JP2017173013A

JP2017173013A - 回転角度検出装置

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Publication number: JP2017173013A
Application number: JP2016056557A
Authority: JP
Inventors: 賢一藤江; Kenichi Fujie; 勝也辻本; Katsuya Tsujimoto; 鳥取　功; Isao Tottori; 功鳥取
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2036-03-22
Also published as: JP6109370B1

Abstract

【課題】レゾルバの励磁回路の損失低減が可能で回転角度検出精度への影響を抑制可能な回転角度検出装置を提供する。【解決手段】励磁巻線に印加された励磁信号により形成される磁場が回転電機の回転により周波数変調されて誘起巻線に誘起信号を発生させるレゾルバ２と、レゾルバ２の励磁巻線に印加するための正弦波の励磁電圧を出力する励磁手段３と、レゾルバ２の励磁巻線に印加するためのＰＷＭ信号の励磁パルスを出力するＰＷＭ駆動手段４と、励磁手段３により出力される正弦波の励磁電圧とＰＷＭ駆動手段４により出力されるＰＷＭ信号の励磁パルスとを切り替えてレゾルバ２の励磁巻線に印加する切り替え手段６と、損失低減が可能で回転角度検出精度への影響を抑制可能な状態になる場合に切り替え手段６に対して切り替え信号を与える制御手段１０を設けたものである。【選択図】図１

Description

この発明は、レゾルバを用いて例えばモータジェネレータなどの回転電機の回転角度および回転速度を検出する回転角度検出装置に関するものである。

従来、回転電機の回転角度および回転速度を検出する回転角度検出装置として、光学式エンコーダよりも構造が簡素で、かつ温度変化による誤差が少ないレゾルバが広く用いられている。しかし、レゾルバは、回転電機であるモータジェネレータのモータコイル等が発生する外部磁束の影響を受けやすい。このため、外部磁束の影響を低減させるために、レゾルバの巻線には種々の構造的対策が講じられている。（例えば、特許文献１）

特許第５２８９４２０号公報

従来のレゾルバを用いる回転角度検出装置においては、外部磁束の影響を更に低減するために、レゾルバの励磁巻線に印加する励磁信号の振幅または周波数を大きくすることにより、レゾルバの誘起巻線に誘起される誘起信号のＳ／Ｎ比を向上させることが行われている。しかし、励磁巻線に印加する励磁信号の振幅を大きくすると、励磁電流が大きくなるため、レゾルバの励磁回路に用いられるスイッチング素子等の定格容量を大きくする必要が生じて素子サイズが大きくなってしまううえ、レゾルバの励磁回路の消費電力が増加して損失増加によって発熱量が増加するという課題があった。

この発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、レゾルバの励磁回路の損失低減が可能で回転角度検出精度への影響を抑制可能な回転角度検出装置を提供することを目的とする。

この発明に係る回転角度検出装置は、励磁巻線に印加された励磁信号により形成される磁場が回転電機の回転により周波数変調されて誘起巻線に誘起信号を発生させるレゾルバと、前記レゾルバの励磁巻線に印加するための正弦波の励磁電圧を出力する励磁手段と、前記レゾルバの励磁巻線に印加するためのＰＷＭ信号の励磁パルスを出力するＰＷＭ駆動手段と、前記励磁手段により出力される正弦波の励磁電圧と前記ＰＷＭ駆動手段により出力されるＰＷＭ信号の励磁パルスとを切り替えて前記レゾルバの励磁巻線に印加する切り替え手段と、損失低減が可能で回転角度検出精度への影響を抑制可能な状態になる場合に前記切り替え手段に対して切り替え信号を与える制御手段を備えたことを特徴とするものである。

この発明によれば、励磁巻線に印加された励磁信号により形成される磁場が回転電機の回転により周波数変調されて誘起巻線に誘起信号を発生させるレゾルバと、前記レゾルバの励磁巻線に印加するための正弦波の励磁電圧を出力する励磁手段と、前記レゾルバの励磁巻線に印加するためのＰＷＭ信号の励磁パルスを出力するＰＷＭ駆動手段と、前記励磁手段により出力される正弦波の励磁電圧と前記ＰＷＭ駆動手段により出力されるＰＷＭ信号の励磁パルスとを切り替えて前記レゾルバの励磁巻線に印加する切り替え手段と、損失低減が可能で回転角度検出精度への影響を抑制可能な状態になる場合に前記切り替え手段に対して切り替え信号を与える制御手段を備えているため、レゾルバの励磁回路の損失低減が可能で回転角度検出精度への影響を抑制可能な回転角度検出装置を得ることができる効果がある。

