JP4808426B2 - 回転角検出装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
本発明は、回転角検出装置および電動パワーステアリング装置に関する。
従来、例えば、レゾルバを、発振回路から発生する一定周期の正弦波により励磁される励磁巻線と、回転子の回転角θの正弦および余弦に係る各出力を発生する１対の検出巻線とを備えて構成し、１対の検出巻線の出力と一定周期の正弦波とに基づき、回転子の回転角θを検出する角度検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−７２７５８号公報
ところで、上記従来技術の一例に係る角度検出装置は、１対の検出巻線の出力から回転角θを演算するＲＤコンバータと、１対の検出巻線の出力と発振回路から発生する一定周期の正弦波とに基づく所定マップに対するマップ検索により回転角θを算出する処理回路とを備えて構成されている。しかしながら、１対の検出巻線の出力信号を処理するＲＤコンバータを備える角度検出装置は、装置構成に要する費用が嵩むという問題が生じる。
また、予め作成した所定マップに対するマップ検索により回転角θを算出する場合、回転角θに対して所望の分解能を確保するために回転角θの１回転分（つまり０°〜３６０°）の範囲に対してデータ数を増大させると、所定マップの記憶に必要とされる記憶装置の記憶容量が増大してしまい、装置構成に要する費用が嵩むという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、レゾルバの出力信号に基づきモータの出力軸の回転角をデータ検索により算出する際に必要とされるデータ量を削減することが可能な回転角検出装置および電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
また、予め作成した所定マップに対するマップ検索により回転角θを算出する場合、回転角θに対して所望の分解能を確保するために回転角θの１回転分（つまり０°〜３６０°）の範囲に対してデータ数を増大させると、所定マップの記憶に必要とされる記憶装置の記憶容量が増大してしまい、装置構成に要する費用が嵩むという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、レゾルバの出力信号に基づきモータの出力軸の回転角をデータ検索により算出する際に必要とされるデータ量を削減することが可能な回転角検出装置および電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の回転角検出装置は、モータの出力軸の回転角（例えば、実施の形態でのロータ角度θ）に応じた検出信号を出力する検出手段（例えば、実施の形態でのレゾルバ４１）と、該検出手段から出力される検出信号に基づき、前記回転角の正弦に係る正弦状態量（例えば、実施の形態での正弦信号Ｅｓｉｎθ）および前記回転角の余弦に係る余弦状態量（例えば、実施の形態での余弦信号Ｅｃｏｓθ）を算出する正弦・余弦算出手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０１）と、角度範囲０°〜４５°を基本角度範囲（例えば、実施の形態での角度ＡＮＧ）とし、前記正弦状態量および前記余弦状態量に応じて正接状態量若しくは余接状態量を算出し、前記正接状態量若しくは前記余接状態量とベース角度とを対応させて記憶するベース角度記憶手段（例えば、実施の形態での制御回路４５）と、少なくとも前記正弦状態量または前記余弦状態量に基づく角度状態量（例えば、実施の形態での検索用パラメータＴＡＮ、正弦ｓｉｎθ、余弦ｃｏｓθ）の符号または該角度状態量の値の相対的な大小に応じて、前記回転角が前記基本角度範囲に基づき区分された複数の角度領域（例えば、実施の形態での８つの第１〜第８角度領域）のうちの何れの角度領域内に含まれるかを検知し、前記複数の角度領域を０°〜１８０°の第１角度領域および１８０°〜３６０°の第２角度領域とし、前記回転角が前記第１角度領域または前記第２角度領域の何れの角度領域に含まれるかを前記正弦状態量の符号に応じて検知すると共に、前記正弦状態量の値が所定範囲内に含まれる場合には、前記回転角が前記第１角度領域または前記第２角度領域の何れの角度領域に含まれるかを前記余弦状態量の符号に応じて検知するする領域検知手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０７およびステップＳ０８およびステップＳ１１、ステップＳ１４〜ステップＳ１６およびステップＳ１９〜ステップＳ２２）と、前記領域検知手段により検知された角度領域に応じて、前記ベース角度を０°〜３６０°の角度範囲での前記回転角に変換する変換手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０９、ステップＳ１０、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１７、ステップＳ１８）とを備えることを特徴としている。
上記構成の回転角検出装置によれば、領域検知手段は、正弦・余弦算出手段により算出された正弦状態量および余弦状態量に基づき、例えば回転角の正弦と余弦との相対的な大小や、回転角の正接または余接と、正弦および余弦との各符号の組み合わせに応じて、回転角が、基本角度範囲（角度範囲０°〜４５°）により区分された複数の角度領域のうちの何れの角度領域に存在するかを検知する。
そして、変換手段は、予めベース角度記憶手段に記憶されている少なくとも正弦状態量または余弦状態量に基づく正接状態量若しくは余接状態量と基本角度範囲のベース角度との対応関係のデータから、基本角度範囲のベース角度を、領域検知手段により検知された角度領域に応じた回転角に変換する。
