JP2015135283A - 回転角検出装置、パルス信号生成回路 - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバ角の象限を高精度に検出できる回転角検出装置を提供する。【解決手段】象限演算部１３において、励磁パルス生成部１３１は、励磁信号を２値化した励磁パルス信号を出力する。また、位相遅れ生成部１３２ａ、１３２ｂは、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号の位相を所定の位相遅延量Φだけ遅らせた信号をそれぞれ生成し、レゾルバパルス生成部１３３は、これらの信号をそれぞれ２値化したＳＩＮパルス信号およびＣＯＳパルス信号を生成する。同相逆相判定部１３４は、励磁パルス信号、ＳＩＮパルス信号およびＣＯＳパルス信号に基づいて、励磁信号とＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号とがそれぞれ同相または逆相のいずれであるかを判定する。この判定結果に基づいて、象限判定部１３５は、レゾルバ角が第１象限、第２象限、第３象限または第４象限のいずれにあるかを判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、モータの回転角に応じたレゾルバ角を検出する回転角検出装置と、レゾルバ角を検出するためのパルス信号を生成するパルス信号生成回路に関する。

従来、レゾルバから出力されたレゾルバ信号を励磁信号と比較し、その比較結果から入力軸角度の象限を示すレゾルバ象限情報を検出することで、レゾルバ信号をデジタル角度信号に変換するためのレゾルバデジタル変換器の異常を検出する装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００８−１２２２１６号公報

特許文献１には、励磁信号の包絡線を２値のデジタル信号に変換すると共に、レゾルバ信号を構成するｓｉｎ相信号とｃｏｓ相信号の包絡線を２値のデジタル信号にそれぞれ変換する。そして、これらの信号をＸＯＲ回路にそれぞれ入力して得られたｓｉｎ相象限情報およびｃｏｓ相象限情報により、レゾルバ象限情報を検出すると記載されている。しかし、特許文献１に記載の回路構成は、こうした回路動作を実現できるものではないため、レゾルバ象限情報を正しく検出することができない。

また、特許文献１に記載の装置では、レゾルバ信号と励磁信号の間の位相ずれによる相象限情報の反転を防止するために、励磁信号に対して位相が９０°遅れたタイミング生成用信号を出力し、このタイミング生成用信号を２値化して得られたラッチタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下りで各相象限情報をラッチする。このときのラッチ期間は、ラッチタイミング信号のパルス幅に応じて定まり、これは励磁信号の１／２周期分の長さに等しい。そのため、特許文献１に記載の装置によるレゾルバ象限情報の検出結果は、レゾルバデジタル変換器から出力されるデジタル角度信号に対して、最大で励磁信号の１／２周期分の遅れを含んだものとなる。したがって、レゾルバ象限情報を精度良く検出することができない。

本発明の目的は、レゾルバ角の象限を高精度に検出できる回転角検出装置を提供することにある。

本発明による回転角検出装置は、モータに取り付けられたレゾルバの励磁巻線を励磁するための正弦波状の励磁信号と、前記レゾルバより出力される前記モータの回転角に応じたレゾルバ角の情報を含むレゾルバ信号とが同相または逆相のいずれであるかを判定する同相逆相判定部と、前記同相逆相判定部による判定結果に基づいて、前記レゾルバ角が第１象限、第２象限、第３象限または第４象限のいずれにあるかを判定する象限判定部と、を備える。
本発明によるパルス信号生成回路は、モータに取り付けられたレゾルバの励磁巻線を励磁するための正弦波状の励磁信号を受信し、前記励磁信号を２値化した励磁パルス信号を生成する励磁パルス生成部と、前記レゾルバより出力される前記モータの回転角に応じたレゾルバ角の情報を含むレゾルバ信号を受信し、前記レゾルバ信号の位相を所定の位相遅延量だけ遅らせた遅延レゾルバ信号を生成する位相遅れ生成部と、前記遅延レゾルバ信号を２値化したレゾルバパルス信号を生成するレゾルバパルス生成部と、を備える。

本発明によれば、レゾルバ角の象限を高精度に検出することができる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動車のシステム構成図である。 インバータ制御部の構成を示すブロック図である。 象限演算部の構成を示すブロック図である。 象限演算部の構成を実現するためのハードウェア構成の一例を示す図である。 象限演算部の構成を実現するためのハードウェア構成の別の一例を示す図である。 励磁信号とＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号との関係を示す図である。 レゾルバ角が第１象限にあるときに出力されるパルス信号の例を示す図である。 レゾルバ角が第２象限にあるときに出力されるパルス信号の例を示す図である。 レゾルバ角が第３象限にあるときに出力されるパルス信号の例を示す図である。 レゾルバ角が第４象限にあるときに出力されるパルス信号の例を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動車のシステム構成図である。図１に示すハイブリッド自動車は、インバータ１、直流電源２、モータ３、および角度センサ４を備える。インバータ１は、インバータ制御部１０、平滑コンデンサ２０、およびスイッチング素子３０ａ〜３０ｆを備える。

