JPH09281125A - 回転速度計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ出力信号の振幅が回転速度により変化
し、周波数情報と振幅情報とが混在する場合でも回転速
度を検出できる。 【解決手段】 回転速度センサからの出力信号が入力さ
れる第１の信号処理手段を、各々直列に接続された微分
器１、全波整流器２ａ、ＬＰＦ３ａで、第２の信号処理
手段を、全波整流器２ｂ、ＬＰＦ３ｂで構成する。そし
て、平滑化１階微分信号を平滑化信号で除算する除算器
４を第１及び第２の信号処理手段の出力端に接続し、さ
らに除算器４に歯数ｋの逆数を乗算する乗算器４ｄを接
続する。１階微分と平滑化により周波数情報が振幅情報
に乗算された第１の信号を振幅情報のみが反映された第
２の信号で除することにより、回転速度が反映される周
波数情報のみが抽出でき、この情報に基づいて回転速度
を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検出対象の回転速
度を計測する回転速度計測装置に係り、詳細には、回転
速度に応じて振幅が変化すると共に回転速度に比例した
周波数で変化する回転速度信号を検出し、この信号波形
を処理することによって回転速度を計測する回転速度計
測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】所謂ＡＢＳ装置などを装備する車両に取
り付けられている回転速度センサの多くは、マグネット
とコイルから構成されており、回転軸には通常４８個程
度の歯が切られたロータがあり、センサのコア（先端
部）が歯に接近して取り付けられている。ロータが回転
することにより、センサのマグネットから出ている磁束
が変化し、コイルに交流電圧が発生する。この交流電圧
は各シャフトの回転数に比例して周波数が変化する。

【０００３】従来の回転速度計測装置では、上記コイル
に発生する交流電圧をパルス整形し、これをカウンタで
計数することにより、回転速度情報を得ている。すなわ
ち、単位時間当たりのパルスの数が速度に比例すること
によるか、または各パルス間の時間が速度に反比例する
ことを利用している。

【０００４】しかし、交流信号をパルス列と見てその数
を計数する手法では、コイルに発生する交流電圧をパル
ス整形する際に、一般に電圧の零点等を用いることが多
く、そのため低速での回転速度情報を測定する際には、
パルスとパルスとの間隔が広くなり、時間的に非常に粗
い情報となってしまうという問題が生じる。

【０００５】従って、パルスを計数する本手法において
は、低速での回転速度の検出精度を良くするためには、
ロータ部の歯の数を増やす必要があるが、歯の数を増や
すための加工精度の問題や、また歯の数が増加するとロ
ータ上での歯と歯の間隔が物理的に狭くなり、コイルに
発生する交流信号の振幅が小さくなり、Ｓ／Ｎ比が低下
するという新たな問題が生じる。

【０００６】これに対して、センサからの出力をパルス
列と見るのではなく、その波形の情報を基に速度を検出
することも可能であり、上記問題は解決される。この手
法において、モータなどの回転速度の検出には、従来か
ら光学式のロータリエンコーダを用いられるが、特開昭
５７−１７５２５９号公報などでは、その出力信号の微
分波形を直流化して速度を得る手法も考案されている。
同発明では、ロータ上に配置するセンサを２つ用いるな
どして交流信号で位相が互いにπ／２の位相となるよう
な２つの信号を用い、微分波形の大きな部分でのスイッ
チングを行って微分信号のリプルを減らす工夫がされて
いる。特開昭６０−１５７０５２号公報では、微分を用
いるのではなく位相が互いにπ／２の位相となるような
２つの信号を正弦波、余弦波と見ることにより、これら
の除算より正接を計算し、−π／４〜π／４の範囲で角
度情報を獲得し、これに基づいて速度を計算する手法も
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の波形情報を用いる手法では、光学的ロータリーエン
コーダの出力信号の振幅が変化しないことを利用してお
り、磁気的に検出するセンサのように、その振幅が回転
速度によって変化する場合、すなわち、センサ出力信号
に周波数情報と振幅情報とが混在し、センサ出力信号の
みを用いた場合には、回転速度を反映する周波数情報が
抽出できず、本手法が適用できない、という問題が生じ
る。また、上記のように正接から角度情報を得るために
は、複雑な回路構成が必要となる。更に、構造的制約に
より、複数のセンサを用いることのできない場合には、
センサ出力信号に基づいて正弦波、余弦波を作ることは
困難である。

【０００８】本発明は上記事実を考慮し、センサ出力信
号の振幅が回転速度によって変化し、周波数情報と振幅
情報とが混在する場合においても、単一のセンサ若しく
は簡単な構成により回転速度を精度良く計測できる回転
速度計測装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、検出対象の回転速度に応じて振
幅が変化すると共に該回転速度に比例又は略比例した周
波数で変化する回転速度信号を出力する１つの検出手段
と、前記１つの検出手段が出力した回転速度信号を演算
処理することにより前記回転速度信号に含まれる周波数
情報と振幅情報とから該周波数情報を抽出し、抽出され
た周波数情報に基づいて前記検出対象の回転速度を計測
する計測手段と、を含んで構成したものである。

【００１０】請求項１の発明では、１つの検出手段が、
検出対象の回転速度に応じて振幅が変化すると共に該回
転速度に比例又は略比例した周波数で変化する回転速度
信号を出力する。そして、計測手段が、１つの検出手段
が出力した回転速度信号を演算処理することにより前記
回転速度信号に含まれる周波数情報と振幅情報とから該
周波数情報を抽出し、抽出された周波数情報に基づいて
前記検出対象の回転速度を計測する。このように１つの
検出手段が出力した回転速度信号が、検出対象の回転速
度に応じて振幅が変化し、周波数情報と振幅情報とが混
在する場合においても、演算処理により該周波数情報を
抽出することができ、回転速度の計測が可能となる。

【００１１】請求項２の発明は、検出対象の回転速度に
応じて振幅が変化すると共に該回転速度に比例又は略比
例した周波数で変化する回転速度信号を検出する検出手
段と、前記検出手段により検出された回転速度信号に基
づいて、該回転速度信号に含まれる周波数情報及び振幅
情報の少なくとも１つを有する第１の信号を得る第１の
信号処理手段と、前記検出手段が出力した回転速度信号
に基づいて、該回転速度信号に含まれる周波数情報及び
振幅情報の少なくとも１つを有する第２の信号を得る第
２の信号処理手段と、前記第１の信号と前記第２の信号
とを比較することによって、検出された回転速度信号に
含まれる周波数情報と振幅情報とから該周波数情報を抽
出し、抽出された周波数情報に基づいて前記検出対象の
回転速度を計測する計測手段と、を含んで構成したもの
である。

【００１２】請求項２の発明では、検出手段が、検出対
象の回転速度に応じて振幅が変化すると共に該回転速度
に比例又は略比例した周波数で変化する回転速度信号を
検出する。そして、第１の信号処理手段が検出された回
転速度信号に基づいて周波数情報及び振幅情報の少なく
とも１つを有する第１の信号を得る。また第２の信号処
理手段が、検出された回転速度信号に基づいて周波数情
報及び振幅情報の少なくとも１つを有する第２の信号を
得る。そして、計測計測手段が第１の信号と前記第２の
信号とを比較することによって、回転速度信号に含まれ
る周波数情報と振幅情報とから該周波数情報を抽出し、
抽出された周波数情報に基づいて前記検出対象の回転速
度を計測する。ここで、周波数情報は、回転速度に比例
又は略比例する周波数に関する情報を持っているので、
該周波数情報に基づいて検出対象の回転速度を得ること
ができる。

【００１３】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記第１の信号処理手段が、検出された回転速度信
号に基づいて振幅情報を有する前記第１の信号を得ると
共に、前記第２の信号処理手段が、検出された回転速度
信号を時間に関して１階微分した信号に基づいて振幅情
報及び周波数情報を有する前記第２の信号を得ることを
特徴とする。

【００１４】請求項３の発明では、第１の信号処理手段
が回転速度信号に基づいて振幅情報を有する第１の信号
を得る。例えば、回転速度信号を全波整流することによ
り絶対値信号を求め、該全波整流信号をローパスフィル
タによって平滑直流することにより第１の信号を得る。
このようにして求められた第１の信号には回転速度信号
の振幅を示す振幅情報のみが反映される。また、第２の
信号処理手段が、回転速度信号を時間に関して１階微分
した信号に基づいて振幅情報及び周波数情報を有する第
２の信号を得る。例えば、回転速度信号を時間に関して
１階微分して得られる微分信号を全波整流し、該全波整
流微分信号をローパスフィルタによって平滑直流するこ
とにより第２の信号を得る。このようにして求められた
第２の信号には振幅情報及び回転速度信号の周波数を示
す周波数情報が反映される。そして、計測手段が第１の
信号と第２の信号とを比較することによって周波数情報
のみを抽出し、該周波数情報に基づいて検出対象の回転
速度を得ることができる。

【００１５】請求項４の発明は、請求項２の発明におい
て、前記第１の信号処理手段が、検出された回転速度信
号に基づいて振幅情報を有する前記第１の信号を得ると
共に、前記第２の信号処理手段が、検出された回転速度
信号を時間に関して１階積分した信号に基づいて振幅情
報及び周波数情報を有する前記第２の信号を得ることを
特徴とする。

【００１６】請求項４の発明では、第１の信号処理手段
が回転速度信号に基づいて振幅情報を有する第１の信号
を得る。例えば、回転速度信号を全波整流することによ
り絶対値信号を求め、該全波整流信号をローパスフィル
タによって平滑直流することにより第１の信号を得る。
このようにして求められた第１の信号には振幅情報のみ
が反映される。また、第２の信号処理手段が、回転速度
信号を時間に関して１階積分した信号に基づいて振幅情
報及び周波数情報を有する第２の信号を得る。例えば、
回転速度信号を時間に関して１階積分して得られる積分
信号を全波整流し、該全波整流積分信号をローパスフィ
ルタによって平滑直流することにより第２の信号を得
る。このようにして求められた第２の信号には振幅情報
及び周波数情報が反映される。そして、計測手段が第１
の信号と第２の信号とを比較することによって周波数情
報のみを抽出し、該周波数情報に基づいて検出対象の回
転速度を得ることができる。

【００１７】請求項５の発明は、請求項２の発明におい
て、前記第１の信号処理手段が、検出された回転速度信
号を時間に関して１階微分した信号に基づいて振幅情報
及び周波数情報を有する前記第１の信号を得ると共に、
前記第２の信号処理手段が、検出された回転速度信号を
時間に関して１階積分した信号に基づいて振幅情報及び
周波数情報を有する前記第２の信号を得ることを特徴と
する。

【００１８】請求項５の発明では、第１の信号処理手段
が回転速度信号を時間に関して１階微分した信号に基づ
いて前記振幅情報及び前記周波数情報を有する前記第１
の信号を得る。例えば、回転速度信号を時間に関して１
階微分して得られる微分信号を全波整流し、該全波整流
微分信号をローパスフィルタによって平滑直流すること
により第１の信号を得る。このようにして求められた第
１の信号には振幅情報及び周波数情報が反映される。ま
た、回転速度信号を時間に関して１階積分した信号に基
づいて振幅情報及び周波数情報を有する第２の信号を得
る。例えば、回転速度信号を時間に関して１階積分して
得られる積分信号を全波整流し、該全波整流積分信号を
ローパスフィルタによって平滑直流することにより第２
の信号を得る。このようにして求められた第２の信号に
は振幅情報及び周波数情報が反映されるが、両情報は第
１の信号とは異なる形態で第２の信号の中に混在され
る。そして、計測手段が、各々異なる形態で振幅情報と
周波数情報とが混在される第１の信号と第２の信号とを
比較することによって周波数情報のみを抽出し、該周波
数情報に基づいて検出対象の回転速度を得ることができ
る。

