KR100812036B1 - 리졸버 신호 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 여자 신호(excitation signal)를 리졸버(resolver)에 부여할 때의 제어부 부담이 적고, 또한, 고속화와 저비용화에 기여할 수 있는 리졸버 신호 처리 장치를 제공하는 것으로, 이를 위한 수단으로서 리졸버 신호 처리 장치는, 제어부(1)와 리졸버(2)와 입출력부(3)를 구비하고, 제어부(1)는, 2주기분의 정현파 데이터를 기억하는 메모리와, 리졸버(2)에 대해 정현파로 이루어지는 여자 신호를 송신하는 DMA 컨트롤러를 구비하고 있다. 제어부(1)에 마련되는 연산부(10)는, 초기 설정시에 있어서, 여자 신호로서 기준 위상으로부터의 1주기분의 정현파 데이터를 DMA 전송하는 지령을 내고, 회전각 검출시에서, 여자 신호로서 수정 위상으로부터의 1주기분의 정현파 데이터를 DMA 전송하는 지령을 낸다. 수정 위상은, 초기 설정시에, 여자 신호와 정현파 출력 신호 또는 여현파(cosine wave) 출력 신호의 위상 어긋남과 리졸버의 회전 각도에 의거하여 구하여진다.
Figure R1020070005999
제어부, 리졸버, 입출력부

Description

리졸버 신호 처리 장치{RESOLVER SIGNAL PROCESSING DEVICE}

도 1은 본 발명의 실시 형태인 EPS-ECU의 주요부 블록도.

도 2는 리졸버 신호 처리의 동작을 설명하기 위한 파형도.

도 3은 메모리에 기억되어 있는 정현파 데이터를 개념적으로 도시한 도면.

도 4는 초기 설정시의 동작을 도시하는 플로우 차트.

도 5는 각도 검출시의 동작을 도시하는 플로우 차트.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 제어부 2 : 리졸버

3 : 입출력부

본 발명은, EPS-ECU(Electronic Control Unit for Electric Power Steering;전동 파워 스티어링용 전자 제어 유닛) 등에 사용되는 리졸버 신호 처리 장치에 관한 것이다.

리졸버 신호 처리 장치는, 차량탑재용 전자 기기인 EPS-ECU에 마련되고, 핸들 축에 연결된 리졸버로부터의 신호에 의거하여 핸들 축의 회전각(θ)을 검출한다.

리졸버는, 리졸버에 대하여 부여되는 여자 신호와 리졸버 출력 신호(정현파 출력 신호와 여현파 출력 신호) 사이에 리졸버 고유의 위상 어긋남이 발생되기 때문에, 회전각(θ)의 검출에 있어서는 이 위상 어긋남을 미리 검출하고, 회전각을 검출할 때 이 값이 캔슬되도록 하는 것이 필요하다.

리졸버 신호 처리 장치의 전원 온 시 등의 소정의 타이밍을 초기 설정시로 하여, 이때에 상기 위상 어긋남을 검출하고, 그 후, 일정 시간마다 상기 위상 어긋남을 참조하여 회전각(θ)을 검출한다. 또한, 통상은, 회전각(θ)의 검출 정밀도를 높이기 위해, 정현파 출력 신호와 여현파 출력 신호의 피크 값을 검출하고 있다.

종래의 리졸버 신호 처리 장치는, 여자 신호를 리졸버에 부여할 때, 정현파가 1주기분 기억되어 있는 정현파 ROM의 판독 어드레스를 하나씩 진행하여 데이터를 판독해 가고, 이 데이터를 리졸버에 송신하고 있다(특허 문헌 1). 또한, 위상 어긋남을 보상하기 위해, 상기 정현파 ROM의 판독 시작 어드레스를 그 위상 어긋남에 의거하여 시프트시키고 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허 제3368837호 공보

그러나, 상기한 리졸버 신호 처리 장치는, 회전각 검출시에, 정현파 ROM의 판독 어드레스를 하나씩 진행하여 데이터를 판독하여 가기 때문에 제어부의 부담이 커서, 그 밖의 처리를 할 수 없게 되거나, 또는, 처리 능력이 높은 소자를 사용하여야 하게 되어, 전체적으로 고비용으로 되는 문제가 있다.

