JP3953889B2 - 回転角検出装置とその温度補正方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転角検出装置とその温度補正方法、特にその導出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレゾルバを用いて回転角を検出する回転角検出装置としては、例えば特願2002-127173号公報（以下、従来例と称す）に記載されているものがある。従来例には、図５に示す様に、励磁コイル１２２とcos相コイル１２８と、sin相コイル１３０を共通のアース線１４６を用いてアースした場合、sin相コイル１３０の端子１３６には、振幅がロータの回転角θのsin値に依存して増減する交流の回転角電圧に加えて、アース線１４６のインピーダンス１４４と励磁電流に起因する交流のバイアス電圧が重畳された電圧が出力されることが記述されている。この結果、sin相コイル１３０の端子１３６から出力される電圧から得られるロータ１２２の回転角の検出精度が低下してしまうという問題が生じる。この課題を解決するために従来例では、基準タイミングからの経過時間との関係で交流バイアス電圧を算出するのに必要なデータを記憶している記憶手段と、sin相コイル１３０の出力電圧から、記憶手段に記憶されているデータより算出される「基準タイミングから前記出力電圧の検出時までの経過時間だけ経過した時の交流バイアス電圧」を減算する減算手段を備えた回転角検出装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例にあっては、時々刻々変化する温度変化に対しては充分な考慮がされておらず、そのため高精度な回転角を検出できないという未解決の課題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり時々刻々変化する温度変化による回転角誤差をなくし、高精度な回転角検出装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用と効果】
上記目的を達成するため、請求項１記載の回転角検出装置では、回転するロータと、ロータに固定されており、一端に交流の励磁電流が印加され、他端にアース線が接続されている励磁コイルと、ロータの周囲に固定されており、一端から出力電圧が取り出され、他端に前記アース線が接続されており、振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧に、アース線のインピーダンスと励磁電流に起因する交流バイアス電圧が重畳した電圧を出力するステータコイルを有する回転角検出装置において、基準タイミングからの経過時間との関係で、温度に依存する要素の値を算出するのに必要なデータを記憶している記憶手段と、前記記憶手段に記憶されるデータを減算する減算手段によって前記交流の回転角電圧を求める回転角電圧検出手段と、前記記憶手段に記憶されるデータを加算する加算手段によって前記交流バイアス電圧を求めるバイアス検出手段と、前記回転角電圧検出手段と、前記バイアス検出手段から少なくとも異なった２点以上でサンプリングした値で交流回転角電圧の振幅値と、交流回転角電圧の基準タイミングに対する位相差および交流バイアス電圧の振幅値と、交流バイアス電圧の基準タイミングに対する位相差を求める手段を備えたことを技術的特徴とする。
【０００６】
また、上記目的を達成するため、請求項２記載の回転角検出装置では、ロータが回転したときの前記出力電圧を順次サンプリングして記憶する手段と、記憶された出力電圧群の中で最大ピーク値を含む少なくとも１周期分の第１出力電圧群を特定する手段と、記憶された出力電圧群の中で最大ボトム値を含む少なくとも１周期分の第２出力電圧群を特定する手段と、特定された前記第１出力電圧群と前記第２出力電圧群について、基準タイミングからの経過時間が等しい第１出力電圧と第２出力電圧を順次減算する手段および加算する手段を備えたことを技術的特徴とする。
【０００７】
上記特徴を備えた請求項１および請求項２の発明は次のように作用する。ロータはステータコイルに対して回転する。励磁コイルはロータの周囲に固定されており、一端に交流の励磁電流が印加され、他端にアース線が接続されている。ステータコイルはロータの周囲に固定されており、一端から出力電圧が取り出され、他端にアース線が接続されている。ステータコイルの一端に生じる出力電圧は、振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧に、アース線のインピーダンスと励磁電流に起因する交流バイアス電圧が重畳した電圧となる。温度に依存する要素の値を算出するのに必要なデータを記憶しているデータ記憶手段は、基準タイミングからの経過時間との関係で、交流回転角電圧と交流バイアス電圧を算出するのに必要なデータを記憶している。
【０００８】
必要なデータを記憶する方法は、ロータが回転したときの出力電圧を順次サンプリングして記憶する手段であり、また記憶された出力電圧群の中で最大ピーク値を含む少なくとも１周期分の第１出力電圧群を特定する手段と、記憶された出力電圧群の中で最大ボトム値を含む少なくとも１周期分の第２出力電圧群を特定する手段とを有している。この特定された第１出力電圧群と第２出力電圧群について、基準タイミングからの経過時間が等しい第１出力電圧と第２出力電圧を順次減算する手段および加算する手段を用いて交流の回転角電圧を求める回転角電圧検出手段と、記憶手段に記憶されるデータを加算する加算手段によって交流バイアス電圧を求めるバイアス検出手段と、回転角電圧検出手段と、バイアス検出手段から少なくとも異なった２点以上でサンプリングした値で演算した交流回転角電圧の振幅値と、交流回転角電圧の基準タイミングに対する位相差および交流バイアス電圧の振幅値と、交流バイアス電圧の基準タイミングに対する位相差を求める。
【０００９】
これらの交流回転角電圧の振幅値と、交流回転角電圧の基準タイミングに対する位相差および交流バイアス電圧の振幅値と、交流バイアス電圧の基準タイミングに対する位相差を使用することによって、時々刻々変化する温度変化に影響されない高精度な回転角検出装置が得られる。
【００１０】
本発明の温度補正方法は、振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧に、アース線のインピーダンスと励磁電流に起因する交流バイアス電圧を重畳して電圧を出力することによって回転角検出装置の出力電圧に影響を与える温度補正を行なうことにより具現化される。
