JP6862908B2 - 回転角度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転角度検出装置に関するものである。

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、直流オフセット電位に基づいて補正するＲＤコンバータが開示されている（特許文献１）。ＲＤコンバータには、レゾルバとＲＤ変換手段の間を接続する信号線の断線を検出するために、断線検出抵抗が設けられているが、この断線検出抵抗により、レゾルバからの検出信号には、直流オフセット電圧が重畳される。そこで、このＲＤコンバータは、直流オフセット電位と角度誤差の関係を予め把握しておき、ＲＤ変換手段から出力されたレゾルバ角度値に対して角度誤差を差し引いた値を真のレゾルバ角度として算出する。

特開２０１５−２０３６６６号公報

しかしながら、従来技術では、断線検出抵抗を既知のものとして角度誤差を予め把握しているため、断線検出抵抗に誤差が発生すると、予め把握している角度誤差と実際の角度誤差に差が生じ、真のレゾルバ値に断線検出抵抗に基づく角度誤差が含まれるという問題があった。

本発明は、断線検出抵抗に基づく角度誤差を含まない、回転角度を検出できる回転角度検出装置を提供することである。

本発明は、回転体の回転角に応じた回転角信号を出力する回転角センサと、回転角信号の信号線と所定の基準電位との間に電気的に接続される、スイッチング素子と抵抗の直列回路と、回転角信号に基づいて回転体の回転角を演算し、かつ、スイッチング素子を制御する制御器と、を備え、制御器は、スイッチング素子をオフにする第１の期間に演算した、回転体の回転角度を検出することで上記課題を解決する。

本発明によれば、断線検出抵抗に基づく角度誤差を含まない、回転角度を検出できる。

図１は、第１実施形態に係る回転角度検出装置を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態における回転角検出処理を示すフローチャートである。 図３は、回転角検出処理を用いた実施形態の一例を示す図である。 図４Ａは、比較例１に係る回転角度検出装置において、回転角に含まれる角度誤差を示す図である。 図４Ｂは、比較例２に係る回転角度検出装置において、回転角に含まれる角度誤差を示す図である。 図４Ｃは、第１実施形態に係る回転角度検出装置において、回転角に含まれる角度誤差を示す図である。 図５は、第２実施形態に係る回転角度検出装置を示すブロック図である。 図６は、第２実施形態における回転角検出処理を示すフローチャートである。 図７は、第３実施形態における回転角検出処理を示すフローチャートである。 図８は、第４実施形態に係る回転角度検出装置を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

≪第１実施形態≫
図１は、本実施形態に係る回転角度検出装置のブロック図である。本例の回転角度検出装置は、レゾルバの出力値を用いてロータ（回転子）の回転角度を検出しつつ、レゾルバを含めた装置内の異常を検出する装置である。

図１に示すように、本例の回転角度検出装置は、励磁信号発生部１０と、レゾルバ２０と、直列回路３０と、コントローラ４０とを備えている。

励磁信号発生部１０は、正弦波状の励磁信号を発生し、レゾルバ２０に出力する。励磁信号はＡｓｉｎωｔにより表される。ただし、Ａは振幅を、ωは角度周波数を、ｔは時間を示す。

レゾルバ２０は、図示しないモータの巻き線の近傍に配置され、当該モータに含まれる回転子５０の回転角φ（回転角度）を検出するためのセンサである。レゾルバ２０は、励磁コイル２１と、Ｃｏｓコイル２２と、Ｓｉｎコイル２３とを有している。

励磁コイル２１は、モータの回転子に設けられ、励磁信号の供給を受けて磁束を発生する一次コイルである。

Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３は、互いに位相が異なる２つの交流電圧（交流信号）を出力する二次コイルである。Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３は、モータの固定子に設けられ、励磁コイル２１との間の電磁誘導により、交流電圧をコントローラ４０が備えるＲＤ変換部４１及び異常検出部４２に、それぞれ出力する。

Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３は、電気角９０度に相当する分の位相差をもって、固定子に配置されている。なお、励磁コイル２１は固定子に設けられてもよく、Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３は回転子に設けられてもよい。

Ｃｏｓコイル２２の両端には、それぞれ信号線２４ａと信号線２４ｂが接続されている。信号線２４ａと２４ｂは、Ｃｏｓコイル２２とＲＤ変換部４１及び異常検出部４２を接続する信号線（Ｃｏｓコイル２２側の信号線）である。

Ｓｉｎコイル２３の両端には、それぞれ信号線２４ｃと信号線２４ｄが接続されており、信号線２４ｃと２４ｄは、Ｓｉｎコイル２３とＲＤ変換部４１及び異常検出部４２を接続する信号線（Ｓｉｎコイル２３側の信号線）である。図１では、サイン信号Ｖ_ｓｉｎは、信号線２４ｃと信号線２４ｄの間の電位差を示す。

励磁コイル２１に入力された励磁信号（Ａｓｉｎωｔ）は、レゾルバ２０内におけるコイル間の電磁誘導の作用と、Ｃｏｓコイル２２とＳｉｎコイル２３の位相差によって、回転子５０の回転角φに基づき振幅変調される。変調された信号は、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓ（ＡＫｓｉｎωｔｃｏｓφ）及びサイン信号Ｖ_ｓｉｎ（ＡＫｓｉｎωｔｓｉｎφ）として、コントローラ４０が備えるＲＤ変換部４１及び異常検出部４２に出力される。これにより、Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３は、回転子５０の回転角φに応じた信号（振幅変調された交流信号）をＲＤ変換部４１及び異常検出部４２に出力する。ただし、Ｋは一次コイル（励磁コイル２１）と二次コイル（Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３）の変圧比を示す。

直列回路３０は、複数の直列回路３０ａ〜３０ｄから構成される。直列回路３０ａ及び直列回路３０ｂはＣｏｓコイル２２側に設けられている。直列回路３０ａは信号線２４ａと電源２５の間に、直列回路３０ｂは信号線２４ｂとグランド２６の間にそれぞれ電気的に接続されている。直列回路３０ｃ及び直列回路３０ｄは、Ｓｉｎコイル２３側に設けられている。直列回路３０ｃは信号線２４ｃと電源２５の間に、直列回路３０ｄは信号線２４ｄとグランド２６との間にそれぞれ電気的に接続されている。

直列回路３０ａ〜３０ｄは、それぞれスイッチと抵抗の直列接続で構成される。直列回路３０ａはスイッチＳＷ１と抵抗Ｒ１の直列接続の回路であり、直列回路３０ｂはスイッチＳＷ２と抵抗Ｒ２の直列接続の回路である。また、直列回路３０ｃはスイッチＳＷ３と抵抗Ｒ１の直列接続の回路であり、直列回路３０ｄはスイッチＳＷ４と抵抗Ｒ２の直列接続の回路である。

スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、Ｃｏｓコイル２２側の信号線（信号線２４ａ、２４ｂ）と電気的に接続するＣｏｓコイル２２側のスイッチである。スイッチＳＷ３、ＳＷ４は、Ｓｉｎコイル２３側の信号線（信号線２４ｃ、２４ｄ）と電気的に接続するＳｉｎコイル２３側のスイッチである。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ４には、コントローラ４０の制御部４３から出力される制御信号が入力される。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、この制御信号により、オン又はオフする。スイッチＳＷ１、ＳＷ３はそれぞれ信号線２４ａ又は信号線２４ｃと電源２５とを接続可能にするスイッチであり、スイッチＳＷ１、ＳＷ３には、半導体のスイッチング素子が用いられ、例えば、ＰＮＰトランジスタ、Ｐｃｈ ＭＯＳＦＥＴ等が挙げられる。スイッチＳＷ２、ＳＷ４はそれぞれ信号線２４ｂ又は信号線２４ｄとグランド２６とを接続可能にするスイッチであり、スイッチＳＷ２、ＳＷ４にも、半導体素子のスイッチング素子が用いられ、例えば、ＮＰＮトランジスタ、Ｎｃｈ ＭＯＦＥＴ等が挙げられる。

抵抗Ｒ１は、断線した信号線の電位を電源２５に確定させるプルアップ抵抗である。抵抗Ｒ２は、断線した信号線の電位をグランド２６に確定させるプルダウン抵抗である。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２には、ＲＤ変換部４１及び異常検出部４２における抵抗成分の入力インピーダンスよりも大きい抵抗を用いるのが好ましい。また、抵抗値が同じ抵抗を、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２に用いるのが好ましい。ただし、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値は、上記以外の抵抗値でもよく、特に限定されない。

コントローラ４０は、ＲＤ変換部４１と、異常検出部４２と、制御部４３とを備える。コントローラ４０には、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ等が用いられる。なお、コントローラ４０は、ＣＰＵ等の一つの装置による構成に限定されない。例えば、コントローラ４０は、ＲＤ変換部４１としてＲＤコンバータ、異常検出部４２及び制御部４３としてＣＰＵとする複数の構成からなる装置であってもよい。

ＲＤ変換部４１は、Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３からそれぞれ出力される信号に基づいて、回転子５０の回転角（回転角度）を演算する。上記のように、Ｃｏｓコイル２２から出力される信号はＡＫｓｉｎφｃｏｓωｔで表され、Ｓｉｎコイル２３から出力される信号はＡＫｓｉｎφｓｉｎωｔで表される。そのため、ＲＤ変換部４１は、Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３から出力される信号のアークタンジェントをとることで、回転子５０の回転角を演算できる。

ただし、上記のアークタンジェントにより回転角を演算する方法では、不連続点があるため、例えば、閉ループ構成による負帰還制御により回転角を演算してもよい。

これにより、ＲＤ変換部４１は、Ｃｏｓコイル２２の出力信号（コサイン信号Ｖ_ｃｏｓ）及びＳｉｎコイル２３の出力信号（サイン信号Ｖ_ｓｉｎ）に含まれる回転角成分を演算により導出することで、回転子５０の回転角を演算している。ＲＤ変換部４１は、演算した回転角θを、制御部４３に出力する。

異常検出部４２は、Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３から出力される信号に基づいて、回転角度検出装置の異常を検出する。異常検出部４２は、装置の異常を検出するための検出閾値（電圧閾値）と、Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３からの出力信号の大きさとを比較することで、異常を検出する。

異常検出部４２は、Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３からの出力信号の電圧（交流電圧の振幅に相当）が検出閾値より高い場合には、回転角度検出装置に異常が生じていないと検出する。一方、異常検出部４２は、Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３からの出力信号の電圧が検出閾値以下である場合には、回転角度検出装置に異常が生じていると検出する。また、異常検出部４２は、回転角度検出装置に異常が生じていると検出した場合には、異常を通知するために、異常を示す信号を制御部４３又は他の装置（図示しない）に出力する。なお、Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３からの出力信号の電圧は、図１に示すコサイン信号Ｖ_ｃｏｓ及びサイン信号Ｖ_ｓｉｎに相当する。

装置内の異常の一例として、レゾルバ２０とＲＤ変換部４１の間の信号線に断線異常が生じた場合について説明する。このような場合には、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオンしていることを前提とすると、断線異常の信号線の電圧は、上記抵抗Ｒ１により電源２５の電圧に固定される、又は上記抵抗Ｒ２によりグランド２６の電圧（ゼロ電圧）に固定される。そのため、異常検出部４２は、Ｃｏｓコイル２２又はＳｉｎコイル２３からの出力信号の電圧が、検出閾値以下である場合には、信号線２４（信号線２４ａ〜２４ｄ）で異常が生じたと検出する。なお、異常を検出するための閾値は予め設定されている閾値である。

これにより、異常検出部４２は、Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３から出力される信号とを比較し、その比較結果に基づいて、装置内の異常を検出している。ただし、異常検出部４２による異常検出の方法は、上記の方法に限定されず、他の方法を用いてもよい。

また、異常検出部４２には、制御部４３から出力される指令信号が入力され、異常検出部４２は、この指令信号に応じて、装置内の異常の検出を開始又は終了する。指令信号には、異常検出可能又は異常検出不可能を示す情報が含まれており、異常検出部４２は、異常検出可能な情報を読み取ると、装置内の異常検出を開始し、異常検出不可能な情報を読み取ると、装置内の異常検出を終了する。

後述するが、制御部４３は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンさせる制御信号と同期させて、異常検出可能の指令信号を、異常検出部４２に対して出力する。これにより、異常検出部４２は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオンする期間に、上記のような信号線の断線異常を検出することができる。

制御部４３は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を一斉にオン又はオフさせるように制御する。制御部４３は、制御信号をスイッチＳＷ１〜ＳＷ４に対して出力することで、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を一斉に制御する。

また、制御部４３は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフさせる第１の期間と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンさせる第２の期間を設定する。制御部４３は、所定の基準期間から、第１の期間と第２の期間を設定する。所定の基準期間としては、例えば、ＣＰＵで用いられるクロック周期が挙げられる。例えば、所定のクロックの１周期が１００ｕｓであれば、制御部４３は、クロック１周期のうち３０ｕｓの期間を第１の期間として、クロック１周期のうち残りの期間である７０ｕｓの期間を第２の期間として設定する。なお、所定の基準期間は、クロック周期に限定されず、制御部４３は、適宜他の基準期間を設定することができる。また、第１の期間と第２の期間を設定する方法は、特に限定されない。

さらに、制御部４３は、第１の期間ではスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフさせ、第２の期間ではスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンさせる。制御部４３は、第２の期間終了後、再び第１の期間では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフさせ、以降、この繰り返し制御を行うことで、所定の期間毎に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン又はオフを、することができる。

