setting example of the q-axis current command value I q * for the detected steering torque Th is shown in FIG. For the detected steering torque Th, for example, the torque for steering in the right direction is a positive value, and the torque for steering in the left direction is a negative value. The q-axis current command value I q * is a positive value when an operation assisting force for rightward steering is to be generated from the
電流指令値設定部41によって設定された二相電流指令値Idq *は、電流偏差演算部42に与えられる。
電流検出部32は、電動モータ18のU相電流IU、V相電流IVおよびW相電流IW(以下、これらを総称するときは、「三相検出電流IUVW」という。)を検出する。電流検出部32によって検出された三相検出電流IUVWは、UVW/dq変換部46に与えられる。
The two-phase current command value I dq * set by the current command
The
UVW/dq変換部46は、電流検出部32によって検出されるUVW座標系の三相検出電流IUVW(U相電流IU、V相電流IVおよびW相電流IW)を、dq座標系の二相検出電流IdおよびIq(以下総称するときには「二相検出電流Idq」という。)に座標変換する。この座標変換には、回転角演算部47によって演算されたロータ角θSが用いられる。
The UVW /
電流偏差演算部42は、電流指令値設定部41によって設定される二相電流指令値Idq *と、UVW/dq変換部46から与えられる二相検出電流Idqとの偏差を演算する。より具体的には、電流偏差演算部42は、d軸電流指令値Id *に対するd軸検出電流Idの偏差およびq軸電流指令値Iq *に対するq軸検出電流Iqの偏差を演算する。これらの偏差は、PI制御部43に与えられる。
The current
PI制御部43は、電流偏差演算部42によって演算された電流偏差に対するPI演算を行なうことにより、電動モータ18に印加すべき二相電圧指令値Vdq *(d軸電圧指令値Vd *およびq軸電圧指令値Vq *)を生成する。この二相電圧指令値Vdq *は、dq/UVW変換部44に与えられる。
dq/UVW変換部44は、二相電圧指令値Vdq *を三相電圧指令値VUVW *に座標変換する。この座標変換には、回転角演算部47によって演算されたロータ角θSが用いられる。三相電圧指令値VUVW *は、U相電圧指令値VU *、V相電圧指令値VV *およびW相電圧指令値VW *からなる。この三相電圧指令値VUVW *は、PWM制御部45に与えられる。
The
The dq /
PWM制御部45は、U相電圧指令値VU *、V相電圧指令値VV *およびW相電圧指令値VW *にそれぞれ対応するデューティのU相PWM制御信号、V相PWM制御信号およびW相PWM制御信号を生成し、駆動回路31に供給する。
駆動回路31は、U相、V相およびW相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がPWM制御部45から与えられるPWM制御信号によって制御されることにより、三相電圧指令値VUVW *に相当する電圧が電動モータ18の各相のステータ巻線101,102、103に印加されることになる。
The
The
電流偏差演算部42およびPI制御部43は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、電動モータ18に流れるモータ電流が、電流指令値設定部41によって設定された二相電流指令値Idq *に近づくように制御される。
図5は、トルクセンサ11の構成を図解的に示す模式図である。図6は、図5の一部拡大模式図である。以下の説明において、「上」とは図5の上側を、「下」とは図5の下側をそれぞれいうものとする。
The current
FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the
入力軸8には、第1の電磁クラッチ110を介して、環状の第1の磁石(多極磁石)61が一体回転可能に連結されている。出力軸9には、第2の電磁クラッチ120を介して、環状の第2の磁石(多極磁石)62が一体回転可能に連結されている。入力軸8および出力軸9は、車体(図示略)に取り付けられたハウジング(図示略)に回転自在に支持されている。両磁石61,62の間には、トーションバー10を取り囲むように基板130が配置されている。基板130は、前記ハウジングに取り付けられている。
An annular first magnet (multipolar magnet) 61 is connected to the
基板130の一方の表面(以下、「第1面」という)は第1の磁石61に対向し、基板130の他方の表面(以下、「第2面」という)は第2の磁石62に対向している。基板130の第1面には、入力軸8の回転角を検出するための第1の磁気センサ71および第2の磁気センサ72が取り付けられている。基板130の第2面には、出力軸9の回転角を検出するための第3の磁気センサ73および第4の磁気センサ74が取り付けられている。平面視において、第1の磁気センサ71および第2の磁気センサ72と、第3の磁気センサ73および第4の磁気センサ74とは、トーションバー10を挟んで、ほぼ反対側の位置に配置されている。
One surface (hereinafter referred to as “first surface”) of the
基板130と、第2の磁石62との間には、第2の磁石62から第1の磁気センサ71および第2の磁気センサ72に向かう磁束を遮断するための第1の磁気遮断部材131が配置されている。基板130と、第1の磁石61との間には、第1の磁石61から第3の磁気センサ73および第4の磁気センサ74に向かう磁束を遮断するための第2の磁気遮断部材132が配置されている。これらの磁気遮断部材131,132は、基板130に取り付けられている。
Between the board |
第1の電磁クラッチ110は、入力軸8の外周面に嵌め合わされた状態で固定された上下一対の軸受111,112と、下側の軸受111を介して入力軸8に回転自在に取り付けられた環状のコイル保持体113と、コイル保持体113に内蔵された電磁コイル114と、上側の軸受111を介して入力軸8に回転自在に取り付けられた環状の第1結合用部材115と、第1結合用部材115に取り付けられた磁石フォルダ116とを含んでいる。磁石フォルダ116に、第1の磁石61が取り付けられている。
The first
第1結合用部材115の上面には、環状溝115a(図6参照)が形成されている。入力軸8の外周面には、上側の軸受112の上方位置に、環状の取付部117が形成されており、この取付部117に、環状の第2結合用部材118が取り付けられている。第2結合用部材118は、その外周縁部に下方突出部118a(図6参照)を有している。第2結合用部材118の下方突出部118aが第1結合用部材115の環状溝115a内に、第1結合用部材115に接触しない状態で配置されている。コイル保持体113内の電磁コイル114に電流が供給されていないとき(非通電状態であるとき)には、第1結合用部材115と第2結合用部材118とが磁気的に結合されない状態(第1の電磁クラッチ110がオフの状態)となる。第1の電磁クラッチ110がオフの状態では、入力軸8と第1の磁石61とは分離した状態となるので、入力軸8が回転しても第1の磁石61はそれにと伴って回転しない。
An
コイル保持体113内の電磁コイル114に電流が供給されると(通電状態にされると)、第1結合用部材115と第2結合用部材118とが磁気的に結合された状態(第1の電磁クラッチ110がオンの状態)となる。第1の電磁クラッチ110がオンの状態では、入力軸8と第1の磁石61とが結合された状態となるので、入力軸8が回転すると第1の磁石61はそれに伴って回転する。
When a current is supplied to the
第2の電磁クラッチ120の構造も、第1の電磁クラッチ110とほぼ同様である。第2の電磁クラッチ120は、出力軸9の外周面に嵌め合わされた状態で固定された上下一対の軸受121,122と、上側の軸受121を介して出力軸9に回転自在に取り付けられた環状のコイル保持体123と、コイル保持体123に内蔵された電磁コイル124と、下側の軸受122を介して出力軸9に回転自在に取り付けられた環状の第1結合用部材125と、第1結合用部材125に取り付けられた磁石フォルダ126とを含んでいる。磁石フォルダ126に、第2の磁石62が取り付けられている。
The structure of the second
第1結合用部材125の下面には、環状溝が形成されている。出力軸9の外周面には、下側の軸受122の下方位置に、環状の取付部127が形成されており、この取付部127に、環状の第2結合用部材128が取り付けられている。第2結合用部材128は、その外周縁部に上方突出部を有している。第2結合用部材128の上方突出部が第1結合用部材125の環状溝内に、第1結合用部材125に接触しない状態で配置されている。コイル保持体123内の電磁コイル124に電流が供給されていないとき(非通電状態であるとき)には、第1結合用部材125と第2結合用部材128とが磁気的に結合されない状態(第2の電磁クラッチ120がオフの状態)となる。第2の電磁クラッチ120がオフの状態では、出力軸9と第2の磁石62とは分離した状態となるので、出力軸9が回転しても第2の磁石62はそれに伴って回転しない。
An annular groove is formed on the lower surface of the first coupling member 125. On the outer peripheral surface of the
コイル保持体123内の電磁コイル124に電流が供給されると(通電状態にされると)、第1結合用部材125と第2結合用部材128とが磁気的に結合された状態(第2の電磁クラッチ120がオンの状態)となる。第2の電磁クラッチ120がオンの状態では、出力軸9と第2の磁石62とが結合された状態となるので、出力軸9が回転すると第2の磁石62はそれに伴って回転する。
When a current is supplied to the
各磁気センサ71,72,73,74の出力信号V1,V2,V3,V4は、入力軸8に加えられる操舵トルクを演算するためのトルク演算用ECU75に入力されている。トルク演算用ECU75の電源は、イグニッションキーがオン操作されることによってオンとなる。イグニッションキーがオフ操作されたときには、そのことを示すイグニッションオフ指令が、トルク演算用ECU75に入力される。なお、磁気センサとしては、たとえば、ホール素子、磁気抵抗素子(MR素子)等、磁界の作用により電気的特性が変化する特性を有する素子を備えたものを用いることができる。この実施形態では、磁気センサとしては、ホール素子が用いられている。
Output signals V1, V2, V3, V4 of the
前記磁石61,62、前記磁気センサ71,72,73,74およびトルク演算用ECU75によって、トルクセンサ11が構成されている。
トルク演算用ECU75は、マイクロコンピュータ76と、第1の電磁クラッチ110内の電磁コイル114の駆動回路77と、第2の電磁クラッチ120内の電磁コイル124の駆動回路78とを含んでいる。マイクロコンピュータ76は、CPUおよびメモリ(ROM,RAM,書換え可能な不揮発性メモリ79等)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能する。この複数の機能処理部には、第1の回転角演算部76Aと、第2の回転角演算部76Bと、トルク演算部76Cとを含んでいる。
The
The
第1の回転角演算部76Aは、2つの磁気センサ71,72の出力信号V1,V2に基づいて入力軸8の回転角(電気角θA)を演算する。第2の回転角演算部76Bは、2つの磁気センサ73,74の出力信号V3,V4に基づいて出力軸9の回転角(電気角θB)を演算する。
トルク演算部76Cは、第1の回転角演算部76Aによって検出された入力軸8の回転角θAと第2の回転角演算部76Bによって検出された出力軸9の回転角θBとに基づいて、入力軸8に加えられた操舵トルクThを演算する。具体的には、操舵トルクThは、トーションバー10のバネ定数をKとし、各磁石61,62に設けられた磁極対数をNとすると、次式(1)に基づいて演算される。
The first rotation
The
Th={(θA−θB)/N}×K …(1)
第1の電磁クラッチ110、第1の磁石61、磁気センサ71,72および第1の回転角演算部76Aによって、入力軸8の回転角θAを検出するための第1の回転角検出装置が構成されている。また、第2の電磁クラッチ120、第2の磁石62、磁気センサ73,74および第2の回転角演算部76Bによって、出力軸9の回転角θBを検出するための第2の回転角検出装置が構成されている。第1の回転角検出装置(第1の回転角演算部76A)の動作と第2の回転角検出装置(第2の回転角演算部76B)動作は同様であるので、以下、第1の回転角検出装置(第1の回転角演算部76A)の動作についてのみ説明する。
Th = {(θ A −θ B ) / N} × K (1)
A first rotation angle detection device for detecting the rotation angle θ A of the
図7は、第1の磁石の構成および2つの磁気センサの配置を示す模式図である。
第1の磁石61は、周方向に等角度間隔で配された5組の磁極対(M1,M2),(M3,M4),(M5,M6),(M7,M8),(M9,M10)を有している。つまり、第1の磁石61は、等角度間隔で配置された10個の磁極M1〜M10を有している。各磁極M1〜M10は、入力軸8の中心軸を中心として、36°(電気角では180°)の角度間隔で配置されている。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the first magnet and the arrangement of the two magnetic sensors.
The
2つの磁気センサ71,72は、第1の磁石61の下側の環状端面に対向して、配置されている。これらの磁気センサ71,72は、入力軸8の中心軸を中心として所定角度18°(電気角では90°)の角度間隔で配置されている。以下において、一方の磁気センサ71を第1磁気センサ71といい、他方の磁気センサ72を第2磁気センサ72という場合がある。
The two
図7に矢印で示す方向を入力軸8の正方向の回転方向とする。そして、入力軸8が正方向に回転されると入力軸8の回転角が大きくなり、入力軸8が逆方向に回転されると、入力軸2の回転角が小さくなるものとする。以下においては、説明の便宜上、入力軸8の回転角(電気角)をθAではなく、θで表すことにする。
図8は、第1の磁石61の磁極M10と磁極M1との境界が第1磁気センサ71に対向している場合の入力軸8の回転角を0°にとった場合の入力軸8の回転角度[deg](機械角)に対する、各磁気センサ71,72の出力信号V1,V2を示している。各磁気センサ71,72の出力信号V1,V2は、実際には、センサ素子の出力が増幅回路によって増幅された信号である。また、図8には、入力軸8の回転角度に対応して、第1磁気センサ71が検出している磁極M1〜M10が示されている。
A direction indicated by an arrow in FIG. 7 is a positive rotation direction of the
FIG. 8 shows the rotation of the
入力軸8の回転角度[deg](電気角)をθとすると、第1磁気センサ71からは、5つの磁極対に対応する区間毎に、V1=A1・sinθの出力信号が出力される。この場合、第2磁気センサ72からは、5つの磁極対に対応する区間毎に、V2=A2・sin(θ+90°)=A2・cosθの出力信号が出力される。A1,A2は、それぞれ振幅を表している。したがって、各磁気センサ71,72からは、互いに所定の位相差90°(電気角)を有する正弦波信号が出力される。以下において、第1磁気センサ71の出力信号V1を、第1出力信号V1または第1センサ値V1という場合がある。同様に、第2磁気センサ71の出力信号V2を、第2出力信号V2または第2センサ値V2という場合がある。
Assuming that the rotation angle [deg] (electrical angle) of the
なお、各出力信号V1,V2の振幅A1,A2は、次のような要因等によって変動する。
・各磁極M1〜M10の着磁のばらつきおよび温度特性
・各磁気センサ71,72の特性のばらつきおよび温度特性
・各磁気センサ71,72に対応する増幅回路の増幅率のばらつきおよび温度特性
・各磁気センサ71,72と第1の磁石61との間の軸方向間隔(ギャップ)
・入力軸8の中心軸線と各磁気センサ71,72との距離
第1の回転角演算部76Aは、各磁気センサ71,72の出力信号V1,V2のピーク値を検出する。また、第1の回転角演算部76Aは、検出された各出力信号V1,V2のピーク検出値を振幅補正値として、対応する出力信号の振幅を補正する。そして、第1の回転角演算部76Aは、振幅補正後の各出力信号V1’,V2’に基づいて、入力軸8の回転角θ(電気角θ)を演算する。
The amplitudes A1 and A2 of the output signals V1 and V2 vary depending on the following factors.
