JP2020091229A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを検出する際に用いるカウンタ信号のサンプリング時間を短縮することなく、回転体の回転角度を精度良く検出可能な回転角度検出装置を提供する。【解決手段】回転角度検出装置１は、レゾルバ１０と、レゾルバ出力信号を用いて回転体２の回転角度を算出する回転角度算出部３０と、を備えている。回転角度算出部３０は、前記レゾルバ出力信号から、所定の位相のずれを有する比較信号を生成する信号生成部３１と、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミング及び前記比較信号のゼロクロスのタイミングを、カウンタ信号と比較して、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを補正するタイミング補正部３２と、タイミング補正部３２によって補正された前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを用いて、回転体２の回転角度を算出する演算部３３と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。

回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置が知られている。このような回転角度検出装置の一例として、特許文献１には、９０度の機械的角度差で配置された２つの１次巻線にそれぞれｓｉｎωｔ、ｃｏｎωｔの励磁信号を入力し、ｓｉｎωｔと２次巻線に発生するｓｉｎ（ωｔ＋θ）との位相差を求めることにより、回転軸の回転角度θを求める回転角度検出装置が開示されている。

また、特許文献２にも、同様に、正弦波発生回路からレゾルバステータの第１励磁コイルに正弦波（ｓｉｎωｔ）を入力するとともに、余弦波発生回路からレゾルバステータの第２励磁コイルに余弦波（ｃｏｓωｔ）を入力し、レゾルバロータの検出コイルから誘起電流として発生する出力信号（ｓｉｎ（ωｔ＋θ））を検出する構成が開示されている。この特許文献２に開示されている構成では、正弦波（ｓｉｎωｔ）のゼロクロス検出タイミングと、出力信号（ｓｉｎ（ωｔ＋θ））のゼロクロス検出タイミングとのずれ（位相差）から、モータロータの回転角度を算出する。

特開平５−３４６４３４号公報 特開２０１１−２２１２６号公報

ところで、上述の特許文献１、２のように、９０度の位相差を有する２相の励磁信号をレゾルバに入力し、前記レゾルバから１相のレゾルバ出力信号が出力される、いわゆる２相励磁１相出力のレゾルバを用いた回転角度検出装置では、前記励磁信号のゼロクロスのタイミングと前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングのずれから、回転体の回転角度を検出する。そのため、前記回転角度検出装置において、前記回転速度を精度良く検出するためには、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを精度良く検出する必要がある。

一般的に、信号のゼロクロスのタイミングを検出する場合には、サンプリング時間毎にステップ状に出力が変化するカウンタ信号が用いられる。そのため、前記出力信号のゼロクロスのタイミングを精度良く検出するためには、前記カウンタ信号として、精度良く且つできるだけ短いサンプリング時間でステップ状に変化する信号を用いればよい。

しかしながら、上述のようなカウンタ信号を生成する装置は高価であるとともに、前記カウンタ信号におけるサンプリング時間の短縮にも限界がある。そのため、前記カウンタ信号のサンプリング時間を短縮することなく、前記レゾルバから出力されるレゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを検出可能な技術が求められている。

本発明の目的は、レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを検出する際に用いるカウンタ信号のサンプリング時間を短縮することなく、回転体の回転角度を精度良く検出可能な回転角度検出装置を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置は、２相の基準交流信号から１相のレゾルバ出力信号を生成するレゾルバと、前記レゾルバ出力信号を用いて回転体の回転角度を算出する回転角度算出部と、を備えた回転角度検出装置である。前記回転角度算出部は、前記レゾルバ出力信号から、所定の位相のずれを有する比較信号を生成する信号生成部と、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミング及び前記比較信号のゼロクロスのタイミングを、サンプリング時間毎にステップ状に出力が変化するカウンタ信号と比較して、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを補正するタイミング補正部と、前記タイミング補正部によって補正された前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを用いて、前記回転体の回転角度を算出する演算部と、を備えている（第１の構成）。