また、制御部４３は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフする第１の期間においてＲＤ変換部４１が演算した、回転角θを検出する。例えば、制御部４３は、第１の期間が経過したか否かをモニタし、第１の期間が終了すると同時に、回転角θを検出することで、第１の期間においてＲＤ変換部４１が演算した回転角θを検出することができる。なお、ＲＤ変換部４１は、第１の期間内に回転角θを演算する必要があるため、制御部４３は、ＲＤ変換部４１が回転角θの演算に要する時間よりも長い期間を、第１の期間として設定するのが好ましい。

一方、制御部４３は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンする第２の期間において、回転角θを検出せず、異常検出部４２に異常検出可能の指令信号を出力することで、異常検出部４２に装置内の異常（信号線の断線異常）を検出させる。なお、制御部４３は、ＲＤ変換部４１が第２の期間において回転角θを演算したか否かにかかわらず、第２の期間において、回転角θを検出しない。本実施形態では、ＲＤ変換部４１は、第２の期間において回転角θを演算しないものとするが、特に限定されない。

例えば、クロック周期が１００ｕｓであって、制御部４３が第１の期間を３０ｕｓ、第２の期間を７０ｕｓと設定した場合に、制御部４３は、３０ｕｓの期間にＲＤ変換部４１が演算した、回転角θを検出する。これにより、コントローラ４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフする状態における回転角θを検出することができる。また、制御部４３は、７０ｕｓの期間において、回転角θを検出せずに、異常検出部４２に装置内の異常を検出させる。これにより、コントローラ４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオンする状態において、回転角θを検出せず、装置内の異常を検出することができる。

なお、制御部４３は、制御信号をスイッチＳＷ１〜ＳＷ４に対して出力するタイミングと、指令信号を異常検出部４２に対して出力するタイミングを、それぞれ、適宜、調整することができる。例えば、制御部４３は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が有する遅延時間（例えば、オフ状態からオン状態までに要する時間）を考慮して、２つの信号の出力タイミングを設定することができる。

このように、本実施形態の回転角度検出装置は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフする期間において演算した回転角θを検出することができる。また、回転角度検出装置は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオンする期間では、回転角θを検出せずに、装置内の異常を検出することができる。

ところで、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオンオフ状態に応じて、ＲＤ変換部４１は異なる回転角（回転角θと回転角θ^’）を演算する。以降、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオン状態における回転角θと、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフ状態における回転角θ^’の違いについて説明する。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオンすると、信号線２４は、抵抗Ｒ１又は抵抗Ｒ２を介して、所定の電位（電源２５とグランド２６）と接続した状態になる。この状態において、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２には微小電流（リーク電流）が流れる。そのため、ＲＤ変換部４１が演算する回転角θ^’には、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２に基づく角度誤差が含まれる。以降、式を用いて説明する。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン状態では、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２によって、Ｃｏｓコイル２２の出力信号の電圧（コサイン信号Ｖ_ｃｏｓ）及びＳｉｎコイル２３の出力信号の電圧（サイン信号Ｖ_ｓｉｎ）には、オフセット電圧が重畳される。コサイン信号Ｖ_ｃｏｓとサイン信号Ｖ_ｓｉｎは、それぞれ下記式（１）、（２）で表される。ただし、Ｖ_ＤＣはオフセット電圧を、Ｚ_ＲＥＳはレゾルバ２０の出力インピーダンスを、Ｒ１は抵抗Ｒ１の抵抗値を、Ｒ２は抵抗Ｒ２の抵抗値を、ＶＣＣは電源２５の電圧を示す。

ＲＤ変換部４１には、上記式（１）、（２）で表されるコサイン信号Ｖ_ｃｏｓとサイン信号Ｖ_ｓｉｎが入力され、ＲＤ変換部４１は、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓとサイン信号Ｖ_ｓｉｎのアークタンジェントを取ることで、下記式（４）で表される回転角θ^’を演算する。ただし、オフセット電圧Ｖ_ＤＣは、上記式（３）と同様とする。

上記式（４）から、回転角θ^’には、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２により重畳されたオフセット電圧Ｖ_ＤＣが含まれており、回転角θ^’は、オフセット電圧Ｖ_ＤＣによる角度誤差θ_ＥＲＲを含んだ回転角となる。角度誤差θ_ＥＲＲは、ＲＤ変換部１１の閉ループ構成による負期間制御により演算され、下記式（５）で表される。

仮に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオン状態において演算した回転角θ^’を検出すると、上記式（４）、（５）で表せるように、検出した回転角θ^’には、角度誤差θ_ＥＲＲが含まれてしまう。

そこで、回転角θ^’から角度誤差θ_ＥＲＲを取り除くため、回転角θ’を補正する補正処理が挙げられる。例えば、上記式（３）から予めオフセット電圧を演算して、演算したオフセット電圧と角度誤差θ_ＥＲＲ ^’との関係をマップとして保存する方法がある。そして、このマップから角度誤差θ_ＥＲＲ ^’を参照し、回転角θ^’を補正処理する。しかし、この補正処理では、予めオフセット電圧を演算する際に、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を既知の抵抗値として扱う必要がある。そのため、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２に抵抗誤差が生じる場合、実際に発生する角度誤差θ_ＥＲＲとマップに保存された角度誤差θ_ＥＲＲ ^’に差が生じる。この場合には、上記補正処理を行ったとしても、回転角θ^’には角度誤差θ_ＥＲＲが含まれてしまう。

一方、本実施形態の回転角度検出装置では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフする第１の期間においてＲＤ変換部４１が演算した、回転角θを検出している。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフすると、信号線２４は、それぞれ、所定の電位（電源２５とグランド２６）と遮断された状態になる。この状態では、ＲＤ変換部４１が演算する回転角θには、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２に基づく角度誤差θ_ＥＲＲが含まれない。以降、式を用いて説明する。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフすると、信号線２４と電源２５及びグランド２６は電気的に遮断された状態になる。この状態において、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２には微小電流（リーク電流）は流れない。そのため、Ｃｏｓコイル２２の出力信号（コサイン信号Ｖ_ｃｏｓ）及びＳｉｎコイル２３の出力信号（サイン信号Ｖ_ｓｉｎ）には、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２によるオフセット電圧が重畳されない。コサイン信号Ｖ_ｃｏｓとサイン信号Ｖ_ｓｉｎは、それぞれ下記式（６）、（７）で表される。下記式（６）、（７）は、上記式（１）〜（３）において、Ｒ１及びＲ２をゼロとすることで求められる。

ＲＤ変換部４１には、上記式（６）、（７）で表されるコサイン信号Ｖ_ｃｏｓとサイン信号Ｖ_ｓｉｎが入力され、ＲＤ変換部４１は、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓとサイン信号Ｖ_ｓｉｎのアークタンジェントを取ることで、下記式（８）で表される回転角θを演算する。

