(57)【要約】  レゾルバを用いてモータジェネレータの回転角度および回転速度を検出する回転角度検出装置において、モータジェネレータの駆動動作時には、励磁信号の振幅または周波数を大きくすることにより、レゾルバ検出精度を向上させている。また、モータジェネレータの駆動動作時以外には、励磁信号の振幅または周波数を小さくすることにより、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバ検出精度を保持しつつ、励磁回路およびレゾルバの発熱量を抑制することができるようにしている。
2016071980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁巻線および誘起巻線を有し、前記励磁巻線に印加される励磁信号により形成される磁場がモータジェネレータの回転により周波数変調されて前記誘起巻線に誘起されるレゾルバと、
前記レゾルバの前記励磁巻線に正弦波の前記励磁信号を印加する励磁回路と、
前記励磁回路に電力を供給する電源回路と、
前記誘起巻線に誘起される誘起信号の振幅を増幅して出力する増幅回路と、
前記励磁回路が出力する励磁信号と、前記増幅回路が出力する誘起信号とから、駆動動作および発電動作が可能な前記モータジェネレータの回転角度および回転速度を検出する角度演算部と、
を備えた回転角度検出装置であって、
ＯＮ状態において、前記励磁信号の振幅または周波数を、前記モータジェネレータの前記駆動動作時における前記レゾルバの検出精度の要求値を満たすＯＮ時振幅値またはＯＮ時周波数に切替え、ＯＦＦ状態において、前記励磁信号の振幅または周波数を、前記モータジェネレータの回転速度の情報が得られる前記レゾルバの検出精度を保持可能なＯＦＦ時振幅値またはＯＦＦ時周波数に切替える第１の切替回路と、
前記増幅回路が出力する前記誘起信号の振幅が、前記第１の切替回路のＯＮおよびＯＦＦの切替え状態に関わらず前記角度演算部が要求する信号レベルに維持されるように、前記増幅回路の増幅率を切替える第２の切替回路と、
前記第１の切替回路および前記第２の切替回路をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御部と、
を更に備え、
前記制御部は、
前記モータジェネレータが前記駆動動作時には、前記第１の切替回路および前記第２の切替回路をともにＯＮするとともに、
前記モータジェネレータが前記駆動動作時以外には、前記第１の切替回路および前記第２の切替回路をともにＯＦＦする
回転角度検出装置。
【請求項２】
前記励磁回路を構成するオペアンプの帰還抵抗の抵抗値は、前記第１の切替回路がＯＦＦ状態において、前記励磁信号の振幅が前記ＯＦＦ時振幅値となるように設定され、
前記第１の切替回路は、前記励磁回路内に設けられ、ＯＮ状態においては、前記励磁回路のオペアンプの前記帰還抵抗を、前記励磁信号の振幅が前記ＯＮ時振幅値となるような第１の抵抗に切替え、ＯＦＦ状態においては、前記励磁回路のオペアンプの前記帰還抵抗に切替える
請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記電源回路の出力電圧を設定する帰還抵抗の抵抗値は、前記第１の切替回路がＯＦＦ状態において、前記励磁信号の振幅が前記ＯＦＦ時振幅値となるように設定され、
前記第１の切替回路は、前記電源回路内に設けられ、ＯＮ状態においては、前記電源回路の出力電圧を設定する前記帰還抵抗を、前記電源回路の出力電圧に応じて設定される前記励磁信号の振幅が前記ＯＮ時振幅値となるような第３の抵抗に切替え、ＯＦＦ状態においては、前記電源回路の出力電圧を設定する前記帰還抵抗に切替える
請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項４】
前記励磁回路の発信周波数を設定する抵抗の抵抗値は、前記第１の切替回路がＯＦＦ状態において、前記励磁信号の周波数が前記ＯＦＦ時周波数となるように設定され、
前記第１の切替回路は、前記励磁回路内に設けられ、ＯＮ状態において、前記励磁回路の発信周波数を設定する前記抵抗を、前記励磁信号の周波数が前記ＯＮ時周波数となるような第４の抵抗に切替え、ＯＦＦ状態においては、前記励磁回路の発信周波数を設定する前記抵抗に切替える