-Magnetization variation and temperature characteristics of magnetic poles M1 to M10-Characteristic variation and temperature characteristics of
The distance between the central axis of the
第1実施形態では、第1の回転角演算部76Aは、検出された各出力信号V1,V2のピーク検出値が振幅補正値として使用される前に、当該ピーク検出値が正常であるか否かを判定する機能を備えている。具体的には、同じ磁極に対する第1出力信号V1のピーク検出値と第2出力信号V2のピーク検出値の比をピーク値比とし、正常であるか否かを判定すべきピーク検出値を判定対象のピーク検出値とすると、第1の回転角演算部76Aは、入力軸8の直近の1周分における各磁極に対応するピーク値比に基づいて、判定対象のピーク検出値が正常であるか否かを判定する。そして、当該ピーク検出値が正常でないと判定された場合には、回転角演算処理を停止するとともに、モータ制御用ECU12による電動モータ18の駆動制御を停止させる。
In the first embodiment, the first rotation
図9Aおよび図9Bは、第1の回転角演算部76Aによる回転角演算処理の手順を示すフローチャートである。
不揮発性メモリ79の内容は、たとえば、電動パワーステアリング装置1の製造者等によって所定のタイミングで強制的に消去される。不揮発性メモリ79の内容が強制的に消去された後に、トルク演算用ECU75の電源が初めてオンされたときに、第1磁気センサ71が検出している磁極を基準磁極として、各磁極に相対的な番号を割り当てた場合の各磁極の番号を相対的極番号と定義する。第1磁気センサ71が検出している磁極の相対的極番号(以下、「第1相対的極番号」という)を変数r1で表し、第2磁気センサ72が検出している磁極の相対的極番号(以下、「第2相対的極番号」という)を変数r2で表すことにする。なお、各相対的極番号r1,r2は、1〜10の整数をとり、1より1少ない相対的極番号は10となり、10より1大きい相対的極番号は1となるものとする。
9A and 9B are flowcharts showing the procedure of the rotation angle calculation process by the first rotation
The contents of the
この実施形態では、不揮発性メモリ79の内容が強制的に消去された後に、トルク演算用ECU75の電源が初めてオンされたときに、第1磁気センサ71が検出している磁極(基準磁極)がN極の磁極である場合には、当該磁極に”1”の相対的極番号が割り当てられる。一方、第1磁気センサ71が検出している磁極(基準磁極)がS極の磁極である場合には、当該磁極に”2”の相対的極番号が割り当てられる。
In this embodiment, the magnetic pole (reference magnetic pole) detected by the first
トルク演算用ECU75内の不揮発性メモリ79には、図10に示すように、第1ピーク値記憶領域R1、第2ピーク値記憶領域R2、第1相対的極番号記憶領域R3、第2相対的極番号記憶領域R4等が設けられている。第1ピーク値記憶領域R1には、第1相対的極番号r1の1〜10毎に、その相対的極番号に対応する磁極に対して最新に検出された第1出力信号V1のピーク検出値a1〜a10が記憶される。第2ピーク値記憶領域R2には、各第2相対的極番号r2の1〜10毎に、その相対的極番号に対応する磁極に対して最新に検出された第2出力信号V2のピーク検出値b1〜b10が記憶される。
As shown in FIG. 10, the
第1相対的極番号記憶領域R3には、イグニッションオフ指令が入力されたときに、その時点における第1相対的極番号r1が記憶される。第2相対的極番号記憶領域R4には、イグニッションオフ指令が入力されたときに、その時点における第2相対的極番号r2が記憶される。これは、次回のトルク演算用ECU75の電源オンの直後に、各磁気センサ71,72が検出している磁極の相対的番号を認識できるようにするためである。
The first relative pole number storage area R3 stores the first relative pole number r1 at that time when the ignition-off command is input. When the ignition-off command is input, the second relative pole number storage area R4 stores the second relative pole number r2 at that time. This is to make it possible to recognize the relative numbers of the magnetic poles detected by the
後述するように、トルク演算用ECU75の電源がオンされたときには、第1の電磁クラッチ110がオンされる。そして、トルク演算用ECU75にイグニッションオフ指令が入力されたときには、第1の電磁クラッチ110がオフされる。第1の電磁クラッチ110がオフされると、たとえステアリングホイール2(入力軸8)が回転されたとしても、第1の磁石61はそれに伴って回転しないので、第1の磁石61と各磁気センサ71,72との相対的位置関係は変化しない。したがって、第1の電磁クラッチ110がオフされてから、第1の電磁クラッチ110が次にオンされるまでは、第1相対的極番号r1およびの第2相対的極番号r2は変化しない。そこで、イグニッションオフ指令が入力された時点の第1相対的極番号r1およびの第2相対的極番号r2を、電源オフ後も保持するようにしている。
As will be described later, when the
なお、トルク演算用ECU75内の作業用メモリ(たとえばRAM)には、複数回分の第1センサ値V1を記憶するための記憶領域、複数回分の第2センサ値V2を記憶するための記憶領域、現在の第1相対的極番号r1を記憶するための記憶領域、現在の第2相対的極番号r2を記憶するための記憶領域、後述する第1センサ値V1のピーク値候補を記憶するための記憶領域、後述する第2センサ値V1のピーク値候補を記憶するための記憶領域等が設けられる。
The working memory (for example, RAM) in the
図9Aに戻り、トルク演算用ECU75の電源がオンすると、第1の回転角演算部76Aは、不揮発性メモリ79に第1相対的極番号r1およびの第2相対的極番号r2が記憶されているか否かを判別する(ステップS1)。不揮発性メモリ79に両相対的極番号r1,r2が記憶されている場合には(ステップS1:YES)、第1の回転角演算部76Aは、両相対的極番号r1,r2を作業用メモリに読み込むとともに、第1フラグF1をセット(F1=1)する(ステップS2)。そして、ステップS3に移行する。第1フラグF1は、前回のイグニッションオフ指令入力時における相対的極番号r1,r2が不揮発性メモリ79に保持されていることを記憶するためのフラグであり、電源がオンされたときにはリセット状態(F1=0)にされる。
Returning to FIG. 9A, when the
前記ステップS1において、不揮発性メモリ79に両相対的極番号r1,r2が記憶されていないと判別された場合には(ステップS1:NO)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS2の処理を行うことなく、ステップS3に移行する。
ステップS3では、第1の回転角演算部76Aは、各出力信号V1,V2における全ての磁極に対するピーク値が不揮発性メモリ79に記憶されているか否かを判別する。各出力信号V1,V2における全ての磁極に対するピーク値が不揮発性メモリ79に記憶されている場合には(ステップS3:YES)、第1の回転角演算部76Aは、第2フラグF2をセット(F2=1)した後(ステップS4)、ステップS5に移行する。第2フラグF2は、各出力信号V1,V2における全ての磁極に対するピーク値が既に検出されていることを記憶するためのフラグであり、電源オンされたときにはリセット(F2=0)された状態にされる。
If it is determined in step S1 that the relative pole numbers r1 and r2 are not stored in the nonvolatile memory 79 (step S1: NO), the first rotation
In step S <b> 3, the first rotation
前記ステップS3において、各出力信号V1,V2における全ての磁極に対するピーク値が不揮発性メモリ79に記憶されていないと判別された場合には(ステップS3:NO)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS4の処理を行うことなく、ステップS5に移行する。
ステップS5では、第1の回転角演算部76Aは、第1の電磁クラッチ110をオンする。つまり、第1の電磁クラッチ110は、トルク演算用ECU75の電源がオンされた直後にオンされる。具体的には、第1の回転角演算部76Aは、駆動回路77を介して電磁コイル114に電流を供給することにより、電磁コイル114を通電状態にする。これにより、入力軸8と第1の磁石61とが磁気的に結合された状態となる。
When it is determined in step S3 that the peak values for all the magnetic poles in the output signals V1 and V2 are not stored in the nonvolatile memory 79 (step S3: NO), the first rotation
In step S5, the first rotation
次に、第1の回転角演算部76Aは、各磁気センサ71,72の出力信号(センサ値)V1,V2を読み込む(ステップS6)。なお、第1の回転角演算部76Aの作業用メモリ(たとえばRAM)には、出力信号V1,V2毎に、所定回数前に読み込まれたセンサ値から最新に読み込まれたセンサ値までの、複数回数分のセンサ値が記憶されるようになっている。
Next, the first rotation
また、第1実施形態では、第1センサ値V1のピーク値(極大値および極小値)を検出するために、読み込まれた第1センサ値V1のうち絶対値がより大きいセンサ値が、第1センサ値V1のピーク値候補として作業用メモリに保存される。同様に、第2センサ値V2のピーク値(極大値および極小値)を検出するために、読み込まれた第2センサ値V2のうち絶対値がより大きいセンサ値が、第2センサ値V2のピーク値候補として作業用メモリに保存される。ただし、これらのピーク値候補は、対応する出力信号のゼロクロスが検出されたときには、後述するような所定のタイミングで零にリセットされる。 In the first embodiment, in order to detect the peak value (maximum value and minimum value) of the first sensor value V1, a sensor value having a larger absolute value among the read first sensor values V1 is the first value. It is stored in the working memory as a peak value candidate of the sensor value V1. Similarly, in order to detect the peak value (maximum value and minimum value) of the second sensor value V2, a sensor value having a larger absolute value among the read second sensor values V2 is a peak of the second sensor value V2. It is stored in the working memory as a value candidate. However, these peak value candidates are reset to zero at a predetermined timing, which will be described later, when a zero cross of the corresponding output signal is detected.
たとえばある磁極に対する第1磁気センサ71のピーク値は、第1磁気センサ71がその磁極を相対的に通過するときに第1磁気センサ71から得られたセンサ値のうち絶対値が最も大きいセンサ値として検出される。したがって、第1磁気センサ71が磁極M1を検出している状態から磁極M2を検出した状態となり、その後に、磁極M3を検出する状態になったときには、磁極M3を検出する状態になったときの第1センサ値V1のピーク値候補が、磁極M2に対する第1磁気センサ71のピーク値となる。
For example, the peak value of the first
前記ステップS6で各センサ値V1,V2が読み込まれると、第1の回転角演算部76Aは、第1フラグF1または第3フラグF3の少なくとも一方がセットされているか否か判別する(ステップS7)。第3フラグF3は、後述するステップS8の相対的極番号の設定処理が実行されたときにセット(F3=1)されるフラグであり、電源オン時にはリセット状態にされる。
When the sensor values V1 and V2 are read in step S6, the first
第1フラグF1および第3フラグF3の両方がリセット(F1=F3=0)されている場合には(ステップS7:NO)、すなわち、前回のイグニッションオフ指令入力時における相対的極番号r1,r2が不揮発性メモリ79に保持されておらず、かつ後述するステップS8の相対的極番号の設定処理が実行されていないときには、第1の回転角演算部76Aは、相対的極番号の設定処理を行う(ステップS8)。
When both the first flag F1 and the third flag F3 are reset (F1 = F3 = 0) (step S7: NO), that is, relative pole numbers r1, r2 at the time of the previous ignition-off command input. Is not held in the
図11は、相対的極番号の設定処理の詳細な手順を示している。
第1の回転角演算部76Aは、まず、第1出力信号V1が0より大きいか否かを判別する(ステップS31)。第1出力信号V1が0より大きい場合には(ステップS31:YES)、第1の回転角演算部76Aは、第1磁気センサ71が検出している磁極(基準磁極)がN極の磁極であると判別し、第1相対的極番号r1を1に設定する(ステップS34)。つまり、作業用メモリに第1相対的極番号r1の値(この場合は“1”)を記憶する。そして、ステップS36に進む。
FIG. 11 shows the detailed procedure of the relative pole number setting process.
The first rotation
一方、第1出力信号V1が0以下である場合には(ステップS31:NO)、第1の回転角演算部76Aは、第1出力信号V1が0より小さいか否かを判別する(ステップS32)。第1出力信号V1が0より小さい場合には(ステップS32:YES)、第1磁気センサ71が検出している磁極(基準磁極)がS極の磁極であると判別し、第1相対的極番号r1を2に設定する(ステップS35)。つまり、作業用メモリに第1相対的極番号r1の値(この場合は“2”)を記憶する。そして、ステップS36に進む。
On the other hand, when the first output signal V1 is 0 or less (step S31: NO), the first
前記ステップS32において、第1出力信号V1が0以上であると判別された場合には(ステップS32:NO)、つまり、第1出力信号V1が0である場合には、第1の回転角演算部76Aは、入力軸8の回転角θ(電気角)が0°であるか180°であるかを判別するために、第2出力信号V2が0より大きいか否かを判別する(ステップS33)。第2出力信号V2が0より大きい場合には(ステップS33:YES)、第1の回転角演算部76Aは、入力軸8の回転角θが0°であると判別し、第1相対的極番号r1を1に設定する(ステップS34)。そして、ステップS36に進む。
If it is determined in step S32 that the first output signal V1 is equal to or greater than 0 (step S32: NO), that is, if the first output signal V1 is 0, the first rotation angle calculation is performed. The
一方、第2出力信号V2が0以下である場合には(ステップS33:NO)、第1の回転角演算部76Aは、入力軸8の回転角θが180°であると判別し、第1相対的極番号r1を2に設定する(ステップS35)。そして、ステップS36に進む。
ステップS36では、第1の回転角演算部76Aは、「V1>0かつV2≦0」または「V1<0かつV2≧0」の条件を満たしているか否かを判別する。この条件を満たしている場合には(ステップS36:YES)、第1の回転角演算部76Aは、第2磁気センサ72が検出している磁極の極番号は、第1磁気センサ71が検出している磁極の極番号より1だけ大きい番号であると判別し、第2相対的極番号r2に、第1相対的極番号r1より1だけ大きい番号(r2=r1+1)を設定する(ステップS37)。つまり、作業用メモリに第1相対的極番号r2の値を記憶する。そして、図9AのステップS9に移行する。
On the other hand, when the second output signal V2 is 0 or less (step S33: NO), the first
In step S36, the first rotation
一方、前記ステップS36の条件を満たしていない場合には(ステップS36:NO)、第1の回転角演算部76Aは、第2磁気センサ72が検出している磁極の極番号は、第1磁気センサ71が検出している磁極の極番号と同じであると判別し、第2相対的極番号r2に第1相対的極番号r1と同じ番号(r2=r1)を設定する(ステップ38)。つまり、作業用メモリに第1相対的極番号r2の値を記憶する。そして、図9AのステップS9に移行する。
On the other hand, when the condition of step S36 is not satisfied (step S36: NO), the first
前記ステップS36の条件に基づいて、第2相対的極番号r2を決定している理由について説明する。たとえば、第1の磁石61における磁極M1と磁極M2とからなる磁極対が第1の磁気センサ71を通過する際の、第1および第2出力信号V1,V2の信号波形を模式的に表すと、図12の(a)(b)に示すようになる。
図12において、S1とS3で示す領域においては、第2磁気センサ72が検出している磁極の極番号は、第1の磁気センサ71が検出している磁極の極番号と同じである。一方、領域S2およびS4で示す領域においては、第2磁気センサ72が検出している磁極の極番号は、第1磁気センサ71が検出している磁極の極番号より1だけ大きい。
The reason why the second relative pole number r2 is determined based on the condition of step S36 will be described. For example, the signal waveforms of the first and second output signals V1 and V2 when the magnetic pole pair including the magnetic pole M1 and the magnetic pole M2 in the
In the region indicated by S1 and S3 in FIG. 12, the pole number of the magnetic pole detected by the second
領域S1においては、両センサ値V1,V2は、V1≧0かつV2>0の第1条件を満たす。領域S2においては、両センサ値V1,V2は、V1>0かつV2≦0の第2条件を満たす。領域S3においては、両センサ値V1,V2は、V1≦0かつV2<0の第3条件を満たす。領域S4においては、両センサ値V1,V2は、V1<0かつV2≧0の第4条件を満たす。そこで、第1の回転角演算部76Aは、前記第2条件または前記第4条件を満たしている場合には、第2磁気センサ72が検出している磁極の極番号は、第1磁気センサ71が検出している磁極の極番号より1だけ大きいと判別している。一方、前記第2条件または前記第4条件のいずれの条件をも満たしていない場合には、第2磁気センサ72が検出している磁極の極番号は、第1磁気センサ71が検出している磁極の極番号と同じであると判別している。
In the region S1, the sensor values V1 and V2 satisfy the first condition of V1 ≧ 0 and V2> 0. In the region S2, both sensor values V1 and V2 satisfy the second condition of V1> 0 and V2 ≦ 0. In the region S3, the sensor values V1 and V2 satisfy the third condition of V1 ≦ 0 and V2 <0. In the region S4, both sensor values V1 and V2 satisfy the fourth condition of V1 <0 and V2 ≧ 0. Therefore, when the first rotation
図9Aに戻り、ステップS9では、第1の回転角演算部76Aは、第3フラグF3をセット(F3=1)する。そして、第1の回転角演算部76Aは、図9BのステップS10に移行する。ステップS10では、第1の回転角演算部76Aは、ステップS6で読み込まれた第1および第2センサ値V1,V2を補正することなく、これらのセンサ値V1,V2に基づいて、入力軸8の回転角θを演算する。ステップS10の処理の詳細については、後述する。
Returning to FIG. 9A, in step S9, the first rotation
前記ステップS7において、第1フラグF1および第3フラグF3の少なくとも一方がセットされていると判別された場合には(ステップS7:YES)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS11に移行する。
ステップS11では、第1の回転角演算部76Aは、作業用メモリに記憶されているセンサ値V1,V2に基づいて、センサ値V1,V2毎に、センサ値の符号が反転するゼロクロスを検出したか否かを判別する。ある磁気センサの出力信号のゼロクロスは、第1の磁石61における任意の隣接する2つの磁極の境界が、当該磁気センサが配置されている位置を通過したときに検出される。
If it is determined in step S7 that at least one of the first flag F1 and the third flag F3 is set (step S7: YES), the first
In step S11, the first rotation
前記ステップS11において、いずれかのセンサ値V1,V2に対してゼロクロスが検出された場合には(ステップS11:YES)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS13に移行する。ステップS13では、第1の回転角演算部76Aは、ゼロクロスが検出された出力信号のピーク値(極大値または極小値)を検出するためのピーク値検出処理を行なう。
If a zero cross is detected for one of the sensor values V1, V2 in step S11 (step S11: YES), the first
ピーク値検出処理について具体的に説明する。前記ステップS11でゼロクロスが検出された出力信号に対応する磁気センサをピーク値検出対象の磁気センサということにする。第1の回転角演算部76Aは、まず、ピーク値検出対象の磁気センサの出力信号に関し、今回検出されたゼロクロスに対応する磁極境界位置と前回検出されたゼロクロスに対応する磁極境界位置とが同じであるか異なっているかを判別する。入力軸8の回転方向が逆転した場合には、前記両磁極境界位置が同じになる可能性がある。
The peak value detection process will be specifically described. The magnetic sensor corresponding to the output signal in which the zero cross is detected in step S11 is referred to as a peak value detection target magnetic sensor. First, regarding the output signal of the magnetic sensor that is the peak value detection target, the first rotation
この判定は、たとえば、ピーク値検出対象の磁気センサの出力信号のゼロクロスが前回検出されたときの入力軸8(磁石61)の回転方向と、当該出力信号のゼロクロスが今回検出されたときの入力軸8の回転方向が同じ方向であるか否かに基づいて行うことができる。すなわち、第1の回転角演算部76Aは、両時点での入力軸8の回転方向が同じ方向であれば、前記両磁極境界位置が異なっていると判定する。一方、両時点での入力軸8の回転方向が異なっていれば、第1の回転角演算部76Aは、前記両磁極境界位置が同じであると判定する。
This determination is made, for example, by the rotation direction of the input shaft 8 (magnet 61) when the zero cross of the output signal of the magnetic sensor targeted for peak value detection was previously detected and the input when the zero cross of the output signal was detected this time. This can be done based on whether the rotation direction of the
前記両磁極境界位置が異なっていると判定された場合には、第1の回転角演算部76Aは、ピーク値を検出したと判別するとともに、当該磁気センサに対応するピーク値候補をピーク検出値として特定する。一方、前記両磁極境界位置が同じであると判定された場合には、第1の回転角演算部76Aは、ピーク値を検出しなかったと判定する。
なお、ゼロクロスが検出されたときの入力軸8の回転方向は、ゼロクロスが検出された出力信号の前回値および今回値と、他の1つの出力信号の今回値とに基づいて判定することができる。具体的には、ゼロクロスが検出された出力信号が第1出力信号V1である場合には、「第1出力信号V1の前回値が0より大きくかつその今回値が0以下であり、第2出力信号V2が0より小さい」という条件、または「第1出力信号V1の前回値が0未満でかつその今回値が0以上であり、第2出力信号V2が0より大きい」という条件を満たしている場合には、回転方向は正方向(図7に矢印で示す方向)であると判定される。
If it is determined that the magnetic pole boundary positions are different, the first rotation
The rotation direction of the
一方、「第1出力信号V1の前回値が0以上でかつその今回値が0未満であり、第2出力信号V2が0より大きい」という条件、または「第1出力信号V1の前回値が0以下でかつその今回値が0より大きく、第2出力信号V2が0より小さい」という条件を満たしている場合には、回転方向は逆方向であると判定される。
ゼロクロスが検出された出力信号が第2出力信号V2である場合には、「第2出力信号V2の前回値が0より大きくかつその今回値が0以下であり、第1出力信号V1が0より大きい」という条件、または「第2出力信号V2の前回値が0未満でかつその今回値が0以上であり、第1出力信号V1が0より小さい」という条件を満たしている場合には、回転方向は正方向(図7に矢印で示す方向)であると判定される。一方、「第2出力信号V2の前回値が0以上でかつその今回値が0未満であり、第1出力信号V1が0より小さい」という条件、または「第2出力信号V2の前回値が0以下でかつその今回値が0より大きく、第1出力信号V1が0より大きい」という条件を満たしている場合には、回転方向は逆方向であると判定される。
On the other hand, the condition “the previous value of the first output signal V1 is 0 or more and the current value is less than 0 and the second output signal V2 is greater than 0” or “the previous value of the first output signal V1 is 0. The rotation direction is determined to be the reverse direction when the following condition is satisfied: the current value is greater than 0 and the second output signal V2 is less than 0.