【００１９】請求項６の発明は、請求項２の発明におい
て、前記第１の信号処理手段が、検出された回転速度信
号に基づいて振幅情報を有する前記第１の信号を得ると
共に、前記第２の信号処理手段は、検出された回転速度
信号を時間に関して２階微分した信号に基づいて振幅情
報及び周波数情報を有する前記第２の信号を得ることを
特徴とする。

【００２０】請求項６の発明では、第１の信号処理手段
が回転速度信号に基づいて振幅情報を有する第１の信号
を得る。例えば、回転速度信号を全波整流することによ
り絶対値信号を求め、該全波整流信号をローパスフィル
タによって平滑直流することにより第１の信号を得る。
このようにして求められた第１の信号には振幅情報のみ
が反映される。また、第２の信号処理手段が、回転速度
信号を時間に関して２階微分した信号に基づいて振幅情
報及び周波数情報を有する第２の信号を得る。例えば、
回転速度信号を時間に関して２階微分して得られる２階
微分信号を全波整流し、該全波整流積分信号をローパス
フィルタによって平滑直流することにより第２の信号を
得る。このようにして求められた第２の信号には振幅情
報及び周波数情報が反映される。そして、計測手段が第
１の信号と第２の信号とを比較することによって周波数
情報のみを抽出し、該周波数情報に基づいて検出対象の
回転速度を得ることができる。

【００２１】請求項７の発明は、請求項２の発明におい
て、前記第１の信号処理手段が、検出された回転速度信
号に基づいて振幅情報を有する前記第１の信号を得ると
共に、前記第２の信号処理手段は、検出された回転速度
信号を時間に関して２階積分した信号に基づいて振幅情
報及び周波数情報を有する前記第２の信号を得ることを
特徴とする。

【００２２】請求項７の発明では、第１の信号処理手段
が回転速度信号に基づいて振幅情報を有する第１の信号
を得る。例えば、回転速度信号を全波整流することによ
り絶対値信号を求め、該全波整流信号をローパスフィル
タによって平滑直流することにより第１の信号を得る。
このようにして求められた第１の信号には振幅情報のみ
が反映される。また、第２の信号処理手段が、回転速度
信号を時間に関して２階積分した信号に基づいて振幅情
報及び周波数情報を有する第２の信号を得る。例えば、
回転速度信号を時間に関して２階積分して得られる２階
積分信号を全波整流し、該全波整流積分信号をローパス
フィルタによって平滑直流することにより第２の信号を
得る。このようにして求められた第２の信号には振幅情
報及び周波数情報が反映される。そして、計測手段が第
１の信号と第２の信号とを比較することによって周波数
情報のみを抽出し、該周波数情報に基づいて検出対象の
回転速度を得ることができる。

【００２３】請求項８の発明は、請求項２乃至請求項７
のいずれか１項の前記計測手段が、前記第１の信号を前
記第２の信号により除算又は前記第２の信号を前記第１
の信号により除算することにより前記周波数情報を抽出
することを特徴とする。

【００２４】請求項８の発明では、計測手段が、前記第
１の信号を前記第２の信号により除算又は前記第２の信
号を前記第１の信号により除算することにより前記周波
数情報を抽出する。請求項２乃至請求項７のいずれか１
項の発明では、回転速度信号の微分値や積分値を求める
が、例えば回転速度信号が正弦波や余弦波等で表される
場合、該信号を微分又は積分処理することにより、周波
数情報が振幅情報に乗算される形式で表されることとな
る。そこで、周波数情報が乗算されたいずれかの信号を
他の信号で除算することにより、周波数情報のみを抽出
することができる。

【００２５】請求項９の発明は、検出対象の回転速度に
応じて振幅が変化すると共に該回転速度に比例又は略比
例した周波数で変化する回転速度信号を検出する検出手
段と、入力された推定回転速度に基づく推定周波数情
報、検出された回転速度信号に基づく振幅情報及び周波
数情報のうち少なくとも１つを有する第１の信号を得る
第１の信号処理手段と、入力された推定回転速度に基づ
く推定周波数情報、検出された回転速度信号に基づく振
幅情報及び周波数情報のうち少なくとも１つを有し、か
つ推定回転速度が実際の回転速度と等しくなるときに前
記第１の信号と等しくなる第２の信号を得る第２の信号
処理手段と、前記第１の信号と前記第２の信号とに基づ
いて第１の信号と第２の信号とが等しくなるような推定
回転速度を演算し、前記第１の信号処理手段及び前記第
２の信号処理手段の少なくともいずれかに演算された推
定回転速度を入力する演算手段と、を含んで構成したも
のである。

【００２６】請求項９の発明では、検出手段が検出対象
の回転速度に応じて振幅が変化すると共に該回転速度に
比例又は略比例した周波数で変化する回転速度信号を検
出する。次に、第１の信号処理手段が、入力された推定
回転速度に基づく推定周波数情報、検出された回転速度
信号に基づく振幅情報及び周波数情報のうち少なくとも
１つを有する第１の信号を得る。また、第２の信号処理
手段が、入力された推定回転速度に基づく推定周波数情
報、検出された回転速度信号に基づく振幅情報及び周波
数情報のうち少なくとも１つを有し、かつ推定回転速度
が実際の回転速度と等しくなるときに第１の信号と等し
くなる第２の信号を得る。そして、演算手段が第１の信
号と第２の信号とに基づいて第１の信号と第２の信号と
が等しくなるような推定回転速度を演算する。例えば、
演算手段が、第１の信号と第２の信号の偏差を演算し、
推定回転速度を増減させて偏差が０となるような推定回
転速度を演算する。また、演算手段は、第１の信号処理
手段及び第２の信号処理手段の少なくともいずれかに演
算された推定回転速度を入力する。このように推定回転
速度のフィードバックが行われることにより、推定回転
速度は、実際の検査対象の回転速度に近づいていき、推
定回転速度を実際の回転速度として計測することができ
る。

【００２７】このようなフィードバックにより、請求項
８の発明のように両信号を除算することなく、推定回転
速度を計測された回転速度として得ることができる。ま
た、磁気センサなどで低速時にセンサ出力信号の値が小
さくなる場合でも、除算処理で現れる低速時のノイズの
増加もなく、回転速度の計測精度が改善される。

【００２８】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて、前記第１の信号処理手段が、検出された回転速度
信号を時間に関して１階微分した信号と入力された推定
回転速度とに基づいて振幅情報、周波数情報及び推定周
波数情報を有する前記第１の信号を得ると共に、前記第
２の信号処理手段は、検出された回転速度信号を時間に
関して１階積分した信号と入力された推定回転速度とに
基づいて振幅情報、周波数情報及び推定周波数情報を有
し、かつ推定回転速度が実際の回転速度と等しくなると
きに前記第１の信号と等しくなる前記第２の信号を得る
ことを特徴とする。

【００２９】ここで、回転速度信号を１階微分した微分
信号と回転速度信号を１階積分した積分信号とを比較す
ると、共に回転速度信号に含まれる周波数情報が係数の
形で存在するが、積分信号の周波数情報の係数は、微分
信号の係数の逆数の形で存在する。従って、推定回転速
度が実際の回転速度に等しくなったときに第１と第２の
信号が等しくなり、かつ第１と第２の信号の両方に推定
周波数情報が含まれるようにするためには、例えば、微
分信号を推定周波数情報で除算したものに基づいて第１
の信号を得、積分信号を推定周波数情報で乗算したもの
に基づいて第２の信号を得るようにすればよい。微分信
号の振幅値は、該信号の振動数上昇に対して比例して増
加することから回転速度信号の値そのものが回転速度に
比例して増加するような場合、微分信号は回転速度の自
乗に比例して増加することになるが、このように等価的
に微分信号を回転速度で除算しているので、本発明で
は、第１の信号と第２の信号とを回転速度信号レベルと
同等のレベルで比較することが可能となる。

【００３０】請求項１１の発明は、請求項１０の発明に
おいて、前記第１の信号処理手段が、入力された推定回
転速度の周波数に比例する周波数を第１のカットオフ周
波数として、第１のカットオフ周波数以下の回転速度信
号の周波数成分を時間に関して１階微分し、第１のカッ
トオフ周波数以上の高周波数成分をカットする微分手段
を含むと共に、前記第２の信号処理手段が、入力された
推定回転速度の周波数に比例する周波数を第２のカット
オフ周波数として、第２のカットオフ周波数以上の回転
速度信号の周波数成分を時間に関して１階微分し、第２
のカットオフ周波数以下の低周波数成分をカットする積
分手段を含むことを特徴とする。

【００３１】請求項１１の発明では、上記微分器及び積
分器による演算を偏差演算、ラプラス演算、乗算、除算
などの組み合わせで実現した場合、第１及び第２のカッ
トオフ周波数が推定回転速度の周波数に比例するため、
請求項１０の発明で第１及び第２の信号を得る際に行う
推定周波数情報の乗算及び除算と等価な処理をカットオ
フを含めた微分演算及び積分演算処理に組み込むこと可
能となり、信号処理のロジックを簡単化できる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の各
実施の形態を説明する。

【００３３】（第１の実施の形態）まず、第１の実施の
形態に係る回転速度計測装置の原理を説明する。

【００３４】計測対象とされる回転体の回転速度を
ω_w 、回転速度センサの歯数をｋとすると、回転速度セ
ンサにより検出されるセンサ出力電圧ｅは、 ｅ ＝ Ｅｓｉｎ（ｋω_w ｔ） (1) となる。但し、Ｅは検出されたセンサ出力電圧の振幅値
を表し、一般に回転速度により変化する。すなわち、セ
ンサ出力電圧ｅには、周波数情報と振幅情報とが混在し
ている。

【００３５】ここで、上式(1) の時間に関する１階微分
値ｅ_d を求めると、 となるが、Ｅの変動は十分遅いものとしてｄＥ／ｄｔ≒
０とすると、 となる。式(3) を式(1) と比較すると、位相がずれるこ
とと振幅がｋω_w 倍されることがわかる。

【００３６】ここで、式(1) 、(3) について、ｅ、ｅ_d
の振幅値をそれぞれ＜ｅ＞、＜ｅ_d＞とすると、 ＜ｅ＞ ＝ Ｅ (4) ＜ｅ_d ＞ ＝ ｋω_w Ｅ (5) となるから、回転速度ω_w は次式により与えられる。