インバータ制御部１０は、不図示の電流センサから出力される各相の出力電流情報と、角度センサ４から出力されるレゾルバ信号とに基づいて、モータ３の駆動を制御するための駆動制御演算を行い、制御信号を出力する。この制御信号に応じてスイッチング素子３０ａ〜３０ｆがそれぞれスイッチングされることで、直流電源２から供給される直流電力が交流電力に変換されてモータ３に出力Ｓされ、モータ３が駆動される。

モータ３は、たとえば車両を駆動するために用いられる車両用モータであり、インバータ１によって制御される。角度センサ４は、モータ３の回転角を検出するためのセンサであり、モータ３に取り付けられている。具体的には、レゾルバが角度センサ４として用いられる。

図２は、インバータ制御部１０の構成を示すブロック図である。インバータ制御部１０は、励磁信号生成部１１、モータ角度演算部１２、象限演算部１３、およびモータ制御部１４を備える。

励磁信号生成部１１は、角度センサ（レゾルバ）４が有する不図示の励磁巻線を励磁するための励磁信号を生成し、角度センサ４に出力すると共に、モータ角度演算部１２および象限演算部１３にも出力する。この励磁信号に応じて、角度センサ４からモータ３の回転角に応じたレゾルバ信号（ＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号）が出力される。ＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号は、モータ３の回転角に応じてそれぞれ変化する信号である。これらのレゾルバ信号は、インバータ制御部１０において、モータ角度演算部１２および象限演算部１３にそれぞれ入力される。

モータ角度演算部１２は、励磁信号生成部１１から入力される励磁信号と、角度センサ４から入力されるレゾルバ信号とに基づいて、モータ３の回転角に応じたレゾルバ角を演算する。そして、レゾルバ角の演算結果をモータ角度情報としてモータ制御部１４に出力する。すなわち、モータ角度演算部１２は、インバータ制御部１０において、モータ３の回転角に応じたレゾルバ角を検出する第１の回転角検出装置として機能する。なお、レゾルバ角とモータ３の回転角の関係は、レゾルバである角度センサ４の軸倍角をＮとすると、以下の式（１）で表される。この軸倍角Ｎは一般に、モータ３の極対数に応じて設定される。
レゾルバ角＝回転角×Ｎ （１）

象限演算部１３は、励磁信号生成部１１から入力される励磁信号と、角度センサ４から入力されるレゾルバ信号とに基づいて、レゾルバ角が第１象限（０°〜９０°）、第２象限（９０°〜１８０°）、第３象限（１８０°〜２７０°）、または第４象限（２７０°〜３６０°）のいずれにあるかを演算する。そして、レゾルバ角の象限の演算結果を象限情報としてモータ制御部１４に出力する。すなわち、象限演算部１３は、インバータ制御部１０において、上記のモータ角度演算部１２とは別に、モータ３の回転角に応じたレゾルバ角を象限単位で検出する第２の回転角検出装置として機能する。なお、この象限演算部１３による具体的な象限演算方法については、後で詳しく説明する。

モータ制御部１４は、モータ角度演算部１２から入力されるモータ角度情報と、前述の出力電流情報とに基づいて、所定の駆動制御演算を行い、制御信号を出力する。さらにモータ制御部１４は、象限演算部１３から入力される象限情報に基づいて、モータ角度演算部１２からのモータ角度情報が正しいか否かを判断する。具体的には、モータ角度情報が示すレゾルバ角がどの象限に対応するかを判断し、その象限と象限演算部１３からの象限情報が示す象限とが同じか否かを判断する。その結果、両者が同じ象限であれば、モータ角度情報が正しいと判断して、モータ３の駆動を続行する。一方、違う象限であれば、モータ角度情報に誤りがあると判断して、モータ３の駆動を停止させるための制御信号を生成する。

次に、象限演算部１３について詳細に説明する。図３は、象限演算部１３の構成を示すブロック図である。象限演算部１３は、励磁パルス生成部１３１、位相遅れ生成部１３２ａおよび１３２ｂ、レゾルバパルス生成部１３３、同相逆相判定部１３４、および象限判定部１３５を備える。

