(57)【要約】【課題】負荷を抑制すること。【解決手段】マイコンは、直線Ｌ２上の回転位置と、レゾルバ信号による回転位置θｄとの差を補正値Δθ１として算出し、この補正値Δθ１をレゾルバ信号による回転位置θｄに加算（あるいは減算）することで、回転位置θｄの誤差を補正している。直線Ｌ２は、ＮＭ信号Ｓ４における１周期Ｔの開始時点での回転位置θｄであるＡ点と、１周期Ｔの終了時点での回転位置θｄであるＢ点と、平均化処理により求めた半周期Ｔ／２の時点での回転位置θｄの平均値であるＥ点を結んだ直線である。【選択図】図５
2015010992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機における回転子の回転位置を表す回転位置信号と、前記回転子の１周期の開始及び終了を表す基準位置信号と、に基づいて前記回転子の前記回転位置の誤差を補正する回転位置誤差補正装置であって、
前記基準位置信号による半周期を基準として前後に同一時間離れた時点での前記回転位置信号による少なくとも二つの前記回転位置についての平均値を算出する平均値算出手段と、
前記基準位置信号における１周期の開始時点での前記回転位置信号による前記回転位置、前記基準位置信号における１周期の終了時点での前記回転位置信号による前記回転位置及び前記平均値算出手段による半周期での前記回転位置の前記平均値を結ぶ直線上の前記回転位置と、前記回転位置信号による前記回転位置との差を補正値として算出する補正値算出手段と、を備えたことを特徴とする回転位置誤差補正装置。
【請求項２】
前記平均値算出手段は、前記回転電機における前記回転子の単位時間あたりの回転数が多いほど多くの時点の前記回転位置から前記平均値を算出することを特徴とする請求項１に記載の回転位置誤差補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機における回転子の回転位置の誤差を補正する回転位置誤差補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機においては、回転子の回転位置をセンサ（例えば、レゾルバ）によって検出している。センサによって検出された回転子の回転位置には誤差が含まれる。このため、特許文献１に記載の回転機の制御装置では、この誤差を補正すべく、補正値を算出するとともに、この補正値に基づいて回転角の検出値を補正している。
【０００３】
特許文献１に記載の回転機の制御装置は、まず、回転角の検出値が０°となるタイミングから正弦波状の誤差の１周期が経過するタイミングまでの期間である誤差算出期間の開始と終了のタイミングにおける回転角の検出値（０°と３６０°）を結ぶことによって時間軸上に描かれる直線である基準線を算出する。そして、制御装置は、基準線と、誤差算出期間における回転角の検出値θとの都度の差Δを算出し、算出された都度の差Δに基づき、誤差算出期間における差Δの平均値ΔＡＶＥを算出する。次に、制御装置は、差Δが平均値ΔＡＶＥになるタイミングにおける回転角の検出値を基準として回転角の検出値θの補正値Δθを算出する。補正値Δθは、都度の差Δから平均値ΔＡＶＥを減算した値である。そして、制御装置は、回転角の検出値θに対応する補正値Δθをメモリから読み出し、読み出された補正値Δθを回転角の検出値θに加えることで、回転角の検出値θを都度補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０５５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、回転位置誤差補正装置においては、負荷を抑制することが望まれている。
