JP2015145863A - resolver control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レゾルバ制御装置に関する。 The present invention relates to a resolver control device.
従来、回転角の検出に精度が必要でなく検出する回転角が粗で良いときに励磁信号の振幅を小さくして回路の消費電力を少なくする回転角検出装置がある(例えば、特許文献1を参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a rotation angle detection device that reduces the power consumption of a circuit by reducing the amplitude of an excitation signal when the rotation angle is not required to be accurate and the detected rotation angle may be coarse (see, for example, Patent Document 1) reference).
また、停電中は励磁回路の励磁電圧の振幅を通常より小さくすることにより消費電力を減少させるレゾルバ制御装置がある(例えば、特許文献2を参照)。 In addition, there is a resolver control device that reduces power consumption by making the amplitude of the excitation voltage of the excitation circuit smaller than usual during a power failure (see, for example, Patent Document 2).
しかし、従来の技術では、負荷となるモータを駆動するインバータをシャットダウンしたときにレゾルバの消費電力を低減させることができなかった。 However, in the conventional technique, the power consumption of the resolver cannot be reduced when the inverter that drives the motor that is the load is shut down.
そこで、本発明は、インバータがシャットダウンされたときにレゾルバの消費電力を低減させるレゾルバ制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a resolver control device that reduces the power consumption of a resolver when an inverter is shut down.
本発明におけるレゾルバ制御装置は、インバータによって駆動されるモータの回転角を検出するレゾルバが出力する回転角検出信号が入力される入力部と、前記インバータを駆動する駆動出力を遮断する遮断信号を出力する制御部と、前記制御部が前記遮断信号を出力したときに前記レゾルバに印加する励磁信号の振幅を切り替える励磁信号切替部と、前記制御部が前記遮断信号を出力したときに前記回転角検出信号の増幅率を切り替える増幅率切替部とを備える。 The resolver control device according to the present invention outputs an input unit to which a rotation angle detection signal output from a resolver that detects a rotation angle of a motor driven by an inverter is input, and a cutoff signal that blocks a drive output that drives the inverter. A control unit that switches the amplitude of the excitation signal applied to the resolver when the control unit outputs the cutoff signal, and the rotation angle detection when the control unit outputs the cutoff signal. An amplification factor switching unit that switches the amplification factor of the signal.
本発明の実施形態によれば、インバータがシャットダウンされたときにレゾルバの消費電力を低減させるレゾルバ制御装置を提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a resolver control device that reduces the power consumption of the resolver when the inverter is shut down.
以下、図面に基づいて本発明の一例である実施の形態を説明する。
[第1の実施形態]
先ず、図1を用いて第1の実施形態を説明する。図1は、第1の実施形態におけるレゾルバ制御装置の電気回路を示す構成図である。
Hereinafter, an embodiment which is an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, a first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an electric circuit of the resolver control device according to the first embodiment.
図1において、レゾルバ制御装置1は、インバータとしてIBGT(Insulated Gate Bipolar Transistor)2を駆動して、図示しないモータを駆動して回転させる。モータには、モータの回転角を検出するレゾルバ3が取り付けられている。レゾルバ制御装置1は、たとえばレゾルバを電子制御するECU(Electronic Control Unit)にて実現できる。 In FIG. 1, a resolver control device 1 drives an IBGT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 2 as an inverter, and drives and rotates a motor (not shown). A resolver 3 for detecting the rotation angle of the motor is attached to the motor. The resolver control device 1 can be realized by an ECU (Electronic Control Unit) that electronically controls the resolver, for example.
