JP6364909B2 - Ｒｄコンバータおよびｒｄコンバータの補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＲＤコンバータおよびＲＤコンバータの補正方法に関する。

従来、ＡＤコンバータを備えるＲＤコンバータにおいて、レゾルバに供給される励磁電圧１周期内に、ＡＤコンバータでレゾルバからの出力信号を２回読み取り、その差分に基づいてレゾルバの回転角度を算出することで、算出した回転角度に含まれる直流電圧成分に起因する角度誤差を低減する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００２−１６２２５５号公報

しかしながら、励磁電圧１周期内に出力信号を２回読み取るので、１回目と２回目とでレゾルバの角度が変動すると、それに起因する角度誤差が生じる。

本発明は、ＡＤコンバータでレゾルバからの出力信号を２回読み取る必要がなく、一度の読み取りで得た値に基づいて、直流電圧成分に起因する角度誤差を低減することができる技術を提供することを目的とする。

本発明によるＲＤコンバータは、レゾルバから出力される検出信号をデジタル信号に変換してレゾルバ角度値を出力するＲＤ変換手段を備え、ＲＤ変換手段から出力されたレゾルバ角度値を、レゾルバ及びレゾルバとＲＤ変換手段との間に存在する直流オフセット電圧に基づいて補正する。

本発明によれば、一度の読み取りで得たレゾルバからの検出信号に基づいて算出したレゾルバ角度値を補正するため、励磁周期内にレゾルバ角度が変動しても、レゾルバ角度値に含まれる角度誤差を低減することができる。

図１は、本発明を適用してレゾルバ角度算出値を補正するための基本構成図である。 図２は、第１の実施形態において、レゾルバ角度を補正するための演算のフローを示すフローチャートである。 図３は、第２の実施形態において、補正マップを用いてレゾルバ角度を補正する場合のフローチャートである。 図４は、θｒをθへ補正するための補正マップを説明するための表である。 図５は、第３の実施形態において、本発明を適用してレゾルバからの検出信号を補正する場合のブロック構成図である。 図６は、第４の実施形態において、測定した直流電圧オフセット値を用いてレゾルバ角度を補正する場合のフローチャートである。 図７は、第４の実施形態において、測定した直流電圧オフセット値を用いてレゾルバ角度を補正する場合のブロック構成図である。

《第１の実施形態》
図１は、第１の実施形態のＲＤコンバータの補正方法タを説明するためのブロック構成図である。以下、その構成について説明する。

励磁信号発生部１は、後述するレゾルバ４（回転角センサ）が備える励磁コイル５へ送出する励磁信号（Ａｓｉｎωｔ）を発生する。

レゾルバ４は、後述する励磁コイル５、Ｃｏｓコイル６、Ｓｉｎコイル７を備える。レゾルバ４は、励磁コイル５に入力された励磁信号Ａｓｉｎωｔをレゾルバ４に入力された回転角θに従い振幅変調し、Ｃｏｓコイル６からの出力信号（Ａｓｉｎωｔ×ｃｏｓθ）およびＳｉｎコイル７からの出力信号（Ａｓｉｎω×ｓｉｎθ）を発生する。

励磁コイル５は、励磁信号発生部１から送出される励磁信号Ａｓｉｎωｔを入力する。

Ｃｏｓコイル６は、励磁コイル５に入力された励磁信号Ａｓｉｎωｔに対し、レゾルバ４に入力された回転角θで振幅変調し、ＲＤ変換部２へ出力する信号Ｖｃｏｓ（Ａｓｉｎωｔ×ｃｏｓθ）を出力する。

Ｓｉｎコイル７は、励磁コイル５に入力された励磁信号Ａｓｉｎωｔに対し、レゾルバ４に入力された回転角θで振幅変調し、ＲＤ変換部２へ出力する信号Ｖｓｉｎ（Ａｓｉｎωｔ×ｓｉｎθ）を出力する。

ＲＤ変換部２は、レゾルバ４が備えるＣｏｓコイル６からの出力信号Ｖｃｏｓ（Ａｓｉｎωｔ×ｃｏｓθ）とＳｉｎコイル７からの出力信号Ｖｓｉｎ（Ａｓｉｎω×ｓｉｎθ）とからレゾルバ４の回転角θｒを演算して、演算結果をデジタル信号として出力する。なお、本実施形態にかかるＲＤコンバータは、ＲＤ変換部２と、後述するθｒ補正処理部３とを備える。

