JP5545174B2 - Rotation angle detector - Google Patents
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Description
本発明は、回転センサから出力される信号に基づいて検出される回転角度の誤差を補正する回転角度検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation angle detection device that corrects an error in rotation angle detected based on a signal output from a rotation sensor.
対象物の回転角度(電気角)を検出する回転センサには、耐久性や信頼性等を重視する観点から、レゾルバが用いられる傾向にある。レゾルバは、ステータ(固定子)や、ロータ(回転子)、励磁コイルおよび検出コイルを備える。レゾルバを用いた従来の回転角度検出装置としては、区間ごとに回転角度の誤差を補正する技術の一例が開示されている(例えば特許文献1を参照)。 A resolver tends to be used for a rotation sensor that detects the rotation angle (electrical angle) of an object from the viewpoint of emphasizing durability and reliability. The resolver includes a stator (stator), a rotor (rotor), an excitation coil, and a detection coil. As a conventional rotation angle detection device using a resolver, an example of a technique for correcting a rotation angle error for each section is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1の技術では、ロータの1回転期間を等間隔に分割した角度区間ごとに、誤差補正手段が検出角度の誤差を補正する。より具体的には、n個の角度区間ごとに検出角度と誤差との対応を示す誤差マップを作成し、補正量算出部が各角度区間に対応する誤差マップを用いて誤差(すなわち補正量)を算出し、補正角度算出部が検出角度の誤差を補正する。
In the technique of
しかし、ロータの回転角度に基づいて回転数(「回転速度」とも呼ぶ。以下同じである。)を算出し、算出した回転数が指令された回転数になるように制御する回転数フィードバック制御では、回転数が低い場合に当該回転数が変動するということが判明した。 However, in the rotational speed feedback control in which the rotational speed (also referred to as “rotational speed”, hereinafter the same) is calculated based on the rotational angle of the rotor, and the calculated rotational speed is controlled to become the commanded rotational speed. It was found that the rotational speed fluctuates when the rotational speed is low.
回転数が低い場合とは、例えばモータ等がほぼ回転停止(静止)している状態や、低速回転している状態などが該当する。前者の状態では、何らかの要因(例えば外来ノイズ等)によって不用意にモータ等の回転軸が回転することがあり、この回転に伴ってロータの回転角度の変化が検出されると誤差補正手段の作用で増大されてしまう。後者の状態では、低速回転に伴ってモータ等の回転軸がふらついて回転することがあり、このふらつきに伴ってロータの回転角度の変化が検出されると誤差補正手段の作用で増大されてしまう。いずれも誤差補正手段が誤差マップを用いて誤差を補正するため、却って大きな回転角度の変化になってしまう。補正された回転角度に基づいて算出された回転数がフィードバック制御されると、モータ等に不要なトルクを発生させて回転数が変動するようになる。 The case where the rotational speed is low corresponds to, for example, a state in which the motor or the like is substantially stopped (stationary), or a state in which the motor is rotating at a low speed. In the former state, the rotation shaft of the motor or the like may rotate carelessly due to some factor (for example, external noise), and if a change in the rotation angle of the rotor is detected as a result of this rotation, the error correction means operates. Will be increased. In the latter state, the rotation shaft of the motor or the like may be rotated with low-speed rotation, and if a change in the rotation angle of the rotor is detected with this fluctuation, the rotation is increased by the action of the error correction means. . In any case, since the error correction means corrects the error using the error map, the rotation angle changes greatly. When the rotation speed calculated based on the corrected rotation angle is feedback-controlled, an unnecessary torque is generated in the motor or the like and the rotation speed fluctuates.
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、回転数が低い場合において、当該回転数の変動を抑制することができる回転角度検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a rotation angle detection device that can suppress fluctuations in the rotation speed when the rotation speed is low.
上記課題を解決するためになされた請求項1に記載の発明は、電動機の回転角度を検出する角度取得手段と、前記角度取得手段が出力する検出角の理想角度に対する検出誤差を補正量として保持する記録手段と、前記補正量に基づいて検出角を補正する補正実行手段と、を有する回転角度検出装置であって、前記補正実行手段は、目標とする回転数に応じて前記補正量を変更する補正量変更手段を備えたことを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、補正量変更手段が目標とする回転数に応じて補正量を変更し、補正実行手段は回転角度の誤差を補正するので、目標とする回転数が低い(回転数が0を含む)場合には当該回転数の変動を抑制することができる。 According to this configuration, the correction amount changing unit changes the correction amount according to the target rotation speed, and the correction execution unit corrects the error of the rotation angle. Therefore, the target rotation speed is low (the rotation speed is 0). ), The fluctuation of the rotational speed can be suppressed.