【００３７】 次に、第１の実施の形態に係る回転速度計測装置の構成
を図１を用いて説明する。

【００３８】図１に示すように、回転速度計測装置に
は、回転速度センサ１００により検出された電圧ｅを微
分する微分器１と、該微分器１により微分された電圧ｅ
の微分値ｅ_d に対して全波整流を行う全波整流器２ａ
と、直接、電圧ｅに対して全波整流を行う全波整流器２
ｂとが備えられている。なお、回転速度センサ１００
は、例えばマグネットとコイルとから構成されており、
回転軸には通常４８個程度の歯が切られたロータがあ
り、センサのコア（先端部）が歯に接近して取り付けら
れている。ロータが回転することにより、センサのマグ
ネットから出ている磁束が変化し、コイルに交流電圧ｅ
が発生する。この交流電圧ｅは各シャフトの回転数に比
例して周波数が変化する。

【００３９】また、全波整流器２ａ、２ｂには、高周波
数成分をカットするためのローパスフィルタ（以下、Ｌ
ＰＦという）３ａ、３ｂとが各々接続されており、これ
らのＬＰＦには、該ＬＰＦ３ａの出力信号＜ｅ_d ＞をＬ
ＰＦ３ｂの出力信号＜ｅ＞で除算するための除算器４が
接続されている。そして、さらに除算器４の出力端に
は、回転速度センサ１００の歯数をｋとして１／ｋを乗
じる乗算器４ｄが接続されている。

【００４０】ここで、図１に示された回転速度計測装置
の各構成要素をアナログ回路で構成した例を図２に示
す。図２のアナログ回路では、全波整流器２ａ、２ｂは
各々入力信号の絶対値を演算する絶対値回路２ｃ、２ｄ
として構成されている。

【００４１】また、図１において、微分器１は、実際の
回路構成における高周波ノイズの除去を考慮し、 の２次系の応答特性とされている。また、カットオフ周
波数は検出したい回転速度の最大値でのセンサ出力電圧
ｅの周波数以上とされている。なお、上記構成の回路で
は、式(6) の＜ｅ＞、＜ｅ_d ＞の計算は、全波整流器２
と、ＬＰＦ３による平滑回路を用い、平均的な値として
求められる。

【００４２】また、ＬＰＦ３ａ、３ｂは、 の３次式で、カットオフ周波数は回転速度検出に必要な
周波数の上限とされている。また、除算器４は、汎用の
ＩＣ（Integrated circuit）で構成することもできる。

【００４３】なお、図２のようにアナログ回路で回転速
度計測装置を構成する以外に、例えば回転速度センサ１
００により検出された電圧信号を所謂ＡＤコンバータを
用いてコンピュータ内に読み込み、該コンピュータ内部
でデジタル的に処理するようにしても良い。

【００４４】また、極低速度になると、回転速度センサ
−６を構成する磁気センサなどでは出力信号の振幅が極
端に小さくなるので、検出できる直流平滑化されたセン
サ出力信号の最小値以下の時は、値をセンサ出力電圧に
比例させて零に収束させることとされている。

【００４５】また、上記のように構成された回路におけ
る各パラメータの具体値は、表１に示された通りであ
り、上式(7) 、(8) で示された関数の周波数特性は、図
３に示された通りになる。

【００４６】

【表１】

【００４７】次に、図１、図２のように構成された回転
速度計測装置において、実際に回転速度を計測する場合
の動作について図４を用いて説明する。

【００４８】まず、本回転速度計測装置の計測対象とさ
れている図示しない車輪の実際の車輪速度（回転速度）
の時間的変化の様子を図４（ａ）に示す。図４（ａ）に
示すように、この実車輪速度は、略一定の周期で略同一
の最大振幅で周期的に変化していることが分かる。

【００４９】次に、図４（ａ）のような実車輪速度を示
す車輪に取り付けられた回転速度センサ１００の出力電
圧ｅは、図４（ｂ）左図に示された通りの波形で表され
る。そして、出力電圧ｅは微分器１によって微分され、
この微分値ｅ_d は図４（ｂ）右図に示される通りの波形
となる。

【００５０】次に、絶対値回路２ｃにより微分値ｅ_d の
絶対値が求められる。この微分絶対値の波形を図４
（ｃ）右図に示す。また、絶対値回路２ｄによりセンサ
出力電圧ｅの絶対値が求められる。このセンサ出力絶対
値の波形を図４（ｃ）左図に示す。

【００５１】各々の絶対値が求められると、各絶対値の
波形からローパスフィルタ３ｃ、３ｄにより高周波成分
が除去され、波形が平滑化される。この平滑波形＜ｅ_d
＞、＜ｅ＞を各々、図４（ｄ）の左図及び右図に示す。

【００５２】そして、除算器４ｃによって平滑波形＜ｅ
_d ＞が平滑波形＜ｅ＞で除算され、この除算結果、すな
わち検出車輪速度が除算器から出力される。出力された
検出車輪速度の波形を図４（ｅ）に示す。この検出車輪
速度は、図４（ａ）で示された実車輪速度をほぼ反映し
ており、本測定により正確な車輪速度の検出が可能であ
ることが分かる。

【００５３】以上のように、第１の実施の形態では、回
転速度に比例して周波数が変化する交流信号を微分処理
することにより、その周波数情報を波形振幅に反映させ
て回転速度を得ている。回転速度センサ１００からの出
力信号と該信号の微分信号とを比較することにより単一
のセンサのみで回転速度が得られ、また回転速度に依存
してセンサの出力信号の振幅が変化した場合にも精度良
く回転速度を得ることができる。さらに、センサ固有の
ゲイン特性などに依存することなく異なった特性の様々
なセンサへもパラメータを大きく調整することなく適用
できる。

【００５４】（第２の実施の形態）まず、第２の実施の
形態に係る回転速度計測装置の測定原理を説明する。な
お、第１の実施の形態と同様の物理量に関しては、同一
の記号を用いて説明を省略する。

【００５５】センサ出力信号は、前述のように式(1) で
示される。ここで、振幅Ｅの変化は小さいとして、上式
(1) の積分値ｅ_i を求めると、 となる。直流成分を除去して式(1) と比較すると、位相
がずれることと、振幅が１／ｋω_w 倍されていることが
わかる。式(9) についてｅ_i の振幅値を＜ｅ_i ＞とする
と、 となるから、回転速度ω_w は、式(5) との比較により、 より求めることができる。

【００５６】次に、第２の実施の形態に係る回転速度計
測装置の構成を図５を用いて説明する。

【００５７】図５に示すように、回転速度計測装置に
は、回転速度センサ１００により検出された電圧ｅを積
分する積分器５と、該積分器５により積分された積分値
ｅ_i に対して全波整流を行う全波整流器６ｂと、直接電
圧ｅに対して全波整流を行う全波整流器６ａとが備えら
れている。

【００５８】また、全波整流器６ａ、６ｂには、高周波
数成分をカットするためのローパスフィルタ（以下、Ｌ
ＰＦという）７ａ、７ｂとが各々接続されており、これ
らのＬＰＦには、該ＬＰＦ７ａの出力信号＜ｅ＞をＬＰ
Ｆ７ｂの出力信号＜ｅ_i ＞で除算するための除算器８が
接続されている。そして、さらに除算器８の出力端に
は、回転速度センサ１００の歯数をｋとして１／ｋを乗
じる乗算器８ｄが接続されている。

【００５９】ここで、積分器５は直流成分を除去するた
めにハイパス特性が持たせられている。簡単には低域遮
断のフィルタを用いることにより可能となるが、比較的
低速度の検出のためにはカットオフ周波数を低くとる必
要があるのに対して、これはそのまま検出の遅れにつな
がることになる。低速度ではカットオフ周波数を低く、
高速度ではカットオフ周波数を高く取るように変更でき
れば、速度レンジに合った最適な回転速度検出が可能と
なる。この特性を実現するための回路例のブロック図を
図６に示す。

【００６０】図６に示すように、本回路は、偏差を計算
するための減算器１２０、１２２と、入力された信号に
対してラプラス変換１／ｓを実行するための１／ｓ演算
器１２４、１２８と、乗算を実行する乗算器１２６、１
３０とから構成されている。

【００６１】図６の回路において、ω₀ がｘに対して十
分遅い変動しか持たないとすると、乗算部分は、単に係
数をかけたものと等価になり、全体の伝達特性は、 となる。この周波数特性は、図７に示すように振動数ω
₀ 以上で積分特性ω₀ 以下で低域遮断特性を示すものと
なる。

【００６２】回転速度ω_w に対するセンサ出力ｅの基本
振動数ω_e は、定常的には、 ω_e ＝ｋω_w (13) であるから、この振動数ω_e 以下にフィルタのカットオ
フ周波数を設定する必要がある。実際には３オクターブ
程度の余裕を取ってカットオフ周波数ω₀ を とするのが望ましい。

【００６３】なお、直流成分を除去する積分器５は、一
定時間当たりの積分出力の平均値を用い、この平均値を
積分値より除することによっても構成可能である。ま
た、全波整流器６、ＬＰＦ７及び除算器８については、
第１の実施の形態と同様に構成できる。

【００６４】第２の実施の形態においても回転速度に比
例して周波数が変化する交流信号を積分処理することに
より、その周波数情報を波形振幅に反映されて回転速度
を得ている。センサ信号とこのセンサ信号の積分波形と
を比較することにより単一のセンサのみで回転速度が得
られ、また回転速度に依存してセンサの出力信号の振幅
が変化した場合にも精度良く回転速度を得ることができ
る。また、センサ固有のゲイン特性などに依存すること
なく異なった特性の様々なセンサへもパラメータを大き
く調整することなく適用できる。

【００６５】（第３の実施の形態）まず、第３の実施の
形態に係る回転速度計測装置の測定原理を説明する。な
お、上記各実施の形態と同様の物理量に関しては、同一
の記号を用いて説明を省略する。

【００６６】センサ出力信号の微分値ｅ_d 、積分値ｅ_i
は、各々前述のように式(3) 、式 (9)で示される。ここ
で、式(3) と式（9)とを比較すると、位相が反転するこ
とと、振幅が（ｋω_w ）² されることがわかる。ここ
で、微分値ｅ_d 、積分値ｅ_i の振幅値は、各々式(5) 、
式(10)であるから、回転速度ω_w は、

【００６７】

【数１】 より求めることができる。

【００６８】次に、第３の実施の形態に係る回転速度計
測装置の構成を図８を用いて説明する。

【００６９】図８に示すように、回転速度計測装置に
は、回転速度センサ１００により検出された電圧ｅを微
分する微分器９と、この電圧ｅを積分する積分器１０
と、が備えられている。また、微分器９により微分され
た微分値ｅ_d に対して全波整流を行う全波整流器１１ａ
と、積分器１０により積分された積分値ｅ_i に対して全
波整流を行う全波整流器１１ｂとが、各々、微分器９及
び積分器１０の出力端に接続されている。

【００７０】また、全波整流器１１ａ、１１ｂには、高
周波数成分をカットするためのローパスフィルタ１２
ａ、１２ｂとが各々接続されており、これらのＬＰＦに
は、該ＬＰＦ１２ａの出力信号＜ｅ_d ＞をＬＰＦ１２ｂ
の出力信号＜ｅ_i ＞で除算するための除算器１３が接続
されている。そして、除算器１３の出力端には、除算器
１３による除算結果の平方根を計算するための平方根演
算器１４が接続されている。さらに、平方根演算器１４
の出力端には、回転速度センサ１００の歯数をｋとして
１／ｋを乗じる乗算器１４ｄが接続されている。

