JP6976371B2 - Rotation speed detector - Google Patents
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Description
本願は、回転体の回転速度を検出するための回転速度検出装置に関するものである。 The present application relates to a rotation speed detection device for detecting the rotation speed of a rotating body.
近年、車両の環境負荷低減のため、車両の駆動に電動機を用いた車両の電動化が進められている。このような電動車両では、電動機の回転角度あるいは回転速度を正確に検出し、車両の駆動性能を確保する必要がある。回転速度検出においては、回転速度検出装置の組み付けばらつきがあった場合でも高い回転速度精度を維持することが求められる。
他方、回転角度検出においては、回転角度検出装置の組付け後、安価かつ正確に電動機の回転軸の回転角度を検出する回転角度検出方法として、例えば、特許文献1では、電動車両の電気部品等による電磁気ノイズが回転角度検出装置の検出信号に重畳しても、正確に回転角度を検出し、フィルタ部にて角速度を算出する回転角度検出装置が開示されている。
In recent years, in order to reduce the environmental load of vehicles, the electrification of vehicles using an electric motor to drive the vehicle has been promoted. In such an electric vehicle, it is necessary to accurately detect the rotation angle or rotation speed of the motor to ensure the driving performance of the vehicle. In the rotation speed detection, it is required to maintain high rotation speed accuracy even if the assembly of the rotation speed detection device varies.
On the other hand, in the rotation angle detection, as a rotation angle detection method for detecting the rotation angle of the rotation axis of the electric motor inexpensively and accurately after assembling the rotation angle detection device, for example, in
しかしながら、特許文献1に記載の回転角度検出装置では、補正値の算出(学習)後に、検出信号の補正を行い、正確な回転角度を検出し、フィルタ部で角速度を算出しているが、補正値の学習前あるいは補正値のリセット時の回転速度精度について考慮されていない。補正前の検出信号から演算した回転角度は精度が低く、回転角度から演算した回転速度も精度が低いものとなってしまう。回転速度の精度が低いと、回転数が振動的になってしまい、電流制御、トルク制御も振動的になり、車両として好ましくないという問題点があった。
However, in the rotation angle detection device described in
本願は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、車両組み立て時に回転速度検出装置を電動機に組付け、車両に搭載した直後、あるいはディーラー等で学習値のリセットが行われた際など、検出信号の補正値学習が実施されていない場合でも、回転角度の検出精度によらず、正確な回転速度検出を行う回転速度検出装置を得ることを目的とする。 This application has been made to solve the above-mentioned problems, and the rotation speed detection device is attached to the electric motor at the time of vehicle assembly, and the learning value is reset immediately after mounting on the vehicle or at a dealer or the like. It is an object of the present invention to obtain a rotation speed detection device that accurately detects the rotation speed regardless of the detection accuracy of the rotation angle even when the correction value learning of the detection signal is not performed.
本願に開示される回転速度検出装置は、回転体の回転角度に応じて回転検出部から出力される複数の検出信号から検出信号の補正値を学習し補正値を出力する補正値学習部と、補正値学習部から出力された補正値を用いて複数の検出信号を補正し補正信号を出力する信号補正部と、補正信号から演算角度を出力する角度演算部と、を備え、角度演算部が出力した演算角度から回転速度を演算し、出力する回転速度検出装置において、演算角度がとり得る値の範囲を複数の領域に区分し、演算角度が複数の領域に区分された領域中で予め定められたパターンを通り、ある領域から別の領域に移ったときに電気角1周期を判定して電気角1周期毎にエッジ信号を出力する角度位置判定部と、エッジ信号において予め決められたエッジ信号から次のエッジ信号までの時間に基づき回転速度を算出する回転速度演算部とを備え、回転速度演算部は、補正値学習部での学習が未完了の間、エッジ信号に基づく回転速度を出力するものである。 The rotation speed detection device disclosed in the present application includes a correction value learning unit that learns a correction value of a detection signal from a plurality of detection signals output from the rotation detection unit according to the rotation angle of the rotating body and outputs the correction value. The angle calculation unit includes a signal correction unit that corrects a plurality of detection signals using the correction value output from the correction value learning unit and outputs a correction signal, and an angle calculation unit that outputs a calculation angle from the correction signal. In the rotation speed detection device that calculates the rotation speed from the output calculation angle and outputs it, the range of values that the calculation angle can take is divided into a plurality of areas, and the calculation angle is predetermined in the area divided into a plurality of areas. An angle position determination unit that determines one electric angle cycle and outputs an edge signal for each electric angle cycle when moving from one area to another through the specified pattern, and a predetermined edge in the edge signal. It is equipped with a rotation speed calculation unit that calculates the rotation speed based on the time from the signal to the next edge signal, and the rotation speed calculation unit calculates the rotation speed based on the edge signal while the learning in the correction value learning unit is not completed. It is to output .
本願に開示される回転速度検出装置によれば、検出信号の補正値の学習が完了しておらず回転角度が不正確なものとなっている場合でも、精度よく回転速度を検出することができる。 According to the rotation speed detection device disclosed in the present application, the rotation speed can be detected accurately even when the learning of the correction value of the detection signal is not completed and the rotation angle is inaccurate. ..