請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項５】
前記第２の切替回路は、前記増幅回路内に設けられ、ＯＮ状態において、前記増幅回路の増幅率を設定する抵抗を、前記増幅回路の増幅率を抑制する第２の抵抗に切替え、ＯＦＦ状態においては、前記増幅回路の増幅率を設定する前記抵抗に切替え、
前記第２の抵抗は、前記第１の切替回路および前記第２の切替回路がともにＯＮ状態において、前記第１の切替回路による前記励磁信号の振幅の増大効果と、前記第２の切替回路による前記誘起信号の振幅の抑制効果とが相殺されるように設定される
請求項１から４のいずれか１項に記載の回転角度検出装置。
【請求項６】
励磁巻線および誘起巻線を有し、前記励磁巻線に印加される励磁信号により形成される磁場がモータジェネレータの回転により周波数変調されて前記誘起巻線に誘起されるレゾルバと、
前記レゾルバの前記励磁巻線に正弦波の前記励磁信号を印加する励磁回路と、
前記励磁回路に電力を供給する電源回路と、
前記誘起巻線に誘起される誘起信号の振幅を増幅して出力する増幅回路と、
前記励磁回路が出力する励磁信号と、前記増幅回路が出力する誘起信号とから、駆動動作および発電動作が可能な前記モータジェネレータの回転角度および回転速度を検出する角度演算部と、
を備えた回転角度検出装置において用いられる回転角度検出方法であって、
前記モータジェネレータの前記駆動動作時において、前記励磁信号の振幅または周波数を、前記レゾルバの検出精度の要求値を満たすＯＮ時振幅値またはＯＮ時周波数に切替えるとともに、前記増幅回路が出力する前記誘起信号の振幅が、前記角度演算部が要求する信号レベルに維持されるように、前記増幅回路の増幅率を切替えるＯＮ時切替ステップと、
前記モータジェネレータの前記駆動動作時以外において、前記励磁信号の振幅または周波数を、前記モータジェネレータの回転速度の情報が得られる前記レゾルバの検出精度を保持可能なＯＦＦ時振幅値またはＯＦＦ時周波数に切替えるとともに、前記増幅回路が出力する前記誘起信号の振幅が前記角度演算部が要求する信号レベルに維持されるように、前記増幅回路の増幅率を切替えるＯＦＦ時切替ステップと、
を有する
回転角度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾルバを用いてモータジェネレータの回転角度および回転速度を検出する回転角度検出装置および回転角度検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータジェネレータの回転角度および回転速度を検出する回転角度検出装置として、光学式エンコーダよりも構造が簡素で、かつ温度変化による誤差が少ないレゾルバが広く用いられている。しかし、レゾルバは、モータジェネレータのモータコイル等が発生する外部磁束の影響を受けやすい。このため、外部磁束の影響を低減させるために、レゾルバの巻線には種々の構造的対策が講じられている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
このような、レゾルバを用いる従来の回転角度検出装置においては、外部磁束の影響を更に低減するために、レゾルバの励磁巻線に印加する励磁信号の振幅または周波数を大きくすることにより、レゾルバの誘起巻線に誘起される誘起信号のＳ／Ｎ比を向上させることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１７８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、励磁巻線に印加する励磁信号の振幅または周波数を大きくすると、レゾルバの励磁回路の消費電力が増加するという課題がある。また、励磁巻線に印加する励磁信号の振幅または周波数を大きくすると、回転角度検出装置に用いられるスイッチング素子等の定格容量が大きくなって素子サイズを大きくしなければならないという課題がある。また、このとき、レゾルバおよび励磁回路の損失増加による発熱量が増加するという課題がある。【０００６】
また、モータジェネレータの発電動作時には、モータジェネレータを駆動するエンジンから回転力が与えられているので、レゾルバの回転角度および回転速度の検出精度（以下、「レゾルバ検出精度」と略す）は、モータジェネレータの駆動動作時ほどには要求されない。すなわち、モータジェネレータの発電動作時のレゾルバ検出精度は、回転速度が検出できる程度の検出精度があれば十分である。【０００７】