ここで、上記式（８）のアークタンジェントの中は、下記式（９）で表されるため、回転角θは下記式（１０）で表される。

上記式（１０）から、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフする期間においてＲＤ変換部４１が演算する回転角θは、回転子５０の回転角φと一致することになる。これにより、制御部４３は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２に基づく角度誤差を含まない回転角θを検出することができる。

次に、図２を参照して、本実施形態における回転角の検出フローについて説明する。図２は、本実施形態における回転角検出処理を示すフローチャートである。なお、以下に説明する回転角検出処理は、コントローラ４０により実行される。ステップＳ１０１〜Ｓ１０３では、コントローラ４０は、回転角θを検出しない。

ステップＳ１０１では、コントローラ４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンする制御信号を出力する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４には制御信号が入力され、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はオンする。例えば、コントローラ４０は、クロック周期から、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフする第１の期間と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンする第２の期間を設定する。そして、コントローラ４０は、第２の期間の開始タイミングをステップＳ１０１と設定する。

ステップＳ１０２では、コントローラ４０は、信号線２４の断線異常を検出する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、ステップＳ１０１でオン状態となっているため、コントローラ４０は、信号線２４と所定の電位（電源２５、グランド２６）とが電気的に接続されている状態で、信号線２４の断線異常を検出する。例えば、コントローラ４０は、Ｃｏｓコイル２２又はＳｉｎコイル２３からの出力信号の電圧が、検出閾値以下である場合には、信号線２４で断線が生じたとして検出する。信号線２４の断線が検出されると、ステップＳ１０３へ進み、反対に、信号線２４の断線が検出されないと、ステップＳ１０４へ進む。なお、ステップＳ１０２では、コントローラ４０は、回転角θを演算しない。

ステップＳ１０３では、コントローラ４０は、異常を示す信号を他の装置（図示しない）に出力する。そして、コントローラ４０は、回転角検出処理を終了する。これにより、コントローラ４０は、信号線２４が断線した状態において回転角θを検出することを防ぐことができる。

ステップＳ１０４では、コントローラ４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフする制御信号を、ＳＷ１〜ＳＷ４に対して出力する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４には制御信号が入力され、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はオフする。例えば、コントローラ４０は、第２の期間が経過したことを確認し、以降を第１の期間として設定する。そして、コントローラ４０は、第１の期間の開始タイミングで制御信号を出力することができる。

ステップＳ１０５では、コントローラ４０は、回転角θを演算する。コントローラ４０は、Ｃｏｓコイル２２及びＳｉｎコイル２３からそれぞれ出力される信号に基づいて、回転角θを演算する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、ステップＳ１０４でオフ状態となっているため、コントローラ４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフ状態における回転角θを演算する。

ステップＳ１０６では、コントローラ４０は、回転角θを検出する。この回転角θは、ステップＳ１０５で演算された回転角である。これにより、コントローラ４０は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２に基づく角度誤差θ_ＥＲＲを含まない回転角θを検出する。

ステップＳ１０６が終了すると、ステップＳ１０１へ戻り、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０６の回転角検出処理が繰り返し行われる。例えば、コントローラ４０は、クロック周期１００ｕｓの場合、１００ｕｓ毎に、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０６の回転角検出処理を繰り返し行う。

次に、図３を参照して、図２に示す回転角検出処理の実施形態について説明する。

図３は、回転角検出処理の実施形態の一例を示す図である。図３では、横軸は時間ｔ、縦軸は、コントローラ４０が検出する回転角θ、コントローラ４０がスイッチＳＷ１〜ＳＷ４に対して出力する制御信号（ＳＷ）を示している。なお、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の点線で示す範囲の拡大図である。図３（Ｂ）に示すように、コントローラ４０は、周期Ｔ（例えば、１００ｕｓ）毎に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオン又はオフさせて、回転角θを検出している。

時刻ｔ_１では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はオン状態である。時刻ｔ_１において、コントローラ４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフする制御信号を、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に対して出力する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４には、制御信号が入力され、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はオン状態からオフ状態へ移行し始める。

時刻ｔ_２は、時刻ｔ_１から時間Ｔ１だけ経過した時刻である。時間Ｔ１は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオン状態からオフ状態に移行するまでに要する遅延時間である。時刻ｔ２において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はオフ状態になる。コントローラ４０は、時刻ｔ_２から回転角θの検出を開始する。

時刻ｔ_２〜ｔ_３では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はオフ状態の期間であり、コントローラ４０は、この期間において演算される回転角θを検出している。

時刻ｔ_３では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はオフ状態である。時刻ｔ_３において、コントローラ４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンする制御信号を、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に対して出力する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４には、制御信号が入力され、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はオフ状態からオン状態への移行し始める。なお、コントローラ４０は、回転角θの検出を終了するとともに、装置内の異常検出（信号線の断線検出）を開始する。

時刻ｔ_３〜ｔ_４では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はオン状態の期間であり、コントローラ４０は、この期間において、装置内の異常を検出している。

時刻ｔ_４では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はオン状態である。コントローラ４０は、時刻ｔ１と同様に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフする制御信号を、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に対して出力するとともに、装置内の異常検出を終了する。

図３に示すように、時刻ｔ_２〜ｔ_３では、コントローラ４０は回転角θを検出しており、回転角θが更新されている。また、時刻ｔ_３〜ｔ_４では、コントローラ４０は回転角θを検出しておらず、回転角θは更新されず一定値で推移する。

次に、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃを参照して、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗誤差により発生する、角度誤差θ_ＥＲＲについて、比較例を用いて説明する。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃにおいて、横軸は回転子５０の回転角φ（回転角の真値）、縦軸は角度誤差θ_ＥＲＲを示す。

図４Ａは、比較例１に係る回転角度検出装置において、回転角に含まれる角度誤差θ_ＥＲＲを示す図である。比較例１に係る回転角度検出装置は、本実施形態に係る回転角度装置に対して、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を備えていない点以外は、同様の構成である。比較例１では、信号線２４は、常に抵抗Ｒ１及びＲ２を介して、電源２５又はグランド２６と電気的に接続した状態となる。

図４Ｂは、比較例２に係る回転角度検出装置において、回転角に含まれる角度誤差θ_ＥＲＲを示す図である。比較例２に係る回転角度検出装置は、コントローラが補正処理の機能を備える点以外は、比較例１に係る回転角度検出装置と同様の構成である。比較例１に係るコントローラは、例えば、既知の抵抗として、抵抗バラツキのＴＹＰ条件（ＴＹＰ条件）を設定する。そして、コントローラは、ＴＹＰ条件における抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を用いて、オフセット電圧を予め演算する。コントローラは、演算したオフセット電圧と角度誤差との関係をマップ保存することで、補正処理をすることができる。