以下、回転角度検出装置の実施の形態について図に基づいて説明する。各図において、
同一または相当部分については、同一符号を付して説明している。なお、図1〜図9、図25、図26は、各実施の形態における回転速度検出装置に関係する。
Hereinafter, embodiments of the rotation angle detection device will be described with reference to the drawings. In each figure
The same or corresponding parts are described with the same reference numerals. 1 to 9, 25, and 26 are related to the rotation speed detection device in each embodiment.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1における回転速度検出装置1の構成を示す概略図である。電動機7は図示省略する軸受を有するハウジング8により支持されつつ回転する回転体9を有する。回転体9上には回転子2が設けられており、回転体9の回転角度に応じて回転子2の外周には磁気検出素子を用いた回転検出部3a、3b、3c(これらを総称して回転検出部ともいう)の検出信号が正弦波となるように曲線的に変化する形状を有する凹凸部2aが設けられている。図1では、凹凸部2aが12個(x=12)であることから回転子2が機械角で360度すなわち1回転すると、回転検出部3a、3b、3cからはそれぞれ12周期分の波形が得られる。図1では、凹凸部2aの1周期当り、例えば3個の回転検出部3a、3b、3cが設けられている。また、凹凸部2aの1周期に対して、3個(b=3)の回転検出部3a、3b、3cがおおよそ同じまたは同じ間隔で配置されていることから、凹凸部2aの1周期を360度とすると120度の位相差の信号が3個の回転検出部3a、3b、3cから出力される。なお、凹凸部2aは機械角360度に対してx周期分あればよく、xは1以上の整数である。また、回転検出部3a、3b、3cは凹凸部2aの1周期に対してb個設ければよく、bは3以上の整数である。各回転検出部3a、3b、3cはそれぞれ、固定子5側に図示省略するバイアス磁界発生部を設けている。バイアス磁界発生部は、本実施の形態1では、永久磁石を用いている。
回転検出部3a、3b、3cからの検出信号A、B、Cは信号処理部6に入力され、信号処理部6で検出信号A、B、Cが処理されて、信号処理部6から図示省略した電動機駆動装置に回転速度Nが出力される。
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the rotation
The detection signals A, B, and C from the
永久磁石であるバイアス磁界発生部の着磁ばらつきがなく、回転検出部3a、3b、3cの感度にばらつきがなく、さらに回転検出部3a、3b、3cの取り付け誤差等の誤差要因がない理想的な場合には、図2、および、式(1)に示すような理想の検出信号が出力される。
Ideally, there is no variation in magnetization of the bias magnetic field generating section, which is a permanent magnet, there is no variation in the sensitivity of the
ここで、Kは永久磁石であるバイアス磁界発生部の着磁ばらつきがなく、回転検出部3a、3b、3cの感度にばらつきがなく、さらに回転検出部3a、3b、3cの取り付け誤差等の誤差要因がない理想的な場合の検出信号A、B、Cの理想振幅、θrは回転体9の角度、dは永久磁石であるバイアス磁界発生部の着磁ばらつきがなく、回転検出部3a、3b、3cの感度にばらつきがなく、さらに回転検出部3a、3b、3cの取り付け誤差等の誤差要因がない理想的な場合の検出信号A、B、Cの理想DCオフセット値である。
Here, in K, there is no variation in magnetism of the bias magnetic field generating portion, which is a permanent magnet, there is no variation in the sensitivity of the
図3は本実施の形態における回転速度検出装置1の信号処理部6の概略ブロック図である。図3において、信号処理部6は、補正値学習部と検出信号補正部を有し、検出信号に対し正確に角度を算出できるように演算する検出信号演算部10と角度演算部20、角度位置判定部30、回転速度演算部40を有する。
FIG. 3 is a schematic block diagram of the
以下では、回転検出部が3個で、凹凸部2aの1周期に対して、回転検出部3a、3b、3cが120度の位相差の信号を出力する場合について、より具体的には、式(2)に示す実際の検出信号A0、B0、C0が出力される場合について説明する。
In the following, the case where the
ここでKa、Kb、Kcは検出信号A0、B0、C0の各振幅、△θaは検出信号A0の位相の誤差、△θbは検出信号B0の120度の位相差からの誤差、△θcは検出信号C0の240度の位相差からの誤差、da、db、dcは検出信号A0、B0、C0の各DCオフセットである。θrは回転体9の角度である。
理想的な検出信号は式(1)のように表されるが、実際には着磁あるいは感度のばらつき、取付誤差等の要因により検出信号にはばらつきが発生し式(2)のようになる。また、この時の波形イメージは図4の通りである。
Here, Ka, Kb, and Kc are the amplitudes of the detection signals A0, B0, and C0, Δθa is the phase error of the detection signal A0, Δθb is the error from the 120 degree phase difference of the detection signal B0, and Δθc is the detection. The error from the phase difference of 240 degrees of the signal C0, da, db, and dc are the DC offsets of the detection signals A0, B0, and C0. θr is the angle of the
The ideal detection signal is expressed as in Eq. (1), but in reality, the detection signal varies due to factors such as magnetism, variation in sensitivity, and mounting error, and becomes as in Eq. (2). .. The waveform image at this time is as shown in FIG.
図5は本実施の形態に係る検出信号演算部10の制御ブロック図の一例である。
検出信号演算部10は回転検出部3a、3b、3cからの検出信号A0、B0、C0を入力としまず、多相二相変換部11にて検出信号を二相の信号に変換して二相の信号a1、a2を出力する。そして、補正値学習部と検出信号補正部を有する信号補正部12にて、入力された二相の信号a1、a2を補正するための補正値を学習し、補正値を使用して補正することで、補正信号a2、b2を出力する。そして、加減算部13にて出力されたa2、b2を加減算して、a3、b3を出力し、出力されたa3、b3を補正値学習部と検出信号補正部を有する振幅補正部14にて信号の振幅を補正しa4、b4を出力する。
FIG. 5 is an example of a control block diagram of the detection
The detection
検出信号演算部10は図6のような構成としてもよい。
また、図6においては、角度演算部20、多相二相変換部11、信号補正部12、加減算部13、振幅補正部14、多相信号補正部15を有する。
The detection
Further, in FIG. 6, it has an
図7は、図6の多相信号補正部15を補正値学習部と検出信号補正部を用いてブロック図で表したものである。検出信号補正部(DCオフセット補正)150、検出信号補正部(振幅補正)151、補正値学習部152を有している。他の補正部に関しても、多相信号補正部15と同様に補正値学習部と検出信号補正部を有している。
補正値学習部152にて補正値の学習が完了するまでは、検出信号補正部にて学習した適切な補正値を使用出来ず、演算される角度は精度の悪いものとなり、回転速度も精度が悪くなる。
FIG. 7 is a block diagram of the polymorphic
Until the learning of the correction value is completed by the correction
図8は、角度位置判定部30にて演算角度がとり得る値の範囲を区分している複数の領域を図示したものである。区分する領域の数はMとしている。区分された領域を角度の小さい方から順に領域0、領域1、・・・、領域Mとする。
FIG. 8 illustrates a plurality of regions that divide the range of values that the calculated angle can take by the angle
図9は、演算角度の予め定められた領域移動パターンの図である。 FIG. 9 is a diagram of a predetermined area movement pattern of the calculation angle.
