JP2020169919A

JP2020169919A - 励磁装置

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Publication number: JP2020169919A
Application number: JP2019071924A
Authority: JP
Inventors: 昇諸田; Noboru Morota
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2020-10-15

Abstract

【課題】励磁回路に供給される励磁用電源の電源電圧が低下するものとしても、励磁回路に適正な励磁信号を生成させる。【解決手段】励磁装置は、回転角度検出装置のセンサ部に設けられる励磁コイルに正弦波状の励磁信号を出力し、励磁回路と、励磁用電源と、制御部と、を備える。励磁回路は、励磁用電源により動作し、正弦波状の励磁源信号を増幅して励磁信号を生成する増幅部と、増幅部から出力された励磁信号を増幅部の入力側に帰還させる帰還ラインと、帰還ラインに設けられたインピーダンス部と、を有する。インピーダンス部は、励磁源信号の周波数によってインピーダンスが変化する。そして、制御部は、励磁用電源の電源電圧を監視し、電源電圧が低い場合には高い場合に比して励磁回路において中心電圧が低くなる励磁信号が生成されるように、振幅および周波数の少なくとも一方と中心電圧とを調整した励磁源信号を生成して増幅部へ出力する。【選択図】図３

Description

本発明は、励磁装置に関する。

従来、モータの回転角を検出する回転角検出センサとしてのレゾルバを制御するレゾルバ制御装置において、正弦波のレゾルバ励磁信号を出力するレゾルバ励磁信号出力部を有するマイコンと、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して励磁コイルへ出力する増幅部と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。マイコンは、レゾルバ励磁信号出力部から出力する励磁信号の振幅を変更する励磁信号切替部を更に有する。増幅部は、オペアンプＯＰ１，抵抗ｒ４（入力抵抗），抵抗ｒ５，抵抗ｒ６（帰還抵抗）とを有し、レゾルバ励磁信号出力部から出力された励磁信号を、抵抗ｒ６の抵抗値に比例した増幅率で増幅する。レゾルバ制御装置では、モータを駆動するインバータがシャットダウンされたときに、励磁信号切替部によって、レゾルバ励磁信号出力部から出力する励磁信号の振幅を減少させる変更を行なう。インバータがシャットダウンされるとスイッチング素子のスイッチングノイズがなくなるため、励磁コイルに印加される励磁信号の振幅を小さくすることにより、ＳＮ比を悪化させることなく、励磁コイルによる消費電力の低減を図ることができる、としている。

特開２０１５−１４５８６３号公報

しかしながら、インバータのシャットダウン時だけでなく、システムの状態に応じて励磁コイルへの励磁を継続したいときに対応することができない場合がある。例えば励磁回路の電源が故障等して電源電圧が低下したとき、励磁信号の中心電圧が高いままだと、励磁信号の振幅を減少させても、電源電圧の範囲内で励磁信号を生成することができない場合があり、励磁コイルへの励磁を継続することができないおそれがある。

本発明の励磁装置は、励磁回路に供給される励磁用電源の電源電圧が低下するものとしても、励磁回路に適正な励磁信号を生成させることのできる励磁装置を提供することを主目的とする。