このように、レゾルバから出力されるレゾルバ出力信号から、所定の位相のずれを有する比較信号を生成し、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミング及び前記比較信号のゼロクロスのタイミングを、カウンタ信号と比較することにより、前記カウンタ信号に対する前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミング及び前記比較信号のゼロクロスのタイミングの関係を把握することができる。この関係を用いて、前記カウンタ信号に対する前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを、精度良く求めることができる。

したがって、前記カウンタ信号のサンプリング時間を短縮することなく、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを精度良く検出することができる。よって、前記カウンタ信号のサンプリング時間を短縮することなく、回転体の回転角度を精度良く求めることができる。

前記第１の構成において、前記信号生成部は、前記レゾルバ出力信号に対する位相のずれが異なる前記比較信号を少なくとも２つ生成する（第２の構成）。

これにより、レゾルバ出力信号に対して位相のずれが異なる複数の比較信号を用いて、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングをより精度良く求めることができる。したがって、カウンタ信号のサンプリング時間を短縮することなく、回転体の回転角度をより精度良く求めることができる。

前記第１または第２の構成において、前記信号生成部は、前記サンプリング時間を前記信号生成部で生成する比較信号の数で除した値を、前記所定の位相のずれとして設定し、前記所定の位相のずれを用いて前記レゾルバ出力信号から前記比較信号を生成する（第３の構成）。

これにより、カウンタ信号のサンプリング時間内で、レゾルバ出力信号を基準として互いに均等に位相がずれた比較信号を生成することができる。よって、前記カウンタ信号に対する前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミング及び前記比較信号のゼロクロスのタイミングの関係を把握することにより、前記カウンタ信号に対する前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを、より精度良く求めることができる。

前記第３の構成において、前記タイミング補正部は、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値と、Ｎ個の前記比較信号のうち前記レゾルバ出力信号に対する位相のずれがｎ番目の比較信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値とが異なる場合に、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングＴｚを以下の式を用いて補正する（第４の構成）。
Ｔｚ＝Ｔｚ０＋１−（ｎ−１）／（Ｎ＋１）
ここで、Ｔｚ０は、レゾルバ出力信号のゼロクロスが、カウンタ信号のサンプリング時間のスタートと同時であると仮定した場合のレゾルバ出力信号のゼロクロスタイミングである。

これにより、レゾルバ出力信号に対して所定の位相のずれを有するＮ個の比較信号を用いて、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングＴｚを補正することができる。よって、上述の構成により、前記第３の構成を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置は、レゾルバ出力信号から、所定の位相のずれを有する比較信号を生成する信号生成部と、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミング及び前記比較信号のゼロクロスのタイミングを、サンプリング時間毎にステップ状に出力が変化するカウンタ信号と比較して、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを補正するタイミング補正部とを有する。

これにより、前記カウンタ信号に対する前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミング及び前記比較信号のゼロクロスのタイミングの関係を用いて、前記カウンタ信号に対する前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを、精度良く求めることができる。したがって、前記カウンタ信号のサンプリング時間を短縮することなく、回転体の回転角度を精度良く求めることができる。

図１は、実施形態に係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。 図２は、信号生成部の概略構成を示すブロック図である。 図３は、基準信号及び比較信号の一例を示す図である。 図４は、基準信号のゼロクロス、比較信号のゼロクロス及びカウンタ信号のゼロクロスの関係の一例を示す図である。 図５は、基準信号のゼロクロス、比較信号のゼロクロス及びカウンタ信号のゼロクロスの関係の一例を示す図である。 図６は、回転角度算出部の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る回転角度検出装置１の概略構成を示す図である。この回転角度検出装置１は、回転体２の回転角度を検出する。具体的には、回転角度検出装置１は、レゾルバ１０と、励磁部２０と、回転角度算出部３０とを備えている。なお、回転体２は、制御装置３によって駆動制御される。回転体２は、例えばモータである。制御装置３は、例えばモータの駆動を制御するインバータ装置である。回転角度検出装置１は、回転体２の回転角度を検出して、検出結果を制御装置３に出力する。回転体２及び制御装置３の詳しい構成は、説明を省略する。