When the output signal in which the zero cross is detected is the second output signal V2, “the previous value of the second output signal V2 is larger than 0 and its current value is 0 or less, and the first output signal V1 is more than 0. If the condition “large” or “the previous value of the second output signal V2 is less than 0 and the current value is 0 or more and the first output signal V1 is less than 0” is satisfied, the rotation The direction is determined to be the positive direction (the direction indicated by the arrow in FIG. 7). On the other hand, the condition that “the previous value of the second output signal V2 is 0 or more and the current value is less than 0 and the first output signal V1 is less than 0” or “the previous value of the second output signal V2 is 0. The rotation direction is determined to be the reverse direction when the following condition is satisfied: the current value is greater than 0 and the first output signal V1 is greater than 0.
前記ステップS13のピーク値検出処理において、ピーク値が検出されたときには(ステップS14:YES)、第1の回転角演算部76Aは、前記ステップS11でゼロクロスが検出された出力信号に対応するピーク値候補を零にリセットした後、ピーク値更新処理を行なう(ステップS15)。
ピーク値更新処理では、第1の回転角演算部76Aは、不揮発性メモリ79内のピーク値記憶領域R1,R2(図10参照)内のピーク検出値のうち、前記ステップS13でピーク値が検出された磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号r1またはr2(作業メモリ内のr1またはr2)に対応するピーク検出値を、前記ステップS13で検出されたピーク検出値に更新する。ピーク値更新処理を終了すると、第1の回転角演算部76Aは、ステップS16に移行する。
When a peak value is detected in the peak value detection process in step S13 (step S14: YES), the first
In the peak value update process, the first rotation
前記ステップS13のピーク値検出処理において、ピーク値が検出されなかった場合には(ステップS14:NO)、第1の回転角演算部76Aは、前記ステップS11でゼロクロスが検出された出力信号に対応するピーク値候補を零にリセットした後、ピーク値更新処理を行なうことなく、ステップS16に移行する。
ステップS16では、第1の回転角演算部76Aは、相対的極番号の更新処理を行なう。具体的には、前記ステップS11でゼロクロスが検出された磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号r1またはr2を、入力軸8の回転方向に応じて、1だけ大きい番号または1だけ小さい番号に変更する。
When the peak value is not detected in the peak value detection process in step S13 (step S14: NO), the first rotation
In step S16, the first rotation
入力軸8の回転方向が正方向(図7に矢印で示す方向)である場合には、第1の回転角演算部76Aは、前記ステップS11でゼロクロスが検出された磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号r1またはr2(作業メモリ内のr1またはr2)を、1だけ大きい番号に更新する。一方、入力軸8の回転方向が逆方向である場合には、第1の回転角演算部76Aは、ゼロクロスが検出された磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号r1またはr2(作業メモリ内のr1またはr2)を、1だけ小さい番号に更新する。ただし、前述したように、”1”の相対的極番号に対して、1だけ小さい相対的極番号は、”10”となる。また、”10”の相対的極番号に対して、1だけ大きい相対的極番号は、”1”となる。
When the rotation direction of the
前記ステップS16の相対的極番号の更新処理が終了すると、第1の回転角演算部76Aは、全ての磁極M1〜M10に対する第1および第2の出力信号V1,V2のピーク値が不揮発性メモリ79に記憶されているか否かを判別する(ステップS17)。つまり、第1の回転角演算部76Aは、第1の相対的極番号r1の1〜10にそれぞれ対応する第1の出力信号V1のピーク値と、第2の相対的極番号r2の1〜10にそれぞれに対応する第2の出力信号V2のピーク値とが現在までに1回以上ずつ検出されているか否かを判別する。
When the update process of the relative pole number in step S16 is completed, the first rotation
全ての磁極M1〜M10に対する第1および第2の出力信号V1,V2のピーク値が不揮発性メモリ79に記憶されていない場合には(ステップS17:NO)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS10に移行する。一方、全ての磁極M1〜M10に対する第1および第2の出力信号V1,V2のピーク値が不揮発性メモリ79に記憶されている場合には(ステップS17:YES)、第1の回転角演算部76Aは、第2フラグF2をセット(F2=1)した後に(ステップS18)、ステップS19に移行する。
When the peak values of the first and second output signals V1 and V2 for all the magnetic poles M1 to M10 are not stored in the nonvolatile memory 79 (step S17: NO), the first rotation
ステップS19では、第1の回転角演算部76Aは、振幅補正値監視処理を行なう。振幅補正値監視処理について説明する。後述するステップS21の振幅補正処理では、第1の磁気センサ71が現在検出している磁極に対応する第1出力信号V1のピーク検出値を振幅補正値として、第1出力信号V1の振幅が補正されるとともに、第2磁気センサ72が現在検出している磁極に対応する第2出力信号V2のピーク検出値を振幅補正値として、第2出力信号V2の振幅が補正される。
In step S19, the first rotation
そこで、振幅補正値監視処理においては、第1の回転角演算部76Aは、第1磁気センサ71が現在検出している磁極に対応する第1出力信号V1のピーク検出値(以下、「第1判定対象のピーク検出値」という)および第2磁気センサ72が現在検出している磁極に対応する第2出力信号V2のピーク検出値(以下、「第2判定対象のピーク検出値」という)が正常であるか異常であるかを判定する。なお、第1判定対象のピーク検出値と第2判定対象のピーク検出値とを総称する場合には、「判定対象のピーク検出値」という場合がある。
Therefore, in the amplitude correction value monitoring process, the first rotation
まず、第1判定対象のピーク検出値が正常であるか否かを判定する方法について説明する。
図10の第1ピーク値記憶領域R1において、第1相対的極番号r1の1〜10に対して記憶されている第1出力信号V1のピーク検出値を、a1〜a10で表すことにする。また、第2ピーク値記憶領域R2において、第2相対的極番号r2の1〜10に対して記憶されている第2出力信号V2のピーク検出値を、b1〜b10で表すことにする。
First, a method for determining whether or not the peak detection value of the first determination target is normal will be described.
In the first peak value storage area R1 in FIG. 10, the peak detection value of the first output signal V1 being stored for 1 to 10 in the first relative pole number r1, that represented by a 1 ~a 10 To do. In the second peak value storage area R2, will be the peak detection value of the second output signal V2 being stored for 1 to 10 second relative pole number r2, represented by
第1出力信号V1のピーク検出値a1〜a10を、第1相対的極番号r1の値を表す変数kを用いて、ak(k=1,2,…,10)で表す場合がある。同様に、第2出力信号V2のピーク検出値b1〜b10を、第2相対的極番号r2の値を表す変数kを用いて、bk(k=1,2,…,10)で表す場合がある。各出力信号V1,V2のピーク値ak,bk間において、相対的極番号の値kが同じ各出力信号V1,V2のピーク検出値は、同じ磁極に対するピーク値を示している。また、同じ磁極に対する両出力信号V1,V1のピーク検出値ak,bkの比(ak/bk)を、ピーク値比という場合がある。 The peak detection values a 1 to a 10 of the first output signal V1 may be represented by a k (k = 1, 2,..., 10) using the variable k representing the value of the first relative pole number r1. is there. Similarly, the peak detection values b 1 to b 10 of the second output signal V2 are represented by b k (k = 1, 2,..., 10) using the variable k representing the value of the second relative pole number r2. May represent. Between the peak values a k and b k of the output signals V1 and V2, the peak detection values of the output signals V1 and V2 having the same relative pole number value k indicate peak values for the same magnetic pole. In addition, the ratio (a k / b k ) between the peak detection values a k and b k of the two output signals V1 and V1 for the same magnetic pole may be referred to as a peak value ratio.
第1判定対象のピーク検出値は、第1磁気センサ71が現在検出している磁極の相対的極番号r1をkとして用いて、ar1で表される。また、当該磁極に対応する第2出力信号V2のピーク検出値はbr1で表される。
この場合、第1の回転角演算部76Aは、次式(1)で表される第1条件と次式(2)で表される第2条件との両方の条件を満たしているか否かを判別する。そして、第1条件および第2条件の両方の条件を満たしている場合には、第1の回転角演算部76Aは、第1判定対象のピーク検出値は正常であると判定する。一方、第1条件および第2条件のうちの少なくとも一方を満たしていない場合には、第1の回転角演算部76Aは、第1判定対象のピーク検出値は異常であると判定する。
The peak detection value of the first determination target is represented by a r1 using the relative pole number r1 of the magnetic pole currently detected by the first
In this case, the first rotation
前記式(1)および前記式(2)の左辺の(ar1/br1)は、第1磁気センサ71が現在検出している磁極に対応するピーク値比を表している。
また、前記式(1)および前記式(2)の右辺における[{(Σ(ak/bk))−ar1/br1}/9]は、第1の磁石61に設けられた全ての磁極M1〜M10のうち、第1磁気センサ71が現在検出している磁極以外の磁極に対応するピーク値比の平均値を表している。また、前記式(1)および前記式(2)の右辺における”0.04”はマージンを表している。マージンは、0.04以外の値であってもよい。
(A r1 / b r1 ) on the left side of the formula (1) and the formula (2) represents a peak value ratio corresponding to the magnetic pole currently detected by the first
In addition, [{(Σ (a k / b k )) − a r1 / b r1 } / 9] on the right side of the formula (1) and the formula (2) are all provided in the
したがって、第1条件は、「第1磁気センサ71が現在検出している磁極に対応するピーク値比(ar1/br1)が、第1磁気センサ71が現在検出している磁極以外の磁極に対応するピーク値比の平均値に0.96を乗算した値以上であること」である。
また、第2条件は、「第1磁気センサ71が現在検出している磁極に対応するピーク値比(ar1/br1)が、第1磁気センサ71が現在検出している磁極以外の磁極に対応するピーク値比の平均値に1.04を乗算した値以下であること」である。
Therefore, the first condition is that “the peak value ratio (a r1 / b r1 ) corresponding to the magnetic pole currently detected by the first
The second condition is “a peak value ratio (a r1 / b r1 ) corresponding to the magnetic pole currently detected by the first
つまり、第1の回転角演算部76Aは、入力軸8の直近の1周分における各磁極それぞれのピーク値比のうち、第1判定対象のピーク検出値を含む1つの磁極に対応するピーク値比(ar1/br1)を、他の磁極に対応するピーク値比の平均値[{(Σ(ak/bk))−ar1/br1}/9]と比較することによって、第1判定対象のピーク検出値が正常であるか否かを判定する。
In other words, the first rotation
第2判定対象のピーク検出値は、第2磁気センサ72が現在検出している磁極の相対的極番号r2をkとして用いて、br2で表される。また、当該磁極に対応する第1出力信号V1のピーク検出値はar2で表される。
第2判定対象のピーク検出値が正常であるか否かは、次式(3)で表される第3条件と次式(4)で表される第4条件との両方の条件を満たしているか否かを判別する。そして、第3条件および第4条件の両方の条件を満たしている場合には、第1の回転角演算部76Aは、第2判定対象のピーク検出値は正常であると判定する。一方、第3条件および第4条件のうちの少なくとも一方を満たしていない場合には、第1の回転角演算部76Aは、第2判定対象のピーク検出値は異常であると判定する。
The peak detection value of the second determination target is represented by br2 , using the relative pole number r2 of the magnetic pole currently detected by the second
Whether or not the peak detection value of the second determination target is normal satisfies both the third condition expressed by the following expression (3) and the fourth condition expressed by the following expression (4). It is determined whether or not. When both the third condition and the fourth condition are satisfied, the first rotation
このように、判定対象のピーク検出値が正常であるか否かを2つの出力信号V1,V2のピーク値比に基づいて行っているので、各磁気センサ71,72の特性のばらつき、各磁気センサ71,72に対応する増幅回路の特性のばらつき、各磁気センサ71,72と第1の磁石61との間のギャップのばらつき、入力軸8の回転中心軸線と各磁気センサ71,72との距離のばらつき等に起因して両出力信号V1,V2のピーク検出値間にばらつきがあったり、周辺温度によって各出力信号V1,V2が変動したりする場合でも、正確な判定を行うことができる。
In this way, whether or not the peak detection value to be determined is normal is performed based on the ratio of the peak values of the two output signals V1 and V2, and therefore, variations in characteristics of the
また、各磁気センサが現在検出している磁極に対応するピーク値比を、当該磁極以外の磁極に対応するピーク値比の平均値と比較することにより、判定対象のピーク検出値が正常であるか否かを判定しているので、各磁極の着磁にばらつきがあったとしても、正確な判定を行うことができる。このため、判定対象のピーク検出値が正常であるか否かを高精度に判定することができる。 Moreover, the peak detection value to be determined is normal by comparing the peak value ratio corresponding to the magnetic pole currently detected by each magnetic sensor with the average value of the peak value ratios corresponding to the magnetic poles other than the magnetic pole. Therefore, even if there is a variation in the magnetization of each magnetic pole, accurate determination can be made. For this reason, it can be determined with high accuracy whether or not the peak detection value to be determined is normal.
振幅補正値監視処理において、第1判定対象のピーク検出値および第2判定対象のピーク検出値の両方が正常であると判別された場合には(ステップS20:YES)、第1の回転角演算部76Aは、振幅補正処理を行う(ステップS21)。つまり、第1の回転角演算部76Aは、第1磁気センサ71が検出している磁極に対応する第1出力信号V1のピーク検出値(第1判定対象のピーク検出値)と、第2磁気センサ72が検出している磁極に対応する第2出力信号V2のピーク検出値(第2判定対象のピーク検出値)と、予め設定されている基準振幅Aとに基づいて、ステップS6で読み込まれた各出力信号V1,V2の振幅を補正する。
In the amplitude correction value monitoring process, when it is determined that both the peak detection value of the first determination target and the peak detection value of the second determination target are normal (step S20: YES), the first rotation angle calculation The
具体的には、第1判定対象のピーク検出値をar1とし、第2判定対象のピーク検出値をbr2とし、第1および第2出力信号V1,V2の振幅補正後の信号をそれぞれV1’,V2’とすると、補正後の第1および第2出力信号V1’,V2’は、それぞれ次式(5)(6)に基づいて演算される。
V1’=(V1/ar1)×A …(5)
V2’=(V2/br2)×A …(6)
振幅補正処理が終了すると、第1の回転角演算部76Aは、ステップS22に移行する。ステップS22では、第1の回転角演算部76Aは、振幅補正後の出力信号V1’,V2’に基づいて入力軸8の回転角θを演算して、トルク演算部76Cに与える。具体的には、次式(7)に基づいて、入力軸8の回転角θを演算する。
Specifically, the peak detection value of the first determination target is a r1 , the peak detection value of the second determination target is b r2, and the amplitude-corrected signals of the first and second output signals V1 and V2 are each V1. Assuming ', V2', the corrected first and second output signals V1 ', V2' are calculated based on the following equations (5) and (6), respectively.