図10は演算角度が取り得る値の範囲を120度毎に3つに区分したときの実施形態に係るエッジ信号検出、回転速度算出のタイミングを示した図である。
区分する領域の数はいくつでもよいが、本実施の形態は3つの区分に分けている。
演算角度が取り得る値の範囲の区分される領域数が3の場合、角度の小さい方から領域0、領域1、領域2となる。本実施の形態のエッジ信号検出、回転速度算出のタイミングについて記載する。
FIG. 10 is a diagram showing the timing of edge signal detection and rotation speed calculation according to the embodiment when the range of values that the calculation angle can take is divided into three every 120 degrees.
The number of regions to be divided may be any number, but the present embodiment is divided into three divisions.
When the number of regions in which the range of values that the calculation angle can take is divided into 3, the
回転速度検出装置が起動し、電動機の回転角度演算が開始されたときの演算開始角度が0度と120度の間にある場合を考える。演算開始角度から回転角度が大きくなっていき、演算角度が120度になると演算角度の存在する領域が初めて領域0から領域1へ変化し、1回目の領域0から領域1への移動のエッジ信号E01−1を出力する。その後も回転角度が大きくなっていき、演算角度が240度に到達すると、領域が初めて領域1から領域2へと移動し、1回目の領域1から領域2への移動のエッジ信号E12−1を出力し、演算角度が360度を超え0度へ戻ると領域は初めて領域2から領域0へと変化し、1回目の領域2から領域0への移動のエッジ信号E20−1を出力する。
Consider a case where the calculation start angle is between 0 degree and 120 degrees when the rotation speed detection device is activated and the rotation angle calculation of the motor is started. The rotation angle increases from the calculation start angle, and when the calculation angle reaches 120 degrees, the region where the calculation angle exists changes from
そして、再び演算角度が領域0から領域1へと移動すると、2回目の領域0から領域1への移動のエッジ信号E01−2を出力し、この2回目のエッジ信号E01−2が出力されることで領域0から領域1への移動のエッジが電気角1周期分回転したことになるので、ここで回転速度を算出(速度算出S)する。回転速度は、初めて領域0から領域1へと移動してエッジ信号E01−2が出力され、2回目のエッジ信号E12−2が検出されるまでの演算回数と1回あたりの演算時間からエッジ信号を検出したときの時間を求めて演算する。
Then, when the calculation angle moves from the
その後引き続き電動機が回転し、演算角度が240度を超えると領域1から領域2へと移動し、2回目の領域1から領域2への移動のエッジ信号E12−2を出力し、領域1から領域2への移動のエッジが電気角1周期分移動したことになるので、先程と同様に回転速度を演算する。そして、演算角度が領域2から領域0へと戻ると、2回目の領域2から領域0への移動のエッジ信号E20−2を出力し、領域2から領域0への移動のエッジが電気角1周期分移動したこととなるので、回転速度を演算する。
この後も同様に、演算角度が領域を移動し、エッジ信号を出力するたびに、回転速度を演算していく。図9にエッジ信号を出力する演算角度の領域移動パターンを示す。
After that, the electric motor continues to rotate, and when the calculation angle exceeds 240 degrees, it moves from the
After that, similarly, the calculation angle moves in the area, and the rotation speed is calculated every time the edge signal is output. FIG. 9 shows a region movement pattern of a calculation angle for outputting an edge signal.
図11は、実施の形態1に係る角度位置判定部30の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、角度演算部20からの演算角度θから、領域エッジ信号を出力する処理について説明する。
本ブロック図に於いて、処理は原則的に左上から右下に向かって実行されるものとする。全ての計算が終わったとき、換言するとエッジ信号が計算されたときに、本ブロック内の処理が1周期分終わったことを表し、特に記載のない限り、同一周期で計算された値が使用され、前回値は使用されない。矢印は信号の流れを表し、計算元のブロックから参照先のブロックへの流れを意味する。不等号が記載された比較演算子ブロック304、308は、上側の入力が左辺、下側の入力が右辺に対応する。==と数値が記載されている比較演算ブロック311〜316は比較演算処理を表し、記載されている予め設定した数値と入力が一致した場合は成立(=1)となり、不一致の場合は不成立(=0)となる。ORまたはANDと記載された論理演算ブロック317〜320は、成立(Highまたは1)と不成立(Lowまたは0)を用いた論理演算結果を出力する。
FIG. 11 is a control block diagram showing an internal processing flow of the angle
In this block diagram, the processing is basically executed from the upper left to the lower right. When all the calculations are completed, in other words, when the edge signal is calculated, it means that the processing in this block has been completed for one cycle, and unless otherwise specified, the values calculated in the same cycle are used. , The previous value is not used. The arrow represents the flow of the signal and means the flow from the calculation source block to the referenced block. In the comparison operator blocks 304 and 308 in which the inequality sign is described, the upper input corresponds to the left side and the lower input corresponds to the right side. The comparison operation blocks 31 to 316 in which == and the numerical value are described represent the comparison operation process, and if the input matches the described preset numerical value, it is established (= 1), and if it does not match, it is not established (unsuccessful). = 0). The logical operation blocks 317 to 320 described as OR or AND output the logical operation result using the establishment (High or 1) and the failure (Low or 0).