つまり、予めベース角度記憶手段にモータの出力軸の１回転分（０°〜３６０°）の角度範囲のベース角度のデータを記憶する場合に比べて、モータの出力軸の回転角を精度良く算出する際に必要とされるデータ量を削減することができる。
そして、変換手段は、予めベース角度記憶手段に記憶されている少なくとも正弦状態量または余弦状態量に基づく正接状態量若しくは余接状態量と基本角度範囲のベース角度との対応関係のデータから、基本角度範囲のベース角度を、領域検知手段により検知された角度領域に応じた回転角に変換する。
つまり、予めベース角度記憶手段にモータの出力軸の１回転分（０°〜３６０°）の角度範囲のベース角度のデータを記憶する場合に比べて、モータの出力軸の回転角を精度良く算出する際に必要とされるデータ量を削減することができる。
上記構成の回転角検出装置によれば、ベース角度と正接との相関関係において相対的に直線性が高い領域となる０°〜４５°の角度範囲でベース角度を設定しておくことにより、モータの回転角の算出精度を向上させることができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の回転角検出装置では、前記所定範囲内は、ゼロ付近の値であることを特徴としている。
上記構成の回転角検出装置によれば、例えば正弦状態量がゼロ近傍の値であって、検出手段から出力される検出信号に適宜の誤差が含まれることにより、正弦状態量の符号に対する判定精度が低下してしまう場合であっても、余弦状態量の符号が正または負の何れであるかを判定することで、回転角が、特に、０°〜１８０°の第１角度領域および１８０°〜３６０°の第２角度領域の何れの角度領域に含まれるかを的確に判定することができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の回転角検出装置では、前記検出手段はレゾルバ（例えば、実施の形態でのレゾルバ４１）であることを特徴としている。
上記構成の回転角検出装置によれば、正弦・余弦算出手段は、レゾルバから出力される１対の検出信号に基づき、回転角の正弦に係る正弦状態量および回転角の余弦に係る余弦状態量を算出することができ、これらの正弦状態量および余弦状態量に基づき、モータの出力軸の回転角をデータ検索により精度良く算出することができる。
また、請求項４に記載の本発明の電動パワーステアリング装置は、車両の操舵輪を操舵可能な操舵機構（例えば、実施の形態での手動操舵力発生機構１）を駆動するモータ（例えば、実施の形態でのモータ１１）と、運転者からの操舵入力を検出する操舵入力検出手段（例えば、実施の形態での操舵トルクセンサ１０ａ）と、前記モータの出力軸の回転角を検出する請求項１から請求項３の何れか１つに記載の回転角検出装置（例えば、実施の形態での回転角センサ１０ｄ）と、少なくとも前記操舵入力検出手段により検出された前記操舵入力および前記回転角検出装置により検出された前記回転角に応じて、前記モータに通電する電流の目標値である目標電流を設定し、該目標電流に応じて前記モータを駆動制御する駆動制御手段（例えば、実施の形態でのモータ制御装置１２）とを備えることを特徴としている。
上記構成の電動パワーステアリング装置によれば、モータの出力軸の回転角をデータ検索により算出する際に必要とされるデータ量が増大してしまうことを防止し、装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、操舵機構を精度良く駆動することができる。
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の回転角検出装置によれば、予めベース角度記憶手段にモータの出力軸の１回転分（０°〜３６０°）の角度範囲のベース角度のデータを記憶する場合に比べて、モータの出力軸の回転角を精度良く算出する際に必要とされるデータ量を削減することができる。
さらに、ベース角度と正接との相関関係において相対的に直線性が高い領域となる０°〜４５°の角度範囲でベース角度を設定しておくことにより、モータの回転角の算出精度を向上させることができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の回転角検出装置によれば、例えば正弦状態量がゼロ近傍の値であって、検出手段から出力される検出信号に適宜の誤差が含まれることにより、正弦状態量の符号に対する判定精度が低下してしまう場合であっても、余弦状態量の符号が正または負の何れであるかを判定することで、回転角が、特に、０°〜１８０°の第１角度領域および１８０°〜３６０°の第２角度領域の何れの角度領域に含まれるかを的確に判定することができる。
さらに、ベース角度と正接との相関関係において相対的に直線性が高い領域となる０°〜４５°の角度範囲でベース角度を設定しておくことにより、モータの回転角の算出精度を向上させることができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の回転角検出装置によれば、例えば正弦状態量がゼロ近傍の値であって、検出手段から出力される検出信号に適宜の誤差が含まれることにより、正弦状態量の符号に対する判定精度が低下してしまう場合であっても、余弦状態量の符号が正または負の何れであるかを判定することで、回転角が、特に、０°〜１８０°の第１角度領域および１８０°〜３６０°の第２角度領域の何れの角度領域に含まれるかを的確に判定することができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の回転角検出装置によれば、レゾルバから出力される検出信号に基づき、モータの出力軸の回転角をデータ検索により精度良く算出することができる。
また、請求項４に記載の本発明の電動パワーステアリング装置によれば、モータの出力軸の回転角をデータ検索により算出する際に必要とされるデータ量が増大してしまうことを防止し、装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、操舵機構を精度良く駆動することができる。