この方法によると、ロータを回転させながら出力電圧を順次サンプリングすることで、サンプリングした出力電圧群の中で最大ピーク値を含む少なくとも１周期分の第１出力電圧群を特定することができる。また、サンプリングした出力電圧群の中で最大ボトム値を含む少なくとも１周期分の第２出力電圧群も特定することができる。この特定された第１出力電圧群と第２出力電圧群について、基準タイミングからの経過時間が等しい第１出力電圧と第２出力電圧を順次減算して交流回転角電圧を求めることができる。また、基準タイミングからの経過時間が等しい第１出力電圧と第２出力電圧を順次加算して交流バイアス電圧を求めるこができる。交流回転角電圧と交流バイアス電圧から少なくとも異なった２点以上でサンプリングした値で交流回転角電圧の振幅値と、交流回転角電圧の基準タイミングに対する位相差および交流バイアス電圧の振幅値と、交流バイアス電圧の基準タイミングに対する位相差を求めることができる。この求められた交流回転角電圧の振幅値と位相差および交流バイアス電圧の振幅値と位相差を使用することにより、時々刻々変化する温度変化に影響されない高精度な回転角検出装置が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に電動パワーステアリングシステム１０の構成を示す。このシステム１０には、ECU２０と第１レゾルバ１５sで構成される第1回転角検出装置と、ECU２０と第２レゾルバ１６sで構成される第２回転角検出装置が含まれている。また、これらのECU２０、第１レゾルバ１５sおよび第２レゾルバ１６sによって運転者のハンドル操舵をトルク値に変換して検出するトルク検出装置が構成されている。この電動パワーステアリングシステム１０では、ハンドル１１がハンドル軸１２の一端側が接続されており、ハンドル軸１２の他端側には、トーションバー１４の一端側に接続されている。トーションバー１４の他端側には、出力軸を介してピニオン軸１３の一端側が接続されている。ピニオン軸１３のピニオンはラック１９と噛合っている。ラック１９とラックハウジング１８Ｈによってラック機構１８が構成されている。ラック機構１８によって、ラック１９はラックハウジング１８Ｈ内を軸方向に往復動するようになっている。ラック機構１８の両端には、タイロッド２１の一端が装着されている。タイロッド２１の他端には、ナックルアーム２２が連結されている。ナックルアーム２２の他端には車輪２３が連結されている。
【００１２】
上記したハンドル軸１２の下端側の周囲には、第１レゾルバ１５sが設けられている。第１レゾルバ１５sはハンドル軸１２の第１回転角θ１を検出する第１回転角の検出部として機能する。トーションバー１４の下端側の周囲には、第２レゾルバ１６sが設けられている。第２レゾルバ１６sはピニオン１３の第２回転角θ２を検出する第２回転角の検出部として機能する。第１レゾルバ１５sと第２レゾルバ１６sはECU２０に電気的に接続されている。ECU２０、第１レゾルバ１５sおよび第２レゾルバ１６sによってトルク検出装置が構成されている。トルク検出装置を構成するECU２０は第１レゾルバ１５sで検出した第１回転角θ１と第２レゾルバ１６sで検出した第２回転角θ２から運転者がハンドル１１を操舵することで発生した操舵トルク値Ｔ＝Ｋ（θ１−θ２）を演算する。尚Ｋはトーションバー１４のバネ定数である。ECU２０はモータＭに接続されており、演算したトルク値Ｔを所定のトルク／電流値変換のマップにより得られた指令電流を電流制御部を通してＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。トルク検出装置３０、１５s、１６sのより具体的な構成については後述する。モータＭは発生したアシストトルクを減速機１７を経由してラック機構１８に伝達する。
【００１３】
この電動パワーステアリングシステム１０の動作を説明する。まず、運転者がハンドル１１を操舵すると、ハンドル軸１２が回転する。ハンドル軸１２が回転するとトーションバー１４を介してピニオン軸１３も回転する。ピニオン軸１３が回転するとそのピニオンと噛合ったラック１９が軸方向に動き、タイロッド２１とナックルアーム２２を介して車輪２３の走向方向が変化する。運転者がハンドル１１を操舵することで発生したトルクは、トルク検出装置３０、１５s、１６sによって検出される。トルク検出装置を構成するECU２０はこのトルクに基づいてモータＭを制御する。
【００１４】
トルク検出装置３０、１５s、１６sが検出した操舵トルクが小さいと、ECU２０はモータＭに小さなアシストトルクを発生させるように制御する。トルク検出装置３０、１５s、１６sが検出した操舵トルクが大きいと、ECU２０はモータＭに大きなアシストトルクを発生させるように制御する。モータＭで発生したアシストトルクはラック機構１８に伝達され、ラック１９の動きを補助する。従って運転者は軽い力でハンドル１１を操舵することができる。
【００１５】
図２にトルク検出装置３０のブロック図を示す。トルク検出装置３０は、上述したようにECU２０と第１レゾルバ１５sで構成される第1回転角検出装置と、ECU２０と第２レゾルバ１６sで構成される第２回転角検出装置を含む。ECU２０はCPU５２と、CPU５２と内部バス５３を介して接続されたROM５６、RAM５８およびEEPROM（電気的消去可能ROM）５９で構成されている。CPU５２は入力ポート５２b〜５２eや出力ポート５２a等のポートを有している。入力ポート５２b〜５２eはCPU５２の内部でＡ／Ｄ変換器に接続され、アナログ信号がデジタル信号に変換されCPU５２で処理される。また出力ポート５２aはCPU５２の内部でＤ／Ａ変換器に接続され、デジタル信号がアナログ信号に変換され、第１レゾルバ１５sや第２レゾルバ１６sおよびモータＭに出力される。ROM５６には、後述する温度補正の導出処理を行なうためのプログラムやトルク算出のためのプログラム等が格納されている。
【００１６】
第１レゾルバ１５sは第１ロータ３１と、第１励磁コイル３２と、第１sin相コイル（ステータコイル）３４と、第１cos相コイル（ステータコイル）３６等を備えている。第２レゾルバ１６sは第２ロータ４１と、第２励磁コイル４２と、第２sin相コイル（ステータコイル）４３と、第２cos相コイル（ステータコイル）４４等を備えている。第１ロータ３１は第１励磁コイル３２を有する。第１ロータ３１の回転に伴って第１励磁コイル３２も回転する。本実施例では具体的な図示は省略するが、回転角検出精度を高めるため、第１ロータ３１の機械的な回転角に対して、電気角が８倍となるようにロータコイル群が配置されている。電気角が８倍とするため、Ｎ極とＳ極の対が４つ構成され、一般的にはギアなどで機械的に行なう増速を電気的に行なっており、回転角の分解能は４倍となる。なお、以下で「回転角」というときは特に断りがない限りこの電気角を意味するものとする。
【００１７】
第１レゾルバ１５sの第１励磁コイル３２は、第１ロータ３１のスロットに巻かれている。この第１励磁コイル３２は、一端側ではCPU５２の出力ポート５２aから交流の励磁電圧（後述する式（１））が印加され、他端には共通アース線４６が接続されている。また、第２レゾルバ１６sの第２励磁コイル４２は、第２ロータ４１のスロットに巻かれている。この第２励磁コイル４２にも一端側ではCPU５２の出力ポート５２aから交流の励磁電圧（後述する式（１））が印加され、他端には共通アース線４６が接続されている。従って、共通アース線４６には、第１励磁コイル３２に流れる第１励磁電流と、第２励磁コイル４２に流れる第２励磁電流を合計した電流が流れる。以下では、この第１励磁電流と第２励磁電流を合計した電流を単に「励磁電流」という。励磁コイル３２、４２はロータ３１、４１に内蔵されている図示しないコイルと相俟って変圧器を構成する。その図示しないコイルに発生する電圧によって、ロータコイル群３２、４２に励磁電圧が印加される。本実施例では外部から第１ロータ３１および第２ロータ４１のロータコイル群３２、４２に励磁電圧を印加する方法として非接触式の変圧器を記述したが、接触式のブラシを用いてもよい。