レゾルバ１０は、励磁部２０から入力される２相の基準交流信号に対し、回転体２の回転角度に応じて、交流の１相のレゾルバ出力信号を出力する。すなわち、本実施形態のレゾルバ１０は、２相励磁１相出力のレゾルバである。

特に図示しないが、レゾルバ１０は、レゾルバステータと、回転体２と一体で回転するレゾルバロータとを備えている。前記レゾルバステータは、機械角度で９０度の位置に配置された２相の１次側コイルを有する。前記レゾルバロータは、１相の２次側コイルを有する。

前記レゾルバステータの２相の１次側コイルには、励磁部２０から正弦波（ｓｉｎωｔ）及び余弦波（ｃｏｓωｔ）の基準交流信号が入力される。前記レゾルバロータの１相の２次側コイルには、前記レゾルバロータの回転角度θに応じて、１相のレゾルバ出力信号（ｓｉｎ（ωｔ＋θ））が発生する。

なお、レゾルバ１０は、従来の２相励磁１相出力のレゾルバと同様の構成を有する。そのため、レゾルバ１０の詳しい説明を省略する。

励磁部２０は、レゾルバ１０の２相の１次側コイルに、正弦波（ｓｉｎωｔ）及び余弦波（ｃｏｓωｔ）の基準交流信号を入力する。また、励磁部２０は、後述の回転角度算出部３０に、前記基準交流信号を入力する。励磁部２０は、従来の２相励磁１相出力のレゾルバの励磁部と同様の構成を有する。そのため、励磁部２０の詳しい説明を省略する。

回転角度算出部３０は、レゾルバ１０から出力されるレゾルバ出力信号を用いて、回転体２の回転角度を算出する。回転角度算出部３０は、前記レゾルバ出力信号から、所定の位相の遅れを有する比較信号を生成し、前記レゾルバ出力信号及び前記比較信号をカウンタ信号と比較することにより、前記回転角度を算出する。回転角度算出部３０で算出された前記回転角度は、制御装置３に出力される。なお、前記カウンタ信号は、クロック信号に応じたサンプリング時間毎に、ステップ状に出力が変化（本実施形態の場合には増加）する信号である（図３参照）。特に図示しないが、前記カウンタ信号は、回転角度算出部３０で前記クロック信号に基づいて生成される。前記カウンタ信号は、回転角度算出部３０以外で生成されてもよい。

図１に示すように、回転角度算出部３０は、信号生成部３１と、タイミング補正部３２と、演算部３３とを有する。

信号生成部３１は、レゾルバ１０から出力されるレゾルバ出力信号から、矩形波の基準信号を生成するとともに、前記基準信号に対して所定の位相の遅れを有する矩形波の比較信号を、複数、生成する。本実施形態では、前記複数の比較信号は、例えば、２つの比較信号である。前記複数の比較信号は、前記基準信号に対して前記所定の位相の遅れを有する比較信号と、該比較信号に対して前記所定の位相の遅れを有する比較信号とを含む。すなわち、前記複数の比較信号は、互いに前記所定の位相の遅れを有する。前記所定の位相の遅れは、前記カウンタ信号のサンプリング時間を、複数の比較信号の数で除した値に設定される。

なお、本実施形態では、信号生成部３１は、前記レゾルバ出力信号から、２つの比較信号を生成するが、この限りではなく、３つ以上の比較信号を生成してもよい。信号生成部３１で生成する比較信号の数を多くすることにより、レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングをより精度良く検出することができる。よって、回転体２の回転角度をより精度良く求めることができる。