【００７１】なお、平方根演算器１４は、アナログ回路
でも構成可能であるが、所謂ＡＤ変換器などによりコン
ピュータなどに取り込み、数値処理や予め用意された平
方根テーブルを参照することにより平方根を求めること
ができる。また、各構成要素は、上記各実施の形態と同
様に構成可能である。

【００７２】第３の実施の形態においても、回転速度に
比例して周波数が変化する交流信号を微分及び積分処理
することにより、その周波数情報を波形振幅に反映させ
て回転速度を得ている。センサ出力信号の微分及び積分
波形を比較することから、単一のセンサのみで回転速度
が得られ、また回転速度に依存してセンサの出力信号の
振幅が変化した場合にも精度良く、回転速度を得ること
ができる。また、センサ固有のゲイン特性などに依存す
ることなく異なった特性の様々なセンサへもパラメータ
を大きく調整することなく適用できる。さらに、本実施
の形態では、微分及び積分処理によって、比較波形の位
相差が１８０度となり、これらの絶対値を比較すること
によって波形リプルの影響も小さくできる。

【００７３】（第４の実施の形態）まず、第４の実施の
形態に係る回転速度計測装置の測定原理を説明する。な
お、上記各実施の形態と同様の物理量に関しては、同一
の記号を用いて説明を省略する。

【００７４】センサ出力信号は、前述のように式(1) で
示される。ここで、電圧ｅの振幅値Ｅの変化が小さいと
してＥの時間微分を無視すると、式(1) の２階微分値ｅ
_d2は、 となる。式(1) と比較すると、位相が反転し、振幅が
（ｋω_w ）² 倍されることがわかる。式(16)について、
ｅ_d2の振幅値を＜ｅ_d2＞とすると、 ＜ｅ_d2＞ ＝ （ｋω_w ）² Ｅ (17) となるから、回転速度ω_w は、

【００７５】

【数２】 より求めることができる。

【００７６】次に、第４の実施の形態に係る回転速度計
測装置の構成を図９を用いて説明する。

【００７７】図９に示すように、回転速度計測装置に
は、回転速度センサ１００により検出された電圧ｅを微
分する微分器１５と、該微分器１５により計算された微
分値ｅ _d をさらに微分して２階微分値ｅ_{d 2} を演算する
ための微分器１６と、が備えられている。また、微分器
１６により微分された微分値ｅ_{d 2} に対して全波整流を
行う全波整流器１８ａが微分器１６の出力端に接続され
ており、直接、電圧ｅに対して全波整流を行う全波整流
器１８ｂが図示しない回転速度センサ１００に接続され
ている。

【００７８】また、全波整流器１７ａ、１７ｂには、高
周波数成分をカットするためのローパスフィルタ１８
ａ、１８ｂが各々接続されており、これらのＬＰＦに
は、該ＬＰＦ１８ａの出力信号＜ｅ_{d 2} ＞をＬＰＦ１８
ｂの出力信号＜ｅ＞で除算するための除算器１９が接続
されている。そして、除算器１９の出力端には、除算器
１９による除算結果の平方根を計算するための平方根演
算器２０が接続されている。さらに、平方根演算器２０
の出力端には、回転速度センサ１００の歯数をｋとして
１／ｋを乗じる乗算器２０ｄが接続されている。

【００７９】なお、上記各構成要素は、上記実施の形態
と同様に構成可能である。第４の実施の形態でも、回転
速度に比例して周波数が変化する交流信号を２階微分処
理することにより、その周波数情報を波形振幅に反映さ
せて回転速度を得ている。センサ出力信号と、この信号
の２階微分波形を比較することから、単一のセンサのみ
で回転速度が得られ、また回転速度に依存してセンサの
出力信号の振幅が変化した場合にも精度良く、回転速度
を得ることができる。また、センサ固有のゲイン特性な
どに依存することなく異なった特性の様々なセンサへも
パラメータを大きく調整することなく適用できる。さら
に、本実施の形態では、２階微分処理によって比較波形
の位相差が１８０度となり、これらの絶対値を比較する
ことによって波形リプルの影響も小さくできる。

【００８０】（第５の実施の形態）まず、第５の実施の
形態に係る回転速度計測装置の測定原理を説明する。な
お、上記各実施の形態と同様の物理量に関しては、同一
の記号を用いて説明を省略する。

【００８１】センサ出力信号は、前述のように式(1) で
示される。ここで、電圧ｅの振幅値Ｅの変化が小さいと
してＥを定数と考えると、式(1) の２階積分値ｅ_i2は、

【００８２】

【数３】 となる。式(1) と比較すると、位相が反転し、振幅が１
／（ｋω_w ）² 倍されることがわかる。式(19)につい
て、ｅ_i2の振幅値を＜ｅ_i2＞とすると、 となるから、回転速度ω_w は、

【００８３】

【数４】 より求めることができる。

【００８４】次に、第５の実施の形態に係る回転速度計
測装置の構成を図１０を用いて説明する。

【００８５】図１０に示すように、回転速度計測装置に
は、回転速度センサ１００により検出された電圧ｅを積
分する積分器２１と、該積分器２１により計算された積
分値ｅ_i をさらに積分して２階積分値ｅ_i2を演算するた
めの積分器２２と、が備えられている。また、積分器２
２により積分された積分値ｅ_i2に対して全波整流を行う
全波整流器２３ｂが積分器２２の出力端に接続されてお
り、直接、電圧ｅに対して全波整流を行う全波整流器２
３ａが図示しない回転速度センサ１００に接続されてい
る。

【００８６】また、全波整流器２３ａ、２３ｂには、高
周波数成分をカットするためのローパスフィルタＬＰＦ
２４ａ、２４ｂが各々接続されており、これらのＬＰＦ
には、該ＬＰＦ２４ａの出力信号＜ｅ＞をＬＰＦ２４ｂ
の出力信号＜ｅ_i2＞で除算するための除算器２５が接続
されている。そして、除算器２５の出力端には、除算器
２５による除算結果の平方根を計算するための平方根演
算器２６が接続されている。さらに、平方根演算器２６
の出力端には、回転速度センサ１００の歯数をｋとして
１／ｋを乗じる乗算器２６ｄが接続されている。

【００８７】なお、上記各構成要素は、上記実施の形態
と同様に構成可能である。第５の実施の形態でも、回転
速度に比例して周波数が変化する交流信号を２階積分処
理することにより、その周波数情報を波形振幅に比例さ
せて回転速度を得ている。センサ出力信号と該信号の２
階積分波形とを比較することから、単一のセンサのみで
回転速度が得られ、また回転速度に依存してセンサの出
力信号の振幅が変化した場合にも精度良く回転速度を得
ることができる。また、センサ固有のゲイン特性などに
依存することなく異なった特性の様々なセンサへもパラ
メータを大きく調整することなく適用できる。さらに、
本実施の形態では、２階積分処理によって、比較波形の
位相差が１８０度となり、これらの絶対値を比較するこ
とによって波形リプルの影響も小さくできる。

【００８８】（第６の実施の形態）まず、第６の実施の
形態に係る回転速度計測装置の測定原理を説明する。な
お、上記各実施の形態と同様の物理量に関しては、同一
の記号を用いて説明を省略する。

【００８９】センサ出力信号ｅと該信号の１階微分値ｅ
_d は、前述のように式(1) 、(3) で示される。ここで、
推定回転速度をω^* _w とすると、ｋω^* _w をセンサ出力
信号ｅに乗算した信号ｅ^* _d は、 ｅ^* _d ＝ｋω^* _w ｅ＝ｋω^* _w Ｅｓｉｎ（ｋω_w ｔ） (22) となる。式(3) と比較すると、ω^* _w ＝ω_w である場合
は、振幅が同じで位相がずれていることがわかる。式
(3) 、(22)について、ｅ_d 、ｅ^* _d の振幅値をそれぞれ
＜ｅ_d ＞、＜ｅ^* _d ＞とすると、 ＜ｅ_d ＞ ＝ ｋω_w Ｅ (23) ＜ｅ^* _d ＞ ＝ ｋω^* _w Ｅ (24) となる。ここで、両式の差を偏差 ＜Δｅ^* _d ＞＝＜ｅ_d ＞ − ＜ｅ^* _d ＞ (25) として上記偏差が零となるように、ω^* _w を増減させれ
ばω^* _w ＝ω_w となる。すなわち、推定回転速度ω^* _w
が実回転速度ω_w に一致し、これにより回転速度を得る
ことができる。

【００９０】次に、第６の実施の形態に係る回転速度計
測装置の構成を図１１を用いて説明する。

【００９１】図１１に示すように、回転速度計測装置に
は、回転速度センサ１００により検出された電圧ｅを１
階微分する微分器２７と、該微分器２７により微分され
た電圧ｅの微分値ｅ_d に対して全波整流を行う全波整流
器２８ａと、直接、電圧ｅに対して全波整流を行う全波
整流器２８ｂとが備えられている。

【００９２】また、全波整流器２８ａ、２８ｂには、高
周波数成分をカットするためのローパスフィルタ２９
ａ、２９ｂが各々接続されている。またＬＰＦ２９ａの
出力端には、偏差を演算するための減算器３１の一方の
入力端が接続されており、該減算器３１には、ＬＰＦ２
９ａからの出力信号＜ｅ_d ＞が入力される。また、該減
算器３１の他方の入力端には、乗算器３０の出力端が接
続されており、乗算器３０はＬＰＦ２９ｂの出力信号＜
ｅ＞にｋω^* _w を乗じて(24)式の＜ｅ^* _d ＞を出力す
る。そして、減算器３１は(25)式の偏差＜Δｅ^* _d ＞を
出力する。

【００９３】減算器３１の出力端には、ＰＩ推定器３３
が接続されており、ＰＩ推定器３３は、入力された偏差
＜ｅ^* _d ＞が零となるように推定回転速度ω^* _w を演算
し、出力する。また、ＰＩ推定器３３の一方の出力端に
は、入力信号をｋ倍する定数器３２が接続されており、
該定数器３２の出力端には、乗算器３０が接続されてい
る。この構成により、乗算器３０の他方の入力端にはｋ
ω^* _w が入力される。

【００９４】ここで、ＰＩ推定器３３の詳細な構成を図
１２に示す。図１２に示すように、ＰＩ推定器３３は、
入力信号ｘのラプラス変換１／ｓを演算する演算手段１
５０と、該演算手段の演算結果に対し角周波数成分ｉに
関する角周波数ω_i を乗じる乗算器１５２と、乗算器１
５２の出力信号と入力信号ｘとを加算する加算器１５４
と、この加算結果に定数Ｇ_p を乗じる乗算器１５６と、
乗算器１５６からの出力信号の低周波数成分のみを通過
させるローパスフィルタＬＰＦ１５８と、から構成され
ている。

【００９５】ＰＩ推定器３３の全体の伝達特性は、ＬＰ
Ｆ１５８の伝達特性をＬ_pf（ｓ）とすると、 となる。

【００９６】なお、ＬＰＦ１５８は３００［Ｈｚ］程度
をカットオフ周波数とする２次の２項フィルタを用いる
のが好ましい。他の構成要素は上記各実施の形態と同様
に構成可能である。

