JP5729333B2

JP5729333B2 - 回転角を検出する装置

Info

Publication number: JP5729333B2
Application number: JP2012051882A
Authority: JP
Inventors: 嘉崇新見
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2032-03-08
Also published as: JP2013185984A

Description

本発明は、レゾルバを用いて回転体の回転角を検出する装置に関する。

従来、レゾルバを用いて回転体の回転角を検出する手法が知られている。レゾルバから得られる検出値は、検出回路内の素子のバラツキおよびレゾルバのロータとステータ間の軸心のずれ等に起因する誤差を含んでおり、より高精度な回転角を得るためにレゾルバが検出した回転角を補正する手法が提案されている。

特開２０１０−９６７０８号公報（以下、特許文献１という。）には、ステータと軸倍角ｎ（ｎは自然数）のロータとを有するレゾルバがモータの回転子の回転角を機械角のｎ倍の角度で検出する角度検出装置において、区間番号演算部は、検出角度が回転子の１回転期間を等間隔に分割したｎ個の角度区間のうち、いずれの区間に属するかを判定して、角度区間毎に検出角度を補正することが記載されている。

特開２０１０−９６７０８号公報

上記特許文献１に記載されるように、各角度区間毎に検出角度を補正しようとすると、各角度区間毎に理想角度と検出角度とに基づいて誤差波形をマップ等の形式で学習する必要がある。その場合、すべての角度区間において理想角が一定勾配で増加すればよいが、レゾルバのロータ極数とステータの検出コイル数との関係などによっては各角度区間における理想角が異なった勾配を有することがある。例えば、ロータ極数が３でステータの検出コイル数が８の場合、検出角度には電気２．６７次の誤差が乗ることになり、各角度区間の理想角の勾配が一定にならない。

このように非整数倍の誤差が検出角に含まれるレゾルバでは、上記特許文献１のように各角度区間毎の理想角に基づいて得られた誤差波形を用いて検出角を補正すると、却って精度が悪くなる可能性がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、ロータ極数の非整数倍の誤差が乗るレゾルバを用いて回転体の回転角を精度よく検出することである。

本発明に係る回転角を検出する装置は、回転体の回転角を検出する装置であって、極数Ｎ（Ｎは２以上の整数）のロータ、および、前記Ｎの非整数倍の個数の検出コイルが周方向に配置されているステータを有し、前記回転体の回転に伴って信号を出力するレゾルバと、前記レゾルバの出力信号に基づいて前記回転体の回転角を機械角のＮ倍の電気角で検出する角度検出部と、前記角度検出部により検出され検出角と対比される理想角を前記ロータの機械角１周期から算出する理想角算出部と、前記角度検出部により検出される検出角と前記理想角算出部により算出される理想角とから前記検出角の誤差を算出する誤差算出部と、前記算出部で算出された前記誤差で前記レゾルバの検出角を補正する補正部と、を備える。

本発明に係る回転角を検出する装置において、前記理想角算出部は、機械角１回転周期に相当する電気角の時間に関する勾配に、今回周期の経過時間を乗算して前記理想角を算出してもよい。

この場合、本発明に係る回転角を検出する装置において、前記出力信号は前記ロータの機械１回転ごとに生成される１回転周期信号を含み、前記理想角算出部は、前記１回転周期信号に基づいて各周期ごとの時間を取得し、今回周期の１周期時間と前回周期の１周期時間との比である加減速係数を用いて前記理想角を算出してもよい。

また、本発明に係る回転角を検出する装置において、前記出力信号は前記ロータの電気角１周期ごとに生成される複数のレゾルバ周期信号を含み、前記レゾルバ周期信号のうちＮ回に１回のレゾルバ周期信号は前記ロータの機械角１周期ごとに生成される１回転周期信号であり、前記装置は、前記レゾルバ周期信号の間の区間１〜区間Ｎの時間による区間比を学習する学習部をさらに含み、前記理想角算出部は、前記学習部により学習された区間比を考慮して前記理想角を算出してもよい。

この場合、前記理想角算出部は、前記学習部で学習された区間比に基づいて各区間ごとの移動量を電気角で取得し、機械角１周期に相当する電気角の時間に関する勾配に今回補正対象となる今回区間の経過時間を乗算して得られる値に加減速係数を乗算して今回区間移動量を算出し、この今回区間移動量に前回区間までの移動量積算値を加算して前記理想角を算出してもよい。