なお「回転センサ」は、回転部材の回転を検出し、電気信号に変換して出力可能なセンサであれば任意である。例えば、レゾルバ,ロータリーエンコーダ,ジャイロスコープ,GMR(Giant Magnetoresistance Revolution;巨大磁気抵抗効果)回転センサなどが該当する。「回転部材」は、回転制御を行う対象となる部材であれば任意であり、機器の一部であるか否かを問わない。例えば、軸(回転機の主軸を含む),シャフト,ギア(ギア機構を含む)などが該当する。レゾルバのロータを「回転部材」とする場合は、軸倍角n(nは2以上の整数)のロータを含む。「誤差補正手段」は、検出角度の補正を行う手段であれば任意である。例えば、後述する理想角度に対する補正量を記憶するマップ(データテーブルを含む)や、当該補正量の変化に近似させた関数式などが該当する。「検出回転数」および「指令回転数」の値は正負を問わない。例えば、正値を正回転と定義するとき、負値は逆回転を意味する。 The “rotation sensor” is arbitrary as long as it can detect the rotation of the rotating member, convert it into an electrical signal, and output it. For example, a resolver, a rotary encoder, a gyroscope, a GMR (Giant Magnetoresistance Revolution) rotation sensor, and the like are applicable. The “rotating member” is arbitrary as long as it is a member to be subjected to rotation control, and it does not matter whether it is a part of the device. For example, a shaft (including a main shaft of a rotating machine), a shaft, a gear (including a gear mechanism), and the like are applicable. When the rotor of the resolver is a “rotating member”, it includes a rotor having a shaft angle multiplier n (n is an integer of 2 or more). The “error correction means” is arbitrary as long as it is a means for correcting the detection angle. For example, a map (including a data table) for storing a correction amount with respect to an ideal angle, which will be described later, and a function expression approximated to a change in the correction amount are applicable. The values of “detected rotational speed” and “command rotational speed” may be positive or negative. For example, when a positive value is defined as positive rotation, a negative value means reverse rotation.
請求項2に記載の発明は、前記補正量変更手段は、前記目標とする回転数が第一の所定値よりも低い場合は、前記記録手段に保持されている前記補正量を元に、前記補正に実際に用いる補正量を算出する低回転補正量算出手段を備えることを特徴とする。この構成によれば、低回転補正量算出手段は、目標とする回転数が第一の所定値よりも低い場合は、記録手段に保持されている補正量を元に、補正に実際に用いる補正量を算出するので、目標とする回転数が低い場合には当該回転数の変動を抑制することができる。 According to a second aspect of the present invention, when the target rotation speed is lower than a first predetermined value, the correction amount changing means is based on the correction amount held in the recording means. A low rotation correction amount calculating means for calculating a correction amount actually used for correction is provided . According to this configuration, when the target rotation speed is lower than the first predetermined value , the low rotation correction amount calculation unit corrects the correction actually used for correction based on the correction amount held in the recording unit. Since the amount is calculated, when the target rotational speed is low, fluctuations in the rotational speed can be suppressed.
請求項3に記載の発明は、前記低回転補正量算出手段は、前記記録手段に保持されている前記補正量と所定の特性線とに基づいて前記実際に用いる補正量を算出することを特徴とする。この構成によれば、回転数が低い場合には当該回転数の変動を抑制することができる。 The invention according to claim 3 is characterized in that the low rotation correction amount calculating means calculates the actually used correction amount based on the correction amount held in the recording means and a predetermined characteristic line. And According to this configuration, when the rotational speed is low, fluctuations in the rotational speed can be suppressed.
請求項4に記載の発明は、前記特性線は、前記目標とする回転数が第二の所定値より低い範囲の変更比率を所定値とすることを特徴とする。この構成によれば、回転数が低い場合には当該回転数の変動を抑制することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the characteristic line has a change ratio in a range where the target rotation speed is lower than a second predetermined value as a predetermined value . According to this configuration, when the rotational speed is low, fluctuations in the rotational speed can be suppressed.
請求項5に記載の発明は、前記特性線は、前記目標とする回転数が第二の所定値より低い範囲の変更比率を0とすることを特徴とする。この構成によれば、回転数が低い場合には当該回転数の変動を抑制することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, the characteristic line has a change ratio of 0 in a range where the target rotational speed is lower than a second predetermined value . According to this configuration, when the rotational speed is low, fluctuations in the rotational speed can be suppressed.
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的な接続を意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示してはいない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。以下に示す各実施の形態は簡単のために、輸送機器(特に自動車の車両)に備えられる回転電機の回転軸(例えば主軸等)にかかる回転(回転角度や回転数等)を検出する回転角度検出装置を前提として説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Unless otherwise specified, “connect” means electrical connection. Each figure shows elements necessary for explaining the present invention, and does not show all actual elements. When referring to directions such as up, down, left and right, the description in the drawings is used as a reference. In the following embodiments, for the sake of simplicity, a rotation angle for detecting rotation (rotation angle, rotation speed, etc.) applied to a rotation shaft (for example, a main shaft) of a rotating electrical machine provided in a transport device (particularly a vehicle of a car). A description will be given on the assumption of the detection device.
〔実施の形態1〕
実施の形態1は、検出回転数に基づいて補正を行うか否かを判断する例であって、図1〜図5を参照しながら説明する。図1には回転電機を制御する電力変換システムの構成例を模式的に示す。図2には制御装置の構成例を模式的に示す。図3には理想角度と検出角度とに基づいてマップの補正量を求める過程を示す。図4には補正量と検出角度との関係をグラフ図で示す。図5には回転角度補正処理の手続き例をフローチャートで示す。
[Embodiment 1]
The first embodiment is an example of determining whether to perform correction based on the detected rotation speed, and will be described with reference to FIGS. FIG. 1 schematically shows a configuration example of a power conversion system that controls a rotating electrical machine. FIG. 2 schematically shows a configuration example of the control device. FIG. 3 shows a process of obtaining the map correction amount based on the ideal angle and the detected angle. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the correction amount and the detection angle. FIG. 5 is a flowchart showing a procedure example of the rotation angle correction process.