【００１８】
励磁電圧は式（１）で表わされる。
Ve=Esinωt （１）
励磁電流は式（２）で表わされる。
Ie=Isin（ωt+β) （２）
ここで、E：励磁電圧の振幅（volt）、ω：励磁電圧の角速度（rad/s）
I：励磁電流の振幅（amp）、β：励磁電流の励磁電圧に対する位相差（rad）である。なお、励磁電圧の角速度ωにはω＝２π/Pの関係があり、この時のPは周期（s）である。本実施例ではP＝２００μsに設定されている。
【００１９】
第１レゾルバ１５sの第１cos相コイル３６は第１ロータ３１と同心上で第１ロータ３１の周囲に固定されているステータのスロット内に巻かれている。この第１cos相コイル３６は、一端に生じた第１cos相電圧がCPU５２の入力ポート５２bに入力され、他端には共通アース線４６が接続されている。第１cos相電圧（後述する式（５））は、振幅が第１ロータ３１の回転角θ１のcos値に依存して増減する交流の回転角電圧（後述する式（３））に、共通アース線４６のインピーダンス４８と励磁電流に起因する交流のバイアス電圧（後述する式（４））が重畳した電圧である。
【００２０】
第１cos相電圧の回転角電圧は式（３）で表わされる。
Vcos1=EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））cos（θ１） （３）
バイアス電圧は式（４）で表わされる。
Vbias=R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ）） （４）
第１cos相電圧は式（３）と式（４）を加算した式（５）で表わされる。
Vcos1T= EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））cos（θ１）+ R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ）） （５）
ここで、K（Ｔ）：トランス効率（無単位）、α（Ｔ）：第１cos相電圧の励磁電圧に対する位相差（rad）、θ１：第１ロータの第１回転角（rad）、R（Ｔ）：共通アース線のインピーダンス（Ω）である。また記号の後ろに（Ｔ）が付加されているものは、その状態が温度に影響されることを示している。
【００２１】
次に、第１レゾルバ１５sの第１sin相コイル３４は第１ロータ３１と同心上で第１ロータ３１の周囲に固定されているステータのスロット内に先に記述した第１cos相コイル３６と電気角で９０度の位相差を持って巻かれている。この第１sin相コイル３４は、一端に生じた第１sin相電圧がCPU５２の入力ポート５２cに入力され、他端には共通アース線４６が接続されている。第１sin相電圧（後述する式（７））は、振幅が第１ロータ３１の回転角θ１のsin値に依存して増減する交流の回転角電圧（後述する式（６））に、共通アース線４６のインピーダンス４８と励磁電流に起因する交流のバイアス電圧（前述した式（４））が重畳した電圧である。
【００２２】
第１sin相電圧の回転角電圧は式（６）で表わされる。
Vsin1=EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））sin（θ１） （６）
第１sin相電圧は式（６）と式（４）を加算した式（７）で表わされる。
Vsin1T= EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））sin（θ１）+ R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ）） （７）
ここで、使用した記号は式（１）〜式（５）で説明したものと同様である。
【００２３】
第２レゾルバ１６sの第２cos相コイル４４、第２sin相コイル４３も、共通のアース線４６に接続されている。その他の基本的な構成についても第１レゾルバ１５sと同様であるため、説明を省略する。
【００２４】
またこのように、第１レゾルバ１５sの第１励磁コイル３１、第１cos相コイル３６、第１sin相コイル３４と、第２レゾルバ１６sの第２励磁コイル４２、第２cos相コイル４４、第２sin相コイル４３は共通のアース線４６に接続されてアースされているので、別々の６本のアース線に接続する場合に比べて配線数を大幅に減少できる。
【００２５】
次に、本実施例のトルク検出装置３０を用いて温度の影響を補正する処理内容を説明する。本実施例では補正処理をリアルタイムに実施する例を示すが、補正処理はある時間間隔で実施しても、また温度補正処理開始のトリガ等がかかったときに実施しても勿論よい。
まず、励磁電圧の印加開始後に、運転者が図１に示すハンドル１１を回転させて、第１ロータ３１の電気角θ１を０〜３６０度まで回転させたとする。この回転動作が行なわれると回転動作中、CPU５２は５０μsのサンプリング間隔で第１レゾルバ１５sの第１sin相電圧をサンプリングして、そのデータをRAM５８に格納する。
【００２６】
サンプリングした第１sin相電圧データ群を横軸を回転角θ１とし、縦軸を電圧値としてプロットすると図３に示す様に振幅がsin（θ１）に依存して増減する交流波形となる。但し、実際には図３に示す波形より波長の非常に短い波形である。例えば励磁電圧の回転周波数を５ＫＨＺとすると周期は２００μsとなり実際に回転させられるハンドル１周期に５０００パルスの波形が含まれることになる。
【００２７】
CPU５２は、第１sin相電圧データ群のうち、最大ピーク値を含む電圧データ群を検出する処理を行なう。回転角電圧にバイアス電圧が重畳した出力電圧がピーク値となる電気角では、回転角電圧もピーク値となる。回転角電圧がピーク値となるのはsin（θ１）＝１、即ち電気角θ１＝９０度のときである。本実施例では、電気角θ１が８９．５度〜９０．５度の範囲（１度）に含まれる電圧データ群をサンプリングする。イメージ的には図３の範囲Ｌ１のデータをサンプリングする。またCPU５２は、第１sin相電圧データ群のうち、最大ボトム値を含む電圧データ群を検出する処理を行なう。回転角電圧にバイアス電圧が重畳した出力電圧がボトム値となる電気角では、回転角電圧もボトム値となる。回転角電圧がボトム値となるのはsin（θ１）＝−１、即ち電気角θ１＝２７０度のときである。本実施例では、電気角θ１が２６９．５度〜２７０．５度の範囲（１度）に含まれる電圧データ群をサンプリングする。イメージ的には図３の範囲Ｌ２のデータをサンプリングする。
【００２８】
図４（a）、（b）は横軸を時間とし、縦軸を電圧としたグラフである。図４（a）は最大ピーク値付近の第１sin相電圧データ群と、これを構成する回転角電圧およびバイアス電圧を示す。図４（b）は最大ボトム値付近の第１sin相電圧データ群と、これを構成する回転角電圧およびバイアス電圧を示す。図４（a）、（b）は、それぞれ図３の範囲Ｌ１と範囲Ｌ２の時間軸を拡大して示したものである。図４のPは第１sin相電圧の周期であり、本実施例では２００μｓである。図４のτはCPU５２による第１sin相電圧のサンプリング間隔であり、本実施例では５０μｓである。