この発明の実施の形態１における回転角度検出装置の概略構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１における回転角度検出装置の回路構成の一例を示す回路図である。この発明の実施の形態１における回転角度検出装置の制御手段の動作を説明するフロー図である。この発明の実施の形態１における回転角度検出装置のＰＷＭ駆動時のスイッチング波形を説明する説明図である。この発明の実施の形態２における回転角度検出装置の概略構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態２における回転角度検出装置の制御手段の動作を説明するフロー図である。この発明の実施の形態３における回転角度検出装置の概略構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３における回転角度検出装置の制御手段の動作を説明するフロー図である。この発明の実施の形態４における回転角度検出装置の概略構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態４における回転角度検出装置の回路構成の一例を示す回路図である。この発明の実施の形態４における回転角度検出装置の制御手段の動作を説明するフロー図である。

以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または相当部分については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回転角度検出装置の概略構成を示すブロック図、図２はこの発明の実施の形態１における回転角度検出装置の回路構成の一例を示す回路図、図３はこの発明の実施の形態１における回転角度検出装置の制御手段の動作を説明するフロー図、図４はこの発明の実施の形態１における回転角度検出装置のＰＷＭ駆動時のスイッチング波形を説明する説明図である。

図１において、回転角度検出装置１は、例えばモータジェネレータなどの回転電機（図示せず）の回転角度および回転速度を検出するレゾルバ２と、レゾルバ２の励磁巻線に印加するための正弦波の励磁信号（電圧）を出力する励磁手段３と、レゾルバ２の励磁巻線に印加するためのＰＷＭ信号（パルス幅変調：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の励磁パルスを出力するＰＷＭ駆動手段４と、レゾルバ２の励磁巻線に流れる励磁電流を検出する励磁電流検出手段５と、励磁手段３から出力される正弦波の励磁信号とＰＷＭ駆動手段４から出力されるＰＷＭ信号の励磁パルスを切り替えてレゾルバ２の励磁巻線に印加する切り替え手段６と、切り替え手段６に対して切り替え信号を与える制御手段１０とにより構成されている。

図２は図１の各手段の回路構成の一例を示しており、以下図２を参照して各手段の詳細構成について説明する。
レゾルバ２は、励磁巻線および誘起巻線を有している。レゾルバ２の励磁巻線に印加される励磁信号による磁場が、回転電機（図示せず）の回転軸の回転によって周波数変調されて、レゾルバ２の誘起巻線に誘起信号として誘起される。従って、この励磁信号と誘起信号とを比較することにより、回転電機の回転角度および回転速度を検出することができる。

励磁手段３は、制御手段１０から出力される正弦波の励磁信号を増幅して、レゾルバ２の励磁巻線に正弦波の励磁信号を印加する。ここで、励磁信号の振幅を大きくすると、励磁電流の振幅が大きくなり、励磁電流によって形成される磁場も大きくなるので、外部磁束の影響を受けにくくなり、誘起信号のＳ／Ｎ比も改善されて、回転角度検出精度が相対的に向上する。励磁手段３としては、例えば図２に示すような、トランジスタやオペアンプ等を用いたプッシュプル型の回路が考えられる。なお、図２では正負両電源の回路構成を示しているが単電源の回路構成である場合は、レゾルバ２の励磁巻線の両端にそれぞれプッシュプル型の回路が設けられる。

ＰＷＭ駆動手段４は、例えば、図２に示すような、ＰＷＭ信号のキャリア周波数と同じ周波数で三角波を発生させる三角波発生回路７と、励磁手段３のオペアンプに入力される正弦波信号と三角波発生回路７の三角波とを比較する比較器を用いる回路構成が考えられる。

励磁電流検出手段５は、例えば、図２に示すような、レゾルバ２と励磁手段３との間に抵抗を設け、この抵抗の両端電圧を差動増幅器に入力し、電流信号を電圧信号に変換して検出する構成が考えられる。