本発明によれば、ロータ極数の非整数倍の誤差が乗るレゾルバを用いて回転体の回転角を精度よく検出することができる。

モータ駆動制御システムの全体構成図である。（ａ）はレゾルバの構成を概略的に示す図であり、（ｂ）は上から順にモータシャフトの回転角、レゾルバの検出角、各区間の検出誤差を示すグラフである。レゾルバ周期信号であるＺ信号の周期が真の電気周期からずれて発生する様子を示すグラフである。制御装置の機能ブロック図である。第１実施の形態における理想角と検出角との関係を示す、図４に対応するグラフである。第２実施の形態における理想角と検出角との関係を示す、図４に対応するグラフである。

以下に、本発明に係る実施の形態（以下、実施形態という）について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施の形態に従う装置が適用されるモータ駆動制御システム１００の全体構成図である。図１に示すように、モータ駆動制御システム１００は、直流電圧発生部１０と、平滑コンデンサＣ０と、インバータ１４と、モータ２０と、制御装置３０とを備える。

モータ２０は、例えば、電動車両（ハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池車等の電気エネルギによって車両駆動力を発生する自動車をいうものとする）の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための走行用電動機である。あるいは、このモータ２０は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように構成されてもよく、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成されてもよい。さらに、モータ２０は、エンジンに対して電動機として動作し、例えば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。すなわち、本実施の形態において、「交流電動機」は、交流駆動の電動機、発電機および電動発電機（モータジェネレータ）を含むものである。

直流電圧発生部１０は、直流電源Ｂと、平滑コンデンサＣ１と、コンバータ１２とを含む。直流電源Ｂは、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置により構成される。また、平滑コンデンサＣ１は、直流電源Bに出入りする直流電流を平滑化する機能を有する。

コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、正極線７および負極線５の間に直列に接続される。電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオン・オフは、制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ１およびＳ２によって制御される。

この実施形態において、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、ダイオードＤ１，Ｄ２が配置されている。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと直流電源Ｂの正極に接続された電力線６との間に接続される。また、平滑コンデンサＣ０は、正極線７および負極線５の間に接続され、コンバータ１２およびインバータ１４間で授受される直流電流を平滑化する機能を有する。

インバータ１４は、正極線７および負極線５の間に並列に設けられる三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の各相の上下アーム（スイッチング素子）から成る。各相の上下アームのオン／オフは、制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８によって制御される。

モータ２０は、代表的には、３相の永久磁石型同期電動機であり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点に共通接続されて構成される。さらに、各相コイルの他端は、インバータ１４の各相の上下アームの中間点と接続されている。

コンバータ１２は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオン／オフするように制御される。コンバータ１２は、昇圧動作時には、直流電源Ｂが出力する直流電圧Ｖｂを直流電圧ＶＨ（インバータ１４への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する）へ昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ１を介して、正極線７へ供給することにより行なわれる。

また、コンバータ１２は、降圧動作時には、直流電圧ＶＨを直流電圧Ｖｂに降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２およびダイオードＤ２を介して、電力線６へ供給することにより行なわれる。これらの昇圧動作または降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよびＶｂの比）は、上記スイッチング周期に対するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。

制御装置３０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、モータ駆動制御システム１００の動作を制御する。

モータ２０には、レゾルバ４０が設けられている。レゾルバ４０は、モータ２０のロータ（回転体に相当する、図示せず）の回転角を検出する装置の一部を構成する。レゾルバ４０は、ロータ４２の回転角、すなわちモータ２０の回転角を示すレゾルバ信号θを制御装置３０へ出力する。

次に、図２を参照してレゾルバ４０について説明する。図２（ａ）はレゾルバの構成を概略的に示す図であり、図２（ｂ）は上から順にモータシャフトの回転角、レゾルバの検出角、各区間の検出誤差を示すグラフである。

レゾルバ４０は、図２（ａ）に示すように、モータ２０の回転軸２２に固定されるロータ４２と、ロータ４２に対向配置されるステータ４４とを備える。本実施形態におけるレゾルバ４０のロータ４２は、周方向に等間隔で配置された３つの突極部４３ａ，４３ｂ，４３ｃを外周部に備える。したがって、レゾルバ４０の軸倍角Ｎ（Ｎは２以上に整数）は３である場合を例示する。