본 발명은, 여자 신호를 리졸버에 부여할 때의 제어부의 부담이 가볍고, 또한, 처리 스텝도 간단하게 되기 때문에 고속화와 저비용화에 기여할 수 있는 리졸버 신호 처리 장치를 제공하는 데 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명의 리졸버 신호 처리 장치는, 리졸버에 대해 정현파로 이루어지는 여자 신호를 송신하는 여자 신호 송신 수단과, 리졸버로부터의 정현파 출력 신호와 여현파 출력 신호의 극치(extreme)를 검출하고, 그 값에 의거하여 리졸버의 회전각(θ)을 검출하는 연산부를 구비하고 있다.

리졸버에 대해 정현파의 여자 신호를 송신하면, 리졸버의 2개의 출력 단자에는, 각각, 정현파 출력 신호와 여현파 출력 신호가 도출된다. 그들 신호의 극치를 검출함으로서 리졸버의 회전각(θ)을 구할 수 있다.

또한, 본 발명의 리졸버 신호 처리 장치에서는, 2주기분의 정현파 데이터를 기억하는 기억부와, 상기 기억부에서 지정된 지정 위상으로부터 1주기분의 정현파 데이터를 여자 신호로서 리졸버에 DMA 전송하는 DMA 전송부를 구비하고 있다. 이들의 기억부와 DMA 전송부는, 상기 여자 신호 송신 수단에 포함된다. 리졸버의 동작 전에 실행되는 초기 설정시에는, 상기 지정 위상이 기준 위상이 된다. 상기 연산부는, 기준 위상으로부터 여자 신호의 DMA 전송 지령을 상기 DMA 전송부에 대해 행하 고, 여자 신호와 정현파 출력 신호 또는 여현파 출력 신호의 위상 어긋남을 검출한다.

상기한 구성에 의해, 여자 신호는, DMA 전송에 의해 리졸버에 출력된다. 이 때문에, 그 처리에 필요로 하는 시간은 극히 단시간이고, 연산부의 부담도 가벼워진다.

또한, 연산부는, 리졸버의 초기 설정의 직후에 실행되는 회전각 검출시에 있어서, 상기 위상 어긋남의 분만큼 기준 위상에 대해 위상이 선행된 위치를 수정 위상으로서 설정하고, 이 수정 위상으로부터 여자 신호의 DMA 전송 지령을 상기 DMA 전송부에 대해 행하고, 그때 상기 극치에 의거하여 회전각(θ)의 검출을 행한다.

위상 어긋남의 부분을 보상한 여자 신호를 리졸버에 보내는 회전각 검출시에도, DMA 전송을 이용함으로써, 그 처리에 필요로 하는 시간은 극히 단시간으로 되고, 제어부의 부담도 가벼워진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태인 EPS-ECU(전동 파워 스티어링용 전자 제어 유닛)의 주요부 블록도이다.

EPS-ECU는, 차량의 핸들 축에 연결되어 있는 리졸버(2)의 제어를 행하는 리졸버 신호 처리 기능과, 그 밖의 전동 파워 스티어링 제어를 위한 기능을 실현하는데 사용된다. 이 장치는, 리졸버 신호 처리 및 그 밖의 처리를 행하기 위한 제어부(MPU)(1)와, 이 제어부(1)와 리졸버(2) 사이에 접속된 입출력부(3)로 구성된다.

제어부(1)는, 연산부(10)와, 2주기분의 정현파 데이터를 기억하는 메모리(기억부)(11)를 구비하고 있다. 메모리(11)에 기억되는 정현파 데이터는, 파형 레벨에 응하여 값이 다른 듀티비 데이터이다. 제어부(1)는, 또한, 메모리(11)에 기억되어 있는 정현파 데이터를 1주기분만 DMA 전송하기 위한 제어를 행하는 DMA 컨트롤러(12)(DMA 전송부)와, 이 DMA 컨트롤러(12)로부터 출력되는 정현파 데이터(듀티비 데이터)에 대응한 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성 회로(13)를 구비하고 있다. 제어부(1)는, 또한, 연산부(10)의 입력단자에 접속되는 제 1 AD 변환기(14), 제 2 AD 변환기(15), 제 3 AD 변환기(16)를 구비하고 있다.