図４Ｃは、本実施形態に係る回転角度検出装置において、回転角に含まれる角度誤差θ_ＥＲＲを示す図である。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃにおいて、点線は、抵抗バラツキＭＩＮ条件（ＭＩＮ条件）での角度誤差θ_ＥＲＲを示し、実線は、抵抗バラツキＴＹＰ条件（ＴＹＰ条件）での角度誤差θ_ＥＲＲを示し、一転鎖線は、抵抗バラツキＭＡＸ条件（ＭＡＸ条件）での角度誤差θ_ＥＲＲを示す。なお、抵抗値のバラツキが最大範囲となる条件を、ＭＡＸ条件とし、抵抗値のバラツキが最小範囲となる条件を、ＭＩＮ条件とする。

図４Ａに示すように、比較例１では、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の各条件に応じて、角度誤差θ_ＥＲＲが発生している。これは、比較例１における回転角θ^’には、上記式（４）で表されるように、オフセット電圧が含まれるからである。

また、図４Ｂに示すように、比較例２では、ＴＹＰ条件において、角度誤差は発生していない（角度誤差θ_ＥＲＲ＝０）。これは、比較例２では、ＴＹＰ条件を既知の抵抗として設定した、上記補正処理を実行しているからである。しかし、ＴＹＰ条件を既知の抵抗としているため、図４Ｂに示すように、ＭＩＮ条件及びＭＡＸ条件では、補正処理を実行しても、角度誤差θ_ＥＲＲが発生している。

一方、図４Ｃに示すように、本実施形態の回転角度検出装置では、抵抗がいずれかの条件でばらついたとしても、角度誤差θ_ＥＲＲは発生しない。これは、本実施形態の回転角度検出装置では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフし、信号線２４は電源２５及びグランド２６と遮断された状態において演算した、回転角θを検出しているためである。

以上のように、本実施形態に係る回転角度検出装置は、回転子５０の回転角φに応じた、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓ及びサイン信号Ｖ_ｓｉｎを出力するレゾルバ２０と、信号線２４と所定の基準電位（電源２５、グランド２６）との間に電気的に接続される、直列回路３０と、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓ及びサイン信号Ｖ_ｓｉｎに基づいて回転角θを演算し、かつ、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を制御するコントローラ４０と、を備える回転角度検出装置である。そして、コントローラ４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフにする第１の期間に演算した、回転角θを検出する。これにより、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２に基づく角度誤差θ_ＥＲＲを含まずに、回転角θを検出できる。

また、本実施形態に係る回転角度検出装置において、コントローラ４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンする第２の期間において、回転角θを検出せず、信号線２４の電位に基づいて、信号線２４の断線を検出する。これにより、角度誤差θ_ＥＲＲを含む回転角を検出することなく、信号線２４の断線を検出することができる。

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る回転角度検出装置について説明する。図５は、本実施形態に係る回転角度検出装置を示すブロック図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の記号を付し、繰り返しの説明は省略して、上述の実施形態においてした説明を援用する。

本実施形態では、上述した第１実施形態に対して、コントローラ１４０が異常検出部１４２を備えている点で異なる。また、コントローラ１４０の制御部１４３は、第１実施形態の制御部４３と異なる機能を備えている。

異常検出部１４２には、制御部１４３から出力される指令信号だけでなく、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を制御する制御信号が入力される。異常検出部１４２は、この制御信号に含まれるＳＷ１〜ＳＷ４の制御情報を読み取り、信号線２４の異常検出を行う。

異常検出部１４２は、上述した第１実施形態のように、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４及び信号線２４ａ〜２４ｄをそれぞれ認識するとともに、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４及び信号線２４ａ〜２４ｄを、それぞれＣｏｓコイル２２側とＳｉｎコイル２３側とにまとめて認識する。具体的には、異常検出部１４２は、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２をＣｏｓコイル２２側のスイッチとして、信号線２４ａ及び信号線２４ｂをＣｏｓコイル２２側の信号線として認識する。また、異常検出部１４２は、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４をＳｉｎコイル２３側のスイッチとして、信号線２４ｃ及び信号線２４ｄをＳｉｎコイル２３側の信号線として認識する。

異常検出部１４２は、制御情報に、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチをオフさせ、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチをオンさせる情報が含まれている場合、Ｃｏｓコイル２２側の信号線の電圧（コサイン信号Ｖ_ｃｏｓ）を測定する。

そして、異常検出部１４２は、測定した電圧が検出閾値より高い場合、Ｃｏｓコイル２２側の信号線と、Ｓｉｎコイル２３側の信号線に短絡が生じていると検出する。具体的には、異常検出部１４２は、信号線２４ａと信号線２４ｃが短絡し、かつ、信号線２４ｂと信号線２４ｄとが短絡した状態であることを検出する。異常検出部１４２は、回転角度検出装置に異常が生じていると検出した場合には、異常を通知するために、異常を示す信号を制御部１４３又は他の装置（図示しない）に出力する。

装置内の異常について、上記第１実施形態では、信号線２４の断線について説明したが、装置内の異常の他の例として、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡が生じた場合について説明する。

ここで、仮に、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチがオフすると、短絡異常が生じなければ、Ｃｏｓコイル２２の出力信号（コサイン信号Ｖ_ｃｏｓ）には、オフセット電圧Ｖ_ＤＣは含まれず、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓは上記式（６）で表される。また、仮に、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチがオンすると、短絡異常が生じなければ、Ｓｉｎコイル２３の出力信号（サイン信号Ｖ_ｓｉｎ）には、オフセット電圧は含まれ、サイン信号Ｖ_ｓｉｎは上記式（２）で表される。

上記式（６）と上記式（２）の直流電圧成分について比較すると、サイン信号Ｖ_ｓｉｎはコサイン信号Ｖ_ｃｏｓよりも、オフセット電圧Ｖ_ＤＣの分だけ高くなる。つまり、短絡異常が生じなければ、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチがオフし、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチがオンすると、この２つの出力信号には、オフセット電圧Ｖ_ＤＣの差分が生じる。

しかし、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡異常が生じると、信号線２４ａと信号線２４ｃは同電位となり、かつ、信号線２４ｂと信号線２４ｄは同電位となる。その結果、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓには、サイン信号Ｖ_ｓｉｎに含まれる、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２に基づくオフセット電圧Ｖ_ＤＣが重畳され、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓは上記（１）で表される。つまり、上記２つの信号線の短絡後におけるコサイン信号Ｖ_ｃｏｓは、短絡前におけるコサイン信号Ｖ_ｃｏｓと比べて、オフセット電圧Ｖ_ＤＣの分だけ高い電圧となる。

そのため、異常検出部１４２は、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチをオフさせ、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチをオンさせる場合、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓを測定し、測定した電圧と検出閾値とを比較することで、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡を検出することができる。