本発明の励磁装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の励磁装置は、
回転角度検出装置のセンサ部に設けられる励磁コイルに正弦波状の励磁信号を出力する励磁装置であって、
正弦波状の励磁源信号を増幅して前記励磁信号を生成する増幅部と、該増幅部から出力された励磁信号を該増幅部の入力側に帰還させる帰還ラインと、前記帰還ラインに設けられ前記励磁源信号の周波数によってインピーダンスが変化するインピーダンス部と、を有する励磁回路と、
前記励磁回路に電源を供給する励磁用電源と、
前記励磁用電源の電源電圧を監視し、前記電源電圧が低い場合には高い場合に比して前記励磁回路において中心電圧が低くなる前記励磁信号が生成されるように、振幅および周波数の少なくとも一方と中心電圧とを調整した前記励磁源信号を生成して前記増幅部へ出力する制御部と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の励磁装置は、回転角度検出装置のセンサ部に設けられる励磁コイルに正弦波状の励磁信号を出力するものであり、励磁回路と、励磁用電源と、制御部と、を備える。励磁回路は、励磁用電源により動作し、正弦波状の励磁源信号を増幅して励磁信号を生成する増幅部と、増幅部から出力された励磁信号を増幅部の入力側に帰還させる帰還ラインと、帰還ラインに設けられたインピーダンス部と、を有する。インピーダンス部は、励磁源信号の周波数によってインピーダンスが変化するものであり、例えば、互いに並列に接続される抵抗およびコンデンサにより構成されてもよい。そして、制御部は、励磁用電源の電源電圧を監視し、電源電圧が低い場合には高い場合に比して励磁回路において中心電圧が低くなる励磁信号が生成されるように、振幅および周波数の少なくとも一方と中心電圧とを調整した励磁源信号を生成して増幅部へ出力する。帰還ラインにインピーダンス部を備えた励磁回路において生成される励磁信号の中心電圧は、電源電圧と励磁源信号の中心電圧とに依存し、電源電圧を監視しつつ、励磁源信号の中心電圧を調整することにより、励磁信号の中心電圧を調整することができる。また、励磁源信号の振幅および周波数の少なくとも一方を調整することにより、励磁信号の振幅を調整することができる。これにより、励磁用電源の故障などにより電源電圧が低下しても、電源電圧の範囲内で励磁回路に適正な励磁信号を生成させることができ、回転角度検出装置による回転角度の検出を良好に行なうことができる。

また、本発明の第２の励磁装置は、
回転角度検出装置のセンサ部に設けられる励磁コイルに励磁信号を出力する励磁装置であって、
正弦波状の励磁源信号を増幅して前記励磁信号を生成する増幅部と、該増幅部から出力された励磁信号を該増幅部の入力側に帰還させる帰還ラインと、前記増幅部の２つの入力端子に接続された２つの入力ラインのうち一方の入力ラインに設けられ前記励磁源信号の周波数によってインピーダンスが変化するインピーダンス部と、を有する励磁回路と、
前記励磁回路に電源を供給する励磁用電源と、
前記励磁用電源の電源電圧を監視し、前記電源電圧が低い場合には高い場合に比して前記励磁回路において中心電圧が低くなる前記励磁信号が生成されるように、前記２つの入力ラインのうち他方の入力ラインに調整した電圧を印加すると共に振幅および周波数の少なくとも一方を調整した前記励磁源信号を前記増幅部の前記一方の入力ラインへ出力する制御部と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の励磁装置では、励磁回路は、励磁用電源により動作し、正弦波状の励磁源信号を増幅して励磁信号を生成する増幅部と、増幅部から出力された励磁信号を増幅部の入力側に帰還させる帰還ラインと、増幅部の２つの入力端子に接続された２つの入力ラインのうち一方の入力ラインに設けられたインピーダンス部と、を有する。インピーダンス部は、励磁源信号の周波数によってインピーダンスが変化するものであり、例えば、互いに直列に接続される抵抗およびコンデンサにより構成されてもよい。そして、制御部は、励磁用電源の電源電圧を監視し、電源電圧が低い場合には高い場合に比して励磁回路において中心電圧が低くなる励磁信号が生成されるように、２つの入力ラインのうち他方の入力ラインに調整した電圧を印加すると共に振幅および周波数の少なくとも一方を調整した励磁源信号を増幅部の一方の入力ラインへ出力する。増幅部の一方の入力ラインにインピーダンス部を備えた励磁回路において生成される励磁信号の中心電圧は、増幅部の他方の入力ラインに印加する電圧に依存し、当該他方の入力ラインに印加する電圧を調整することにより、励磁信号の中心電圧を調整することができる。また、増幅部の一方の入力ラインに出力する励磁源信号の振幅および周波数の少なくとも一方を調整することにより、励磁信号の振幅を調整することができる。これにより、励磁用電源の故障などにより電源電圧が低下しても、電源電圧の範囲内で励磁回路に適正な励磁信号を生成させることができ、回転角度検出装置による回転角度の検出を良好に行なうことができる。