四角形内にスイッチ状の記号が描かれているスイッチブロック309、310、321は、入力信号の1つを択一的に選択するものである。上部に入力される信号が成立(=1)であった場合は左上の信号を、不成立(=0)である場合は左下の信号を出力信号として選択する。
modと記載されたmod関数ブロック303は、上部に入力される演算角度の信号に対して左下部に入力されるmod設定値の信号でmod関数処理を行い、mod処理結果を出力する。Z−1と記載されたDelayブロック322は、初期値の信号が設定可能なバッファ処理を表し、下部の入力が初期値の信号となり、初期値の信号を出力後は、上部の入力の1処理周期前の値を出力する。
The switch blocks 309, 310, and 321 in which the switch-shaped symbols are drawn in the quadrangle selectively select one of the input signals. If the signal input to the upper part is established (= 1), the upper left signal is selected, and if it is not established (= 0), the lower left signal is selected as the output signal.
The
まず、領域判定部31について説明する。mod設定値には360を設定する。どの角度毎に演算角度の領域を区分するかを設定する設定値である領域1閾値、領域2閾値には、120度毎に3つに区分するため、それぞれ120、240と設定する。
mod処理演算角度は演算角度に対してmod関数処理を施した結果が出力される。
mod関数ブロック303が無くてもよいが、もし演算角度に360度以上の値が入力されても、0−360度の範囲内に出力を適切に変換することが出来る。
First, the
For the mod processing calculation angle, the result of performing mod function processing on the calculation angle is output.
The
領域1比較値はmod処理演算角度が領域1閾値よりも小さいと成立(=1)を出力し、領域1閾値以上であるときに不成立(=0)を出力する。
領域1判定値は領域1比較値が成立(=1)のときに演算角度が領域0に位置していることを示す固定値0をブロック305で出力し、不成立(=0)のときに演算角度が領域1以上に位置していることを示す固定値1をブロック306で出力する。
領域2比較値はmod処理演算角度が領域2閾値よりも小さいと成立(=1)を出力し、領域2閾値以上であるときに不成立(=0)を出力する。
領域値は領域2比較値が成立(=1)のときに領域1判定値を出力し、不成立(=0)のときに演算角度が領域2に位置していることを示す固定値2をブロック307で出力する。
The
The
The
The area value outputs the
エッジ検出部32について説明する。Delayブロック322は初回の出力は初期値の信号に設定されている領域値が出力され、その後は領域判定値の1処理周期前の値を出力する。
エッジ検出部32の左側に並べられている==と数値が記載されている比較演算ブロック311〜316は、図9のようなパターンとなるように配置されており、比較演算ブロックの出力が同じANDの論理演算ブロックに入力されている組が一つのパターンである。図11の3つの各組の上側の比較演算ブロック311、313、315にはDelayブロック322の出力が入力され、初回起動時は初期値に設定されている信号である領域値の値が入力される。3つの各組の下側の比較演算ブロック312、314、316にはスイッチブロック310からの領域値が入力される。
The
The comparison calculation blocks 31 to 316 on which == and numerical values are arranged on the left side of the
領域2、0判定値は、入力される上側の比較演算ブロック311において領域2と設定された比較演算子の出力と下側の比較演算ブロック312において領域0と設定されている比較演算子の出力が、ANDの論理演算ブロック317に入力され、この論理演算ブロック317の処理結果が出力される。
領域0、1判定値は、入力される上側の比較演算ブロック313において領域0と設定された比較演算子の出力と下側の比較演算ブロック314において領域1と設定されている比較演算子の出力が、ANDの論理演算ブロック318に入力され、この論理演算ブロック318の処理結果が出力される。
領域1、2判定値は、入力される上側の比較演算ブロック315において領域0と設定された比較演算子の出力と下側の比較演算ブロック316において領域1と設定されている比較演算子の出力が、ANDの論理演算ブロック319に入力され、この論理演算ブロック319の処理結果が出力される。
エッジ信号は領域2、0判定値と領域0、1判定値と領域1、2判定値のORの論理演算結果が出力される。
領域判定値は、エッジ信号が出力されるときに領域値を出力し、出力されないときはDelayブロック322の出力、つまり領域判定値の1処理周期前の値を出力する。
つまり、エッジ検出部32は予め定められた領域の移動パターンを移動するとエッジ信号を出力する。
The
The determination values of
As the edge signal, the logical operation result of OR of the
As the area determination value, the area value is output when the edge signal is output, and when it is not output, the output of the Delay block 322, that is, the value one processing cycle before the area determination value is output.