一方、本実施形態のレゾルバ４０のステータ４４は、ロータ４２に対向する内周部にＭ個の検出コイル４６を周方向に等間隔で備える。各検出コイル４６は、渡り導線４８を介してそれぞれ直列接続されており、２つの出力端子４９ａ，４９ｂから出力信号を取り出せる周知の構成を有する。ここで、本実施形態では、検出コイル４６の個数Ｍは、上記ロータ４２の極数Ｎに対して非整数倍に設定されている。本実施形態では、ステータ４４に８つの検出コイル４６が設けられた例が示されている。

なお、本実施形態ではロータ極数Ｎが３つで検出コイルＭが８つのレゾルバを例示するが、これらの数Ｎ，Ｍは非整数倍の関係を満たすことを条件に適宜に設定され得るものである。また、上記では１相タイプのレゾルバを例示するが、互いに位相が９０度ずれた２つの検出信号が出力される二相出力タイプのレゾルバであってもよい。

レゾルバ４０がＮ倍角の場合、レゾルバ４０は、モータ２０が１回転する間（すなわちレゾルバ４０のロータが１回転する間）に、位相が３６０度変化するレゾルバ信号（レゾルバ角）θをＮ回繰り返し出力する。言い換えれば、モータ２０が１／Ｎ回転する間にレゾルバ信号θの位相は３６０度変化する。図２（ｂ）の上段と中段にその様子が示されている。以下の説明で用いる「レゾルバ周期」又は「区間」とは、レゾルバ信号θの位相が３６０度変化する周期を意味するものとする。

図２（ｂ）の下段には、レゾルバ信号θに含まれる検出誤差Δθを示している。検出誤差Δθは、図示されるように、ロータ４２の機械１回転周期をＮ分割した区間１〜Ｎにおいてそれぞれ一致しない場合がある。これは、ロータ４２の寸法公差、レゾルバ４０のステータ４４がロータ４２と同心状に組み付けられていない等に起因して生じるものである。

また、レゾルバ４０から出力される信号には、上記レゾルバ信号θの他に、１回転信号が含まれる。この１回転信号とは、ロータ４２が機械１回転周期ごとに生成されるパルス信号であり、ロータ４２に付されているノースマークを検出したタイミングで出力される。以下、この１回転周期信号を基準Ｚ信号という。この基準Ｚ信号は、後述するレゾルバ誤差の影響を受けることがない。

さらに、レゾルバ４０から出力されるレゾルバ信号θに基づき算出される検出角が３６０度、７２０度、１０８０度に到達するごとにＺ信号が生成される。このＺ信号は、レゾルバ周期信号に相当するものであり、本実施形態の３倍角のレゾルバ４０では３回に１回のＺ信号が上記基準Ｚ信号に一致する。

ところで、レゾルバ４０が出力するレゾルバ信号θには、ロータ４２の実回転角に対して、ロータ４２の回転に同期した誤差成分（以下、「レゾルバ誤差」という）が含まれることが知られている。このレゾルバ誤差の影響を排除するためには、レゾルバ誤差を検出し、レゾルバ誤差をレゾルバ信号θから除く補正（以下、「キャンセル補正」ともいう）を行なうことが望ましい。

上記のような誤差補正は、レゾルバ信号θから算出される検出角から、一定の回転速度（角速度）でロータ４２が機械１周期だけ回転するとした場合における理想角を減じて算出することができる。そして、このような誤差補正は、図２（ｂ）を参照して上述したように、区間１−Ｎごとに異なることがあるので、各区間ごとに、検出角から各区間の理想角を減じて誤差補正を行うことが検出精度をより高めるうえで好ましい。

しかし、本実施形態におけるレゾルバ４０のように、ロータ４２の極数Ｎとステータ４４の検出コイル４６の個数Ｍとが非整数倍の関係にある場合、レゾルバ信号θに非整数倍の誤差が乗ることによって、レゾルバ周期信号がふらつく現象が見られる。図３を参照して、レゾルバ周期信号のふらつきについて説明する。