第１実施例の励磁装置を含む回転角度検出装置１０の構成の概略を示す構成図である。励磁回路４０を含む第１実施例の励磁装置の構成の概略を示す構成図である。マイコン３０のＣＰＵ３１により実行される励磁制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。励磁源信号Ｖ０と励磁源信号Ｖ０により生成される励磁信号Ｖ１の一例を示す説明図である。オペアンプ４１の入力電圧Ｖ_-を計算するための計算用の等価回路を示す説明図である。電源電圧Ｖ_EXが低下した場合における比較例の励磁源信号Ｖ０とその励磁源信号Ｖ０により生成される励磁信号Ｖ１とを示す説明図である。電源電圧Ｖ_EXが低下した場合における第１実施例の励磁源信号Ｖ０とその励磁源信号Ｖ０により生成される励磁信号Ｖ１とを示す説明図である。励磁回路１４０を含む第２実施例の励磁装置の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

［第１実施例］
図１は、第１実施例の励磁装置を含む回転角度検出装置１０の構成の概略を示す構成図である。図２は、励磁回路４０を含む第１実施例の励磁装置の構成の概略を示す構成図である。回転角度検出装置１０は、例えば電動車両に搭載される走行用のモータの回転角度を検出するための装置として構成されるものであり、レゾルバ１１と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０と、を備える。

レゾルバ１１は、図１に示すように、モータの回転軸と一体に回転する磁性体としてのロータ１２と、励磁コイル１４や電気的に９０度ずれて（位相差が９０度となるように）配置された２つの検出コイル１５，１６が内蔵された磁性体としてのステータ１３と、を備える。励磁コイル１４には、ＥＣＵ２０から励磁信号Ｖ１が印加される。２つの検出コイル１５，１６のうち一方の検出コイル１５からは、楕円形状のロータ１２の回転によって生じるロータ１２とステータ１３との間隙の変化に伴って振幅が正弦波状に変化する正弦波信号（ＳＩＮ信号）を出力する。また、２つの検出コイル１５，１６のうち他方の検出コイル１６からは、振幅が余弦波状に変化する余弦波信号（ＣＯＳ信号）を出力する。

ＥＣＵ２０は、図１に示すように、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）３０と、励磁回路４０と、増幅回路６０と、を備える。マイコン３０は、全体の制御を司るＣＰＵ３１や処理プログラムを記憶するＲＯＭ３２，入出力ポート他に、Ａ／Ｄコンバータ３３，Ｄ／Ａコンバータ３４，Ａ／Ｄコンバータ３５等を備える。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２とＡ／Ｄコンバータ３３，３５とＤ／Ａコンバータ３４とにバスを介して接続されている。Ａ／Ｄコンバータ３３には、２つの検出コイル１５，１６からの正弦波信号および余弦波信号が増幅回路６０を介して入力される。入力された正弦波信号および余弦波信号は、Ａ／Ｄコンバータ３３により所定のサンプリング周波数でサンプリングされ、デジタルデータとしてＣＰＵ３１に出力される。ＣＰＵ３１は、入力したデータに基づいてロータ１２の回転角度を演算する。また、Ｄ／Ａコンバータ３４は、ＣＰＵ３１から指令値を入力すると共に、入力した指令値に基づいて正弦波状の励磁源信号Ｖ０を生成して励磁回路４０へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ３５には、励磁用電源５０とグランドとに直列に接続される抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点の電圧が入力される。入力された電圧は、励磁用電源５０の電源電圧Ｖ_EXを監視するためのデータとしてＡ／Ｄコンバータ３５によりＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ３１に出力される。