That is, the
図12は、実施の形態1に係る回転速度演算部40の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、角度位置判定部30からの出力であるエッジ信号を入力して、回転速度を出力する処理について説明する。
回転速度演算部40は演算回数カウント部41とカウント積算部42と回転速度算出部43と回転速度算出許可カウンタ部44から構成されている。
FIG. 12 is a control block diagram showing an internal processing flow of the rotation
The rotation
演算回数カウント部41は演算回数カウント部41の起動中の演算回数をカウントするカウンタで、カウントしている演算回数をカウント信号として出力する。エッジ信号が入力されるとカウンタを0にリセットし、再びカウントし始める。
また、演算回数カウント部41はカウンタの処理のオーバーフローを防ぐため、カウンタが所定値に達するとカウント信号に0を出力し、リセット信号を出力する。
カウント積算部42はエッジ信号、カウント信号、リセット信号に基づき得られた演算回数信号を回転速度算出部43に出力する。
回転速度算出許可カウンタ部44はエッジ信号を入力して回転速度算出許可信号を出力する。回転速度算出許可信号はエッジ信号が4回入力されると出力され、回転速度算出許可信号が出力されると回転速度算出部43が起動し、回転速度算出部43は演算回数信号に基づき回転速度を算出し出力する。エッジの1回目から4回目の間で初めて電気角1周期分のサンプリングが取得出来るので、4回目のエッジ信号にて回転速度算出を許可する。
回転速度算出部43は演算回数信号を入力して回転速度を算出する。ここで、補正値学習部152での学習が未完了の間、エッジ信号に基づく回転速度を演算し出力する。
The calculation
Further, in order to prevent the counter processing from overflowing, the calculation
The
The rotation speed calculation
The rotation
図13は実施の形態1に係るカウント積算部42の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、角度位置判定部30からの出力であるエッジ信号と演算回数カウント部41からの出力であるカウント信号とリセット信号から、演算回数信号を出力する処理について説明する。
FIG. 13 is a control block diagram showing an internal processing flow of the
マージ処理部424は、マージ処理を行うブロックを表し、入力された信号のうちいずれかの信号を出力する。
[0 0 0]と記載されている定数値ブロック421、427は1行3列の配列の要素に全て0の値が設定されている定数値を出力するブロックである。
Assignmentと記載されたAssignmentブロック422は、ブロックの真ん中に入力された値を多次元の指定した要素に割り当てて出力する処理を表し、各要素のインデックス(指標)は下部の入力によって識別され、上部の入力は初期値を入力する。
1/Zと記載された1/Zブロック423はバッファ処理を表し、1処理周期前の値を出力することを表す。
Σの記号が記載された加算処理ブロック429は、加算処理を表すブロックであり、入力を加算した値を出力する。
The
The constant value blocks 421 and 427 described as [0 0 0] are blocks that output constant values in which all 0 values are set in the elements of the array of 1 row and 3 columns.
The
The 1 / Z block 423 described as 1 / Z represents buffer processing, and represents that the value one processing cycle before is output.
The
インデックス算出部420について説明する。インデックス算出部420はエッジ信号とリセット信号を入力にインデックス信号を出力する。インデックス算出部420を起動後、初回のエッジ信号が出力されるまでは、0を出力する。回転速度検出装置の起動後、初回のエッジ信号までの間に回転体が電気角1周期分の回転をしていない状態になることもあり得るので、初回のエッジ信号の入力がきても無視し、2回目のエッジ信号の入力以降、順に1、2、3の値を出力し、3を出力すると次は1に戻り、また順に3まで数値を出力していくというようなループを繰り返していく。リセット信号が入力されるとインデックス信号は0にリセットされ、次のエッジ信号から再び1、2、3のカウントのループが始まる。
演算許可信号は、2回目以降のエッジ信号が入力される毎に出力され、演算許可信号が出力されるごとにAssignmentブロック422が起動し、演算、出力を行う。
定数値ブロック421は、リセット信号がカウント積算部42へ入力されたときにマージ処理部424のブロックに入力される。
1/Zブロック423はマージ処理部424のブロックの出力が入力され、入力の1処理周期前の値を出力する。初期値として0が設定されているが、マージ処理部424のブロックの入力に1行3列の配列の定数値ブロック421が配置されているため、1/Zブロック423の初期値は[0 0 0]となる。
The
The calculation permission signal is output each time the edge signal is input from the second time onward, and the
The
The output of the block of the
Assignmentブロック422は演算許可信号が出力されたときに実行され、上部に1/Zブロックの1行3列の配列の出力が初期値として入力され、3要素のインデックスとしてインデックス信号がAssignmentブロック422の下部に入力される。そして、インデックス信号として出力されたインデックス(1〜3の値)が入力されると、そのときカウント信号として出力された値がインデックスの値が付けられた1行3列の各要素に格納されて出力される。演算許可信号が出力される毎にインデックスの値も1、2、3と繰り返し変化し、各要素に入力されたカウント信号が格納されて出力されていく。
エッジ信号もリセット信号も出力されないときは、1/Zブロック423の出力がマージ処理部424のブロックに入力され、そのまま出力される。
リセット信号が入力されたとき、Assignmentブロック422に値が格納されている場合は1/Zブロック423に値が入力され、その後、Assignmentブロック422の初期値に[0 0 0]が入力される。
The
When neither the edge signal nor the reset signal is output, the output of the 1 / Z block 423 is input to the block of the
When the reset signal is input, if the value is stored in the
マージ処理部424のブロックの出力は比較演算ブロック425とスイッチブロック428の下部に入力される。
比較演算ブロック425に入力されるマージ処理部424のブロックの出力は1行3列の配列であり、その3要素それぞれに対して比較演算処理が実施され、3要素それぞれとの比較結果3つ分が出力される。
ORの論理演算ブロック426に入力されるのは比較演算ブロック425の3つの出力で、3つの出力に対しORの論理演算を実施する。つまり、比較演算ブロック425の3つの出力結果が1つでも成立(=1)であれがスイッチブロック428の上部の入力が出力され、比較演算ブロック425の3つの出力結果が全て0であればマージ処理部424のブロックの出力がスイッチブロック428に出力される。
スイッチブロック428の出力はΣが記載された加算処理ブロック429に入力され1行3列の各要素を全て加算して演算回数信号として出力する。
The output of the block of the
The output of the block of the
The three outputs of the
The output of the
図14は実施の形態1に係る回転速度算出部43の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、カウント積算部42からの出力である演算回数信号から、回転速度を出力する処理について説明する。
FIG. 14 is a control block diagram showing an internal processing flow of the rotation
maxと記載された最大値選択ブロック431は、入力中の最大値を選択し出力するブロックである。
最大値選択ブロック431の出力は演算回数信号と1と記載された定数値ブロック430の最大値が演算回数処理信号として出力される。
演算回数処理信号は二つの比較演算子ブロック433、435に入力され、演算回数処理信号が処理回数上限値ブロック432の上限値よりも大きい場合は成立(=1)、小さい場合は不成立(=0)を上限判定値として出力し、また、処理回数下限値ブロック434の下限値よりも小さい場合は、成立(=1)、大きい場合は不成立(=0)を下限判定値として出力する。
演算回数処理信号は、×が記載された乗算処理ブロック439にて処理時間と乗算処理され、電気角1周期時間が算出され、その後×と÷が記載された除算ブロック440にて2πが記載された定数値ブロック441の値(2π)に対して除算を行い角速度算出値が出力される。
論理演算ブロック436にて上限判定値と下限判定値の論理和(OR)の論理演算結果が出力され、出力が成立(=1)した場合は、スイッチブロック442の上部の入力であるブロック437における0の定数値が出力され、すなわち、演算回数があらかじめ定められた所定値を超えたとき、回転数を0とし、他方、出力が不成立(=0)の場合は、スイッチブロック442の下部に除算ブロック440から入力された角速度算出値が出力される。
スイッチブロック442から出力された角速度ωは回転速度変換部443で回転速度に変換されて、回転速度として出力される。
The maximum
As for the output of the maximum
The calculation count processing signal is input to the two comparison operator blocks 433 and 435, and if the calculation count processing signal is larger than the upper limit value of the processing count upper
The number of operations processing signal is multiplied by the processing time in the
When the logical operation result of the logical sum (OR) of the upper limit judgment value and the lower limit judgment value is output in the
The angular velocity ω output from the
実施の形態2.