【００２９】
上記のようにして最大ピーク値を含む何周期分かの第１sin相電圧データ群と、同じく最大ボトム値を含む何周期分かの第１sin相電圧データ群をサンプリングした後、基準タイミングからの経過時間が等しいデータ同士を順次減算する。本実施例では基準タイミングを励磁電圧の印加開始時からの時間経過が周期Pの整数倍のタイミングになるようにしている。上記減算値を２で割ることにより温度要素を含んだ回転角電圧が算出される。
【００３０】
次に上記と同じく最大ピーク値を含む何周期分かの第１sin相電圧データ群と、同じく最大ボトム値を含む何周期分かの第１sin相電圧データ群をサンプリングした後、基準タイミングからの経過時間が等しいデータ同士を順次加算する。上記加算値を２で割ることにより温度要素を含んだバイアス電圧が算出される。
【００３１】
上記手段により算出された回転角電圧を構成している回転角速度にかかる時間を２点とり、その時の回転角電圧値を読み取る。すると回転角電圧を構成している温度要素を含んだ２つのパラメータの値が求まる。また同じく上記手段により算出されたバイアス電圧を構成している回転角速度にかかる時間を２点とり、その時のバイアス電圧値を読み取る。するとバイアス電圧を構成している温度要素を含んだ２つのパラメータの値が求まる。以上求められた温度要素を含んだ４つのパラメータを使用することによって、いかなる時間に読み込んだ回転角も実時間の温度変化の影響を受けない高精度な角度情報となる。
【００３２】
上記の内容を一般式で説明すると次のようになる。最大ピーク値の第１sin相電圧データ群の一般式（８）と、最大ボトム値の第１sin相電圧データ群の一般式（９）は次の式で表わされる。
Vsin1max= EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））sin（90度）+ R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ）） （８）
Vsin1min= EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））sin（270度）+ R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ）） （９）
式（８）から式（９）を減算して２で割ると、
（Vsin1max− Vsin1min）／２＝EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））が、即ち温度要素を含んだ回転角電圧が求まり、時間ｔを変えて最低２点を測定すれば、Ｋ（Ｔ）、α（Ｔ）が求まる。
また、式（８）と式（９）を加算して２で割ると、
（Vsin1max＋ Vsin1min）／２＝R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ））が、即ち温度要素を含んだバイアス電圧が求まり、時間ｔを変えて最低２点を測定すれば、Ｒ（Ｔ）、β（Ｔ）が求まる。
【００３３】
前述した式（７）について、Vsin1Tは第１sin相電圧として入力ポートを介してCPU５２に取り込まれる値である。またＥ、ω、IはEEPROMに記憶されている値であり、温度に依存する要素Ｋ（Ｔ）、α（Ｔ）、R（Ｔ）、β（Ｔ）も前述の演算で算出されている。それらを使って式（７）を変形してみると、
sin（θ１）＝{ Vsin1T −R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ））}／EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））
となり温度変化に影響されないθ１を求めることが出来る。
【００３４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
（１）上記実施例では、回転角検出装置を２つ備えたトルク検出装置に本発明を適用した例を説明したが、トルク検出装置ではない回転角検出装置に適用しても勿論よい。
（２）本レゾルバは励磁コイルが回転子側に１本あり、出力コイルが固定子側に２本ある構成を示したが、励磁コイルが固定子側に２本あり、出力コイルが回転子側に１本または２本ある構成のレゾルバに適用しても勿論よい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る回転角検出装置とその温度補正の導出方法によれば、最大ピーク値を含む何周期分かの第１sin相電圧データ群と、同じく最大ボトム値を含む何周期分かの第１sin相電圧データ群をサンプリングして回転角電圧とバイアス電圧を算出している。そしてこの２つの電圧を使用して温度に依存する要素のパラメータ値を算出できるので、時々刻々変化する温度変化の影響を受けない高精度な回転角が得られるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリングシステム構成図を示す。
【図２】トルク検出装置のブロック図を示す。
【図３】ロータの電気角３６０度回転時の出力電圧のグラフ図を示す。
【図４】最大ピーク値及び最大ボトム値と各電圧波形を示す。
【図５】従来の回転角検出装置のブロック図を示す。
【符号の説明】
１５s：第１レゾルバ
１６s：第２レゾルバ
２０：ＥＣＵ
３０：トルク検出装置
３１：第１ロータ
３２：第１励磁コイル
３４：第１sin相コイル
３６：第１cos相コイル
４１：第２ロータ
４２：第２励磁コイル
４３：第２sin相コイル
４４：第２cos相コイル
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転角検出装置とその温度補正方法、特にその導出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレゾルバを用いて回転角を検出する回転角検出装置としては、例えば特願2002-127173号公報（以下、従来例と称す）に記載されているものがある。従来例には、図５に示す様に、励磁コイル１２２とcos相コイル１２８と、sin相コイル１３０を共通のアース線１４６を用いてアースした場合、sin相コイル１３０の端子１３６には、振幅がロータの回転角θのsin値に依存して増減する交流の回転角電圧に加えて、アース線１４６のインピーダンス１４４と励磁電流に起因する交流のバイアス電圧が重畳された電圧が出力されることが記述されている。この結果、sin相コイル１３０の端子１３６から出力される電圧から得られるロータ１２２の回転角の検出精度が低下してしまうという問題が生じる。この課題を解決するために従来例では、基準タイミングからの経過時間との関係で交流バイアス電圧を算出するのに必要なデータを記憶している記憶手段と、sin相コイル１３０の出力電圧から、記憶手段に記憶されているデータより算出される「基準タイミングから前記出力電圧の検出時までの経過時間だけ経過した時の交流バイアス電圧」を減算する減算手段を備えた回転角検出装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例にあっては、時々刻々変化する温度変化に対しては充分な考慮がされておらず、そのため高精度な回転角を検出できないという未解決の課題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり時々刻々変化する温度変化による回転角誤差をなくし、高精度な回転角検出装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用と効果】