図1に示す電力変換システムは、コンバータ回路10,インバータ回路20,制御電源回路50,制御装置60などを有する。コンバータ回路10は、必要に応じて備えられ、第1直流電源E1(例えばバッテリ等)から平滑用のコンデンサC1を介して供給される直流電圧(電圧値V1;例えば300[V]等)を、インバータ回路20で必要とする直流電圧(電圧値Vdc)に変換して出力する機能を担う。なお、コンバータ回路10の構成や作動等は周知であるので図示および説明を省略する。
The power conversion system shown in FIG. 1 includes a
インバータ回路20は、供給される直流電圧(電圧値Vdc;例えば660[V]等)を変換して回転電機40に出力する機能を担う。第1直流電源E1とインバータ回路20との間には、コンバータ回路10を介在させている。コンバータ回路10とインバータ回路20との間には、平滑用のコンデンサC2が接続される。コンデンサC2は、コンバータ回路10の出力電圧値(電圧値Vdc)の電位変動を低減する機能を担う。
The
インバータ回路20は、スイッチング素子Q1〜Q6やダイオードD1〜D6などを有する。スイッチング素子Q1〜Q6には例えばIGBTが用いられ、制御装置60から個別に伝達される制御信号Spに従ってオン/オフが駆動される。ダイオードD1〜D6は、それぞれ対応するスイッチング素子Q1〜Q6のコレクタ端子とエミッタ端子との間に並列接続される。これらのダイオードD1〜D6は、いずれもフリーホイールダイオードとして機能する。スイッチング素子Q1〜Q3やダイオードD1〜D3などは上アーム側に配置され、スイッチング素子Q4〜Q6やダイオードD4〜D6などは下アーム側に配置される。共通電位G1はインバータ回路20内で共通する電位(同電位グランド)であり、接地されるグランドG2と接続された場合には0[V]になる。共通電位G1とグランドG2とは必ずしも同電位でない場合があるので、両者は異なる図記号を用いる。
The
インバータ回路20内の回路素子は、一点鎖線で囲って示すように三相(本例ではU相,V相,W相)に分けられ、制御装置60によって相ごとに作動が制御される。U相は、スイッチング素子Q1,Q4やダイオードD1,D4などで構成される。V相は、スイッチング素子Q2,Q5やダイオードD2,D5などで構成される。W相は、スイッチング素子Q3,Q6やダイオードD3,D6などで構成される。U相のスイッチング素子Q1,Q4は、直列接続されてハーフブリッジを構成する。V相のスイッチング素子Q2,Q5と、W相のスイッチング素子Q3,Q6とについても同様に、直列接続されてハーフブリッジを構成する。ハーフブリッジの各接続点と回転電機40の三相端子とは、線路Ku,Kv,Kwによって相ごとに接続されている。線路KuにはU相電流Iuが流れ、線路KvにはV相電流Ivが流れ、線路KwにはW相電流Iuが流れる。
The circuit elements in the
制御電源回路50は、第2直流電源E2(例えばバッテリ等)から供給される直流電圧V2(例えば12[V]等)を、コンバータ回路10やインバータ回路20等で必要とする電圧や電流に変換して出力する機能を担う。この制御電源回路50の構成や作動等は周知であるので図示および説明を省略する。これらの制御電源回路50および第2直流電源E2は、ともにグランドG2に接続されて接地されている。
The control
制御装置60は「回転角度検出装置」に相当し、コンバータ回路10やインバータ回路20等の動作を司る。本発明を実現するための制御装置60の構成例については後述する(図2を参照)。制御装置60が入力する信号は、外部装置に相当するECU70から伝達される指令回転数N*やトルク指令値T*、電流センサ30から伝達される電流I(Iu,Iv,Iw)、レゾルバ41から出力される信号などがある。制御装置60が出力する信号は、スイッチング素子Q1〜Q6の制御端子P1〜P6に伝達する制御信号Spや、コンバータ回路10に備える駆動回路に伝達する制御信号などがある。
The
回転電機40は、例えば発電機能と電動機能とを兼ね備える発電電動機(図1には「MG」と記載する)を適用する。電流センサ30は、回転電機40を流れる各相の電流(Iu,Iv,Iw)を検出可能なセンサを用いる。例えば、磁気比例型センサ,電磁誘導型センサ,ファラデー効果型センサ,変流器型センサなどが該当する。レゾルバ41は「回転センサ」に相当し、回転電機40に備える回転部材(例えば回転軸やロータ等)の電気角に基づく信号(SIN検出信号SsやCOS検出信号Sc等)を出力する。
For the rotating
上述した電力変換システムは、回転電機40の駆動によって移動を実現できる輸送機器に備えるのが望ましい。輸送機器としては、例えば自動車,航空機,船舶,鉄道車両などが該当する。
The power conversion system described above is preferably provided in a transport device that can realize movement by driving the rotating
次に、制御装置60の構成例について、図2を参照しながら説明する。制御装置60はコンバータ回路10やインバータ回路20等を制御するための様々な機能を有するが、図2には本発明を実現するため構成例(すなわち部分的な構成例)を示す。
Next, a configuration example of the
図2に示す制御装置60は、回転数フィードバック制御手段61,補正実行判断手段62,回転数算出手段63,補正実行手段64,記録手段65などを有する。補正実行手段64は、レゾルバ41から出力される信号に基づいて検出される回転角度を示す検出角度θdの誤差を誤差補正手段65aによって補正する。ただし、後述する補正実行判断手段62から出力(伝達)される判断情報Jが「補正を行わない」とする内容である場合には、検出角度θdの誤差を補正せずにそのまま出力する。
The
記録手段65に記録される誤差補正手段65aの数は、一つでもよく、複数でもよい。誤差補正手段65aは検出角度θdの誤差を補正する補正量のデータ群であり、例えばマップやデータテーブル等が該当する。複数の記録手段65を記録する場合には、レゾルバ41のロータ形状や回転数等に応じて補正量が異なる。記録手段65には誤差補正手段65aを記録可能な任意の記録媒体が用いられ、例えばROM,EEPROM,光磁気ディスク等のような不揮発性メモリが望ましい。
The number of error correction means 65a recorded in the recording means 65 may be one or plural. The
回転数算出手段63は、補正実行手段64によって補正された検出角度θdに基づいて検出回転数Nsを算出する。補正実行判断手段62は、検出回転数Nsおよび指令回転数N*のうちで一方または双方の回転数に基づいて、補正実行手段64による補正を行うか否かを判断して判断情報Jを出力する。 The rotational speed calculation means 63 calculates the detected rotational speed Ns based on the detected angle θd corrected by the correction execution means 64. The correction execution determination means 62 determines whether or not correction by the correction execution means 64 is performed based on one or both of the detected rotation speed Ns and the command rotation speed N * , and outputs determination information J. To do.