입출력부(3)는, PWM 신호 생성 회로(13)로부터 출력되는 PWM 신호를 필터링에 의해 아날로그의 sinωt의 정현파 신호로 변환하는 CR 필터(30)와, 이 정현파 신호를 Asinωt로 증폭하고, 이것을 여자 신호로서 리졸버(2)에 출력하는 제 1 증폭 회로(31)와, Asinωt의 신호중 노이즈 제거를 행하고, 제어부(1)의 제 1 AD 변환기(14)에 피드백하는 제 1 입력 필터(32)를 구비한다. 또한, 입출력부(3)는, 리졸버(2)로부터 출력되는 정현파 출력 신호와 여현파 출력 신호를 각각 증폭하는 제 2 증폭 회로(33)와 제 3 증폭 회로(34)와, 그들의 증폭 회로(33, 34)에서 증폭된 신호중의 노이즈 제거를 행하여 제 2 AD 변환기(15), 제 3 AD 변환기(16)에 입력하는 제 2 입력 필터(35), 제 3 입력 필터(36)를 구비하고 있다. 리졸버 회전각을 θ로 하고, 그 밖의 위상 지연분을 고려하지 않는다고 하면, 리졸버(2)로부터 제 2 증폭 회로(33)에 출력되는 정현파 출력 신호는, sinθsinωt로 된다. 또한, 리졸버(2)로부터 제 3 증폭 회로(34)에 출력된 여현파 출력 신호는, cosθsinωt로 된 다.

다음에 리졸버(2)의 위상 지연분을 고려한다면 다음과 같이 된다.

리졸버(2)를 경유하여 연산부(10)에 출력되는 신호는, 리졸버(2)를 경유하지 않은 신호에 비하여, 리졸버(2)를 경유하고 있는 분만큼 위상 지연(φ)이 발생한다. 따라서 리졸버(2)를 경유하여, 제 2 입력 필터(35)를 통과한 신호는 Bsinθsin(ωt+φ)로 되고, 제 3 입력 필터(36)를 통과한 신호는 Bcosθsin(ωt+φ)로 된다.

제어부(1)는, 리졸버 신호 처리를 행할 때, 초기 설정과 회전각 검출의 2개의 모드를 실행한다. 초기 설정은, 리졸버(2)의 동작 전에 1회만 실행되고, 예를 들면 차량의 이그니션 키가 조작되어 EPS-ECU가 동작을 시작한 때에 실행된다. 회전각 검출은, 초기 설정 후에 일정 시간 마다(예를 들면 250μsec마다) 실행된다. 초기 설정시는, 리졸버(2)에 여자 신호(Asinωt)를 출력하여, 리졸버(2)로부터의 제 2 입력 필터(35)를 통과한 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ)), 또는, 제 3 입력 필터(36)를 통과한 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ))를 수신함에 의해, 이들의 여자 신호(Asinωt)와 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ)), 또는, 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ))의 신호 사이의 위상 어긋남(리졸버(2)의 위상 지연)(φ)을 검출한다. 회전각 검출시에는, 상기 위상 어긋남(φ)을 참조하여, 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ)) 또는 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ))에 의거하여 회전각(θ)을 검출한다.

또한, 초기 설정시에는, 제 1 증폭 회로(31)의 출력인 여자 신호(Asinωt)를 연산부(10)에 피드백하고, 이 피드백한 신호와 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ)) 또는 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ))를 비교하여 상기 위상 어긋남(φ)을 검출하도록 하고 있다. 이와 같이, 위상 어긋남(φ)의 검출을 행할 때에, 제 1 증폭 회로(31)의 출력을 연산부(10)에 피드백하고 있는 것은, DMA 컨트롤러(12)와 제 1 증폭 회로(31) 사이의 신호의 위상 지연을 무시할 수 있도록 하기 위해서이다.