【００９７】第６の実施の形態では、回転速度に比例し
て周波数が変化する交流信号を微分処理することによ
り、その周波数情報を波形振幅に反映させて回転速度を
得ている。センサ出力信号と該信号の微分波形とを比較
することから、単一のセンサのみで回転速度が得られ、
また回転速度に依存してセンサの出力信号の振幅が変化
した場合にも精度良く回転速度を得ることができる。ま
た、センサ固有のゲイン特性などに依存することなく異
なった特性の様々なセンサへもパラメータを大きく調整
することなく適用できる。さらに、本実施の形態では、
推定回転速度を設けて比較波形の偏差をフィードバック
しているため、除算器を必要としない。このため、低速
回転時のノイズの影響が少ない。

【００９８】（第７の実施の形態）まず、第７の実施の
形態に係る回転速度計測装置の測定原理を説明する。な
お、上記各実施の形態と同様の物理量に関しては、同一
の記号を用いて説明を省略する。

【００９９】センサ出力信号ｅと該信号の１階積分値ｅ
_i は、前述のように式(1) 、(9) で示される。ここで、
推定回転速度をω^* _w とすると、ｋω^* _w をセンサ出力
信号の積分値ｅ_i に乗算した信号ｅ^* は、 となる。式(1) と比較すると、ω^* _w ＝ω_w である場合
は、振幅が同じで位相がずれていることがわかる。式
(1) 、(27)について、ｅ、ｅ^* の振幅値をそれぞれ＜ｅ
＞、＜ｅ^* ＞とすると、 ＜ｅ＞ ＝ Ｅ (28) となる。ここで、両式の差を偏差 ＜Δｅ^* ＞＝＜ｅ＞ − ＜ｅ^* ＞ (30) として該偏差が零となるように、ω^* _w を増減させれば
ω^* _w ＝ω_w となる。すなわち、推定回転速度ω^* _w が
実回転速度ω_w に一致し、これにより回転速度を得るこ
とができる。

【０１００】次に、第７の実施の形態に係る回転速度計
測装置の構成を図１３を用いて説明する。

【０１０１】図１３に示すように、回転速度計測装置に
は、回転速度センサ１００により検出された電圧ｅを１
階積分する積分器３４と、該積分器３４により積分され
た電圧ｅの積分値ｅ_i に対して全波整流を行う全波整流
器３５ｂと、直接、電圧ｅに対して全波整流を行う全波
整流器３５ａとが備えられている。

【０１０２】また、全波整流器３５ａ、３５ｂには、高
周波数成分をカットするためのローパスフィルタ３６
ａ、３６ｂが各々接続されている。またＬＰＦ３６ａの
出力端には、偏差を演算するための減算器３８の一方の
入力端が接続されており、該減算器３８には、ＬＰＦ３
６ａからの出力信号＜ｅ＞が入力される。また、該減算
器３８の他方の入力端には、乗算器３７の出力端が接続
されており、乗算器３７はＬＰＦ３６ｂの出力信号＜ｅ
_i ＞にｋω^* _w を乗じて(29)式の＜ｅ^* ＞を出力する。
そして、減算器３８は(30)式の偏差＜Δｅ^* ＞を出力す
る。

【０１０３】減算器３８の出力端には、ＰＩ推定器４０
が接続されており、ＰＩ推定器４０は、入力された偏差
＜ｅ^* ＞が零となるように推定回転速度ω^* _w を演算
し、出力する。また、ＰＩ推定器４０の一方の出力端に
は、入力信号をｋ倍する定数器３９が接続されており、
該定数器３９の出力端には、乗算器３７が接続されてい
る。この構成により、乗算器３７の他方の入力端にはｋ
ω^* _w が入力される。

【０１０４】なお、他の構成要素は上記各実施の形態と
同様に構成可能である。第７の実施の形態では、回転速
度に比例して周波数が変化する交流信号を積分処理する
ことにより、その周波数情報を波形振幅に反映させて回
転速度を得ている。センサ出力信号と該信号の積分波形
とを比較することから、単一のセンサのみで回転速度が
得られ、また回転速度に依存してセンサの出力信号の振
幅が変化した場合にも精度良く回転速度を得ることがで
きる。また、センサ固有のゲイン特性などに依存するこ
となく異なった特性の様々なセンサへもパラメータを大
きく調整することなく適用できる。さらに、本実施の形
態では、推定回転速度を設けて比較波形の偏差をフィー
ドバックしているため、除算器を必要としない。

【０１０５】（第８の実施の形態）まず、第８の実施の
形態に係る回転速度計測装置の測定原理を説明する。な
お、上記各実施の形態と同様の物理量に関しては、同一
の記号を用いて説明を省略する。

【０１０６】センサ出力信号ｅと該信号の１階微分値ｅ
_d 及び１階積分値ｅ_i は、前述のように式(3) 、(9) で
示される。ここで、推定回転速度をω^* _w とすると、
（ｋω ^* _w ）² をセンサ出力信号ｅの積分値ｅ_i に乗算
した信号ｅ^** _d は、 となる。式(3) と比較すると、ω^* _w ＝ω_w である場合
は、振幅が同じで位相が反転していることがわかる。式
(3) 、(31)について、ｅ_d 、ｅ^** _d の振幅値をそれぞれ
＜ｅ_d ＞、＜ｅ^** _d ＞とすると、 ＜ｅ_d ＞ ＝ ｋω_w Ｅ (32) となる。ここで、両式の差を偏差 ＜Δｅ^** _d ＞＝＜ｅ_d ＞ − ＜ｅ^** _d ＞ (34) として該偏差が零となるように、ω^* _w を増減させれば
ω^* _w ＝ω_w となる。すなわち、推定回転速度ω^* _w が
実回転速度ω_w に一致し、これにより回転速度を得るこ
とができる。

【０１０７】次に、第８の実施の形態に係る回転速度計
測装置の構成を図１４を用いて説明する。

【０１０８】図１４に示すように、回転速度計測装置に
は、回転速度センサ１００により検出された電圧ｅを１
階微分する微分器４１と、電圧ｅを１階積分する積分器
４２と、微分器４１により微分された電圧ｅの微分値ｅ
_d に対して全波整流を行う全波整流器４３ａと、積分器
４２により積分された電圧ｅの積分値ｅ_i に対して全波
整流を行う全波整流器４３ｂと、が備えられている。

【０１０９】また、全波整流器４３ａ、４３ｂには、高
周波数成分をカットするためのローパスフィルタ４４
ａ、４４ｂが各々接続されている。またＬＰＦ４４ａの
出力端には、偏差を演算するための減算器４６の一方の
入力端が接続されており、該減算器４６には、ＬＰＦ４
４ａからの出力信号＜ｅ_d ＞が入力される。また、該減
算器４６の他方の入力端には、乗算器４５の出力端が接
続されており、乗算器４５はＬＰＦ４４ｂの出力信号＜
ｅ_i ＞にｋ（ω^* _w ）² を乗じて(33)式の＜ｅ^** _d ＞を
出力する。そして、減算器４６は(34)式の偏差＜Δｅ^**
_d ＞を出力する。

【０１１０】減算器４６の出力端には、ＰＩ推定器４９
が接続されており、ＰＩ推定器４９は、入力された偏差
＜Δｅ^** _d ＞が零となるように推定回転速度ω^* _w を演
算し、出力する。また、ＰＩ推定器４９の一方の出力端
には、入力信号をｋ倍する定数器４８が接続されてお
り、該定数器４８の出力端には、二乗演算器４７を介し
て乗算器４５が接続されている。この構成により、乗算
器４５の他方の入力端にはｋ（ω^* _w ）² が入力され
る。

【０１１１】なお、他の構成要素は上記各実施の形態と
同様に構成可能である。第８の実施の形態でも、回転速
度に比例して周波数が変化する交流信号を微分及び積分
処理することにより、その周波数情報を波形振幅に反映
させて回転速度を得ている。センサ出力信号と該信号の
微分及び積分波形とを比較することから、単一のセンサ
のみで回転速度が得られ、また回転速度に依存してセン
サの出力信号の振幅が変化した場合にも精度良く回転速
度を得ることができる。また、センサ固有のゲイン特性
などに依存することなく異なった特性の様々なセンサへ
もパラメータを大きく調整することなく適用できる。さ
らに、本実施の形態では、微分及び積分処理によって、
比較波形の位相差が１８０度となり、これらの絶対値を
比較することによって波形リプルの影響も小さくでき
る。また、本実施の形態では、推定回転速度を設けて比
較波形の偏差をフィードバックしているため、除算器を
必要としない。そのため、特に低回転速度時のノイズの
影響が少ない。

【０１１２】また、第８の実施の形態に係る図１４の微
分器４１の伝達関数Ｇ_d (s) を、カットオフ振動数をω
_d0として、 のように実現することができる。これによって、微分器
４１は振動数ω_d0以下で微分特性、ω_d0以上では高周波
数成分がカットされた特性を示す。なお、(34a)式に示
すように、伝達関数Ｇ_d (s) は第１要素（ω_d0ｓ／ｓ＋
ω_d0）と第２要素（ω_d0／ｓ＋ω_d0）の積として表わさ
れている。

【０１１３】また、図１４の積分器４２の伝達関数Ｇ_i
(s) を、カットオフ振動数をω_i0として、 のように実現することができる。これによって、積分器
４２は、振動数ω_i0以上で積分特性、ω_i0以下では低周
波数成分がカットされた特性を示す。なお、(34b) 式に
示すように、伝達関数Ｇ_i (s) は第１要素（ｓ／ｓ＋ω
_i0）と第２要素（１／ｓ＋ω_i0）の積として表わされて
いる。

【０１１４】ここで、それぞれのカットオフ周波数を車
輪速ω_w に比例して変化させることを考えると、車輪速
ω_w の時のセンサ出力信号の振動数がｋω_w （ｋ＝４
８）となることから、例えば、この振動数ｋω_w の定数
ａ倍を微分器４１のカットオフ振動数ω_d0、振動数ｋω
_w の定数１／ａ倍を積分器４２のカットオフ振動数ω_i0
となるように実現することができる。図１９は、このよ
うにカットオフ周波数を定めた場合の第８の実施の形態
に係る回転速度計測装置の構成例である。

【０１１５】図１９に示すように、微分器４１は、セン
サ出力信号ｅと入力信号との偏差を演算する偏差演算器
１０２と乗算器１０３とを接続すると共に、乗算器１０
３の出力端を１／ｓ演算器１０４を介して偏差演算器１
０２の入力端に接続してなる第１の回路ブロックと、乗
算器１０３の出力信号と入力信号との偏差を演算する偏
差演算器１０５と１／ｓ演算器１０６及び乗算器１０７
とを接続すると共に乗算器１０７の出力端を偏差演算器
１０５の入力端に接続してなる第２の回路ブロックと、
から構成される。このように構成することにより、微分
器４１は(34a)式の演算を実行する。また、乗算器１０
３及び乗算器１０７には、入力信号をａ倍する定数器１
０８の出力端が接続されており、この定数器１０８に
は、定数器４８の出力端が接続されている。すなわち、
乗算器１０３、１０７は、入力信号に対してａｋω_w ^*
を乗算し、これによってカットオフ振動数ω_d0がａｋω
_w ^*となる。