上記目的を達成するため、請求項１記載の回転角検出装置では、回転するロータと、ロータに固定されており、一端に交流の励磁電流が印加され、他端にアース線が接続されている励磁コイルと、ロータの周囲に固定されており、一端から出力電圧が取り出され、他端に前記アース線が接続されており、振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧に、アース線のインピーダンスと励磁電流に起因する交流バイアス電圧が重畳した電圧を出力するステータコイルを有する回転角検出装置において、基準タイミングからの経過時間との関係で、温度に依存する要素の値を算出するのに必要なデータを記憶している記憶手段と、前記記憶手段に記憶されるデータを減算する減算手段によって前記交流の回転角電圧を求める回転角電圧検出手段と、前記記憶手段に記憶されるデータを加算する加算手段によって前記交流バイアス電圧を求めるバイアス検出手段と、前記回転角電圧検出手段と、前記バイアス検出手段から少なくとも異なった２点以上でサンプリングした値で交流回転角電圧の振幅値と、交流回転角電圧の基準タイミングに対する位相差および交流バイアス電圧の振幅値と、交流バイアス電圧の基準タイミングに対する位相差を求める手段を備えたことを技術的特徴とする。
【０００６】
また、上記目的を達成するため、請求項２記載の回転角検出装置では、ロータが回転したときの前記出力電圧を順次サンプリングして記憶する手段と、記憶された出力電圧群の中で最大ピーク値を含む少なくとも１周期分の第１出力電圧群を特定する手段と、記憶された出力電圧群の中で最大ボトム値を含む少なくとも１周期分の第２出力電圧群を特定する手段と、特定された前記第１出力電圧群と前記第２出力電圧群について、基準タイミングからの経過時間が等しい第１出力電圧と第２出力電圧を順次減算する手段および加算する手段を備えたことを技術的特徴とする。
【０００７】
上記特徴を備えた請求項１および請求項２の発明は次のように作用する。ロータはステータコイルに対して回転する。励磁コイルはロータの周囲に固定されており、一端に交流の励磁電流が印加され、他端にアース線が接続されている。ステータコイルはロータの周囲に固定されており、一端から出力電圧が取り出され、他端にアース線が接続されている。ステータコイルの一端に生じる出力電圧は、振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧に、アース線のインピーダンスと励磁電流に起因する交流バイアス電圧が重畳した電圧となる。温度に依存する要素の値を算出するのに必要なデータを記憶しているデータ記憶手段は、基準タイミングからの経過時間との関係で、交流回転角電圧と交流バイアス電圧を算出するのに必要なデータを記憶している。
【０００８】
必要なデータを記憶する方法は、ロータが回転したときの出力電圧を順次サンプリングして記憶する手段であり、また記憶された出力電圧群の中で最大ピーク値を含む少なくとも１周期分の第１出力電圧群を特定する手段と、記憶された出力電圧群の中で最大ボトム値を含む少なくとも１周期分の第２出力電圧群を特定する手段とを有している。この特定された第１出力電圧群と第２出力電圧群について、基準タイミングからの経過時間が等しい第１出力電圧と第２出力電圧を順次減算する手段および加算する手段を用いて交流の回転角電圧を求める回転角電圧検出手段と、記憶手段に記憶されるデータを加算する加算手段によって交流バイアス電圧を求めるバイアス検出手段と、回転角電圧検出手段と、バイアス検出手段から少なくとも異なった２点以上でサンプリングした値で演算した交流回転角電圧の振幅値と、交流回転角電圧の基準タイミングに対する位相差および交流バイアス電圧の振幅値と、交流バイアス電圧の基準タイミングに対する位相差を求める。
【０００９】
これらの交流回転角電圧の振幅値と、交流回転角電圧の基準タイミングに対する位相差および交流バイアス電圧の振幅値と、交流バイアス電圧の基準タイミングに対する位相差を使用することによって、時々刻々変化する温度変化に影響されない高精度な回転角検出装置が得られる。
【００１０】
本発明の温度補正方法は、振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧に、アース線のインピーダンスと励磁電流に起因する交流バイアス電圧を重畳して電圧を出力することによって回転角検出装置の出力電圧に影響を与える温度補正を行なうことにより具現化される。
この方法によると、ロータを回転させながら出力電圧を順次サンプリングすることで、サンプリングした出力電圧群の中で最大ピーク値を含む少なくとも１周期分の第１出力電圧群を特定することができる。また、サンプリングした出力電圧群の中で最大ボトム値を含む少なくとも１周期分の第２出力電圧群も特定することができる。この特定された第１出力電圧群と第２出力電圧群について、基準タイミングからの経過時間が等しい第１出力電圧と第２出力電圧を順次減算して交流回転角電圧を求めることができる。また、基準タイミングからの経過時間が等しい第１出力電圧と第２出力電圧を順次加算して交流バイアス電圧を求めるこができる。交流回転角電圧と交流バイアス電圧から少なくとも異なった２点以上でサンプリングした値で交流回転角電圧の振幅値と、交流回転角電圧の基準タイミングに対する位相差および交流バイアス電圧の振幅値と、交流バイアス電圧の基準タイミングに対する位相差を求めることができる。この求められた交流回転角電圧の振幅値と位相差および交流バイアス電圧の振幅値と位相差を使用することにより、時々刻々変化する温度変化に影響されない高精度な回転角検出装置が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に電動パワーステアリングシステム１０の構成を示す。このシステム１０には、ECU２０と第１レゾルバ１５sで構成される第1回転角検出装置と、ECU２０と第２レゾルバ１６sで構成される第２回転角検出装置が含まれている。また、これらのECU２０、第１レゾルバ１５sおよび第２レゾルバ１６sによって運転者のハンドル操舵をトルク値に変換して検出するトルク検出装置が構成されている。この電動パワーステアリングシステム１０では、ハンドル１１がハンドル軸１２の一端側が接続されており、ハンドル軸１２の他端側には、トーションバー１４の一端側に接続されている。トーションバー１４の他端側には、出力軸を介してピニオン軸１３の一端側が接続されている。ピニオン軸１３のピニオンはラック１９と噛合っている。ラック１９とラックハウジング１８Ｈによってラック機構１８が構成されている。ラック機構１８によって、ラック１９はラックハウジング１８Ｈ内を軸方向に往復動するようになっている。ラック機構１８の両端には、タイロッド２１の一端が装着されている。タイロッド２１の他端には、ナックルアーム２２が連結されている。ナックルアーム２２の他端には車輪２３が連結されている。