본 실시 형태의 제어부(1)는, 리졸버 신호 처리를 행하는 상태가 되면, 초기 설정→회전각 검출의 동작을 행하는데, 제 1 AD 변환기(14), 제 2 AD 변환기(15), 제 3 AD 변환기(16)에 대해 샘플링 시작 명령을 낸 후, 실제로 샘플링 처리에 들어가기까지, 리졸버 신호 처리에 관계가 없는 신호의 AD 변환 처리도 행하게 되어 있다. 따라서 샘플링 시작 명령을 내고 나서 일정한 시간이 경과한 후(후술의 샘플링 지연 기간(D1))에 각 AD 변환기의 샘플링 처리에 들어간다. 그러나, 그 기간(D1)은, 프로그램으로 행해지기 때문에 항상 일정하고, 처리 시간이 매회 다른 일은 없고, 또한, 장치 사이의 차도 없다. 이상의 것으로부터, 초기 설정 후에는, 제 1 AD 변환기(14), 제 2 AD 변환기(15), 제 3 AD 변환기(16)에 대해 샘플링 시작 명령을 낸 후, 실제로 샘플링 처리를 행하기까지의 일정 시간의 샘플링 지연 기간(D1)을 구하고, 이 값(D1)을 회전각 검출시에 고려하여 회전각 검출을 행한다. 이에 관해서는 후술한다.

도 2는, 리졸버 신호 처리의 동작을 설명하기 위한 파형도를 도시하고 있다.

그래프(A) 내지 (C)는 초기 설정시의 파형을 도시하고 있다. 그래프(A)는, 샘플링 시작 명령의 펄스를 나타내고, 그래프(B)는, 여자 신호(Asinωt)를 나타낸다. 그래프(C)는 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ))를 나타내고 있다. 또한, 초기 설정시는, 제어부(1)는, 리졸버(2)로부터 출력되는 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ))와 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ))중, 위상 어긋남 검출을 위해 어느 하나를 선택한다. 단, 초기 설정시에 회전각(θ)은 분명하지 않기 때문에, 가령 θ=90도이면 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ))는 제로이고, θ=0도이면 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ))는 제로이기 때문에, θ=90도일 때는 위상 어긋남 검출을 위해 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ))를 선택하고, θ=0도일 때는 위상 어긋남 검출을 위해 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ))를 선택한다.

도 2에서, 초기 설정시는, 제어부(1)로부터 제 1 AD 변환기(14), 제 2 AD 변환기(15), 제 3 AD 변환기(16)에 대해 샘플링 시작 명령이 나와진다. 동시에, 연산부(10)는, 메모리(11)에 기억되어 있는 2주기분의 정현파 데이터의 판독 시작을 위한 지정 위상을 기준 위상으로 한다. 기준 위상은, 2주기분의 정현파 데이터의 최초의 위상 제로의 위치, 즉, 메모리(11)의 선두 어드레스에 설정되어 있다. 그리고, 이 기준 위상으로부터 1주기분의 정현파 데이터를 판독하여 DMA 전송을 행하는 것을 DMA 컨트롤러(12)에 대해 지령한다.

도 3은 메모리(11)에 기억되어 있는 정현파 데이터를 개념적으로 도시하고 있다. 메모리(11)에 기억되는 정현파 데이터는, 실제로는 정현파 신호를 생성하기 위한 듀티비 데이터이고, 도 3과 같은 정현파의 값 그 자체를 나타내는 데이터는 아니다. 도 3에서, 기준 위상은 최초의 위상 제로의 위치, 즉, 메모리(11)의 선두 어드레스의 위치이다. 따라서 DMA 컨트롤러(12)는, 기준 위상으로부터 1주기의 정현파 데이터를 PWM 신호 생성 회로(13)에 대해 전송한다. DMA 전송이 행하여짐에 의해, 이 전송의 기간에는, 연산부(10)는 다른 일을 행할 수 있다. PWM 신호 생성 회로(13)는, 전송되어 온 정현파 데이터를, 그 듀티비에 의거하여 PWM 신호를 생성하고 CR 필터(30)에 출력한다. CR 필터(30)는, 입력된 PWM 신호를 정현파 신호(sinωt)로 변환하고, 제 1 증폭 회로(31)에 출력한다. 제 1 증폭 회로(31)에서는, 입력된 정현파 신호(sinωt)를 증폭하고, 리졸버(2)에 여자 신호(Asinω)로서 출력한다. 그래프(B)는 이 여자 신호(Asinω)를 도시하고 있다. 이 여자 신호(Asinωt)는, 리졸버(2)에 출력됨과 함께, 제 1 입력 필터(32)에도 출력된다. 즉, 여자 신호(Asinωt)는 제어부(1)에 피드백된다.