励磁パルス生成部１３１には、励磁信号生成部１１からの励磁信号が入力される。励磁信号は、互いに１８０°位相が異なる励磁信号EXC_Hと励磁信号EXC_Lの差動信号として構成されている。励磁信号EXC_Hは、角度センサ４に設けられた不図示の励磁巻線の一端（＋極）に入力されるものであり、励磁信号EXC_Hを反転した励磁信号EXC_Lは、励磁巻線の他端（−極）に入力されるものである。

励磁パルス生成部１３１は、入力された励磁信号EXC_Hと励磁信号EXC_Lの電圧レベルを比較することで、励磁信号を２値化した励磁パルス信号を生成する。具体的には、励磁信号EXC_Hの電圧レベルの方が高いときには、励磁パルス信号としてハイレベルの信号を出力し、反対に励磁信号EXC_Lの電圧レベルの方が高いときには、励磁パルス信号としてローレベルの信号を出力する。励磁パルス生成部１３１で生成された励磁パルス信号は、同相逆相判定部１３４に入力される。

位相遅れ生成部１３２ａ、１３２ｂには、角度センサ４からのレゾルバ信号であるＳＩＮ信号とＣＯＳ信号がそれぞれ入力される。ＳＩＮ信号は、互いに１８０°位相が異なるＳＩＮ信号SIN_HとＳＩＮ信号SIN_Lの差動信号として構成されている。ＳＩＮ信号SIN_Hは、角度センサ４に設けられた不図示のＳＩＮ巻線の一端（＋極）から出力されるものであり、ＳＩＮ信号SIN_Hを反転したＳＩＮ信号SIN_Lは、ＳＩＮ巻線の他端（−極）から出力されるものである。同様に、ＣＯＳ信号は、互いに１８０°位相が異なるＣＯＳ信号COS_HとＣＯＳ信号COS_Lの差動信号として構成されている。ＣＯＳ信号COS_Hは、角度センサ４に設けられた不図示のＣＯＳ巻線の一端（＋極）から出力されるものであり、ＣＯＳ信号COS_Hを反転したＣＯＳ信号COS_Lは、ＣＯＳ巻線の他端（−極）から出力されるものである。

位相遅れ生成部１３２ａ、１３２ｂは、入力されたレゾルバ信号（ＳＩＮ信号SIN_H、SIN_LおよびＣＯＳ信号COS_H、COS_L）の位相を励磁信号に対してそれぞれ所定の位相遅延量Φだけ遅らせる。このときの位相遅延量Φは、励磁信号に対して進み側を正の値、遅れ側を負の値で表すと、−９０°〜０°の基準範囲内で、励磁信号に対するレゾルバ信号の位相ずれ量と、レゾルバ信号に基づいて演算されるレゾルバ角に対するシステム上の許容誤差量とに基づいて設定される。

たとえば、励磁信号に対するレゾルバ信号の位相ずれ量が±１５°の範囲内にあり、モータ角度演算部１２によるレゾルバ角の演算結果に対するシステム上の許容誤差量が±４５°であったとする。この場合、位相遅延量Φは、位相遅れ生成部１３２ａ、１３２ｂにおける誤差分を考慮して、たとえば−２０°±３°の範囲内で設定すればよい。このようにすれば、位相遅れ生成部１３２ａ、１３２ｂは、上記の基準範囲内であり、かつ許容誤差量の範囲内である−３８°〜−２°のいずれかの値で、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号をそれぞれ遅延させることができる。

位相遅れ生成部１３２ａ、１３２ｂは、以上説明したようにして、レゾルバ信号であるＳＩＮ信号SIN_H、SIN_LおよびＣＯＳ信号COS_H、COS_Lの位相をそれぞれ所定の位相遅延量だけ遅らせた信号（以下では遅延レゾルバ信号と称する）を生成する。位相遅れ生成部１３２ａ、１３２ｂにより生成された遅延レゾルバ信号、すなわち位相遅延後のＳＩＮ信号SIN_H、SIN_LおよびＣＯＳ信号COS_H、COS_Lは、レゾルバパルス生成部１３３にそれぞれ入力される。

レゾルバパルス生成部１３３は、ＳＩＮパルス生成部１３３ａおよびＣＯＳパルス生成部１３３ｂを有する。ＳＩＮパルス生成部１３３ａには、位相遅れ生成部１３２ａからの遅延レゾルバ信号である位相遅延後のＳＩＮ信号SIN_H、SIN_Lが入力される。ＣＯＳパルス生成部１３３ｂには、位相遅れ生成部１３２ｂからの遅延レゾルバ信号である位相遅延後のＣＯＳ信号COS_H、COS_Lが入力される。