V1 ′ = (V1 / ar1 ) × A (5)
V2 ′ = (V2 / b r2 ) × A (6)
When the amplitude correction process ends, the first rotation
θ=tan−1(V1’/V2’) …(7)
この後、第1の回転角演算部76Aは、イグニッションオフ指令が入力されたか否かを判別する(ステップS23)。イグニッションオフ指令が入力されていなければ(ステップS23:NO)、図9AのステップS6に戻る。
図9Aの前記ステップS11において、第1センサ値V1のゼロクロスおよび第2センサ値V1のゼロクロスのいずれもが検出されなかったと判別されたときには(ステップS11:NO)、第1の回転角演算部76Aは、第2フラグF2がセットされているか否かを判別する(ステップS12)。第2フラグF2がセットされていない場合には(ステップS12:NO)、第1の回転角演算部76Aは、図8BのステップS10に移行する。一方、第2フラグF2がセットされている場合には(ステップS12:YES)、各磁気センサ71,72が現在検出している磁極に対応するピーク検出値(判定対象のピーク検出値)は既に正常であると判定されているので、第1の回転角演算部76Aは、図9BのステップS21に移行する。
θ = tan −1 (V1 ′ / V2 ′) (7)
Thereafter, the first rotation
When it is determined in step S11 of FIG. 9A that neither the zero cross of the first sensor value V1 nor the zero cross of the second sensor value V1 is detected (step S11: NO), the first rotation
図9BのステップS10では、第1の回転角演算部76Aは、前記ステップS6で読み込まれたセンサ値V1,V2に基づいて、入力軸8の回転角θを演算して、トルク演算部76Cに与える。具体的には、次式(8)に基づいて、入力軸8の回転角θを演算する。
θ=tan−1(V1/V2) …(8)
この後、第1の回転角演算部76Aは、イグニッションオフ指令が入力されたか否かを判別する(ステップS23)。イグニッションオフ指令が入力されていなければ(ステップS23:NO)、図9AのステップS6に戻る。
In step S10 of FIG. 9B, the first rotation
θ = tan −1 (V1 / V2) (8)
Thereafter, the first rotation
図9Aの前記ステップS20の振幅補正値監視処理において、第1の判定対象のピーク検出値および第2の判定対象のピーク検出値の少なくとも一方が異常であると判定された場合には(ステップS20:NO)、第1の回転角演算部76Aは、異常処理を行なう(ステップS26)。具体的には、第1の回転角演算部76Aは、回転角演算処理を停止するとともに、モータ制御用ECU12にモータ制御停止指令を出力する。これにより、モータ制御用ECU12による電動モータ18の制御が停止される。
In the amplitude correction value monitoring process of step S20 of FIG. 9A, when it is determined that at least one of the peak detection value of the first determination target and the peak detection value of the second determination target is abnormal (step S20). : NO), the first rotation
図9Bの前記ステップS23において、イグニッションオフ指令が入力されたと判別された場合には(ステップS23:YES)、第1の回転角演算部76Aは、作業用メモリに記憶されている現在の第1相対的極番号r1および第2相対的極番号r2を、不揮発性メモリ79内の記憶領域R3および記憶領域R4にそれぞれ記憶する(ステップS24)。そして、第1の回転角演算部76Aは、第1の電磁クラッチ110をオフする(ステップS25)。これにより、入力軸8と第1の磁石61とが分離した状態となる。その直後に、トルク演算用ECU75の電源がオフされる。つまり、第1の電磁クラッチ110は、トルク演算用ECU75の電源がオフされる直前にオフされる。
If it is determined in step S23 of FIG. 9B that the ignition-off command has been input (step S23: YES), the first rotation
不揮発性メモリ79の内容が強制的に消去された後に、トルク演算用ECU75の電源が初めてオンされたときには、不揮発性メモリ79には、第1出力信号V1のピーク検出値a1〜a10、第2出力信号V2のピーク検出値b1〜b10ならびに前回の回転角演算終了時における第1相対的極番号r1および第2相対的極番号r2は、記憶されていない。したがって、この場合には、ステップS1〜S4の処理が行われても、第1フラグF1および第2フラグF2は、ともにリセットされた状態となる。ステップS5で第1の電磁クラッチ110がオンされた後、ステップS6でセンサ値V1,V2が読み込まれる。ステップS7でNOと判別されるので、ステップS8に進み、相対的極番号の設定処理が行われ、第3フラグF3がセットされる。この後、ステップS10で回転角θが演算される。
When the power of the
その後、ステップS23からステップS6に戻り、センサ値V1,V2が読み込まれる。その次のステップS7ではYESと判別されるので、ステップS11に進む。
その後は、ステップS13でピーク値が検出される毎に、検出されたピーク値が不揮発性メモリ79に記憶される。全ての磁極に対するピーク値が検出されるまでは、ステップS10で回転角θが演算される。全ての磁極に対するピーク値が検出されると、ステップS19の監視処理が行われ、判定対象のピーク検出値が正常であれば、ステップS21でセンサ値V1,V2の振幅補正が行われた後に、ステップS22で回転角θが演算される。つまり、振幅補正後のセンサ値を用いた回転角の演算が行われる。
Thereafter, the process returns from step S23 to step S6, and sensor values V1 and V2 are read. Since it is determined as YES in the next step S7, the process proceeds to step S11.
Thereafter, each time the peak value is detected in step S13, the detected peak value is stored in the
この後において、ピーク値が検出されるまでは、センサ値V1,V2が読み込まれる毎に、振幅補正後のセンサ値を用いた回転角の演算が行われる。そして、ピーク値が検出されてピーク値が更新されると、ステップS19の監視処理が行われる。判定対象のピーク検出値が正常であれば、振幅補正後のセンサ値を用いた回転角の演算が行われる。このような処理が繰り返される。 Thereafter, until the peak value is detected, every time the sensor values V1 and V2 are read, the rotation angle is calculated using the sensor value after amplitude correction. And if a peak value is detected and a peak value is updated, the monitoring process of step S19 will be performed. If the peak detection value to be determined is normal, the rotation angle is calculated using the sensor value after amplitude correction. Such a process is repeated.
イグニッションオフ指令が入力されると、現在の第1相対的極番号r1および第2相対的極番号r2が、不揮発性メモリ79に記憶され、第1の電磁クラッチ110がオフとされる(ステップS23〜S25参照)。その後に、トルク演算用ECU75の電源がオフされる。つまり、トルク演算用ECU75の電源がオフされる直前に、現在の第1相対的極番号r1および第2相対的極番号r2が、不揮発性メモリ79に記憶され、第1の電磁クラッチ110がオフとされる。
When the ignition-off command is input, the current first relative pole number r1 and second relative pole number r2 are stored in the
この後に、トルク演算用ECU75の電源がオンされたときには、ステップS1〜S4の処理が行われることによって、第1フラグF1および第2フラグF2は、ともにセットされる。この後、第1の電磁クラッチ110がオンされ、各センサ値V1,V2が読み込まれ、ステップS7に移行する。第1フラグF1がセットされているので、ステップS7でYESと判別され、ステップS11に移行する。ステップS11でNOと判定された場合には、ステップS12に進むが、ステップS12でYESと判別されるため、振幅補正後のセンサ値を用いた回転角の演算が行われることになる(ステップS21,S22参照)。
Thereafter, when the
前記ステップS11でYESと判別された場合には、ステップS13,S14,S16またはステップS13,S14,S15,S16の処理を経て、ステップS17に進む。ステップS17では、YESと判別されるので、ステップS20でNOと判別されない限り、振幅補正後のセンサ値を用いた回転角の演算が行われることになる(ステップS21,S22参照)。そして、イグニッションオフ指令が入力されたときには、現在の第1相対的極番号r1および第2相対的極番号r2が、不揮発性メモリ79に記憶され、第1の電磁クラッチ110がオフとされる。
If YES is determined in step S11, the process proceeds to step S17 through steps S13, S14, S16 or steps S13, S14, S15, S16. Since YES is determined in step S17, the rotation angle is calculated using the sensor value after amplitude correction unless NO is determined in step S20 (see steps S21 and S22). When the ignition-off command is input, the current first relative pole number r1 and second relative pole number r2 are stored in the
第1実施形態では、各磁極に相対的極番号が既に割り当てられている場合には、トルク演算用ECU75の電源がオンされた直後に、各磁気センサ71,72が検出している磁極の相対的番号を特定することが可能となる。また、各磁極に相対的極番号が既に割り当てられており、かつ全ての磁極に対する第1センサ値V1のピーク値および全ての磁極に対する第2センサ値V2のピーク値が不揮発性メモリ79に記憶されている場合には、トルク演算用ECU75の電源がオンされた直後から、振幅補正後のセンサ値を用いた回転角の演算を行うことができるようになる。つまり、過去において全ての磁極に対する第1センサ値V1のピーク値および全ての磁極に対する第2センサ値V2のピーク値が検出されていれば、トルク演算用ECU75の電源がオンされたときには、その直後から入力軸8の回転角θを高精度で演算することができる。
In the first embodiment, if a relative pole number has already been assigned to each magnetic pole, the magnetic poles detected by the
また、振幅補正に使用される可能性があるピーク検出値が正常であるか否かを、磁気センサ71,72の特性のばらつき、増幅回路の特性のばらつき、各磁気センサ71,72と第1の磁石61とのギャップのばらつき、入力軸8の回転中心軸線と各磁気センサ71,72との距離のばらつき、各磁極の着磁にばらつき、周辺温度の変化等にかかわらず、正確に判定することができる。この結果、振幅補正後の出力信号の信頼性が向上する。
Further, whether or not the peak detection value that may be used for amplitude correction is normal is determined based on the variation in characteristics of the
以上、この発明の第1実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の第1実施形態では、2つの磁気センサ71,72からは、互いに位相差が90°の正弦波信号が出力されているが、位相差が90°以外の角度(たとえば、120°)となるように、2つの磁気センサを配置してもよい。また、磁気センサを3つ以上設けてもよい。
While the first embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be implemented in other forms. For example, in the first embodiment described above, sine wave signals having a phase difference of 90 ° are output from the two
また、前述の第1実施形態では、第1の回転角演算部76Aは、入力軸8の直近の1周分における各磁極それぞれのピーク値比のうち、判定対象のピーク検出値を含む1つの磁極に対応するピーク値比を、他の磁極に対応するピーク値比の平均値と比較することによって、判定対象のピーク検出値が正常であるか否かを判定しているが、判定対象のピーク検出値を含む1つの磁極に対応するピーク値比と比較する対象は、前記他の磁極に対応するピーク値比の平均値でなくてもよい。判定対象のピーク検出値を含む1つの磁極に対応するピーク値比と比較する対象は、たとえば、予め設定された設定値であってもよい。
Further, in the first embodiment described above, the first rotation
また、各磁極に対応するピーク値比の中に、互いにピーク値比が極端に異なる2以上のピーク値比が存在する場合に、判定対象のピーク検出値が異常であると判定するようにしてもよい。このようなことは、たとえば、一方の磁気センサが故障した場合等に発生する。
また、異常と判定された場合には、異常であるセンサ信号を特定し、正常なセンサ信号をもとに回転角を演算(推定)するようにしてもよい。
Further, when there are two or more peak value ratios that are extremely different from each other in the peak value ratios corresponding to the magnetic poles, it is determined that the peak detection value to be determined is abnormal. Also good. Such a situation occurs, for example, when one of the magnetic sensors fails.
If it is determined that there is an abnormality, an abnormal sensor signal may be specified, and the rotation angle may be calculated (estimated) based on the normal sensor signal.
また、図9Aおよび図9Bに示された回転角演算処理において、図9BのステップS19およびS20の処理(振幅補正値の監視処理)を省略してもよい。
次に、本発明の第2実施形態に係る回転角検出装置が適用された電動パワーステアリング装置について説明する。電動パワーステアリング装置の構成は、図1に示す構成と同じである。また、トルクセンサ11の全体構成は、図5に示す構成とほぼ同様である。ただし、磁石61,62の構成、磁気センサ71,72の配置角度間隔、磁気センサ73,74の配置角度間隔、第1の回転角演算部76Aの動作、第2の回転角演算部76Bの動作が、第1実施形態に係る回転角検出装置とは異なっている。なお、第2実施形態では、磁気センサ71,72,73,74の出力信号を、S1,S2,S3,S4で表すことにする。
Further, in the rotation angle calculation process shown in FIGS. 9A and 9B, the processes in steps S19 and S20 (amplitude correction value monitoring process) in FIG. 9B may be omitted.
Next, an electric power steering apparatus to which the rotation angle detection apparatus according to the second embodiment of the present invention is applied will be described. The configuration of the electric power steering apparatus is the same as that shown in FIG. The overall configuration of the
図5において、第1の磁石61、磁気センサ71,72および第1の回転角演算部76Aによって、入力軸8の回転角θAを検出するための第1の回転角検出装置が構成されている。また、第2の磁石62、磁気センサ73,74および第2の回転角演算部76Bによって、出力軸9の回転角θBを検出するための第2の回転角検出装置が構成されている。第1の回転角検出装置(第1の回転角演算部76A)の動作と第2の回転角検出装置(第2の回転角演算部76B)の動作は同様であるので、以下、第1の回転角検出装置(第1の回転角演算部76A)の動作についてのみ説明する。
In FIG. 5, the first rotation angle detection device for detecting the rotation angle θ A of the
図13は、第1の回転角検出装置における第1の磁石61の構成および2つの磁気センサ71,72の配置を示す模式図である。
第1の磁石61は、周方向に等角度間隔で配された4組の磁極対(M1,M2),(M3,M4),(M5,M6),(M7,M8)を有している。つまり、第1の磁石61は、等角度間隔で配置された8個の磁極M1〜M8を有している。各磁極M1〜M8は、入力軸8の中心軸を中心として、ほぼ45°(電気角ではほぼ180°)の角度間隔(角度幅)で配置されている。各磁極M1〜M8の磁力の大きさは、ほぼ一定である。
FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of the
The
2つの磁気センサ71,72は、第1の磁石61の下側の環状端面に対向して、配置されている。これらの磁気センサ71,72は、入力軸8の中心軸を中心として電気角で120°の角度間隔で配置されている。以下において、一方の磁気センサ71を第1磁気センサ71といい、他方の磁気センサ72を第2磁気センサ72という場合がある。
図13に矢印で示す方向を入力軸8の正方向の回転方向とする。そして、入力軸8が正方向に回転されると入力軸8の回転角が大きくなり、入力軸8が逆方向に回転されると、入力軸2の回転角が小さくなるものとする。各磁気センサ71,72からは、図14に示すように、入力軸8の回転に伴って、正弦波状の信号S1,S2が出力される。なお、図14の横軸の回転角[deg]は、機械角を表している。
The two
The direction indicated by the arrow in FIG. 13 is the positive rotation direction of the
以下において、第1磁気センサ71の出力信号S1を第1出力信号S1または第1センサ値S1といい、第2磁気センサ72の出力信号S2を第2出力信号S2または第2センサ値S2という場合がある。
以下においては、説明の便宜上、入力軸8の回転角をθAではなく、θで表すことにする。各出力信号S1,S2が正弦波信号であるとみなし、入力軸8の回転角をθ(電気角)とすると、第1磁気センサ71の出力信号S1は、S1=A1・sinθと表され、第2磁気センサ72の出力信号S2は、S2=A2・sin(θ+120)と表される。A1,A2は、それぞれ振幅を表している。第1出力信号S1と第2出力信号S2との位相差は120度である。
In the following, the output signals S 1 is referred to as a first output signals S 1 or the first sensor value S 1, the output signal S 2 of the second
In the following, for convenience of explanation, the rotation angle of the
第1の回転角演算部76Aによる回転角θの演算方法の基本的な考え方について説明する。第1の回転角演算部76Aによる回転角演算モードには、第1演算モードと第2演算モードと第3演算モードの3種類がある。以下、各演算モードについて詳しく説明する。
[1]第1演算モード
第1演算モードは、第1および第2磁気センサ71,72が、3サンプリング周期(3演算周期)連続して共に同じ1つの磁極を検出している場合に適用される演算モードである。第1演算モードでは、第1および第2磁気センサ71,72における3サンプリング分の出力信号に基づいて回転角θが演算される。
A basic concept of the calculation method of the rotation angle θ by the first rotation
[1] First Calculation Mode The first calculation mode is applied when the first and second
第1出力信号S1と第2出力信号S2との位相差(電気角)をCで表すことにする。また、今回のサンプリング周期の番号(今回の演算周期の番号)を[n]、前回のサンプリング周期の番号を[n-1]、前々回のサンプリング周期の番号を[n-2]で表すことにする。また、各磁極M1〜M8の角度幅(ピッチ幅)のばらつきに基づく回転角演算誤差を補正するための補正値を、角度幅誤差補正値といい、Eで表すことことにする。 Phase difference between the first output signals S 1 and the second output signal S 2 (electrical angle) to be represented by C. In addition, the number of the current sampling cycle (the number of the current calculation cycle) is represented by [n], the number of the previous sampling cycle is represented by [n-1], and the number of the previous sampling cycle is represented by [n-2]. To do. A correction value for correcting the rotation angle calculation error based on the variation in the angular width (pitch width) of each of the magnetic poles M1 to M8 is referred to as an angular width error correction value and is represented by E.