리졸버(2)는, 입력된 여자 신호(Asinωt)에 의거하여, 정현파(sinθ) 및 여현파(cosθ)로 변조된 리졸버 정현파 출력 신호(sinθsin(ωt+φ)) 및 리졸버 여현파 출력 신호(cosθsin(ωt+φ))를 생성하고, 이들을 각각 제 2 증폭 회로(33), 제 3 증폭 회로(34)에 출력한다. θ는 리졸버의 회전각이다. 또한, 초기 설정시에 리졸버(2)의 회전각은 변화하지 않는 것으로 한다. 이 때문에, sinθ와 cosθ는 같은 값을 취한다.

제 2 증폭 회로(33), 제 3 증폭 회로(34)는, 리졸버(2)로부터 입력된 리졸버 정현파 출력 신호(sinθsin(ωt+φ)), 리졸버 여현파 출력 신호(cosθsin(ωt+φ))를 증폭하여, 각각, 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ)), 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ))를 생성하고, 이것을 노이즈 제거용의 제 2 입력 필터(35), 제 3 입 력 필터(36)를 통하여 제 2 AD 변환기(15), 제 3 AD 변환기(16)에 출력한다. 그래프(C)는, 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ))를 도시하고 있다.

제 1 AD 변환기(14)는, 여자 신호(Asinωt)를 1주기에 걸쳐서 샘플링한다. 샘플링한 결과를 여자 신호 샘플링 결과라고 칭한다. 또한, 샘플링 주기는 여자 신호(Asinωt) 주기의 1/100이고, 그 샘플링 반복 기간(R)은, 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ)) 및 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ))의 1주기를 전부 샘플링할 수 있는, 1주기보다도 긴 기간으로 설정되어 있다.

제어부(1)는, 제 1 AD 변환기(14), 제 2 AD 변환기(15), 제 3 AD 변환기(16)에서 샘플링 처리를 행하고 있는 때는, 다른 처리를 행하지 않도록 프로그램되어 있다. 이 때문에, 제 1 AD 변환기(14), 제 2 AD 변환기(15), 제 3 AD 변환기(16)에서 샘플링 처리가 행하여지고 있는 동안은, 연산부(10)에서의 지연은 없다.

상기 샘플링 지연 시간(D1)은, 샘플링 시작 명령부터 실제의 샘플링이 행해지기까지의 지연 시간인데, 초기 설정에서는, 이 D1을 구하고, 또한, 여자 신호(Asinωt)와 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ))의 각각의 피크 값(극치)을 샘플링 결과로부터 구하고, 샘플링 시작 명령 시각으로부터 그들의 피크 값의 검출 시간(P1, P2)을 구한다. 여자 신호(Asinωt)의 피크 값의 검출 시간(P1)으로부터 샘플링 지연 시간(D1)을 뺀 시간을 D2라고 한다. 이 D2는, 실제의 샘플링이 행하여지는 시간부터 여자 신호(Asinωt)의 피크 값을 검출하기까지의 시간이고, 이것을 여자 신호 지연 시간이라고 한다. 또한, 샘플링 지연 시간(D1)이 피크 값의 검출 시간(P1)보다도 긴 경우는, D2는 마이너스의 값으로 된다. 또한, 정현파 출력 신 호(Bsinθsin(ωt+φ))의 피크 값의 검출 시간(P2)으로부터, 샘플링 지연 시간(D1)과 여자 신호 지연 시간(D2)의 가산 결과를 뺀 시간(즉, P2로부터 P1을 뺀 시간)을 구하고, 이 시간을 D3 이라고 한다. 이 D3은, 여자 신호(Asinωt)에 대해, 상기 어긋난 량(φ)과 회전각(θ)의 위상분에 상당하고 있고, 이것을 변조 신호 지연 시간이라고 한다.