θｒ補正処理部３は、後述する直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓおよびＶｄｃ_ｓｉｎに基づいて、ＲＤ変換部２から出力された回転角θｒを補正して、レゾルバ４の回転角θ（以下、真のレゾルバ角度θという）を算出する。

断線検出用直流電流重畳抵抗８は、Ｃｏｓコイル６およびＳｉｎコイル７へ、断線検出用直流電流を重畳させる。

以上は、本発明を適用してレゾルバ角度を補正する基本構成である。これを前提として、以下、第１の実施形態の詳細について説明する。

ここで、ここまで説明した基本構成によれば、求めたいレゾルバ４の回転角θ（真のレゾルバ角度θ）は、ＲＤ変換部２において、次（１）式で算出されるはずである。

しかしながら、レゾルバ４、およびレゾルバ４とＲＤ変換部２との間に存在する直流オフセット電圧Ｖｄｃの影響により、ＲＤ変換部２から出力される回転角θｒは、Ｃｏｓコイル６側の直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓおよびＳｉｎコイル７側の直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｓｉｎの影響を含むため、実際には、次（２）式で表される。なお、直流オフセット電圧は既知の値を用いる。

その結果、真のレゾルバ角度θと、ＲＤ変換部２における算出結果として出力される回転角θｒには、次（３）式のとおり、誤差θｅが発生する。

従って、θｒ補正処理部３は、直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓ、Ｖｄｃ_ｓｉｎに基づいて、ＲＤ変換部２から出力される回転角θｒを補正する。具体的には直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓ、Ｖｄｃ_ｓｉｎおよび回転角θｒに基づいて、上記（２）式より、真のレゾルバ角度θを算出する。

図２は、第１の実施形態のＲＤコンバータの補正方法を示したフローチャートである。以下、図２を参照して当該補正のフローを説明する。なお、以下に説明するステップＳ２０からステップＳ２３の処理はθｒ補正処理部３にて行われる。

ステップＳ２０では、図示しないメモリに記憶してある直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓおよびＶｄｃ_ｓｉｎを読み込み、ステップＳ２１へ進む。

ステップＳ２１では、ＲＤ変換部２から出力される回転角θｒを読み込み、ステップＳ２２へ進む。

ステップＳ２２では、ステップＳ２０、Ｓ２１にて読み込んだ、直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓ、Ｖｄｃ_ｓｉｎ、回転角θｒに基づいて、上記（２）式を用いて補正を行い、真のレゾルバ角度θを算出する。

ステップＳ２３では、ＲＤ変換部２から出力される回転角θｒの更新が必要か否かを判断する。更新が必要と判断すればステップＳ２１へ進み、再び回転角θｒを読み込む。更新の必要がないと判断すれば、本処理を終了する。

以上、第１の実施形態におけるＲＤコンバータによれば、レゾルバ４から出力される検出信号をデジタル信号に変換して回転角θｒを出力し、出力された回転角θｒを直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓ、Ｖｄｃ_ｓｉｎに基づいて補正する。これにより、直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓ、Ｖｄｃ_ｓｉｎに起因する回転角θｒの角度誤差を低減し、真のレゾルバ角度θを算出することができる。また、励磁周期内にレゾルバ４からの検出信号を複数回読み込む必要がないため、励磁周期内にレゾルバ４の角度変動が発生した場合においても、短時間で角度誤差を低減することができる。

《第２の実施形態》
第２の実施形態のＲＤコンバータでは、既知の直流オフセット電圧を用いて、ＲＤ変換部２から出力される回転角θｒに対応する真のレゾルバ角度θを求め、回転角θｒと真のレゾルバ角度θとの対応表（図４の表参照、以下補正マップという）を予め作成して記憶する。そして、記憶した補正マップを参照して回転角θｒを補正する。以下、図３を参照して、詳細を説明する。

図３は、第２の実施形態のＲＤコンバータの補正方法を示したフローチャートである。

ステップＳ３０において、θｒ補正処理部３は、図示しないメモリに記憶してある補正マップ（図４の表参照）を読み込み、次のステップＳ３１へ進む。なお、補正マップは、次（４）式に基づき作成される。

ステップＳ３１では、θｒ補正処理部３は、ＲＤ変換部２から出力される回転角θｒを読み込み、ステップＳ３２へ進む。

ステップＳ３２では、θｒ補正処理部３は、ステップＳ３０にて読み込んだ補正マップに基づいて、ステップＳ３１にて読み込んだ回転角θｒを補正する。すなわち、真のレゾルバ角度θは、回転角θｒに相当するθｒｎに対応するθｎの値から求められる。