また、請求項４に記載の本発明の電動パワーステアリング装置によれば、モータの出力軸の回転角をデータ検索により算出する際に必要とされるデータ量が増大してしまうことを防止し、装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、操舵機構を精度良く駆動することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る回転角検出装置および電動パワーステアリング装置について添付図面を参照しながら説明する。
この実施の形態の電動パワーステアリング装置１０は、例えば図１に示すように、手動操舵力発生機構１に備えられ、この手動操舵力発生機構１において、ステアリングホイール２に一体に設けられたステアリング軸３は、ユニバーサルジョイント４ａ，４ｂを有する連結軸４を介して、ステアリングギアボックス（図示略）内に設けられたラック・ピニオン機構５のピニオン５ａに連結されている。そして、ピニオン５ａはラック軸６のラック歯６ａに噛合っており、ステアリングホイール２から入力された回転運動は、ピニオン５ａを介してラック軸６の往復運動に変換され、ラック軸６の両端にタイロッド７，７を介して連結された２つの操舵輪Ｗ，Ｗを転舵させる。そして、ラック軸６と同軸にボールねじ機構８が設けられ、ラック軸６に連結されたモータ１１の回転力はボールねじ機構８を介して推力に変換され、ラック軸６（つまりボールねじ軸８ａ）に作用するようになっている。
この実施の形態の電動パワーステアリング装置１０は、例えば図１に示すように、手動操舵力発生機構１に備えられ、この手動操舵力発生機構１において、ステアリングホイール２に一体に設けられたステアリング軸３は、ユニバーサルジョイント４ａ，４ｂを有する連結軸４を介して、ステアリングギアボックス（図示略）内に設けられたラック・ピニオン機構５のピニオン５ａに連結されている。そして、ピニオン５ａはラック軸６のラック歯６ａに噛合っており、ステアリングホイール２から入力された回転運動は、ピニオン５ａを介してラック軸６の往復運動に変換され、ラック軸６の両端にタイロッド７，７を介して連結された２つの操舵輪Ｗ，Ｗを転舵させる。そして、ラック軸６と同軸にボールねじ機構８が設けられ、ラック軸６に連結されたモータ１１の回転力はボールねじ機構８を介して推力に変換され、ラック軸６（つまりボールねじ軸８ａ）に作用するようになっている。
この電動パワーステアリング装置１０は、モータ１１と、モータ制御装置１２とを備えて構成され、モータ制御装置１２には、例えば、ステアリングギアボックス内に設けられてピニオン５ａに作用する操舵トルクＴｄつまり運転者によりステアリングホイール２に入力される手動操舵力を検出する操舵トルクセンサ１０ａから出力される検出信号と、車両の速度（車速）を検出する車速センサ１０ｂから出力される車速Ｖｓの検出信号と、モータ１１に通電される電流（モータ電流）を検出する電流センサ１０ｃから出力される検出信号と、モータ１１のロータ角度θつまり所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度を検出するレゾルバを具備する回転角センサ１０ｄから出力される検出信号とが入力されている。
そして、モータ制御装置１２は、例えば操舵トルクＴｄおよび車速Ｖｓおよび回転角度θおよびモータ電流の各検出値と、外部の制御装置から入力される指令トルクτ＊とに応じて、運転者の手動操舵力を補助するパワーステアリング用のアシストトルクを算出し、このアシストトルクをモータ１１から出力させるために必要とされる目標電流を設定し、この目標電流に応じてモータ１１を駆動制御する。
そして、モータ制御装置１２は、例えば操舵トルクＴｄおよび車速Ｖｓおよび回転角度θおよびモータ電流の各検出値と、外部の制御装置から入力される指令トルクτ＊とに応じて、運転者の手動操舵力を補助するパワーステアリング用のアシストトルクを算出し、このアシストトルクをモータ１１から出力させるために必要とされる目標電流を設定し、この目標電流に応じてモータ１１を駆動制御する。
例えばモータ制御装置１２は、運転者がステアリングホイール２を操作することにより発生した操舵トルクＴｄが操舵トルクセンサ１０ａにより検出されると、この操舵トルクＴｄが目標操舵トルクに一致するようにしてモータ１１に通電するモータ電流の目標電流を設定し、この目標電流に応じた通電を行い、モータ１１の出力トルクにより運転者のステアリング操作をアシストする。そして、モータ制御装置１２は、目標電流に応じた通電の実行状態でモータ１１に実際に通電されるモータ電流が電流センサ１０ｃにより検出されると、検出されたモータ電流が目標電流に一致するようにしてフィードバック制御を行う。
以下に、この実施形態に係る回転角検出装置である回転角センサ１０ｄについて説明する。
例えば図２に示すように、この実施の形態の回転角センサ１０ｄにおいて、モータ１１に備えられたレゾルバ４１は、一次巻線４２と、互いに位相差が９０°となるように配置された２つの二次巻線４３，４４とを備えて構成されている。
モータ制御装置１２に設けられた制御回路４５に具備される矩形波出力部４５ａから出力される矩形波は、バンドパスフィルタ４６を通過して正弦波に変換され、さらに増幅器４７を通過して正弦波の基準信号Ｅ１ｓｉｎωｔとなって一次巻線４２に入力される。
これに伴い、２つの二次巻線４３，４４から、モータ１１の出力軸の回転角（つまりロータ角度θ）に応じた第１の出力信号Ｅ２ｓｉｎωｔｃｏｓθと、第２の出力信号Ｅ２ｓｉｎωｔｓｉｎθとが出力される。
例えば図２に示すように、この実施の形態の回転角センサ１０ｄにおいて、モータ１１に備えられたレゾルバ４１は、一次巻線４２と、互いに位相差が９０°となるように配置された２つの二次巻線４３，４４とを備えて構成されている。