例えば、異常検出部１４２は、測定した電圧が検出閾値よりも高い場合には、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡異常が生じたと検出する。異常を検出するための閾値は予め設定されている閾値であり、信号線２４の断線検出に用いる閾値と異なる閾値である。異常検出部１４２は、例えば、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を既知の抵抗として予めオフセット電圧を演算し、演算したオフセット電圧を検出閾値として設定することができる。なお、異常検出部１４２は、検出閾値を、適宜設定変更してもよい。

また、異常検出部１４２は、Ｃｏｓコイル２２側の信号線及びＳｉｎコイル２３側の信号線のうち、一部の信号線の短絡を検出する。具体的には、異常検出部１４２は、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線のうち、電源２５と電気的に接続可能な信号線２４ａ及び２４ｃの短絡を検出する。

装置内の異常について、装置内の異常の他の例として、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線のうち、一部の信号線に短絡が生じた場合について説明する。

Ｃｏｓコイル２２側のスイッチがオフすると、短絡異常が生じなければ、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓには、オフセット電圧Ｖ_ＤＣは含まれない（上記式（６）参照）。また、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチがオンすると、短絡異常が生じなければ、サイン信号Ｖ_ｓｉｎには、オフセット電圧Ｖ_ＤＣが含まれる（上記式（２）参照）。

ここで、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線のうち、信号線２４ａと信号線２４ｃの短絡異常が生じると、信号線２４ａの電位は信号線２４ｃと同電位となる。その結果、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓには、サイン信号Ｖ_ｓｉｎから、信号線２４ｃと接続する抵抗Ｒ１に基づくオフセット電圧Ｖ_ＤＣ ^’が重畳され、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓは下記式（１１）で表せる。

上記式（６）と上記式（１１）とを比較すると、上記２つの信号線のうち、一部の信号線の短絡後におけるコサイン信号Ｖ_ｃｏｓは、短絡前におけるコサイン信号Ｖ_ｃｏｓと比べて、オフセット電圧Ｖ_ＤＣ ^’の分だけ高い電圧となる。

また、上記式（１２）で表させるように、オフセット電圧Ｖ_ＤＣ ^’は、上記式（３）で表されるオフセット電圧Ｖ_ＤＣとは異なる電圧である。そのため、異常検出部１４２は、オフセット電圧Ｖ_ＤＣ ^’を検出できる閾値を設定することで、信号線２４ａと信号線２４ｃの短絡を検出することができる。異常検出部１４２は、例えば、抵抗Ｒ１を既知の抵抗として予めオフセット電圧を演算し、演算したオフセット電圧を検出閾値として設定することができる。

さらに、異常検出部１４２は、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線のうち、グランド２６と電気的に接続可能な信号線２４ｂ及び２４ｄの短絡を検出する。

信号線２４ｂと信号線２４ｄの短絡異常が生じると、信号線２４ｂの電位は信号線２４ｄと同電位となる。その結果、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓには、サイン信号Ｖ_ｓｉｎから、信号線２４ｄと接続する抵抗Ｒ２に基づくオフセット電圧Ｖ_ＤＣ ^’’が重畳される。オフセット電圧Ｖ_ＤＣ ^’’は下記式（１２）で表せる。

上記式（１３）から、オフセット電圧Ｖ_ＤＣ ^’’は、上記式（３）のオフセット電圧Ｖ_ＤＣ、上記式（１２）のオフセット電圧Ｖ_ＤＣ’とは異なる電圧である。そのため、異常検出部１４２は、オフセット電圧Ｖ_ＤＣ ^’’を検出できる閾値を設定することで、信号線２４ｂと信号線２４ｄの短絡を検出することができる。異常検出部１４２は、例えば、抵抗Ｒ２を既知の抵抗として予めオフセット電圧を演算し、演算したオフセット電圧を検出閾値として設定することができる。

このように、異常検出部１４２は、複数の検出閾値を設定することで、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡だけでなく、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側のうち、一部の信号線の短絡も検出することができる。

制御部１４３は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を一斉に制御するだけなく、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチと、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチを、それぞれ制御する。例えば、図５に示すように、制御部１４３は、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチをオフさせる制御信号と、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチをオンさせる制御信号を、同時に出力することができる。なお、制御部１４３は、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチの状態と、Ｓｉｎコイル２３側の状態を入れ替えるように制御することができる。

制御部１４３は、上述した第１実施形態における第２の期間と、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチをオフさせ、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチをオンさせる第３の期間を設定する。制御部１４３は、所定の基準期間から、第２の期間と第３の期間を設定する。第２の期間と第３の期間の設定方法は、上述した第１実施形態と同様の方法とする。なお、設定方法は、第１の実施形態と異なる方法で設定してもよい。

また、制御部１４３は、設定した第３の期間では、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチをオフさせ、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチをオンさせ、第２の期間では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフさせる。制御部１４３は、第２の期間終了後、再び第３の期間では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフさせ、以降、この繰り返し制御を行うことで、所定の期間毎に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を制御することができる。

さらに、制御部１４３は、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチをオフし、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチをオンする第３の期間において、回転角θを検出せず、異常検出部１４２に異常検出可能の指令信号を出力することで、異常検出部１４２に装置内の異常（信号線の短絡異常）を検出させる。なお、制御部１４３は、ＲＤ変換部４１が第３の期間において回転角θを演算したか否かにかかわらず、第３の期間において、回転角θを検出しない。本実施形態では、ＲＤ変換部４１は、第３の期間において回転角θを演算しないものとするが、特に限定されない。

次に、図６を参照して、本実施形態における回転角の検出フローについて説明する。図６は、本実施形態における回転角検出処理を示すフローチャートである。なお、以下に説明する回転角検出処理は、コントローラ１４０により実行される。ステップＳ２０１〜Ｓ２０４では、コントローラ１４０は、回転角θを検出しない。

ステップＳ２０１では、コントローラ１４０は、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチをオフする制御信号と、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチをオンする制御信号を出力する。例えば、クロック周期から、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフする第１の期間と、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチをオフし、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチをオンする第３の期間を設定する。そして、コントローラ１４０は、第３の期間の開始タイミングをステップＳ２０１と設定する。これにより、ステップＳ２０１では、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチはオフし、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチはオンする。

ステップＳ２０２では、コントローラ１４０は、Ｃｏｓコイル２２からの出力信号の電圧（コサイン信号Ｖ_ｃｏｓ）を測定する。

ステップＳ２０３では、コントローラ１４０は、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡異常を検出する。例えば、コントローラ１４０は、ステップＳ２０２で測定したコサイン信号Ｖ_ｃｏｓが、検出閾値よりも高い場合には、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡が生じたとして検出する。信号線の短絡が検出されると、ステップＳ２０４へ進み、反対に、信号線の短絡が検出されないと、ステップＳ２０５へ進む。なお、ステップＳ２０３では、コントローラ１４０は、回転角θを演算しない。