また、レゾルバの断線や短絡などの異常有無を判定する場合であっても、モータジェネレータの駆動動作時ほどのレゾルバ検出精度は要求されない。したがって、高いレゾルバ検出精度が要求される駆動動作時と、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバ検出精度が保持できればよい発電動作時等とで、同じ振幅または周波数の大きさの励磁信号を用いるのは非効率であるという課題がある。【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、モータジェネレータの駆動動作時には、高いレゾルバ検出精度が得ることができ、モータジェネレータの駆動動作時以外には、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバ検出精度を保持しつつ、励磁回路やレゾルバの消費電力および発熱量を抑制して、小型化を実現することができる回転角度検出装置および回転角度検出方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る回転角度検出装置は、励磁巻線および誘起巻線を有し、励磁巻線に印加される励磁信号により形成される磁場がモータジェネレータの回転により周波数変調されて誘起巻線に誘起されるレゾルバと、レゾルバの励磁巻線に正弦波の励磁信号を印加する励磁回路と、励磁回路に電力を供給する電源回路と、誘起巻線に誘起される誘起信号の振幅を増幅して出力する増幅回路と、励磁回路が出力する励磁信号と、増幅回路が出力する誘起信号とから、駆動動作および発電動作が可能なモータジェネレータの回転角度および回転速度を検出する角度演算部と、を備えた回転角度検出装置であって、ＯＮ状態において、励磁信号の振幅または周波数を、モータジェネレータの駆動動作時におけるレゾルバの検出精度の要求値を満たすＯＮ時振幅値またはＯＮ時周波数に切替え、ＯＦＦ状態において、励磁信号の振幅または周波数を、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバの検出精度を保持可能なＯＦＦ時振幅値またはＯＦＦ時周波数に切替える第１の切替回路と、増幅回路が出力する誘起信号の振幅が、第１の切替回路のＯＮおよびＯＦＦの切替え状態に関わらず角度演算部が要求する信号レベルに維持されるように、増幅回路の増幅率を切替える第２の切替回路と、第１の切替回路および第２の切替回路をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御部と、を更に備え、制御部は、モータジェネレータが駆動動作時には、第１の切替回路および第２の切替回路をともにＯＮするとともに、モータジェネレータが駆動動作時以外には、第１の切替回路および第２の切替回路をともにＯＦＦするものである。【００１０】
本発明に係る回転角度検出方法は、励磁巻線および誘起巻線を有し、励磁巻線に印加される励磁信号により形成される磁場がモータジェネレータの回転により周波数変調されて誘起巻線に誘起されるレゾルバと、レゾルバの励磁巻線に正弦波の励磁信号を印加する励磁回路と、励磁回路に電力を供給する電源回路と、誘起巻線に誘起される誘起信号の振幅を増幅して出力する増幅回路と、励磁回路が出力する励磁信号と、増幅回路が出力する誘起信号とから、駆動動作および発電動作が可能なモータジェネレータの回転角度および回転速度を検出する角度演算部と、を備えた回転角度検出装置において用いられる回転角度検出方法であって、モータジェネレータの駆動動作時において、励磁信号の振幅または周波数を、レゾルバの検出精度の要求値を満たすＯＮ時振幅値またはＯＮ時周波数に切替えるとともに、増幅回路が出力する誘起信号の振幅が、角度演算部が要求する信号レベルに維持されるように、増幅回路の増幅率を切替えるＯＮ時切替ステップと、モータジェネレータの駆動動作時以外において、励磁信号の振幅または周波数を、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバの検出精度を保持可能なＯＦＦ時振幅値またはＯＦＦ時周波数に切替えるとともに、増幅回路が出力する誘起信号の振幅が角度演算部が要求する信号レベルに維持されるように、増幅回路の増幅率を切替えるＯＦＦ時切替ステップと、を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、モータジェネレータの駆動動作時においては、励磁信号の振幅または周波数を大きくすることによりレゾルバ検出精度を向上させている。