図15は実施の形態2に係る回転速度検出装置における角度位置判定部30の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、角度演算部20からの演算角度θから、領域移動時のエッジ信号を出力する処理について説明する。
領域判定部31については実施の形態1を示す図11における領域判定部31と同様の処理が実行される。
エッジ検出部32の出力が実施の形態1と異なり、エッジ信号として出力される信号が論理演算ブロック320の出力ではなく、ANDの論理演算ブロック317の処理結果である領域2、0判定値に変わっている。また、スイッチブロック321からの出力である領域判定値は、Unit Delayブロック323に入力されている。
FIG. 15 is a control block diagram showing an internal processing flow of the angle
For the
The output of the
図16は本実施の形態2に係る回転速度検出装置のエッジ信号検出、回転速度算出のタイミングを示した図である。
実施の形態2では、エッジ信号の検出を電気角毎の領域2から領域0の切り替わりのタイミングにて実施し、2回目の領域2から領域0への移動のエッジ信号E20−2を検出した以降に速度算出Sを行う。
FIG. 16 is a diagram showing the timing of edge signal detection and rotation speed calculation of the rotation speed detection device according to the second embodiment.
In the second embodiment, the edge signal is detected at the timing of switching from the
図17は本実施の形態2に係る回転速度演算部40の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、角度位置判定部30からの出力であるエッジ信号を入力に、回転速度を出力する処理について説明する。
演算回数カウント部41は演算回数カウント部41の起動中の演算回数をカウントするカウンタで、カウントしている演算回数をカウント信号として出力する。エッジ信号が入力されるとカウンタを0にリセットし、再びカウントし始めるが、演算回数信号としてはカウンタを0にリセットする前の前回値が出力される。
回転速度算出許可カウンタ部44はエッジ信号が2回以上入力されると回転速度算出許可信号を出力し、回転速度算出部43が起動し、演算回数信号に基づき回転速度を算出し出力する。エッジの1回目から2回目の間で初めて電気角1周期分のサンプリングが取得出来るので、2回目のエッジ信号にて回転速度算出を許可する。
回転速度算出部43は図12の実施の形態1と同様の処理を実行し、回転速度を算出する。
FIG. 17 is a control block diagram showing an internal processing flow of the rotation
The calculation
When the edge signal is input twice or more, the rotation speed calculation
The rotation
実施の形態3.
図18は実施の形態3に係る回転速度検出装置における角度位置判定部30の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、角度演算部20からの演算角度θから、領域移動時のエッジ信号を出力する処理について説明する。
領域判定部31については実施の形態1及び実施の形態2と同様の処理がなされる。
エッジ検出部32のエッジ信号の出力は実施の形態2と同じであるが、論理演算処理部分が電動機7の回転体9の正回転検出部3200と逆回転検出部3201とで構成され、回転方向判定部3202が追加され、実施の形態1の図11においてエッジ信号として出力されていた信号を正回転信号としている。
1/Zと記載されたUnit Delayブロック323、335はバッファ処理を表し、1処理周期前の値を出力する。
FIG. 18 is a control block diagram showing an internal processing flow of the angle
The
The output of the edge signal of the
The Unit Delay blocks 323 and 335 described as 1 / Z represent buffer processing, and output the value one processing cycle before.