切り替え手段６は、図２に示すように、励磁手段３内に設けられ、制御手段１０の切り替え信号によって切り替え動作が制御される。また、切り替え手段６の具体的な回路としては、例えば、図２に示すような、トランジスタスイッチおよびゲート駆動回路や、インバータ回路が考えられ、制御手段１０から有意信号（図２ではＨｉ）が送信されると、切り替え手段６は、レゾルバ２への電流経路として励磁手段３内のＰＷＭ駆動手段４を選択し、励磁パルスをレゾルバ２に印加できるようにする。

制御手段１０は、正弦波の励磁信号Ｖｉｎ（θ）と、励磁電流検出手段５が検出する励磁電流ＩＬをもとに励磁手段３のトランジスタの損失ＰｔｒをＰｔｒ＝Ｖｉｎ（θ−１８０［ｄｅｇ］）×ＩＬのように見積もることができる。
また、制御手段１０は、ＰＷＭ駆動手段４を用いてレゾルバに励磁電流を印加した場合の損失マップをあらかじめ用意しておき、演算して求めたトランジスタの損失Ｐｔｒと照らし合わせて、トランジスタの損失Ｐｔｒが、ＰＷＭ駆動手段４を用いた場合の損失よりも大きければ、切り替え手段６に切り替え信号を送信し、ＰＷＭ駆動手段４から出力されたＰＷＭ信号の励磁パルスを用いるようにする。

以下、図３に示すフロー図を用いて、制御手段１０による切り替え手段６の切り替え動作について、具体的に説明する。
ステップＳ１００において、レゾルバ２の励磁巻線に励磁手段３から出力された正弦波の励磁信号が印加されている状態で、制御手段１０は、励磁電流検出手段５が検出した励磁電流値ＩＬを読み込み、ステップＳ１０１へと進む。
ステップＳ１０１において、制御手段１０は、励磁手段３に出力している正弦波の励磁信号Ｖｉｎ（θ）と励磁電流検出手段５で検出した励磁電流値ＩＬをもとに、励磁手段３のトランジスタの損失Ｐｔｒを演算して見積もり、ステップＳ１０２へと進む。

ステップＳ１０２において、制御手段１０は、見積もった励磁手段３のトランジスタの損失Ｐｔｒと、予め用意されたＰＷＭ駆動手段４を用いてレゾルバ２に励磁電流を印加した場合の損失マップとを比較し、トランジスタの損失Ｐｔｒが、ＰＷＭ駆動手段４を用いた場合の損失よりも大きい場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０３へと進み、そうでない場合（ＮＯ）には、ステップＳ１００へ戻る。
ステップＳ１０３において、制御手段１０は、切り替え手段６に切り替え信号（図２ではＨｉ）を送信し、切り替え手段６は、レゾルバ２への電流経路として励磁手段３内のＰＷＭ駆動手段４を選択し、励磁パルスをレゾルバ２の励磁巻線に印加する。

なお、ＰＷＭ駆動手段４を用いてレゾルバ２に励磁電流を印加した場合の損失マップの求め方は、回路定数を模擬したシミュレーションにて見積もる方法や、実機動作にて損失を確認する方法、あるいは、簡易的に図４に示すようなスイッチング波形のモデルを構築し、損失を見積もる方法などが考えられる。ここでは一例として図４に示すスイッチング波形のモデルにより損失を見積もる方法について説明する。

スイッチングＯＮ期間における損失ＰｔｒＯＮは、図４の期間ａにおける電圧変化２ＶＢ（両電源の場合。単電源の場合はＶＢ）と電流変化Ｉｃおよび、ＯＮ過渡時間Ｔｏｎを用いて、ＰｔｒＯＮ＝ＶＢ×Ｉｃ×Ｔｏｎ／３で表せる。
同様に、スイッチングＯＦＦ期間における損失ＰｔｒＯＦＦは、図４の期間ｂにおける電圧変化２ＶＢと電流変化Ｉｃおよび、ＯＦＦ過渡時間Ｔｏｆｆを用いて、ＰｔｒＯＦＦ＝ＶＢ×Ｉｃ×Ｔｏｆｆ／３で表せる。
また、トランジスタがＯＮ期間中の損失ＰＯＮは、図４の期間ｃにおけるトランジスタのコレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅおよび励磁電流ＩｃならびにＰＷＭキャリア周波数Ｆｐｗｍ、ＰＷＭ信号の励磁パルスのデューティ比Ｄｕｔｙを用いて、ＰＯＮ＝Ｖｃｅ×Ｉｃ×Ｄｕｔｙ×Ｆｐｗｍで表せる。
従って、ＰＷＭ駆動１周期分の損失Ｐｔｒ＿１ｃｙｃは上記の損失の合計となり、Ｐｔｒ＿１ｃｙｃ＝ＰｔｒＯＮ＋ＰｔｒＯＦＦ＋ＰＯＮで見積もることができる。