図２に示すように、信号生成部３１は、比較器４１と、遅延回路４２，４３とを有する。比較器４１は、交流の前記レゾルバ出力信号を、矩形波の基準信号に変換する。すなわち、比較器４１は、前記レゾルバ出力信号を、ゼロクロスのタイミングで立ち上がりまたは立ち下がりを有する前記基準信号に変換する。遅延回路４２は、前記基準信号に対して、所定の位相の遅れ（所定の位相のずれ）を有する比較信号１を生成する。遅延回路４３は、比較信号１に対して、所定の位相の遅れ（所定の位相のずれ）を有する比較信号２を生成する。すなわち、遅延回路４２，４３は直列に接続されている。なお、遅延回路４２，４３は、例えばローパスフィルタ（ＬＰＦ）などによって構成される。

図３に、信号生成部３１によって前記レゾルバ出力信号から生成される比較信号１及び比較信号２の一例を示す。この例では、比較信号１は、前記レゾルバ出力信号の矩形波である前記基準信号に対し、前記カウンタ信号のサンプリング時間Ｔを比較信号数の２で除した値であるＴ／２の位相の遅れを有する。比較信号２は、前記比較信号１に対して、Ｔ／２の位相の遅れを有する。すなわち、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングＴｚ０を、前記カウンタ信号のサンプリング時間のスタートと同時であると仮定すると、図３に示すように、前記基準信号のゼロクロスのタイミングはＴｚ０であり、比較信号１のゼロクロスのタイミングはＴｚ０からＴ／２の位相遅れを有するＴｚ１であり、比較信号２のゼロクロスのタイミングはＴｚ１からＴ／２の位相遅れを有するＴｚ２である。このＴｚ２は、前記カウンタ信号において出力値がステップ状に増大するタイミングと同じである。

なお、本実施形態において、前記基準信号のゼロクロスのタイミングは、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングと同じであり、信号の立ち上がり時のゼロクロスのタイミングである。

タイミング補正部３２は、前記レゾルバ出力信号の矩形波である前記基準信号と、信号生成部３１によって生成された比較信号１及び比較信号２とを用いて、前記カウンタ信号に対する前記基準信号のゼロクロスのタイミングを特定する。詳しくは、タイミング補正部３２は、前記基準信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値に対し、前記比較信号１のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値または比較信号２のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値が異なるかどうかに応じて、前記基準信号のゼロクロスのタイミングを特定する。

図４及び図５に、タイミング補正部３２による前記基準信号のゼロクロスのタイミング特定の一例を模式的に示す。

図４の例では、前記基準信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値と比較信号１のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値とが同じで、且つ、前記基準信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値と比較信号２のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値とが異なる。

なお、図４において、前記基準信号のゼロクロスのタイミングをＴｚ０’とし、該タイミングにおける前記カウンタ信号の出力値をＤ（０）とする。また、前記比較信号１のゼロクロスのタイミングをＴｚ１’とし、該タイミングにおける前記カウンタ信号の出力値をＤ（１）とする。前記比較信号２のゼロクロスのタイミングをＴｚ２’とし、該タイミングにおける前記カウンタ信号の出力値をＤ（２）とする。

このとき、図３に示す前記基準信号のゼロクロスのタイミングＴｚ０に対し、前記基準信号のゼロクロスのタイミングＴｚ０’の遅れは、０以上で且つＴ／２よりも小さい。そのため、タイミング補正部３２は、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングをＴｚ０と特定する。

図５の例では、前記基準信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値と、比較信号１のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値及び比較信号２のゼロクロスのタイミングにおける前記カウンタ信号の出力値とが異なる。

なお、図５においても、図４と同様に、前記基準信号のゼロクロスのタイミングをＴｚ０’とし、該タイミングにおける前記カウンタ信号の出力値をＤ（０）とする。また、前記比較信号１のゼロクロスのタイミングをＴｚ１’とし、該タイミングにおける前記カウンタ信号の出力値をＤ（１）とする。前記比較信号２のゼロクロスのタイミングをＴｚ２’とし、該タイミングにおける前記カウンタ信号の出力値をＤ（２）とする。