また、モータジェネレータの駆動動作時以外においては、励磁信号の振幅または周波数を小さくすることにより、レゾルバおよび励磁回路の発熱量を抑制している。この結果、モータジェネレータの駆動動作時には、高いレゾルバ検出精度が得ることができ、モータジェネレータの駆動動作時以外には、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバ検出精度を保持しつつ、励磁回路やレゾルバの消費電力および発熱量を抑制して、小型化を実現することができる回転角度検出装置および回転角度検出方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置における励磁回路の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置における第１の切替回路および第２の切替回路の切替え動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る回転角度検出装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る回転角度検出装置の励磁回路の出力波形を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明における回転角度検出装置および回転角度検出方法の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態１の回転角度検出装置１は、レゾルバ１０と、励磁回路１１と、電源回路１２と、増幅回路１３と、角度演算部１４と、第１の切替回路２１と、第２の切替回路２２、制御部２３とを備えて構成される。
【００１５】
また、図２は、本発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置１における励磁回路１１の一例を示す回路図である。以下、図１と図２を用いて、本実施の形態１の回転角度検出装置１の構成要素および機能について説明する。
【００１６】
レゾルバ１０は、励磁巻線および誘起巻線を有している。レゾルバ１０の誘起巻線には、レゾルバ１０の励磁巻線に印加される励磁信号による磁場が、モータジェネレータの回転軸の回転によって周波数変調されて、誘起信号として誘起される。したがって、この励磁信号と誘起信号とを比較することにより、モータジェネレータの回転角度および回転速度を検出することができる。
【００１７】
励磁回路１１は、レゾルバ１０の励磁巻線に正弦波の励磁信号を印加する。ここで、励磁信号の振幅または周波数を大きくすると、励磁信号により形成される磁場が外部磁束の影響に対して相対的に大きくなるので、レゾルバ１０のＳ／Ｎ比が改善されてレゾルバ１０の検出精度が向上する。励磁回路１１としては、例えば、図２に示すような、トランジスタや、オペアンプ等のプッシュプル型の回路が用いられる。なお、励磁回路１１が単電源回路である場合は、レゾルバ１０の励磁巻線の両端にそれぞれプッシュプル型の回路が設けられる。
【００１８】
電源回路１２は、励磁回路１１に電力を供給する。電源回路１２としては、例えば、シリーズレギュレータや、スイッチングレギュレータ、チャージポンプ回路等が用いられる。なお、励磁回路１１の構成によっては、正負の両電圧を出力する構成が必要とされる場合もある。
【００１９】
増幅回路１３は、レゾルバ１０の誘起巻線に接続され、レゾルバ１０の誘起巻線に誘起される誘起信号を、後述の角度演算部１４が必要とする信号レベルに増幅して出力する。増幅回路１３としては、誘起巻線に誘起される誘起信号の包絡線の振幅の増幅率を調整する分圧抵抗や、オペアンプ等を用いた差動増幅回路等が用いられる。
【００２０】