도 2에서, 여자 신호 지연 시간(D2)과 변조 신호 지연 시간(D3)의 가산치는, 다음의 의미를 갖는다. 즉, 회전각 검출시에 있어서, 이 가산치에 상당하는 위상분만큼 여자 신호(Asinωt)를 선행하면, 샘플링 시작 명령 후, 샘플링 지연 시간(D1)만큼 경과한 시각에서 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ))의 피크 값을 얻을 수 있게 된다. 그래서, 여자 신호(Asinωt)를 상기 위상분만큼 선행하기 위해 즉, 회전각 검출시에 있어서, 여자 신호(Asin(ωt+φ1))(단, φ1=D1+D2)를 리졸버(2)에 출력하기 위해, 메모리(11)로부터 DMA 전송하기 위한 판독 시작 어드레스를 「기준 위상+(D2+D3)=수정 위상」으로 한다(도 3 참조). φ1은, 샘플링 지연 시간(D1)을 포함하는 리졸버(2)의 출력 시간 지연에 상당한다.

이상의 처리로 초기 설정을 마친다.

다음에, 회전각 검출을 행한다.

초기 설정을 마치면, 곧바로 회전각 검출을 행한다. 회전각 검출에서는, 연산부(10)는, DMA 컨트롤러(12)에 대해, 메모리(11)로부터 정현파 데이터를 1주기분만큼 리졸버(2)에 대해 DMA 전송하기 위해, 1주기분의 데이터 전송량을 나타내는 데이터와, 그 판독 시작 어드레스인, 「기준 위상+(D2+D3)」의 수정 위상의 어드레 스를 포함하는 DMA 전송 지령을 낸다. 동시에, 제 1 AD 변환기(14), 제 2 AD 변환기(15), 제 3 AD 변환기(16)에 대해 샘플링 시작 명령을 낸다.

입출력부(3)는, 리졸버(2)에 대해, 여자 신호(Asin(ωt+φ1))를 출력한다. 동 신호는, 제 1 입력 필터(32)를 통하여 제 1 AD 변환기(14)에 피드백한다. 도 2의 그래프(D)는, 이 여자 신호(Asin(ωt+φ1))를 도시한다. 그래프(D)에 도시되는 여자 신호(Asin(ωt+φ1))의 피크 시각(P3)은, 그래프(B)에 도시되는 여자 신호(Asinωt)보다 시간「D2+D3」에 상당한 위상(φ1)만큼 빠르다. 리졸버(2)로부터는, 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ1))가 출력되고, 제 2 AD 변환기(15)에서 샘플링된다. 또한, 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ1))가 출력되고, 제 3 AD 변환기(16)에서 샘플링된다. 도 2의 그래프(E)는, 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ1))를 도시하고 있다.

상술한 바와 같이, 샘플링 시작 명령 후, 샘플링 지연 시간(D1)만큼 경과한 시각(P4)에서 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ1))의 피크 값을 얻을 수 있기 때문에, 제 2 AD 변환기(15)에서는, 시간(D1)이 경과한 시각에 샘플링을 행한다. 마찬가지로, 샘플링 시작 명령 후, 샘플링 지연 시간(D1)만큼 경과한 시각에서 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ1))의 피크 값을 얻을 수 있기 때문에, 제 3 AD 변환기(16)에서는, 시간(D1)이 경과한 시각에서 샘플링을 행한다. 각각의 피크 값이 얻어지면, 공지의 방법에 의해 회전각(θ)을 연산에 의해 구할 수 있다. 그러면, 연산부(10)는, 이들의 피크 값으로부터 리졸버(2)의 회전각(θ)을 구한다. 즉, 상기 각각의 피크 값에 의거하여 다음과 같이 회전각(θ)을 연산한다.

지금, 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ1))의 피크 값을 V1, 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ1))의 피크 값을 V2라고 한다. 피크일 때, sin(ωt+φ1)=1이다. 따라서, V1=Bsinθ, V2=Bcosθ로 된다. 이때, B의 값이 분명하지 않다. 그래서, V1과 V2의 비를 산출한다.

V1/V2=Bsinθ/Bcosθ=sinθ/cosθ=tanθ

이로 인해, B의 값이 상쇄된다.

정현파 출력 신호의 피크 값(V1)은, 제 2 AD 변환기(15)에 의해 계측된다. 그리고, 여현파 출력 신호의 피크 값(V2)은, 제 3 AD 변환기(16)에 의해 계측된다. 한편, tanθ'=tan(θ'+π)의 관계가 성립된다. 이때, V1=Bsinθ, V2=Bcosθ의 각각의 값이 정의 값을 취하는지, 부의 값을 취하는지에 의거하여, 회전각(θ)의 값을 결정한다.