ステップＳ２０４では、コントローラ１４０は、異常を示す信号を他の装置に出力する。そして、コントローラ１４０は、回転角検出処理を終了する。これにより、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線が短絡した状態において演算する、回転角θを検出することを防ぐことができる。

ステップＳ２０５〜Ｓ２０７は、上述した第１実施形態におけるステップＳ１０４〜Ｓ１０６と同様であるため説明を省略する。

ステップＳ２０７が終了すると、ステップＳ２０１へ戻り、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０７の回転角検出処理が繰り返し行われる。

以上のように、本実施形態に係る回転角度検出装置において、コントローラ１４０は、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチをオフし、かつ、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチをオンする第３の期間において、回転角θを検出しない。また、コントローラ１４０は、この第３の期間において、Ｃｏｓコイル２２からの出力信号の電圧（コサイン信号Ｖ_ｃｏｓ）に基づいて、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡を検出する。これにより、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡が生じると、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓにオフセット電圧Ｖ_ＤＣが重畳されるため、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡を検出することができる。

≪第３実施形態≫
次に、第３実施形態に係る回転角度検出装置について説明する。本実施形態に係る回転角度検出装置は、回転角θを検出しない期間（第２の期間、第３の期間）において、信号線２４の断線と、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡の２つの異常を検出するコントローラ２４０（図示しない）を備える。なお、本実施形態では、この点以外は、上述した第１実施形態及び第２実施形態に係る回転角度検出装置と同様であるため、説明を援用する。

コントローラ２４０は、上述した第１実施形態又は第２実施形態と同様の方法により、第１の期間、第２の期間、及び第３の期間を設定する。コントローラ２４０は、第２の期間及び第３の期間において、信号線２４の断線及びＣｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡を検出する。コントローラ２４０は、第２の期間及び第３の期間が経過した後、第１の期間を設定し、回転角θを検出する。

図７を参照して、本実施形態における回転角の検出フローについて説明する。図７は、本実施形態における回転角検出処理を示すフローチャートである。なお、以下に説明する回転角検出処理は、コントローラ２４０により実行される。コントローラ２４０は、ステップＳ３０１〜Ｓ３０７では、回転角θを検出しない。

以降では、ステップＳ３０１〜Ｓ３１０について、上述した第１実施形態における回転角検出処理（ステップＳ１０１〜Ｓ１０６）、上述した第２実施形態における回転角検出処理（ステップＳ２０１〜Ｓ２０７）で説明した内容を適宜援用する。

ステップＳ３０１〜Ｓ３０３は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様であるため、説明を省略する。ステップＳ３０１〜Ｓ３０３では、コントローラ２４０により、信号線２４の断線の有無が検出される。ステップＳ３０２において、信号線２４の断線が検出されなければ、ステップＳ３０４へ進む。

ステップＳ３０４〜Ｓ３０７は、ステップＳ２０１〜２０４と同様であるため、説明を省略する。ステップＳ３０４〜Ｓ３０７では、コントローラ２４０により、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡の有無が検出される。ステップＳ３０６において、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線が検出されなければ、ステップＳ３０８へ進む。

ステップＳ３０８〜Ｓ３１０は、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６（ステップＳ２０５〜Ｓ２０７）と同様であるため、説明を省略する。ステップＳ３１０では、コントローラ２４０により、回転角θの検出が行われる。

以上のように、本実施形態では、コントローラ２４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンする第１の期間において、信号線２４の断線の有無を検出し、その後、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフする第２の期間において演算した回転角θを検出する。これにより、信号線２４の断線時における回転角θを検出しないため、装置内の異常時における回転角θを検出するのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、コントローラ２４０は、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチをオフし、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチをオンする第３の期間において、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡の有無を検出し、その後、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフする第２の期間において演算した回転角θを検出する。これにより、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡時における回転角θを検出しないため、装置内の異常時における回転角θを検出するのを防ぐことができる。

≪第４実施形態≫
次に、第４実施形態に係る回転角度検出装置について説明する。図８は、本実施形態に係る回転角度検出装置を示すブロック図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の記号を付し、繰り返しの説明は省略して、上述の実施形態においてした説明を援用する。

本実施形態では、上述した第１実施形態に対して、コネクタ６０を備えている点で異なる。

レゾルバ２０と信号線２４（信号線２４ａ〜２４ｄ）の間はコネクタ６０（コネクタ６０ａ、６０ｂ）を介して接続されている。図８に示すように、Ｃｏｓコイル２２と信号線２４ａ及び２４ｂを接続するコネクタとしてコネクタ６０ａが設けられ、Ｓｉｎコイル２３と信号線２４ｃ及び２４ｄを接続するコネクタとして設けられている。

コネクタ６０は、レゾルバ２０とコントローラ４０とが互いに異なる機器又は装置の近傍に配置される場合に、レゾルバ２０と信号線２４とを接続する部品として用いられる。例えば、レゾルバ２０が図示しないモータの巻き線の近傍に配置され、コントローラ４０が図示しないインバータに配置されることが挙げられる。なお、インバータはモータとの間で電力の授受を行う装置である。

ここで、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオンすると、電源２５から、抵抗Ｒ１、信号線２４ａ、Ｃｏｓコイル２２、信号線２４ｂ、及び抵抗Ｒ２を通り、グランド２６に向かって電流（バイアス電流）が流れる。そのため、図４に示すように、Ｃｏｓコイル２２と信号線２４ａ及び２４ｂをコネクタを介して接続する場合には、コネクタ６０ａには上記バイアス電流が流れる。同様に、スイッチＳＷ３、ＳＷ４がオンすると、コネクタ６０ｂにはバイアス電流が流れる。これらのバイアス電流は、抵抗Ｒ１又は抵抗Ｒ２の抵抗値の大きさに反比例する。具体的には、抵抗Ｒ１又は（及び）抵抗Ｒ２の抵抗値が大きい場合に、バイアス電流は小さくなり、抵抗Ｒ１又は（及び）抵抗Ｒ２の抵抗値が小さい場合に、バイアス電流は大きくなる。

ところで、第１実施形態の説明で用いた比較例に係る回転角度検出装置（スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を備えていない回転角度検出装置）では、回転角θ^’に含まれる角度誤差θ_ＥＲＲを小さくするために、抵抗値の大きい抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が使用されている。これは、角度誤差θ_ＥＲＲを小さくするには、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値を大きくして、オフセット電圧Ｖ_ＤＣを小さくすればよいからである（上記式（３）、（５）参照）。