モータ制御装置１２に設けられた制御回路４５に具備される矩形波出力部４５ａから出力される矩形波は、バンドパスフィルタ４６を通過して正弦波に変換され、さらに増幅器４７を通過して正弦波の基準信号Ｅ１ｓｉｎωｔとなって一次巻線４２に入力される。
これに伴い、２つの二次巻線４３，４４から、モータ１１の出力軸の回転角（つまりロータ角度θ）に応じた第１の出力信号Ｅ２ｓｉｎωｔｃｏｓθと、第２の出力信号Ｅ２ｓｉｎωｔｓｉｎθとが出力される。
そして、２つの二次巻線４３，４４の第１の出力信号ＥＳ１−Ｓ３＝Ｅ２ｓｉｎωｔｃｏｓθおよび第２の出力信号ＥＳ２−Ｓ４＝Ｅ２ｓｉｎωｔｓｉｎθは各差動アンプ４９，５０および各サンプルホールド回路５１，５２を経て、制御回路４５に入力される。
この制御回路４５は、矩形波出力部４５ａから出力される矩形波の信号に基づき、サンプルホールドタイミング信号を各サンプルホールド回路５１，５２に出力する。
サンプルホールドタイミング信号が入力された各サンプルホールド回路５１，５２は、２つの二次巻線４３，４４の第１の出力信号ＥＳ１−Ｓ３＝Ｅ２ｓｉｎωｔｃｏｓθおよび第２の出力信号ＥＳ２−Ｓ４＝Ｅ２ｓｉｎωｔｓｉｎθに対し、サンプルホールドタイミング信号に同期したサンプルホールドを実行し、正弦信号Ｅｓｉｎθおよび余弦信号Ｅｃｏｓθを算出する。ここで、Ｅ＝Ｅ１Ｅ２／２である。
この制御回路４５は、矩形波出力部４５ａから出力される矩形波の信号に基づき、サンプルホールドタイミング信号を各サンプルホールド回路５１，５２に出力する。
サンプルホールドタイミング信号が入力された各サンプルホールド回路５１，５２は、２つの二次巻線４３，４４の第１の出力信号ＥＳ１−Ｓ３＝Ｅ２ｓｉｎωｔｃｏｓθおよび第２の出力信号ＥＳ２−Ｓ４＝Ｅ２ｓｉｎωｔｓｉｎθに対し、サンプルホールドタイミング信号に同期したサンプルホールドを実行し、正弦信号Ｅｓｉｎθおよび余弦信号Ｅｃｏｓθを算出する。ここで、Ｅ＝Ｅ１Ｅ２／２である。
なお、サンプルホールドタイミング信号は、励磁信号（つまり一次巻線４２に入力される基準信号Ｅ１ｓｉｎωｔ）のピーク値のタイミングと同期するタイミングを有するように出力されてもよいし、例えばレゾルバ４１の各巻線４２，４３，４４や各差動アンプ４９，５０等に起因する時間遅れを考慮して、励磁信号のピーク値のタイミングから所定時間だけ遅延したタイミングを有するように出力されてもよい。
そして、制御回路４５は、算出した正弦信号Ｅｓｉｎθおよび余弦信号Ｅｃｏｓθに基づき、後述するように、所定角度範囲（０°〜４５°）での角度と、この角度の正接との対応を示す所定マップを参照しつつ、各信号Ｅｓｉｎθ，Ｅｃｏｓθの符号および大小関係の組み合わせに応じてロータ角度θを算出する。
そして、制御回路４５は、算出した正弦信号Ｅｓｉｎθおよび余弦信号Ｅｃｏｓθに基づき、後述するように、所定角度範囲（０°〜４５°）での角度と、この角度の正接との対応を示す所定マップを参照しつつ、各信号Ｅｓｉｎθ，Ｅｃｏｓθの符号および大小関係の組み合わせに応じてロータ角度θを算出する。
本実施の形態による電動パワーステアリング装置１０は上記構成を備えており、次に、この電動パワーステアリング装置１０の動作、特に、所定角度範囲（０°〜４５°）の正接のデータからなる所定マップを参照して、正弦信号Ｅｓｉｎθおよび余弦信号Ｅｃｏｓθに基づきロータ角度θを算出する回転角検出装置１０ｄの動作について添付図面を参照しながら説明する。
先ず、所定角度範囲設定処理として、図３に示すステップＳ０１においては、ロータ角度θの正弦ｓｉｎθおよび余弦ｃｏｓθに係る正弦信号Ｅｓｉｎθおよび余弦信号Ｅｃｏｓθを算出する。
次に、ステップＳ０２においては、正弦ｓｉｎθの絶対値が余弦ｃｏｓθの絶対値よりも小さいか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進み、このステップＳ０３においては、ロータ角度θの正接ｔａｎθ（＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）を検索用パラメータＴＡＮに設定して、ステップＳ０５に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０４に進み、このステップＳ０４においては、ロータ角度θの余接ｃｏｔθ（＝ｃｏｓθ／ｓｉｎθ）を検索用パラメータＴＡＮに設定して、ステップＳ０５に進む。
次に、ステップＳ０２においては、正弦ｓｉｎθの絶対値が余弦ｃｏｓθの絶対値よりも小さいか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進み、このステップＳ０３においては、ロータ角度θの正接ｔａｎθ（＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）を検索用パラメータＴＡＮに設定して、ステップＳ０５に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０４に進み、このステップＳ０４においては、ロータ角度θの余接ｃｏｔθ（＝ｃｏｓθ／ｓｉｎθ）を検索用パラメータＴＡＮに設定して、ステップＳ０５に進む。
このステップＳ０１からステップＳ０５の所定角度範囲設定処理では、例えば図４に示すように、ロータ角度θに対して所望の分解能を確保することができる状態である正接ｔａｎθの絶対値が１未満あるいは余接ｃｏｔθの絶対値が１未満の各状態に応じて、検索用パラメータＴＡＮとして正接ｔａｎθあるいは余接ｃｏｔθを設定する。
これにより、ロータ角度θの３６０°（つまり１回転分の角度）範囲において、所定角度範囲である４５°範囲毎に順次連続して設定される８つの第１〜第８角度領域に対して検索用パラメータＴＡＮが設定される。