このとき、図３に示す前記基準信号のゼロクロスのタイミングＴｚ０に対し、前記基準信号のゼロクロスのタイミングＴｚ０’の遅れは、Ｔ／２以上で且つＴよりも小さい。そのため、タイミング補正部３２は、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングをＴｚ０＋Ｔ／２と特定する。

タイミング補正部３２の詳しい動作は、後述する。

演算部３３は、タイミング補正部３２で特定された前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを用いて、回転体２の回転角度を算出する。具体的には、演算部３３は、ゼロクロスのタイミングが予め分かっている正弦波の基準交流信号のゼロクロスのタイミングに対し、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングのずれ（位相差）から、回転体２の回転角度を算出する。なお、前記正弦波の基準交流信号のゼロクロスのタイミングと前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングとから、回転体２の回転角度を算出する方法は、従来と同様であるため、詳しい説明を省略する。

本実施形態では、演算部３３は、回転体２の回転角度を演算しているが、この限りではなく、回転体２の回転角速度、回転角速度などの回転角度に関連する物理量を算出してもよい。

＜回転角度算出部の動作＞
図６は、回転角度算出部３０の動作を示すフローチャートである。以下で、回転角度算出部３０による回転体２の回転角度の算出動作を、図６を用いて説明する。

図６に示すように、まず、回転角度算出部３０は、レゾルバ１０からレゾルバ出力信号を読み込む（ステップＳ１）。その後、信号生成部３１が、前記レゾルバ出力信号から矩形波の基準信号を生成するとともに、前記基準信号から複数の比較信号（本実施形態では、比較信号１、比較信号２）を生成する（ステップＳ２）。

ステップＳ３で、タイミング補正部３２は、前記基準信号及びカウンタ信号から、前記基準信号のゼロクロスのタイミングにおける前記カウンタ信号の出力値Ｄ（０）を取得するとともに、前記比較信号及び前記カウンタ信号から、前記比較信号のゼロクロスのタイミングにおける前記カウンタ信号の出力値Ｄ（１），Ｄ（２）を取得する。なお、特に図示しないが、カウンタ信号は、回転速度算出部３０でクロック信号に基づいて生成される。前記カウンタ信号は、回転速度算出部３０以外で生成されてもよい。

次に、タイミング補正部３２は、複数の比較信号を順番にカウントするカウンタ（図示省略）をリセットした後（ステップＳ４）、カウンタでカウントしている比較信号の順番ｎが信号生成部３１で生成された比較信号の数Ｎよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ５）。

ステップＳ５において、比較信号の順番ｎが信号生成部３１で生成された比較信号の数Ｎよりも大きい場合（ＹＥＳの場合）には、後述のステップＳ８以降に進んで、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを特定する。一方、ステップＳ５において、比較信号の順番ｎが信号生成部３１で生成された比較信号の数Ｎ以下の場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ６に進んで、前記基準信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値が、順番ｎの比較信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値と一致していないかどうかを判定する。

なお、ステップＳ４で図示しないカウンタをリセットして比較信号の順番をゼロにした直後は、ステップＳ５では、比較信号の順番ｎが信号生成部３１で生成した比較信号の数Ｎよりも小さいので、ＮＯと判定される。

ステップＳ６において、前記基準信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値が、順番ｎの比較信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値と一致していない場合（ＹＥＳの場合）には、後述のステップＳ８以降に進んで、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを特定する。

一方、ステップＳ６において、前記基準信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値が、順番ｎの比較信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値と一致している場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ７に進んで、カウンタの値ｎを一つ増やして、比較信号の順番をｎ＋１とする。その後、上述のステップＳ５の判定を繰り返す。