以上説明したように、実施の形態１では、励磁手段３によって、レゾルバ２の励磁巻線に正弦波の励磁電圧が印加されているとき、制御手段１０は、励磁電流検出手段５が検出する励磁電流に基づく励磁手段３の損失見積もりが大きく、さらに励磁手段３をＰＷＭ駆動することによって損失が低減される場合は、切り替え手段６に切り替え信号を送信し、ＰＷＭ駆動手段４によって励磁パルスをレゾルバ２の励磁巻線に印加するので、励磁手段３の損失を低減することができる。この結果、回路素子のサイズダウンや、基板放熱面積の削減が可能となり、励磁手段３の小型化ができる。また、ＰＷＭ駆動手段４によって励磁パルスをレゾルバ２の励磁巻線に印加することで、回転角度検出精度への影響を最小限に抑えることが可能となる。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２における回転角度検出装置の概略構成を示すブロック図、図６はこの発明の実施の形態２における回転角度検出装置の制御手段の動作を説明するフロー図である。
上記実施の形態１では、励磁手段３によってレゾルバ２の励磁巻線に正弦波の励磁電圧が印加されているとき、制御手段１０は、励磁手段３をＰＷＭ駆動することによって損失が低減される場合は、切り替え手段６に切り替え信号を送信して、ＰＷＭ駆動手段４によって励磁パルスをレゾルバ２の励磁巻線に印加する場合について説明したが、実施の形態２では、励磁手段３内のＰＷＭ駆動手段４によって、レゾルバ２の励磁巻線に励磁パルスが印加されているとき、図５に示す制御手段１０ａは、ＰＷＭ信号の励磁パルスのデューティ比（Ｄｕｔｙ）が所定の設定値に到達した場合は、励磁手段３をＰＷＭ駆動手段４による励磁パルス印加から正弦波の励磁電圧印加へ切り替える場合について説明する。
図５において、制御手段１０ａは、ＰＷＭ駆動手段４が出力する励磁パルスを読み込んでいる。なお、他の部分の構成については上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

以下、図６に示すフロー図を用いて、制御手段１０ａによる切り替え手段６の切り替え動作について、具体的に説明する。
ステップＳ２００において、レゾルバ２の励磁巻線にＰＷＭ駆動手段４が出力する励磁パルスが印加されている状態で、制御手段１０ａは、ＰＷＭ駆動手段４が出力するＰＷＭ信号の励磁パルスのパルス幅（時間）を読み込み、ＰＷＭ信号の励磁パルスのデューティ比（ＯＮＤｕｔｙ）を算出し、ステップＳ２０１へと進む。

ステップＳ２０１において、制御手段１０ａは、算出したデューティ比が、予め設定されている最大のしきい値以上または最小のしきい値以下の場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２０２へと進み、そうでない場合（ＮＯ）には、ステップＳ２００へ戻る。ここで、しきい値としては、例えば、励磁手段３を構成するトランジスタのスルーレートも考慮し、励磁パルスとして実現できるデューティ比（Ｄｕｔｙ）の最大値や、最小値とする方法が考えられる。あるいは、単純にデューティ比の最大値が１００％や、最小値が０％と設定してもよい。

ステップＳ２０２において、制御手段１０ａは、切り替え手段６に切り替え信号（図２ではＬｏ）を送信し、切り替え手段６は、レゾルバ２への電流経路を励磁手段３内のＰＷＭ駆動手段４から出力の励磁パルスの印加から、励磁手段３から出力の正弦波の励磁電圧の印加に切り替える。