回転数フィードバック制御手段61は、検出回転数Nsが指令回転数N*となるようにフィードバック制御を行う。一点鎖線で囲んでいるように、回転数フィードバック制御手段61は加合部61a,トルク指令演算部61b,モータトルク制御部61cなどを有する。加合部61aは、入力信号(すなわち指令回転数N*と検出回転数Nsにかかる信号)の加え合わせを行う。図2の例では負帰還ループを形成するため、指令回転数N*から検出回転数Nsを差し引いた偏差を差分回転数Neとして出力する。トルク指令演算部61bは、差分回転数Neに基づいて回転電機40の回転に必要なトルクを演算してトルク指令T*として出力する。モータトルク制御部61cは、トルク指令T*に基づいてインバータ回路20を駆動するために必要な制御信号Spを出力する。制御信号Spには、例えばパルス幅変調(PWM)信号等が用いられる。
The rotational speed feedback control means 61 performs feedback control so that the detected rotational speed Ns becomes the command rotational speed N * . As surrounded by the alternate long and short dash line, the rotational speed feedback control means 61 includes an
次に、記録手段65に記録される誤差補正手段65aについて、図3を参照しながら説明する。図3の左側に示すように、理想角度θiは、横軸で示す時間の変化に伴って、縦軸で示す回転角度が理想的(すなわち直線的,比例的)に変化する角度である。一方で、実際に検出される検出角度θdは、横軸で示す時間の変化に対して、縦軸で示す回転角度が比例しない非直線的な変化をする角度である。検出角度θdを理想角度θiに近づけるため、理想角度θiから検出角度θdを差し引いた誤差が補正量Amとなる。この補正量Amの特性線(補正線)を図3の右側に示す。図3の右側では、横軸で示す時間の変化に伴って、縦軸で示す補正量が変化する。よって、補正量Amは図示するような特性線(補正線)として示すことができるデータ群である。なお括弧内に示す「誤差値」は、補正量と正負が逆であり、絶対値でみれば同値である。
Next, the
記録手段65に記録する誤差補正手段65aの補正量Amは、一つであってもよく、複数であってもよい。複数の誤差補正手段65aとして補正量Am(例えば補正量Am1,Am2,Am3,…)を記録するのは、例えばレゾルバ41が軸倍角n(nは2以上の整数)で形成されたロータを備える場合や、ロータの回転数に応じて誤差特性が変化する場合などが該当する。前者の例は、軸倍角で区切られるnの区間ごとに対応する補正量Amを記録する。後者の例は、ロータの回転数に応じて段階的(例えば1000[rpm]や2000[rpm]ごと)に対応する補正量Amを記録する。
Correction amount A m of error correction means 65a for recording the
実際に記録する補正量Amの一例を図4に示す。図4には、横軸に検出角度の変化を示し、縦軸に補正量の変化を示す。時間は一の回転区間に対応する。「回転区間」は、通常は1回転区間(言い換えれば実際に360度回転する区間)を意味する。ただし、上述した軸倍角nで形成されたロータの場合は、1/n回転区間を意味する。実線で示す特性線の補正量Am(Am1)は、一の誤差補正手段65aに対応する。一点鎖線で示す特性線の補正量Am(Am1)や二点鎖線で示す特性線の補正量Am(Am3)などは、実線で示す特性線の補正量Am(Am1)とともに複数の誤差補正手段65aに対応する。
Figure 4 shows an example of the correction amount A m of actually recorded. In FIG. 4, the change in the detection angle is shown on the horizontal axis, and the change in the correction amount is shown on the vertical axis. Time corresponds to one rotation interval. “Rotation section” usually means one rotation section (in other words, a section that actually rotates 360 degrees). However, in the case of a rotor formed with the above-described shaft angle multiplier n, it means a 1 / n rotation section. The correction amount A m (A m1 ) of the characteristic line indicated by the solid line corresponds to one
上述のように構成された制御装置60において、本発明を実現する回転角度補正処理の手続き例について図5を参照しながら説明する。この回転角度補正処理は、制御装置60が作動している間に繰り返し実行される。なお図5において、ステップS10,S13は補正実行手段64に相当し、ステップS11,S14は回転数算出手段63に相当し、ステップS12は補正実行判断手段62に相当し、ステップS15は回転数フィードバック制御手段61に相当する。
In the
図5に示す回転角度補正処理において、まずレゾルバ41から出力される信号(SIN検出信号SsやCOS検出信号Sc等)に基づいて回転電機40の検出角度θdを求める〔ステップS10〕。当該検出角度θdの単位時間当たりの変化量に基づいて、回転電機40の検出回転数Nsを求める〔ステップS11〕。今回(あるいは前回以前)のステップS11で求めた検出回転数Nsが第1回転数範囲内か否かに従って判断情報Jを決定する〔ステップS12〕。すなわち、検出回転数Nsが第1回転数範囲内であれば「補正を行わない」と判断し、検出回転数Nsが第1回転数範囲外であれば「補正を行う」と判断する。第1回転数範囲は任意に設定することができ、例えば−50[rpm]から50[rpm]までの範囲などが該当する。ステップS12の判別対象となる検出回転数Nsを、今回のステップS11で求めた検出回転数Nsとするか、前回以前のステップS11で求めた検出回転数Nsとするかは、回転電機40の種類や制御目的等に応じて適切に設定する。
In the rotation angle correction process shown in FIG. 5, first, the detection angle θd of the rotating
もし、検出回転数Nsが第1回転数範囲内であれば(YES)、何らかの要因(例えば外来ノイズや負荷の変動等)によって検知した角度θdを補正によって誤って増加させてしまった場合、それに基づいて算出した回転数は実際よりも大きな値となり、回転数フィードバック制御に与える影響が相対的に大きくなってしまう。よって「補正を行わない」と判断して誤差補正手段65aによる補正を行わず、ステップS11で求めた検出回転数Nsが指令回転数N*となるようにフィードバック制御を行い〔ステップS15〕、回転角度補正処理をリターンする。