位相差C、サンプリング周期番号[n],[n-1],[n-2]および角度幅誤差補正値Eを用いると、今回、前回および前々回にサンプリングされた第1出力信号S1ならびに今回、前回および前々回にサンプリングされた第2出力信号S2を、それぞれ次式(9a),(9b),(9c), (9d),(9e),(9f)で表すことができる。
S1[n]=A1[n]sin(E1[n]θ[n]) …(9a)
S1[n-1]=A1[n-1]sin(E1[n-1]θ[n-1]) …(9b)
S1[n-2]=A1[n-2]sin(E1[n-2]θ[n-2]) …(9c)
S2[n]=A2[n]sin(E2[n]θ[n]+C) …(9d)
S2[n-1]=A2[n-1]sin(E2[n-1]θ[n-1]+C) …(9e)
S2[n-2]=A2[n-2]sin(E2[n-2]θ[n-2]+C) …(9f)
前記式(9a)〜(9f)において、E1[x]は、x番目の演算周期において第1磁気センサ71が検出している磁極に対応する角度幅誤差補正値である。E2[x]は、x番目の演算周期において第2磁気センサ72が検出している磁極に対応する角度幅誤差補正値である。
Phase difference C, the sampling period number [n], [n-1 ], the use of [n-2] and angular width error correction value E, this first output signals S 1 and the current sampled the last and second last , the second output signal S 2 which is sampled last and second last, the following equations (9a), can be expressed by (9b), (9c), (9d), (9e), (9f).
S 1 [n] = A 1 [n] sin (E 1 [n] θ [n]) (9a)
S 1 [n-1] = A 1 [n-1] sin (E 1 [n-1] θ [n-1]) (9b)
S 1 [n-2] = A 1 [n-2] sin (E 1 [n-2] θ [n-2]) (9c)
S 2 [n] = A 2 [n] sin (E 2 [n] θ [n] + C) (9d)
S 2 [n-1] = A 2 [n-1] sin (E 2 [n-1] θ [n-1] + C) ... (9e)
S 2 [n-2] = A 2 [n-2] sin (E 2 [n-2] θ [n-2] + C) (9f)
In the equations (9a) to (9f), E 1 [x] is an angle width error correction value corresponding to the magnetic pole detected by the first
ある磁極の角度幅をw(電気角)とすると、その磁極の角度幅誤差θerr(電気角)は、次式(10)で定義される。
θerr=w−180 …(10)
その磁極に対する角度幅誤差補正値Eは、次式(11)で定義される。
E=180/w
=180/(θerr+180) …(11)
各磁極の角度幅誤差補正値Eは、各磁極の磁極幅に関する情報である。なお、各磁極の磁極幅に関する情報は、各磁極の角度幅wであってもよいし、各磁極の角度幅誤差θerrであってもよい。
When the angular width of a certain magnetic pole is w (electrical angle), the angular width error θ err (electrical angle) of the magnetic pole is defined by the following equation (10).
θ err = w−180 (10)
The angular width error correction value E for the magnetic pole is defined by the following equation (11).
E = 180 / w
= 180 / (θ err +180) (11)
The angle width error correction value E of each magnetic pole is information regarding the magnetic pole width of each magnetic pole. The information on the magnetic pole width of each magnetic pole may be the angular width w of each magnetic pole or the angular width error θ err of each magnetic pole.
Cが既知であるとすると、前記式(9a)〜(9f)で表される6つの式に含まれる未知数の数は15となる。つまり、未知数の数が方程式の数より多いため、このままでは、6つの式からなる連立方程式を解くことができない。
第2実施形態では、サンプリング間隔(サンプリング周期)を短く設定することにより、3サンプリング間の温度変化による振幅の変化がないとみなす。つまり、3サンプリング間の第1磁気センサ71の出力信号の振幅A1[n],A1[n-1],A1[n-2]が互いに等しいとみなして、これらをA1とする。同様に、3サンプリング間の第2磁気センサ72の出力信号の振幅A2[n],A2[n-1],A2[n-2]が互いに等しいとみなし、これらをA2とする。
Assuming that C is known, the number of unknowns included in the six expressions represented by the expressions (9a) to (9f) is 15. In other words, since the number of unknowns is larger than the number of equations, it is not possible to solve simultaneous equations consisting of six equations.
In the second embodiment, by setting the sampling interval (sampling period) to be short, it is considered that there is no change in amplitude due to a temperature change between three samplings. That is, it is assumed that the amplitudes A 1 [n], A 1 [n−1], A 1 [n−2] of the output signal of the first
3サンプリング間において、両磁気センサ71,72が共に同じ1つの磁極を検出している場合には、3サンプリング分の両磁気センサ71,72の出力信号に含まれている角度幅誤差補正値E1[n],E1[n-1],E1[n-2],E2[n],E2[n-1],E2[n-2]は同じ値となるので、これらをEで表すことにする。これにより、前記式(9a)〜(9f)は、それぞれ次式(12a)〜(12f)で表わされる。
When both
S1[n]=A1sin(Eθ[n]) …(12a)
S1[n-1]=A1sin(Eθ[n-1]) …(12b)
S1[n-2]=A1sin(Eθ[n-2]) …(12c)
S2[n]=A2sin(Eθ[n]+C) …(12d)
S2[n-1]=A2sin(Eθ[n-1]+C) …(12e)
S2[n-2]=A2sin(Eθ[n-2]+C) …(12f)
これら6つの式に含まれる未知数(A1,A2,E,θ[n],θ[n-1],θ[n-2])の数は6となる。つまり、未知数の数が方程式の数以下となるため、6つの式からなる連立方程式を解くことができる。したがって、前記6つの式(12a)〜(12f)からなる連立方程式を解くことにより、入力軸8の回転角θ[n]を演算することができる。
S 1 [n] = A 1 sin (Eθ [n]) (12a)
S 1 [n-1] = A 1 sin (Eθ [n-1]) (12b)
S 1 [n-2] = A 1 sin (Eθ [n-2]) (12c)
S 2 [n] = A 2 sin (Eθ [n] + C) (12d)
S 2 [n-1] = A 2 sin (Eθ [n-1] + C) (12e)
S 2 [n-2] = A 2 sin (Eθ [n-2] + C) (12f)
The number of unknowns (A 1 , A 2 , E, θ [n], θ [n−1], θ [n−2]) included in these six formulas is 6. That is, since the number of unknowns is less than or equal to the number of equations, simultaneous equations composed of six equations can be solved. Therefore, the rotation angle θ [n] of the
以下、両磁気センサ間の位相差Cが120度である場合について、具体的に説明する。位相差Cが120度である場合には、前記6つの式(12a)〜(12f)は、それぞれ次式(13a)〜(13f)で表わすことができる。
S1[n]=A1sin(Eθ[n]) …(13a)
S1[n-1]=A1sin(Eθ[n-1]) …(13b)
S1[n-2]=A1sin(Eθ[n-2]) …(13c)
S2[n]=A2sin(Eθ[n]+120) …(13d)
S2[n-1]=A2sin(Eθ[n-1]+120) …(13e)
S2[n-2]=A2sin(Eθ[n-2]+120) …(13f)
前記6つの式(13a)〜(13f)のうちの4つの式(13a),(13b),(13d),(13e)からなる連立方程式を解くことにより、振幅A1は、次式(14)(以下、「A1演算式(14)」という。)で表わされる。
Hereinafter, the case where the phase difference C between the two magnetic sensors is 120 degrees will be specifically described. When the phase difference C is 120 degrees, the six equations (12a) to (12f) can be expressed by the following equations (13a) to (13f), respectively.
S 1 [n] = A 1 sin (Eθ [n]) (13a)
S 1 [n-1] = A 1 sin (Eθ [n-1]) (13b)
S 1 [n-2] = A 1 sin (Eθ [n-2]) (13c)
S 2 [n] = A 2 sin (Eθ [n] +120) (13d)
S 2 [n-1] = A 2 sin (Eθ [n-1] +120) (13e)
S 2 [n−2] = A 2 sin (Eθ [n−2] +120) (13f)
By solving simultaneous equations composed of four expressions (13a), (13b), (13d), and (13e) among the six expressions (13a) to (13f), the amplitude A 1 is expressed by the following expression (14 ) (hereinafter, "A 1 arithmetic expression (14)" represented by that.).
また、前記6つの式(13a)〜(13f)からなる連立方程式を解くことにより、角度幅誤差補正値Eは、次式(15)(以下、「E演算式(15)」という。)で表わされる。 Further, by solving the simultaneous equations consisting of the above six formulas (13a) to (13f), the angular width error correction value E is expressed by the following formula (15) (hereinafter referred to as “E calculation formula (15)”). Represented.
振幅A1および角度幅誤差補正値Eを式(13a)に代入することにより、回転角θ[n]は次式(16)(以下、「θ演算式(16)」という。)で表わされる。 By substituting the amplitude A 1 and the angle width error correction value E into the equation (13a), the rotation angle θ [n] is expressed by the following equation (16) (hereinafter referred to as “θ arithmetic equation (16)”). .
第1演算モードでは、まず、A1演算式(14)を用いて振幅A1が演算される。次に、E演算式(15)を用いて角度幅誤差補正値Eが演算される。そして、θ演算式(16)を用いて回転角θ[n]が演算される。角度幅誤差補正値Eを演算してから、振幅A1を演算してもよい。
ただし、A1演算式(14)に含まれている分数のいずれかの分母が零になる場合には、前回に演算された振幅A1が今回の振幅A1として用いられる。A1演算式(14)に含まれている分数のいずれかの分母が零になる場合とは、S1[n-1]=0の場合、S2[n-1]=0の場合、p1−p2=0の場合またはp1 2+p1p2+p2 2=0の場合である。
In the first calculation mode, first, the amplitude A 1 is calculated using the A 1 calculation formula (14). Next, the angle width error correction value E is calculated using the E calculation formula (15). Then, the rotation angle θ [n] is calculated using the θ calculation formula (16). The amplitude A 1 may be calculated after calculating the angle width error correction value E.
However, if any of the denominator of the fraction that is included in A 1 arithmetic expression (14) becomes zero, the amplitude A 1 which is calculated last time is used as the current amplitude A 1. And if any of the denominator of the fraction included in A 1 arithmetic expression (14) becomes zero in the case of S 1 [n-1] = 0, when the S 2 [n-1] = 0, This is the case where p 1 −p 2 = 0 or p 1 2 + p 1 p 2 + p 2 2 = 0.
ただし、p1 2+p1p2+p2 2=0が成立するのは、p1=p2=0の場合だけであるが、第1磁気センサ71と第2磁気センサ72とは位相が120度ずれているため、両磁気センサ71,72のセンサ値S1,S2が同時に零になることはない。このため、p1 2+p1p2+p2 2=0が成立することはない。
また、E演算式(15)に含まれている分数のいずれかの分母が零になる場合には、前回に演算された角度幅誤差補正値Eが今回の角度幅誤差補正値Eとして用いられる。E演算式(15)に含まれている分数のいずれかの分母が零になる場合とは、S1[n]S2[n]−S1[n-1]S2[n-1]=0の場合、cの分母=0の場合またはcの分子=0の場合である。
However, p 1 2 + p 1 p 2 + p 2 2 = 0 holds only when p 1 = p 2 = 0, but the phase of the first
Further, when any denominator of the fraction included in E calculation formula (15) becomes zero, the angle width error correction value E calculated last time is used as the current angle width error correction value E. . The case where any denominator of the fraction included in E arithmetic expression (15) becomes zero is S 1 [n] S 2 [n] −S 1 [n−1] S 2 [n−1] When = 0, the denominator of c = 0 or the numerator of c = 0.
また、第1演算モードでは、前述した振幅A1、角度幅誤差補正値Eおよび回転角θ[n]が演算されるとともに、次式(17)(以下、「A2演算式(17)」という。)に基づいて振幅A2が演算される。 Further, in the first operation mode, the amplitude A 1 described above, with the angular width error correction value E and the rotation angle theta [n] is calculated, the following equation (17) (hereinafter, "A 2 arithmetic expression (17)" amplitude a 2 is calculated based on that.).
ただし、A2演算式(17)に含まれている分数のいずれかの分母が零になる場合には、前回に演算された振幅A2が今回の振幅A2として用いられる。A2演算式(17)に含まれている分数のいずれかの分母が零になる場合とは、S1[n-1]=0の場合、S2[n-1]=0の場合、p1−p2=0の場合またはp1 2+p1p2+p2 2=0の場合である。ただし、前述したように、p1 2+p1p2+p2 2=0が成立することはない。 However, if any of the denominator of the fraction contained in the A 2 arithmetic expression (17) becomes zero, the amplitude A 2, which is calculated in the last time is used as the current amplitude A 2. The case where any denominator of the fraction contained in the A 2 arithmetic expression (17) is zero means that when S 1 [n-1] = 0, or when S 2 [n-1] = 0. This is the case where p 1 −p 2 = 0 or p 1 2 + p 1 p 2 + p 2 2 = 0. However, as described above, p 1 2 + p 1 p 2 + p 2 2 = 0 does not hold.
以上のように、第1演算モードでは、A1,E,θ[n],A2が演算される。
第1演算モードでは、2つの磁気センサ71,72における3サンプリング分の出力信号に基づいて入力軸8の回転角θ[n]を演算しているので、精度の高い回転角を演算することが可能となる。また、第1演算モードでは、入力軸8の回転角θ[n]の演算に用いられる数式の数が、これらの数式に含まれている本来の未知数の数より少なくても、入力軸8の回転角θ[n]を演算することができるので、入力軸8の回転角θ[n]を演算するために必要なセンサ値の数を少なくすることが可能となる。
As described above, in the first calculation mode, A 1, E, θ [n] and A 2 are calculated.
In the first calculation mode, the rotation angle θ [n] of the
第1演算モードでは、3サンプリング間での同じ磁気センサの出力信号の振幅が互いに等しいとみなしている。3サンプリング間での同じ磁気センサの出力信号の振幅は、温度変化の影響によって異なる値となる可能性がある。しかしながら、サンプリング間隔が小さい場合には、3サンプリング間の温度変化は非常に小さいので、3サンプリング間での同じ磁気センサの出力信号の振幅は等しいとみなすことができる。したがって、第1演算モードでは、3サンプリング間での温度変化の影響による振幅のばらつきを補償することができる。また、第1演算モードでは、回転角の演算に用いられている2つの磁気センサ間の振幅は、別々の未知数として扱っているので、それらの2つの磁気センサ間の温度特性のばらつきの影響を補償することができる。これにより、精度の高い回転角を検出することができる。 In the first calculation mode, it is considered that the amplitudes of the output signals of the same magnetic sensor are equal to each other during three samplings. The amplitude of the output signal of the same magnetic sensor during three samplings may be different depending on the influence of temperature change. However, when the sampling interval is small, the temperature change between the three samplings is very small, and therefore the amplitude of the output signal of the same magnetic sensor during the three samplings can be regarded as equal. Therefore, in the first calculation mode, it is possible to compensate for variations in amplitude due to the influence of temperature changes between three samplings. Further, in the first calculation mode, the amplitude between the two magnetic sensors used for calculating the rotation angle is treated as a separate unknown, and therefore the influence of variations in temperature characteristics between the two magnetic sensors is affected. Can be compensated. Thereby, a highly accurate rotation angle can be detected.
また、第1演算モードでは、磁石61の各磁極M1〜M8の角度幅(ピッチ幅)のばらつきを高い精度で補償できるので、誤差のより小さい回転角を検出することが可能となる。
[2]第2演算モード
第2演算モードは、第1演算モードが適用できない場合であって、第1磁気センサ71が検出している磁極に対応する角度幅誤差補正値E1および第1出力信号S1の振幅A1が第1演算モードによって既に演算されて不揮発性メモリ79に記憶されている場合に適用される演算モードである。第2演算モードでは、主として第1磁気センサ71の出力信号S1に基づいて回転角θが演算される。
Further, in the first calculation mode, variations in angular widths (pitch widths) of the magnetic poles M1 to M8 of the
[2] Second Calculation Mode The second calculation mode is a case where the first calculation mode cannot be applied, and the angular width error correction value E 1 corresponding to the magnetic pole detected by the first
たとえば、図15Aに示すように、磁石61(入力軸8)が矢印で示す方向に回転している場合において、第1および第2磁気センサ71,72が同じ磁極(この例ではM1)を検出している状態から、第2磁気センサ72の検出している磁極が変化した場合に、第2演算モードは適用される。
角度幅誤差補正値Eと今演算周期の番号nを用いると、今演算周期においてサンプリングされた第1磁気センサ71の出力信号S1は、次式(18)で表される。
For example, as shown in FIG. 15A, when the magnet 61 (input shaft 8) rotates in the direction indicated by the arrow, the first and second
When the angle width error correction value E and the current calculation cycle number n are used, the output signal S 1 of the first
S1[n]=A1[n]sin(E1θ[n]) …(18)
E1は、第1磁気センサ71が検出している磁極に対応する角度幅誤差補正値である。
前記式(18)から回転角θ[n]は、次式(19)で表される。
θ[n]=(1/E1)sin−1(S1[n]/A1) …(19)
第1磁気センサ71が検出している磁極に対応するE1およびA1が不揮発性メモリ79に記憶されているとすると、それらを前記式(19)に代入することにより、θ[n]を演算することができる。ただし、式(19)によって回転角θ[n]を演算する場合には、2つの回転角θ[n]が演算されるので、いずれの回転角が実際の回転角であるかを判定する必要がある。この判定方法について、図16を参照して説明する。図16には、第1出力信号S1および第2出力信号S2の1周期分の波形が示されている。図16の横軸の回転角[deg]は、電気角を表している。
S 1 [n] = A 1 [n] sin (E 1 θ [n]) (18)
E 1 is an angle width error correction value corresponding to the magnetic pole detected by the first
From the equation (18), the rotation angle θ [n] is expressed by the following equation (19).