励磁回路４０は、図２に示すように、オペアンプ４１と、抵抗Ｒ０〜Ｒ６と、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と，コンデンサＣ０，Ｃ１と、を備え、励磁用電源５０からの電源の供給を受けて動作する。なお、励磁用電源５０は、例えば、電動車両に搭載する低圧バッテリ（例えば１２Ｖバッテリ）を励磁に適した電圧（例えば３０Ｖ）まで昇圧して各部へ供給するＤＣ／ＤＣコンバータとして構成される。オペアンプ４１は、２つの入力端子と１つの出力端子とを有する。オペアンプ４１の２つの入力端子のうち一方の入力端子である反転入力端子（Ｖ−）は、抵抗Ｒ０を介してＤ／Ａコンバータ３４の出力端子に接続されると共に抵抗Ｒ２を介してグランドに接続されている。オペアンプ４１の他方の入力端子である非反転入力端子（Ｖ＋）は、励磁用電源５０に直列に接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点に接続されると共にＡ／Ｄコンバータ３５の入力端子に接続されている。また、オペアンプ４１の出力端子には、抵抗Ｒ５，Ｒ６とトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２とを含むプッシュプル回路４２が接続され、更にプッシュプル回路４２と励磁コイル１６との間には、コンデンサＣ２が接続されている。コンデンサＣ２は、励磁コイル１４に出力される励磁信号Ｖ１の直流成分を除去するものである。また、プッシュプル回路４２の出力端子とオペアンプ４１の反転入力端子（Ｖ−）とは、帰還ラインで接続されており、当該帰還ラインには、互いに並列に接続された抵抗Ｒ１（帰還抵抗）およびコンデンサＣ１が設けられている。

ここで、第１実施例の励磁装置は、マイコン３０と、励磁回路４０と、が該当する。

次に、こうして構成された第１実施例の励磁装置の動作について説明する。特に、励磁用電源５０が故障等してその電源電圧Ｖ_EXが低下した場合の動作について説明する。図３は、マイコン３０のＣＰＵ３１により実行される励磁制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

励磁制御ルーチンが実行されると、励磁用電源５０の電源電圧Ｖ_EXを入力する（ステップＳ１００）。続いて、入力した電源電圧Ｖ_EXに基づいて励磁コイル１４に出力する励磁信号Ｖ１（正弦波電圧）の目標振幅Ｖ１_pp＊および目標中心電圧Ｖ１_c＊を設定する（ステップＳ１１０）。この処理は、入力した電源電圧Ｖ_EXの範囲内で上ピーク電圧と下ピーク電圧とを設定し、設定した上ピーク電圧と下ピーク電圧との偏差を目標振幅Ｖ１_pp＊に設定すると共に、設定した上ピーク電圧と下ピーク電圧との和を値２で割った値を目標中心電圧Ｖ１_c＊に設定することにより行なう。次に、設定した励磁信号Ｖ１の目標振幅Ｖ１_pp＊および目標中心電圧Ｖ１_c＊と入力した電源電圧Ｖ_EXとに基づいて次式（１），（２）を用いて生成する励磁源信号Ｖ０の周波数指令ｆ＊と振幅指令Ｖ０_pp＊と中心電圧指令Ｖ０_c＊とを設定する（ステップＳ１２０）。ここで、式（１）または式（２）中、「Ｃ₁」は、コンデンサＣ１の静電容量を示し、「Ｒ₀」，「Ｒ₁」，「Ｒ₂」，「Ｒ₃」，「Ｒ₄」は、抵抗Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の抵抗値を示す。ステップＳ１２０の処理は、本実施例では、式（１），（２）の関係が成立する範囲内でできる限り周波数ｆが大きくなるように、周波数指令ｆ＊と振幅指令Ｖ０_pp＊と中心電圧指令Ｖ０_c＊とを設定することにより行なわれる。なお、式（１）からわかるように、励磁信号Ｖ１の目標振幅Ｖ１_ppは振幅指令Ｖ０_pp＊および周波数指令ｆ＊のうちいずれか一方のみの調整により調整することができるから、振幅指令Ｖ０_pp＊および周波数指令ｆ＊の設定は、いずれか一方のみを設定するものであってもよい。励磁源信号Ｖ０と励磁源信号Ｖ０により生成される励磁信号Ｖ１の一例を図４に示す。以下、式（１）および式（２）の励磁信号Ｖ１の振幅Ｖ１_ppおよび中心電圧Ｖ１_cの導出の仕方について説明する。