角度演算部１４は、励磁回路１１が出力する励磁信号に同期して、増幅回路１３が出力する誘起信号の包絡線を検波し、三角関数の加法定理を用いて、モータジェネレータの回転角度および回転速度を検出する。
【００２１】
本実施の形態１の第１の切替回路２１は、励磁回路１１内に設けられ、制御部２３によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。第１の切替回路２１は、ＯＮ状態において、図２に示す励磁回路１１を構成するオペアンプの帰還抵抗２０を、より大きい抵抗値を有する第１の抵抗に切替える。この結果、ＯＦＦ状態においてＯＦＦ時振幅値であった励磁信号の振幅が、ＯＮ状態ではより大きいＯＮ時振幅値に切替わることで、レゾルバ１０の検出精度が向上する。
【００２２】
第１の切替回路２１としては、例えば、トランジスタスイッチと第１の抵抗とが直列接続された回路を、図２に示すオペアンプの帰還抵抗２０と並列に接続したものを用いることができる。あるいは、トランジスタスイッチと第１の抵抗とが並列接続された回路を、帰還抵抗２０と直列に接続してもよい。
【００２３】
ここで、励磁信号のＯＮ時振幅値としては、外部磁束の影響を考慮した上で、モータジェネレータの駆動動作時において、レゾルバ１０の検出精度の要求値を満たすことができるような励磁信号の振幅値を設定する。
【００２４】
また、励磁信号のＯＦＦ時振幅値としては、モータジェネレータの駆動動作時以外において、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバ１０の検出精度を保持しつつ、励磁回路１１およびレゾルバ１０の発熱量を抑制できる励磁信号の振幅値を設定する。
【００２５】
また、第１の抵抗の抵抗値および帰還抵抗２０の抵抗値としては、励磁巻線に印加される励磁信号の振幅の大きさが、それぞれＯＮ時振幅値、ＯＦＦ時振幅値となるように設定する。
【００２６】
第２の切替回路２２は、増幅回路１３内に設けられ、制御部２３によって第１の切替回路２１とともにＯＮ／ＯＦＦ制御される。第２の切替回路２２は、ＯＮ状態において、増幅回路１３の増幅率を設定する抵抗（図示せず）を、より小さな抵抗値を有する第２の抵抗に切替えることで、増幅回路１３の増幅率を抑制する。
【００２７】
第２の切替回路２２としては、例えば、トランジスタスイッチと第２の抵抗とが直列接続された回路を、増幅回路１３の増幅率を設定する抵抗と並列に接続したものを用いることができる。あるいは、トランジスタスイッチと第２の抵抗とが並列接続された回路を、増幅回路１３の増幅率を設定する抵抗と直列に接続してもよい。
【００２８】
ここで、第２の抵抗の抵抗値は、第１の切替回路２１および第２の切替回路２２がともにＯＮ状態において、第１の切替回路２１による励磁信号の振幅の増大効果と、第２の切替回路２２による誘起信号の振幅の抑制効果とがちょうど相殺されるように設定する。これにより、増幅回路１３が出力する誘起信号の振幅を、第１の切替回路２１および第１の切替回路２１のＯＮおよびＯＦＦの切替え状態に関わらず、角度演算部１４が必要とする一定の信号レベルに維持することができる。
【００２９】
制御部２３は、高いレゾルバ１０の検出精度が要求されるモータジェネレータの駆動動作時においては、第１の切替回路２１および第２の切替回路２２をともにＯＮすることにより、レゾルバ１０の検出精度を向上させる。一方で、モータジェネレータの駆動動作時以外においては、制御部２３は、第１の切替回路２１および第２の切替回路２２をともにＯＦＦすることにより、モータジェネレータの回転速度の情報が得られる最低限のレゾルバ１０の検出精度を保持しつつ、励磁回路１１およびレゾルバ１０の発熱量を抑制する。
【００３０】
図３は、本発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置１における第１の切替回路２１および第２の切替回路２２の切替え動作を示すフローチャートである。以下、図３に示すフローチャートを用いて、制御部２３による第１の切替回路２１および第２の切替回路２２の切り替え動作について具体的に説明する。
【００３１】
ステップＳ１００において、制御部２３は、モータジェネレータを制御する制御器（図示せず）がモータジェネレータを駆動動作するためのモータ駆動信号を出力しているかどうかをチェックする。制御部２３は、モータ駆動信号が出力されている場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０１に進む。そうでない場合（ＮＯ）には、モータ駆動信号が出力されるのを待つ。