θ [n] = (1 / E 1 ) sin −1 (S 1 [n] / A 1 ) (19)
If E 1 and A 1 corresponding to the magnetic pole detected by the first
図16に示すように、第1出力信号S1[n]がたとえば正の値である場合には、(1/E1)sin−1(S1[n]/A1)に対応する回転角θ[n]は、0度〜90度の領域R1内の回転角と、90度〜180度の領域R2内の回転角との2つの回転角となる。また、第1出力信号S1[n]がたとえば負の値である場合には、(1/E1)sin−1(S1[n]/A1)に対応する回転角θ[n]は、180度〜270度の領域U1内の回転角と、270度〜360度の領域U2内の回転角との2つの回転角となる。 As shown in FIG. 16, when the first output signal S 1 [n] has a positive value, for example, the rotation corresponding to (1 / E 1 ) sin −1 (S 1 [n] / A 1 ). The angle θ [n] is two rotation angles: a rotation angle in the region R1 of 0 to 90 degrees and a rotation angle in the region R2 of 90 to 180 degrees. Further, when the first output signal S 1 [n] is, for example, a negative value, the rotation angle θ [n] corresponding to (1 / E 1 ) sin −1 (S 1 [n] / A 1 ). Are two rotation angles: a rotation angle in the region U1 of 180 to 270 degrees and a rotation angle in the region U2 of 270 to 360 degrees.
この実施形態では、第2磁気センサ72の出力信号S2に基づいて、前記式(19)によって演算される2つの回転角のうちのいずれが実際の回転角であるかが判定される。以下、具体的に説明する。第2出力信号S2の振幅A2の1/2を閾値a(a>0)とする。この閾値aは、たとえば、不揮発性メモリ79に記憶されている第2出力信号S2の振幅A2であって、第1磁気センサ71が検出している磁極に対応する振幅A2に基づいて求めることができる。なお、第1出力信号S1の振幅A1の1/2を閾値a(a>0)としてもよい。
In this embodiment, based on the output signal S 2 of the second
第2出力信号S2[n]がa以上のときに取り得る入力軸8の回転角θ[n]は、0度〜30度の範囲および270度〜360度の範囲である。第2出力信号S2[n]が−a未満のときに取り得る入力軸8の回転角θ[n]は、90度〜210度の範囲である。第2出力信号S2[n]が−a以上a未満のときに取り得る入力軸8の回転角θ[n]は、30度〜90度の範囲および210度〜270度の範囲である。
The rotation angle θ [n] of the
したがって、前記式(19)によって演算された2つの回転角のうち、いずれの回転角が実際の回転角であるかを、第2出力信号S2[n]に基づいて判定することができる。具体的には、第1出力信号S1[n]が正の値である場合には、第2出力信号S2[n]が−a以上であれば、前記式(19)によって演算された2つの回転角のうち領域R1内の回転角が実際の回転角であると判定される。一方、第2出力信号S2[n]が−a未満であれば、前記式(19)によって演算された2つの回転角のうち領域R2内の回転角が実際の回転角であると判定される。 Therefore, it can be determined based on the second output signal S 2 [n] which of the two rotation angles calculated by the equation (19) is the actual rotation angle. Specifically, when the first output signal S 1 [n] is a positive value, if the second output signal S 2 [n] is equal to or greater than −a, the calculation is performed according to the equation (19). Of the two rotation angles, the rotation angle in the region R1 is determined to be the actual rotation angle. On the other hand, if the second output signal S 2 [n] is less than −a, it is determined that the rotation angle in the region R2 is the actual rotation angle among the two rotation angles calculated by the equation (19). The
第1出力信号S1[n]が負の値である場合には、第2出力信号S2[n]がa未満であれば、前記式(19)によって演算された2つの回転角のうち領域U1内の回転角が実際の回転角であると判定される。一方、第2出力信号S2[n]がa以上であれば、前記式(19)によって演算された2つの回転角のうち領域U2内の回転角が実際の回転角であると判定される。 When the first output signal S 1 [n] is a negative value, if the second output signal S 2 [n] is less than a, the two rotation angles calculated by the equation (19) are used. It is determined that the rotation angle in the region U1 is an actual rotation angle. On the other hand, if the second output signal S 2 [n] is greater than or equal to a, it is determined that the rotation angle in the region U2 is the actual rotation angle among the two rotation angles calculated by the equation (19). .
第2演算モードにおいても、第1演算モードと同様に、高い精度で回転角θ[n]を演算することができる。
[3]第3演算モード
第3演算モードは、第1演算モードが適用できない場合であって、第2磁気センサ72が検出している磁極に対応する角度幅誤差補正値E2および第2出力信号S2の振幅A2が第1演算モードによって既に演算されて不揮発性メモリ79に記憶されている場合に適用される演算モードである。第3演算モードでは、主として第2磁気センサ72の出力信号S2に基づいて回転角θが演算される。
Also in the second calculation mode, the rotation angle θ [n] can be calculated with high accuracy as in the first calculation mode.
[3] the third operational mode third arithmetic mode is the case where the first operation mode is not applicable, angular width error correction value second
たとえば、図15Bに示すように、磁石61(入力軸8)が矢印で示す方向に回転している場合において、第1および第2磁気センサ71,72が同じ磁極(この例ではM1)を検出している状態から、第1磁気センサ71が検出している磁極が変化した場合に、第3演算モードは適用される。
角度幅誤差補正値Eと今演算周期の番号nを用いると、今演算周期においてサンプリングされた第2磁気センサ72の出力信号S2は、次式(20)で表される。
For example, as shown in FIG. 15B, when the magnet 61 (input shaft 8) rotates in the direction indicated by the arrow, the first and second
With number n of the angular width error correction value E and calculation cycle, the output signal S 2 of the second
S2[n]=A2[n]sin(E2θ[n]+120) …(20)
E2は、第2磁気センサ72が検出している磁極に対応する角度幅誤差補正値である。
前記式(20)から回転角θ[n]は、次式(21)で表される。
θ[n]=(1/E2){sin−1(S2[n]/A2)−120} …(21)
第2磁気センサ71が検出している磁極に対応するE2およびA2が不揮発性メモリ79に記憶されているとすると、それらを前記式(21)に代入することにより、θ[n]を演算することができる。
S 2 [n] = A 2 [n] sin (E 2 θ [n] +120) (20)
E 2 is an angle width error correction value corresponding to the magnetic pole detected by the second
From the equation (20), the rotation angle θ [n] is expressed by the following equation (21).
θ [n] = (1 / E 2 ) {sin −1 (S 2 [n] / A 2 ) −120} (21)
Assuming that E 2 and A 2 corresponding to the magnetic pole detected by the second
前記式(21)によって回転角θ[n]を演算すると、2つの回転角θ[n]が演算される。そこで、第1磁気センサ71の出力信号S1に基づいて、前記式(21)によって演算された2つの回転角θ[n]のうちのいずれが実際の回転角であるかを判定する。以下、具体的に説明する。不揮発性メモリ79に記憶されている第1出力信号S1の振幅A1の1/2または第2出力信号S2の振幅A2の1/2を閾値a(a>0)とする。
When the rotation angle θ [n] is calculated by the equation (21), two rotation angles θ [n] are calculated. Therefore, it is determined whether on the basis of the output signals S 1 of the first
第2出力信号S2[n]が正の値である場合には、第1出力信号S1[n]が−a未満であれば、前記式(21)によって演算された2つの回転角のうち240度〜330度の領域内の回転角が実際の回転角であると判定される。一方、第1出力信号S1[n]が−a以上であれば、前記式(21)によって演算された2つの回転角のうち0度〜60度または330度〜360度の領域内の回転角が実際の回転角であると判定される。 When the second output signal S 2 [n] is a positive value, if the first output signal S 1 [n] is less than −a, the two rotation angles calculated by the equation (21) are used. Of these, the rotation angle in the region of 240 to 330 degrees is determined to be the actual rotation angle. On the other hand, if the first output signal S 1 [n] is greater than or equal to −a, the rotation within the range of 0 ° to 60 ° or 330 ° to 360 ° out of the two rotation angles calculated by the equation (21). It is determined that the angle is an actual rotation angle.
第2出力信号S2[n]が負の値である場合には、第1出力信号S1[n]がa以上であれば、前記式(21)によって演算された2つの回転角のうち60度〜150度の領域内の回転角が実際の回転角であると判定される。一方、第1出力信号S1[n]がa未満であれば、前記式(21)によって演算された2つの回転角のうち150度〜240度の領域内の回転角が実際の回転角であると判定される。 When the second output signal S 2 [n] is a negative value, if the first output signal S 1 [n] is greater than or equal to a, the two rotation angles calculated by the equation (21) are used. It is determined that the rotation angle in the region of 60 degrees to 150 degrees is the actual rotation angle. On the other hand, if the first output signal S 1 [n] is less than a, the rotation angle in the region of 150 to 240 degrees out of the two rotation angles calculated by the equation (21) is the actual rotation angle. It is determined that there is.
第3演算モードにおいても、第1演算モードと同様に、高い精度で回転角θ[n]を演算することができる。
図17は、第1の回転角演算部76Aの動作を示すフローチャートである。
不揮発性メモリ79(図5参照)の内容は、たとえば、電動パワーステアリング装置1の製造者等によって所定のタイミングで強制的に消去される。不揮発性メモリ79の内容が強制的に消去された後に、トルク演算用ECU75の電源が初めてオンされたときに、第1磁気センサ71が検出している磁極を基準磁極として、各磁極に相対的な番号を割り当てた場合の各磁極の番号を相対的極番号と定義する。第1磁気センサ71が検出している磁極の相対的極番号(以下、「第1相対的極番号」という)を変数r1で表し、第2磁気センサ72が検出している磁極の相対的極番号(以下、「第2相対的極番号」という)を変数r2で表すことにする。なお、各相対的極番号r1,r2は、1〜8の整数をとり、1より1少ない相対的極番号は8となり、8より1大きい相対的極番号は1となるものとする。
Also in the third calculation mode, the rotation angle θ [n] can be calculated with high accuracy, as in the first calculation mode.
FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the first rotation
The contents of the nonvolatile memory 79 (see FIG. 5) are forcibly erased at a predetermined timing by, for example, the manufacturer of the electric
第2実施形態では、不揮発性メモリ79の内容が強制的に消去された後に、トルク演算用ECU75の電源が初めてオンされたときに、第1磁気センサ71が検出している磁極(基準磁極)がN極の磁極である場合には、当該磁極に”1”の相対的極番号が割り当てられる。一方、第1磁気センサ71が検出している磁極(基準磁極)がS極の磁極である場合には、当該磁極に”2”の相対的極番号が割り当てられる。
In the second embodiment, the magnetic pole (reference magnetic pole) detected by the first
トルク演算用ECU75内の不揮発性メモリ79には、図18に示すように、e1〜e5で示すエリア等が設けられている。エリアe1には、1〜8の相対的磁極番号毎に角度幅誤差補正値Eの値が記憶される。エリアe2には、1〜8の相対的磁極番号毎に第1出力信号S1の振幅A1が記憶される。エリアe3には、1〜8の相対的磁極番号毎に第2出力信号S2の振幅A2が記憶される。
The
エリアe4には、イグニッションオフ指令が入力されたときに、その時点における第1相対的極番号r1が記憶される。エリアe5には、イグニッションオフ指令が入力されたときに、その時点における第2相対的極番号r2が記憶される。これは、次回のトルク演算用ECU75の電源オンの直後に、各磁気センサ71,72が検出している磁極の相対的番号を認識できるようにするためである。
In the area e4, when the ignition off command is input, the first relative pole number r1 at that time is stored. In the area e5, when the ignition-off command is input, the second relative pole number r2 at that time is stored. This is to make it possible to recognize the relative numbers of the magnetic poles detected by the
後述するように、トルク演算用ECU75の電源がオンされたときには、第1の電磁クラッチ110(図5参照)がオンされる。そして、トルク演算用ECU75にイグニッションオフ指令が入力されたときには、第1の電磁クラッチ110がオフされる。第1の電磁クラッチ110がオフされると、たとえステアリングホイール2(入力軸8)が回転されたとしても、第1の磁石61はそれに伴って回転しないので、第1の磁石61と各磁気センサ71,72との相対的位置関係は変化しない。したがって、第1の電磁クラッチ110がオフされてから、第1の電磁クラッチ110が次にオンされるまでは、第1相対的極番号r1およびの第2相対的極番号r2は変化しない。そこで、イグニッションオフ指令が入力された時点の第1相対的極番号r1およびの第2相対的極番号r2を、電源オフ後も保持するようにしている。
As will be described later, when the power of the
なお、トルク演算用ECU75内の作業用メモリ(たとえばRAM)には、複数回分(3回以上分)の第1センサ値S1を記憶するための記憶領域、複数回分(3回以上分)の第2センサ値S2を記憶するための記憶領域、複数回分(3回以上分)の第1相対的極番号r1を記憶するための記憶領域、複数回分(3回以上分)の第2相対的極番号r2を記憶するための記憶領域等が設けられる。 Note that the working memory in the torque calculation ECU 75 (e.g. RAM), a plurality of times (three or more minutes) first sensor value S storage area for 1 to store the plurality of times of (more than 3 times min) storage area for storing a second sensor value S 2, the second relative storage area for storing a first relative pole number r1 of a plurality of times (three times or more minutes), a plurality of times (three times or more minutes) A storage area or the like for storing the target pole number r2 is provided.
図17に戻り、トルク演算用ECU75の電源がオンすると、第1の回転角演算部76Aは、第1の電磁クラッチ110をオンする(ステップS51)。つまり、第1の電磁クラッチ110は、トルク演算用ECU75の電源がオンされた直後にオンされる。具体的には、第1の回転角演算部76Aは、駆動回路77を介して電磁コイル114に電流を供給することにより、電磁コイル114を通電状態にする。これにより、入力軸8と第1の磁石61とが磁気的に結合された状態となる。
Returning to FIG. 17, when the
次に、第1の回転角演算部76Aは、不揮発性メモリ79に第1相対的極番号r1およびの第2相対的極番号r2が記憶されているか否かを判別する(ステップS52)。不揮発性メモリ79に両相対的極番号r1,r2が記憶されていない場合には(ステップS52:NO)、第1の回転角演算部76Aは、強制回転に基づく回転角演算処理を行う(ステップS53)。
Next, the first rotation
トルク演算用ECU75の電源がオンされたときに、不揮発性メモリ79に両相対的極番号r1,r2が記憶されていない場合とは、不揮発性メモリ79の内容が強制的に消去された後に、トルク演算用ECU75の電源が初めてオンされたときである。したがって、不揮発性メモリ79の内容が強制的に消去された後に、トルク演算用ECU75の電源が初めてオンされたときに、強制回転に基づく回転角演算処理が行われることになる。この処理は、電動モータ18を一時的に強制回転させることにより、入力軸8(出力軸9)を回転させ、入力軸8の回転角等を演算する処理である。
When the power of the
前述した第1演算モードでは、A1演算式(14)に含まれている分数のいずれかの分母が零になる場合には、前回に演算された振幅A1が今回の振幅A1として用いられる。また、E演算式(15)に含まれている分数のいずれかの分母が零になる場合には、前回に演算された角度幅誤差補正値Eが今回の角度幅誤差補正値Eとして用いられる。しかしながら、不揮発性メモリ79の内容が強制的に消去された後に、トルク演算用ECU75の電源が初めてオンされた時点では、第1演算モードで演算された振幅A1および角度幅誤差補正値Eの前回値は存在しない。このため、第1演算モードによって回転角θ[n]を演算できなくなるおそれがある。そこで、第1演算モードで演算された振幅A1および角度幅誤差補正値Eの前回値を作成するために、強制回転に基づく回転角演算処理を行っている。強制回転に基づく回転角演算処理の詳細については後述する。強制回転に基づく回転角演算処理が終了すると、ステップS54に移行する。
In the first operation mode described above, if any of the denominator of the fraction that is included in A 1 arithmetic expression (14) becomes zero, using the amplitude A 1 that is calculated on the last time as a current amplitude A 1 It is done. Further, when any denominator of the fraction included in E calculation formula (15) becomes zero, the angle width error correction value E calculated last time is used as the current angle width error correction value E. . However, after the contents of the
前記ステップS52において、不揮発性メモリ79に両相対的極番号r1,r2が記憶されていると判別された場合には(ステップS52:YES)、第1の回転角演算部76Aは、両相対的極番号r1,r2を作業用メモリに読み込むとともに、ステップS54に移行する。
ステップS54では、第1の回転角演算部76Aは、通常時の回転角演算処理を行う。この処理の詳細については後述する。通常時の回転角演算処理は、イグニッションオフ指令が入力されるまで繰り返し行われる。イグニッションオフ指令が入力されると(ステップS55:YES)、第1の回転角演算部76Aは、通常時の回転角演算処理を終了し、作業用メモリに記憶されている現在の第1相対的極番号r1および第2相対的極番号r2を、不揮発性メモリ79内のエリアe4およびエリアe5にそれぞれ記憶する(ステップS56)。そして、第1の回転角演算部76Aは、第1の電磁クラッチ110をオフする(ステップS57)。これにより、入力軸8と第1の磁石61とが分離した状態となる。その直後に、トルク演算用ECU75の電源がオフされる。つまり、第1の電磁クラッチ110は、トルク演算用ECU75の電源がオフされる直前にオフされる。
When it is determined in step S52 that both relative pole numbers r1 and r2 are stored in the nonvolatile memory 79 (step S52: YES), the first rotation
In step S54, the first rotation
図19Aおよび図19Bは、図17のステップS53の強制回転に基づく回転角演算処理の手順を示すフローチャートである。
強制回転に基づく回転角演算処理では、短時間ではあるがステアリングホイール2が強制的に回転駆動される。このため、運転者は何らかの故障が発生したと誤解するおそれがある。そこで、第1の回転角演算部76Aは、運転者への警告を行う(ステップS61)。具体的には、第1の回転角演算部76Aは、車内に設けられた表示装置(図示略)、音声出力装置(図示略)等を制御するための映像音声制御装置(図示略)に、警告出力指令を送信する。映像音声制御装置は、この警告出力指令を受信すると、「ステアリングホイールが強制的に回転しますが故障ではありません」等のメッセージを表示装置に表示したり、音声出力装置によって音声出力したりする。
19A and 19B are flowcharts showing the procedure of the rotation angle calculation process based on the forced rotation in step S53 of FIG.