次に、ステップＳ３３では、ＲＤ変換部２から出力される回転角θｒの更新が必要か否かを判断する。更新が必要と判断すればステップＳ３１へ進み、再び回転角θｒを読み込む。更新の必要がないと判断すれば、本処理を終了する。

以上、第２の実施形態におけるＲＤコンバータによれば、レゾルバ４から出力される検出信号をデジタル信号に変換して回転角θｒを求め、求めた回転角θｒを予め作成された補正マップに基づいて補正する。これにより、回転角θｒの角度誤差を低減し、真のレゾルバ角度θを得ることができる。また、励磁周期内にレゾルバ４からの検出信号を複数回読み込む必要がないため、励磁周期内にレゾルバ４の角度変動が発生した場合においても、短時間で角度誤差を低減することができる。

《第３の実施形態》
第３の実施形態のＲＤコンバータでは、第１、第２の実施形態とは異なり、ＲＤ変換部２の前段でレゾルバ４からの検出信号を補正する。具体的には、Ｃｏｓコイル６の出力ＶｃｏｓおよびＳｉｎコイル７の出力Ｖｓｉｎから、直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓおよびＶｄｃ_ｓｉｎを低減するレゾルバ信号補正処理部９（図５参照）を、レゾルバ４からの出力信号ＶｃｏｓおよびＶｓｉｎがＲＤ変換部２に入力される前に設けることで、直流オフセット電圧に起因する角度誤差を低減する。

ここで、レゾルバ４からの出力信号ＶｃｏｓおよびＶｓｉｎから直流オフセット電圧を低減する式は、次（５）、（６）式で表される。

これにより、レゾルバ４からの出力信号ＶｃｏｓおよびＶｓｉｎは、それぞれが有していた直流オフセット電圧が低減された状態でＲＤ変換部２へ入力されるため、ＲＤ変換後にＲＤ変換部２から出力される角度算出値は真のレゾルバ角度θとなる。

以上、第３の実施形態におけるＲＤコンバータの補正方法によれば、レゾルバ４から出力される検出信号を直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓ、Ｖｄｃ_ｓｉｎに基づいて補正して、補正したレゾルバ４からの検出信号をデジタル信号に変換してレゾルバ角度値を出力する。これにより、ＲＤ変換部２に入力されるレゾルバ４からの検出信号から直流オフセット電圧成分が低減されるため、ＲＤ変換部２において、角度誤差が低減された真のレゾルバ角度θを算出することができる。また、励磁周期内にレゾルバ４からの検出信号を複数回読み込む必要がないため、励磁周期内にレゾルバ４の角度変動が発生した場合においても、短時間で角度誤差を低減することができる。

《第４の実施形態》
第４の実施形態のＲＤコンバータでは、測定した直流オフセット電圧を使用して角度補正を実施する。

図６は、第４の実施形態のＲＤコンバータの補正方法を示したフローチャートである。図７は、本実施形態を説明するためのブロック構成図である。以下、図６、図７を参照して本実施形態における補正のフローを説明する。なお、以下に説明するステップＳ６０からステップＳ６６の処理は、θｒ補正処理部３で行われる。

まず、ステップＳ６０において、励磁信号発生部１からレゾルバ４への励磁信号Ａｓｉｎωｔの送出をＯＦＦする。

次のステップＳ６１では、直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓおよびＶｄｃ_ｓｉｎを測定し、ステップＳ６２へ進む。

ステップＳ６２では、ステップＳ６１にて測定した直流オフセット電圧と、既知の直流オフセット電圧に基づいて決定される所定の閾値とを比較する。ここで、測定した直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓおよびＶｄｃ_ ｓｉｎの値が所定の閾値よりも大きい場合は異常と判定して、次のステップＳ６３へは進まず、処理を中断もしくは中止する。測定した直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓおよびＶｄｃ_ ｓｉｎの値が、所定の閾値以下であれば、ステップＳ６３へ進む。

ステップＳ６３では、ステップＳ６０にてＯＦＦしたレゾルバ４への励磁信号Ａｓｉｎωｔの出力をＯＮに切り替えて、次のステップＳ６４へ進む。

ステップＳ６４では、ＲＤ変換部２から出力される回転角θｒを読み込み、ステップＳ６５へ進む。

ステップＳ６５では、ステップＳ６１にて測定した直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓ、Ｖｄｃ_ｓｉｎと、ステップＳ６４にて読み込んだ回転角θｒに基づいて、上記（２）式を用いて、真のレゾルバ角度θを算出する。算出後、ステップＳ６６へ進む。