ＳＩＮパルス生成部１３３ａは、入力された位相遅延後のＳＩＮ信号SIN_HとＳＩＮ信号SIN_Lの電圧レベルを比較することで、位相遅延後のＳＩＮ信号を２値化したＳＩＮパルス信号を生成する。具体的には、位相遅延後のＳＩＮ信号SIN_Hの電圧レベルの方が高いときには、ＳＩＮパルス信号としてハイレベルの信号を出力し、反対に位相遅延後のＳＩＮ信号SIN_Lの電圧レベルの方が高いときには、ＳＩＮパルス信号としてローレベルの信号を出力する。

ＣＯＳパルス生成部１３３ｂは、入力された位相遅延後のＣＯＳ信号COS_HとＣＯＳ信号COS_Lの電圧レベルを比較することで、位相遅延後のＣＯＳ信号を２値化したＣＯＳパルス信号を生成する。具体的には、位相遅延後のＣＯＳ信号COS_Hの電圧レベルの方が高いときには、ＣＯＳパルス信号としてハイレベルの信号を出力し、反対に位相遅延後のＣＯＳ信号COS_Lの電圧レベルの方が高いときには、ＣＯＳパルス信号としてローレベルの信号を出力する。

レゾルバパルス生成部１３３は、以上説明したようにして、遅延レゾルバ信号である位相遅延後のＳＩＮ信号とＣＯＳ信号をそれぞれ２値化したＳＩＮパルス信号およびＣＯＳパルス信号（以下ではこれらをまとめてレゾルバパルス信号と称する）を生成する。レゾルバパルス生成部１３３により生成されたレゾルバパルス信号は、同相逆相判定部１３４に入力される。

同相逆相判定部１３４は、ＳＩＮ判定部１３４ａおよびＣＯＳ判定部１３４ｂを有する。ＳＩＮ判定部１３４ａには、励磁パルス生成部１３１からの励磁パルス信号と、ＳＩＮパルス生成部１３３ａからのレゾルバパルス信号であるＳＩＮパルス信号とが入力される。ＣＯＳ判定部１３４ｂには、励磁パルス生成部１３１からの励磁パルス信号と、ＣＯＳパルス生成部１３３ｂからのレゾルバパルス信号であるＣＯＳパルス信号とが入力される。

ＳＩＮ判定部１３４ａは、入力された励磁パルス信号とＳＩＮパルス信号を比較することで、励磁信号とＳＩＮ信号が同相または逆相のいずれであるかを判定する。具体的には、励磁パルス信号がハイレベルのときにＳＩＮパルス信号がローレベルからハイレベルに立ち上がった場合、または、励磁パルス信号がローレベルのときにＳＩＮパルス信号がハイレベルからローレベルに立ち下がった場合は、励磁信号とＳＩＮ信号が同相であると判定する。一方、これとは反対に、励磁パルス信号がハイレベルのときにＳＩＮパルス信号がハイレベルからローレベルに立ち下がった場合、または、励磁パルス信号がローレベルのときにＳＩＮパルス信号がローレベルからハイレベルに立ち上がった場合は、励磁信号とＳＩＮ信号が逆相であると判定する。

ＳＩＮ判定部１３４ａは、上記の判定を行ったら、その判定結果を示す判定信号を象限判定部１３５に出力する。具体的には、励磁信号とＳＩＮ信号が同相であると判定した場合は、判定信号としてハイレベルの信号を出力し、逆相であると判定した場合は、判定信号としてローレベルの信号を出力する。なお、判定信号の出力レベルをこれとは逆にしてもよい。

ＣＯＳ判定部１３４ｂは、入力された励磁パルス信号とＣＯＳパルス信号を比較することで、励磁信号とＣＯＳ信号が同相または逆相のいずれであるかを判定する。具体的には、励磁パルス信号がハイレベルのときにＣＯＳパルス信号がローレベルからハイレベルに立ち上がった場合、または、励磁パルス信号がローレベルのときにＣＯＳパルス信号がハイレベルからローレベルに立ち下がった場合は、励磁信号とＣＯＳ信号が同相であると判定する。一方、これとは反対に、励磁パルス信号がハイレベルのときにＣＯＳパルス信号がハイレベルからローレベルに立ち下がった場合、または、励磁パルス信号がローレベルのときにＣＯＳパルス信号がローレベルからハイレベルに立ち上がった場合は、励磁信号とＣＯＳ信号が逆相であると判定する。

