(57)【要約】【課題】製造コスト増大を抑止しつつ角度検出精度の向上が可能なレゾルバ補正方法を提供すること。【解決手段】回転機１の回転を検出するレゾルバ１０から出力される出力信号の最大値および最小値の平均値によりオフセット補正を、最大値と最小値との差によりゲイン補正を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機の回転を検出するレゾルバから出力される出力信号のオフセットを補正するレゾルバ補正方法において、
所定期間にわたって前記出力信号の最大値および最小値を抽出し、
抽出された前記最大値および最小値の平均値を算出し、
前記平均値に基づいて前記出力信号のオフセットを補正することを特徴とするレゾルバ補正方法。
【請求項２】
回転機の回転を検出するレゾルバから出力される出力信号のゲインを補正するレゾルバ補正方法において、
所定期間にわたって前記出力信号としてのＳＩＮ出力信号およびＣＯＳ出力信号の最大値および最小値とを抽出し、
前記ＳＩＮ出力信号および前記ＣＯＳ出力信号それぞれの前記最大値および最小値の差を演算し、
前記差に基づいて前記ＳＩＮ出力信号とＣＯＳ出力信号とのゲイン差を補正することを特徴とするレゾルバ補正方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のレゾルバ補正方法において、
前記補正を定期的又は動作開始時に実施するとともに、この補正前後の角度差が所定角度値以上となる場合に、前記補正を中止することを特徴とするレゾルバ補正方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載のレゾルバ補正方法において、
前記レゾルバの出力信号が異常かどうかを判定し、異常と判定した場合に前記補正を中止することを特徴とするレゾルバ補正方法。
【請求項５】
請求項１又は２記載のレゾルバ補正方法において、
前記回転機の速度が所定値以下、かつ、回転方向の反転がないかどうかを検出し、
前記回転機の速度が所定値を超える場合、または、回転方向の反転があった場合に前記補正を中止することを特徴とするレゾルバ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レゾルバのオフセット誤差又はゲイン誤差を補正するレゾルバ補正方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
レゾルバは、たとえばエンジンや各種車載モータなどの回転検出用として広く用いられている非常に安定性に優れた回転角センサであるが、レゾルバの巻線に鎖交する磁束が経時的に変動したり、製造時のばらつきなどにより、レゾルバの出力信号のオフセットやゲインが変動してしまい、角度検出精度が低下してしまうという厄介な問題があった。
【０００３】
更に説明すると、レゾルバから出力されるＳＩＮ出力信号は（Ｇ＋ΔＧ１）・（ｓｉｎωｔ×ｓｉｎθ）＋（Ｖｂ＋ΔＶ１）となり、ＣＯＳ出力信号は（Ｇ＋ΔＧ２）・（ｓｉｎωｔ×ｃｏｓθ）＋（Ｖｂ＋ΔＶ２）となる。
【０００４】
θを検出角、ｓｉｎωｔを搬送波信号、Ｇは理想的なレゾルバのゲイン（たとえば２．５）、Ｖｂはバイアス電圧（たとえば２．５）、ΔＧ１はＳＩＮ出力信号のゲインばらつき（偏差）、ΔＧ２はＣＯＳ出力信号のゲインばらつき、ΔＶ１はＳＩＮ出力信号のオフセットばらつき、ΔＶ２はＣＯＳ出力信号のオフセットばらつきであり、ＳＩＮ出力信号、ＣＯＳ出力信号はアナログ電圧値（Ｖ）で出力される。
【０００５】