本発明の目的は、負荷を抑制することができる回転位置誤差補正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する回転位置誤差補正装置は、回転電機における回転子の回転位置を表す回転位置信号と、前記回転子の１周期の開始及び終了を表す基準位置信号と、に基づいて前記回転子の前記回転位置の誤差を補正する回転位置誤差補正装置であって、前記基準位置信号による半周期を基準として前後に同一時間離れた時点での前記回転位置信号による少なくとも二つの前記回転位置についての平均値を算出する平均値算出手段と、前記基準位置信号における１周期の開始時点での前記回転位置信号による前記回転位置、前記基準位置信号における１周期の終了時点での前記回転位置信号による前記回転位置及び前記平均値算出手段による半周期での前記回転位置の前記平均値を結ぶ直線上の前記回転位置と、前記回転位置信号による前記回転位置との差を補正値として算出する補正値算出手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
これによれば、１周期の開始時点及び終了時点での回転位置信号による回転位置及び平均値を結んだ直線上の回転位置と、回転位置信号による回転位置との差が補正値となる。このため、補正値を容易に算出することができ、回転位置誤差補正装置の負荷を抑制することができる。
【０００８】
上記回転位置誤差補正装置について、前記平均値算出手段は、前記回転電機における前記回転子の単位時間あたりの回転数が多いほど多くの時点の前記回転位置から前記平均値を算出することが好ましい。
【０００９】
これによれば、単位時間あたりの回転数が多くなると、補正精度が低下するおそれがあるが、多くの時点の回転位置から平均値を算出することで補正精度の低下を抑制することができる。 
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、負荷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の回転位置検出装置を示す概略図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は回転位置誤差補正装置が行う処理を説明するためのタイムチャート。
【図３】誤差を含むレゾルバ信号を示す概要図。
【図４】平均化処理を説明するためのフローチャート。
【図５】補正値の算出方法を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、回転位置誤差補正装置の一実施形態を説明する。
図１に示すように、回転位置検出装置１は、回転位置センサとしてのレゾルバ１０を備えている。レゾルバ１０は、回転電機（モータ）の回転子や回転軸部に取り付けられ、回転子と一体となって回転するロータ１１を有している。ロータ１１の周辺には、ｓｉｎ電圧出力コイル１３とｃｏｓ電圧出力コイル１４が互いに９０度離れて配設されている。また、ロータ１１の周辺には、ｃｏｓ電圧出力コイル１４と１８０度離れて（対向して）励磁コイル１２が配設されている。
【００１３】
励磁コイル１２には、励磁信号発生器１５が接続されている。これにより、レゾルバ１０は、励磁コイル１２に励磁信号が入力されると、ロータ１１（回転電機の回転子）の回転位置（回転角度）に応じた誘電電圧がｓｉｎ電圧出力コイル１３の両端とｃｏｓ電圧出力コイル１４の両端に発生する。
【００１４】
レゾルバ１０は、ＲＤコンバータ３０に接続されている。具体的にいえば、ｓｉｎ電圧出力コイル１３及びｃｏｓ電圧出力コイル１４は、レゾルバ信号をデジタル出力角に変換するＲＤコンバータ３０（レゾルバデジタルコンバータ）に接続されている。ＲＤコンバータ３０は、ＣＰＵ４１及びメモリ４２を有するマイコン４０に接続されている。メモリ４２には、レゾルバ１０によって検出されたレゾルバ信号による回転位置θｄの誤差を補正するためのプログラムなどが記憶されている。
【００１５】
図２（ａ）及び（ｂ）示すように、励磁コイル１２に励磁信号Ｓ１が印加されると、ｓｉｎ電圧出力コイル１３には、ｓｉｎ信号Ｓ２（ｓｉｎ出力電圧）が誘起され、ｃｏｓ電圧出力コイル１４には、ｃｏｓ信号Ｓ３（ｃｏｓ出力電圧）が誘起される。なお、図２（ａ）〜（ｃ）では、横軸に時間をとり、縦軸に電圧をとっている。また、図２（ｄ）では、横軸に時間をとり、縦軸に電圧及び角度をとっている。ｓｉｎ信号Ｓ２と、ｃｏｓ信号Ｓ３は、次の（１），（２）式で表すことができる。
【００１６】