以上説明したように、実施の形態２では、励磁手段３内のＰＷＭ駆動手段４によって、レゾルバ２の励磁巻線にＰＷＭ信号の励磁パルスが印加されているとき、制御手段１０ａは、ＰＷＭ信号の励磁パルスのデューティ比が、励磁パルスとして実現できるデューティ比の予め設定された最大値や最小値に達した場合には、切り替え手段６に切り替え信号を送信し、ＰＷＭ駆動手段４による励磁パルス印加から励磁手段３の正弦波の励磁電圧の印加へ切り替えるので、ＰＷＭ駆動では実現しきれない細かな電流制御領域において波形歪みを抑制し、回転角度検出精度への影響も抑えることができると共に、この領域ではＰＷＭ駆動による損失も、正弦波の励磁電圧による損失も変わらず同じであるので、損失への影響も最小限に抑えることができる。
さらに、デューティ比が最大値や最小値に達していない範囲の場合は、ＰＷＭ駆動によってレゾルバ２の励磁巻線を励磁するので、励磁手段３の損失を低減することができ、回路素子のサイズダウンや基板放熱面積の削減が可能となり、励磁手段３の小型化も可能となる。

実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３における回転角度検出装置の概略構成を示すブロック図、図８はこの発明の実施の形態３における回転角度検出装置の制御手段の動作を説明するフロー図である。
上記実施の形態２では、励磁手段３内のＰＷＭ駆動手段４によって、レゾルバ２の励磁巻線に励磁パルスが印加されているとき、制御手段１０ａは、ＰＷＭ信号の励磁パルスのデューティ比（Ｄｕｔｙ）が所定の設定値に到達した場合は、励磁手段３をＰＷＭ駆動手段４による励磁パルス印加から正弦波の励磁電圧印加へ切り替える場合について説明したが、実施の形態３では、励磁手段３内のＰＷＭ駆動手段４によって、レゾルバ２の励磁巻線に励磁パルスが印加されているとき、図７に示す制御手段１０ｂは、モータジェネレータなどの回転電機３０の駆動信号を検出した場合は、励磁手段３をＰＷＭ駆動手段４による励磁パルス印加から正弦波の励磁電圧印加へ切り替える場合について説明する。
図７において、制御手段１０ｂは、モータジェネレータなどの回転電機３０の駆動信号を検出入力している。なお、他の部分の構成については上記実施の形態２と同様であるため説明を省略する。

以下、図８に示すフロー図を用いて、制御手段１０ｂによる切り替え手段６の切り替え動作について、具体的に説明する。
ステップＳ３００において、レゾルバ２の励磁巻線にＰＷＭ駆動手段４が出力する励磁パルスが印加されている状態で、制御手段１０ｂは、回転電機３０の駆動信号を検出した場合（ＹＥＳ）はステップＳ３０１へと進み、そうでない場合（ＮＯ）は回転電機３０の駆動信号が検出されるまでステップＳ３００を繰り返す。なお、回転電機３０の駆動信号としては、例えば、回転電機３０の発電あるいは駆動の動作を制御するマイコンまたは制御用集積回路（ＡＳＩＣ：ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）などが出力するＨｉまたはＬｏの論理信号が考えられる。
ステップＳ３０１において、制御手段１０ｂは、切り替え手段６に切り替え信号（図２ではＬｏ）を送信し、切り替え手段６は、レゾルバ２への電流経路を励磁手段３内のＰＷＭ駆動手段４から出力の励磁パルスの印加から、励磁手段３から出力の正弦波の励磁電圧の印加に切り替える。

以上説明したように、実施の形態３では、励磁手段３内のＰＷＭ駆動手段４によって、レゾルバ２の励磁巻線に励磁パルスが印加されているとき、制御手段１０ｂは、回転電機３０の駆動信号を検出した場合は、切り替え手段６に切り替え信号を送信し、励磁手段３をＰＷＭ駆動手段４による励磁パルス印加から正弦波の励磁電圧印加へ切り替えるので、回転角度検出精度が要求されない発電時や、動作停止中のスタンバイ状態において、励磁手段３の電力消費を低減することができる。
また、回転電機３０の駆動時には、正弦波の励磁電圧をレゾルバ２の励磁巻線に印加するので波形歪みを抑制し、精度の高い回転角度検出が可能となる。