逆回転検出部3201について説明する。
エッジ検出部32の左側に並べられている==と数値が記載されている比較演算ブロック324〜329は、図9のようなパターンの逆となるように配置されており、比較演算ブロック324〜329の出力が同じANDの論理演算ブロック330〜332に入力されている組が一つのパターンである。図18の3つの各組の上側の比較演算ブロック324、326、328にはUnit Delayブロック335の出力が入力される。3つの各組の下側の比較演算ブロック325、327、329にはスイッチブロック310からの領域値が入力される。
スイッチブロック310からの領域値は、スイッチブロック334に入力され、スイッチブロック334からの逆回転領域判定値は、Unit Delayブロック335に入力される。Unit Delayブロック335からの出力は、比較演算ブロック324、326、328、及びスイッチブロック334に入力される。
なお、スイッチブロック310からの領域値は、スイッチブロック321に入力され、スイッチブロック321からの正回転領域判定値は、Unit Delayブロック323に入力される。Unit Delayブロック323からの出力は、比較演算ブロック311、313、315、及びスイッチブロック321に入力される。また、論理演算ブロック320の論理演算結果が正回転信号として回転方向判定部3202に出力される。
領域2、1判定値は、入力される上側の比較演算ブロック324において領域2と設定された比較演算子の出力と下側の比較演算ブロック325における領域1と設定されている比較演算子の出力が論理演算ブロック330に入力され、この論理演算ブロック330の処理結果が出力される。
領域1、0判定値は、入力される上側の比較演算ブロック326において領域1と設定された比較演算子の出力と下側の比較演算ブロック327において領域0と設定されている比較演算子の出力が論理演算ブロック331に入力され、この論理演算ブロック331の処理結果が出力される。
領域0、2判定値は入力される上側の比較演算ブロック328において領域0と設定された比較演算子の出力と下側の比較演算ブロック329において領域2と設定されている比較演算子の出力が論理演算ブロック332に入力され、この論理演算ブロック332の処理結果が出力される。
論理演算ブロック330、331、332からの出力である領域2、1判定値と領域1、0判定値と領域0、2判定値は、論理演算ブロック333に入力される。論理演算ブロック333において、領域2、1判定値と領域1、0判定値と領域0、2判定値の論理和(OR)の論理演算結果が逆回転信号として出力される。
正回転信号と逆回転信号が回転方向判定部3202に入力され、回転方向信号を出力する。
The reverse
The comparison calculation blocks 324 to 329 in which == and numerical values are arranged on the left side of the
The area value from the
The area value from the
The
The
A forward rotation signal and a reverse rotation signal are input to the rotation
図19、図20は逆回転時の実施の形態3に係る逆回転時の演算角度の挙動を示した図である。本実施の形態では逆回転の間のエッジ検出も正回転検出部のエッジ信号をもとにして、検出を行っており、電動機が逆回転をしていると図19に示す回転角度位置R1〜R6においてそれぞれの出力は図20の表のような値をとる。逆回転方向に電気角2周期分回転すると、正回転検出部においてエッジ信号は1回しか出力されない。なぜならば、領域判定値が新しい値として出力されていくタイミングは図9の移動パターンを検出できたときだけなので、逆回転方向の領域の移動パターンだと半分のスピードでエッジを検出することになる。 19 and 20 are diagrams showing the behavior of the calculated angle at the time of reverse rotation according to the third embodiment at the time of reverse rotation. In the present embodiment, the edge detection during the reverse rotation is also performed based on the edge signal of the forward rotation detection unit, and the rotation angle positions R1 to 2 shown in FIG. 19 indicate that the motor is rotating in the reverse direction. In R6, each output takes a value as shown in the table of FIG. When the electric angle is rotated by two cycles in the reverse rotation direction, the edge signal is output only once in the forward rotation detection unit. This is because the timing at which the region judgment value is output as a new value is only when the movement pattern in FIG. 9 can be detected, so if the movement pattern of the region in the reverse rotation direction is used, the edge will be detected at half the speed. ..
図21は実施の形態3に係る回転速度検出装置における回転方向判定部3202の内部処理フローを表す制御ブロック図である。回転方向判定部3202は、AND(論理積)の論理演算ブロック337、340、343、346、348、349、OR(論理和)の論理演算ブロック338、344、350、NOT(否定)の論理演算ブロック336、341、342、347、1/Zブロック(Unit Delayブロック)339、345、352、並びにスイッチブロック351を有しており、正回転検出部3200および逆回転検出部3201からの信号が入力され、各論理演算ブロックにおいて論理演算を実施した後、スイッチブロック351から回転方向信号を出力する。回転方向信号は0が正回転方向、1が逆回転方向となる。
正回転または逆回転の信号の検出が2回連続行われたときに回転方向を更新する場合を示している。
FIG. 21 is a control block diagram showing an internal processing flow of the rotation
The case where the rotation direction is updated when the detection of the forward rotation or the reverse rotation signal is performed twice continuously is shown.
図22は回転方向判定部3202に正回転信号と逆回転信号が入力されたときの真理値表である。正回転または逆回転の信号の検出が2回連続行われたときに回転方向を更新する場合を示している。
FIG. 22 is a truth table when a forward rotation signal and a reverse rotation signal are input to the rotation
図23は実施の形態3に係る回転速度検出装置における回転速度算出部43の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、演算回数カウント部41からの出力である演算回数信号から、回転速度を出力する処理について説明する。
エッジ信号から角速度を算出する箇所は実施の形態1及び実施の形態2と同じだが、最後に回転方向信号に応じてスイッチブロック448から出力された回転方向係数を角速度ω’に乗算して角速度ωを算出する。
正回転係数ブロック447には正の値を、逆回転係数ブロック446には負の値を設定し、逆回転が発生した場合は負の回転数が出力されるようにする。基本的には正回転係数には1を、逆回転係数は−1/2を設定しておけば良い。
出力された角速度ωは回転速度変換部443において回転速度に変換されて、回転速度として出力される。ここで、補正値学習部152での学習が未完了の間、エッジ信号と回転方向信号に基づく回転速度が出力される。
FIG. 23 is a control block diagram showing an internal processing flow of the rotation
The location where the angular velocity is calculated from the edge signal is the same as in the first and second embodiments, but finally the angular velocity ω'is multiplied by the rotational direction coefficient output from the
A positive value is set in the forward rotation coefficient block 447, and a negative value is set in the reverse
The output angular velocity ω is converted into a rotational speed by the rotational
回転検出部3a、3b、3cからの検出信号(角度センサ検出信号)A、B、Cの補正値未学習時あるいは学習値のリセット時に図24のように演算角度の誤差が大きくなり、通常の回転速度検出装置では回転数を誤検出してしまうことがあったが、本実施の形態では、角度センサ検出信号の補正値未学習時あるいは学習値のリセットに演算角度に誤差が含まれている場合にでも、回転速度を正確に検出することが出来る。
When the correction values of the detection signals (angle sensor detection signals) A, B, and C from the
図25は回転検出部3a、3b、3cからの検出信号(角度センサ検出信号)A、B、Cの未学習時あるいは学習値リセット時の検出信号と演算角度、回転速度の例である。図25(a)における実線は回転検出部の検出信号(センサ検出信号)Aの特性、破線は検出信号(センサ検出信号)Bの特性、点線は検出信号(センサ検出信号)Cの特性を表している。図25(b)における実線は回転検出部で検出された回転体の真角度D1の特性、破線は学習前の角度D2の特性を表している。図25(c)における実線は回転検出部で検出された回転体の真回転数N1の特性、破線は学習前の検出回転数N2の特性を表している。
FIG. 25 is an example of the detection signals, calculation angles, and rotation speeds of the detection signals (angle sensor detection signals) A, B, and C from the
なお、信号処理部6は、ハードウエアの一例を図26に示すように、プロセッサ600と記憶装置601から構成される。記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ600は、記憶装置601から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ600にプログラムが入力される。また、プロセッサ600は、演算結果等のデータを記憶装置601の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。
The
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are applications of a particular embodiment. It is not limited to, but can be applied to embodiments alone or in various combinations.