【０１１６】また、積分器４２は、センサ出力信号ｅと
入力信号との偏差を演算する偏差演算器１０９と１／ｓ
演算器１１１とを接続すると共に、１／ｓ演算器１１１
の出力端を乗算器１１０を介して偏差演算器１０９の入
力端に接続してなる第１の回路ブロックと、１／ｓ演算
器１１１の出力信号と入力信号との偏差を演算する偏差
演算器１１２と乗算器１１４と１／ｓ演算器１１３とを
接続すると共に１／ｓ演算器１１３の出力端を偏差演算
器１１２の入力端に接続してなる第２の回路ブロック
と、から構成される。このように構成することにより、
積分器４２は(34b) 式の演算を実行する。また、乗算器
１１０及び乗算器１１４には、入力信号を１／ａ倍する
定数器１１５の出力端が接続されており、この定数器１
１５には、定数器４８の出力端が接続されている。すな
わち、乗算器１１０、１１４は、入力信号に対してｋω
_w ^* ／ａを乗算し、これによってカットオフ振動数ω_i0
がｋω_w ^* ／ａとなる。

【０１１７】（第９の実施の形態）まず、第９の実施の
形態に係る回転速度計測装置の測定原理を説明する。な
お、上記各実施の形態と同様の物理量に関しては、同一
の記号を用いて説明を省略する。

【０１１８】センサ出力信号ｅと該信号の２階微分値ｅ
_d2は、前述のように式(1) 、(16)で示される。ここで、
推定回転速度をω^* _w とすると、（ｋω^* _w ）² をセン
サ出力信号ｅに乗算した信号ｅ^* _d2は、 ｅ^* _d2＝（ｋω^* _w ）² ｅ＝ （ｋω^* _w ）² Ｅｓｉｎ（ｋω^* _w ｔ） (35) となる。式(16)と比較すると、ω^* _w ＝ω_w である場合
は、振幅が同じで位相が反転していることがわかる。式
(16)、(35)について、ｅ_d2、ｅ^* _d2の振幅値をそれぞれ
＜ｅ_d2＞、＜ｅ^* _d2＞とすると、 ＜ｅ_d2＞ ＝ （ｋω_w ）² Ｅ (36) ＜ｅ^* _d2＞ ＝ （ｋω^* _w ）² Ｅ (37) となる。ここで、両式の差を偏差 ＜Δｅ^* _d2＞＝＜ｅ_d2＞ − ＜ｅ^* _d2＞ (38) として該偏差が零となるように、ω^* _w を増減させれば
ω^* _w ＝ω_w となる。すなわち、推定回転速度ω^* _w が
実回転速度ω_w に一致し、これにより回転速度を得るこ
とができる。

【０１１９】次に、第９の実施の形態に係る回転速度計
測装置の構成を図１５を用いて説明する。

【０１２０】図１５に示すように、回転速度計測装置に
は、回転速度センサ１００により検出された電圧ｅを微
分する微分器５０と、該微分器５０により計算された微
分値ｅ_d をさらに微分して２階微分値ｅ_d2を演算するた
めの微分器５１と、が備えられている。また、微分器５
１により微分された微分値ｅ_d2に対して全波整流を行う
全波整流器５２ａが微分器５１の出力端に接続されてお
り、直接、電圧ｅに対して全波整流を行う全波整流器５
２ｂが図示しない回転速度センサ１００に接続されてい
る。

【０１２１】また、全波整流器５２ａ、５２ｂには、高
周波数成分をカットするためのローパスフィルタ５３
ａ、５３ｂが各々接続されている。またＬＰＦ５３ａの
出力端には、偏差を演算するための減算器５５の一方の
入力端が接続されており、該減算器５５には、ＬＰＦ５
３ａからの出力信号＜ｅ_d2＞が入力される。また、該減
算器５５の他方の入力端には、乗算器５４の出力端が接
続されており、乗算器５４はＬＰＦ５３ｂの出力信号＜
ｅ＞に（ｋω^* _w ）² を乗じて(37)式の＜ｅ^* _d2＞を出
力する。そして、減算器５５は(38)式の偏差＜Δｅ^* _d2
＞を出力する。

【０１２２】減算器５５の出力端には、ＰＩ推定器５８
が接続されており、ＰＩ推定器５８は、入力された偏差
＜Δｅ^* _d2＞が零となるように推定回転速度ω^* _w を演
算し、出力する。また、ＰＩ推定器５８の一方の出力端
には、入力信号をｋ倍する定数器５７が接続されてお
り、該定数器５７の出力端には、二乗演算器５６を介し
て乗算器５４が接続されている。この構成により、乗算
器５４の他方の入力端には（ｋω^* _w ）² が入力され
る。

【０１２３】なお、他の構成要素は上記各実施の形態と
同様に構成可能である。第９の実施の形態でも、回転速
度に比例して周波数が変化する交流信号を２階微分処理
することにより、その周波数情報を波形振幅に反映させ
て回転速度を得ている。センサ出力信号と該信号の２階
微分波形とを比較することから、単一のセンサのみで回
転速度が得られ、また回転速度に依存してセンサの出力
信号の振幅が変化した場合にも精度良く回転速度を得る
ことができる。また、センサ固有のゲイン特性などに依
存することなく異なった特性の様々なセンサへもパラメ
ータを大きく調整することなく適用できる。さらに、本
実施の形態では、２階微分処理によって、比較波形の位
相差が１８０度となり、これらの絶対値を比較すること
によって波形リプルの影響も小さくできる。また、本実
施の形態では、推定回転速度を設けて比較波形の偏差を
フィードバックしているため、除算器を必要としない。
そのため、低回転速度時のノイズの影響が少ない。

【０１２４】（第１０の実施の形態）まず、第１０の実
施の形態に係る回転速度計測装置の測定原理を説明す
る。なお、上記各実施の形態と同様の物理量に関して
は、同一の記号を用いて説明を省略する。

【０１２５】センサ出力信号ｅと該信号の２階積分値ｅ
_i2は、前述のように式(1) 、(19)で示される。ここで、
推定回転速度をω^* _w とすると、（ｋω^* _w ）² をセン
サ出力信号ｅの２階積分値ｅ_i2に乗算した信号ｅ^**は、 となる。式(1) と比較すると、ω^* _w ＝ω_w である場合
は、振幅が同じで位相が反転していることがわかる。式
(1) 、(39)について、ｅ_d2、ｅ^* _d2の振幅値をそれぞれ
＜ｅ＞、＜ｅ^**＞とすると、 ＜ｅ＞ ＝ Ｅ (40)

【０１２６】

【数５】 となる。ここで、両式の差を偏差 ＜Δｅ^**＞＝＜ｅ＞ − ＜ｅ^**＞ (42) として該偏差が零となるように、ω^* _w を増減させれば
ω^* _w ＝ω_w となる。すなわち、推定回転速度ω^* _w が
実回転速度ω_w に一致し、これにより回転速度を得るこ
とができる。

【０１２７】次に、第１０の実施の形態に係る回転速度
計測装置の構成を図１６を用いて説明する。

【０１２８】図１６に示すように、回転速度計測装置に
は、回転速度センサ１００により検出された電圧ｅを積
分する積分器５９と、該積分器５９により計算された積
分値ｅ_i をさらに積分して２階積分値ｅ_i2を演算するた
めの積分器６０とが備えられている。また、積分器６０
により積分された積分値ｅ_i2に対して全波整流を行う全
波整流器６１ｂが積分器６０の出力端に接続されてお
り、直接、電圧ｅに対して全波整流を行う全波整流器６
１ａが図示しない回転速度センサ１００に接続されてい
る。

【０１２９】また、全波整流器６１ａ、６１ｂには、高
周波数成分をカットするためのローパスフィルタ６２
ａ、６２ｂが各々接続されている。またＬＰＦ６２ａの
出力端には、偏差を演算するための減算器６４の一方の
入力端が接続されており、該減算器６４には、ＬＰＦ６
２ａからの出力信号＜ｅ＞が入力される。また、該減算
器６４の他方の入力端には、乗算器６３の出力端が接続
されており、乗算器６３はＬＰＦ６２ｂの出力信号＜ｅ
_i2＞に（ｋω^* _w ）² を乗じて(41)式の＜ｅ^**＞を出力
する。そして、減算器６４は(42)式の偏差＜Δｅ^**＞を
出力する。

【０１３０】減算器６４の出力端には、ＰＩ推定器６７
が接続されており、ＰＩ推定器６７は、入力された偏差
＜Δｅ^**＞が零となるように推定回転速度ω^* _w を演算
し、出力する。また、ＰＩ推定器６７の一方の出力端に
は、入力信号をｋ倍する定数器６６が接続されており、
該定数器６６の出力端には、二乗演算器６５を介して乗
算器６３が接続されている。この構成により、乗算器６
３の他方の入力端には（ｋω^* _w ）² が入力される。

【０１３１】なお、他の構成要素は上記各実施の形態と
同様に構成可能である。第１０の実施の形態でも、回転
速度に比例して周波数が変化する交流信号を２階積分処
理することにより、その周波数情報を波形振幅に反映さ
せて回転速度を得ている。センサ出力信号と該信号の２
階積分波形とを比較することから、単一のセンサのみで
回転速度が得られ、また回転速度に依存してセンサの出
力信号の振幅が変化した場合にも精度良く回転速度を得
ることができる。また、センサ固有のゲイン特性などに
依存することなく異なった特性の様々なセンサへもパラ
メータを大きく調整することなく適用できる。さらに、
本実施の形態では、２階積分処理によって、比較波形の
位相差が１８０度となり、これらの絶対値を比較するこ
とによって波形リプルの影響も小さくできる。また、本
実施の形態では、推定回転速度を設けて比較波形の偏差
をフィードバックしているため、除算器を必要としな
い。そのため、低回転速度時のノイズの影響が少ない。

【０１３２】（第１１の実施の形態）回転速度センサ１
００の出力は、上記各実施の形態では、時間関数として
大きく変化しないと仮定しているが、本実施の形態で
は、回転速度ω_w に比例した振幅を取ることを仮定す
る。この場合、センサ出力電圧ｅ₂ は、 ｅ₂ ＝ Ｅω_w ｓｉｎ（ｋω_w ｔ） (43) となる。 (43) 式の積分したものを考えると、

【０１３３】

【数６】 となる。但し、積分初期値は無視している。さらに式(4
4)にω_w をかけて積分すると、

【０１３４】

【数７】 を得る。式(45)と式(43)とを比較すると、

【０１３５】

【数８】 となっていることがわかる。

【０１３６】ここで、回転速度の推定値ω^* _w が得られ
ている時、上式(46)の右辺より計算した値をｅ^* ₂ とす
ると、

【０１３７】

【数９】 となる。但し、右辺は回転速度の推定値ω^* _w と、実際
のセンサ出力値ｅ₂ より計算するものとする。

【０１３８】式(47)を式(46)と比較すると、ω^* _w ＝ω
_w の場合では、振幅と位相が同じであることがわかる。
ｅ₂ 、ｅ^* ₂ の振幅値をそれぞれ＜ｅ₂ ＞、＜ｅ^* ₂ ＞
とし、この差を ＜Δｅ^* ₂ ＞＝＜ｅ₂ ＞ − ＜ｅ^* ₂ ＞ (48) として偏差＜Δｅ^* ₂ ＞が零となるように、ω^* _w を増
減させればω^* _w ＝ω_wとなる。すなわち、推定回転速
度ω^* _w が実回転速度ω_w に一致し、これにより回転速
度を得ることができる。