レゾルバ3は、励磁コイル31と、検知コイル32、33、およびモータの回転子に接続されたロータ34を備える。検知コイル32と検知コイル33は、ロータ34の回転角に応じて電圧が変化する回転角検出信号を出力する。回転角検出信号の振幅は、励磁コイル31に印加される励磁信号の振幅に比例する。検知コイル32が出力する回転角検出信号をsin波とすると、検知コイル33が出力する回転角検出信号は、sin波と直交するcos波となる。レゾルバ制御装置1は、回転角検出信号が入力される入力部として、入力部(sin、sing)と入力部(cos、cosg)を備える。
The resolver 3 includes an
レゾルバ制御装置1は、制御部としてマイコン11を備える。マイコン11は、シャットダウン出力部(SDWN)、PWM(Pulse Width Modulation)出力部(PWM)、レゾルバ励磁信号出力部(RSO)、および回転角検出信号入力部(sin、cos)を備える。
The resolver control device 1 includes a
マイコン11のPWM出力部は、IGBT2を駆動するためのPWM信号を出力する。PWM信号は、パルス波のデューティ比を変化させてIGBT2の出力を制御するための信号である。PWM出力部は、抵抗r2を介してNチャンネルのMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)であるM2のゲートに対してPWM信号を出力する。M2は入力されたPWM信号によってスイッチングされて、抵抗r21を介して電源電圧VB1にてフォトカプラ12を駆動する。フォトカプラ12は、M2から出力されるPWM信号を、電源電圧VB1と絶縁された電源電圧VB2によるPWM信号に変換して、プリドライバIC13のPWM入力部に入力する。プリドライバIC13は、入力されたPWM信号に基づき、抵抗r3を介してIGBT2のゲートを駆動する駆動出力を出力する。なお、図1においては、説明を簡単にするためにIGBT2は一つのみを図示しているが、たとえば、上アームを形成するIGBTと下アームを形成するIGBTを一相分の1組として、U相、V相、およびW相の3相からなる3組のIGBTであってもよい。
The PWM output unit of the
マイコン11のシャットダウン出力部は、IGBT2の出力を遮断する遮断信号を出力する。IGBT2の出力の遮断は、たとえば車両が停止している状態等、モータが低負荷の場合に省電力を目的として行われる。遮断信号は、シャットダウン出力部から抵抗r1を介してPチャンネルのMOSFETであるM1に入力される。M1のゲートに遮断信号が入力されると、電源電圧VB1の電源が遮断されてフォトカプラ12を停止させ、プリドライバIC13の駆動を停止させることにより、IGBT2への駆動出力が停止してIGBT2の出力が遮断される。
The shutdown output unit of the
マイコン11のレゾルバ励磁信号出力部は、レゾルバ3の励磁コイル31に印加する励磁信号を出力する。レゾルバ制御装置1は、オペアンプOP1、ならびに抵抗r4、r5、r6を備えて、レゾルバ励磁信号出力部から出力された励磁信号を増幅する。抵抗r6は、抵抗r61に、スイッチsw1と抵抗r62が直列接続された回路が並列接続されている。トランジスタTr1およびTr2は、抵抗r7およびr8を介してベース入力されたオペアンプOP1の出力に対して、電源電圧VB3による励磁コイル31への出力段を構成する。コンデンサc1はACカップリングコンデンサとして機能して励磁信号のDC成分をカットする。
The resolver excitation signal output unit of the
励磁コイル31に印加される励磁信号は、IGBT2のスイッチングノイズ等の影響を少なくするため、十分なSN比を持った振幅にてレゾルバ励磁信号出力部から出力される。しかし、マイコン11から遮断信号が出力されてIGBTの出力が遮断された場合には、IGBTによるスイッチングノイズがなくなり、ノイズレベルが下がることから、励磁信号の振幅を小さくしてもSN比を高くすることができる。励磁コイル31に印加される励磁信号の振幅を小さくすることにより、励磁コイル31による消費電力の低減を図ることができる。
The excitation signal applied to the
励磁信号出力部が出力する電圧をVrsoとすると、コンデンサc1に入力される電圧V0は、次の式1で示される。
V0=(VB4−Vrso)r6/r4+VB4(r6/r5+1) …(式1)
コンデンサc1に入力されたV0はDC成分であるVB4がカットされるため、励磁コイル31に印加される励磁信号の電圧Vrefは、次の式2で示される。
Vref=−Vrso・r6/r4 …(式2)
式2より、励磁信号の増幅率は抵抗r6の抵抗値に比例する。
When the voltage output from the excitation signal output unit is Vrso, the voltage V0 input to the capacitor c1 is expressed by the following expression 1.
V0 = (VB4-Vrso) r6 / r4 + VB4 (r6 / r5 + 1) (Formula 1)
Since VB4 which is a DC component of V0 input to the capacitor c1 is cut, the excitation signal voltage Vref applied to the
Vref = −Vrso · r6 / r4 (Expression 2)
From Equation 2, the excitation signal amplification factor is proportional to the resistance value of the resistor r6.