なお、図４において、各領域毎の記号「○」は各状態（例えば、｜ｓｉｎθ｜＜｜ｃｏｓθ｜等）が成立することを示し、各領域毎の記号「−」は各状態（例えば、｜ｓｉｎθ｜＜｜ｃｏｓθ｜等）が不成立であることを示す。
これにより、ロータ角度θの３６０°（つまり１回転分の角度）範囲において、所定角度範囲である４５°範囲毎に順次連続して設定される８つの第１〜第８角度領域に対して検索用パラメータＴＡＮが設定される。
なお、図４において、各領域毎の記号「○」は各状態（例えば、｜ｓｉｎθ｜＜｜ｃｏｓθ｜等）が成立することを示し、各領域毎の記号「−」は各状態（例えば、｜ｓｉｎθ｜＜｜ｃｏｓθ｜等）が不成立であることを示す。
次に、マップ検索処理として、ステップＳ０５においては、検索用パラメータＴＡＮの絶対値｜ＴＡＮ｜を算出する。
そして、ステップＳ０６においては、検索用パラメータＴＡＮの絶対値｜ＴＡＮ｜に応じて、例えば図５に示す所定マップをマップ検索して角度ＡＮＧを算出する。
なお、図５に示す所定マップは、所定角度範囲である０°≦ＡＮＧ≦４５°の角度ＡＮＧの正接ｔａｎ（ＡＮＧ）を検索用パラメータＴＡＮの絶対値｜ＴＡＮ｜とし、角度ＡＮＧと、絶対値｜ＴＡＮ｜との対応関係を示すマップである。
そして、ステップＳ０６においては、検索用パラメータＴＡＮの絶対値｜ＴＡＮ｜に応じて、例えば図５に示す所定マップをマップ検索して角度ＡＮＧを算出する。
なお、図５に示す所定マップは、所定角度範囲である０°≦ＡＮＧ≦４５°の角度ＡＮＧの正接ｔａｎ（ＡＮＧ）を検索用パラメータＴＡＮの絶対値｜ＴＡＮ｜とし、角度ＡＮＧと、絶対値｜ＴＡＮ｜との対応関係を示すマップである。
次に、１８０°範囲判定処理として、ステップＳ０７においては、検索用パラメータＴＡＮが０よりも大きいか否か、つまり正の値であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、正接ｔａｎθおよび余接ｃｏｔθが負の値となる第３および第４および第７および第８角度領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、後述するステップＳ１１に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、正接ｔａｎθおよび余接ｃｏｔθが正の値となる第１および第２および第５および第６角度領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ０８に進む。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、正接ｔａｎθおよび余接ｃｏｔθが負の値となる第３および第４および第７および第８角度領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、後述するステップＳ１１に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、正接ｔａｎθおよび余接ｃｏｔθが正の値となる第１および第２および第５および第６角度領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ０８に進む。
そして、ステップＳ０８においては、正弦ｓｉｎθの絶対値が余弦ｃｏｓθの絶対値よりも大きいか否かを判定する。
ステップＳ０８の判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第１および第４および第５および第８角度領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ０９に進み、このステップＳ０９においては、ロータ角度θが第１または第５領域に含まれると判断して、角度ＡＮＧを変更せずに、後述するステップＳ１４に進む。
一方、ステップＳ０８の判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第２および第３および第６および第７角度領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１０に進み、このステップＳ１０においては、ロータ角度θが第２または第６角度領域に含まれると判断して、９０°から角度ＡＮＧを減算して得た値（９０°−ＡＮＧ）を、新たに角度ＡＮＧとして設定し、後述するステップＳ１４に進む。
ステップＳ０８の判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第１および第４および第５および第８角度領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ０９に進み、このステップＳ０９においては、ロータ角度θが第１または第５領域に含まれると判断して、角度ＡＮＧを変更せずに、後述するステップＳ１４に進む。
一方、ステップＳ０８の判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第２および第３および第６および第７角度領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１０に進み、このステップＳ１０においては、ロータ角度θが第２または第６角度領域に含まれると判断して、９０°から角度ＡＮＧを減算して得た値（９０°−ＡＮＧ）を、新たに角度ＡＮＧとして設定し、後述するステップＳ１４に進む。