ＣＯＳ判定部１３４ｂは、上記の判定を行ったら、その判定結果を示す判定信号を象限判定部１３５に出力する。具体的には、励磁信号とＣＯＳ信号が同相であると判定した場合は、判定信号としてハイレベルの信号を出力し、逆相であると判定した場合は、判定信号としてローレベルの信号を出力する。なお、判定信号の出力レベルをこれとは逆にしてもよい。

同相逆相判定部１３４は、以上説明したようにして、励磁パルス信号とレゾルバパルス信号であるＳＩＮパルス信号およびＣＯＳパルス信号とに基づいて、励磁信号とレゾルバ信号であるＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号とがそれぞれ同相または逆相のいずれであるかを判定する。この判定は、レゾルバパルス信号であるＳＩＮパルス信号およびＣＯＳパルス信号の立ち上がりまたは立ち下りに応じた判定タイミングで行われる。

象限判定部１３５は、同相逆相判定部１３４のＳＩＮ判定部１３４ａ、ＣＯＳ判定部１３４ｂからそれぞれ入力された前述の判定信号に基づいて、レゾルバ角が第１象限、第２象限、第３象限または第４象限のいずれにあるかを判定する。具体的には、ＳＩＮ判定部１３４ａからの判定信号が励磁信号とＳＩＮ信号が同相であることを示しており、かつ、ＣＯＳ判定部１３４ｂからの判定信号が励磁信号とＣＯＳ信号が同相であることを示している場合は、レゾルバ角が第１象限、すなわち０°〜９０°の範囲内にあると判定する。一方、ＳＩＮ判定部１３４ａからの判定信号が励磁信号とＳＩＮ信号が同相であることを示しており、かつ、ＣＯＳ判定部１３４ｂからの判定信号が励磁信号とＣＯＳ信号が逆相であることを示している場合は、レゾルバ角が第２象限、すなわち９０°〜１８０°の範囲内にあると判定する。また、ＳＩＮ判定部１３４ａからの判定信号が励磁信号とＳＩＮ信号が逆相であることを示しており、かつ、ＣＯＳ判定部１３４ｂからの判定信号が励磁信号とＣＯＳ信号が逆相であることを示している場合は、レゾルバ角が第３象限、すなわち１８０°〜２７０°の範囲内にあると判定する。さらに、ＳＩＮ判定部１３４ａからの判定信号が励磁信号とＳＩＮ信号が逆相であることを示しており、かつ、ＣＯＳ判定部１３４ｂからの判定信号が励磁信号とＣＯＳ信号が同相であることを示している場合は、レゾルバ角が第４象限、すなわち２７０°〜３６０°の範囲内にあると判定する。

象限判定部１３５は、以上説明したようにして、同相逆相判定部１３４による判定結果に基づいて、レゾルバ角がいずれの象限にあるかを判定する。そして、判定結果を示す象限情報を図２のモータ制御部１４に出力する。

図４は、図３に示した象限演算部１３の構成を実現するためのハードウェア構成の一例を示す図である。図４に示すハードウェア構成では、位相遅れ生成部１３２ａ、１３２ｂをローパスフィルタでそれぞれ構成し、励磁パルス生成部１３１、ＳＩＮパルス生成部１３３ａ、ＣＯＳパルス生成部１３３ｂをコンパレータでそれぞれ構成している。また、ＣＰＵで実行されるソフトウェアにより、同相逆相判定部１３４および象限判定部１３５の機能を実現している。

図５は、図３に示した象限演算部１３の構成を実現するためのハードウェア構成の別の一例を示す図である。図５に示すハードウェア構成では、図４と同様に、位相遅れ生成部１３２ａ、１３２ｂをローパスフィルタでそれぞれ構成し、励磁パルス生成部１３１、ＳＩＮパルス生成部１３３ａ、ＣＯＳパルス生成部１３３ｂをコンパレータでそれぞれ構成している。また、ＳＩＮ判定部１３４ａ、ＣＯＳ判定部１３４ｂを図示のようなＤフリップフロップでそれぞれ実現し、ＣＰＵで実行されるソフトウェアにより、象限判定部１３５の機能を実現している。

図６は、前述の励磁信号とＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号との関係を示す図である。図６に示すように、一定の振幅を有する正弦波状の励磁信号に対して、ＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号の振幅は、レゾルバ角に応じてそれぞれ変化する。モータ角度演算部１２は、こうしたＳＩＮ信号とＣＯＳ信号の振幅の変化から、モータ３の回転角に応じたレゾルバ角を演算する。

