JP2020056606A - 回転位置検出装置、回転位置検出方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面を参照し本発明の第1の実施形態に係る回転位置検出装置について説明する。図1Aは、検出対象の回転体20の一例を示す図である。図1Bは、本実施形態に係る回転位置検出装置10の一例を示す図である。一例において、回転体20は、エンジン(内燃機関)における燃料噴射や点火の制御を行うために設けられたタイミングローター等であり、エンジンのクランク軸とともに回転する。回転体20は、回転軸21を中心として回転し、その回転軸21の周りに環状に配置された複数の被検出部C1〜C18(以下、各々を区別せずに「被検出部C」と記す場合がある。)を持つ。図1Aの例において、回転体20は円盤状の形状を持ち、その周縁部に凸状の被検出部C1〜C18が配置されている。回転体20における被検出部C1〜C18の配列は、全ての被検出部C1〜C18が等間隔に並んだ配列において、特定の被検出部C18を前後2つの被検出部C17及びC1の中央位置からずらした配列となっている。図1Aの例において、被検出部C18は、被検出部C17と被検出部C1との中央位置に対して被検出部C17側に寄っている。
タイミング検出部101は、検出信号Sの波形(繰り返し波形)が上側のピークに達するタイミングA(i)と、検出信号Sの波形が下側のピークに達するタイミングB(i)とをそれぞれ検出する。なお、括弧の中の「i」は、回転体20の1回転の間に生じる繰り返し波形の各サイクルの順番を表す数字(自然数)である。図1A及び図1Bの例において、回転体20は18個の被検出部Cを持つため、回転体20の1回転の間に生じる繰り返し波形のサイクル数は18であり、「i」は1から18までの自然数を示す。なお、以下の説明では、各サイクルにおけるタイミングA(i)を区別せずに「タイミングA」と記す場合がある。また、各サイクルにおけるタイミングB(i)を区別せずに「タイミングB」と記す場合がある。
積分値算出部102は、タイミング検出部101がタイミングBを連続して2回検出する間(タイミングB(i)からタイミングB(i+1)まで)の検出信号Sの積分値Z(i)を算出する(以下、各サイクルにおける積分値Z(i)を区別せずに「積分値Z」と記す場合がある)。
判定部103は、検出信号Sの繰り返し波形の連続した2サイクルにおいて積分値算出部102が算出した2つの積分値Z(i)及びZ(i+1)の比に基づいて、回転体20の特定の被検出部C18がセンサ30の検出位置を通過したか否か判定する。例えば判定部103は、積分値Z(i+1)を積分値Z(i)で除した値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に基づいて、特定の被検出部C18がセンサ30の検出位置を通過したか否か判定する。
図5A〜図5Dに示す回転位置検出装置10の第1変形例において、タイミング検出部101は、検出信号Sの上側ピークのタイミングA(i)を検出するとともに、検出信号Sの波形が上昇して基準値Srを横切るタイミングR(i)を検出する(以下、各サイクルのタイミングR(i)を区別せずに「タイミングR」と記す場合がある)。基準値Srは検出信号Sの平均値であり、概ね一定の値をとなる。図5Cは、タイミング検出部101においてタイミングR(i)が検出されるタイミングを示す。図5Cにおける期間T(i)は、連続する2つのタイミングR(i)及びR(i+1)によって区切られた期間であり、検出信号Sの繰り返し波形における1サイクルの期間を表す。図5Dは、判定部103における回転位置の判定結果を示す。
図6A〜図6Dに示す回転位置検出装置10の第2変形例において、タイミング検出部101は、検出信号Sの上側ピークのタイミングA(i)を検出するとともに、検出信号Sの波形が下降して基準値Srを横切るタイミングF(i)を検出する(以下、各サイクルのタイミングF(i)を区別せずに「タイミングF」と記す場合がある)。図6Cは、タイミング検出部101においてタイミングF(i)が検出されるタイミングを示す。図6Cにおける期間T(i)は、連続する2つのタイミングF(i)及びF(i+1)によって区切られた期間であり、検出信号Sの繰り返し波形における1サイクルの期間を表す。図6Dは、判定部103における回転位置の判定結果を示す。