図３は、レゾルバ周期信号であるＺ信号の周期が真の電気周期からずれて発生する様子を示すグラフである。図３は、横軸に時間（単位：秒）、縦軸に機械角０〜３６０度および電気角０〜１０８０度が取られている。そして、レゾルバ４０により検出される角度θが破線で、機械１周期で一定勾配の理想角が実線で、Ｚ信号周期のずれによってふらついた理想角が一点鎖線で示されている。

図３を参照すると、レゾルバ周期に対応する区間１、２、Ｎ（本実施形態では「３」）の初めにレゾルバ周期信号であるＺ信号５１，５２ａ，５３ａが一致する、すなわち、Ｚ信号５１，５２ａ，５３ａが真の電気周期ｔ（１）、ｔ（２）、ｔ（Ｎ）ごとに生成されれば、各区間１−Ｎの理想角は、実線で示す理想角と一致するため各区間ごとに誤差補正を行うことが好ましい。

しかし、上述したようにレゾルバ信号θに非整数倍の誤差が乗ることによって、電気角３６０度，７２０度で生成されるＺ信号５２ｂ，５３ｂが真の電気周期のＺ信号５２ａ，５３ａからずれると、各区間１−Ｎの時間期間ｔ´（１）、ｔ´（２）、ｔ´（Ｎ）が不均一となる。そのため、このような場合に区間ごとに理想角を算出すると、一点鎖線で示すように各区間における理想角がふらついてしまい、このようにふらついた理想角に基づいてレゾルバ信号θの誤差補正を行うと却って検出精度が悪くなる。

そこで、本実施形態では、レゾルバ信号θに非整数倍の誤差が乗る構成のレゾルバを用いた場合に、機械１回転周期で算出される理想角を用いて誤差補正を行うことにより、上記のような検出精度の悪化を解消することとした。次に、図４および５を参照して本実施形態における誤差補正について説明する。

図４は、制御装置の機能ブロック図であり、図５は、第１実施の形態における理想角と検出角との関係を示す、図３に対応するグラフである。図４に示すように、制御装置３０は、角度検出部６０、理想角算出部６２、誤差算出部６４、および、補正部６８を含む。これらの各部は、好ましくはソフトウェア処理によって実現されるが、一部がハードウェア動作によって実現されてもよい。

角度検出部６０は、レゾルバ信号θからロータ４２の実回転角を検出する機能を有する。ここで検出される回転角θは、上述したような軸倍角Ｎの非整数倍の誤差や、寸法公差、組付誤差等の影響による誤差が含まれることによって図５に破線で示されるように波打った波形となる。

理想角算出部６２は、機械角１周期での理想角を算出する機能を有する。具体的には、Ｚ信号のうちＮ回に１回生成される基準Ｚ信号５１の立上がりエッジ間の時間、すなわち機械角１周期の時間Ｔを計測し、この時間Ｔで電気角Ｎ×３６０度を一定勾配で割り振って理想角とする。そうすると、このように算出される理想角θｉは、図５中に実線で示されるように、一定勾配を有する直線状に描くことができる。

より詳しくは、理想角算出部６２は、下記の式１を用いて算出される。

このように理想角θｉは、機械角１周期に相当する電気角（Ｎ×３６０度）の時間Σｔ´（ｋ）（ｋは１〜Ｎ）に関する勾配に、今回の回転周期の経過時間ｔを乗算し、これに加減速係数を乗じて算出される。ここで、加減速係数は、理想角算出部６２が基準Ｚ信号５１に基づいて各回転周期ごとの時間Ｔを計測および取得し、今回周期（または前回周期）の１周期時間Ｔ０と前回周期（または前々回周期）の１周期時間Ｔ１との比（＝Ｔ０／Ｔ１）として求めることができる。加減速係数≧１であればモータの回転が加速中であることを意味し、加減速係数≦１であればモータの回転が減速中であることを意味する。このように加減速係数を用いて理想角を算出することで、誤差補正に用いる理想角の算出をより精度よく行うことができる。

誤差算出部６４は、検出角θから上記理想角θｉを減算してレゾルバ誤差Δθを算出する機能を有する。ここで算出されたレゾルバ誤差Δθは、制御装置３０に設けられるＲＡＭ等の記憶部に記憶され、回転周期ごとに更新される。