抵抗r6の抵抗値は、遮断信号が入力されるとスイッチsw1が閉状態となるため、r61とr62の並列となる。したがって、抵抗r6の抵抗値は、r6=r61・r62/(r61+r62)となる。一方、遮断信号が入力されないときにはスイッチsw1は開状態となるため、抵抗r6の抵抗値は、r6=r61となる。励磁信号の増幅率はr6の抵抗値に比例するため、抵抗r61と抵抗r62の抵抗値の選択により、スイッチsw1の開閉によって増幅率を切り替え、励磁信号の振幅を切り替えることができる。たとえば、r61=r62とした場合、スイッチsw1が開状態のときに比べてスイッチsw1が閉状態のときの励磁信号の振幅は1/2に減少する。sw1は励磁信号切替部として動作して、sw1の開閉によって励磁信号の振幅を切り替えることを可能にする。 The resistance value of the resistor r6 is parallel to r61 and r62 because the switch sw1 is closed when a cutoff signal is input. Therefore, the resistance value of the resistor r6 is r6 = r61 · r62 / (r61 + r62). On the other hand, since the switch sw1 is in an open state when no cutoff signal is input, the resistance value of the resistor r6 is r6 = r61. Since the amplification factor of the excitation signal is proportional to the resistance value of r6, the amplification factor can be switched by opening / closing the switch sw1 and the amplitude of the excitation signal can be switched by selecting the resistance values of the resistors r61 and r62. For example, when r61 = r62, the amplitude of the excitation signal when the switch sw1 is closed is reduced to ½ compared to when the switch sw1 is open. sw1 operates as an excitation signal switching unit, and enables the amplitude of the excitation signal to be switched by opening and closing sw1.
レゾルバ制御装置1は、増幅部14、15を備える。検知コイル32から出力された回転角検出信号は、入力部(sin、sing)から増幅部14に入力される。また、検知コイル33から出力された回転角検出信号は、入力部(cos、cosg)から増幅部15に入力される。増幅部14および15は同一の回路Aであるため、図1では増幅部15の記載を省略している。
The resolver control device 1 includes
増幅部14は、オペアンプOP2、抵抗r11、r12、r13、およびr14を備え、入力部(sin、sing)に入力された回転角検出信号を増幅して回転角検出信号入力部(sin)に入力する。入力部(sin)に入力される回転角検出信号の電圧をVsin、入力部(sing)に入力される回転角検出信号の電圧をVsing、回転角検出信号入力部(sin)に入力される電圧をVmcとすると、Vmcは、次の式3で示される。
Vmc={(r12+r14)/r12}・{Vsin・r13/(r11+r13)+VB4・r11/(r11+r13)}−Vsing・r14/r12 …(式3)
ここで、r11=r12、r13=r14とすると、
Vmc=(Vsin−Vsing)・r13/r11+VB4
となり、直流成分の電源電圧VB4を除くと、回転角検出信号の増幅率はr11に反比例することになる。
The amplifying
Vmc = {(r12 + r14) / r12} · {Vsin · r13 / (r11 + r13) + VB4 · r11 / (r11 + r13)} − Vsing · r14 / r12 (Equation 3)
Here, when r11 = r12 and r13 = r14,
Vmc = (Vsin−Vsing) · r13 / r11 + VB4
Thus, excluding the DC component power supply voltage VB4, the amplification factor of the rotation angle detection signal is inversely proportional to r11.
抵抗r11は、並列に接続された抵抗r111とr112を有する。抵抗r111は、増幅率切替部としてスイッチSW2と直列に接続される。スイッチSW2は、遮断信号が入力されないときには開状態となるため、抵抗r11の抵抗値は、r11=r112となる。一方、スイッチSW2は、遮断信号が入力されると閉状態となるため、抵抗r11は抵抗r111とr112の並列(r11=r111・r112/(r111+r112))となり、r11の抵抗値の減少に比例して増幅率が増加することになる。したがって、マイコン11から遮断信号が出力されて励磁信号の振幅が減少しても、回転角検出信号の増幅率を増加させることにより、マイコン11の回転角検出信号入力部(sin)に入力される回転角検出信号の振幅を維持することができる。
The resistor r11 has resistors r111 and r112 connected in parallel. The resistor r111 is connected in series with the switch SW2 as an amplification factor switching unit. Since the switch SW2 is open when no cutoff signal is input, the resistance value of the resistor r11 is r11 = r112. On the other hand, since the switch SW2 is closed when a cutoff signal is input, the resistor r11 is in parallel with the resistors r111 and r112 (r11 = r111 · r112 / (r111 + r112)), and is proportional to the decrease in the resistance value of r11. As a result, the amplification factor increases. Therefore, even if the cutoff signal is output from the
なお、増幅部15は、増幅部14と同様の動作を行うため、ここでは説明を省略する。
Note that the amplifying unit 15 performs the same operation as the amplifying
第1の実施形態では、スイッチsw1およびsw2によって、励磁信号の増幅率と回転角検出信号の増幅率が2段階に変化して切り替えられるように説明したが、スイッチと直列に接続された抵抗を多段並列に接続して、多段階に抵抗値を変更することにより、増幅率を多段階に切り替えてもよい。たとえば、遮断信号の有無に加えて、プリドライバIC13等の電源を段階的にOFFする省電力制御を行う場合には、省電力の段階に応じて抵抗を切り替えて増幅率を変更してもよい。また、レゾルバ3の周辺でノイズを発生する機器の運転状況に応じて多段階に切り替えてもよい。
[第2の実施形態]
次に、図2を用いて第2の実施形態を説明する。図2は、第2の実施形態におけるレゾルバ制御装置の電気回路を示す構成図である。なお、図2の中で図1と同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する。
In the first embodiment, the switches sw1 and sw2 have been described so that the amplification factor of the excitation signal and the amplification factor of the rotation angle detection signal can be switched in two stages. However, a resistor connected in series with the switch is used. The amplification factor may be switched to multiple stages by connecting in parallel in multiple stages and changing the resistance value in multiple stages. For example, in the case of performing power saving control in which the power source of the
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an electric circuit of the resolver control device according to the second embodiment. In FIG. 2, the same parts as those in FIG.