これにより、タイミング補正部３２は、前記比較信号のゼロクロスのタイミングにおける前記カウンタ信号の出力値が、前記基準信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値と異なるまで、または、カウンタの値ｎが比較信号の数Ｎを超えるまで、ステップＳ５からステップＳ７の処理を繰り返す。タイミング補正部３２は、これらの条件を満たした場合に、ステップＳ８で、前記カウンタ信号に対する前記基準信号のゼロクロスのタイミングをより精度良く特定するためのタイミング補正値を計算する。

ステップＳ８では、タイミング補正部３２は、前記基準信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値と、前記比較信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値との関係から、前記基準信号のゼロクロスのタイミング補正値を求める。具体的には、タイミング補正部３２は、前記基準信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値Ｄ（０）と、カウンタの数がｎ番目の比較信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値Ｄ（ｎ）とが異なる場合に、（１）式から、前記基準信号のゼロクロスのタイミング補正値Ｔｚｈを求める。
Ｔｚｈ＝１−（ｎ−１）／（Ｎ＋１） （１）
ここで、Ｎは、信号生成部３１で生成される比較信号の数である。

その後、ステップＳ９で、タイミング補正部３２は、（１）式で求めたタイミング補正値Ｔｚｈを用いて、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングＴｚ０を補正する。すなわち、タイミング補正部３２は、（２）式により、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングＴｚを特定する。
Ｔｚ＝Ｔｚ０＋Ｔｚｈ
＝Ｔｚ０＋１−（ｎ−１）／（Ｎ＋１） （２）
ここで、Ｔｚ０は、レゾルバ出力信号のゼロクロスが、カウンタ信号のサンプリング時間のスタートと同時であると仮定した場合（図３）のレゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングである。すなわち、Ｔｚ０は、本実施形態の回転角度検出装置１によって回転体２の回転角度を求める場合において、レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングの初期値である。

上述のように前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングＴｚを特定した後、演算部３３は、特定した前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングＴｚを用いて、回転体２の回転角度を算出する（ステップＳ１０）。すなわち、演算部３３は、レゾルバ１０に入力される正弦波の基準交流信号のゼロクロスのタイミングに対し、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングＴｚのずれ（位相差）を求め、これらのゼロクロスのタイミングのずれから、回転体２の回転角度を算出する。なお、演算部３３は、回転体２の回転角速度、回転加速度などの回転角度に関する物理量を算出してもよい。

以上より、本実施形態の回転角度検出装置は、２相励磁１相出力のレゾルバ１０から出力されるレゾルバ出力信号に対して、所定の位相のずれを有する比較信号を生成し、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスにおけるカウンタ信号の出力値と、前記比較信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値とを比較して、その比較結果に応じて、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを特定する。

これにより、前記カウンタ信号のサンプリング時間を短縮することなく、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを、精度良く特定することができる。よって、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを用いて、回転体２の回転速度を精度良く求めることができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態では、信号生成部３１は、レゾルバ１０から出力されるレゾルバ出力信号に対して所定の位相の遅れを有する比較信号を生成する。しかしながら、信号生成部は、前記レゾルバ出力信号に対して所定の位相の進みを有する比較信号を生成してもよい。すなわち、信号生成部は、前記レゾルバ出力信号に対して所定の位相のずれを有する比較信号を生成すればよい。この場合も、タイミング補正部３２は、前記比較信号のうち、ゼロクロスにおけるカウンタ信号の出力値が前記レゾルバ出力信号のゼロクロスにおけるカウンタ信号の出力値と異なる比較信号が存在するかどうかに応じて、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを特定するように構成されていればよい。

前記実施形態では、信号生成部３１は、前記所定の位相のずれとして、カウンタ信号のサンプリング時間を、信号生成部３１で生成する複数の比較信号の数で除した値に設定する。しかしながら、前記所定の位相のずれは、レゾルバ出力信号から得られる矩形波の基準信号、及び、複数の比較信号のそれぞれが、互いに異なる位相に設定されれば、どのような値に設定されてもよい。この場合も、前記所定の位相のずれは、基準信号と比較信号との位相のずれ、及び、比較信号同士の位相のずれが、同じであることが望ましい。