仮に、比較例に係る回転角度検出装置において、レゾルバと信号線の間を接続する部品としてコネクタを用いるとすると、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値が大きいため、コネクタに流れるバイアス電流は小さくなり、コネクタには酸化膜が発生しやすくなる。そこで、比較例では、酸化膜が発生しにくい材質のコネクタを選定する必要があり、その結果、コネクタの選定範囲が狭くなり、回転角度検出装置の設計の自由度が低下する。

一方、本実施形態の回転角度検出装置では、回転角θには抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２に基づく角度誤差θ_ＥＲＲが含まれないため（上記式（８）参照）、抵抗値の大きい抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を使用する必要はない。そのため、本実施形態の回転検出装置では、抵抗値の小さい抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を使用することができる。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値が小さい場合には、バイアス電流は大きくなり、コネクタ６０には酸化膜が発生しにくくなる。これにより、酸化膜の発生を考慮してコネクタの選定範囲を狭くすることなく、コネクタを選定することができる。

以上のように、本実施形態に係る回転角度検出装置において、レゾルバ２０と信号線２４の間はコネクタ６０を介して接続されている。バイアス電流を大きくすることができる本実施形態に係る回転角度検出装置では、酸化膜の発生を考慮してコネクタの選定範囲を狭くすることなく、コネクタを選定することができ、これにより、回転角度検出装置の設計の自由度を向上させることができる。

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述した実施形態では、クロックを所定の基準期間として、第１の期間〜第３の期間を設定する構成を例示したが、これに限定されない。コントローラは、回転角度検出装置の外部に設置された装置（その他制御装置）から出力される信号を受信する機能を備え、この出力信号を所定の基準期間として、第１の期間、第２の期間及び第３の期間を設定する構成にしてもよい。これにより、回転角度検出装置は、その他制御装置が回転角θを必要とするタイミングに基づいて、角度誤差を含まない回転角θを検出することができる。

また、例えば、上述した実施形態では、信号線２４ａ、２４ｃが接続可能な基準電位はともに電源２５の構成を例示したが、これに限定されず、２つの信号線で異なる電圧の電源であってもよい。同様に、信号線２４ｃ、２４ｄが接続可能な基準電位はともにグランド２６の構成を例示したが、これに限定されず、所定の電圧を有する電源であってもよい。

さらに、例えば、上述した第２実施形態では、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチをオフさせ、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチをオンさせて、コサイン信号Ｖ_ｃｏｓを測定する。そして、測定した電圧と検出閾値とを比較することで、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡異常を検出する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、Ｃｏｓコイル２２側のスイッチをオンさせ、Ｓｉｎコイル２３側のスイッチをオフさせて、サイン信号Ｖ_ｓｉｎを測定し、測定した電圧と検出閾値とを比較する構成にしてもよい。

また、例えば、上述した第３実施形態では、コントローラ２４０は、回転角検出処理として、信号線２４の断線の有無を判定してから、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡の有無を判定し、いずれの異常も検出されなければ、回転角θを検出する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、Ｃｏｓコイル２２側の信号線とＳｉｎコイル２３側の信号線の短絡の有無を判定してから、信号線２４の断線の有無を判定し、いずれの異常も検出されなければ、回転角θを検出してもよい。また、第１の期間、第２の期間及び第３の期間、それぞれの期間を自由に組み合わせるとともに、その順番を自由に変更する構成にしてもよい。

上記の回転子５０は本発明の回転体に相当し、上記のコサイン信号Ｖ_ｃｏｓ及びサイン信号Ｖ_ｓｉｎは本発明の回転角信号に相当し、上記の信号線２４は本発明の信号線に相当し、本発明の電源２５及びグランド２６は本発明の所定の基準電位に相当し、上記のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は本発明のスイッチング素子に相当し、上記の直列回路３０は本発明の直列回路に相当し、上記の回転角θは本発明の回転角度に相当し、上記のコントローラ４０、１４０、２４０は本発明の制御器に相当する。また、上記のＣｏｓコイル２２は本発明の第１のコイルに相当し、上記のＳｉｎコイル２３は本発明の第２のコイルに相当し、上記のＣｏｓコイル２２側の信号線は本発明の第１の信号線に相当し、上記のＳｉｎコイル２３側の信号線は本発明の第２の信号線に相当し、上記のＣｏｓコイル２２側のスイッチは本発明の第１のスイッチング素子に相当し、上記のＳｉｎコイル２３側のスイッチは本発明の第２のスイッチング素子に相当する。

１０・・・励磁信号発生部
２０・・・レゾルバ
２１・・・励磁コイル
２２・・・Ｃｏｓコイル
２３・・・Ｓｉｎコイル
２４・・・信号線
２５・・・電源
２６・・・グランド
３０・・・直列回路
４０・・・コントローラ
４１・・・ＲＤ変換部
４２・・・異常検出部
４３・・・制御部
５０・・・回転子

Claims (6)

1. 回転体の回転角に応じた回転角信号を出力する回転角センサと、
   前記回転角信号の信号線と所定の基準電位との間に電気的に接続される、スイッチング素子と抵抗の直列回路と、
   前記回転角信号に基づいて前記回転体の回転角を演算し、かつ、前記スイッチング素子を制御する制御器と、を備え、
   前記制御器は、
   前記スイッチング素子をオフにする第１の期間に演算した、前記回転体の回転角を検出し、前記第１の期間において、前記信号線の断線を検出せず、
   前記スイッチング素子をオンにする第２期間において、前記回転体の回転角を検出せず、前記回転角信号に基づいて、前記信号線の断線を検出する回転角度検出装置。
2. 請求項１に記載の回転角度検出装置であって、
   前記回転角センサは、互いに位相が異なる２つの前記回転角信号を出力する第１のコイルと第２のコイルを有し、
   前記信号線は、前記第１のコイル側の第１の信号線と、前記第２のコイル側の第２の信号線を含み、
   前記スイッチング素子は、前記第１の信号線と電気的に接続する第１のスイッチング素子と、前記第２の信号線と電気的に接続する第２のスイッチング素子を含み、
   前記制御器は、前記第１のスイッチング素子をオフし、かつ、前記第２のスイッチング素子をオンする第３の期間において、前記回転体の回転角を検出せず、前記第１の信号線の電位に基づいて、前記第１の信号線と前記第２の信号線の短絡を検出する回転角度検出装置。
3. 請求項１に記載の回転角度検出装置であって、
   前記制御器は、前記第２の期間後の前記第１の期間に、前記回転体の回転角を検出する回転角度検出装置。
4. 請求項２に記載の回転角度検出装置であって、
   前記制御器は、前記第３の期間後の前記第１の期間に、前記回転体の回転角を検出する回転角度検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転角度検出装置であって、
   前記回転角センサと前記信号線の間はコネクタを介して接続される回転角度検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転角度検出装置であって、
   前記抵抗は、プルダウン抵抗及びプルアップ抵抗である回転角度検出装置。
   

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