ステップＳ６６では、ＲＤ変換部２から出力される回転角θｒの更新が必要か否かを判断する。更新が必要と判断すればステップＳ６４へ進み、再び回転角θｒを読み込む。更新の必要がないと判断すれば、本処理を終了する。

以上、第４の実施形態のＲＤコンバータによれば、レゾルバ４に励磁電圧が供給されていない時に、直流オフセット電圧を測定する。これにより、回転角θｒの角度誤差をより精度よく低減することができ、真のレゾルバ角度θを算出することができる。

また、第４の実施形態のＲＤコンバータによれば、測定した直流オフセット電圧が得られるため、測定した直流オフセット電圧と所定の閾値とを比較することで、本発明を適用した装置の異常を判定することができる。

《第５の実施形態》
第５の実施形態のＲＤコンバータでは、測定した直流オフセット電圧に基づいて、レゾルバ４からの検出信号をＲＤ変換部２の前段で補正する。具体的には、Ｃｏｓコイル６の出力ＶｃｏｓおよびＳｉｎコイル７の出力Ｖｓｉｎから、測定した直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓおよびＶｄｃ_ｓｉｎを低減するレゾルバ信号補正処理部９を（図５参照）、レゾルバ４からの出力ＶｃｏｓおよびＶｓｉｎがＲＤ変換部２に入力される前に設けることで、ＲＤ変換後の角度誤差を低減する。

なお、レゾルバ４からの出力ＶｃｏｓおよびＶｓｉｎから、測定した直流オフセット電圧Ｖｄｃ_ｃｏｓおよびＶｄｃ_ｓｉｎをキャンセルする式は、上記（５）式および（６）式を使用する。

また、測定して得た直流オフセット電圧が既知の直流オフセット電圧に基づいて決定する閾値よりも大きい場合は、異常と判断して、当該補正処理を中断してもよい。

以上、第５の実施形態のＲＤコンバータによれば、レゾルバ４に励磁電圧が供給されていない時に、直流オフセット電圧を測定する。これにより、ＲＤ変換部２に入力されるレゾルバからの検出信号から、直流オフセット電圧成分をより精度よく低減できるため、ＲＤ変換部２において、角度誤差がより低減された真のレゾルバ角度θを算出することができる。

また、第５の実施形態のＲＤコンバータによれば、測定した直流電圧オフセット値が得られるため、測定した直流オフセット電圧と所定の閾値とを比較することで、本発明を適用した装置の異常を判定することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されることはない。

２…ＲＤ変換部（ＲＤ変換手段）
３…θｒ補正処理部（レゾルバ角度補正手段）
４…レゾルバ
９…レゾルバ信号補正処理部（レゾルバ信号補正手段）

Claims (5)

1. レゾルバから出力される検出信号をデジタル信号に変換してレゾルバ角度値を出力するＲＤ変換手段と、
   前記レゾルバ及び前記レゾルバと前記ＲＤ変換手段との間に存在する直流オフセット電圧に基づいて、前記レゾルバ角度値を補正するレゾルバ角度補正手段と、を備える、
   ことを特徴とするＲＤコンバータ。
2. レゾルバから出力されるレゾルバ検出信号を補正するレゾルバ信号補正手段と、
   前記レゾルバ信号補正手段において補正したレゾルバ検出信号をデジタル信号に変換してレゾルバ角度値を出力するＲＤ変換手段と、を備え、
   前記レゾルバ信号補正手段は、前記レゾルバ及び前記レゾルバと前記ＲＤ変換手段との間に存在する直流オフセット電圧に基づいて、前記レゾルバ検出信号を補正する、
   ことを特徴とするＲＤコンバータ。
3. 請求項１または請求項２に記載のＲＤコンバータにおいて、
   前記レゾルバに励磁電圧が供給されていない時に前記直流オフセット電圧を測定する直流オフセット電圧測定手段をさらに備える、
   ことを特徴とするＲＤコンバータ。
4. 請求項３に記載のＲＤコンバータにおいて、
   測定した前記直流オフセット電圧が、所定の閾値を超える場合に異常と判定する異常判定手段をさらに備える、
   ことを特徴とするＲＤコンバータ。
5. レゾルバからの出力信号をデジタル信号に変換してレゾルバ角度値を出力するＲＤコンバータの補正方法において、
   前記レゾルバからの出力信号または前記レゾルバ角度値のいずれか一方から、前記レゾルバ及び前記レゾルバと前記ＲＤ変換手段との間に存在する既知の直流オフセット電圧成分もしくは測定した直流オフセット電圧成分を低減する、
   ことを特徴とするＲＤコンバータの補正方法。

Images