Therefore, innumerable variations not exemplified are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 回転速度検出装置、3a,3b,3c 回転検出部、6 信号処理部、10 検出信号演算部、12 信号補正部、20 角度演算部、30 角度位置判定部、40 回転速度演算部、152 補正値学習部 1 Rotation speed detection device, 3a, 3b, 3c Rotation detection unit, 6 Signal processing unit, 10 Detection signal calculation unit, 12 Signal correction unit, 20 Angle calculation unit, 30 Angle position determination unit, 40 Rotation speed calculation unit, 152 correction Value learning department
Claims (7)
前記補正値学習部から出力された補正値を用いて前記複数の検出信号を補正し補正信号を出力する信号補正部と、
前記補正信号から演算角度を出力する角度演算部と、を備え、前記角度演算部が出力した演算角度から回転速度を演算し、出力する回転速度検出装置において、
前記演算角度がとり得る値の範囲を複数の領域に区分し、前記演算角度が前記複数の領域に区分された領域中で予め定められたパターンを通り、ある領域から別の領域に移ったときに電気角1周期を判定して電気角1周期毎にエッジ信号を出力する角度位置判定部と、
前記エッジ信号において予め決められたエッジ信号から次のエッジ信号までの時間に基づき回転速度を算出する回転速度演算部と、
を備え、前記回転速度演算部は、前記補正値学習部での学習が未完了の間、前記エッジ信号に基づく回転速度を出力することを特徴とする回転速度検出装置。 A correction value learning unit that learns the correction value of the detection signal from a plurality of detection signals output from the rotation detection unit according to the rotation angle of the rotating body and outputs the correction value.
A signal correction unit that corrects the plurality of detection signals using the correction values output from the correction value learning unit and outputs the correction signals, and a signal correction unit.
In a rotation speed detection device including an angle calculation unit that outputs a calculation angle from the correction signal, the rotation speed is calculated from the calculation angle output by the angle calculation unit, and the rotation speed is output.
When the range of values that the calculation angle can take is divided into a plurality of regions, and the calculation angle passes through a predetermined pattern in the regions divided into the plurality of regions and moves from one region to another. An angle position determination unit that determines one electrical angle cycle and outputs an edge signal for each electrical angle cycle.
A rotation speed calculation unit that calculates a rotation speed based on the time from a predetermined edge signal to the next edge signal in the edge signal, and a rotation speed calculation unit.
The rotation speed calculation unit is characterized in that it outputs a rotation speed based on the edge signal while learning in the correction value learning unit is incomplete.
前記回転速度演算部は、電気角の前記演算角度がとり得る値の範囲を複数に区分した各領域から、次の電気角周期の同じ各領域まで、それぞれの領域ごとに順に前記エッジ信号が出力され次のエッジ信号が出力されるまでの演算回数を積算して演算回数信号とし、
前記演算回数信号と1回あたりの演算時間から回転速度を演算することを特徴とする請求項1に記載の回転速度検出装置。 The angle position determination unit sequentially performs one electric angle cycle for each region from each region in which the range of values that the calculated angle of a certain electric angle can take is divided into a plurality of regions to the same region of the next electric angle cycle. Judgment is made and an edge signal is output.
The rotation speed calculation unit outputs the edge signal in order for each region from each region in which the range of values that the calculation angle of the electric angle can take is divided into a plurality of regions to the same region of the next electric angle cycle. The number of operations until the next edge signal is output is integrated to obtain the number of operations signal.
The rotation speed detection device according to claim 1, wherein the rotation speed is calculated from the calculation number signal and the calculation time per calculation.
前記回転速度演算部は、前記エッジ信号が出力され次のエッジ信号が出力されるまでの演算回数を積算して演算回数信号とし、
前記演算回数信号と1回あたりの演算時間から回転速度を演算することを特徴とする請求項1に記載の回転速度検出装置。 The angle position determination unit sets a range from a switching point of a predetermined region of a region in which the range of values that the calculated angle of a certain electrical angle can take to a switching point of the same region of the next electrical angle cycle. Judging as one electrical angle cycle, the edge signal is output and
The rotation speed calculation unit integrates the number of calculations until the edge signal is output and the next edge signal is output to obtain a calculation count signal.
The rotation speed detection device according to claim 1, wherein the rotation speed is calculated from the calculation number signal and the calculation time per calculation.
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