If the detected rotational speed Ns is within the first rotational speed range (YES), if the detected angle θd is erroneously increased by correction due to some factor (for example, external noise or load fluctuation), The rotation number calculated based on the value is larger than the actual value, and the influence on the rotation number feedback control becomes relatively large. Therefore, it is determined that “correction is not performed” and correction by the
一方、ステップS12で検出回転数Nsが第1回転数範囲外であれば(NO)、回転電機40の回転軸の検出角度θdが誤って増大されても回転数フィードバック制御に与える影響は少ない。よって「補正を行う」と判断して、記録手段65も記録された誤差補正手段65aを用いて、ステップS10で求めた検出角度θdを補正し〔ステップS13〕、補正した検出角度θdの単位時間当たりの変化量に基づいて回転電機40の検出回転数Nsを求め〔ステップS14〕、この検出回転数Nsが指令回転数N*となるようにフィードバック制御を行い〔ステップS15〕、回転角度補正処理をリターンする。
On the other hand, if the detected rotational speed Ns is outside the first rotational speed range in step S12 (NO), even if the detected angle θd of the rotating shaft of the rotating
上述した実施の形態1によれば、以下に示す各効果を得ることができる。(1)回転電機40の回転部材(具体的には回転軸やロータ等)の回転に伴って信号を出力するレゾルバ41と、レゾルバ41から出力される信号に基づいて検出される検出角度θd(回転角度)の誤差を誤差補正手段65aによって補正する補正実行手段64と、補正実行手段64によって補正された検出角度θdに基づいて、検出回転数Nsを算出する回転数算出手段63と、検出回転数Nsが指令された指令回転数N*となるようにフィードバック制御を行う回転数フィードバック制御手段61と、検出回転数Nsおよび指令回転数N*のうちで一方または双方の回転数に基づいて、補正実行手段64による補正を行うか否かを判断する補正実行判断手段62とを有する構成とした(図2を参照)。補正実行手段64は、補正実行判断手段62によって補正を行うと判断された場合にのみ検出角度θdの誤差を補正する構成とした(図5のステップS12,S13を参照)。この構成によれば、補正実行手段64は補正実行判断手段62によって補正を行うと判断された場合にのみ検出角度θdの誤差を補正する。逆に回転数が低い場合は、検出角度θdの誤差を補正しないので、当該回転数の変動を抑制することができる。
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained. (1) A
(2)誤差補正手段65aは、時間の変化に伴って理想的に変化する回転角度を示す理想角度に対する補正量Amを記憶するマップとした(図2,図3を参照)。補正実行手段64は、マップの補正量Amを用いて、検出角度θd(回転角度)の誤差を補正する構成とした(図5のステップS13を参照)。この構成によれば、マップの補正量Amを用いて検出角度θdの誤差を補正するので、簡単な構成で発明を実現できる。
(2) error correction means 65a has a map for storing a correction amount A m with respect to an ideal angle indicating the rotational angle of ideally varies with a change in time (see Figure 2, Figure 3).
(3)補正実行判断手段62は、検出回転数Nsが0を含む第1回転数範囲内である場合は補正実行手段64による補正を行わないと判断し(図5のステップS13でYES)、第1回転数範囲外である場合は補正実行手段64による補正を行うと判断する構成とした(図5のステップS13でNO)。この構成によれば、低速回転状態やほぼ回転停止状態では、補正実行手段64によって回転数を誤って増加させることを防止できるので、低回転数時の回転数を安定化させることができる。「第1回転数範囲」は、範囲内に0を含むことが条件となる点を除いて、任意に設定することができ、補正実行手段64による補正の影響により回転数が変動するような回転数の範囲を含む。 (3) The correction execution determination means 62 determines that the correction execution means 64 does not perform correction when the detected rotation speed Ns is within the first rotation speed range including 0 (YES in step S13 in FIG. 5). When it is outside the first rotation speed range, it is determined that correction by the correction execution means 64 is performed (NO in step S13 of FIG. 5). According to this configuration, in the low-speed rotation state or the rotation stop state, it is possible to prevent the correction execution means 64 from increasing the rotation number by mistake, so that the rotation number at the low rotation number can be stabilized. The “first rotation speed range” can be set arbitrarily except that the range includes 0, and the rotation speed varies with the influence of the correction by the correction execution means 64. Includes a range of numbers.