【０１３９】次に、第１１の実施の形態に係る回転速度
計測装置の構成を図１７を用いて説明する。

【０１４０】図１７に示すように、回転速度計測装置に
は、上記センサ出力電圧ｅ₂ を積分する積分器６８と、
該積分器６８により計算された積分値ｅ_i にｋω^* _w を
乗じる乗算器６９と、この乗算器６９の出力ｋω^* _w ｅ
_i に対してさらに積分処理を行う積分器７０と、この積
分器７０の積分結果に対してさらにｋω^* _w を乗じる乗
算器７１と、が備えられている。

【０１４１】また、乗算器７１の出力結果に対して積分
値ｅ_i2に対して全波整流を行う全波整流器７２ｂが乗算
器７１の出力端に接続されており、直接、センサ出力電
圧ｅ ₂ に対して全波整流を行う全波整流器７２ａが図示
しない回転速度センサ１００に接続されている。

【０１４２】また、全波整流器７２ａ、７２ｂには、高
周波数成分をカットするためのローパスフィルタ７３
ａ、７３ｂが各々接続されている。またＬＰＦ７３ａの
出力端には、偏差を演算するための減算器７４の一方の
入力端が接続されており、該減算器７４には、ＬＰＦ７
３ａからの出力信号＜ｅ₂ ＞が入力される。また、該減
算器７４の他方の入力端には、ＬＰＦ７３ｂの出力端が
接続されており、減算器７４は(48)式の偏差＜Δｅ^* ₂
＞を出力する。

【０１４３】減算器７４の出力端には、ＰＩ推定器７６
が接続されており、ＰＩ推定器７６は、入力された偏差
＜Δｅ^* ₂ ＞が零となるように推定回転速度ω^* _w を演
算し、出力する。また、ＰＩ推定器７６の一方の出力端
には、入力信号をｋ倍する定数器７５が接続されてお
り、該定数器７５の出力端には、乗算器６９と乗算器７
１とが接続されている。この構成により、乗算器６３及
び乗算器７１の他方の入力端にはｋω^* _w が入力され
る。

【０１４４】なお、他の構成要素は上記各実施の形態と
同様に構成可能である。第１１の実施の形態でも、回転
速度に比例して周波数が変化する交流信号を積分処理及
び２階積分処理することにより、その周波数情報を波形
振幅に反映させて回転速度を得ている。センサ出力信号
より推定回転速度を用いて計算した値とセンサ信号とを
比較することから、単一のセンサのみで回転速度が得ら
れ、また回転速度に依存してセンサの出力信号の振幅が
変化した場合にも精度良く回転速度を得ることができ
る。また、センサ固有のゲイン特性などに依存すること
なく異なった特性の様々なセンサへもパラメータを大き
く調整することなく適用できる。さらに、本実施の形態
では、比較波形の位相差が同一となり、これらの絶対値
を比較することによって波形リプルの影響も小さくでき
る。また、本実施の形態では、推定回転速度を設けて比
較波形の偏差をフィードバックしているため、除算器を
必要としない。そのため、低回転速度時のノイズの影響
が少ない。

【０１４５】（第１２の実施の形態）まず、第１２の実
施の形態に係る回転速度計測装置の測定原理を説明す
る。なお、上記各実施の形態と同様の物理量に関して
は、同一の符号を用いて説明を省略する。

【０１４６】センサ出力信号ｅと該信号の１階微分値ｅ
_d 及び１階積分値ｅ_i は、前述のように式(3) 、(9) で
示される。ここで、ｅ_d 、ｅ_i の振幅値をそれぞれ＜ｅ
_d ＞、＜ｅ_i ＞とすると、式(3) 、(9) より、 が成立する。

【０１４７】ここで、ｅ_d をｋω^* _w で除したものをｅ
₁ 、ｅ_i にｋω^* _w をかけたものをｅ₂ で定義し、この
両者の振幅値＜ｅ₁ ＞、＜ｅ₂ ＞の差を偏差 ＜Δｅ^** _d ＞＝＜ｅ₁ ＞ − ＜ｅ₂ ＞ (50) として該偏差が零となるように、ω^* _w を増減させれば
ω^* _w ＝ω_w となる。すなわち、推定回転速度ω^* _w が
実回転速度ω_w に一致し、これにより回転速度を得るこ
とができる。

【０１４８】次に、第１２の実施の形態に係る回転速度
計測装置の構成を図１８を用いて説明する。

【０１４９】図１８に示すように、回転速度計測装置に
は、回転速度センサ１００により検出された電圧ｅを１
階微分する微分器８０と、電圧ｅを１階積分する積分器
８１と、１階微分値ｅ_d を入力値で除算してｅ₁ を出力
する除算器８２と、１階積分値ｅ_i に入力値を乗算して
ｅ₂ を出力する乗算器８３と、ｅ₁ に対して全波整流を
行う全波整流器８４と、ｅ₂ に対して全波整流を行う全
波整流器８５と、が備えられている。

【０１５０】また、全波整流器８４、８５には、高周波
数成分をカットするためのローパスフィルタ８６、８７
が各々接続されている。ＬＰＦ８６の出力端には、偏差
を演算するための減算器８８の一方の入力端が接続され
ており、該減算器８８には、ＬＰＦ８６からの出力信号
＜ｅ₁ ＞が入力される。ＬＰＦ８７の出力端には、減算
器８８の他方の入力端が接続されており、該減算器８８
には、ＬＰＦ８７からの出力信号＜ｅ₂ ＞が入力され
る。そして、減算器８８は、＜ｅ₁ ＞と＜ｅ₂ ＞との偏
差＜Δｅ^** _d ＞を出力する。

【０１５１】減算器８８の出力端には、ＰＩ推定器９０
が接続されており、ＰＩ推定器９０は、入力された偏差
＜Δｅ^** _d ＞が零となるように推定回転速度ω^* _w を演
算し出力する。また、ＰＩ推定器９０の一方の出力端に
は、入力信号をｋ倍する定数器９１が接続されており、
定数器９２はｋω^* _w を出力する。該定数器９１の出力
端には、除算器８２及び乗算器８３が接続されており、
除算器８２は、入力された１階微分値ｅ_d をｋω^* _w で
除算してｅ₁ を出力し、乗算器８３は、入力された１階
積分値ｅ_i にｋω^* _w を乗算してｅ₂ を出力する。すな
わち、微分器８０及び除算器８２は、(49)式の左辺を出
力する回路ブロック７７を構成し、積分器８１及び乗算
器８３は、(49)式の右辺を出力する回路ブロック７８を
構成する。

【０１５２】なお、他の構成要素は上記各実施の形態と
同様に構成可能である。第１２の実施の形態でも、回転
速度に比例して周波数が変化する交流信号を微分及び積
分処理することにより、その周波数情報を波形振幅に反
映させて回転速度を得ている。センサ出力信号と該信号
の微分及び積分波形とを比較することから、単一のセン
サのみで回転速度が得られ、また回転速度に依存してセ
ンサの出力信号の振幅が変化した場合にも精度良く回転
速度を得ることができる。また、センサ固有のゲイン特
性などに依存することなく異なった特性の様々なセンサ
へもパラメータを大きく調整することなく適用できる。
さらに、本実施の形態では、微分及び積分処理によっ
て、比較波形の位相差が１８０度となり、これらの絶対
値を比較することによって波形リプルの影響も小さくで
きる。また、本実施の形態では、推定回転速度を設けて
比較波形の偏差をフィードバックしているため、除算器
を必要としない。そのため、特に低回転速度時のノイズ
の影響が少ない。

【０１５３】また、センサ出力信号の微分波形の振幅値
は、該信号の振動数上昇に対して比例して増加すること
から磁束変化を検知する回転速度センサなどのようにセ
ンサ出力信号の値そのものが回転速度に近似比例して増
加するような場合、該信号の微分値は回転速度の自乗に
比例して増加することになる。この場合も、等価的に微
分出力を回転速度で除算している本実施の形態では、セ
ンサ出力信号レベルと同等のレベルでの比較が可能とな
る。

【０１５４】第１２の実施の形態でも、第８の実施の形
態と同様に微分器８０がカットオフ振動数ω_d0（＝ａｋ
ω_w ^* ）以下で微分特性、ω_d0以上で高周波数成分がカ
ットされた特性を示すように伝達関数を(34a) 式で実現
することができる。また、積分器８１がカットオフ振動
数ω_i0（＝ｋω_w ^* ／ａ）以上で積分特性、ω_i0以下で
は低周波数成分がカットされた特性を示すように伝達関
数を(34b) 式で実現することができる。この場合、除算
器８２による１／ｋω_w ^* 倍を含めた回路ブロック７７
の伝達関数Ｇ_d ’(s) は、 となり、乗算器８３によるｋω_w ^* 倍を含めた回路ブロ
ック７８の伝達関数Ｇ_i’(s) は、 となる。

【０１５５】(51)式、(52)式の伝達関数を実現した回転
速度計測装置の構成を図２０に示す。なお、微分器８０
及び積分器８１内の偏差演算器、１／ｓ演算器、乗算器
の接続態様は、図１９と同様であるので同一の符号を付
して詳細な説明を省略する。図２０に示すように、回路
ブロック７７には、乗算器２個と除算器１個が含まれて
おり、回路ブロック７８には、乗算器３個が含まれてい
る。

【０１５６】また、(51)式、(52)式の伝達関数は、次の
ように変形できる。 (53)式、(54)式を実現した回路ブロックの構成を図２１
に示す。但し、(53)式、(54)式の係数ａは、微分器、積
分器に共通であり、後段のＰＩ推定器９０に含めて構成
している。図２１の回路ブロック７７の構成が図２０と
異なる点は、入力信号をａ倍する定数器１０８の代わり
に入力信号をａｋ倍する定数器１１６を配置し、乗算器
１０７の出力端を偏差演算器１０５へ接続したことであ
る。また、図２１の回路ブロック７８の構成が図２０と
異なる点は、入力信号をａ倍する定数器１１５の代わり
に入力信号をａｋ倍する定数器１１７を配置し、乗算器
１１４の出力端を全波整流器８４へ接続したことであ
る。

【０１５７】図２１に示すように、回路ブロック７７に
は、乗算器２個が含まれており、回路ブロック７８に
は、乗算器２個が含まれている。すなわち、図２１のよ
うに構成することにより、図２０の構成から除算器及び
乗算器をそれぞれ１個ずつ減らすことができる。

【０１５８】さらに、(51)式、(52)式の伝達関数は、次
のようにも変形できる。 (55)式、(56)式を実現した回路ブロックの構成を図２２
に示す。図２２に示すように、回路ブロック７７には、
乗算器２個が含まれており、回路ブロック７８には、乗
算器２個が含まれている。すなわち、図２２のように構
成することによっても、図２１と同様に図２０の構成か
ら除算器及び乗算器をそれぞれ１個ずつ減らすことがで
きる。

【０１５９】また、微分器８０、積分器８１をそれぞれ の一次のフィルタで構成した場合には、それぞれの回路
ブロック７７、７８の伝達関数は、微分器８０について
１／ｋω_w ^* 倍、積分器８１についてｋω_w ^* 倍を考慮
して、 となって、図２３のように構成できる。