【００１２】
上記したハンドル軸１２の下端側の周囲には、第１レゾルバ１５sが設けられている。第１レゾルバ１５sはハンドル軸１２の第１回転角θ１を検出する第１回転角の検出部として機能する。トーションバー１４の下端側の周囲には、第２レゾルバ１６sが設けられている。第２レゾルバ１６sはピニオン１３の第２回転角θ２を検出する第２回転角の検出部として機能する。第１レゾルバ１５sと第２レゾルバ１６sはECU２０に電気的に接続されている。ECU２０、第１レゾルバ１５sおよび第２レゾルバ１６sによってトルク検出装置が構成されている。トルク検出装置を構成するECU２０は第１レゾルバ１５sで検出した第１回転角θ１と第２レゾルバ１６sで検出した第２回転角θ２から運転者がハンドル１１を操舵することで発生した操舵トルク値Ｔ＝Ｋ（θ１−θ２）を演算する。尚Ｋはトーションバー１４のバネ定数である。ECU２０はモータＭに接続されており、演算したトルク値Ｔを所定のトルク／電流値変換のマップにより得られた指令電流を電流制御部を通してＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。トルク検出装置３０、１５s、１６sのより具体的な構成については後述する。モータＭは発生したアシストトルクを減速機１７を経由してラック機構１８に伝達する。
【００１３】
この電動パワーステアリングシステム１０の動作を説明する。まず、運転者がハンドル１１を操舵すると、ハンドル軸１２が回転する。ハンドル軸１２が回転するとトーションバー１４を介してピニオン軸１３も回転する。ピニオン軸１３が回転するとそのピニオンと噛合ったラック１９が軸方向に動き、タイロッド２１とナックルアーム２２を介して車輪２３の走向方向が変化する。運転者がハンドル１１を操舵することで発生したトルクは、トルク検出装置３０、１５s、１６sによって検出される。トルク検出装置を構成するECU２０はこのトルクに基づいてモータＭを制御する。
【００１４】
トルク検出装置３０、１５s、１６sが検出した操舵トルクが小さいと、ECU２０はモータＭに小さなアシストトルクを発生させるように制御する。トルク検出装置３０、１５s、１６sが検出した操舵トルクが大きいと、ECU２０はモータＭに大きなアシストトルクを発生させるように制御する。モータＭで発生したアシストトルクはラック機構１８に伝達され、ラック１９の動きを補助する。従って運転者は軽い力でハンドル１１を操舵することができる。
【００１５】
図２にトルク検出装置３０のブロック図を示す。トルク検出装置３０は、上述したようにECU２０と第１レゾルバ１５sで構成される第1回転角検出装置と、ECU２０と第２レゾルバ１６sで構成される第２回転角検出装置を含む。ECU２０はCPU５２と、CPU５２と内部バス５３を介して接続されたROM５６、RAM５８およびEEPROM（電気的消去可能ROM）５９で構成されている。CPU５２は入力ポート５２b〜５２eや出力ポート５２a等のポートを有している。入力ポート５２b〜５２eはCPU５２の内部でＡ／Ｄ変換器に接続され、アナログ信号がデジタル信号に変換されCPU５２で処理される。また出力ポート５２aはCPU５２の内部でＤ／Ａ変換器に接続され、デジタル信号がアナログ信号に変換され、第１レゾルバ１５sや第２レゾルバ１６sおよびモータＭに出力される。ROM５６には、後述する温度補正の導出処理を行なうためのプログラムやトルク算出のためのプログラム等が格納されている。
【００１６】
第１レゾルバ１５sは第１ロータ３１と、第１励磁コイル３２と、第１sin相コイル（ステータコイル）３４と、第１cos相コイル（ステータコイル）３６等を備えている。第２レゾルバ１６sは第２ロータ４１と、第２励磁コイル４２と、第２sin相コイル（ステータコイル）４３と、第２cos相コイル（ステータコイル）４４等を備えている。第１ロータ３１は第１励磁コイル３２を有する。第１ロータ３１の回転に伴って第１励磁コイル３２も回転する。本実施例では具体的な図示は省略するが、回転角検出精度を高めるため、第１ロータ３１の機械的な回転角に対して、電気角が８倍となるようにロータコイル群が配置されている。電気角が８倍とするため、Ｎ極とＳ極の対が４つ構成され、一般的にはギアなどで機械的に行なう増速を電気的に行なっており、回転角の分解能は４倍となる。なお、以下で「回転角」というときは特に断りがない限りこの電気角を意味するものとする。
【００１７】
第１レゾルバ１５sの第１励磁コイル３２は、第１ロータ３１のスロットに巻かれている。この第１励磁コイル３２は、一端側ではCPU５２の出力ポート５２aから交流の励磁電圧（後述する式（１））が印加され、他端には共通アース線４６が接続されている。また、第２レゾルバ１６sの第２励磁コイル４２は、第２ロータ４１のスロットに巻かれている。この第２励磁コイル４２にも一端側ではCPU５２の出力ポート５２aから交流の励磁電圧（後述する式（１））が印加され、他端には共通アース線４６が接続されている。従って、共通アース線４６には、第１励磁コイル３２に流れる第１励磁電流と、第２励磁コイル４２に流れる第２励磁電流を合計した電流が流れる。以下では、この第１励磁電流と第２励磁電流を合計した電流を単に「励磁電流」という。励磁コイル３２、４２はロータ３１、４１に内蔵されている図示しないコイルと相俟って変圧器を構成する。その図示しないコイルに発生する電圧によって、ロータコイル群３２、４２に励磁電圧が印加される。本実施例では外部から第１ロータ３１および第２ロータ４１のロータコイル群３２、４２に励磁電圧を印加する方法として非接触式の変圧器を記述したが、接触式のブラシを用いてもよい。
【００１８】
励磁電圧は式（１）で表わされる。
Ve=Esinωt （１）
励磁電流は式（２）で表わされる。
Ie=Isin（ωt+β) （２）
ここで、E：励磁電圧の振幅（volt）、ω：励磁電圧の角速度（rad/s）
I：励磁電流の振幅（amp）、β：励磁電流の励磁電圧に対する位相差（rad）である。なお、励磁電圧の角速度ωにはω＝２π/Pの関係があり、この時のPは周期（s）である。本実施例ではP＝２００μsに設定されている。
【００１９】
第１レゾルバ１５sの第１cos相コイル３６は第１ロータ３１と同心上で第１ロータ３１の周囲に固定されているステータのスロット内に巻かれている。この第１cos相コイル３６は、一端に生じた第１cos相電圧がCPU５２の入力ポート５２bに入力され、他端には共通アース線４６が接続されている。第１cos相電圧（後述する式（５））は、振幅が第１ロータ３１の回転角θ１のcos値に依存して増減する交流の回転角電圧（後述する式（３））に、共通アース線４６のインピーダンス４８と励磁電流に起因する交流のバイアス電圧（後述する式（４））が重畳した電圧である。
【００２０】
第１cos相電圧の回転角電圧は式（３）で表わされる。
Vcos1=EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））cos（θ１） （３）
バイアス電圧は式（４）で表わされる。