Ｓ２＝Ｒｅｆθ×ｓｉｎθ  …  （１）
Ｓ３＝Ｒｅｆθ×ｃｏｓθ  …  （２）
ここで、Ｒｅｆθは、励磁信号Ｓ１である。すなわち、ｓｉｎ信号Ｓ２は、励磁信号Ｓ１と図２（ｃ）に示す正弦波Ｗ１を乗算したものである。また、ｃｏｓ信号Ｓ３は、励磁信号Ｓ１と図２（ｃ）に示す余弦波Ｗ２を乗算したものである。
【００１７】
そして、ＲＤコンバータ３０は、以下の（３）式から、回転電機における回転子のレゾルバ信号による回転位置θｄを算出する。
θｄ＝ｔａｎ−１（Ｓ２／Ｓ３）  …  （３）
これにより、レゾルバ信号による回転位置θｄを算出することができる。すなわち、本実施形態では、レゾルバ信号（ｓｉｎ信号Ｓ２及びｃｏｓ信号Ｓ３）が、回転電機における回転子の回転位置θｄを表す回転位置信号となる。
【００１８】
図２（ｄ）に示すように、（３）式によりレゾルバ信号による回転位置θｄを算出することで、レゾルバ信号による回転位置θｄを表す波形線Ｌ１を得ることができる。しかしながら、図３に示すように、レゾルバ信号（ｓｉｎ信号Ｓ２及びｃｏｓ信号Ｓ３）に誤差が含まれると、この誤差によってＲＤコンバータ３０が出力する回転位置θｄにも誤差が生じる。この誤差は、ロータ１１の取付精度や、外来ノイズに起因して生じるものである。
【００１９】
そして、回転位置θｄに含まれる誤差を補正すべく、マイコン４０では、レゾルバ信号による回転位置θｄを補正する補正値Δθ１を算出する。すなわち、マイコン４０が回転位置誤差補正装置となっている。なお、本実施形態の回転位置誤差補正装置（マイコン４０）は、回転電機の回転子が一定速度で回転している場合に、補正値Δθ１を算出して誤差を補正する。
【００２０】
図５に示すように、ＣＰＵ４１は、回転電機の回転子が１回転するのに要する時間（周期Ｔ）を算出する。ＲＤコンバータ３０は、レゾルバ信号による回転位置θｄが０度（３６０度）に到達した時点でパルス状のノースマーカー信号Ｓ４（以下、ＮＭ信号と示す）をマイコン４０に出力する。そして、ＣＰＵ４１は、ＮＭ信号Ｓ４の出力周期を回転電機における回転子の１周期とみなして周期Ｔを算出する。したがって、ＮＭ信号Ｓ４が基準位置信号となる。
【００２１】
次に、ＣＰＵ４１は、半周期Ｔ／２の時点から前後に同一時間α離れた時点でのレゾルバ信号による回転位置θｄの平均値（Ｅ点）を算出する（平均値算出手段）。平均値を算出するための平均化処理に用いる計算点数（回転位置θｄの数）は、偶数であれば何点でもよく、回転電機における回転子の単位時間あたりの回転数（回転子の回転速度）が多いほど多くの時点の回転位置θｄから平均値を算出することで、補正精度の低下を抑制できる。以下、平均化処理について具体的に説明する。
【００２２】
図４及び図５に示すように、ＣＰＵ４１は、回転子の回転速度を算出する（ステップＳ１０）。回転速度は、周期Ｔ（ＮＭ信号Ｓ４）から算出することができる。次に、平均化処理に用いる計算点数をマップにより読み込む（ステップＳ２０）。このマップは、メモリ４２に記憶されており、回転速度に対応付けて平均化処理に用いる計算点数が設定されている。
【００２３】
次に、ＣＰＵ４１は、計算点数に応じて半周期Ｔ／２から同一時間α離れた時点のレゾルバ信号による回転位置θｄを読み込む（ステップＳ３０）。本実施形態では、半周期Ｔ／２から同一時間離れた２点のレゾルバ信号による回転位置θｄであるＣ点及びＤ点を読み込む。そして、ＣＰＵ４１は、ステップＳ３０で読み込んだ回転位置θｄの平均値を算出する。２点の平均値を求める場合、Ｃ点、Ｄ点を直線で結ぶことで描かれる直線の中点を示すＥ点を求めることで平均値を求めることができる（ステップＳ４０）。
【００２４】
図５に示すように、ＣＰＵ４１は、ＮＭ信号Ｓ４における１周期Ｔの開始時点での回転位置θｄであるＡ点を算出する。同様に、ＣＰＵ４１は、１周期Ｔの終了時点での回転位置θｄであるＢ点を算出する。そして、ＣＰＵ４１は、Ａ点、Ｅ点及びＢ点を結ぶ直線Ｌ２上の回転位置とレゾルバ信号による回転位置θｄとの差を補正値Δθ１として算出する（補正値算出手段）。Ａ点、Ｅ点及びＢ点が同一直線上に位置している場合、直線Ｌ２は、一つの線分となる。一方、Ａ点、Ｅ点及びＢ点が同一直線上に位置していない場合、直線Ｌ２は、Ａ点とＥ点を結ぶ線分Ｌ３とＥ点とＢ点を結ぶ線分Ｌ４の二つの線分となる。本実施形態では、Ａ点、Ｅ点及びＢ点が同一直線上にはないため、直線Ｌ２は二つの線分となっている。このため、直線Ｌ２と、Ａ点とＢ点を結ぶ直線Ｌ５とが重ならない。