図2において、マイコン41は、励磁信号の増幅率を切り替える励磁信号切替部と、回転角検出信号の増幅率を切り替える増幅率切替部とを、マイコン41の内部に備える。励磁信号切替部と増幅率切替部は、たとえば、マイコン41の内部に記憶されたプログラムをマイコン41が実行することにより実現することができる。第2の実施形態では、マイコン41のプログラムが励磁信号切替部および増幅率切替部として機能するものとして説明する。
In FIG. 2, the
マイコン41のプログラムは、励磁信号切替部として、シャットダウン出力部(SDWN)が遮断信号を出力するときに、レゾルバ励磁信号出力部(RSO)から出力する励磁信号の振幅を減少させる変更を行う。第2の実施形態においては抵抗r6の抵抗値を切り替えないため、抵抗r6とr4によって定まるオペアンプOP1による増幅率は固定値となる。
The program of the
マイコン41のプログラムは、増幅率切替部として、シャットダウン出力部(SDWN)が遮断信号を出力するときに、回転角検出信号入力部(sin、cos)に入力された回転角検出信号の増幅率を増加させる変更を行う。第2の実施形態においては抵抗r11およびr12の抵抗値を切り替えないため、抵抗r11〜r14によって定まるオペアンプOP2による増幅率は固定値となる。
The program of the
マイコン41のプログラムによって変更される励磁信号および回転角検出信号の増幅率は、たとえば、レゾルバ制御装置1に接続された図示しない操作表示装置によって予め設定されてマイコン41内部のフラッシュメモリ等に記憶しておいてもよい。
The amplification rate of the excitation signal and the rotation angle detection signal changed by the program of the
なお、第2の実施形態においても第1の実施形態と同様に増幅率を多段階で切り替えるようにしてもよい。 Also in the second embodiment, the amplification factor may be switched in multiple stages as in the first embodiment.
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was explained in full detail, this invention is not limited to such specific embodiment, In the range of the summary of this invention described in the claim, Various modifications and changes are possible.
1 レゾルバ制御装置
11 マイコン
12 フォトカプラ
13 プリドライバIC
14、15 増幅回路
2 IGBT
3 レゾルバ
31 励磁コイル
32、33 検知コイル
34 ロータ
1
14, 15 Amplifier circuit 2 IGBT
3
Claims (1)
前記インバータを駆動する駆動出力を遮断する遮断信号を出力する制御部と、
前記制御部が前記遮断信号を出力したときに前記レゾルバに印加する励磁信号の振幅を切り替える励磁信号切替部と、
前記制御部が前記遮断信号を出力したときに前記回転角検出信号の増幅率を切り替える増幅率切替部と
を備える、レゾルバ制御装置。 An input unit to which a rotation angle detection signal output from a resolver that detects a rotation angle of a motor driven by an inverter is input;
A control unit that outputs a cutoff signal that cuts off a drive output that drives the inverter;
An excitation signal switching unit that switches an amplitude of an excitation signal applied to the resolver when the control unit outputs the cutoff signal;
A resolver control device comprising: an amplification factor switching unit that switches an amplification factor of the rotation angle detection signal when the control unit outputs the cutoff signal.
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