Vbias=R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ）） （４）
第１cos相電圧は式（３）と式（４）を加算した式（５）で表わされる。
Vcos1T= EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））cos（θ１）+ R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ）） （５）
ここで、K（Ｔ）：トランス効率（無単位）、α（Ｔ）：第１cos相電圧の励磁電圧に対する位相差（rad）、θ１：第１ロータの第１回転角（rad）、R（Ｔ）：共通アース線のインピーダンス（Ω）である。また記号の後ろに（Ｔ）が付加されているものは、その状態が温度に影響されることを示している。
【００２１】
次に、第１レゾルバ１５sの第１sin相コイル３４は第１ロータ３１と同心上で第１ロータ３１の周囲に固定されているステータのスロット内に先に記述した第１cos相コイル３６と電気角で９０度の位相差を持って巻かれている。この第１sin相コイル３４は、一端に生じた第１sin相電圧がCPU５２の入力ポート５２cに入力され、他端には共通アース線４６が接続されている。第１sin相電圧（後述する式（７））は、振幅が第１ロータ３１の回転角θ１のsin値に依存して増減する交流の回転角電圧（後述する式（６））に、共通アース線４６のインピーダンス４８と励磁電流に起因する交流のバイアス電圧（前述した式（４））が重畳した電圧である。
【００２２】
第１sin相電圧の回転角電圧は式（６）で表わされる。
Vsin1=EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））sin（θ１） （６）
第１sin相電圧は式（６）と式（４）を加算した式（７）で表わされる。
Vsin1T= EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））sin（θ１）+ R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ）） （７）
ここで、使用した記号は式（１）〜式（５）で説明したものと同様である。
【００２３】
第２レゾルバ１６sの第２cos相コイル４４、第２sin相コイル４３も、共通のアース線４６に接続されている。その他の基本的な構成についても第１レゾルバ１５sと同様であるため、説明を省略する。
【００２４】
またこのように、第１レゾルバ１５sの第１励磁コイル３１、第１cos相コイル３６、第１sin相コイル３４と、第２レゾルバ１６sの第２励磁コイル４２、第２cos相コイル４４、第２sin相コイル４３は共通のアース線４６に接続されてアースされているので、別々の６本のアース線に接続する場合に比べて配線数を大幅に減少できる。
【００２５】
次に、本実施例のトルク検出装置３０を用いて温度の影響を補正する処理内容を説明する。本実施例では補正処理をリアルタイムに実施する例を示すが、補正処理はある時間間隔で実施しても、また温度補正処理開始のトリガ等がかかったときに実施しても勿論よい。
まず、励磁電圧の印加開始後に、運転者が図１に示すハンドル１１を回転させて、第１ロータ３１の電気角θ１を０〜３６０度まで回転させたとする。この回転動作が行なわれると回転動作中、CPU５２は５０μsのサンプリング間隔で第１レゾルバ１５sの第１sin相電圧をサンプリングして、そのデータをRAM５８に格納する。
【００２６】
サンプリングした第１sin相電圧データ群を横軸を回転角θ１とし、縦軸を電圧値としてプロットすると図３に示す様に振幅がsin（θ１）に依存して増減する交流波形となる。但し、実際には図３に示す波形より波長の非常に短い波形である。例えば励磁電圧の回転周波数を５ＫＨＺとすると周期は２００μsとなり実際に回転させられるハンドル１周期に５０００パルスの波形が含まれることになる。
【００２７】
CPU５２は、第１sin相電圧データ群のうち、最大ピーク値を含む電圧データ群を検出する処理を行なう。回転角電圧にバイアス電圧が重畳した出力電圧がピーク値となる電気角では、回転角電圧もピーク値となる。回転角電圧がピーク値となるのはsin（θ１）＝１、即ち電気角θ１＝９０度のときである。本実施例では、電気角θ１が８９．５度〜９０．５度の範囲（１度）に含まれる電圧データ群をサンプリングする。イメージ的には図３の範囲Ｌ１のデータをサンプリングする。またCPU５２は、第１sin相電圧データ群のうち、最大ボトム値を含む電圧データ群を検出する処理を行なう。回転角電圧にバイアス電圧が重畳した出力電圧がボトム値となる電気角では、回転角電圧もボトム値となる。回転角電圧がボトム値となるのはsin（θ１）＝−１、即ち電気角θ１＝２７０度のときである。本実施例では、電気角θ１が２６９．５度〜２７０．５度の範囲（１度）に含まれる電圧データ群をサンプリングする。イメージ的には図３の範囲Ｌ２のデータをサンプリングする。
【００２８】
図４（a）、（b）は横軸を時間とし、縦軸を電圧としたグラフである。図４（a）は最大ピーク値付近の第１sin相電圧データ群と、これを構成する回転角電圧およびバイアス電圧を示す。図４（b）は最大ボトム値付近の第１sin相電圧データ群と、これを構成する回転角電圧およびバイアス電圧を示す。図４（a）、（b）は、それぞれ図３の範囲Ｌ１と範囲Ｌ２の時間軸を拡大して示したものである。図４のPは第１sin相電圧の周期であり、本実施例では２００μｓである。図４のτはCPU５２による第１sin相電圧のサンプリング間隔であり、本実施例では５０μｓである。
【００２９】
上記のようにして最大ピーク値を含む何周期分かの第１sin相電圧データ群と、同じく最大ボトム値を含む何周期分かの第１sin相電圧データ群をサンプリングした後、基準タイミングからの経過時間が等しいデータ同士を順次減算する。本実施例では基準タイミングを励磁電圧の印加開始時からの時間経過が周期Pの整数倍のタイミングになるようにしている。上記減算値を２で割ることにより温度要素を含んだ回転角電圧が算出される。
【００３０】
次に上記と同じく最大ピーク値を含む何周期分かの第１sin相電圧データ群と、同じく最大ボトム値を含む何周期分かの第１sin相電圧データ群をサンプリングした後、基準タイミングからの経過時間が等しいデータ同士を順次加算する。上記加算値を２で割ることにより温度要素を含んだバイアス電圧が算出される。
【００３１】
上記手段により算出された回転角電圧を構成している回転角速度にかかる時間を２点とり、その時の回転角電圧値を読み取る。すると回転角電圧を構成している温度要素を含んだ２つのパラメータの値が求まる。また同じく上記手段により算出されたバイアス電圧を構成している回転角速度にかかる時間を２点とり、その時のバイアス電圧値を読み取る。するとバイアス電圧を構成している温度要素を含んだ２つのパラメータの値が求まる。以上求められた温度要素を含んだ４つのパラメータを使用することによって、いかなる時間に読み込んだ回転角も実時間の温度変化の影響を受けない高精度な角度情報となる。
【００３２】