【００３２】
ステップＳ１０１において、制御部２３は、第１の切替回路２１および第２の切替回路２２をともにＯＮすることにより、レゾルバ１０の検出精度を向上させる。そして、ステップＳ１０２に進む。
【００３３】
ステップＳ１０２において、制御部２３は、モータジェネレータを制御する制御器が出力するモータ駆動信号が停止されたかを監視する。制御部２３は、モータ駆動信号の出力が停止されている場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０３に進む。そうでない場合（ＮＯ）には、モータ駆動信号の出力が停止されるのを待つ。
【００３４】
ステップＳ１０３において、制御部２３は、第１の切替回路２１および第２の切替回路２２をともにＯＦＦすることにより、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバ１０の検出精度を保持しつつ、励磁回路１１およびレゾルバ１０の発熱量を抑制する。
【００３５】
なお、制御部２３による、第１の切替回路２１および第２の切替回路２２のＯＮ／ＯＦＦ制御時には、レゾルバ１０の励磁信号および誘起信号の不連続性により、回転角度検出装置１が異常であると誤検知される可能性がある。そこで、第１の切替回路２１および第２の切替回路２２として用いるトランジスタスイッチの入力部分にフィルタを設けるようにする。これにより、第１の切替回路２１および第２の切替回路２２が、トランジスタの電圧増幅特性や、ＭＯＳＦＥＴのＯＮ抵抗の特性を利用して徐々に切替えられるので、誤検知を回避することができる。
【００３６】
以上のように、実施の形態１では、モータジェネレータの駆動動作時においては、励磁信号の振幅を大きくすることによりレゾルバ検出精度を向上させている。また、モータジェネレータの駆動動作時以外においては、励磁信号の振幅を小さくすることにより、レゾルバおよび励磁回路の発熱量を抑制している。この結果、モータジェネレータの駆動動作時には、高いレゾルバ検出精度が得ることができ、モータジェネレータの駆動動作時以外には、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバ検出精度を保持しつつ、励磁回路やレゾルバの消費電力および発熱量を抑制して、小型化を実現することができる回転角度検出装置および回転角度検出方法を得ることができる。
【００３７】
また、励磁回路およびレゾルバの発熱量が抑制されることにより、モータジェネレータを駆動するインバータの温度上昇を抑えることができるので、過熱保護の目的で設定される上限温度を緩和して、インバータのパワー半導体スイッチング素子のサイズを小さくすることができる。
【００３８】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、第１の切替回路２１を励磁回路１１内に設け、励磁回路１１のオペアンプの帰還抵抗２０を切替えることにより、励磁信号の振幅を大きくしてレゾルバ１０の検出精度を向上させる方法について説明した。これに対して、本実施の形態２では、第１の切替回路２１を電源回路１２内に設け、電源回路１２の出力電圧を切替えることにより、励磁信号の振幅を電源回路１２の出力電圧に応じて大きくしてレゾルバ１０の検出精度を向上させる方法について説明する。
【００３９】
図４は、本発明の実施の形態２に係る回転角度検出装置１の構成を示すブロック図である。図４は、先の実施の形態１の図１と比較して、第１の切替回路２１が、励磁回路１１内ではなく、電源回路１２内に設けられている点が異なっている。その他の構成については、図１と同じであるので説明は省略する。
【００４０】
図４に示す本実施の形態２の第１の切替回路２１は、電源回路１２内に設けられ、制御部２３によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。第１の切替回路２１は、ＯＮ状態において、電源回路１２の出力電圧を設定する帰還抵抗（図示せず）を、より大きい抵抗値を有する第３の抵抗に切替える。この結果、励磁巻線に印加される励磁信号の振幅値が電源回路１２の出力電圧に応じて大きくなることにより、レゾルバ１０の検出精度が向上する。