〔実施の形態2〕
実施の形態2は、検出回転数だけでなく指令回転数にも基づいて補正を行うか否かを判断する例であって、図6を参照しながら説明する。図6には、図5に代わる回転角度補正処理の手続き例をフローチャートで示す。なお、電力変換システムの構成等は実施の形態1と同様であり、図示および説明を簡単にするために実施の形態2では実施の形態1と異なる点について説明する。よって実施の形態1で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 2]
The second embodiment is an example of determining whether to perform correction based on not only the detected rotation speed but also the command rotation speed, and will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a procedure example of the rotation angle correction process in place of FIG. The configuration and the like of the power conversion system are the same as those in the first embodiment, and in the second embodiment, points different from the first embodiment will be described in order to simplify the illustration and description. Therefore, the same elements as those used in
図6に示す回転角度補正処理は、図5に示す回転角度補正処理と比べて、ステップS16を加えた点で相違する。このステップS16は、ステップS12とともに補正実行判断手段62に相当する。
The rotation angle correction process shown in FIG. 6 is different from the rotation angle correction process shown in FIG. 5 in that step S16 is added. This step S16 corresponds to the correction
ステップS16は、ステップS11で求めた検出回転数Nsが第1回転数範囲内であるときに実行され(YES)、指令回転数N*が第2回転数範囲内か否かに従って判断情報Jを決定する。すなわち、指令回転数N*が第2回転数範囲内であれば「補正を行わない」と判断し、検出回転数Nsが第1回転数範囲外であれば「補正を行う」と判断する。第2回転数範囲は任意に設定することができ、例えば−50[rpm]から50[rpm]までの範囲などが該当する。本例では第2回転数範囲は第1回転数範囲と同一範囲に設定したが、回転電機40の種類やレゾルバ41のロータの種類等に応じて異なる範囲に設定してもよい。
Step S16 is executed when the detected rotational speed Ns obtained in step S11 is within the first rotational speed range (YES), and the judgment information J is determined according to whether the command rotational speed N * is within the second rotational speed range. decide. That is, if the command rotation speed N * is within the second rotation speed range, it is determined that “correction is not performed”, and if the detected rotation speed Ns is outside the first rotation speed range, it is determined that “correction is performed”. The second rotation speed range can be arbitrarily set, and corresponds to a range from −50 [rpm] to 50 [rpm], for example. In this example, the second rotation speed range is set to the same range as the first rotation speed range, but may be set to a different range depending on the type of the rotating
上述したステップS16によって図6に示す回転角度補正処理は、検出回転数Nsが第1回転数範囲内であり、かつ、指令回転数N*が第2回転数範囲内である場合に限って、「補正を行わない」と判断する判断情報Jを決定する。 The rotation angle correction process shown in FIG. 6 by step S16 described above is performed only when the detected rotation speed Ns is within the first rotation speed range and the command rotation speed N * is within the second rotation speed range. Determination information J for determining “no correction” is determined.
上述した実施の形態2によれば、以下に示す効果を得ることができる。なお、(1)〜(3)に対応する効果については実施の形態1と同様である。 According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained. The effects corresponding to (1) to (3) are the same as in the first embodiment.
(4)補正実行判断手段62は、指令回転数N*が0を含む第2回転数範囲内である場合は補正実行手段64による補正を行わないと判断し(図5のステップS16でYES)、第2回転数範囲外である場合は補正実行手段64による補正を行うと判断する構成とした(図5のステップS16でNO)。この構成によれば、指令回転数N*が0を含む第2回転数範囲内である場合には、補正実行手段64は検出角度θd(回転角度)の誤差を補正しない。低速回転状態やほぼ回転停止状態では、補正実行手段64によって回転数を誤って増加させることを防止できるので、低回転数時の回転数を安定化させることができる。
(4) The correction execution determination means 62 determines that the correction execution means 64 does not perform correction when the command rotation speed N * is within the second rotation speed range including 0 (YES in step S16 in FIG. 5). When it is out of the second rotation speed range, it is determined that correction by the correction execution means 64 is performed (NO in step S16 in FIG. 5). According to this configuration, when the command rotational speed N * is within the second rotational speed range including 0, the
〔実施の形態3〕
実施の形態3は、回転数(検出回転数や指令回転数)が低い場合には補正量を抑制する例であって、図7〜図9を参照しながら説明する。図7には、図5,図6に代わる回転角度補正処理の手続き例をフローチャートで示す。図8には、回転数と特性線との関係をグラフ図で示す。図9には補正量と検出角度との関係をグラフ図で示す。なお、電力変換システムの構成等は実施の形態1,2と同様であり、図示および説明を簡単にするために実施の形態3では実施の形態1,2と異なる点について説明する。よって実施の形態1,2で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 3]
The third embodiment is an example in which the correction amount is suppressed when the rotational speed (detected rotational speed or command rotational speed) is low, and will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a flowchart showing a procedure example of rotation angle correction processing instead of FIGS. 5 and 6. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the rotational speed and the characteristic line. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the correction amount and the detection angle. The configuration and the like of the power conversion system are the same as those in the first and second embodiments, and in order to simplify the illustration and explanation, the third embodiment will be described with respect to differences from the first and second embodiments. Therefore, the same elements as those used in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図7に示す回転角度補正処理は、図5および図6に示す回転角度補正処理と比べて、次の二点で相違する。第1に、ステップS17を加えた点である。このステップS17は、ステップS12とともに補正実行手段64に相当する。第2に、ステップS12で検出回転数Nsが第1回転数範囲内であるか(YES)、さらには二点鎖線で示すステップS16で指令回転数N*が第2回転数範囲内であるときは(YES)、ステップS17を実行した後にステップS14,S15を実行する点である。 The rotation angle correction process shown in FIG. 7 differs from the rotation angle correction process shown in FIGS. 5 and 6 in the following two points. First, step S17 is added. This step S17 corresponds to the correction execution means 64 together with step S12. Second, whether the detected rotational speed Ns is within the first rotational speed range in step S12 (YES), or when the command rotational speed N * is within the second rotational speed range in step S16 indicated by a two-dot chain line (YES) is that steps S14 and S15 are executed after step S17 is executed.