励磁信号Ｖ１の振幅Ｖ１_ppの導出
励磁信号Ｖ１の振幅Ｖ１_ppは、交流ゲインを考えて、次式（３）により計算される。

ここで、第１実施例の励磁回路４０では、オペアンプ４１の帰還ラインに抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とが並列に接続されているから、任意の周波数ｆ［Ｈｚ］における抵抗値Ｚ₁は、コンデンサＣ１のインピーダンスがコンデンサＣ１の静電容量ｃ［Ｆ］を用いて１／２πｆｃで計算されることを利用して、次式（４）により計算することができる。

式（３）に式（４）を代入すると、上記式（１）を得る。

励磁信号Ｖ１の中心電圧Ｖ１_cの導出
オペアンプ４１の２つの入力端子に作用する電圧（Ｖ₊，Ｖ_-）は、それぞれ次式（５）および式（６）で計算される。なお、式（６）は、図５に示す計算用の等価回路を用いて重ねの理により計算することができる。

オペアンプ４１の効果によりＶ₊＝Ｖ_-となるから、式（５）および式（６）から「Ｖ１_c」について解けば、上記式（２）を得る。

上記式（１）により、励磁信号Ｖ１の振幅Ｖ１_ppは、励磁源信号Ｖ０の周波数ｆが大きいほど小さくなると共に、励磁源信号Ｖ０の振幅Ｖ０_ppが小さいほど小さくなることがわかる。すなわち、励磁信号Ｖ１の振幅Ｖ１_ppは、励磁源信号Ｖ０の周波数ｆや振幅Ｖ０_ppを設定することにより調整することができる。また、上記（２）により、励磁信号Ｖ１の中心電圧Ｖ１_cは、電源電圧Ｖ_EXが小さいほど小さくなると共に励磁源信号Ｖ０の中心電圧Ｖ０_cが大きいほど小さくなることがわかる。すなわち、励磁信号Ｖ１の中心電圧Ｖ１_cは、電源電圧Ｖ_EXを監視しつつ、励磁源信号Ｖ０の中心電圧Ｖ０_cを設定することにより調整することができる。このように、第１実施例では、マイコン３０は、励磁用電源５０の電源電圧Ｖ_EXを監視し、電源電圧Ｖ_EXの範囲内で励磁信号Ｖ１が生成されるように目標振幅Ｖ１_pp＊と目標中心電圧Ｖ１_c＊とを設定し、上記式（１）および式（２）の関係を満たすように振幅指令Ｖ０_pp＊，周波数指令ｆ＊および中心電圧指令Ｖ０_c＊を設定して励磁源信号Ｖ０を生成・出力することで、電源電圧Ｖ_EXが低下しても適正な励磁信号（正弦波電圧）を励磁回路４０に生成させてレゾルバ１１へ出力させることができる。

こうして各指令値を設定すると、各指令値をＤ／Ａコンバータ３４に出力して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。各設定値を入力したＤ／Ａコンバータ３４は、周波数指令ｆと振幅指令Ｖ０_ppと中心電圧指令Ｖ０_cとにより定まる正弦波電圧を励磁源信号Ｖ０として生成し、生成した励磁源信号Ｖ０をオペアンプ４１の入力端子Ｖ−に出力する。

