(57)【要約】      （修正有）【課題】励磁信号に対して遅れ時間の少ない回転検出信号を生成することが可能な回転検出装置のシミュレーション装置を提供する。【解決手段】レゾルバ等の回転検出装置の動作を再現するシミュレーション装置１００は、入力側に、励磁信号１１３の正負の符号を検出する符号検出器１０１と、出力側に、前記符号検出器の検出結果に基づいて生成されるデジタル回転検出信号をアナログ回転検出信号に変換するＤＡコンバータ１０２と、を有する。【選択図】図１
2014173978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側に、励磁信号の正負の符号を検出する符号検出器と、
出力側に、前記符号検出器の検出結果に基づいて生成されるデジタル回転検出信号をアナログ回転検出信号に変換するＤＡコンバータと、
を有する回転検出装置のシミュレーション装置。
【請求項２】
前記符号検出器は前記励磁信号の正負の符号を検出してパルス信号を生成するとともに、
前記パルス信号の周波数を検出する周波数検出部と、
前記パルス信号の正負が切り替わるタイミングを検出するタイミング検出部と、
検出された前記周波数および前記タイミングを用いて、前記励磁信号に同期したデジタル回転検出信号を生成し、前記ＤＡコンバータに出力する回転検出信号生成部と、
を有する請求項１記載の回転検出装置のシミュレーション装置。
【請求項３】
請求項１または２の回転検出装置のシミュレーション装置を用いて電動自動車用電子制御ユニットの検査を行う電子制御ユニットの検査方法。
【請求項４】
請求項３の方法で検査を行った電子制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾルバ等の回転検出装置の動作を再現するシミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両用モータや電動ステアリングの回転検出手段として、一般的にレゾルバと呼ばれる回転検出装置が用いられる。図５はレゾルバの構成を、図６はレゾルバの回転検出信号を示したものである。
【０００３】
レゾルバ１０は、ロータ側に励磁巻線１１、ステータ側に出力巻線１２を有する。そして、励磁巻線１１に交流電圧からなる励磁信号１７を加え、出力巻線１２に発生し差動増幅器１３から出力される交流電圧からなる回転検出信号１４、１５を測定することにより、回転角の変位を検出するものである。出力巻線１２は配置角度を９０度変えた２つのコイルで構成される。出力巻線１２のそれぞれのコイルには、図６（ｂ）（ｃ）のように２相の回転検出信号１４、１５が発生する。なお、ステータ側に励磁巻線１１、ロータ側に出力巻線１２を配置してもよい。
【０００４】
そして、回転検出信号１４、１５は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１６の入力端に入力される。電子制御ユニット１６の出力端からは励磁信号１７が出力され、レゾルバ１０の励磁巻線１１に印加される
【０００５】
一方、この回転検出信号１４、１５を使って電子制御ユニット１６の評価を行うために、レゾルバ１０に代えて、回転検出装置のシミュレーション装置（以下、「シミュレーション装置」と略する）を用いている。このようなシミュレーション装置は一般的にＨＩＬＳ（Ｈａｒｄｗａｒｅ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｌｏｏｐ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれている。
【０００６】
図７は、従来のシミュレーション装置２０の構成を示したものである。シミュレーション装置２０は、電子制御ユニット１６の検査（評価、試験を含む）を行うために、レゾルバ１０に代えて以下の動作を行う。
【０００７】
シミュレーション装置２０は、電子制御ユニット１６から出力された励磁信号１７を受け取り、励磁信号１７をＡＤコンバータ２１でデジタル信号に変換し、これを基にＣＰＵ２２でデジタル回転検出信号を生成し、デジタル回転検出信号をＤＡコンバータでアナログ信号である回転検出信号１４、１５に変換して、電子制御ユニット１６に供給する。
【０００８】
このように、レゾルバのようなアナログ装置のシミュレーションの場合、シミュレーション装置がデジタル信号を処理する機器の場合は、入力側にＡＤコンバータ２１、出力側にＤＡコンバータ２３が用いられる。
【０００９】