【００４１】
第１の切替回路２１としては、例えば、トランジスタスイッチと第３の抵抗とが直列接続された回路を、電源回路１２の帰還抵抗と並列に接続したものを用いることができる。あるいは、トランジスタスイッチと第３の抵抗とが並列接続された回路を、電源回路１２の帰還抵抗と直列に接続してもよい。
【００４２】
ここで、第３の抵抗の抵抗値および電源回路１２の出力電圧を設定する帰還抵抗の抵抗値としては、電源回路１２の出力電圧に応じて励磁巻線に印加される励磁信号の振幅の大きさが、それぞれＯＮ時振幅値、ＯＦＦ時振幅値となるように設定する。
【００４３】
図５は、本発明の実施の形態２に係る回転角度検出装置１の励磁回路１１の出力波形を示す説明図である。第１の切替回路２１がＯＦＦ時には、電源回路１２の出力電圧が低く設定されることにより、図５に示すように、励磁回路１１のオペアンプの出力波形が歪んで、レゾルバ１０の検出精度の誤差が大きくなる可能性がある。
【００４４】
しかしながら、電源回路１２の出力電圧がこのように低く設定されるのは、モータジェネレータが駆動動作時以外の場合である。したがって、このような場合には、モータジェネレータの駆動動作時ほどのレゾルバ検出精度は要求されないので、励磁信号の歪みによるレゾルバ１０の検出精度への影響は少ない。また、モータジェネレータの空回し時は、例えば、１０００ｒ／ｍｉｎ程度の、大きな回転数を有している状態であるため、励磁信号の歪みによるレゾルバ１０の検出精度への影響は相対的に小さい。
【００４５】
このように、本実施の形態２の構成によっても、先の実施の形態１と同様の手順により、第１の切替回路２１および第２の切替回路２２をともにＯＮすることで、レゾルバ１０の励磁巻線に印加される励磁信号の振幅を電源回路１２の出力電圧に応じて大きくしてレゾルバ１０の検出精度を向上させることができる。
【００４６】
以上のように、実施の形態２では、モータジェネレータの駆動動作時においては、励磁信号の振幅を電源回路の出力電圧に応じて大きくすることによりレゾルバ検出精度を向上させている。また、モータジェネレータの駆動動作時以外においては、励磁信号の振幅を電源回路の出力電圧に応じて小さくすることにより、レゾルバおよび励磁回路の発熱量を抑制している。この結果、モータジェネレータの駆動動作時には、高いレゾルバ検出精度が得ることができ、モータジェネレータの駆動動作時以外には、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバ検出精度を保持しつつ、励磁回路やレゾルバの消費電力および発熱量を抑制して、小型化を実現することができる回転角度検出装置および回転角度検出方法を得ることができる。
【００４７】
また、電源回路、励磁回路およびレゾルバの発熱量が抑制されることにより、モータジェネレータを駆動するインバータの温度上昇を抑えることができるので、過熱保護の目的で設定される上限温度を緩和して、インバータのパワー半導体スイッチング素子のサイズを小さくすることができる。
【００４８】
実施の形態３．
先の実施の形態１では、励磁回路１１のオペアンプの帰還抵抗２０を切替えることにより、励磁信号の振幅を大きくしてレゾルバ１０の検出精度を向上させる方法について説明した。これに対して、本実施の形態３では、励磁信号の発信周波数を設定する励磁回路１１の抵抗を切替えることにより、励磁信号の周波数を大きくしてレゾルバ１０の検出精度を向上させる方法について説明する。
【００４９】
本発明の実施の形態３に係る回転角度検出装置１の構成を示すブロック図は、先の実施の形態１の図１と同じである。ただし、先の実施の形態１とは、第１の切替回路２１が、励磁信号の大きさではなく、励磁信号の周波数を切替える点が異なっている。その他の構成については、図１と同じであるので説明は省略する。
【００５０】
本実施の形態３の第１の切替回路２１は、励磁回路１１内に設けられ、制御部２３によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。第１の切替回路２１は、ＯＮ状態において、励磁回路１１の発信周波数を設定する抵抗（図示せず）を、第４の抵抗に切替える。この結果、ＯＦＦ状態においてＯＦＦ時周波数であった励磁信号の周波数が、ＯＮ状態ではより大きいＯＮ時周波数に切替わることで、レゾルバ１０の検出精度が向上する。