また、ステップＳ１１においては、正弦ｓｉｎθの絶対値が余弦ｃｏｓθの絶対値よりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第２および第３および第６および第７角度領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１２に進み、このステップＳ１２においては、ロータ角度θが第３または第７角度領域に含まれると判断して、９０°に角度ＡＮＧを加算して得た値（９０°＋ＡＮＧ）を、新たに角度ＡＮＧとして設定し、後述するステップＳ１４に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第１および第４および第５および第８角度領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１３に進み、このステップＳ１３においては、ロータ角度θが第４または第８角度領域に含まれると判断して、１８０°から角度ＡＮＧを減算して得た値（１８０°−ＡＮＧ）を、新たに角度ＡＮＧとして設定し、後述するステップＳ１４に進む。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第２および第３および第６および第７角度領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１２に進み、このステップＳ１２においては、ロータ角度θが第３または第７角度領域に含まれると判断して、９０°に角度ＡＮＧを加算して得た値（９０°＋ＡＮＧ）を、新たに角度ＡＮＧとして設定し、後述するステップＳ１４に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第１および第４および第５および第８角度領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１３に進み、このステップＳ１３においては、ロータ角度θが第４または第８角度領域に含まれると判断して、１８０°から角度ＡＮＧを減算して得た値（１８０°−ＡＮＧ）を、新たに角度ＡＮＧとして設定し、後述するステップＳ１４に進む。
このステップＳ０７からステップＳ１３の１８０°範囲判定処理では、例えば図４に示すように、ロータ角度θの３６０°（つまり１回転分の角度）範囲を構成する１８０°範囲毎の２つの領域（つまり、０°〜１８０°の領域と１８０°〜３６０°の領域）に対して、各領域毎に、各領域を構成する各４つの第１〜第４角度領域または第５〜第８角度領域の何れの領域にロータ角度θが含まれるかを判定する。この処理では、１８０°〜３６０°の領域での各第５〜第８角度領域を、仮想的に、０°〜１８０°の領域での各第１〜第４角度領域と同等の下限角度および上限角度を有するように設定している。
これにより、検索用パラメータＴＡＮとして正接ｔａｎθが設定され、検索用パラメータＴＡＮが０以上である場合、あるいは、検索用パラメータＴＡＮとして余接ｃｏｔθが設定され、検索用パラメータＴＡＮが０以下である場合には、ロータ角度θが含まれると判定された角度領域の下限角度（例えば、第１または第５角度領域の０°、第３または第７角度領域の９０°）に角度ＡＮＧを加算して得た値が、新たに角度ＡＮＧとして設定される。
一方、検索用パラメータＴＡＮとして正接ｔａｎθが設定され、検索用パラメータＴＡＮが０以下である場合、あるいは、検索用パラメータＴＡＮとして余接ｃｏｔθが設定され、検索用パラメータＴＡＮが０以上である場合には、ロータ角度θが含まれると判定された角度領域の上限角度（例えば、第２または第６角度領域の９０°、第４または第８角度領域の１８０°）から角度ＡＮＧを減算して得た値が、新たに角度ＡＮＧとして設定される。
一方、検索用パラメータＴＡＮとして正接ｔａｎθが設定され、検索用パラメータＴＡＮが０以下である場合、あるいは、検索用パラメータＴＡＮとして余接ｃｏｔθが設定され、検索用パラメータＴＡＮが０以上である場合には、ロータ角度θが含まれると判定された角度領域の上限角度（例えば、第２または第６角度領域の９０°、第４または第８角度領域の１８０°）から角度ＡＮＧを減算して得た値が、新たに角度ＡＮＧとして設定される。
次に、３６０°範囲判定処理として、図６に示すステップＳ１４においては、正弦ｓｉｎθの絶対値がゼロ近傍の所定値よりも小さいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ２０に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１５に進む。
そして、ステップＳ１５においては、角度ＡＮＧが９０°よりも小さいか否かを判定する。
ステップＳ１５の判定結果が「ＮＯ」の場合、つまりロータ角度θが、第３および第４および第７および第８領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、後述するステップＳ１９に進む。
一方、ステップＳ１５の判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまりロータ角度θが、第１および第２および第５および第６領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１６に進む。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ２０に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１５に進む。
そして、ステップＳ１５においては、角度ＡＮＧが９０°よりも小さいか否かを判定する。
ステップＳ１５の判定結果が「ＮＯ」の場合、つまりロータ角度θが、第３および第４および第７および第８領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、後述するステップＳ１９に進む。
一方、ステップＳ１５の判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまりロータ角度θが、第１および第２および第５および第６領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１６に進む。