したがって、従来、ゲイン、オフセットの変動による角度検出誤差を低減して必要な検出精度を長期にわたって保証するために、製造工程の吟味、出荷時の検査の厳格化、経時的変化の抑制のための材料選択など製造コストを増大させる多くの手間を必要とするが、レゾルバの角度検出精度を現状の水準以上に高精度化することはもはや困難となっているにもかかわらず、需要者側からは、一層の角度検出精度の向上と製造コスト低減という相反した要求が提出されている。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、製造コスト増大を抑止しつつ角度検出精度の向上が可能なレゾルバ補正方法を提供することをその目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第一発明のレゾルバ補正方法は、回転機の回転を検出するレゾルバから出力される出力信号のオフセットを補正するレゾルバ補正方法において、所定期間にわたって前記出力信号の最大値および最小値を抽出し、抽出された前記最大値および最小値の平均値を算出し、前記平均値に基づいて前記出力信号のオフセットを補正することを特徴としている。これにより、オフセット誤差を良好に補正することができる。
【０００８】
更に詳しく説明する。
【０００９】
レゾルバから出力された出力信号のアナログ値は角度に換算されるが、このアナログ値の基準となる零値として実際には所定のバイアス電圧Ｖｂ（たとえば２．５Ｖ）が与えられている。したがって、このバイアス電圧Ｖｂが変動すると、それに応じて換算角度にオフセット誤差が生じる。
【００１０】
しかし、レゾルバの出力信号は、回転機が回転している場合、その回転速度に応じた周期で最大値と最小値とを交互に発生する。上記零値と最大値との間の振幅は、上記零値と最小値との間の振幅に等しいため、最大値と最小値との平均値はこの零値に相当する。
【００１１】
バイアス電圧Ｖｂが変動すると出力信号の瞬時値も変動するが、同じく最大値および最小値並びにそれらの平均値も変動するために、簡単に零値のバイアス変動を補正することができる。
【００１２】
なお、回転機がレゾルバの１回転に相当する角度（１回転相当角度という）以上同一方向に回転していない場合には、最大値および最小値の差を抽出することができない。回転機が同一方向へ上記１回転相当角度以上回転したかどうかは、回転角の情報、又は、回転角速度と時間との乗算により判定することができる。したがって、回転機が所定期間内に１回転相当角度以上好適には数回転相当角度以上同一方向に回転していると判定した場合に、この期間にサンプリングした最大値および最小値の平均値をこの発明の方法により零値と決定すれば、レゾルバのオフセット誤差を簡単かつ正確に判定することができる。当然、この零値は、ＳＩＮ出力信号においては角度０、１８０度に相当し、ＣＯＳ出力信号においては角度９０、２７０度に相当する。
【００１３】
第二発明のレゾルバ補正方法は、回転機の回転を検出するレゾルバから出力される出力信号のゲインを補正するレゾルバ補正方法において、
所定期間にわたって前記出力信号としてのＳＩＮ出力信号およびＣＯＳ出力信号の最大値および最小値とを抽出し、前記ＳＩＮ出力信号および前記ＣＯＳ出力信号それぞれの前記最大値および最小値の差を演算し、前記差に基づいて前記ＳＩＮ出力信号とＣＯＳ出力信号とのゲイン差を補正することを特徴としている。
【００１４】
好適には、抽出した前記ＳＩＮ出力信号の前記最大値および最小値の差又は比を前記ＣＯＳ出力信号の前記最大値および最小値の差又は比に一致させる補正を行う。これにより、レゾルバから出力される両出力信号のゲイン差を簡単かつ高精度に補正することができる。
【００１５】
更に詳しく説明する。
【００１６】
レゾルバから出力されたＳＩＮ出力信号およびＣＯＳ出力信号のアナログ値（瞬時値）から所定の換算式又はマップにより角度が算出される。たとえば、θを回転角とした場合、ｔａｎθ＝ＳＩＮ出力信号／ＣＯＳ出力信号となる。しかし、レゾルバから出力されるアナログ電圧であるＳＩＮ出力信号とＣＯＳ出力信号とのゲインが誤差を含む場合、当然、この算出角度が異なることになる。