補正部６８は、検出角θに対して上記レゾルバ誤差Δθをキャンセルする補正を行って補正後検出角φを出力する機能を有する。ここで出力される補正後検出角φが上述したようにモータ２０の駆動制御に用いられる。

上記のとおり本実施形態によれば、ロータ極数の非整数倍の誤差の影響を受けない理想角を用いて検出角の誤差補正を行うこととしたので、モータの回転角を精度よく検出することができる。また、上記のおとりモータの加減速を考慮して理想角を算出するので、より精度よく理想角を算出することができ、レゾルバの検出精度を高められる。

[実施形態２]
次に、図６を参照して第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態における理想角と検出角との関係を示す、図３に対応するグラフである。なお、上述した実施形態と同一または相当する構成については、繰り返しとなる説明を援用により省略する。

第１実施形態では、区間１−ＮのＺ信号周期ｔ´（１）、ｔ´（２）、ｔ´（Ｎ）が不均一になっていることを考慮することなく機械角１周期に基づいて理想角θｉを算出し、これを用いて検出角θの誤差補正を行うものと説明した。これに対し、本実施形態では、各区間１−ＮのＺ信号周期ｔ´（１）、ｔ´（２）、ｔ´（Ｎ）の比（区間比）を考慮して、理想角を算出するものである。なお、本実施形態における角度検出部６０、誤差算出部６４および補正部６８の機能は、上記第１実施形態と同様である。

本実施形態では、制御装置３０が学習部７０をさらに備える（図４参照）。学習部７０は、Ｚ信号（レゾルバ周期信号）５１，５２ｂ，５３ｂ，５１の間に相当する区間１〜区間ＮのＺ信号周期時間による区間比Ａ（ｘ）を学習する機能を有する。学習部７０もまた、ソフトウェア処理によって好適に実現される。学習部７０によって学習された区間比は、制御装置３０に設けられるＲＡＭ等の記憶部に記憶され、機械角１周期ごとに更新される。

学習部７０は、上記区間比Ａ（ｘ）を次の式２によって算出する。すなわち、各区間１〜区間Ｎのそれぞれの区間比Ａ（ｘ）は、当該区間ｘ（ここでｘは１からＮの整数）のＺ信号周期時間ｔ´（Ｎ）を機械角１周期時間に相当する基準Ｚ信号周期Ｔ＝Σｔ´（ｋ）（ｋは１〜Ｎ）で除算して求められる。このように導出された区間比Ａ（ｘ）は、ロータ４２の１回転周期ごとに算出されて記憶部に記憶される。ここで、今回の回転周期で取得された区間比Ａ（ｘ）は、次回の回転周期における誤差補正に用いられることになる。

理想角算出部６２は、次の式３により理想角θｉを算出する。すなわち、理想角算出部６２は、まず、学習部７０で学習された各区間１〜区間Ｎの区間比Ａ（１）、Ａ（２）、Ａ（Ｎ）を取得し、これらの区間比から各区間１〜区間Ｎにおけるロータ移動量（回転角）を算出し、この各区間１〜Ｎの移動量を記憶する。具体的には、区間１の移動量＝Ｎ×３６０（度）×Ａ（１）で算出され、区間２の移動量＝Ｎ×３６０（度）×Ａ（２）で算出され、区間ｘの移動量＝Ｎ×３６０（度）×Ａ（ｘ）で算出され、区間Ｎの移動量＝Ｎ×３６０（度）×Ａ（Ｎ）で算出される。続いて、理想角算出部６２は、機械１回転周期内において今回補正対象となる区間ｘの直前までの区間１〜区間ｘ−１の直前回転角をΣｋ区移動量（ｋは１〜ｘ−１）を積算して求める。そして、理想角算出部６２は、今回補正対象となる区間ｘのＺ信号の立上がりエッジからの経過時間ｔを今回区間ｘの電気角の時間勾配（ｘ区移動量／ｔ´（ｘ））に乗算して得られる値に加減速係数を乗算して今回区間移動量を算出し、この今回区間移動量に上記直前回転角を加算して理想角θｉを算出する。

ここで、加減速係数は、下記の式４により算出される。すなわち、加減速係数は、今回区間ｘのＺ信号周期時間ｔ´（ｘ）で、前回区間ｘ−１のＺ信号周期時間ｔ´（ｘ−１）と、今回区間ｘの区間比Ａ（ｘ）および前回区間ｘ−１の区間比Ａ（ｘ−１）の比との積を除算することにより、算出される。