図7A〜図7Dに示す回転位置検出装置10の第3変形例において、タイミング検出部101は、検出信号Sの上側ピークのタイミングA(i)を検出するとともに、検出信号Sの波形が上昇して基準値Srを横切るタイミングR(i)と、検出信号Sの波形が下降して基準値Srを横切るタイミングF(i)とを検出する。図7Cは、タイミング検出部101においてタイミングR(i)及びタイミングF(i)が検出されるタイミングを示す。図7Cにおける期間T(i)は、連続する2つのタイミングR(i)及びR(i+1)によって区切られた期間であり、検出信号Sの繰り返し波形における1サイクルの期間を表す。図7Dは、判定部103における回転位置の判定結果を示す。
上述した検出信号Sの繰り返し波形では、特定の被検出部C18がセンサ30の検出位置を通過する際に、下側ピークの時間間隔が不均等になり、上側ピークの時間間隔がほぼ均等となっている。しかしながら、検出信号Sの繰り返し波形は、これとは逆の場合(下側ピークの時間間隔がほぼ均等になり、上側ピークの時間間隔が不均等になる場合)もあり得る。この場合、図4A〜図4Dに示す回転位置検出動作において、積分値算出部102は、下側ピークのタイミングB(i)の代わりに上側ピークのタイミングA(i)を用いての積分値Z(i)を算出してもよい。すなわち、積分値算出部102は、連続した2つのタイミングA(i)及びA(i+1)の間における検出信号Sの変化量を積分することにより、積分値Z(i)を算出してもよい。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態に係る回転位置検出装置10は、判定部103の判定に使用される検出信号Sの積分値の比が、検出信号Sの1サイクル分の期間において算出される2つの積分値の比である点で第1の実施形態に係る回転位置検出装置10と異なる。
Claims (7)
- 回転体の回転を検出するセンサにおいて生成された検出信号に基づいて、前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出装置であって、
前記回転体は、回転軸の周りに環状に配置された複数の被検出部を備えており、
前記検出信号は、1つの前記被検出部が所定の検出位置を通過する度にパルス状の変化を繰り返す繰り返し波形を持った信号であり、
前記回転体における前記被検出部の配列は、全ての前記被検出部が等間隔に並んだ配列において、一部の特定の前記被検出部を前後2つの前記被検出部の中央位置からずらした配列となっており、
前記検出信号の波形が上側及び下側の一方のピークに達する第1タイミング、前記検出信号の波形が上側及び下側の他方のピークに達する第2タイミング、前記検出信号の波形が下降して基準値を横切る第3タイミング、及び、前記検出信号の波形が上昇して前記基準値を横切る第4タイミングの少なくとも1つを検出するタイミング検出部と、
前記タイミング検出部が同一のタイミングを連続して2回検出する間の前記検出信号の積分値、又は、前記繰り返し波形の1サイクル分の期間において前記タイミング検出部が異なる2つのタイミングを検出する間の前記検出信号の積分値であって、積分開始時点又は積分終了時点を基準とする前記検出信号の変化量を積分した積分値を算出する積分値算出部と、
前記繰り返し波形の連続した2サイクルにおいて前記積分値算出部が算出した2つの前記積分値の比に基づいて、前記特定の被検出部が前記検出位置を通過したか否か判定する判定部と
を有する回転位置検出装置。 - 前記積分値算出部は、
連続した2つの前記第1タイミングの間における前記検出信号の前記変化量を積分した第1積分値、
連続した2つの前記第2タイミングの間における前記検出信号の前記変化量を積分した第2積分値、
連続した2つの前記第3タイミングの間における前記検出信号の前記変化量を積分した第3積分値、
連続した2つの前記第4タイミングの間における前記検出信号の前記変化量を積分した第4積分値、
前記検出信号の1サイクル分の期間における前記第3タイミングから前記第4タイミングまでの前記検出信号の前記変化量を積分した第5積分値、又は、
前記検出信号の1サイクル分の期間における前記第4タイミングから前記第3タイミングまでの前記検出信号の前記変化量を積分した第6積分値を算出する、