【００２５】
ＣＰＵ４１は、補正値Δθ１をメモリ４２に保存し、補正値Δθ１を算出した周期Ｔの次の周期からレゾルバ信号による回転位置θｄに補正値Δθ１を加算（あるいは減算）して、補正後の回転位置θｔを出力する。
【００２６】
次に、本実施形態の回転位置誤差補正装置の作用について説明する。
マイコン４０は、レゾルバ信号による回転位置θｄ（検出値）と、Ａ点、Ｅ点及びＢ点を結んだ直線Ｌ２上の回転位置との差を補正値Δθ１として算出する。このため、補正値Δθ１を容易に算出することができる。
【００２７】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）マイコン４０は、直線Ｌ２上の回転位置とレゾルバ信号による回転位置θｄとの差、すなわち、波形線Ｌ１と直線Ｌ２の差を補正値Δθ１として算出し、この補正値Δθ１をレゾルバ信号による回転位置θｄに加算（あるいは減算）することで、回転位置θｄの誤差を補正している。波形線Ｌ１と直線Ｌ２の差を補正値Δθ１とすることで、容易に補正値Δθ１を算出することができ、マイコン４０の負荷を軽減することができる。特に、特許文献１においては、基準線と回転角の検出値θとの都度の差Δに基づいて平均値ΔＡＶＥを算出したり、差Δから平均値ΔＡＶＥを減算して補正値を求める必要がある。これに対し、本実施形態の回転位置誤差補正装置（マイコン４０）は、これらの処理が必要なく、負荷が軽減されている。
【００２８】
（２）回転電機における回転子の単位時間あたりの回転数が多くなると、補正精度が低下するおそれがある（補正値Δθ１の誤差が大きくなるおそれがある）。しかしながら、回転子の単位時間あたりの回転数が多いほど、多くの時点（計算点数）の回転位置θｄから平均値を算出することで補正精度の低下を抑制することができる。
【００２９】
（３）Ａ点とＢ点とを結ぶ直線Ｌ５上の回転位置とレゾルバ信号による回転位置θｄとの差を補正値としてレゾルバ信号による回転位置θｄを補正することも考えられる。しかしながら、レゾルバ信号が周期を有する誤差を含んでいる場合、Ａ点及びＢ点におけるレゾルバ信号による回転位置θｄが誤差を含んでいる場合があり、Ａ点とＢ点を結んだ直線Ｌ５と波形線Ｌ１との差を補正値としても、誤差を低減できないおそれがある。本実施形態では、半周期Ｔ／２の時点の平均値であるＥ点を算出していることで、レゾルバ信号に周期を有する誤差が含まれていたとしても、誤差を低減することができる。
【００３０】
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態では、回転子の単位時間あたりの回転数に応じて、計算点数を増やしたが、レゾルバ１０の特性によって計算点数を変更してもよい。
【００３１】
○  回転位置センサとして、レゾルバ１０に代えて、例えば、光学式ロータリエンコーダなどのエンコーダを用いてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握することができる技術的思想について以下に追記する。
【００３２】
（イ）回転電機における回転子の回転位置を検出する回転位置検出装置であって、請求項１又は請求項２に記載の回転位置誤差補正装置を備えることを特徴とする回転位置検出装置。
【符号の説明】
【００３３】
Ｌ１…波形線、Ｌ２…直線、Ｓ２…ｓｉｎ信号、Ｓ３…ｃｏｓ信号、Ｓ４…ノースマーカー信号、１０…レゾルバ、４０…マイコン。
【図１】
2015010992.tif 000003
【図２】
2015010992.tif 000004
【図３】
2015010992.tif 000005
【図４】
2015010992.tif 000006
【図５】
2015010992.tif 000007