In the rotation angle calculation process based on the forced rotation, the
次に、第1の回転角演算部76Aは、第1方向に電動モータ18を回転駆動させる(ステップS62)。具体的には、第1の回転角演算部76Aは、第1方向に電動モータ18を回転駆動させるための第1強制回転指令をモータ制御用ECU12に送信する。モータ制御用ECU12は、この第1強制回転指令を受信すると、第1方向に電動モータ18を回転駆動させる。
Next, the first rotation
第1の回転角演算部76Aは、各磁気センサ71,72のセンサ値S1[n],S2[n]を取得する(ステップS63)。ステップS63の処理は、後述するステップS70でYESと判定されるまで、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。トルク演算用ECU75内の作業用メモリには、所定回数前に取得されたセンサ値から最新に取得されたセンサ値までの複数回分(3回以上)のセンサ値が記憶されるようになっている。
The first rotation
第1の回転角演算部76Aは、フラグF4がセット(F4=1)されているか否かを判別する(ステップS64)。フラグF4は、強制回転に基づく回転角演算処理開始後において後述する相対的極番号の設定処理が既に実行されていることを記憶するためのフラグであり、相対的極番号の設定処理が実行されたときにセットされる。フラグF4は、初期状態では、リセット(F4=0)されている。
The first rotation
フラグF4がセットされていなければ(ステップS64:NO)、第1の回転角演算部76Aは、相対的極番号の設定処理を行う(ステップS65)。
図20は、相対的極番号の設定処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
第1の回転角演算部76Aは、まず、第1出力信号S1が0より大きいか否かを判別する(ステップS81)。第1出力信号S1が0より大きい場合には(ステップS81:YES)、第1の回転角演算部76Aは、第1磁気センサ71が検出している磁極がN極の磁極であると判別し、第1相対的極番号r1を1に設定する(ステップS84)。そして、ステップS86に進む。
If the flag F4 is not set (step S64: NO), the first rotation
FIG. 20 is a flowchart showing a detailed procedure of the relative pole number setting process.
First rotation
一方、第1出力信号S1が0以下である場合には(ステップS81:NO)、第1の回転角演算部76Aは、第1出力信号S1が0より小さいか否かを判別する(ステップS82)。第1出力信号S1が0より小さい場合には(ステップS82:YES)、第1の回転角演算部76Aは、第1磁気センサ71が検出している磁極がS極の磁極であると判別し、第1相対的極番号r1を2に設定する(ステップS85)。そして、ステップS86に進む。
On the other hand, if the first output signal S 1 is equal to or smaller than 0 (step S81: NO), the first rotation
前記ステップS82において、第1出力信号S1が0以上であると判別された場合には(ステップS82:NO)、つまり、第1出力信号S1が0である場合には、第1の回転角演算部76Aは、入力軸8の回転角が0°であるか180°であるかを判別するために、第2出力信号S2が0より大きいか否かを判別する(ステップS83)。第2出力信号S2が0より大きい場合には(ステップS83:YES)、第1の回転角演算部76Aは、入力軸8の回転角が0°であると判別し、第1相対的極番号r1を1に設定する(ステップS84)。そして、ステップS86に進む。
In the step S82, the in the case of first output signals S 1 is determined to be 0 or more (step S82: NO), that is, if the first output signal S 1 is 0, the first rotating corner
一方、第2出力信号S2が0以下である場合には(ステップS83:NO)、第1の回転角演算部76Aは、入力軸8の回転角が180°であると判別し、第1相対的極番号r1を2に設定する(ステップS85)。そして、ステップS86に進む。
ステップS86では、第1の回転角演算部76Aは、「S1≧0かつS2>0」または「S1≦0かつS2<0」の条件を満たしているか否かを判別する。この条件を満たしている場合には(ステップS86:YES)、第1の回転角演算部76Aは、第2磁気センサ72が検出している磁極の極番号は、第1磁気センサ71が検出している磁極の極番号と同じであると判別し、第2相対的極番号r2に第1相対的極番号r1と同じ番号(r2=r1)を設定する(ステップS87)。そして、図19AのステップS66に移行する。
On the other hand, when the second output signal S 2 is equal to or smaller than 0 (step S83: NO), the first rotation
In step S86, the first rotation
一方、前記ステップS86の条件を満たしていない場合には(ステップS86:NO)、第1の回転角演算部76Aは、第2磁気センサ72が検出している磁極の極番号は、第1磁気センサ71が検出している磁極の極番号より1だけ大きい番号であると判別し、第2相対的極番号r2に、第1相対的極番号r1より1だけ大きい番号(r2=r1+1)を設定する(ステップS88)。そして、図19AのステップS66に移行する。
On the other hand, when the condition of step S86 is not satisfied (step S86: NO), the first
前記ステップS86の条件に基づいて第2相対的極番号r2を決定している理由について説明する。たとえば、磁石61における磁極M1と磁極M2とからなる磁極対が第1磁気センサ71を通過する際の、第1および第2出力信号S1,S2の信号波形を模式的に表すと、図21の(a),(b)のようになる。
図21において、Q1およびQ4で示す領域においては、第2磁気センサ72が検出している磁極の極番号は、第1磁気センサ71が検出している磁極の極番号と同じである。一方、Q2,Q3,Q5およびQ6で示す領域においては、第2磁気センサ72が検出している磁極の極番号は、第1磁気センサ71が検出している磁極の極番号より1だけ大きい。
The reason why the second relative pole number r2 is determined based on the condition of step S86 will be described. For example, the signal waveforms of the first and second output signals S 1 and S 2 when the magnetic pole pair including the magnetic pole M1 and the magnetic pole M2 in the
In FIG. 21, in the areas indicated by Q1 and Q4, the pole numbers of the magnetic poles detected by the second
領域Q1においては、両センサ値S1,S2は、S1≧0かつS2>0の第1条件を満たす。領域Q2およびQ3においては、両センサ値S1,S2は、S1>0かつS2≦0の第2条件を満たす。領域Q4においては、両センサ値S1,S2は、S1≦0かつS2<0の第3条件を満たす。領域Q5およびQ6においては、両センサ値S1,S2は、S1<0かつS2≧0の第4条件を満たす。そこで、第1の回転角演算部76Aは、第1条件および第3条件の一方を満たしているときには、第2磁気センサ72が検出している磁極の極番号が、第1磁気センサ71が検出している磁極の極番号と同じであると判別している。一方、第1条件および第3条件のいずれの条件をも満たしていないときには、第1の回転角演算部76Aは、第2磁気センサ72が検出している磁極の極番号が、第1磁気センサ71が検出している磁極の極番号より1だけ大きいと判別している。
In the region Q1, both sensor values S 1 and S 2 satisfy the first condition of S 1 ≧ 0 and S 2 > 0. In the region Q2 and Q3, both
図19Aに戻り、ステップS66では、第1の回転角演算部76Aは、フラグF4をセット(F4=1)する。そして、ステップS69に移行する。
前記ステップS64において、フラグF4をセット(F4=1)されていると判別された場合には(ステップS64:YES)、ステップS67に移行する。ステップS67では、
第1の回転角演算部76Aは、作業用メモリに記憶されているセンサ値S1,S2に基づいて、センサ値S1,S2毎に、センサ値の符号が反転するゼロクロスを検出したか否かを判別する。ゼロクロスが検出されなかったときには(ステップS67:NO)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS69に移行する。
Returning to FIG. 19A, in step S66, the first rotation
If it is determined in step S64 that the flag F4 is set (F4 = 1) (step S64: YES), the process proceeds to step S67. In step S67,
First rotation
前記ステップS67において、いずれかのセンサ値S1,S2に対してゼロクロスが検出された場合には(ステップS67:YES)、第1の回転角演算部76Aは、相対的極番号の更新処理を行なう(ステップS68)。具体的には、第1の回転角演算部76Aは、前記ステップS67でゼロクロスが検出された磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号r1またはr2を、入力軸8(磁石61)の回転方向に応じて、1だけ大きい番号または1だけ小さい番号に変更する。
If a zero cross is detected for one of the sensor values S 1 and S 2 in step S67 (step S67: YES), the first
入力軸8の回転方向が正方向(図13に矢印で示す方向)である場合には、第1の回転角演算部76Aは、前記ステップS67でゼロクロスが検出された磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号r1またはr2を、1だけ大きい番号に更新する。一方、入力軸8の回転方向が逆方向である場合には、第1の回転角演算部76Aは、ゼロクロスが検出された磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号r1またはr2を、1だけ小さい番号に更新する。ただし、前述したように、”1”の相対的極番号に対して、1だけ小さい相対的極番号は、”8”となる。また、”8”の相対的極番号に対して、1だけ大きい相対的極番号は、”1”となる。
When the rotation direction of the
なお、入力軸8の回転方向は、例えば、ゼロクロスが検出された出力信号の前回値および今回値と、他方の出力信号の今回値とに基づいて判定することができる。具体的には、ゼロクロスが検出された出力信号が第1出力信号S1である場合には、「第1出力信号S1の前回値が0より大きくかつその今回値が0以下であり、第2出力信号S2が0より小さい」という条件、または「第1出力信号S1の前回値が0未満でかつその今回値が0以上であり、第2出力信号S2が0より大きい」という条件を満たしている場合には、回転方向は正方向(図13に矢印で示す方向)であると判定される。
The rotation direction of the
一方、「第1出力信号S1の前回値が0以上でかつその今回値が0未満であり、第2出力信号S2が0より大きい」という条件、または「第1出力信号S1の前回値が0以下でかつその今回値が0より大きく、第2出力信号S2が0より小さい」という条件を満たしている場合には、回転方向は逆方向であると判定される。
ゼロクロスが検出された出力信号が第2出力信号S2である場合には、「第2出力信号S2の前回値が0より大きくかつその今回値が0以下であり、第1出力信号S1が0より大きい」という条件、または「第2出力信号S2の前回値が0未満でかつその今回値が0以上であり、第1出力信号S1が0より小さい」という条件を満たしている場合には、回転方向は正方向(図13に矢印で示す方向)であると判定される。一方、「第2出力信号S2の前回値が0以上でかつその今回値が0未満であり、第1出力信号S1が0より小さい」という条件、または「第2出力信号S2の前回値が0以下でかつその今回値が0より大きく、第1出力信号S1が0より大きい」という条件を満たしている場合には、回転方向は逆方向であると判定される。
On the other hand, the condition that “the previous value of the first output signal S 1 is greater than or equal to 0 and the current value is less than 0 and the second output signal S 2 is greater than 0” or “the previous time of the first output signal S 1 value is greater than 0 or less and the current value is 0, when the second output signal S 2 is satisfies the condition that 0 less ", it is determined that the rotation direction is the reverse direction.
When the output signal in which the zero cross is detected is the second output signal S 2 , “the previous value of the second output signal S 2 is greater than 0 and the current value is less than or equal to 0, and the first output signal S 1 Or the condition that “the previous value of the second output signal S 2 is less than 0 and the current value is 0 or more and the first output signal S 1 is less than 0” is satisfied. In this case, the rotation direction is determined to be the positive direction (the direction indicated by the arrow in FIG. 13). On the other hand, the condition that “the previous value of the second output signal S 2 is 0 or more and the current value is less than 0 and the first output signal S 1 is less than 0”, or “the previous value of the second output signal S 2 is value is greater than 0 or less and the current value is 0, when the first output signals S 1 satisfies the condition that 0 is greater than ", it is determined that the rotation direction is the reverse direction.
相対的極番号の更新処理が終了すると、第1の回転角演算部76Aは、ステップS69に移行する。ステップS69では、第1の回転角演算部76Aは、第1および第2磁気センサ71,72が共に同じ1つの磁極を3演算周期連続して検出しているという条件を満たしている否かを判別する。各演算周期において、各磁気センサ71,72が検出している磁極の相対的番号は、それぞれ第1相対的磁極番号r1および第2相対的磁極番号r2によって認識することができる。したがって、所定演算周期前から今演算周期までの複数演算周期分の各相対的磁極番号r1,r2を作業用メモリに記憶することにより、3演算周期連続して両磁気センサ71,72がともに同じ1つの磁極を検出しているか否かを判別できる。 ステップS69の条件を満たしていない場合には(ステップS69:NO)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS63に戻る。一方、ステップS69の条件を満たしている場合には(ステップS69:YES)、第1の回転角演算部76Aは、A1演算式(14)、E演算式(15)およびA2演算式(17)に含まれている分数のいずれの分母も零でないという条件を満たしているか否かを判別する(ステップS70)。
When the relative pole number update process ends, the first rotation
ステップS70の条件を満たしていない場合には(ステップS70:NO)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS63に戻る。一方、ステップS70の条件を満たしている場合には(ステップS70:YES)、第1の回転角演算部76Aは、図19BのステップS71に移行する。
ステップS71では、第1の回転角演算部76Aは、第1方向とは反対方向である第2方向に電動モータ18を回転駆動させる。具体的には、第1の回転角演算部76Aは、第2方向に電動モータ18を回転駆動させるための第2強制回転指令をモータ制御用ECU12に送信する。モータ制御用ECU12は、この第2強制回転指令を受信すると、第2方向に電動モータ18を回転駆動させる。
When the condition of step S70 is not satisfied (step S70: NO), the first rotation
In step S71, the first rotation
この後、第1の回転角演算部76Aは、各磁気センサ71,72のセンサ値S1[n],S2[n]を取得する(ステップS72)。ステップS72の処理は、後述するステップS76でYESと判定されるまで、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。そして、第1の回転角演算部76Aは、作業用メモリに記憶されているセンサ値S1,S2に基づいて、センサ値S1,S2毎に、センサ値の符号が反転するゼロクロスを検出したか否かを判別する(ステップS73)。ゼロクロスが検出されなかったときには(ステップS73:NO)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS75に移行する。
Thereafter, the first rotation
前記ステップS73において、いずれかのセンサ値S1,S2に対してゼロクロスが検出された場合には(ステップS73:YES)、第1の回転角演算部76Aは、相対的極番号の更新処理を行なう(ステップS74)。この相対的極番号の更新処理は、前述したステップS68における相対的極番号の更新処理と同じである。ステップS74の相対的極番号の更新処理が終了すると、第1の回転角演算部76Aは、ステップS75に移行する。
If a zero cross is detected for any of the sensor values S 1 and S 2 in step S73 (step S73: YES), the first
ステップS75では、第1の回転角演算部76Aは、第1および第2磁気センサ71,72が共に同じ1つの磁極を3演算周期連続して検出しているという条件を満たしている否かを判別する。ステップS75の条件を満たしていない場合には(ステップS75:NO)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS72に戻る。一方、ステップS75の条件を満たしている場合には(ステップS75:YES)、第1の回転角演算部76Aは、A1演算式(14)、E演算式(15)およびA2演算式(17)に含まれている分数のいずれの分母も零でないという条件を満たしているか否かを判別する(ステップS76)。
In step S75, the first rotation
ステップS76の条件を満たしていない場合には(ステップS76:NO)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS72に戻る。一方、ステップS76の条件を満たしている場合には(ステップS76:YES)、第1の回転角演算部76Aは、第1演算モードによって、振幅A1、角度幅誤差補正値E、回転角θ[n]および振幅A2を演算する(ステップS77)。そして、第1の回転角演算部76Aは、得られた振幅A1、角度幅誤差補正値Eおよび振幅A2を、第1および第2磁気センサ71,72が検出している磁極の相対的極番号に関連付けて、不揮発性メモリ79に記憶する(ステップS78)。
When the condition of step S76 is not satisfied (step S76: NO), the first rotation
この後、第1の回転角演算部76Aは、電動モータ18の駆動を停止させるとともに運転者への警告を停止させる(ステップS79)。具体的には、第1の回転角演算部76Aは、電動モータ18の駆動停止指令をモータ制御用ECU12に送信するとともに、映像音声制御装置に警告停止指令を送信する。モータ制御用ECU12は、電動モータ18の駆動停止指令を受信すると電動モータ18の駆動を停止させる。映像音声制御装置は、警告停止指令を受信すると、警告表示、警告音声出力等を停止させる。これにより、強制回転に基づく回転角演算処理が終了し、第1の回転角演算部76Aは、図17のステップS54に移行する。
Thereafter, the first rotation
図22Aおよび図22Bは、図17のステップS54の通常時の回転角演算処理の手順を示すフローチャートである。
第1の回転角演算部76Aは、各磁気センサ71,72のセンサ値S1[n],S2[n]を取得する(ステップS91)。そして、第1の回転角演算部76Aは、作業用メモリに記憶されているセンサ値S1,S2に基づいて、センサ値S1,S2毎に、センサ値の符号が反転するゼロクロスを検出したか否かを判別する(ステップS92)。ゼロクロスが検出されなかったときには(ステップS92:NO)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS94に移行する。
22A and 22B are flowcharts showing the procedure of the normal rotation angle calculation process in step S54 of FIG.