【０１６０】図２３に示すように、一次のフィルタの場
合、回路ブロック７７、７８には、１個の乗算器が各々
含まれており、乗算器の個数を最低限にすることができ
ることがわかる。

【０１６１】以上のように、本実施の形態では、高周波
ノイズを除去する微分器、及び直流分を除去する積分器
の実現において、乗算器、除算器の個数を少なく構成で
きるという利点がある。

【０１６２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、回転速度信号の振幅が回転速度によって変化し
周波数情報と振幅情報とが混在する場合においても、回
転速度信号を演算処理することにより、該回転速度信号
から周波数情報を抽出しているため、単一の検出手段を
用いて回転速度を精度良く計測できる、という効果が得
られる。

【０１６３】また、請求項２乃至請求項８の発明によれ
ば、回転速度信号の振幅が回転速度によって変化し周波
数情報と振幅情報とが混在する場合においても、回転速
度信号を演算処理して得られる２つの信号の振幅を比較
することによって周波数情報を抽出しているため、簡単
な構成で回転速度を精度良く計測できる、という効果が
得られる。

【０１６４】さらに、請求項９の発明によれば、回転速
度信号の振幅が回転速度によって変化し周波数情報と振
幅情報とが混在する場合においても、比較する２つの信
号を除算するのではなく、回転速度信号に基づいて得ら
れた推定回転速度のフィードバックによって回転速度を
得るようにしたので、除算処理で現れる低速時のノイズ
の増加もなく、回転速度の計測精度が改善される、とい
う効果が得られる。

【０１６５】さらに、請求項１０の発明によれば、第１
の信号と第２の信号共に推定周波数情報が含まれるよう
に各信号を演算するようにしたので、第１の信号と第２
の信号とを回転速度信号のレベルと同等のレベルで比較
することが可能となる、というさらなる効果が得られ
る。

【０１６６】さらに、請求項１１の発明によれば、推定
回転速度の周波数に比例する第１及び第２のカットオフ
周波数を用いてカットオフ特性を有する微分器と積分器
による演算を行うようにしたので、第１及び第２の信号
を得る際に行う推定周波数情報の乗算及び除算と等価な
処理をカットオフを含めた微分演算及び積分演算処理に
組み込むこと可能となり、信号処理のロジックを簡単化
できる、というさらなる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る回転速度計測装置の構
成を示す図である。

【図２】第１の実施の形態に係る回転速度計測装置のア
ナログ回路での構成例を示す図である。

【図３】第１の実施の形態に係る回転速度計測装置のロ
ーパスフィルタの周波数特性を示す図である。

【図４】（ａ）は実車輪速度の時間波形、（ｂ）はセン
サ出力電圧と該電圧の微分値の時間波形、（ｃ）はセン
サ出力絶対値とその微分絶対値の時間波形、（ｄ）はセ
ンサ出力絶対値と微分絶対値の平滑波形、（ｅ）は検出
車輪速度の時間波形を各々示す図である。

【図５】第２の実施の形態に係る回転速度計測装置の構
成を示す図である。

【図６】低域カットオフ周波数可変の積分器の構成を示
す図である。

【図７】低域カットオフ周波数可変の積分器の周波数特
性である。

【図８】第３の実施の形態に係る回転速度計測装置の構
成を示す図である。

【図９】第４の実施の形態に係る回転速度計測装置の構
成を示す図である。

【図１０】第５の実施の形態に係る回転速度計測装置の
構成を示す図である。

【図１１】第６の実施の形態に係る回転速度計測装置の
構成を示す図である。

【図１２】ＰＩ推定器の構成を示す図である。

【図１３】第７の実施の形態に係る回転速度計測装置の
構成を示す図である。

【図１４】第８の実施の形態に係る回転速度計測装置の
構成を示す図である。

【図１５】第９の実施の形態に係る回転速度計測装置の
構成を示す図である。

【図１６】第１０の実施の形態に係る回転速度計測装置
の構成を示す図である。

【図１７】第１１の実施の形態に係る回転速度計測装置
の構成を示す図である。

【図１８】第１２の実施の形態に係る回転速度計測装置
の構成を示す図である。

【図１９】第８の実施の形態に係る回転速度計測装置の
微分器及び積分器を２次の伝達関数で実現した場合の詳
細な構成例を示す図である。

【図２０】第１２の実施の形態に係る回転速度計測装置
の微分器及び積分器を２次の伝達関数で実現した場合の
詳細な構成例を示す図である。

【図２１】第１２の実施の形態に係る回転速度計測装置
の微分器及び積分器を２次の伝達関数で実現すると共に
乗算器及び除算器を減らした場合の詳細な構成例を示す
図である。

【図２２】第１２の実施の形態に係る回転速度計測装置
の微分器及び積分器を２次の伝達関数で実現すると共に
乗算器及び除算器を減らした場合の詳細な構成例を示す
図である。

【図２３】第１２の実施の形態に係る回転速度計測装置
の微分器及び積分器を１次の伝達関数で実現すると共に
乗算器及び除算器を減らした場合の詳細な構成例を示す
図である。

【符号の説明】

１ 微分器 ２ａ 全波整流器 ２ｂ 全波整流器 ３ａ ローパスフィルタ ３ｂ ローパスフィルタ ４ 除算器 ４ｄ 乗算器 １００ 回転速度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 英一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 梅野 孝治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 山口 裕之 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出対象の回転速度に応じて振幅が変化
   すると共に該回転速度に比例又は略比例した周波数で変
   化する回転速度信号を出力する１つの検出手段と、 前記１つの検出手段が出力した回転速度信号を演算処理
   することにより前記回転速度信号に含まれる周波数情報
   と振幅情報とから該周波数情報を抽出し、抽出された周
   波数情報に基づいて前記検出対象の回転速度を計測する
   計測手段と、 を含む回転速度計測装置。
2. 【請求項２】 検出対象の回転速度に応じて振幅が変化
   すると共に該回転速度に比例又は略比例した周波数で変
   化する回転速度信号を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された回転速度信号に基づい
   て、該回転速度信号に含まれる周波数情報及び振幅情報
   の少なくとも１つを有する第１の信号を得る第１の信号
   処理手段と、 前記検出手段が出力した回転速度信号に基づいて、該回
   転速度信号に含まれる周波数情報及び振幅情報の少なく
   とも１つを有する第２の信号を得る第２の信号処理手段
   と、 前記第１の信号と前記第２の信号とを比較することによ
   って、検出された回転速度信号に含まれる周波数情報と
   振幅情報とから該周波数情報を抽出し、抽出された周波
   数情報に基づいて前記検出対象の回転速度を計測する計
   測手段と、 を含む回転速度計測装置。
3. 【請求項３】 前記第１の信号処理手段は、検出された
   回転速度信号に基づいて振幅情報を有する前記第１の信
   号を得ると共に、 前記第２の信号処理手段は、検出された回転速度信号を
   時間に関して１階微分した信号に基づいて振幅情報及び
   周波数情報を有する前記第２の信号を得ることを特徴と
   する請求項２の回転速度計測装置。
4. 【請求項４】 前記第１の信号処理手段は、検出された
   回転速度信号に基づいて振幅情報を有する前記第１の信
   号を得ると共に、 前記第２の信号処理手段は、検出された回転速度信号を
   時間に関して１階積分した信号に基づいて振幅情報及び
   周波数情報を有する前記第２の信号を得ることを特徴と
   する請求項２の回転速度計測装置。
5. 【請求項５】 前記第１の信号処理手段は、検出された
   回転速度信号を時間に関して１階微分した信号に基づい
   て振幅情報及び周波数情報を有する前記第１の信号を得
   ると共に、 前記第２の信号処理手段は、検出された回転速度信号を
   時間に関して１階積分した信号に基づいて振幅情報及び
   周波数情報を有する前記第２の信号を得ることを特徴と
   する請求項２の回転速度計測装置。
6. 【請求項６】 前記第１の信号処理手段は、検出された
   回転速度信号に基づいて振幅情報を有する前記第１の信
   号を得ると共に、 前記第２の信号処理手段は、検出された回転速度信号を
   時間に関して２階微分した信号に基づいて振幅情報及び
   周波数情報を有する前記第２の信号を得ることを特徴と
   する請求項２の回転速度計測装置。
7. 【請求項７】 前記第１の信号処理手段は、検出された
   回転速度信号に基づいて振幅情報を有する前記第１の信
   号を得ると共に、 前記第２の信号処理手段は、検出された回転速度信号を
   時間に関して２階積分した信号に基づいて振幅情報及び
   周波数情報を有する前記第２の信号を得ることを特徴と
   する請求項２の回転速度計測装置。
8. 【請求項８】 前記計測手段は、 前記第１の信号を前記第２の信号により除算又は前記第
   ２の信号を前記第１の信号により除算することにより前
   記周波数情報を抽出することを特徴とする請求項２乃至
   請求項７のいずれか１項の回転速度計測装置。
9. 【請求項９】 検出対象の回転速度に応じて振幅が変化
   すると共に該回転速度に比例又は略比例した周波数で変
   化する回転速度信号を検出する検出手段と、 入力された推定回転速度に基づく推定周波数情報、検出
   された回転速度信号に基づく振幅情報及び周波数情報の
   うち少なくとも１つを有する第１の信号を得る第１の信
   号処理手段と、 入力された推定回転速度に基づく推定周波数情報、検出
   された回転速度信号に基づく振幅情報及び周波数情報の
   うち少なくとも１つを有し、かつ推定回転速度が実際の
   回転速度と等しくなるときに前記第１の信号と等しくな
   る第２の信号を得る第２の信号処理手段と、 前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて第１の信
   号と第２の信号とが等しくなるような推定回転速度を演
   算し、前記第１の信号処理手段及び前記第２の信号処理
   手段の少なくともいずれかに演算された推定回転速度を
   入力する演算手段と、 を含む回転速度計測装置。
10. 【請求項１０】 前記第１の信号処理手段は、検出され
    た回転速度信号を時間に関して１階微分した信号と入力
    された推定回転速度とに基づいて振幅情報、周波数情報
    及び推定周波数情報を有する前記第１の信号を得ると共
    に、 前記第２の信号処理手段は、検出された回転速度信号を
    時間に関して１階積分した信号と入力された推定回転速
    度とに基づいて振幅情報、周波数情報及び推定周波数情
    報を有し、かつ推定回転速度が実際の回転速度と等しく
    なるときに前記第１の信号と等しくなる前記第２の信号
    を得ることを特徴とする請求項９の回転速度計測装置。
11. 【請求項１１】 前記第１の信号処理手段は、 入力された推定回転速度の周波数に比例する周波数を第
    １のカットオフ周波数として、第１のカットオフ周波数
    以下の回転速度信号の周波数成分を時間に関して１階微
    分し、第１のカットオフ周波数以上の高周波数成分をカ
    ットする微分手段を含むと共に、 前記第２の信号処理手段は、 入力された推定回転速度の周波数に比例する周波数を第
    ２のカットオフ周波数として、第２のカットオフ周波数
    以上の回転速度信号の周波数成分を時間に関して１階微
    分し、第２のカットオフ周波数以下の低周波数成分をカ
    ットする積分手段を含むことを特徴とする請求項１０の
    回転速度計測装置。