上記の内容を一般式で説明すると次のようになる。最大ピーク値の第１sin相電圧データ群の一般式（８）と、最大ボトム値の第１sin相電圧データ群の一般式（９）は次の式で表わされる。
Vsin1max= EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））sin（90度）+ R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ）） （８）
Vsin1min= EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））sin（270度）+ R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ）） （９）
式（８）から式（９）を減算して２で割ると、
（Vsin1max− Vsin1min）／２＝EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））が、即ち温度要素を含んだ回転角電圧が求まり、時間ｔを変えて最低２点を測定すれば、Ｋ（Ｔ）、α（Ｔ）が求まる。
また、式（８）と式（９）を加算して２で割ると、
（Vsin1max＋ Vsin1min）／２＝R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ））が、即ち温度要素を含んだバイアス電圧が求まり、時間ｔを変えて最低２点を測定すれば、Ｒ（Ｔ）、β（Ｔ）が求まる。
【００３３】
前述した式（７）について、Vsin1Tは第１sin相電圧として入力ポートを介してCPU５２に取り込まれる値である。またＥ、ω、IはEEPROMに記憶されている値であり、温度に依存する要素Ｋ（Ｔ）、α（Ｔ）、R（Ｔ）、β（Ｔ）も前述の演算で算出されている。それらを使って式（７）を変形してみると、
sin（θ１）＝{ Vsin1T −R（Ｔ）Isin（ωt+β（Ｔ））}／EK（Ｔ）sin（ωt+α（Ｔ））
となり温度変化に影響されないθ１を求めることが出来る。
【００３４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
（１）上記実施例では、回転角検出装置を２つ備えたトルク検出装置に本発明を適用した例を説明したが、トルク検出装置ではない回転角検出装置に適用しても勿論よい。
（２）本レゾルバは励磁コイルが回転子側に１本あり、出力コイルが固定子側に２本ある構成を示したが、励磁コイルが固定子側に２本あり、出力コイルが回転子側に１本または２本ある構成のレゾルバに適用しても勿論よい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る回転角検出装置とその温度補正の導出方法によれば、最大ピーク値を含む何周期分かの第１sin相電圧データ群と、同じく最大ボトム値を含む何周期分かの第１sin相電圧データ群をサンプリングして回転角電圧とバイアス電圧を算出している。そしてこの２つの電圧を使用して温度に依存する要素のパラメータ値を算出できるので、時々刻々変化する温度変化の影響を受けない高精度な回転角が得られるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリングシステム構成図を示す。
【図２】トルク検出装置のブロック図を示す。
【図３】ロータの電気角３６０度回転時の出力電圧のグラフ図を示す。
【図４】最大ピーク値及び最大ボトム値と各電圧波形を示す。
【図５】従来の回転角検出装置のブロック図を示す。
【符号の説明】
１５s：第１レゾルバ
１６s：第２レゾルバ
２０：ＥＣＵ
３０：トルク検出装置
３１：第１ロータ
３２：第１励磁コイル
３４：第１sin相コイル
３６：第１cos相コイル
４１：第２ロータ
４２：第２励磁コイル
４３：第２sin相コイル
４４：第２cos相コイル
Claims (3)
- 回転するロータと、ロータに固定されており、一端に交流の励磁電流が印加され、他端にアース線が接続されている励磁コイルと、
ロータの周囲に固定されており、一端から出力電圧が取り出され、他端に前記アース線が接続されており、振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧に、アース線のインピーダンスと励磁電流に起因する交流バイアス電圧が重畳した電圧を出力するステータコイルを有する回転角検出装置において、
基準タイミングからの経過時間との関係で、温度に依存する要素の値を算出するのに必要なデータを記憶している記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されるデータを減算する減算手段によって前記交流の回転角電圧を求める回転角電圧検出手段と、
前記記憶手段に記憶されるデータを加算する加算手段によって前記交流バイアス電圧を求めるバイアス検出手段と、
前記回転角電圧検出手段と前記バイアス検出手段とから、少なくとも異なった２点以上でサンプリングした値で交流回転角電圧の振幅値と交流回転角電圧の基準タイミングに対する位相差、および交流バイアス電圧の振幅値と交流バイアス電圧の基準タイミングに対する位相差を求める手段を備えた回転角検出装置。 - ロータが回転したときの前記出力電圧を順次サンプリングして記憶する手段と、
記憶された出力電圧群の中で最大ピーク値を含む少なくとも１周期分の第１出力電圧群を特定する手段と、
記憶された出力電圧群の中で最大ボトム値を含む少なくとも１周期分の第２出力電圧群を特定する手段と、
特定された前記第１出力電圧群と前記第２出力電圧群について、基準タイミングからの経過時間が等しい第１出力電圧と第２出力電圧を順次減算する手段および加算する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。 - 振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧に、アース線のインピーダンスと励磁電流に起因する交流バイアス電圧が重畳した電圧を出力する回転角検出装置の出力電圧に影響を与える温度に対する温度補正方法であって、
ロータを回転させながら前記出力電圧を順次サンプリングする第１工程と、
サンプリングした出力電圧群の中で最大ピーク値を含む少なくとも１周期分の第１出力電圧群を特定する第２工程と、
サンプリングした出力電圧群の中で最大ボトム値を含む少なくとも１周期分の第２出力電圧群を特定する第３工程と、
特定された前記第１出力電圧群と前記第２出力電圧群について、基準タイミングからの経過時間が等しい前記第１出力電圧と前記第２出力電圧を順次減算して交流回転角電圧を求める第４工程と、
基準タイミングからの経過時間が等しい前記第１出力電圧と前記第２出力電圧を順次加算して交流バイアス電圧を求める第５工程と、
前記第４工程と、前記第５工程から少なくとも異なった２点以上でサンプリングした値で前記交流回転角電圧の振幅値と、前記交流回転角電圧の基準タイミングに対する位相差および前記交流バイアス電圧の振幅値と、前記交流バイアス電圧の基準タイミングに対する位相差を求める第６工程と、
を有する温度補正方法。
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