実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４における回転角度検出装置の概略構成を示すブロック図、図１０はこの発明の実施の形態４における回転角度検出装置の回路構成の一例を示す回路図、図１１はこの発明の実施の形態４における回転角度検出装置の制御手段の動作を説明するフロー図である。
上記実施の形態２では、励磁手段３内のＰＷＭ駆動手段４によって、レゾルバ２の励磁巻線に励磁パルスが印加されているとき、制御手段１０ａは、ＰＷＭ信号の励磁パルスのデューティ比（Ｄｕｔｙ）が所定の設定値に到達した場合は、励磁手段３をＰＷＭ駆動手段４による励磁パルス印加から正弦波の励磁電圧印加へ切り替える場合について説明したが、実施の形態４では、励磁手段３内のＰＷＭ駆動手段４によって、レゾルバ２の励磁巻線に励磁パルスが印加されているとき、図９に示す制御手段１０ｃは、ＰＷＭ信号の励磁パルスのデューティ比（Ｄｕｔｙ）が所定の設定値に到達した場合は、キャリア周波数変更手段２０によってＰＷＭ駆動手段４のキャリア周波数を変更し、励磁手段３の損失低減と、回転角度検出精度への影響を最小限に抑える方法について説明する。

図９において、制御手段１０ｃは、ＰＷＭ駆動手段４が出力する励磁パルスを読み込んでおり、ＰＷＭ信号の励磁パルスのデューティ比（Ｄｕｔｙ）が所定の設定値に到達した場合は、キャリア周波数変更手段２０によってＰＷＭ駆動手段４のキャリア周波数を低周波側から高周波側に変更する。キャリア周波数変更手段２０は、ＰＷＭ駆動手段４のキャリア周波数に相当する三角波発生回路７において、三角波の周期を変更させる役割を持つものであり、キャリア周波数変更手段２０の具体的な構成としては、例えば、図１０に示すように三角波発生回路の周期を設定している抵抗の定数を制御手段１０ｃからの信号で切り替える方法が考えられる。

一般に、ＰＷＭ制御のキャリア周波数が低いとレゾルバ巻線の励磁電流波形に歪みが表れ、回転角度検出精度が低下する。一方、回転角度検出精度を高くする目的で、ＰＷＭ制御のキャリア周波数を上げると、スイッチング損失が増加して、発熱が大きくなるという課題があるが、実施の形態４はこの課題を解決するためのものである。なお、他の部分の構成については上記実施の形態２と同様であるため説明を省略する。

以下、図１１に示すフロー図を用いて、制御手段１０ｃによるキャリア周波数変更手段２０のキャリア周波数変更動作について、具体的に説明する。
ステップＳ４００において、レゾルバ２の励磁巻線にＰＷＭ駆動手段４が出力する励磁パルスが印加されている状態で、制御手段１０ｃは、ＰＷＭ駆動手段４が出力するＰＷＭ信号の励磁パルスのパルス幅（時間）を読み込み、ＰＷＭ信号の励磁パルスのデューティ比（ＯＮＤｕｔｙ）を算出し、ステップ４０１へと進む。

ステップＳ４０１において、制御手段１０ｃは、算出したデューティ比が、予め設定されている最大のしきい値以上または最小のしきい値以下の場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ４０２へと進み、そうでない場合（ＮＯ）には、ステップＳ４００へ戻る。ここで、しきい値としては、例えば、励磁手段３を構成するトランジスタのスルーレートも考慮し、励磁パルスとして実現できるデューティ比（Ｄｕｔｙ）の最大値や、最小値とする方法が考えられるが、デューティ比の最大値が１００％や、最小値が０％の場合を除いて設定する必要がある。

ステップＳ４０２において、制御手段１０ｃは、キャリア周波数変更手段２０に変更信号（図１０ではＨｉ）を送信し、キャリア周波数変更手段２０は、ＰＷＭ駆動手段４のキャリア周波数を低周波側から高周波側へと変更する。
なお、高周波側のキャリア周波数としては、例えば、励磁手段３を構成するトランジスタのスルーレートを考慮した最大の周波数とする方法などが考えられる。また、低周波側（変更前）のキャリア周波数としては、変更後の高周波側の周波数を偶数で分周する方法が考えられる。偶数で分周することで、キャリア周波数の変更前後でのデューティ比の不連続性を回避できるので、キャリア周波数の変更時における励磁波形の歪みが表れない利点を有する。