The first rotation
前記ステップS92において、いずれかのセンサ値S1,S2に対してゼロクロスが検出された場合には(ステップS92:YES)、第1の回転角演算部76Aは、相対的極番号の更新処理を行なう(ステップS93)。この相対的極番号の更新処理は、前述した図19AのステップS68における相対的極番号の更新処理と同じである。ステップS93の相対的極番号の更新処理が終了すると、第1の回転角演算部76Aは、ステップS94に移行する。
If a zero cross is detected for one of the sensor values S 1 and S 2 in step S92 (step S92: YES), the first
ステップS94では、第1の回転角演算部76Aは、第1および第2磁気センサ71,72が共に同じ1つの磁極を3演算周期連続して検出しているという条件を満たしている否かを判別する。ステップS94の条件を満たしている場合には(ステップS94:YES)、第1の回転角演算部76Aは、第1演算モードによってA1,E,θ[n],A2を演算する(ステップS95)。第1演算モードによって回転角θ[n]を演算する際においては、第1の回転角演算部76Aは、A1演算式(14)に含まれている分数の分母が零でないか否か、E演算式(15)に含まれている分数の分母が零でないか否か、A2演算式(17)に含まれている分数の分母が零でないか否かを判定し、それらの判定結果に応じてA1,E,θ[n],A2を演算する。
In step S94, the first rotation
第1の回転角演算部76Aは、A1,E,θ[n],A2を演算すると、A1演算式(14)、E演算式(15)およびA2演算式(17)に含まれている分数のいずれの分母も零でないという条件を満たしていたか否かを判別する(ステップS96)。ステップS96の条件を満たしていた場合には(ステップS96:YES)、第1の回転角演算部76Aは、演算されたA1、EおよびA2を、第1および第2磁気センサ71,72が検出している磁極の相対的極番号に関連付けて不揮発性メモリ79に記憶する(ステップS97)。第1および第2磁気センサ71,72が検出している磁極の相対的極番号は、現在設定されている第1相対的極番号r1または第2相対的極番号r2と同じ値となる。具体的には、第1の回転角演算部76Aは、不揮発性メモリ79のエリアe1,e2,e3内の現在設定されている第1相対的極番号r1に対応する記憶場所に、演算されたE、A1およびA2をそれぞれ記憶する。なお、不揮発性メモリ79のエリアe1,e2,e3の前記記憶場所に既にE、A1およびA2が記憶されている場合には、今回演算されたE、A1およびA2が上書きされる。この後、第1の回転角演算部76Aは、今回の通常時の回転角演算処理を終了する。
When the first rotation
前記ステップS96において、ステップS96の条件を満たしていなかったと判別された場合には(ステップS96:NO)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS97の処理を行うことなく、今回の通常時の回転角演算処理を終了する。したがって、この場合には、ステップS95で演算されたE、A1およびA2は、不揮発性メモリ79のエリアe1,e2,e3に記憶されない。
If it is determined in step S96 that the condition of step S96 is not satisfied (step S96: NO), the first
前記ステップS94において、ステップS94の条件を満たしていないと判別された場合には(ステップS94:NO)、第1の回転角演算部76Aは、図22BのステップS98に移行する。ステップS98では、第1の回転角演算部76Aは、第1磁気センサ71が検出している磁極に対応する角度幅誤差補正値Eが不揮発性メモリ79に記憶されているか否かを判別する。第1磁気センサ71が検出している磁極に対応する角度幅誤差補正値Eが不揮発性メモリ79に記憶されているか否かの判別は、不揮発性メモリ79のエリアe1内の現在設定されている第1相対的極番号r1に対応する記憶場所に、角度幅誤差補正値Eが記憶されているか否かに基づいて行われる。
If it is determined in step S94 that the condition in step S94 is not satisfied (step S94: NO), the first
第1磁気センサ71が検出している磁極に対応する角度幅誤差補正値Eが不揮発性メモリ79に記憶されている場合には(ステップS98:YES)、第1の回転角演算部76Aは、第2演算モードによって回転角θ[n]を演算する(ステップS99)。そして、第1の回転角演算部76Aは、今回の通常時の回転角演算処理を終了する。
前記ステップS98において、第1磁気センサ71が検出している磁極に対応する角度幅誤差補正値Eが不揮発性メモリ79に記憶されていないと判別された場合には(ステップS98:NO)、第1の回転角演算部76Aは、ステップS100に進む。ステップS100では、第1の回転角演算部76Aは、第3演算モードによって回転角θ[n]を演算する。そして、第1の回転角演算部76Aは、今回の通常時の回転角演算処理を終了する。
When the angular width error correction value E corresponding to the magnetic pole detected by the first
If it is determined in step S98 that the angle width error correction value E corresponding to the magnetic pole detected by the first
なお、図22AのステップS96を省略して、ステップS95の処理が終了したときには、ステップS97に進むようにしてもよい。
第2実施形態では、トルク演算用ECU75の電源がオンされたときに、各磁極に相対的極番号が既に割り当てられている場合(不揮発性メモリ79に相対的極番号r1,r2が記憶されている場合)には、トルク演算用ECU75の電源がオンされた直後に、各磁気センサ71,72が検出している磁極の相対的極番号を特定することが可能となる。
Note that step S96 in FIG. 22A may be omitted, and the process may proceed to step S97 when the process in step S95 ends.
In the second embodiment, when the
また、トルク演算用ECU75の電源がオンされたときに、各磁極に相対的極番号が既に割り当てられている場合には、第1の回転角演算部76Aは、電磁クラッチ110をオンさせた後に、強制回転に基づく回転角演算処理(図17のステップS53参照)を実行することなく、通常時の回転角演算処理(図17のステップS54参照)を開始することができる。これにより、トルク演算用ECU75の電源がオンされた直後から、第1演算モード、第2演算モードおよび第3演算モードのいずれかの演算モードによって、高い精度で回転角を演算できるようになる。
If the relative pole number is already assigned to each magnetic pole when the
前述の第2実施形態では、第1演算モードでは、2つの磁気センサ71,72が3サンプリング周期連続して共に同じ1つの磁極を検出している場合に、これらの2つの磁気センサ71,72における3サンプリング分の出力信号に基づいて入力軸8の回転角θが演算されている。しかし、第1演算モードにおいて、2つの磁気センサ71,72が2サンプリング周期連続して共に同じ1つの磁極を検出している場合に、これらの2つの磁気センサ71,72における2サンプリング分の出力信号に基づいて回転角θを演算するようにしてもよい。
In the second embodiment described above, in the first calculation mode, when the two
この場合には、2つの磁気センサ71,72の振幅A1,A2および角度幅誤差補正値Eのうちのいずれか一方が固定値とされる。これにより、2つの磁気センサ71,72における2サンプリング分の出力信号に基づいて、2つの磁気センサ71,72の振幅A1,A2および角度幅誤差補正値Eのうち固定値ではない方の情報と回転角θとを演算することが可能となる。
In this case, one of the amplitudes A 1 and A 2 and the angle width error correction value E of the two
2つの磁気センサ71,72の振幅A1,A2が固定値とされる場合には、相対的極番号に関連して記憶される情報は、角度幅誤差補正値Eのみとなる。この場合、第2演算モードで用いられる演算式(19)内のA1および第3演算モードで用いられる演算式(21)内のA2は、固定値となる。
一方、角度幅誤差補正値Eが固定値とされる場合には、相対的極番号に関連して記憶される情報は、各磁気センサ71,72の振幅A1,A2のみとなる。この場合、第2演算モードで用いられる演算式(19)内のE1および第3演算モードで用いられる演算式(21)内のE2は、固定値となる。
When the amplitude A 1, A 2 of the two
On the other hand, when the angle width error correction value E is a fixed value, the information stored in relation to the relative pole number is only the amplitudes A 1 and A 2 of the
この発明は、入力軸8や出力軸9以外の回転体の回転角を検出する場合にも、適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
The present invention can also be applied when detecting the rotation angle of a rotating body other than the
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
8…入力軸、9…出力軸、10…トーションバー、61,62…磁石、71,72,73,74…磁気センサ、75…トルク演算用ECU、76…マイクロコンピュータ、76A,76B…回転角演算部、76C…トルク演算部、77,78…駆動回路、79…不揮発性メモリ、110,120…電磁クラッチ、M1〜M10…磁極 8 ... input shaft, 9 ... output shaft, 10 ... torsion bar, 61, 62 ... magnet, 71, 72, 73, 74 ... magnetic sensor, 75 ... torque calculation ECU, 76 ... microcomputer, 76A, 76B ... rotation angle Calculation unit, 76C ... Torque calculation unit, 77, 78 ... Drive circuit, 79 ... Non-volatile memory, 110, 120 ... Electromagnetic clutch, M1-M10 ... Magnetic pole
Claims (5)
前記回転体にクラッチを介して一体回転可能に連結され、複数の磁極を有する多極磁石と、
電源がオンされた直後に、前記回転体と前記多極磁石とが結合するように前記クラッチを制御する第1制御手段と、
電源がオフされる直前に、前記回転体と前記多極磁石とが分離するように前記クラッチを制御する第2制御手段と、
前記多極磁石の回転に応じて、互いに位相差を有する正弦波信号を出力する複数の磁気センサと、
前記各磁気センサの出力信号に基づいて、前記回転体の回転角を演算する回転角演算手段とを含む、回転角検出装置。 A rotation angle detection device for detecting a rotation angle of a rotating body,
A multipolar magnet coupled to the rotating body via a clutch so as to be integrally rotatable, and having a plurality of magnetic poles;
First control means for controlling the clutch so that the rotating body and the multipolar magnet are coupled immediately after the power is turned on;
Second control means for controlling the clutch so that the rotating body and the multipolar magnet are separated immediately before the power is turned off;
A plurality of magnetic sensors that output sinusoidal signals having a phase difference with each other in accordance with the rotation of the multipole magnet;
A rotation angle detection device including rotation angle calculation means for calculating a rotation angle of the rotating body based on an output signal of each magnetic sensor.
前記各磁気センサが検出している磁極を特定する磁極特定手段と、
前記各磁気センサの出力信号に基づいて、前記多極磁石の磁極別に各磁気センサの出力信号を補正するための補正値を検出して、不揮発性メモリに記憶する手段と、
前記不揮発性メモリに記憶されている各磁気センサの補正値のうち、各磁気センサが検出している磁極に対応する補正値を用いて、各磁気センサの出力信号を補正する補正手段と、
前記補正手段による補正後の前記各磁気センサの出力信号に基づいて、前記回転体の回転角を演算する手段と、
電源がオフされる直前に、各磁気センサが検出している磁極を前記不揮発性メモリに記憶する手段を含む、請求項1に記載の回転角検出装置。 The rotation angle calculation means includes
Magnetic pole specifying means for specifying the magnetic pole detected by each magnetic sensor;
Means for detecting a correction value for correcting the output signal of each magnetic sensor for each magnetic pole of the multipolar magnet based on the output signal of each magnetic sensor, and storing it in a nonvolatile memory;
Correction means for correcting an output signal of each magnetic sensor using a correction value corresponding to the magnetic pole detected by each magnetic sensor among the correction values of each magnetic sensor stored in the nonvolatile memory;
Means for calculating a rotation angle of the rotating body based on an output signal of each magnetic sensor after correction by the correction means;
The rotation angle detection device according to claim 1, further comprising means for storing the magnetic pole detected by each magnetic sensor in the nonvolatile memory immediately before the power is turned off.
前記補正手段は、各磁気センサの出力信号の振幅を補正するように構成されている、請求項2に記載の回転角検出装置。 The correction value for correcting the output signal of each magnetic sensor is the peak value of the output signal of each magnetic sensor,
The rotation angle detection device according to claim 2, wherein the correction unit is configured to correct an amplitude of an output signal of each magnetic sensor.
前記各磁気センサが検出している磁極を特定する磁極特定手段と、
前記複数の磁気センサに含まれている所定の2つの磁気センサが共に同じ1つの磁極を所定複数サンプリング周期連続して検出しているという第1条件を満たしているときには、それらの2つの磁気センサの前記所定複数サンプリング分の出力信号に基づいて、前記回転体の回転角を演算する第1演算手段と、
前記第1条件を満たしているときに、常にまたは前記2つの磁気センサの前記所定複数サンプリング分の出力信号が一定の要件を満たしているときには、それらの2つの磁気センサが検出している磁極の磁極幅に関する情報および/またはそれらの2つの磁気センサの出力信号の振幅に関する情報を演算して当該磁極に関連付けて不揮発性メモリに記憶する情報記憶手段と、
前記第1条件を満たしていないときには、前記2つの磁気センサの1サンプリング分の出力信号と、前記不揮発性メモリに記憶されている前記情報とを用いて、前記回転体の回転角を演算する第2演算手段と、
電源がオフされる直前に、各磁気センサが検出している磁極を前記不揮発性メモリに記憶する手段を含む、請求項1に記載の回転角検出装置。 The rotation angle calculation means includes
Magnetic pole specifying means for specifying the magnetic pole detected by each magnetic sensor;
When the predetermined two magnetic sensors included in the plurality of magnetic sensors satisfy the first condition that both of them detect the same magnetic pole continuously for a predetermined plurality of sampling periods, the two magnetic sensors First calculating means for calculating a rotation angle of the rotating body based on the output signals for the predetermined plurality of samplings;
When the first condition is satisfied, or when the output signals of the two or more predetermined samplings of the two magnetic sensors satisfy a certain requirement, the magnetic poles detected by the two magnetic sensors are detected. Information storage means for calculating information relating to the magnetic pole width and / or information relating to the amplitudes of the output signals of the two magnetic sensors and storing them in the nonvolatile memory in association with the magnetic poles;
When the first condition is not satisfied, an output signal for one sampling of the two magnetic sensors and the information stored in the nonvolatile memory are used to calculate a rotation angle of the rotating body. Two computing means;
The rotation angle detection device according to claim 1, further comprising means for storing the magnetic pole detected by each magnetic sensor in the nonvolatile memory immediately before the power is turned off.
Priority Applications (1)
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JP2013106401A JP2014142322A (en) | 2012-12-27 | 2013-05-20 | Rotation angle detection device |
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JP2012285176 | 2012-12-27 | ||
JP2013106401A JP2014142322A (en) | 2012-12-27 | 2013-05-20 | Rotation angle detection device |
Publications (1)
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ID=51423725
Family Applications (1)
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JP2013106401A Pending JP2014142322A (en) | 2012-12-27 | 2013-05-20 | Rotation angle detection device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018129487A1 (en) * | 2018-11-22 | 2020-05-28 | Thyssenkrupp Ag | Angle sensor with multi-pole magnet for motor vehicle steering |
US20210159822A1 (en) * | 2017-05-31 | 2021-05-27 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Method for determining an angular position of a rotating component, in particular of an electric motor for a clutch actuation system of a vehicle |
-
2013
- 2013-05-20 JP JP2013106401A patent/JP2014142322A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20210159822A1 (en) * | 2017-05-31 | 2021-05-27 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Method for determining an angular position of a rotating component, in particular of an electric motor for a clutch actuation system of a vehicle |
US11984837B2 (en) * | 2017-05-31 | 2024-05-14 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Method for determining an angular position of a rotating component, in particular of an electric motor for a clutch actuation system of a vehicle |
DE102018129487A1 (en) * | 2018-11-22 | 2020-05-28 | Thyssenkrupp Ag | Angle sensor with multi-pole magnet for motor vehicle steering |
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