前記実施形態では、タイミング補正部３２は、基準信号及び比較信号のそれぞれのゼロクロスのうち、立ち上がり時のゼロクロスを用いて、前記基準信号のゼロクロスのタイミングを特定している。しかしながら、タイミング補正部は、基準信号及び比較信号のそれぞれのゼロクロスのうち、立ち下がり時のゼロクロスを用いて、前記基準信号のゼロクロスのタイミングを特定してもよい。

前記実施形態では、信号生成部３１の遅延回路４２，４３は、比較器の出力に対して直列に接続されている。しかしながら、信号生成部において、複数の遅延回路は、比較器の出力に対して並列に接続されていてもよい。また、遅延回路は、比較器よりも信号入力側に設けられてもよい。なお、遅延回路は、回転速度算出部と同じ演算素子によって実現されてもよいし、回転速度算出部を構成する演算素子とは別の部品によって構成されていてもよい。

本発明は、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置に利用可能である。

１ 回転角度検出装置
２ 回転体
３ 制御装置
１０ レゾルバ
２０ 励磁部
３０ 回転角度算出部
３１ 信号生成部
３２ タイミング補正部
３３ 演算部
４１ 比較器
４２ 遅延回路
４３ 遅延回路
Ｄ（０） 基準信号のゼロクロスのタイミングにおけるカウンタ信号の出力値
Ｄ（１） 比較信号のゼロクロスのタイミングにおけるカウンタ信号の出力値
Ｄ（２） 比較信号のゼロクロスのタイミングにおけるカウンタ信号の出力値
Ｔｚ レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミング
Ｔｚ０ レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングの初期値
Ｔｚｈ 基準信号のゼロクロスのタイミング補正値
Ｎ 比較信号の数

Claims (4)

1. ２相の基準交流信号から１相のレゾルバ出力信号を生成するレゾルバと、
   前記レゾルバ出力信号を用いて回転体の回転角度を算出する回転角度算出部と、
   を備えた回転角度検出装置であって、
   前記回転角度算出部は、
   前記レゾルバ出力信号に対して所定の位相のずれを有する比較信号を生成する信号生成部と、
   前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミング及び前記比較信号のゼロクロスのタイミングを、サンプリング時間毎にステップ状に出力が変化するカウンタ信号と比較して、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを補正するタイミング補正部と、
   前記タイミング補正部によって補正された前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングを用いて、前記回転体の回転角度を算出する演算部と、
   を備えている、回転検出装置。
2. 請求項１に記載の回転角度検出装置において、
   前記信号生成部は、前記レゾルバ出力信号に対する位相のずれが異なる前記比較信号を少なくとも２つ生成する、回転角度検出装置。
3. 請求項１または２に記載の回転角度検出装置において、
   前記信号生成部は、前記所定の位相のずれとして、前記サンプリング時間を前記信号生成部で生成する比較信号の数で除した値を設定し、前記比較信号として、互いに前記所定の位相のずれを有する信号を生成する、回転角度検出装置。
4. 請求項３に記載の回転角度検出装置において、
   前記タイミング補正部は、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値と、Ｎ個の前記比較信号のうち前記レゾルバ出力信号に対する位相のずれがｎ番目の比較信号のゼロクロスにおける前記カウンタ信号の出力値とが異なる場合に、前記レゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングＴｚを以下の式を用いて補正する、回転角度検出装置。
   Ｔｚ＝Ｔｚ０＋１−（ｎ−１）／（Ｎ＋１）
   ここで、Ｔｚ０は、レゾルバ出力信号のゼロクロスが、カウンタ信号のサンプリング時間のスタートと同時であると仮定した場合のレゾルバ出力信号のゼロクロスのタイミングである。

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