따라서, 회전각(θ)=tan-1(V1/V2), 또는 회전각(θ)=(tan-1(V1/V2)+π)로 된다.

V1 및 V2의 값이 정일 때는 회전각(θ)은 tan-1(V1/V2)이다. V1 및 V2의 값이 부일 때에는 회전각(θ)은 (tan-1(V1/V2)+π)이다. V1의 값이 정이고 V2의 값이 부일 때는 회전각(θ)은 tan-1(V1/V2)이다. V1의 값이 부이고 V2의 값이 정일 때는 회전각(θ)은 (tan-1(V1/V2)+π)이다. 즉, 상기 피크 값(V1, V2)에 의거하여 회전각(θ)을 구하는 것이 가능해진다.

도 4, 도 5는, 상기한 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 도 4는 초기 설정시의 동작, 도 5는 회전각 검출시의 동작을 나타내고 있다. 초기 설정은, 리졸 버(2)의 동작 전에 1회만 실행되고, 예를 들면 차량의 이그니션 키가 조작되어 EPS-ECU가 동작을 시작한 때에 실행된다. 회전각 검출은, 초기 설정 후에 일정 시간 마다(예를 들면 250μsec마다) 실행된다.

도 4에서, 스텝 ST1에서는, 연산부(10)에서, 기준 위상으로부터 1주기분의 정현파 데이터의 DMA 전송 지령을 DMA 컨트롤러(12)에 내고, 동시에 스텝 ST2에서 샘플링 시작 명령을 낸다. 샘플링 시작 명령 후, 샘플링 지연 시간(D1)이 경과하고 나서 실제의 샘플링이 행하여진다. 스텝 ST3에서는, 여자 신호(Asinωt)의 피크의 검출 시간(P1)과, 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ1))(단, φ1=D1+D2)의 피크의 검출 시간(P2)을 구한다.

이들의 값으로부터, 스텝 ST4에서, 여자 신호 지연 시간(D2)과, 변조 신호 지연 시간(D3)을 구한다. 또한, 스텝 ST5에서, 리졸버 출력 신호 시간 지연(φ1)(=D2+D3)을 구한다. 이 φ1을 수정 위상으로 하여, 다음의 회전각 검출에서 DMA 전송하는 정현파 데이터의 판독 시작 어드레스로 한다. 이상으로, 초기 설정을 마친다.

도 5의 회전각 검출에서는, 스텝 ST10에서, 연산부(10)는, DMA 컨트롤러(12)에 대해, 수정 위상으로부터 1주기분의 정현파 데이터를 판독하여 PWM 신호 생성 회로(13)에 대해 DMA 전송하도록 DMA 전송 지령을 낸다. 이때에 리졸버(2)에 출력되는 여자 신호는 여자 신호(Asin(ωt+φ1))로 된다. 스텝 ST2에서, 샘플링 시작 명령을 낸다. 이때, 본 실시 형태에서는, 제 1 AD 변환기(14), 제 2 AD 변환기(15), 제 3 AD 변환기(16)에 의한 샘플링 지연은 없다. 이 때문에 샘플링 지연 시간(D1)은 제로이다. 그러면, 스텝 ST12에서, 제 2 AD 변환기(15)와 제 3 AD 변환기(16)는, 초기 설정에서 구한 샘플링 지연 시간(D1) 경과 시각에서, 정현파 출력 신호(Bsinθsin(ωt+φ1))와 여현파 출력 신호(Bcosθsin(ωt+φ1))의 샘플링을 행한다. 이 샘플링에 의해 얻어진 리졸버 출력은, 정현파 출력 신호, 여현파 출력 신호 모두 피크 값이다. 그리고, 스텝 ST13에서, 연산부(10)는, 리졸버(2)의 각도(θ)를 연산에 의해 구한다.