図６ではさらに、ＳＩＮ信号の位相は、レゾルバ角が第２象限から第３象限に遷移するとき、および第４象限から第１象限に遷移するときに反転し、ＣＯＳ信号の位相は、レゾルバ角が第１象限から第２象限に遷移するとき、および第３象限から第４象限に遷移するときに反転する。これにより、励磁信号の位相に対して、ＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号の位相がレゾルバ角の象限に応じて変化する。具体的には、レゾルバ角が第１象限にあるとき、励磁信号とＳＩＮ信号は同相であり、励磁信号とＣＯＳ信号は同相である。一方、レゾルバ角が第２象限にあるとき、励磁信号とＳＩＮ信号は同相であり、励磁信号とＣＯＳ信号は逆相である。また、レゾルバ角が第３象限にあるとき、励磁信号とＳＩＮ信号は逆相であり、励磁信号とＣＯＳ信号は逆相である。さらに、レゾルバ角が第４象限にあるとき、励磁信号とＳＩＮ信号は逆相であり、励磁信号とＣＯＳ信号は同相である。象限演算部１３は、こうした励磁信号とＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号との位相の関係から、レゾルバ角の象限を演算する。

図７〜１０は、レゾルバ角が各象限にあるときに、励磁パルス生成部１３１、ＳＩＮパルス生成部１３３ａ、ＣＯＳパルス生成部１３３ｂからそれぞれ出力されるパルス信号の例を示す図である。

図７は、レゾルバ角が第１象限、すなわち０°〜９０°の範囲にあるときのパルス信号の例を示している。図７に示すように、レゾルバ角が第１象限にあるときには、ＳＩＮパルス生成部１３３ａから出力されるＳＩＮパルス信号と、ＣＯＳパルス生成部１３３ｂから出力されるＣＯＳパルス信号とは、励磁パルス生成部１３１から出力される励磁パルス信号と同位相で、所定の遅れ時間ΔＴだけ遅れてそれぞれ変化する。したがって、象限判定部１３５では、前述のような判断方法により、レゾルバ角が第１象限にあると判定することができる。なお、上記の遅れ時間ΔＴは、位相遅れ生成部１３２ａ、１３２ｂにおける位相遅延量に応じて決定される。

図８は、レゾルバ角が第２象限、すなわち９０°〜１８０°の範囲にあるときのパルス信号の例を示している。図８に示すように、レゾルバ角が第２象限にあるときには、ＳＩＮパルス生成部１３３ａから出力されるＳＩＮパルス信号は、図７と同様に、励磁パルス生成部１３１から出力される励磁パルス信号と同位相で、遅れ時間ΔＴだけ遅れて変化する。一方、ＣＯＳパルス生成部１３３ｂから出力されるＣＯＳパルス信号は、図７とは反対に、励磁パルス生成部１３１から出力される励磁パルス信号と逆位相で、遅れ時間ΔＴだけ遅れて変化する。したがって、象限判定部１３５では、前述のような判断方法により、レゾルバ角が第２象限にあると判定することができる。

図９は、レゾルバ角が第３象限、すなわち１８０°〜２７０°の範囲にあるときのパルス信号の例を示している。図９に示すように、レゾルバ角が第３象限にあるときには、ＳＩＮパルス生成部１３３ａから出力されるＳＩＮパルス信号と、ＣＯＳパルス生成部１３３ｂから出力されるＣＯＳパルス信号とは、励磁パルス生成部１３１から出力される励磁パルス信号と逆位相で、遅れ時間ΔＴだけ遅れてそれぞれ変化する。したがって、象限判定部１３５では、前述のような判断方法により、レゾルバ角が第３象限にあると判定することができる。

図１０は、レゾルバ角が第４象限、すなわち２７０°〜３６０°の範囲にあるときのパルス信号の例を示している。図１０に示すように、レゾルバ角が第４象限にあるときには、ＳＩＮパルス生成部１３３ａから出力されるＳＩＮパルス信号は、図９と同様に、励磁パルス生成部１３１から出力される励磁パルス信号と逆位相で、遅れ時間ΔＴだけ遅れて変化する。一方、ＣＯＳパルス生成部１３３ｂから出力されるＣＯＳパルス信号は、図７と同様に、励磁パルス生成部１３１から出力される励磁パルス信号と同位相で、遅れ時間ΔＴだけ遅れて変化する。したがって、象限判定部１３５では、前述のような判断方法により、レゾルバ角が第４象限にあると判定することができる。

以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。

（１）象限演算部１３において、同相逆相判定部１３４は、励磁信号生成部１１より出力される励磁信号と、レゾルバである角度センサ４より出力されるモータ３の回転角に応じたレゾルバ角の情報を含むレゾルバ信号とが同相または逆相のいずれであるかを判定する。この判定結果に基づいて、象限判定部１３５は、レゾルバ角が第１象限、第２象限、第３象限または第４象限のいずれにあるかを判定する。このようにしたので、レゾルバ角の象限を高精度に検出することができる。