ここで、レゾルバ１１の任意の周波数ｆにおける負荷は、レゾルバ１１のインダクタンス成分をＬ_RESとし、抵抗成分をＲ_RESとすると、Ｒ_RES＋２πｆＬ_RESで表すことができる。そして、この負荷で消費される電力Ｗ_RESは、励磁信号Ｖ１の振幅Ｖ１_ppの実効値Ｖ１_pp＿_RMSを用いて次式（７）により計算することができる。周波数ｆが大きいほど、上記式（１）より振幅Ｖ１_ppが小さくなると共に、レゾルバ１１の負荷も大きくなるため、式（７）により電力Ｗ_RESが小さくなる。したがって、励磁源信号Ｖ０の周波数ｆを大きくすることで、レゾルバ１１の消費電力を低減することができる。ステップＳ１２０において、式（１），（２）の関係が成立する範囲内でできる限り周波数ｆが大きくなるように周波数指令ｆ＊と振幅指令Ｖ０_pp＊と中心電圧指令Ｖ０_c＊とを設定するのは、こうした理由に基づく。

図６は、電源電圧Ｖ_EXが低下した場合における比較例の励磁源信号Ｖ０とその励磁源信号Ｖ０により生成される励磁信号Ｖ１とを示す説明図であり、図７は、電源電圧Ｖ_EXが低下した場合における第１実施例の励磁源信号Ｖ０とその励磁源信号Ｖ０により生成される励磁信号Ｖ１とを示す説明図である。いま、励磁用電源５０に異常が生じて、電源電圧Ｖ_EXが低下した場合を考える。比較例では、図６に示すように、励磁源信号Ｖ０の振幅Ｖ０_cを小さくすることで、励磁信号Ｖ１の振幅Ｖ１_ppも小さくなるものの、振幅Ｖ０_cを小さくするだけでは励磁信号Ｖ１の中心電圧Ｖ１_cは変わらないため、電源電圧Ｖ_EXの範囲内で適正な励磁信号Ｖ１を生成することができない。これに対して、本実施例では、励磁源信号Ｖ０の振幅Ｖ０_cを小さくするのに加えて、励磁源信号Ｖ０の中心電圧Ｖ０_cを大きくすることにより、上記式（２）より励磁信号Ｖ１の中心電圧Ｖ１_cを低下させることができ、図７に示すように、電源電圧Ｖ_EXの範囲内で適正な励磁信号Ｖ１を生成することができる。

以上説明した第１実施例の励磁装置では、オペアンプ４１の帰還ラインに対して互いに並列接続される抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１（インピーダンス部Ｚ１）を設け、励磁用電源５０の電源電圧Ｖ_EXを監視しながら、励磁回路４０において電源電圧Ｖ_EXの範囲内で励磁信号Ｖ１が生成されるように、すなわち電源電圧Ｖ_EXが低い場合には高い場合に比して励磁源信号Ｖ０の中心電圧Ｖ０_cが低くなるように、励磁源信号Ｖ０の振幅Ｖ０_ppと周波数ｆと中心電圧Ｖ０_cとを調整する。励磁回路４０に供給される励磁用電源５０の電源電圧Ｖ_EXが低下するものとしても、励磁回路４０に適正な励磁信号を生成させることができ、レゾルバ１０への励磁を継続して行なうことができる。