【００５１】
第１の切替回路２１としては、例えば、トランジスタスイッチと第４の抵抗とが直列接続された回路を、励磁回路１１の発信周波数を設定する抵抗と並列に接続したものを用いることができる。あるいは、トランジスタスイッチと第４の抵抗とが並列接続された回路を、励磁回路１１の発信周波数を設定する抵抗と直列に接続してもよい。
【００５２】
ここで、励磁信号のＯＮ時周波数としては、外部磁束の影響を考慮した上で、モータジェネレータの駆動動作時において、レゾルバ１０の検出精度の要求値を満たすことができるような励磁信号の周波数値を設定する。
【００５３】
また、励磁信号のＯＦＦ時周波数としては、モータジェネレータの駆動動作時以外において、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバ１０の検出精度を保持しつつ、励磁回路１１およびレゾルバ１０の発熱量を抑制できる励磁信号の周波数値を設定する。
【００５４】
また、第４の抵抗の抵抗値および帰還抵抗２０の抵抗値としては、励磁巻線のインピーダンス特性を考慮した上で、励磁巻線に印加される励磁信号の周波数の大きさが、それぞれＯＮ時周波数、ＯＦＦ時周波数となるように設定する。
【００５５】
なお、励磁信号の周波数は、モータジェネレータの回転数の最大値に対して、十分に大きな値である必要がある。但し、ＯＦＦ時周波数については、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバ１０の検出精度を保持できればよいので、周波数を落とすことも可能である。
【００５６】
このように、本実施の形態３の構成によっても、先の実施の形態１と同様の手順により、第１の切替回路２１および第２の切替回路２２をともにＯＮすることで、レゾルバ１０の励磁巻線に印加される励磁信号の周波数を大きくしてレゾルバ１０の検出精度を向上させることができる。
【００５７】
以上のように、実施の形態３では、モータジェネレータの駆動動作時においては、励磁信号の周波数を大きくすることによりレゾルバ検出精度を向上させている。また、モータジェネレータの駆動動作時以外においては、励磁信号の周波数を小さくすることにより、レゾルバおよび励磁回路の発熱量を抑制している。この結果、モータジェネレータの駆動動作時には、高いレゾルバ検出精度が得ることができ、モータジェネレータの駆動動作時以外には、モータジェネレータの回転速度の情報が得られるレゾルバ検出精度を保持しつつ、励磁回路やレゾルバの消費電力および発熱量を抑制して、小型化を実現することができる回転角度検出装置および回転角度検出方法を得ることができる。
【００５８】
また、励磁回路およびレゾルバの発熱量が抑制されることにより、モータジェネレータを駆動するインバータの温度上昇を抑えることができるので、過熱保護の目的で設定される上限温度を緩和して、インバータのパワー半導体スイッチング素子のサイズを小さくすることができる。
【００５９】
なお、先の実施の形態１−３においては、第１の切替回路２１が、ＯＮ状態において、既存の抵抗を、第１の抵抗、第３の抵抗または第４の抵抗で置換える構成を示したが、代わりに、第１の切替回路２１が、ＯＮ状態用の抵抗およびＯＦＦ状態用の抵抗の２つの抵抗を備え、これら２つの抵抗をＯＮ状態とＯＦＦ状態とで切替える構成とすることも可能である。
【００６０】
この場合、第１の切替回路２１は、ＯＮ状態においては、励磁信号の振幅または周波数が、前述のＯＮ時振幅値またはＯＮ時周波数となるような抵抗値を有するＯＮ状態用の抵抗に切替え、ＯＦＦ状態においては、励磁信号の振幅または周波数が、前述のＯＦＦ時振幅値またはＯＦＦ時周波数となるような抵抗値を有するＯＦＦ状態用の抵抗に切替える。
【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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【国際調査報告】
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