（２）象限演算部１３において、励磁パルス生成部１３１は、励磁信号を２値化した励磁パルス信号を出力する。また、位相遅れ生成部１３２ａ、１３２ｂは、レゾルバ信号の位相を所定の位相遅延量Φだけ遅らせた遅延レゾルバ信号をそれぞれ生成し、レゾルバパルス生成部１３３は、この遅延レゾルバ信号を２値化したレゾルバパルス信号を生成する。同相逆相判定部１３４は、上記の励磁パルス信号およびレゾルバパルス信号に基づいて、励磁信号とレゾルバ信号とが同相または逆相のいずれであるかを判定する。このようにしたので、励磁信号とレゾルバ信号とが同相または逆相のいずれであるかを容易かつ確実に判定することができる。

（３）上記の位相遅延量Φは、励磁信号に対するレゾルバ信号の位相ずれ量と、レゾルバ信号に基づいて演算されるレゾルバ角に対する許容誤差量とに基づいて設定される。そのため、同相逆相判定部１３４において励磁信号とレゾルバ信号とが同相または逆相のいずれであるかを正確に判定できるように、位相遅延量Φを設定することができる。

（４）同相逆相判定部１３４は、レゾルバパルス信号の立ち上がりまたは立ち下りに応じた判定タイミングで、励磁信号とレゾルバ信号とが同相または逆相のいずれであるかを判定する。このようにしたので、位相遅延量Φの設定値に関わらず、励磁信号とレゾルバ信号とが同相または逆相のいずれであるかを正確に判定することができる。

（５）上記のレゾルバ信号は、モータ３の回転角に応じてそれぞれ変化するＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号を含む。同相逆相判定部１３４は、ＳＩＮ判定部１３４ａを用いて、励磁信号とＳＩＮ信号とが同相または逆相のいずれであるかを判定すると共に、ＣＯＳ判定部１３４ｂを用いて、励磁信号とＣＯＳ信号とが同相または逆相のいずれであるかを判定する。象限判定部１３５は、これらの判定結果に基づいて、レゾルバ角が第１象限、第２象限、第３象限または第４象限のいずれにあるかを判定する。具体的には、同相逆相判定部１３４により、励磁信号とＳＩＮ信号とが同相であると判定され、かつ、励磁信号とＣＯＳ信号とが同相であると判定された場合は、レゾルバ角が第１象限にあると判定する。一方、同相逆相判定部１３４により、励磁信号とＳＩＮ信号とが同相であると判定され、かつ、励磁信号とＣＯＳ信号とが逆相であると判定された場合は、レゾルバ角が第２象限にあると判定する。また、同相逆相判定部１３４により、励磁信号とＳＩＮ信号とが逆相であると判定され、かつ、励磁信号とＣＯＳ信号とが逆相であると判定された場合は、レゾルバ角が第３象限にあると判定する。さらに、同相逆相判定部１３４により、励磁信号とＳＩＮ信号とが逆相であると判定され、かつ、励磁信号とＣＯＳ信号とが同相であると判定された場合は、レゾルバ角が第４象限にあると判定する。このようにしたので、レゾルバ角の象限を確実に検出することができる。

なお、上記実施の形態では、本発明の適用例として、図３のような構成を有しており、レゾルバ角の象限を演算する象限演算部１３について説明した。しかし、レゾルバ角の象限を演算するための励磁パルス信号やレゾルバパルス信号を生成して出力するパルス信号生成回路についても、本発明を適用可能である。すなわち、図３の励磁パルス生成部１３１、位相遅れ生成部１３２ａおよび１３２ｂ、およびレゾルバパルス生成部１３３を用いて、本発明のパルス信号生成回路を構成することができる。このパルス信号生成回路から出力される励磁パルス信号およびレゾルバパルス信号（ＳＩＮパルス信号、ＣＯＳパルス信号）に基づいて、パルス信号生成回路とは別に設けられた同相逆相判定部１３４および象限判定部１３５により、レゾルバ角の象限を演算することができる。

また、インバータ制御部１０は、モータ角度演算部１２と象限演算部１３でモータ３の回転角に応じたレゾルバ角をそれぞれ求めるようにしたが、象限演算部１３でのみレゾルバ角を求めてもよい。この場合、インバータ制御部１０はモータ角度演算部１２を有していなくてもよい。さらに、励磁信号を外部から入力するようにして、インバータ制御部１０に励磁信号生成部１１を設けなくてもよい。