このように算出される加減速係数は、式４（１）に示すように、１以下であればロータ４２が加速中の状態に相当し、１以上であればロータ４２が減速中の状態に相当する。このように、ロータ４２の加減速量から加減速係数をＺ信号ごとに算出して、理想角の算出に用いることで、ロータの各区間ごとの加減速を反映した理想角を得ることができる。したがって、本実施形態によれば、このように算出された理想角に基づいて誤差補正を行うことで、ロータ極数の非整数倍の誤差が検出信号に乗るレゾルバの検出精度をさらに高められる。

なお、本発明が上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、上記においては加減速係数を用いて理想角を算出したが、例えば、回転速度（角速度）が一定しているとき、加減速が緩やかなとき等には、加減速係数は略１とみなせるので、加減速係数を省略して理想角を算出するように構成してもよい。

５負極線、６電力線、７正極線、１０直流電圧発生部、１２コンバータ、１４インバータ、２０モータ、２２回転軸、３０制御装置、４０レゾルバ、４２ロータ、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ突極部、４４ステータ、４６検出コイル、４８渡り導線、４９ａ，４９ｂ出力端子、５１基準Ｚ信号、５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂＺ信号、６０角度検出部、６２理想角算出部、６４誤差算出部、６８補正部、７０学習部、１００モータ駆動制御システム、Ｂ直流電源、Ｃ０，Ｃ１平滑コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２ダイオード、Ｌ１リアクトル、Ｎ極数、Ｑ１，Ｑ２電力用半導体スイッチング素子、Ｓ１−Ｓ８スイッチング制御信号、θ 検出角または回転角、θｉ理想角、φ 補正後検出角。

Claims

回転体の回転角を検出する装置であって、
極数Ｎ（Ｎは２以上の整数）のロータ、および、前記Ｎの非整数倍の個数の検出コイルが周方向に配置されているステータを有し、前記回転体の回転に伴って信号を出力するレゾルバと、
前記レゾルバの出力信号に基づいて前記回転体の回転角を機械角のＮ倍の電気角で検出する角度検出部と、
前記角度検出部により検出され検出角と対比される理想角を前記ロータの機械角１周期から算出する理想角算出部と、
前記角度検出部により検出される検出角と前記理想角算出部により算出される理想角とから前記検出角の誤差を算出する誤差算出部と、
前記算出部で算出された前記誤差で前記レゾルバの検出角を補正する補正部と、
を備える、回転角を検出する装置。
請求項１に記載の回転角を検出する装置において、
前記理想角算出部は、機械角１回転周期に相当する電気角の時間に関する勾配に、今回周期の経過時間を乗算して前記理想角を算出する、回転角を検出する装置。
請求項２に記載の回転角を検出する装置において、
前記出力信号は前記ロータの機械１回転ごとに生成される１回転周期信号を含み、前記理想角算出部は、前記１回転周期信号に基づいて各周期ごとの時間を取得し、今回周期の１周期時間と前回周期の１周期時間との比である加減速係数を用いて前記理想角を算出する、回転角を検出する装置。
請求項１に記載の回転角を検出する装置において、
前記出力信号は前記ロータの電気角１周期ごとに生成される複数のレゾルバ周期信号を含み、前記レゾルバ周期信号のうちＮ回に１回のレゾルバ周期信号は前記ロータの機械角１周期ごとに生成される１回転周期信号であり、
前記装置は、前記レゾルバ周期信号の間の区間１〜区間Ｎの時間による区間比を学習する学習部をさらに含み、
前記理想角算出部は、前記学習部により学習された区間比を考慮して前記理想角を算出する、回転角を検出する装置。
請求項４に記載の回転角を検出する装置において、
前記理想角算出部は、前記学習部で学習された区間比に基づいて各区間ごとの移動量を電気角で取得し、機械角１周期に相当する電気角の時間に関する勾配に今回補正対象となる今回区間の経過時間を乗算して得られる値に加減速係数を乗算して今回区間移動量を算出し、この今回区間移動量に前回区間までの移動量積算値を加算して前記理想角を算出する、回転角を検出する装置。