【００１７】
しかし、レゾルバの出力信号は、回転機が回転している場合、その回転速度に応じた周期で最大値と最小値とを交互に発生し、最大値と最小値の差はオフセット誤差を含まない。更に、本来、ＳＩＮ出力信号のこの差とＣＯＳ出力信号のこの差はゲインが等しければ等しくなるべきはずの値であり、ＳＩＮ出力信号の上記差（振幅の２倍）とＣＯＳ出力信号の上記差（振幅の２倍）は、ゲインの差により生じる。
【００１８】
そこで、最大値Ｖｍａｘ、最大値をＶｍｉｎとする場合に、ＳＩＮ出力信号の最大値と最小値との差ΔＶｓ＝ＶｍａｘーＶｍｉｎと、ＣＯＳ出力信号の最大値と最小値との差ΔＶｃ＝ＶｍａｘーＶｍｉｎとを演算し、ＳＩＮ出力信号にΔＶｃ／ΔＶｓを掛ければ、ＳＩＮ出力信号の振幅（（最大値ー最小値）／２）とＣＯＳ出力信号の振幅を簡単に一致させることができ、レゾルバの両出力信号のゲイン差を補正することができる。
【００１９】
上記両発明の好適な態様において、前記補正を定期的に実施するとともに、この補正前後の角度差が所定角度値以上となる場合に、前記補正を中止する。これにより、断線、回転方向の急変など、異常な最大値や最小値が抽出された場合に補正を中断するので、補正による角度検出精度の低下を防止することができる。
【００２０】
上記両発明の好適な態様において、前記レゾルバの出力信号が異常かどうかを判定し、異常と判定した場合に前記補正を中止する。これにより、レゾルバの出力信号が所定期間にわたって所定レベルに固定されていたり、所定の周期変動がなかった場合などにおいて、補正を中断するので、補正による角度検出精度の低下を防止することができる。
【００２１】
上記両発明の好適な態様において、前記回転機の速度が所定値以下、かつ、回転方向の反転がないかどうかを検出し、前記回転機の速度が所定値を超える場合、または、回転方向の反転があった場合に前記補正を中止する。速度が高い場合には、最大値や最小値の値が搬送波の影響で変動したりし、回転方向の反転がたとえば最大値近傍又は最小値近傍で生じたりすると正常な最大値や最小値を検出することができない。回転方向の反転は、出力信号の波形変化により判定できることは明白である。この態様によれば、これらの状況では、補正を中止するので、補正による角度検出精度の低下を防止することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明のレゾルバ補正方法を採用するモータ制御装置の実施例を図１を参照して説明する。
（全体構成）
図１に示すブロック図において、１はレゾルバ１０を内蔵するブラシレスモータ（本発明でいう回転機）、２はモータ制御装置、３はレゾルバ出力補正装置、４、５は電流センサである。
【００２３】
レゾルバ１０は、モータ１の回転軸に固定されたロータとその周囲に配置されたステータとを有しており、ステータには互いに電気角π／２を有して巻装された一対の出力巻線が巻装され、両出力巻線は、励磁巻線に印加される搬送電圧とロータの回転角の正弦値又は余弦値との積からなるＳＩＮ出力信号およびＣＯＳ出力信号を出力する（図２参照）。
【００２４】
モータ制御装置２は、レゾルバ出力補正装置により補正されたレゾルバ１０の出力信号に基づいてモータ１の回転角度を演算する電気角演算回路２０と、電流センサ４、５の出力により三相電流を形成する三相電流演算回路２１と、これら演算した電気角および三相電流に基づいてモータ１に通電する三相電流を制御する三相インバータ回路２２とを有している。この種のブラシレスＤＣモータのベクトル制御自体は周知であり、かつ、本発明の本旨とも異なるので説明を省略する。
【００２５】
なお、この実施例では、本発明のレゾルバ補正方法を適用したブラシレスモータ制御装置を説明するが、このレゾルバ補正方法はたとえば内燃機関の回転角度を検出するレゾルバなどにも適用することができる。