第１実施例では、Ｄ／Ａコンバータ３４およびＡ／Ｄコンバータ３５は、マイコン３０に内蔵されるものとしたが、マイコン３０とは別に設けられてもよい。

［第２実施例］
第２実施例の励磁装置は、励磁回路４０に代えて、図８に示す励磁回路１４０を備える。励磁回路１４０は、オペアンプ４１の帰還ラインに設けられるコンデンサＣ１に代えてオペアンプ４１の反転入力端子に接続された抵抗Ｒ０（抵抗Ｒ０のＤ／Ａコンバータ１３４側）にコンデンサＣ０を直列接続する点と、オペアンプ４１の非反転入力端子に励磁用電源５０が接続されない点とが第１実施例の励磁回路４０と異なる。マイコン１３０は、オペアンプ４１の反転入力端子に直列接続される抵抗Ｒ０およびコンデンサＣ０を介して接続されたＤ／Ａコンバータ１３４と、励磁用電源５０とグランドとに直列に接続される抵抗Ｒ７，Ｒ８の接続点に接続されたＡ／Ｄコンバータ１３５と、オペアンプ４１の非反転入力端子に直接に接続されたＤ／Ａコンバータ１３６と、を備える。マイコン１３０は、Ｄ／Ａコンバータ１３６により調整した電圧Ｖ_DACをオペアンプ４１の非反転入力端子に印加すると共に、Ｄ／Ａコンバータ１３４により励磁源信号Ｖ０をオペアンプ４１の反転入力端子に印加することにより、励磁回路１４０に励磁信号Ｖ１を生成させる。また、マイコン１３０は、電源電圧Ｖ_EXが抵抗Ｒ７，Ｒ８により分圧された電圧をＡ／Ｄコンバータ１３５を介して入力することにより、電源電圧Ｖ_EXを監視している。

こうして構成された第２実施例の励磁装置では、マイコン１３０は、励磁回路１４０に励磁源信号Ｖ０を出力するに際して、まず、第１実施例の励磁制御ルーチンのステップＳ１００，Ｓ１１０と同様に、電源電圧Ｖ_EXを入力すると共に入力した電源電圧Ｖ_EXに基づいて励磁信号Ｖ１の目標振幅Ｖ１_pp＊および目標中心電圧Ｖ１_c＊を設定する。次に、目標振幅Ｖ１_pp＊に基づいて次式（８）を用いてオペアンプ４１の反転入力端子に印加する励磁源信号Ｖ０の振幅指令Ｖ０_pp＊と周波数指令ｆ＊とを設定する。なお、式（８）からわかるように、励磁信号Ｖ１の目標振幅Ｖ１_ppは振幅指令Ｖ０_pp＊および周波数指令ｆ＊のうちいずれか一方のみの調整により調整することができるから、振幅指令Ｖ０_pp＊および周波数指令ｆ＊の設定は、いずれか一方のみを設定するものであってもよい。続いて、目標中心電圧Ｖ１_c＊に基づいて次式（９）を用いてオペアンプ４１の非反転入力端子に印加する電圧の指令値である電圧指令Ｖ_DAC＊を設定する。そして、振幅指令Ｖ０_pp＊と周波数指令ｆ＊とをＤ／Ａコンバータ１３４に出力すると共に電圧指令Ｖ_DAC＊をＤ／Ａコンバータ１３６に出力する。ここで、式（８）中、「Ｃ₀」は、コンデンサＣ０の静電容量を示す。以下、式（８）および式（９）の励磁信号Ｖ１の振幅Ｖ１_ppおよび中心電圧Ｖ１_cの導出の仕方について説明する。

励磁信号Ｖ１の振幅Ｖ１_ppの導出
励磁信号Ｖ１の振幅Ｖ１_ppは、交流ゲインを考えて、次式（１０）により計算される。

ここで、第２実施例の励磁回路１４０では、オペアンプ４１の反転入力端子に抵抗Ｒ０とコンデンサＣ０とが直列に接続されているから、任意の周波数ｆ［Ｈｚ］における抵抗値Ｚ₀は、次式（１１）により計算することができる。