請求項1に記載の回転位置検出装置。 - 回転体の回転を検出するセンサにおいて生成された検出信号に基づいて、前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出装置であって、
前記回転体は、回転軸の周りに環状に配置された複数の被検出部を備えており、
前記検出信号は、1つの前記被検出部が所定の検出位置を通過する度にパルス状の変化を繰り返す繰り返し波形を持った信号であり、
前記回転体における前記被検出部の配列は、全ての前記被検出部が等間隔に並んだ配列において、一部の特定の前記被検出部を前後2つの前記被検出部の中央位置からずらした配列となっており、
前記検出信号の波形が下降して基準値を横切る第3タイミング、及び、前記検出信号の波形が上昇して前記基準値を横切る第4タイミングを検出するタイミング検出部と、
前記繰り返し波形の1サイクル分の期間における前記第3タイミングから前記第4タイミングまで前記検出信号を積分した第5積分値、及び、前記繰り返し波形の1サイクル分の期間における前記第4タイミングから前記第3タイミングまで前記検出信号を積分した第6積分値であって、前記基準値に対する前記検出信号の変化量をそれぞれ積分した前記第5積分値及び前記第6積分値を算出する積分値算出部と、
前記繰り返し波形の1サイクル分の期間において前記積分値算出部が算出した前記第5積分値と前記第6積分値との比に基づいて、前記特定の被検出部が前記検出位置を通過したか否か判定する判定部と
を有する回転位置検出装置。 - 前記積分値算出部は、前記検出信号の各時点の信号値を表したデータからなる時系列データに基づいて、積分開始時点又は積分終了時点の前記信号値と各時点の前記信号値との差の絶対値を算出し、前記絶対値を積分開始時点から積分終了時点まで積算した和として前記積分値を算出する、
請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の回転位置検出装置。 - 前記検出信号は、前記特定の被検出部が前記検出位置を通過する場合、前記第1タイミングの時間間隔が不均等になるとともに、前記第2タイミングの時間間隔がほぼ均等に保たれる信号であり、
前記タイミング検出部は、前記回転体の回転角を表す情報として前記第2タイミングを検出する、
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の回転位置検出装置。 - 回転体の回転を検出するセンサにおいて生成された検出信号に基づいて、前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出方法であって、
前記回転体は、回転軸の周りに環状に配置された複数の被検出部を備えており、
前記検出信号は、1つの前記被検出部が所定の検出位置を通過する度にパルス状の変化を繰り返す繰り返し波形を持った信号であり、
前記回転体における前記被検出部の配列は、全ての前記被検出部が等間隔に並んだ配列において、一部の特定の前記被検出部を前後2つの前記被検出部の中央位置からずらした配列となっており、
前記検出信号の波形が上側及び下側の一方のピークに達する第1タイミング、前記検出信号の波形が上側及び下側の他方のピークに達する第2タイミング、前記検出信号の波形が下降して基準値を横切る第3タイミング、及び、前記検出信号の波形が上昇して前記基準値を横切る第4タイミングの少なくとも1つを検出するタイミング検出工程と、
前記タイミング検出工程により同一のタイミングを連続して2回検出する間の前記検出信号の積分値、又は、前記繰り返し波形の1サイクル分の期間において前記タイミング検出工程により異なる2つのタイミングを検出する間の前記検出信号の積分値であって、積分開始時点又は積分終了時点を基準とする前記検出信号の変化量を積分した積分値を算出する積分値算出工程と、
前記繰り返し波形の連続した2サイクルにおいて前記積分値算出工程により算出した2つの前記積分値の比に基づいて、前記特定の被検出部が前記検出位置を通過したか否か判定する判定工程と
を有する回転位置検出方法。 - 請求項6に記載の回転位置検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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