【００２６】
また、この実施例では、レゾルバ出力補正装置３をモータ制御装置２と別個に構成したが、たとえばレゾルバ出力補正装置３をモータ制御装置２の電気角演算回路２０と一体に構成してもよい。この場合、補正は、電気角演算する前のＳＩＮ出力信号やＣＯＳ出力信号の段階で行ってもよく、あるいは演算された電気角を補正しても良い。
（レゾルバ出力補正）
次に、レゾルバ出力補正装置３について図１を参照して更に説明する。
【００２７】
このレゾルバ出力補正装置３は、レゾルバ１０から出力されるＳＩＮ出力信号およびＣＯＳ出力信号をＡ／Ｄ変換する一対のＡ／Ｄコンバータ３１と、両Ａ／Ｄコンバータ３１からデジタル出力されるＳＩＮ出力信号およびＣＯＳ出力信号のオフセット補正およびゲイン補正を行う補正回路３２と、補正回路３２の補正値の変更を行う補正コントローラ３３とを有しており、モータ制御装置２の電気角演算回路２０には、補正回路３２が出力する補正済出力信号が入力される。レゾルバ１０は搬送波を除去したＳＩＮ出力信号およびＣＯＳ出力信号を出力するフィルタを装備することができる。
【００２８】
補正回路３２を図３に示す回路図を参照して以下に説明する。
【００２９】
この補正回路３２は、ＳＩＮ出力信号のオフセット補正値を保持するレジスタ３２１と、ＳＩＮ出力信号のオフセット補正のための減算を行う減算器３２２と、ＳＩＮ出力信号のゲイン補正値を保持するレジスタ３２３と、ＳＩＮ出力信号のゲイン補正を行うための乗算を行う乗算器３２４と、ＣＯＳ出力信号のオフセット補正値を保持するレジスタ３２５と、ＣＯＳ出力信号のオフセット補正のための減算を行う減算器３２６と、ＣＯＳ出力信のゲイン補正値を保持するレジスタ３２７と、ＣＯＳ出力信号のゲイン補正を行うための乗算を行う乗算器３２８とを有している。
【００３０】
減算器３２２は、Ａ／Ｄコンバータ３１から入力されたＳＩＮ出力信号からレジスタ３２１が保持するオフセット補正値（零値）を減算して、このＳＩＮ出力信号の零値が２．５Ｖに相当するデジタル値となるようにする。更に、乗算器３２４にてレジスタ３２３が保持するゲイン補正値がオフセット補正済みのＳＩＮ出力信号に乗算され、これにより、乗算器３２４は、ＳＩＮ出力信号の最大値が５Ｖ、最小値が０Ｖに相当するデジタル値となるようＳＩＮ出力信号のゲインを調整する。
【００３１】
同様に、減算器３２６は、Ａ／Ｄコンバータ３１から入力されたＣＯＳ出力信号からレジスタ３２５が保持するオフセット補正値を減算して、このＣＯＳ出力信号の零値が２．５Ｖに相当するデジタル値となるようにする。更に、乗算器３２８にてレジスタ３２７が保持するゲイン補正値がオフセット補正済みＣＯＳ出力信号に乗算され、これにより、乗算器３２８は、ＣＯＳ出力信号の最大値が５Ｖ、最小値が０Ｖに相当するデジタル値となるように、ＣＯＳ出力信号のゲインを調整する。
【００３２】
なお、各レジスタは不揮発メモリとして、電源断後も補正用データを保持するようにしてもよい。また、図３に示すハードウエア処理の他に、マイコンを用いたソフトウエア処理により上記補正を行ってもよいことは当然である。
【００３３】
次に、上記オフセット補正値、ゲイン補正値の算出、書き換え動作を図４に示すフローチャートを参照して以下に説明する。なお、この実施例ではこの算出、書き換え動作は、常時行っているが、たとえば電源投入直後に行っても良い。
【００３４】
まず、電源投入とともに、各部のリセットを行い、内蔵のタイマをスタートさせる（Ｓ１００）。このタイマはあらかじめ設定された所定時間経過時点にてタイムオーバーを報知する出力を発生する。
【００３５】
次に、ＳＩＮ出力信号とＣＯＳ出力信号とを読み込み（Ｓ１０２）、これら両信号の変化に基づいてモータ速度が所定値以下であること、かつ、回転方向反転が生じていないかどうかを判別し（Ｓ１０４）、モータ速度が所定値を超える場合、又は、回転方向反転が生じた場合にはステップＳ１１８に進み、そうでない場合にはＳ１０６に進む。