式（１０）に式（１１）を代入すると、上記式（８）を得る。

励磁信号Ｖ１の中心電圧Ｖ１_cの導出
オペアンプ４１の２つの入力端子に作用する電圧（Ｖ₊，Ｖ_-）は、それぞれ次式（１２）および式（１３）で計算される。

オペアンプ４１の効果によりＶ₊＝Ｖ_-となるから、式（１２）および式（１３）から「Ｖ１_c」について解けば、上記式（９）を得る。

上記式（８）により、励磁信号Ｖ１の振幅Ｖ１_ppは、励磁源信号Ｖ０の周波数ｆが小さいほど小さくなると共に、励磁源信号Ｖ０の振幅Ｖ０_ppが小さいほど小さくなることがわかる。すなわち、励磁信号Ｖ１の振幅Ｖ１_ppは、励磁源信号Ｖ０の周波数ｆや振幅Ｖ０_ppを適宜設定することにより調整することができる。また、上記（９）により、励磁信号Ｖ１の中心電圧Ｖ１_cは、オペアンプ４１の非反転入力端子に印加する電圧Ｖ_DACが小さいほど小さくなることがわかる。すなわち、励磁信号Ｖ１の中心電圧Ｖ１_cは、電圧Ｖ_DACを適宜設定することにより調整することができる。このように、第２実施例では、マイコン１３０は、励磁用電源５０の電源電圧Ｖ_EXを監視し、電源電圧Ｖ_EXの範囲内で励磁信号Ｖ１が生成されるように目標振幅Ｖ１_pp＊と目標中心電圧Ｖ１_c＊とを設定し、上記式（８）および式（９）の関係を満たすように振幅指令Ｖ０_pp＊および周波数指令ｆ＊を設定して励磁源信号Ｖ０を生成・出力すると共に電圧指令Ｖ_DAC＊を設定して印加することで、電源電圧Ｖ_EXが低下しても適正な励磁信号（正弦波電圧）を励磁回路１４０に生成させてレゾルバ１１へ出力させることができる。

第２実施例では、Ｄ／Ａコンバータ１３４，１３６およびＡ／Ｄコンバータ１３５は、マイコン１３０に内蔵されるものとしたが、マイコン１３０とは別に設けられてもよい。

第１実施例や第２実施例において、マイコン３０，１３０は、車両の走行状態を入力ポートや通信ポートを介して入力し、入力した走行状態に基づいて励磁信号Ｖ１の目標振幅Ｖ１_ppと目標中心電圧Ｖ１_cとを設定することもできる。例えば、車両が走行しているときには、省電力よりも検出精度が優先されるように励磁信号Ｖ１の目標振幅Ｖ１_ppと目標中心電圧Ｖ１_cとを設定し、車両が停止しているときには、検出精度よりも省電力が優先されるように励磁信号Ｖ１の目標振幅Ｖ１_ppと目標中心電圧Ｖ１_cとを設定することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、レゾルバ１１が「センサ部」に相当し、オペアンプ４１が「増幅部」に相当し、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１や抵抗Ｒ０およびコンデンサＣ０が「インピーダンス部」に相当し、励磁用電源５０が「励磁用電源」に相当し、マイコン３０，１３０が「制御部」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、励磁装置の製造産業に利用可能である。

１０回転角度検出装置、１１レゾルバ、１２ロータ、１３ステータ、１４励磁コイル、１５，１６検出コイル、２０制御部、３０マイクロコンピュータ（マイコン）、３１ＣＰＵ、３２ＲＯＭ、３３，３５，１３５Ａ／Ｄコンバータ、３４，１３４，１３６Ｄ／Ａコンバータ、４０，１４０励磁回路、４１オペアンプ、４２プッシュプル回路、５０励磁用電源、６０増幅回路、Ｒ０、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８抵抗、Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２コンデンサ、Ｔｒ１，Ｔｒ２トランジスタ。

Claims

回転角度検出装置のセンサ部に設けられる励磁コイルに正弦波状の励磁信号を出力する励磁装置であって、
正弦波状の励磁源信号を増幅して前記励磁信号を生成する増幅部と、該増幅部から出力された励磁信号を該増幅部の入力側に帰還させる帰還ラインと、前記帰還ラインに設けられ前記励磁源信号の周波数によってインピーダンスが変化するインピーダンス部と、を有する励磁回路と、
前記励磁回路に電源を供給する励磁用電源と、
前記励磁用電源の電源電圧を監視し、前記電源電圧が低い場合には高い場合に比して前記励磁回路において中心電圧が低くなる前記励磁信号が生成されるように、振幅および周波数の少なくとも一方と中心電圧とを調整した前記励磁源信号を生成して前記増幅部へ出力する制御部と、
を備える励磁装置。