そして、ステップＳ１６においては、余弦ｃｏｓθが０よりも大きいか否か、つまり正の値であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第１および第２および第７および第８領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１７に進み、このステップＳ１７においては、ロータ角度θが第１または第２領域に含まれると判断して、角度ＡＮＧを変更せずに、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第３および第４および第５および第６領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１８に進み、このステップＳ１８においては、ロータ角度θが第５または第６領域に含まれると判断して、角度ＡＮＧに１８０°を加算して得た値（ＡＮＧ＋１８０°）を、新たに角度ＡＮＧとして設定し、一連の処理を終了する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第１および第２および第７および第８領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１７に進み、このステップＳ１７においては、ロータ角度θが第１または第２領域に含まれると判断して、角度ＡＮＧを変更せずに、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第３および第４および第５および第６領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１８に進み、このステップＳ１８においては、ロータ角度θが第５または第６領域に含まれると判断して、角度ＡＮＧに１８０°を加算して得た値（ＡＮＧ＋１８０°）を、新たに角度ＡＮＧとして設定し、一連の処理を終了する。
また、ステップＳ１９においては、余弦ｃｏｓθが０よりも大きいか否か、つまり正の値であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第３および第４および第５および第６領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１７に進み、このステップＳ１７においては、ロータ角度θが第３または第４領域に含まれると判断して、角度ＡＮＧを変更せずに、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第１および第２および第７および第８領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１８に進み、このステップＳ１８においては、ロータ角度θが第７または第８領域に含まれると判断して、角度ＡＮＧに１８０°を加算して得た値（ＡＮＧ＋１８０°）を、新たに角度ＡＮＧとして設定し、一連の処理を終了する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第３および第４および第５および第６領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１７に進み、このステップＳ１７においては、ロータ角度θが第３または第４領域に含まれると判断して、角度ＡＮＧを変更せずに、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第１および第２および第７および第８領域のうちの何れかの領域に含まれる場合には、ステップＳ１８に進み、このステップＳ１８においては、ロータ角度θが第７または第８領域に含まれると判断して、角度ＡＮＧに１８０°を加算して得た値（ＡＮＧ＋１８０°）を、新たに角度ＡＮＧとして設定し、一連の処理を終了する。
また、ステップＳ２０においては、正弦ｓｉｎθが０よりも小さいか否か、つまり負の値であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第５〜第８領域の何れかの領域に含まれる場合には、上述したステップＳ１８に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第１〜第４領域の何れかの領域に含まれる場合には、上述したステップＳ１７に進む。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第５〜第８領域の何れかの領域に含まれる場合には、上述したステップＳ１８に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図４に示すように、ロータ角度θが、第１〜第４領域の何れかの領域に含まれる場合には、上述したステップＳ１７に進む。
このステップＳ１４からステップＳ２０の３６０°範囲判定処理では、例えば図４に示すように、ロータ角度θの３６０°（つまり１回転分の角度）範囲での１８０°範囲毎の２つの領域（つまり、０°〜１８０°の領域と１８０°〜３６０°の領域）に対して、何れの領域にロータ角度θが含まれるかを判定する。
上述したように、本実施の形態による回転角検出装置によれば、レゾルバ４１の出力信号に基づきモータ１１のロータ角度θをマップ検索により算出する際に、所定角度範囲（０°〜４５°）での角度と、この角度の正接との対応を示す所定マップを記憶しておくだけでよく、モータ１１のロータ角度θを精度良く算出する際に必要とされるデータ量が増大してしまうことを防止することができ、装置構成に要する費用が嵩むことを防止することができる。