以上説明した実施の形態や各種の変化例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されない。

１ インバータ
２ 直流電源
３ モータ
４ 角度センサ
１０ インバータ制御部
１１ 励磁信号生成部
１２ モータ角度演算部
１３ 象限演算部
１４ モータ制御部
１３１ 励磁パルス生成部
１３２ａ、１３２ｂ 位相遅れ生成部
１３３ レゾルバパルス生成部
１３３ａ ＳＩＮパルス生成部
１３３ｂ ＣＯＳパルス生成部
１３４ 同相逆相判定部
１３４ａ ＳＩＮ判定部
１３４ｂ ＣＯＳ判定部
１３５ 象限判定部

Claims (6)

1. モータに取り付けられたレゾルバの励磁巻線を励磁するための正弦波状の励磁信号と、前記レゾルバより出力される前記モータの回転角に応じたレゾルバ角の情報を含むレゾルバ信号とが同相または逆相のいずれであるかを判定する同相逆相判定部と、
   前記同相逆相判定部による判定結果に基づいて、前記レゾルバ角が第１象限、第２象限、第３象限または第４象限のいずれにあるかを判定する象限判定部と、を備えることを特徴とする回転角検出装置。
2. 請求項１に記載の回転角検出装置において、
   前記励磁信号を２値化した励磁パルス信号を生成する励磁パルス生成部と、
   前記レゾルバ信号の位相を所定の位相遅延量だけ遅らせた遅延レゾルバ信号を生成する位相遅れ生成部と、
   前記遅延レゾルバ信号を２値化したレゾルバパルス信号を生成するレゾルバパルス生成部と、をさらに備え、
   前記同相逆相判定部は、前記励磁パルス信号および前記レゾルバパルス信号に基づいて、前記励磁信号と前記レゾルバ信号とが同相または逆相のいずれであるかを判定することを特徴とする回転角検出装置。
3. 請求項２に記載の回転角検出装置において、
   前記位相遅延量は、前記励磁信号に対する前記レゾルバ信号の位相ずれ量と、前記レゾルバ信号に基づいて演算される前記レゾルバ角に対する許容誤差量とに基づいて設定されることを特徴とする回転角検出装置。
4. 請求項２または３に記載の回転角検出装置において、
   前記同相逆相判定部は、前記レゾルバパルス信号の立ち上がりまたは立ち下りに応じた判定タイミングで、前記励磁信号と前記レゾルバ信号とが同相または逆相のいずれであるかを判定することを特徴とする回転角検出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回転角検出装置において、
   前記レゾルバ信号は、前記モータの回転角に応じてそれぞれ変化するＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号を含み、
   前記同相逆相判定部は、前記励磁信号と前記ＳＩＮ信号とが同相または逆相のいずれであるかを判定すると共に、前記励磁信号と前記ＣＯＳ信号とが同相または逆相のいずれであるかを判定し、
   前記象限判定部は、
   前記同相逆相判定部により、前記励磁信号と前記ＳＩＮ信号とが同相であると判定され、かつ、前記励磁信号と前記ＣＯＳ信号とが同相であると判定された場合は、前記レゾルバ角が第１象限にあると判定し、
   前記同相逆相判定部により、前記励磁信号と前記ＳＩＮ信号とが同相であると判定され、かつ、前記励磁信号と前記ＣＯＳ信号とが逆相であると判定された場合は、前記レゾルバ角が第２象限にあると判定し、
   前記同相逆相判定部により、前記励磁信号と前記ＳＩＮ信号とが逆相であると判定され、かつ、前記励磁信号と前記ＣＯＳ信号とが逆相であると判定された場合は、前記レゾルバ角が第３象限にあると判定し、
   前記同相逆相判定部により、前記励磁信号と前記ＳＩＮ信号とが逆相であると判定され、かつ、前記励磁信号と前記ＣＯＳ信号とが同相であると判定された場合は、前記レゾルバ角が第４象限にあると判定することを特徴とする回転角検出装置。
6. モータに取り付けられたレゾルバの励磁巻線を励磁するための正弦波状の励磁信号を受信し、前記励磁信号を２値化した励磁パルス信号を生成する励磁パルス生成部と、
   前記レゾルバより出力される前記モータの回転角に応じたレゾルバ角の情報を含むレゾルバ信号を受信し、前記レゾルバ信号の位相を所定の位相遅延量だけ遅らせた遅延レゾルバ信号を生成する位相遅れ生成部と、
   前記遅延レゾルバ信号を２値化したレゾルバパルス信号を生成するレゾルバパルス生成部と、を備えることを特徴とするパルス信号生成回路。

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