ステップS17は、検出回転数Nsが第3回転数範囲内では補正特性線に従って誤差補正手段65aを変更し、ステップS10で求めた検出角度θdを補正する。第3回転数範囲は、ステップS12の第1回転数範囲内またはステップS16の第2回転数範囲と同一範囲を設定してもよく、これらとは異なる範囲を設定してもよい。補正特性線に従って誤差補正手段65aを変更する方法について、図8および図9を参照しながら説明する。 In step S17, when the detected rotation speed Ns is within the third rotation speed range, the error correction means 65a is changed according to the correction characteristic line, and the detection angle θd obtained in step S10 is corrected. The third rotation speed range may be set within the first rotation speed range in step S12 or the same range as the second rotation speed range in step S16, or may be set in a different range. A method of changing the error correction means 65a in accordance with the correction characteristic line will be described with reference to FIGS.
図8には、縦軸を補正量の変更比率Rとし、横軸を検出回転数Nsとする補正特性線L1,L2の一例を示す。この例では、変更比率Rは0から1までの範囲であり、第3回転数範囲は0からN3(例えば100[rpm])までの範囲である。実線で示す補正特性線L1は、検出回転数NsがNaからN3までの範囲で直線的(比例的)に変更比率Rが変化する。ただし、検出回転数Nsが0からNaまでの範囲は変更比率Rが0となる特性である。一点鎖線で示す補正特性線L2は、検出回転数Nsが0のときに変更比率Rが0であり、曲線状に変更比率Rが変化する。なお、図8に示す補正特性線L1,L2は一例に過ぎず、特性線としての変化をどのように設定してもよい。また第3回転数範囲(N3)の設定も任意である。 FIG. 8 shows an example of correction characteristic lines L1 and L2 in which the vertical axis is the correction amount change ratio R and the horizontal axis is the detected rotation speed Ns. In this example, the change ratio R is a range from 0 to 1, and the third rotation speed range is a range from 0 to N3 (for example, 100 [rpm]). In the correction characteristic line L1 indicated by the solid line, the change ratio R changes linearly (proportionally) in the range where the detected rotational speed Ns is from Na to N3. However, the range where the detected rotational speed Ns is from 0 to Na is a characteristic in which the change ratio R is 0. The correction characteristic line L2 indicated by the alternate long and short dash line has a change ratio R of 0 when the detected rotational speed Ns is 0, and the change ratio R changes in a curved shape. Note that the correction characteristic lines L1 and L2 shown in FIG. 8 are merely examples, and changes as characteristic lines may be set in any manner. The setting of the third rotation speed range (N3) is also arbitrary.
上述した補正特性線L1,L2について、検出回転数Nsが回転数Nbであるときの補正量Amの変更法について説明する。図8では、補正特性線L1の場合は変更比率Raになり、補正特性線L2の場合は変更比率Rb(Rb>Ra)になることが分かる。図4に実線で示す補正量Amを変更すると、図9のようになる。図9では比較し易くするため、図4に示す補正量Amを二点鎖線で示し、変更比率Raに従って変更した補正量Amaを実線で示し、変更比率Rbに従って変更した補正量Ambを一点鎖線で示す。元の補正量Amと比較して明らかなように、補正量Ama,Ambは全体的な変化は元の補正量Amと同じであるが、補正すべき量が縮小されている。何らかの要因(例えば外来ノイズや負荷の変動等)によって検知角度θdを補正によって誤って増大しても、補正量自体が縮小されるので、補正後における検出角度θdの変化が抑制される。 For correction characteristic lines L1, L2, which has been described above, the detected rotational speed Ns is described modified method of the correction amount A m when a rotation speed Nb. In FIG. 8, it can be seen that the correction characteristic line L1 has a change ratio Ra, and the correction characteristic line L2 has a change ratio Rb (Rb> Ra). Changing the correction amount A m shown by the solid line in FIG. 4, is shown in FIG. For ease of comparison 9, the correction amount A m of FIG. 4 shows a two-dot chain line indicates the correction amount A ma has been changed in accordance with changing ratio Ra by the solid line, the correction amount A mb changing in accordance with the changed ratio Rb Shown with a dashed line. Compared to the original correction amount A m As apparent, the correction amount A ma, but overall change A mb is the same as the original correction amount A m, an amount to be corrected is reduced. Even if the detection angle θd is erroneously increased by correction due to some factor (for example, external noise or load fluctuation), the correction amount itself is reduced, so that the change in the detection angle θd after correction is suppressed.