ここで、特許文献１は一般的なＨＩＬＳを示したものであるが、特許文献１の図１のように、シミュレーションの対象装置がデジタル装置かアナログ装置かに応じて入出力される信号の形態（デジタルかアナログかパルスか）を選択できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２８８２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のシミュレーション装置２０において、ＣＰＵ２２の処理は高速であり、ＤＡコンバータ２３の処理も数クロック内（クロック周波数１ＧＨｚの場合、ナノ秒レベル）で処理は完了するため、これらの素子内での遅延はさほど問題とはならない。しかし、ＡＤコンバータ２１は、コンデンサの充電を伴うサンプリング動作が主体となるので、処理に数マイクロ秒程度要する。この結果、励磁信号１７として用いられる正弦波の周波数は一般的に数１０ｋＨｚであることに照らせば、生成された回転検出信号１４、１５の励磁信号１７に対する遅れ時間が、角度情報の算出結果に少なからず影響を与えてしまうという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、励磁信号に対して遅れ時間の少ない回転検出信号を生成することが可能なシミュレーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下、本項目の発明とは出願時の明細書に記載した発明を指す。
【００１４】
第１の発明は、以下の発明である。
入力側に、励磁信号の正負の符号を検出する符号検出器と、出力側に、前記符号検出器の検出結果に基づいて生成されるデジタル回転検出信号をアナログ回転検出信号に変換するＤＡコンバータと、を有する回転検出装置のシミュレーション装置。
【００１５】
「符号検出器」は、励磁信号の正負の符号を検出できれば足り、正負の符号の情報を反映した信号の形態は任意である。パルス信号はその一例である。
【００１６】
第２の発明は、以下の発明である。
前記符号検出器は前記励磁信号の正負の符号を検出してパルス信号を生成するとともに、前記パルス信号の周波数を検出する周波数検出部と、前記パルス信号の正負が切り替わるタイミングを検出するタイミング検出部と、検出された前記周波数および前記タイミングを用いて、前記励磁信号に同期したデジタル回転検出信号を生成し、前記ＤＡコンバータに出力する回転検出信号生成部と、を有する第１の発明に記載の回転検出装置のシミュレーション装置。
【００１７】
第３の発明は、以下の発明である。
第１の発明または第２の発明の回転検出装置のシミュレーション装置を用いて電動自動車用電子制御ユニットの検査を行う電子制御ユニットの検査方法。
【００１８】
「検査」とは、試験、評価を含む。
【００１９】
第４の発明は、以下の発明である。
第３の発明の方法で検査を行った電子制御ユニット。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、励磁信号に対して遅れ時間の少ない回転検出信号を生成することが可能となる結果、電子制御ユニットの評価、試験を実際の動作環境に近い環境で行うことができ、ひいては信頼性の高い電子制御ユニットの評価、試験を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態におけるシミュレーション装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施形態におけるシミュレーション装置の動作を示す流れ図
【図３】本発明の実施形態におけるシミュレーション装置に入出力される信号を説明する説明図
【図４】本発明の実施形態におけるシミュレーション装置と従来のそれとを比較する説明図
【図５】レゾルバの構成を示すブロック図
【図６】レゾルバの回転検出信号を示す説明図
【図７】従来のシミュレーション装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態におけるシミュレーション装置１００の構成を示すブロック図である。
【００２４】
図１において、シミュレーション装置１００は、符号検出器１０１、ＤＡコンバータ１０２、ＣＰＵ１０３とからなる。また、ＣＰＵ１０３には、機能ブロックとして、周波数検出部１０５、タイミング検出部１０６、角度演算部１０７、第１の回転検出信号生成部１０８、第２の回転検出信号生成部１０９からなる。
【００２５】
符号検出器１０１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１２から出力されたアナログ信号である励磁信号１１３を差動増幅器１１４を経由して受信し、励磁信号１１３の正負の状態を検出してパルス信号に変換するものである。符号検出器１０１はパルス変換器、またはコンパレータと表現されることもある。
【００２６】
ＤＡコンバータ１０２は、第１のデジタル回転検出信号および第２のデジタル回転信号をアナログ回転検出信号に変換するものである。
【００２７】