이상의 처리 순서에 의해, 연산부(10)는, 리졸버(2)에 여자 신호를 출력할 때, DMA 컨트롤러(12)에 대해 DMA 전송 지령을 하는 것만으로 좋기 때문에, 연산부(10)의 부담이 작다. 이 때문에, 그만큼, 다른 처리를 행할 수 있고, EPS-ECU의 동작 효율을 높일 수 있다. 또한, 프로그램 스텝도 DMA 전송 지령 스텝만이면 좋다. 또한, DMA 전송에서는, 판독 어드레스의 잉크리먼트밖에 할 수 없기 때문에, 메모리(11)에 1주기분의 정현파 데이터를 기억하는 구성에서는, 수정 위상으로부터 정현파 데이터의 판독을 시작한 경우에, 1주기분의 정현파 데이터를 출력할 수 없게 되지만, 본 실시 형태와 같이, 메모리(11)에 2주기분의 정현파 데이터를 기억하여 둠으로서, 수정 위상의 크기에 관계없이, 즉, 초기 설정에서 검출된 위상 어긋남의 크기에 관계없이, 1주기분의 정현파 데이터를 확실하게 DMA 전송하는 것이 가능하다.

본 발명에 의하면, 여자 신호를 리졸버에 부여할 때 제어부의 부담이 적고, 또한, 여자 신호를 리졸버에 송신할 때에는 DMA 전송 지령을 내는 것뿐이기 때문에 처리 스텝도 간단하게 되기 때문에 고속화와 저비용화에 기여할 수 있다.

Claims (2)

  1. 리졸버(resolver)에 대해 정현파(sine wave)로 이루어지는 여자 신호(excitation signal)를 송신하는 여자 신호 송신 수단과,
    리졸버로부터의 정현파 출력 신호와 여현파(cosine wave) 출력 신호와의 극치(extreme)를 검출하고, 그 값에 의거하여 리졸버의 회전각을 검출하는 연산부를 구비하여 이루어지는 리졸버 신호 처리 장치에 있어서,
    상기 여자 신호 송신 수단은, 2주기분의 정현파 데이터를 기억하는 기억부와, 상기 기억부에서 지정된 위상으로부터 1주기분의 정현파 데이터를 여자 신호로서 리졸버에 DMA 전송하는 DMA 전송부를 구비하고,
    상기 연산부는,
    리졸버의 동작 전에 실행되는 초기 설정시에, 기준 위상으로부터 여자 신호의 DMA 전송 지령을 상기 DMA 전송부에 대해 행하고, 여자 신호와 정현파 출력 신호 또는 여현파 출력 신호의 위상 어긋남을 검출하고,
    상기 초기 설정의 직후에 실행되는 회전각 검출시에, 상기 위상 어긋남의 분만큼 기준 위상에 대해 위상이 선행된 수정 위상으로부터 여자 신호의 DMA 전송 지령을 상기 DMA 전송부에 대해 행하고, 그때의 상기 극치에 의거하여 상기 회전각을 검출하는 것을 특징으로 하는 리졸버 신호 처리 장치.
  2. 리졸버에 대해 정현파로 이루어지는 여자 신호를 송신하고, 리졸버로부터의 정현파 출력 신호와 여현파 출력 신호의 극치를 검출하고, 그 값에 의거하여 리졸버의 회전각을 검출하는 리졸버 신호 처리 방법에 있어서,
    리졸버의 동작 전에 실행되는 초기 설정시에, 기억부에 기억되어 있는 2주기분의 정현파 데이터의 기준 위상으로부터 1주기분의 정현파 데이터를 여자 신호로서 리졸버에 DMA 전송하고,
    여자 신호와 정현파 출력 신호 또는 여현파 출력 신호의 위상 어긋남을 검출하고,
    리졸버의 초기 설정 후에 실행되는 회전각 검출시에, 상기 위상 어긋남의 분만큼 기준 위상에 대해 위상이 선행된 위치를 수정 위상으로서 설정하고, 기억부에 기억되어 있는 2주기분의 정현파 데이터중 수정 위상으로부터의 1주기분의 정현파 데이터를 여자 신호로서 리졸버에 DMA 전송하고,
    리졸버로부터의 정현파 출력 신호와 여현파 출력 신호의 극치를 검출하고, 그 값에 의거하여 리졸버의 회전각을 검출하는 것을 특징으로 하는 리졸버 신호 처리 방법.
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