上述した図8および図9では、検出回転数Nsとの関係で補正量Amを変更する例を示した。この形態に代えて、横軸を指令回転数N*として、指令回転数N*との関係で補正量Amを変更する構成としてもよい。あるいは三次元マップのように、検出回転数Nsおよび指令回転数N*との関係で補正量Amを変更する構成としてもよい。いずれの構成にせよ、補正量自体が縮小されるので、補正後における検出角度θdの変化が抑制される。 8 and 9 described above show an example in which the correction amount Am is changed in relation to the detected rotation speed Ns. Instead of this configuration, the horizontal axis command rotational speed N *, it may be configured to change the correction amount A m in relation to the command rotational speed N *. Or it is good also as a structure which changes correction amount Am by the relationship between detected rotation speed Ns and instruction | command rotation speed N * like a three-dimensional map. In any configuration, since the correction amount itself is reduced, a change in the detected angle θd after correction is suppressed.
上述した実施の形態3によれば、以下に示す効果を得ることができる。なお、(1),(2)に対応する効果については実施の形態1と同様である。 According to the third embodiment described above, the following effects can be obtained. The effects corresponding to (1) and (2) are the same as in the first embodiment.
(5)補正実行手段64は、検出回転数Nsおよび指令回転数N*のうちで一方または双方の回転数が0を含む第3回転数範囲内である場合は、第3回転数範囲内に規定する補正特性線に従って検出角度θd(回転角度)の誤差を補正する構成とした(図7のステップS17,図8,図9を参照)。この構成によれば、回転数が0を含む第3回転数範囲内である場合には、補正実行手段64が補正特性線に従って検出角度θdの誤差を補正する。よって、回転数が低い場合には当該回転数の変動を抑制することができる。補正特性線の設定によっては、極めてゆっくりとした回転が必要な場合でも適正に補正されるので、回転数の変動を抑制した回転制御を行うことができる。
(5) When one or both of the detected rotational speed Ns and the command rotational speed N * are within the third rotational speed range including 0, the correction execution means 64 falls within the third rotational speed range. The detection angle θd (rotation angle) is corrected in accordance with the specified correction characteristic line (see step S17 in FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9). According to this configuration, when the rotation speed is within the third rotation speed range including 0, the
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態1〜3に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、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することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
[Other Embodiments]
Although the form for implementing this invention was demonstrated according to Embodiment 1-3 in the above, this invention is not limited to the said form at all. In other words, various forms can be implemented without departing from the scope of the present invention. For example, the following forms may be realized.
上述した実施の形態1〜3では、回転部材として、回転電機40の回転軸やロータ等を適用した(図1,図2を参照)。この形態に代えて(あるいは加えて)、他の回転部材を適用してもよい。他の回転部材としては、例えば発電電動機以外の回転電機の回転軸やロータ等、車両等に用いられるシャフト(例えばクランクシャフトやドライブシャフト等)、ギア(ギア機構を含む)、ステアリングロッド(あるいはトーションバー)、操舵軸等のように、回転可能な他の部材が該当する。他の回転部材であっても、レゾルバ41を取り付けることができれば、実施の形態1〜3と同様の作用効果が得られる。
In
上述した実施の形態1〜3では、回転センサとして、レゾルバ41を適用した(図1,図2を参照)。この形態に代えて、他の回転センサを適用してもよい。他の回転センサとしては、例えばロータリーエンコーダ,ジャイロスコープ,GMR回転センサなどが該当する。他の回転センサであっても、0を含む低速回転時において補正を行わないか、補正特性線に基づいて補正するので、実施の形態1〜3と同様の作用効果が得られる。
In the above-described first to third embodiments, the
上述した実施の形態1〜3では、誤差補正手段65aとして、マップを適用した(図3,図4を参照)。この形態に代えて、検出角度θdを補正することが可能な他の補正手段を適用してもよい。他の補正手段としては、例えばデータテーブルや、図4や図9に示す補正特性線を数式で定義した関数などが該当する。他の補正手段であっても検出角度θdを補正することができるので、実施の形態1〜3と同様の作用効果が得られる。
In
10 コンバータ回路
20 インバータ回路
30 電流センサ
40 回転電機
41 レゾルバ(回転センサ)
50 制御電源回路
60 制御装置(回転角度検出装置)
61 回転数フィードバック制御手段
61a 加合部
61b トルク指令演算部
61c モータトルク制御部
62 補正実行判断手段
63 回転数算出手段
64 補正実行手段
65 記録手段
65a 誤差補正手段
70 ECU(外部装置)
DESCRIPTION OF
50
61 Rotational Speed
Claims (5)
前記角度取得手段が出力する検出角の理想角度に対する検出誤差を補正量として保持する記録手段と、
前記補正量に基づいて検出角を補正する補正実行手段と、を有する回転角度検出装置であって、
前記補正実行手段は、目標とする回転数に応じて前記補正量を変更する補正量変更手段を備えたことを特徴とする回転角度検出装置。 Angle acquisition means for detecting the rotation angle of the electric motor;
A recording unit that holds, as a correction amount, a detection error with respect to an ideal angle of a detection angle output by the angle acquisition unit;
A rotation angle detection device having correction execution means for correcting the detection angle based on the correction amount,
The rotation angle detection apparatus according to claim 1, wherein the correction execution means includes correction amount changing means for changing the correction amount in accordance with a target rotation speed .
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