差動増幅器１０４は、アナログ回転検出信号を、差動信号である回転検出信号１１０、１１１に変換するものである。差動増幅器１０４を通すことにより、ノイズや直流オフセットが除去された信号を得ることができる。なお、差動増幅器１０４は、本実施形態ではシミュレーション装置１００と電子制御ユニット１１２の間に設ける例を示したが、シミュレーション装置１００の内部に設けても、電子制御ユニット１１２の内部に設けてもよい。
【００２８】
ＣＰＵ１０３は、符号検出器１０１で生成されたパルス信号から励磁信号１１３に対応づけられたデジタル回転検出信号を生成するものである。
【００２９】
周波数検出部１０５は、符号検出器１０１から入力されるパルス信号の出力周波数（ω）を検出するものである。これにより、励磁信号１１３の出力周波数（ω）を検出することができる。
【００３０】
タイミング検出部１０６は、符号検出器１０１から入力されるパルス信号の正負が切り替わるタイミングを検出するものである。これにより、励磁信号１１３の位相を検出することができる。
【００３１】
角度演算部１０７は、角度設定値（θ）を設定し、出力するものである。
【００３２】
第１の回転検出信号生成部１０８は、周波数検出部１０５で検出した周波数（ω）、タイミング検出部１０６で検出したタイミング、および角度演算部１０７から出力した角度設定値（θ）を用いて、励磁信号１１３に同期した第１のデジタル回転検出信号を生成する。第１のデジタル回転検出信号は、レゾルバのアナログの回転検出信号をデジタル信号でシミュレートしたものであり、ｓｉｎθｓｉｎ（ωｔ）で表されるデジタル信号である。そして、励磁信号１１３に同期するように、タイミング検出部１０６で検出したタイミングを用いて位相を調整する。第１のデジタル回転検出信号は、ＤＡコンバータ１０２に出力される。
【００３３】
第２の回転検出信号生成部１０９は、第１の回転検出信号生成部１０８と同様、周波数検出部１０５で検出した周波数（ω）、タイミング検出部１０６で検出したタイミング、および角度演算部１０７から出力した角度設定値（θ）を用いて、励磁信号１１３に同期した第２のデジタル回転検出信号を生成する。第２のデジタル回転検出信号はレゾルバのステータに設けられる２つのコイルが９０度配置を異ならせていることに対応し、第１のデジタル回転検出信号とは９０度位相が異なっている。すなわち、第２のデジタル回転検出信号は、レゾルバのアナログの回転検出信号をデジタル信号でシミュレートしたものであり、ｃｏｓθｓｉｎ（ωｔ）で表されるデジタル信号である。そして、励磁信号１１３に同期するように、タイミング検出部１０６で検出したタイミングを用いて位相を調整する。第２のデジタル回転検出信号は、ＤＡコンバータ１０２に出力される。
【００３４】
なお、第１のデジタル回転検出信号、第２のデジタル回転検出信号から回転角への変換には従来のトラッキング方式等の手法を用いることで実現できる。
【００３５】
なお、第１のデジタル回転検出信号および第２のデジタル回転検出信号は上記の式のものに限られず、一般式ｆｙ(θ)ｓｉｎ(ωｔ)、ｆｘ（θ）ｓｉｎ（ωｔ）としてもよい。そうすることにより、ｆｙ（θ）、ｆｘ（θ）に歪み波や異常信号（０Ｖ固定値／５Ｖ固定値）等の波形を設定することも可能となる。
【００３６】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１２は、電動車両用モータ等の制御装置である。そして、本実施形態のシミュレーション装置１００を用いた検査対象となるものである。
【００３７】
なお、本実施形態では、ＣＰＵ１０３の内部で処理される機能と、ＣＰＵ１０３の外で処理される機能を図１のように設定しているが、この例に限られるものではない。例えば、ＤＡコンバータ１０２、または、および、符号検出器１０１もＣＰＵ１０３と１つのパッケージにして全体として一つの信号処理部を形成してもよい。アナログ回路とデジタル回路を混載したシステムＬＳＩはその例である。また、本実施形態におけるＣＰＵ１０３の内部で処理される機能を複数のパッケージからなる処理回路に分配してもよい。
【００３８】
以上の構成を備えたシミュレーション装置１００の動作を図２、図３を用いて以下に説明する。図２は本実施形態におけるシミュレーション装置１００の動作を示す流れ図である。図３は本実施形態におけるシミュレーション装置１００に入出力される信号の様子を示した図である。
【００３９】
シミュレーション装置１００は、差動増幅器１１４を介して電子制御ユニット１１２から出力される励磁信号１１３を受信する（Ｓ１）。励時信号１１３は、図３（ｂ）のように、振幅が一定の正弦波である。励磁信号１１３は符号検出器１０１に入力され、励磁信号１１３の正負の状態を検出してパルス信号に変換される（Ｓ２）。パルス信号は、図３（ｃ）のように、励磁信号１１３が正の場合は１、負の場合は０となっている信号である。