さらに、本実施の形態による電動パワーステアリング装置１０によれば、モータ１１のロータ角度θをマップ検索により算出する際に必要とされるデータ量が増大してしまうことを防止し、装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、手動操舵力発生機構１を精度良く駆動することができる。
さらに、本実施の形態による電動パワーステアリング装置１０によれば、モータ１１のロータ角度θをマップ検索により算出する際に必要とされるデータ量が増大してしまうことを防止し、装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、手動操舵力発生機構１を精度良く駆動することができる。
なお、上述した実施の形態においては、ステップＳ０７〜ステップＳ１３に示すように、１８０°〜３６０°の領域での各第５〜第８角度領域を、仮想的に、０°〜１８０°の領域での各第１〜第４角度領域と同等であると設定して、４つの第１〜第４角度領域の何れか１つの領域（つまり実質的には８つの第１〜第８角度領域の何れか２つの領域）にロータ角度θが含まれるかを判定した後に、ロータ角度θが含まれると判定された角度領域の下限角度に角度ＡＮＧを加算して得た値あるいはロータ角度θが含まれると判断された角度領域の上限角度から角度ＡＮＧを減算して得た値を、新たに角度ＡＮＧとして設定するとしたが、これに限定されず、８つの第１〜第８角度領域の何れか１つの領域にロータ角度θが含まれるかを判定した後に、ロータ角度θが含まれると判定された角度領域の下限角度に角度ＡＮＧを加算して得た値あるいはロータ角度θが含まれると判断された角度領域の上限角度から角度ＡＮＧを減算して得た値を、新たに角度ＡＮＧとして設定してもよい。
１０ 車両の操舵制御装置
１６ 手動操舵力発生機構（操舵機構）
４１ レゾルバ（検出手段）
４５ 制御回路（記憶手段、ベース角度記憶手段）
ステップＳ０１ 正弦・余弦算出手段
ステップＳ０２〜ステップＳ０４ 検索用パラメータ設定手段
ステップＳ０６ 角度データ検索手段
ステップＳ０７ 領域検知手段、第１判定手段
ステップＳ０８、ステップＳ１１ 領域検知手段、第２判定手段
ステップＳ０９、ステップＳ１０ 回転角算出手段、変換手段
ステップＳ１２、ステップＳ１３ 回転角算出手段、変換手段
ステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ２１、ステップＳ２２ 領域検知手段
ステップＳ１６、ステップＳ１９ 領域検知手段、第４判定手段
ステップＳ１７、ステップＳ１８ 変換手段
ステップＳ２０ 領域検知手段、第３判定手段
１６ 手動操舵力発生機構（操舵機構）
４１ レゾルバ（検出手段）
４５ 制御回路（記憶手段、ベース角度記憶手段）
ステップＳ０１ 正弦・余弦算出手段
ステップＳ０２〜ステップＳ０４ 検索用パラメータ設定手段
ステップＳ０６ 角度データ検索手段
ステップＳ０７ 領域検知手段、第１判定手段
ステップＳ０８、ステップＳ１１ 領域検知手段、第２判定手段
ステップＳ０９、ステップＳ１０ 回転角算出手段、変換手段
ステップＳ１２、ステップＳ１３ 回転角算出手段、変換手段
ステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ２１、ステップＳ２２ 領域検知手段
ステップＳ１６、ステップＳ１９ 領域検知手段、第４判定手段
ステップＳ１７、ステップＳ１８ 変換手段
ステップＳ２０ 領域検知手段、第３判定手段
Claims (4)
- モータの出力軸の回転角に応じた検出信号を出力する検出手段と、
該検出手段から出力される検出信号に基づき、前記回転角の正弦に係る正弦状態量および前記回転角の余弦に係る余弦状態量を算出する正弦・余弦算出手段と、
角度範囲０°〜４５°を基本角度範囲とし、前記正弦状態量および前記余弦状態量に応じて正接状態量若しくは余接状態量を算出し、前記正接状態量若しくは前記余接状態量とベース角度とを対応させて記憶するベース角度記憶手段と、
少なくとも前記正弦状態量または前記余弦状態量に基づく角度状態量の符号または該角度状態量の値の相対的な大小に応じて、前記回転角が前記基本角度範囲に基づき区分された複数の角度領域のうちの何れの角度領域内に含まれるかを検知し、前記複数の角度領域を０°〜１８０°の第１角度領域および１８０°〜３６０°の第２角度領域とし、前記回転角が前記第１角度領域または前記第２角度領域の何れの角度領域に含まれるかを前記正弦状態量の符号に応じて検知すると共に、前記正弦状態量の値が所定範囲内に含まれる場合には、前記回転角が前記第１角度領域または前記第２角度領域の何れの角度領域に含まれるかを前記余弦状態量の符号に応じて検知する領域検知手段と、
前記領域検知手段により検知された角度領域に応じて、前記ベース角度を０°〜３６０°の角度範囲での前記回転角に変換する変換手段と
を備えることを特徴とする回転角検出装置。 - 前記所定範囲内は、ゼロ付近の値であることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
- 前記検出手段はレゾルバであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転角検出装置。
- 車両の操舵輪を操舵可能な操舵機構を駆動するモータと、
運転者からの操舵入力を検出する操舵入力検出手段と、
前記モータの出力軸の回転角を検出する請求項１から請求項３の何れか１つに記載の回転角検出装置と、
少なくとも前記操舵入力検出手段により検出された前記操舵入力および前記回転角検出装置により検出された前記回転角に応じて、前記モータに通電する電流の目標値である目標電流を設定し、該目標電流に応じて前記モータを駆動制御する駆動制御手段と
を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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