【００３６】
Ｓ１０６では、レゾルバ１０の回路に異常がないかどうかを判定し、異常があればステップＳ１１８に進み、そうでない場合にはＳ１０８に進む。レゾルバ１０の回路が異常かどうかは、レゾルバ１０が出力するＳＩＮ出力信号とＣＯＳ出力信号とが所定値たとえば最大値や最小値に張り付いているかどうかにより判定する。また、公知のその他の異常判定方法を採用しても良い。
【００３７】
Ｓ１０８では、今回読み込んだＳＩＮ出力信号とＣＯＳ出力信号の今回値と自己が保持するそれぞれの最大値又は最小値とを比較し、今回値がこの最大値より大きい場合には今回値を新しい最大値として書き換え、今回値がこの最小値より小さい場合には今回値を新しい最小値として書き換える。
【００３８】
次に、タイマのカウント値が所定の設定値を超えたかどうかを判定し（Ｓ１１０）、超えていなければＳ１０２にリターンし、超えたらＳ１１２に進む。
【００３９】
Ｓ１１２では、保持する最大値および最小値に基づいてオフセット補正値とゲイン補正値とを演算する。具体的には、ＳＩＮ出力信号の最大値と最小値との平均値を求めてオフセット補正値とし、ＣＯＳ出力信号の最大値と最小値との平均値を求めてオフセット補正値とする。また、ＳＩＮ出力信号の最大値と最小値との差ΔＴ１と標準の差ΔＴｓ１との比率ΔＴｓ１／ΔＴ１をゲイン補正値とし、ＣＯＳ出力信号の最大値と最小値との差ΔＴ２と標準の差ΔＴｓ２との比率ΔＴｓ２／ΔＴ２をゲイン補正値とする。なお、これらの差ΔＴｓ１やΔＴｓ２は、オフセット誤差をもたないことに留意されたい。
【００４０】
この標準の差ΔＴｓは、ＳＩＮ出力信号のゲイン誤差およびオフセット誤差が無い場合、ＳＩＮ出力信号の出力信号の最大値が５Ｖに相当するデジタル値になり、零値が２．５Ｖになり、最小値が０Ｖに相当するデジタル値になるゲインである。
【００４１】
次に、Ｓ１１２で求めた二つのオフセット補正値と二つのゲイン補正値とがそれぞれあらかじめ設定した所定の数値範囲内（角度換算して１０度以下）かどうかを調べ（Ｓ１１４）、そうでなければこの補正値は異常であると判定してステップＳ　　　　にジャンプし、二つのオフセット補正値と二つのゲイン補正値とがそれぞれあらかじめ設定した数値範囲内であれば、ステップＳ１１４に進んで、ＳＩＮ出力信号の最大値と最小値との平均値をレジスタ３２１に、ＣＯＳ出力信号の最大値と最小値との平均値をレジスタ３２５に、比率ΔＴｓ１／ΔＴ１をレジスタ３２３に、比率ΔＴｓ２／ΔＴ２をレジスタ３２７に書き込み、タイマをリセットして（Ｓ１１８）、Ｓ１０２にリターンする。
【００４２】
（変形態様）
なお、上記実施例では、ＳＩＮ出力信号のゲインとＣＯＳ出力信号のゲインとを、最大値と最小値との差が所定基準値となるように両方とも補正したが、ＳＩＮ出力信号の振幅とＣＯＳ出力信号の振幅とが一致するように、二つの差の比をＳＩＮ出力信号又はＣＯＳ出力信号のどちらかに掛けてゲイン補正してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用レゾルバを用いるモータ制御装置を示すブロック図である。
【図２】図１のレゾルバの出力信号波形を示す図である。
【図３】図１の補正回路の一例を示すブロック回路図である。
【図４】図１の補正コントローラの補正動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　ブラシレスＤＣモータ
２　モータ制御回路
３　レゾルバ出力補正装置
３２　補正回路
３３　補正コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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