【００４０】
パルス信号は、周波数検出部１０５およびタイミング検出部１０６に入力され、それぞれパルス信号の周波数（ω）およびパルス信号の正負が切り替わるタイミングが検出される（Ｓ３）。また、図３（ａ）のように、角度演算部１０７では角度設定値（θ）が設定される。
【００４１】
パルス信号の周波数（ω）およびタイミング、そして角度設定値（θ）を用いて、第１の回転検出信号生成部１０８、および第２の回転検出信号生成部１０９は、それぞれ第１のデジタル回転検出信号、および第２のデジタル回転検出信号を生成する（Ｓ４）。
【００４２】
第１のデジタル回転検出信号および第２のデジタル回転検出信号は、ＤＡコンバータ１０２で、アナログ回転検出信号に変換される（Ｓ５）。
【００４３】
そして、アナログ回転検出信号は、差動増幅回路１０４で回転検出信号１１０、１１１に変換されて、電子制御ユニット１１２に出力される。回転検出信号１１０は、図３（ｄ）のように、パルス信号の立ち上がりに同期してパルス信号と同じ周波数（ω）を有する正弦波であり、角度設定値（θ）に応じた正弦振幅を有する信号である。また、回転検出信号１１１は、図３（ｅ）のように、パルス信号の立ち上がりに同期してパルス信号と同じ周波数（ω）を有する正弦波であり、角度設定値（θ）に応じた余弦振幅を有する信号である。
【００４４】
なお、この動作は、電子制御ユニット１１２から見れば、電子制御ユニット１１２の検査方法に相当する。
【００４５】
図４は、従来のシミュレーション装置と本実施形態のシミュレーション装置１００を比較したものである。図４（ａ）はシミュレーション装置１００の角度演算部１０７で設定された角度設定値（θ）である。従来のシミュレーション装置では、図４（ｂ）のようにＡＤコンバータ２１による遅延時間の影響で、シミュレーション装置内部の角度設定値（θ）に比して遅延が発生している。しかし、本実施形態のシミュレーション装置１００では、図４（ｃ）のように、角度演算部１０７から第１の回転検出信号生成部１０８および第２の回転検出信号生成部１０９への伝達遅延程度の遅延（クロック周波数１ＧＨｚの場合、ナノ秒レベル）しか発生しない。
【００４６】
以上のように、本実施形態のシミュレーション装置は、遅延の原因となっていたＡＤコンバータを用いないシンプルな構成を有するので、励磁信号に対して遅れ時間の少ない回転検出信号を生成できるものである。この結果、従来のシミュレーション装置では遅延により検査できなかった場合でも本実施形態のシミュレーション装置においてはシミュレーションを行うことができるので、従来よりも幅広い対象に用いることができる。
【００４７】
また、本実施形態のシミュレーション装置を用いて検査（評価、試験含む）を行うことにより、精度の高い検査を行うことができ、ひいては高品質の電子制御ユニットを供給することが可能となる。
【００４８】
なお、ＣＰＵ内部の処理も、パルス信号の周波数（ω）とタイミングを検出するとともに、定められた角度設定値（θ）を用いてデジタル回転検出信号を生成するというシンプルな演算処理である。したがって、従来のシミュレーション装置においては、入力された励磁信号を細かくサンプリングする必要があったことに比べれば、ＣＰＵの負担自体も軽い。この点も励磁信号に対する遅延時間を短縮することに寄与している。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の回転検出回路のシミュレーション装置は、電動自動車やハイブリッド自動車の電動車両用モータの回転検出手段のシミュレーション装置としてだけでなく、電動ステアリング等、その他回転を伴う部品の回転検出手段のシミュレーション手段としても用いることができる。また、自動車以外、例えば電車用モータの回転検出手段のシミュレーション装置としても用いることができる。つまり、回転検出手段全般に用いることができ、用途や利用分野を問わない。
【符号の説明】
【００５０】
１００  シミュレーション装置
１０１  符号検出器
１０２  ＤＡコンバータ
１０３  ＣＰＵ
１０４  差動増幅器
１０５  周波数検出部
１０６  タイミング検出部
１０７  角度演算部
１０８  第１の回転検出信号生成部
１０９  第２の回転検出信号生成部
１１０  回転検出信号
１１１  回転検出信号
１１２  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１１３  励磁信号
１１４  差動増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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