また、フロー図には記載していないが、図１１とは逆の場合として制御手段１０ｃは、デューティ比が最小値を超えて最大値未満の場合は、キャリア周波数変更手段２０に変更信号（図１０ではＬｏ）を送信し、キャリア周波数変更手段２０は、ＰＷＭ駆動手段４のキャリア周波数を高周波側から低周波側へと変更する。

以上説明したように、実施の形態４では、励磁手段３内のＰＷＭ駆動手段４によって、レゾルバ２の励磁巻線に励磁パルスが印加されているとき、制御手段１０ｃは、ＰＷＭ信号の励磁パルスのデューティ比が、励磁パルスとして実現できるデューティ比の予め設定された最大値や最小値に達した場合には、キャリア周波数変更手段２０に変更信号を送信し、ＰＷＭ駆動手段４のキャリア周波数を低周波側から高周波側に変更するので、正弦波信号における変化率の小さい極大点や極小点においても波形歪みを抑制し、回転角度検出精度への影響も抑えることができると共に、前述の極大点や極小点以外では、キャリア周波数を低周波側に落としてＰＷＭ駆動によってレゾルバ２の励磁巻線を励磁するので、励磁手段３のトランジスタのスイッチング損を低減することができる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において各実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能であり、上記実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

１回転角度検出装置、２レゾルバ、３励磁手段、４ＰＷＭ駆動手段、５励磁電流検出手段、６切り替え手段、１０制御手段

Claims

励磁巻線に印加された励磁信号により形成される磁場が回転電機の回転により周波数変調されて誘起巻線に誘起信号を発生させるレゾルバと、前記レゾルバの励磁巻線に印加するための正弦波の励磁電圧を出力する励磁手段と、前記レゾルバの励磁巻線に印加するためのＰＷＭ信号の励磁パルスを出力するＰＷＭ駆動手段と、前記励磁手段により出力される正弦波の励磁電圧と前記ＰＷＭ駆動手段により出力されるＰＷＭ信号の励磁パルスとを切り替えて前記レゾルバの励磁巻線に印加する切り替え手段と、損失低減が可能で回転角度検出精度への影響を抑制可能な状態になる場合に前記切り替え手段に対して切り替え信号を与える制御手段を備えたことを特徴とする回転角度検出装置。
前記レゾルバの励磁巻線に前記励磁手段から出力された正弦波の励磁電圧が印加されているとき、前記制御手段は、前記レゾルバの励磁巻線に流れる励磁電流から求めた損失見積もりが、予め保有している前記ＰＷＭ駆動手段からの出力により励磁されているときの損失よりも大きい場合に、前記切り替え手段に対して前記ＰＷＭ駆動手段から出力のＰＷＭ信号の励磁パルスに切り替える信号を与えることを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
前記レゾルバの励磁巻線に前記ＰＷＭ駆動手段から出力されたＰＷＭ信号の励磁パルスが印加されているとき、前記制御手段は、前記ＰＷＭ駆動手段から出力される励磁パルスのデューティ比が予め設定されている最大値以上または最小値以下になった場合に、前記切り替え手段に対して前記励磁手段から出力の正弦波の励磁電圧に切り替える信号を与えることを特徴とする請求項１または２に記載の回転角度検出装置。
前記レゾルバの励磁巻線に前記ＰＷＭ駆動手段から出力されたＰＷＭ信号の励磁パルスが印加されているとき、前記制御手段は、前記回転電機に対する駆動信号を検出した場合に、前記切り替え手段に対して前記励磁手段から出力の正弦波の励磁電圧に切り替える信号を与えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
励磁巻線に印加された励磁信号により形成される磁場が回転電機の回転により周波数変調されて誘起巻線に誘起信号を発生させるレゾルバと、前記レゾルバの励磁巻線に印加するためのＰＷＭ信号の励磁パルスを出力するＰＷＭ駆動手段と、前記ＰＷＭ駆動手段のキャリア周波数を低周波側または高周波側に変更するキャリア周波数変更手段と、前記ＰＷＭ駆動手段から出力される励磁パルスのデューティ比が予め設定されている最大値以上または最小値以下になった場合に前記キャリア周波数変更手段によりキャリア周波数を低周波側から高周波側に変更する制御手段を備えたことを特徴とする回転角度検出装置。